RU2783574C1 - Unit for recycling oxygen-free flue gases of engines of generator power plants in petroleum deposits - Google Patents
Unit for recycling oxygen-free flue gases of engines of generator power plants in petroleum deposits Download PDFInfo
- Publication number
- RU2783574C1 RU2783574C1 RU2021136765A RU2021136765A RU2783574C1 RU 2783574 C1 RU2783574 C1 RU 2783574C1 RU 2021136765 A RU2021136765 A RU 2021136765A RU 2021136765 A RU2021136765 A RU 2021136765A RU 2783574 C1 RU2783574 C1 RU 2783574C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- flue gases
- oxygen
- engines
- compressor
- Prior art date
Links
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 title abstract 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 8
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 abstract 1
- 238000005500 petroleum industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 229910002089 NOx Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitrogen oxide Substances O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium(0) Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005007 materials handling Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing Effects 0.000 description 1
- 229910052813 nitrogen oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Изобретение относится к оборудованию для обустройства нефтяного месторождения, в частности к средствам обработки и последующего использования дымогарных газов двигателей генераторных энергоустановок, работающих на попутных газах месторождения. The invention relates to equipment for the development of an oil field, in particular to means for processing and subsequent use of flue gases from engines of generator power plants operating on associated gases from the field.
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники известно большое количество средств по переработке и утилизации дымогарных газов, получаемых после сжигания на месторождении попутного нефтяного газа.The prior art knows a large number of means for the processing and disposal of flue gases obtained after combustion in the field of associated petroleum gas.
Из уровня техники известно устройство, включающее включает двигатель с выработкой продуктов сгорания углеводородного топлива и нагнетатель для подачи отработавших продуктов сгорания углеводородного топлива в нефтесодержащий пласт (патент РФ 2187632С1, опубликовано 20.08.2002). Данное известное средство не обладает мобильностью и неразрывно связано с конкретной скважиной месторождения. Кроме того, отработавшие продукты сгорания могут содержать свободный кислород, что негативно сказывается на нефтесодержащем пласте (пожароопасность, закисление нефтепродуктов).A device is known from the prior art, which includes an engine with the production of hydrocarbon fuel combustion products and a supercharger for supplying spent hydrocarbon fuel combustion products to an oil-containing formation (RF patent 2187632C1, published 20.08.2002). This known tool does not have mobility and is inextricably linked with a particular well of the field. In addition, the spent combustion products may contain free oxygen, which adversely affects the oil-bearing formation (fire hazard, acidification of oil products).
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Задачей изобретения является создание мобильного модуля для утилизации бескислородных дымогарных газов, образующихся на месторождениях после сжигания попутного нефтяного газа.The objective of the invention is to create a mobile module for the utilization of oxygen-free flue gases generated in the fields after the combustion of associated petroleum gas.
Изобретение обеспечивает достижение следующих технических результатов: улучшение экологической обстановки на месторождениях за счет унифицированного транспортируемого модуля по переработке и утилизации дымогарных газов, повышение безопасности и предотвращения закисления нефтепродукта в пласте за счет закачки в скважину бескислородной газовой смеси.The invention provides the following technical results: improving the environmental situation in the fields due to a unified transportable module for the processing and utilization of fire gases, improving safety and preventing acidification of the oil product in the reservoir by pumping an oxygen-free gas mixture into the well.
Указанные технические результаты достигаются тем, что установка для переработки бескислородных дымогарных газов двигателей генераторных энергоустановок на нефтяных месторождениях, работающих на попутных газах месторождения, содержит конденсационный теплообменник, компрессорную станцию, несущую конструкцию, упомянутый теплообменник предназначен для подключения к источнику бескислородных дымогарных газов и своим выходом соединен с упомянутой компрессорной станцией, упомянутая компрессорная станция выполнена с возможностью подачи сжатой химически нейтральной смеси, состоящей в основном из углекислоты и азота, для ее закачки в нефтяной пласт, упомянутая несущая конструкция предназначена для размещения упомянутых теплообменника и компрессора так, что установка выполнена в виде транспортируемого модуля.These technical results are achieved by the fact that the installation for processing oxygen-free flue gases of engines of generator power plants in oil fields, operating on associated gases of the field, contains a condensing heat exchanger, a compressor station, a supporting structure, said heat exchanger is designed to be connected to a source of oxygen-free flue gases and is connected by its output with said compressor station, said compressor station is configured to supply a compressed chemically neutral mixture, consisting mainly of carbon dioxide and nitrogen, for its injection into the oil reservoir, said supporting structure is designed to accommodate said heat exchanger and compressor so that the installation is made in the form of a transportable module.
