RU2801449C1

RU2801449C1 - Thermal gas generator for oil production in productive reservoirs of various types

Info

Publication number: RU2801449C1
Application number: RU2022122229A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Георгиевич Антониади; Юрий Иванович Сташок; Константин Эдуардович Джалалов; Артем Алексеевич Левихин; Алексей Михайлович Кузьмин
Filing date: 2022-08-16
Publication date: 2023-08-08

Abstract

FIELD: oil industry.

SUBSTANCE: invention can be used to increase oil production by thermal methods based on an anhydrous gaseous energy carrier in productive reservoirs of various types, including clay-containing reservoirs with montmorillonite compounds. The thermogas generator includes a housing, in the upper part of which an igniter and a connection unit are located. A cylindrical casing is placed in the housing of the thermogas generator for supplying fuel in the form of any liquid or gaseous hydrocarbon fuel and an oxidizer in the form of high-pressure air, and industrial waste in the form of flue gases from field equipment in the cavity between the casing and the housing.

EFFECT: increased efficiency of the production of any volumes of anhydrous gaseous coolant both at the wellhead and at the bottom of the well.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения добычи нефти тепловыми методами на основе безводного газообразного энергоносителя в продуктивных коллекторах различного типа, включая и глиносодержащие с монтмориллонитовыми соединениями.The invention relates to the oil industry and can be used to increase oil production by thermal methods based on an anhydrous gaseous energy carrier in productive reservoirs of various types, including clay-containing reservoirs with montmorillonite compounds.

Известно устройство для обработки призабойной зоны скважины (патент №2075597, Е21В 43/25, опубл. 20.03.1997 г.), содержащее герметичную воздушную камеру с атмосферным давлением, диафрагму и приемную камеру, в полости которой размещен сгораемый твердый композиционный материал, состоящий из двух частей, в первой из которых содержится горючий состав на основе железоалюминиевого термита, а во второй части содержится газогенерирующий состав на основе гранулированной аммиачной селитры и эпоксидной смолы в определенной пропорции, при сгорании которого выделяются не только газообразные продукты (СО₂ 24,0; N₂ 37,4; СО 15; Н₂ 9,9 об.%), но и вода 12,1, а пропорции этих частей составляют 60 на 40.A device for treating the bottomhole zone of a well is known (patent No. 2075597, E21B 43/25, publ. 03/20/1997), containing a sealed air chamber with atmospheric pressure, a diaphragm and a receiving chamber, in the cavity of which a combustible solid composite material is placed, consisting of two parts, the first of which contains a combustible composition based on iron-aluminum thermite, and the second part contains a gas-generating composition based on granulated ammonium nitrate and epoxy resin in a certain proportion, the combustion of which emits not only gaseous products (CO ₂ 24.0; N ₂ 37.4; CO 15; H ₂ 9.9 vol.%), but also water 12.1, and the proportions of these parts are 60 to 40.

Недостатками устройства является ограниченный объем вырабатываемого теплоносителя и наличие в нем воды, что приводит к уменьшению зоны охвата тепловым воздействием призабойной зоны скважины и невозможности его использования для глиносодержащих коллекторов с монтмориллонитовыми соединениями, разбухающими при ее присутствии, снижая проницаемость пласта.The disadvantages of the device are the limited volume of the generated coolant and the presence of water in it, which leads to a decrease in the coverage area of the bottomhole zone of the well by the thermal effect and the inability to use it for clay-containing reservoirs with montmorillonite compounds that swell in its presence, reducing the permeability of the formation.

Наиболее близким к изобретению является термогазогенератор для обработки призабойной зоны пласта нефтяных скважин (патент №2124630, Е21В43/25, 43/26, опубл. 10.01.1999 г.), содержащий блок сгорающих элементов в сгораемом или несгораемом корпусе, выполненный из смеси, включающей горючее, окислитель и технологические добавки, воспламенитель, нагревательный элемент и узел крепления, а в качестве горючего применен порошок магния или алюминия или их сплав в количестве 50,0-75,0 мас.%, в качестве окислителя - нитраты щелочных или щелочноземельных металлов в количестве 19,0-40,0 мас.%, а в качестве технологических добавок - смолы или их растворы в технических маслах в количестве 5,0-6,0 мас.%.The closest to the invention is a thermal gas generator for treating the bottomhole formation zone of oil wells (patent No. 2124630, Е21В43 / 25, 43/26, publ. fuel, oxidizing agent and technological additives, igniter, heating element and fastener, and magnesium or aluminum powder or their alloy in the amount of 50.0-75.0 wt.% is used as a fuel, nitrates of alkali or alkaline earth metals are used as an oxidizer amount of 19.0-40.0 wt.%, and as technological additives - resins or their solutions in technical oils in the amount of 5.0-6.0 wt.%.

