МОБИЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЗАКАЧКИ ЖИДКОГО ДИОКСИДА УГЛЕРОДА В НЕФТЕДОБЫВАЮЩУЮ СКВАЖИНУ
LIQUID CARBON DIOXIDE PUMPING INTO THE OIL WELL MOBILE SYSTEM

Предлагаемое техническое решение относится к нефтегазовой промышленности, а именно, к устройствам по закачке жидкого диоксида углерода в нефтедобывающую скважину. Техническое решение обеспечивает снижение энергетических затрат, исключение риска образования газовых гидратов, интенсификацию добычи трудноизвлекаемых запасов высоковязкой нефти.
Известна насосная система, описанная в патенте США 7.513.307 от 07.04.2009 г., где предложена система закачки для введения объединенного потока жидкости на водной или углеводородной основе и жидкого диоксида углерода с использованием единственного насоса высокого давления.
Известна автомобильная установка (патент США 7.694.731. от 13.04.2010 г) с насосной системой для закачки жидкого диоксида углерода и различных жидких материалов для обработки скважин, которая включает установленную на грузовике раму с устройством для закачки смеси жидкостей в скважину. На раме установлены две емкости, обвязанные технологическими линиями, снабженные бустерными насосами, при дальнейшем продвижении смесь жидких компонентов поступают в один насос высокого давления при давлении предпочтительно около 4,14 МПа.
Закачка компонентов с помощью указанных известных насосных систем, где используется один насос высокого давления, удобна при одновременной закачке двух компонентов в смеси их. При последовательной закачке реагентов в добывающую скважину, если по технологии закачки нельзя объединить закачиваемые потоки жидкости на водной или углеводородной основе и жидкого
диоксида углерода, целесообразно для ускорения времени закачки использовать две линии насосов высокого давления.
Наиболее близкой по технической сущности является насосная установка для закачки жидкого диоксида углерода, описанная в патенте США 4.212.354. от 15.07.1980 г, с помощью которой диоксид углерода закачивают в нефтяную или газовую скважину. Диоксид углерода транспортируется на скважину в транспортных цистернах при поддержании температуры и давления, достаточных для сохранения диоксида углерода в жидком состоянии. Жидкий диоксид углерода отводится и подкачивается до промежуточного давления бустерным (центробежным) насосом. Чтобы избежать вскипания в линии из-за падения давления при вытекании жидкости, используется контур обратной связи между выходом бустерного насоса и цистерной. Испаритель, расположенный в контуре обратной связи, предназначен для испарения диоксида углерода, закачиваемого обратно в цистерну. Закачиваемое количество диоксида углерода контролируется для поддержания в цистерне достаточного давления, чтобы избежать вскипания в выходной линии. После бустерного насоса оставшаяся часть жидкого диоксида углерода накачивается насосом высокого давления до более высокого давления. Жидкий диоксид углерода высокого давления смешивается с другими жидкостями высокого давления и закачивается в скважину.
Недостатком данной насосной установки является то, что клапан на линии контура обратной связи для поддержки давления в емкости и клапан поддержки давления на линии высокого давления управляются вручную.
Задачей нашего изобретения является создание эффективного мобильного комплекса, содержащего систему автоматического контроля и управления давлением в устройстве приема и хранения жидкого диоксида углерода и давления нагнетания в линии высокого давления, а также систему нагрева
кр
жидкого диоксида углерода в стволе скважины для обеспечения условий технологии закачки диоксида углерода в скважину. При этом обеспечивается автоматический контроль и поддерживание температуры рабочего агента на забое не менее критической температуры диоксида углерода Т=31,1°C.
кр
кр
кр
Поставленная задача решается тем, что мобильный комплекс для закачки жидкого диоксида углерода в нефтедобывающую скважину, включающий устройство приема и хранения жидкого диоксида углерода, которое содержит термостатируемую емкость, контур обратной связи, испаритель, вспомогательный насос и насос высокого давления, отличающийся тем, что содержит систему автоматического контроля и управления давлением в термостатируемой емкости, систему автоматического контроля и управления давлением и температурой в линии нагнетания жидкого диоксида углерода, автоматические клапаны с электрическими приводами для регулирования потока жидкого диоксида углерода в контуре обратной связи и в линии высокого давления, а также устройство нагрева жидкого диоксида углерода, размещенное в стволе скважины и обеспечивающее автоматический контроль и поддерживание температуры рабочего агента на забое не менее критической температуры диоксида углерода Т=31,1°C, причем для обеспечения в стволе скважины и далее в пласте сверхкритических условий для добычи высоковязкой нефти закачку жидкого диоксида углерода проводят при температуре не менее Т=31,1°C и давлении не менее Р=7,38 МПа., при этом мобильный комплекс дополнительно включает независимую линию закачки в добывающую скважину оторочек жидкой смеси: композиции «Дельта АСПГО» по ТУ 2415-006-51281692-2007 и диметилкарбоната, закачиваемых до и после закачки жидкого диоксида углерода, причем оторочки вышеуказанной смеси закачивают с независимой мобильной установки типа ЦА-320,
снабженной смесителем компонентов с помощью центробежного насоса и насосом высокого давления до 20 МПа.
Задача повышения эффективности разработки залежей газа и нефти в стадии доразрабоки истощенных и трудноизвлекаемых залежей является одной из актуальных проблем и задач нефтегазодобывающей отрасли в России и других странах.