Отличительной особенностью изобретения является создание установки по переработке и утилизации дымогарных газов в виде транспортируемого модуля, т.е. в виде одной транспортной единицы.A distinctive feature of the invention is the creation of a plant for the processing and disposal of flue gases in the form of a transportable module, i.e. as one transport unit.
Перечень фигур чертежейList of drawing figures
На Фиг.1 показана общая схема переработки дымогарных газов.Figure 1 shows a general scheme for the processing of fire gases.
На Фиг.2 показан общий вид установки.Figure 2 shows a general view of the installation.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
С целью повышения нефтеотдачи пласта используется закачка под высоким давлением в нефтяной пласт различных жидких или газовых сред. In order to increase the oil recovery of the formation, high-pressure injection of various liquid or gaseous media into the oil reservoir is used.
Для достижения двойного эффекта, заключающегося, как в повышении нефтеотдачи, так и в улучшении экологических показателей нефтедобычи, перспективным направлением является получение электрической и тепловой энергии в результате сжигания попутного нефтяного газа двигателях генераторных энергоустановок. При этом возникает задача нейтрализации получаемых дымогарных газов, а также воспрепятствования выбросов CO2 как основного парникового газа. To achieve a dual effect, which consists in both increasing oil recovery and improving the environmental performance of oil production, a promising direction is to obtain electrical and thermal energy as a result of the combustion of associated petroleum gas in the engines of generating power plants. In this case, the problem arises of neutralizing the resulting flue gases, as well as preventing CO2 emissions as the main greenhouse gas.
Одной из имеющихся сложностей является наличие в дымогарных газах свободного кислорода, который пожароопасен, а также приводит к закислению нефтепродуктов в пласте. Нейтрализация свободного кислорода в смесях для закачки в скважины требует применения специального оборудования и снижает эффективность добычи. One of the existing difficulties is the presence of free oxygen in the flue gases, which is a fire hazard and also leads to acidification of oil products in the reservoir. Neutralization of free oxygen in mixtures for injection into wells requires the use of special equipment and reduces production efficiency.
В настоящем изобретении предлагается обеспечивать бескислородные дымогарные газы, что достигается работой двигателей генераторных энергоустановок на стехиометрических и богатых топливных смесях сжигаемого нефтяного попутного газа. Диапазон коэффициента избытка воздуха, который и определяет степень обедненности/обогащенности топливной смеси для обогащенных смесей, которые имеются ввиду в данном изобретении, составляет от 0,75 (обогащенная смесь) до 1 (стехиометрическая смесь).In the present invention, it is proposed to provide oxygen-free flue gases, which is achieved by operating the engines of generating power plants on stoichiometric and rich fuel mixtures of combusted oil associated gas. The range of excess air ratio, which determines the degree of lean/richness of the fuel mixture for rich mixtures, which are meant in this invention, is from 0.75 (rich mixture) to 1 (stoichiometric mixture).
Общая схема переработки показана на Фиг.1.The general processing scheme is shown in Fig.1.
Нефтяной попутный газ поступает в систему подготовки топливного газа, где происходит предварительная очистка от соединений серы и других вредных выбросов. Associated petroleum gas enters the fuel gas treatment system, where it is pre-treated from sulfur compounds and other harmful emissions.
Далее очищенный попутный газ поступает в теплоэлектростанцию (ТЭС), где в результате сгорания в газовом двигателе электрогенераторной установки с обогащенной или стехиометрической топливной смесью производится выработка электроэнергии и тепла. Произведенные электроэнергия и тепло поступают на собственные нужды нефтедобывающего комплекса, а их остатки могут подаваться внешним потребителям. Ввиду работы газового двигателя на стехиометрической или обогащенной топливной смеси в выхлопных газах не содержится свободный кислород.Further, the purified associated gas enters a thermal power plant (TPP), where, as a result of combustion in the gas engine of an electric generator set with an enriched or stoichiometric fuel mixture, electricity and heat are generated. The produced electricity and heat are supplied to the oil production complex's own needs, and their residues can be supplied to external consumers. Due to the operation of a gas engine on a stoichiometric or rich fuel mixture, the exhaust gases do not contain free oxygen.