Недостатками данного термогазогенератора являются ограниченная производительность теплоносителя по причине использования одноразовых блоков сгорающих элементов на основе порохов и смесевых твердых топлив и невозможность регулирования высоких значений давлений и температур при их горении, что приводит к уменьшению зоны охвата пласта тепловым воздействием, коксообразованию углеводородов, кристаллохимическим преобразованиям глиносодержащих продуктивных коллекторов (обжигу), снижая его пористость, проницаемость и уменьшая добычу нефти, ограничивают применение тепловых методов для глиносодержащих коллекторов.The disadvantages of this thermogas generator are the limited performance of the coolant due to the use of disposable blocks of combustible elements based on gunpowder and mixed solid fuels and the inability to control high pressures and temperatures during their combustion, which leads to a decrease in the coverage area of the formation by thermal exposure, coke formation of hydrocarbons, crystal-chemical transformations of clay-containing productive reservoirs (roasting), reducing its porosity, permeability and reducing oil production, limit the use of thermal methods for clay reservoirs.

Задачей изобретения является разработка термогазогенератора для добычи нефти в продуктивных коллекторах различного типа, исключающего перечисленные недостатки, обеспечивающего выработку безводного газообразного теплоносителя как на устье, так и на забое скважины с возможностью использования отходов промыслового оборудования в виде дымовых газов и при этом повышение безопасности его эксплуатации.The objective of the invention is to develop a thermal gas generator for oil production in productive reservoirs of various types, eliminating the above disadvantages, ensuring the production of an anhydrous gaseous coolant both at the wellhead and at the bottom of the well with the possibility of using waste from field equipment in the form of flue gases and at the same time increasing the safety of its operation.

Поставленная задача достигается тем, что в известном термогазогенераторе, включающем блок сгорающих элементов, вложенный в корпус (защитный кожух), воспламенитель с нагревательным элементом и линией воспламенения, узел соединения термогазогенератора с устройством спуска (труба, геофизическая головка), исключен блок одноразовых сгорающих элементов на основе смесевых твердых топлив и нагревательный элемент, в корпусе размещен цилиндрический кожух для подачи в его внутреннюю полость в качестве горючего любого вида жидкого или газообразного углеводородного топлива, в качестве окислителя воздуха высокого давления, а в полость между кожухом и корпусом отходов от промыслового оборудования в виде дымовых газов при их наличии.The task is achieved by the fact that in the well-known thermogas generator, which includes a block of combustible elements embedded in a housing (protective casing), an igniter with a heating element and an ignition line, a connection point of the thermogas generator with a descent device (pipe, geophysical head), the block of disposable combustible elements on the based on mixed solid fuels and a heating element, a cylindrical casing is placed in the casing for feeding any type of liquid or gaseous hydrocarbon fuel into its internal cavity as a fuel, as a high-pressure air oxidizer, and into the cavity between the casing and the casing of waste from field equipment in the form flue gases, if any.

На фиг. 1 изображен продольный разрез термогазогенератора.In FIG. 1 shows a longitudinal section of a thermogas generator.

На фиг. 2 представлена схема оборудования при эксплуатации термогазогенератора на забое скважины.In FIG. 2 shows a diagram of the equipment during the operation of a thermal gas generator at the bottom of the well.

Термогазогенератор 1 (фиг. 1) состоит из корпуса 2, цилиндрического кожуха 3, воспламенителя 4, линии воспламенения и контроля технологических параметров термогаза 5, каналов подвода топлива 6, воздуха высокого давления 7, дымовых газов от промыслового оборудования 8, узла соединения термогазогенератора с устройством спуска (насосно-компрессорная труба) 9.Thermal gas generator 1 (Fig. 1) consists of a housing 2, a cylindrical casing 3, an igniter 4, an ignition line and control of technological parameters of thermogas 5, channels for supplying fuel 6, high pressure air 7, flue gases from field equipment 8, a connection point for a thermal gas generator with a device descent (tubing) 9.

Оборудование при эксплуатации на забое скважины (фиг. 1, 2) содержит узел соединения 9, обратный клапан 10, пакер 11, устройство спуска в виде насосно-компрессорных труб (НКТ) 12, трубопровод подачи топлива 13, геофизический кабель 14, трубопровод подачи производственных отходов в виде дымовых газов от промыслового оборудования (при их наличии) 15, насосно-компрессорные агрегаты 16 и электронно-измерительный комплекс 17.The equipment during operation at the bottom of the well (Fig. 1, 2) contains a connection node 9, a check valve 10, a packer 11, a lowering device in the form of tubing (tubing) 12, a fuel supply pipeline 13, a geophysical cable 14, a pipeline for supplying production waste in the form of flue gases from field equipment (if any) 15, pumping and compressor units 16 and electronic measuring complex 17.