Способ циклической закачки диоксида углерода используют для интенсификации добычи нефти в стадии доразрабоки истощенных и трудноизвлекаемых залежей. При этом используется одна и та же скважина как в качестве нагнетательной, так и в качестве добывающей.
кр.
кр.
Термодинамические условия, существующие в некоторых нефтяных пластах, позволяют диоксиду углерода переходить в состояние сверхкритического флюида (СКФ), что обуславливает его преимущества перед другими газовыми агентами, не достигающими данного состояния в пластовых условиях. Это обусловлено сравнительно низкими критическими давлением и температурой диоксида углерода, составляющими, соответственно, Р=7,38 МПа и Т=31,1°C. Благодаря переходу в состояние СКФ, диоксид углерода обеспечивает особенно эффективное снижение вязкости нефти в пластовых условиях.
Для реализации данного процесса разработана схема мобильной насосной установки для закачки жидкого диоксида углерода при условиях, обеспечивающих переход его в состояние сверхкритического флюида в стволе добывающей нефтяной скважины и далее в пласте.
Схема устройства мобильного насосного комплекса для закачки жидкого диоксида углерода и линии закачки оторочек жидкой смеси в нефтедобывающую скважину приведена на фиг. 1.
Технологический процесс газоциклической закачки диоксида углерода в добывающую скважину включает доставку сжиженного диоксида углерода на месторождение посредством специальных автомобильных цистерн 1, в которых поддерживают температуру -18…-27°C и давление 1,5-1,8 МПа. С цистерны жидкий диоксид углерода перекачивают в накопительную емкость 2, снабженную датчиком давления 3, из которой затем закачивают с помощью насосной установки в нефтедобывающую скважину. Насосная установка включает вспомогательный насос 4 и насос высокого давления 5. Насосная установка обеспечивает закачку диоксида углерода с давлением Р=12-20 МПа и температурой более Т>31,1°C на устье скважины.
Для избежания вскипания диоксида углерода в линии из-за падения давления при вытекании жидкого диоксида углерода используют контур обратной связи между накопительной емкостью 2 и линией высокого давления перекачки жидкого диоксида углерода, внутри контура имеется испаритель 6, предназначенный для испарения диоксида углерода, закачиваемого обратно в накопительную емкость 2. Закачиваемое через испаритель количество диоксида углерода контролируют автоматически посредством клапана 7 с электрическим приводом с целью поддержания в накопительной емкости 2 достаточного давления (1,5-1,8 МПа), чтобы избежать вскипания в выходной линии 8. Основную часть жидкого диоксида углерода закачивают насосом высокого давления 5 по линии высокого давления в нефтедобывающую скважину.
Автоматизированный блок управления 9 регулирует поступление в скважину жидкого диоксида углерода с требуемым объемом закачки.
Производительность насоса и объем закачки жидкого диоксида углерода задают и поддерживают автоматически с пульта управления при контроле работы электродвигателя 10, приводящего насос высокого давления, а также
путем управления клапаном 11 с электрическим приводом. Давление в линии регистрируется датчиком 12, данные с которого поступают на блок управления. По истечении заданного времени задвижку 13 перекрывают с одновременным открытием задвижки 14, и с узла приготовления жидкой смеси насосом независимой мобильной установки ЦА-320 15 осуществляют подачу оторочки вышеуказанной смеси в добывающую скважину.
кр
В стволе нефтедобывающей скважины размещают устройство нагрева жидкого диоксида углерода, включающее в себя нагревательный кабель 16 и щит управления нагревом 17, который обеспечивает автоматический контроль температуры рабочего агента на забое не менее критической температуры диоксида углерода Т=31,1°C.
Мобильный комплекс дополнительно включает линию закачки 18 в добывающую скважину оторочки вышеуказанной жидкой смеси, закачиваемой до и после закачки жидкого диоксида углерода. Вышеуказанные оторочки закачивают с независимой мобильной насосной установки типа ЦА-320 15, снабженной смесителем компонентов смеси с помощью центробежного насоса, и насосом высокого давления до 20 МПа.
Насосные установки типа ЦА-320 выпускают серийно, например, установки насосные марок УНБ-125×320 и АНЦ-320.
От прототипа заявленный мобильный комплекс отличается наличием блока 9 автоматического контроля и управления давлением в термостатируемой емкости и в линии нагнетания жидкого диоксида углерода высокого давления, автоматических клапанов 7 и 11 с электрическими приводами, посредством которых осуществляют регулирование потока жидкого диоксида углерода в контуре обратной связи и в линии высокого давления соответственно, а также наличием устройства нагрева жидкого диоксида углерода, размещенного в стволе
нефтедобывающей скважины и обеспечивающего автоматический контроль температуры рабочего агента на забое скважины.
Техническим результатом является создание эффективного мобильного комплекса для закачки жидкого диоксида углерода с автоматической системой контроля и управления давлением в термостатируемой емкости и в линии высокого давления, автоматическими клапанами с электрическими приводами для регулирования потока жидкого диоксида углерода в контуре обратной связи и в линии высокого давления, а также имеющей размещенное в стволе добывающей скважины устройство нагрева, имеющее блок автоматического управления нагревом жидкого диоксида углерода. Кроме того, заявленный мобильный комплекс имеет независимую линию закачки вышеуказанных оторочек смеси, закачиваемых до и после закачки жидкого диоксида углерода.