Далее выхлопные газы поступают в установку для переработки бескислородных дымогарных газов двигателей генераторных энергоустановок на нефтяных месторождениях в соответствии с настоящим изобретением.Next, the exhaust gases enter the installation for processing oxygen-free flue gases of engines of generator power plants in oil fields in accordance with the present invention.
Устройство содержит конденсационный теплообменник 1, компрессорную станцию 2 и несущую конструкцию 3. Теплообменник 1 выполнен с возможностью подключения к источнику бескислородных дымогарных газов посредством газопровода 4 и своим выходом соединен через газопровод 5 с компрессорной станцией 2. Конденсационный теплообменник 1 обеспечивает охлаждение газовой смеси до температуры ниже точки росы и отделение воды в виде жидкой фазы, которая может использоваться на собственные нужды установки либо сбрасываться в дренаж. The device comprises a
Затем обезвоженные выхлопные газы, состоящие в основном из азота N2 и углекислого газа CO2 с небольшим количеством примесей (аргон, гелий, водород и др.) подаются в компрессорную станцию 2 для дальнейшей закачки в нефтяной пласт.Then dehydrated exhaust gases, consisting mainly of nitrogen N 2 and carbon dioxide CO 2 with a small amount of impurities (argon, helium, hydrogen, etc.) are fed into the
Компрессорная станция 2 выполнена с возможностью подачи сжатой химически нейтральной смеси, состоящей в основном из углекислоты и азота, для ее закачки в нефтяной пласт посредством газопровода 6. The
Несущая конструкция 3 предназначена для размещения упомянутых теплообменника 1 и компрессора 2 так, что образуется транспортируемый модуль, т.е. одна транспортная единица. Модуль может легко перевозиться с одного месторождения на другое и представляет собой унифицированный технологический блок. Несущая конструкция 3 может иметь различное исполнение. На Фиг.2 показан вариант исполнения несущей конструкции 3 в виде основания, предназначенного для установки и закрепления оборудования, с жестко закрепленными на нем стойками 7. Одни концы стоек 7 жестко соединены с основанием 3, а другие концы жестко соединены между собой так, что технологический модуль образует одну грузовую единицу. Таким образом получается жесткий несущий каркас, который можно легко транспортировать.The supporting
Модуль может содержать панели, закрывающие боковые и верхнюю стороны, при этом боковая панель может содержать средства для доступа персонала внутрь модуля. Такое средство может быть выполнено в виде двери или иного проема.The module may include panels covering the sides and top, while the side panel may include means for personnel to access the inside of the module. Such means may be in the form of a door or other opening.
Основание 3 и стойки 7 могут быть изготовлены из металлического проката прямоугольного профиля.The
Модуль может содержать средства для взаимодействия с подъемно-транспортными машинами, например, такелажные элементы или основание подобное палетам.The module may contain means for interacting with materials handling vehicles, such as rigging elements or a pallet-like base.
Поскольку выхлоп не содержит пожароопасного кислорода, а содержит практически нейтральные к нефтепродуктам компоненты (азот, углекислый газ и ряд небольших примесей – аргон, водород и др.), то можно обойтись без какой-либо специальной сепарации газов из выхлопа и, сжав эту газовую смесь в компрессоре, закачать в пласт. Since the exhaust does not contain flammable oxygen, but contains components that are practically neutral to oil products (nitrogen, carbon dioxide and a number of small impurities - argon, hydrogen, etc.), it is possible to do without any special separation of gases from the exhaust and, by compressing this gas mixture in the compressor, pump into the reservoir.
Таким образом, кроме эффекта удаления CO2 как парникового газа, также можно избежать очистки выхлопа от вредных для человека примесей: NOх, CО и несгоревших углеводородов, отправив их вместе с выхлопом обратно в пласт.Thus, in addition to the effect of removing CO 2 as a greenhouse gas, it is also possible to avoid cleaning the exhaust from impurities harmful to humans: NOx, CO and unburned hydrocarbons by sending them back into the reservoir together with the exhaust.