Термогазогенератор работает следующим образом. При эксплуатации термогазогенератора на устье скважины к каналам подвода топлива 6 и воздуха высокого давления 7 насосно-компрессорным оборудованием 16 по наземным трубопроводам подается любое углеводородное топливо (горючее) и воздух высокого давления (окислитель) в том соотношении между собой, которое обеспечивает требуемую технологическим процессом температуру, как при наличии подачи к каналу 8 отходов промыслового оборудования в виде дымовых газов, так и без них. Воспламенение топливно-воздушной смеси осуществляется от воспламенителя 4 по линии воспламенения 5 за счет соединения ее с многоканальным геофизическим кабелем 14 и контролем температуры теплоносителя на выходе из термогазогенератора и массовых расходов всех поступающих в него агентов, с последующей их передачей в него посредством дистанционного электронно-измерительного комплекса 17. Эксплуатация термогазогенератора 1 на забое скважины осуществляется аналогичным образом только после его спуска в сборке с обратным клапаном 10 и термостойким пакером 11 на заданную глубину, который производят на НКТ 12 через узел соединения 9. Воздух высокого давления подается во внутренней полости НКТ 12, углеводородное топливо по трубопроводу 13, отходы в виде дымовых газов при их наличии по трубопроводу 15, закрепленному совместно с геофизическим кабелем 14 к наружной поверхности НКТ 12.Thermogenerator works as follows. During operation of the thermal gas generator at the wellhead, any hydrocarbon fuel (fuel) and high-pressure air (oxidizer) are supplied to the fuel supply channels 6 and high-pressure air 7 by pump-compressor equipment 16 through surface pipelines in the ratio between them that provides the temperature required by the technological process , both in the presence of a supply to the channel 8 of the waste of field equipment in the form of flue gases, and without them. The fuel-air mixture is ignited from the igniter 4 along the ignition line 5 by connecting it to a multichannel geophysical cable 14 and controlling the temperature of the coolant at the outlet of the thermogas generator and the mass flow rates of all agents entering it, with their subsequent transfer to it by means of a remote electronic measuring device. complex 17. The operation of the thermogas generator 1 at the bottom of the well is carried out in a similar way only after it is lowered in the assembly with a check valve 10 and a heat-resistant packer 11 to a predetermined depth, which is produced on the tubing 12 through the connection unit 9. High-pressure air is supplied in the internal cavity of the tubing 12, hydrocarbon fuel through the pipeline 13, waste in the form of flue gases, if any, through the pipeline 15, fixed together with the geophysical cable 14 to the outer surface of the tubing 12.

Преимуществами данного термогазогенератора являются реализация выработки, как на устье, так и на забое скважины, безводного термогазового теплоносителя на всех видах углеводородного топлива с воздухом высокого давления, исключающая применение одноразовых блоков сгорающих элементов на основе твердых смесевых топлив и порохов, позволяя вырабатывать любые объемы теплоносителя с регулировкой и контролем его температуры и давления для всех типов продуктивных коллекторов, включая и глиносодержащие, увеличивая охват пласта и добычу нефти, снижая техногенное воздействие на окружающую среду и энергозатраты на его выработку за счет использования отходов промыслового оборудования в виде дымовых газов.The advantages of this thermal gas generator are the implementation of the production, both at the wellhead and at the bottom of the well, of an anhydrous thermogas coolant on all types of hydrocarbon fuels with high pressure air, excluding the use of disposable blocks of combustible elements based on mixed solid fuels and gunpowder, allowing you to generate any volumes of coolant with regulation and control of its temperature and pressure for all types of productive reservoirs, including argillaceous ones, increasing reservoir coverage and oil production, reducing man-made impact on the environment and energy consumption for its production through the use of waste from field equipment in the form of flue gases.

Работоспособность и технологическая эффективность опытных образцов термогазогенератора на забое и на устье скважины была подтверждена соответственно в промысловых условиях на Усинском месторождении республики Коми при инициировании процесса внутрипластового горения термогазом с температурой в диапазоне 400-900°C и Зыбза-Глубокий Яр Краснодарского края ПАО «Роснефть» при циклических обработках призабойных зон пласта термогазовым теплоносителем с температурой 200-400°С в глиносодержащих коллекторах с монтмориллонитовыми соединениями.The operability and technological efficiency of prototypes of the thermogas generator at the bottomhole and at the wellhead were confirmed, respectively, in field conditions at the Usinskoye field of the Komi Republic when initiating the process of in-situ combustion with thermogas with a temperature in the range of 400-900°C and Zybza-Glubokiy Yar of the Krasnodar Territory of Rosneft PJSC during cyclic treatments of bottomhole formation zones with a thermogas coolant with a temperature of 200-400°C in clay-bearing reservoirs with montmorillonite compounds.

Claims

Thermal gas generator for oil production in productive reservoirs of various types, containing a housing, in the upper part of which an igniter and a connection unit are located, characterized in that the housing contains a cylindrical casing for supplying any type of liquid or gaseous hydrocarbon fuel into its internal cavity as a fuel, in high-pressure air as an oxidizing agent, and into the cavity between the casing and the casing - waste from field equipment in the form of flue gases, if any.