В таком случае, предварительно необходимо только удалить воду в конденсационном теплообменнике 1. In this case, it is only necessary to remove the water in the condensing
Отличительной особенностью установки является его исполнение в виде одной транспортной единицы технологического модуля. что обеспечивает получения ряда полезных эффектов:A distinctive feature of the installation is its design as one transport unit of the technological module. which provides a number of beneficial effects:
- производство смеси нейтральных газов (N2, CO2 и др.) для закачки в нефтяные пласты для увеличения нефтеотдачи;- production of a mixture of neutral gases (N 2 , CO 2 , etc.) for injection into oil reservoirs to increase oil recovery;
- получения платы за снижение выбросов СО2 при его закачке в пласт в плане борьбы с парниковым эффектом посредством реализации углеродных единиц на соответствующих рынках;- receiving payment for the reduction of CO 2 emissions during its injection into the reservoir in terms of combating the greenhouse effect through the sale of carbon units in the relevant markets;
- производство электроэнергии и тепла;- production of electricity and heat;
- нет необходимости в очистке выхлопа от вредных примесей - окислов азота NOx, СО и несгоревших углеводородов, ввиду их закачки в нефтяной пласт.- there is no need to clean the exhaust from harmful impurities - nitrogen oxides NOx, CO and unburned hydrocarbons, due to their injection into the oil reservoir.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2783574C1 true RU2783574C1 (en) | 2022-11-14 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2181159C1 (en) * | 2001-03-15 | 2002-04-10 | Западинский Алексей Леонидович | Complex for development of hydrocarbon feedstock (variants) |
| RU2208138C1 (en) * | 2001-12-20 | 2003-07-10 | Западинский Алексей Леонидович | Complex for development of oil or gas-condensate deposit (versions) |
| WO2004055323A1 (en) * | 2002-12-13 | 2004-07-01 | Statoil Asa | A plant and a method for increased oil recovery |
| RU2490440C1 (en) * | 2012-09-11 | 2013-08-20 | Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" | Oil production method |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2181159C1 (en) * | 2001-03-15 | 2002-04-10 | Западинский Алексей Леонидович | Complex for development of hydrocarbon feedstock (variants) |
| RU2208138C1 (en) * | 2001-12-20 | 2003-07-10 | Западинский Алексей Леонидович | Complex for development of oil or gas-condensate deposit (versions) |
| WO2004055323A1 (en) * | 2002-12-13 | 2004-07-01 | Statoil Asa | A plant and a method for increased oil recovery |
| RU2490440C1 (en) * | 2012-09-11 | 2013-08-20 | Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" | Oil production method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jacobson | The health and climate impacts of carbon capture and direct air capture | |
| US7043920B2 (en) | Hydrocarbon combustion power generation system with CO2 sequestration | |
| DK1576266T3 (en) | Low pollutant energy generation system with air separation using an ion transfer membrane | |
| Aspelund et al. | Gas conditioning—The interface between CO2 capture and transport | |
| RU2626850C2 (en) | Dual-flow system and method of production of carbon dioxide | |
| CN102431974B (en) | Oxygen-enriched combustion poly-generation process and equipment for steam injection boiler in oil field | |
| US20100018218A1 (en) | Power plant with emissions recovery | |
| US20070215350A1 (en) | Carbon dioxide enriched flue gas injection for hydrocarbon recovery | |
| EA029336B1 (en) | Systems and method of generating power by stoichiometric combustion with enriched air and exhaust gas recirculation | |
| MX2012014222A (en) | Low emission triple-cycle power generation systems and methods. | |
| KR101857325B1 (en) | A Treatment System of Liquefied Gas | |
| CN103096999A (en) | Jet engine with carbon capture | |
| Arshad et al. | Process synthesis for amine-based CO2 capture from combined cycle gas turbine power plant | |
| CN116575989A (en) | Carbon dioxide capturing and sealing and energy storage power generation integrated system and control method | |
| RU2783574C1 (en) | Unit for recycling oxygen-free flue gases of engines of generator power plants in petroleum deposits | |
| CN103060036A (en) | Method and system for coalbed methane liquefaction | |
| Yang et al. | Conceptual design, techno-economic and environmental evaluation of a coal-based polygeneration process for ethylene glycol and polymethoxy dimethyl ethers production | |
| RU2780188C1 (en) | Complex for utilization of associated petroleum gases in the fields | |
| RU2600384C2 (en) | System and method for production of carbon dioxide | |
| RU2780045C1 (en) | Method for utilization of associated petroleum gases in the fields | |
| Hosseini | Fossil fuel crisis and global warming | |
| CN202281457U (en) | Poly-generation device for oxygen enriched combustion of steam-injecting boiler for oil field | |
| RU2038467C1 (en) | Oil bed working method | |
| US20150275702A1 (en) | System and Method for the Conditioning of Recirculated Exhaust Gas | |
| JP2647582B2 (en) | How to generate electricity while producing carbon dioxide and inert gas |