УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПАРОГАЗОВОЙ СМЕСИ
PLANT FOR GAS-VAPOUR MIXTURE PRODUCTION

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам, предназначенным для парогазового воздействия на нефтяной пласт.
Одной из проблем, стоящих в настоящее время в данной области техники, является проблема эффективности установок, повышение их КПД и надежности работы.
Известна установка для термогазохимического воздействия на нефтяной пласт и освоения эксплуатационных и нагнетательных скважин, включающая термостойкий пакер, забойный парогазогенератор, шлангокабель, электрический нагреватель, насосное оборудование и запорно-регулирующую арматуру и емкости для оперативного запаса и перевозки топлива и воды, отличающаяся тем, что дополнительно содержит станцию контроля и управления процессами, образующую вместе с насосным оборудованием и запорно-регулирующей арматурой единую систему контроля и управления термогазохимическим воздействием на нефтяной пласт, забойный парогазогенератор выполнен разъемным и содержит стационарный корпус, спускаемый на насосно-компрессорных трубах (НКТ) и герметично-разъемно соединяемый с термостойким пакером, и глубинную извлекаемую часть, спускаемую на шлангокабеле, содержащую электрический нагреватель и дистанционные термометры для измерения температуры в камере сгорания забойного парогазогенератора и температуры парогазовой смеси в призабойной зоне, геофизический шлангокабель выполнен из полимерного материала и содержит полый канал для подачи запального топлива, электрические, силовые и сигнальные каналы, емкость для оперативного запаса топлива соединена с всасывающей линией насоса для закачки топлива, нагнетательная линия которого соединена с внутренней полостью НКТ, емкость для оперативного запаса воды соединена с всасывающей линией насоса для закачки воды, нагнетательная линия которого соединена через задвижку с затрубным пространством скважины, регулируемый привод насоса для нагнетания топлива соединен через станцию контроля и управления процессами с дистанционным термометром для измерения температуры в камере сгорания забойного парогазогенератора, регулируемый привод насоса для нагнетания воды соединен с дистанционным термометром для измерения температуры парогазовой смеси в призабойной зоне для регулирования температуры в заданных точках (патент РФ №2363837 от 05.09.2007 г., МПК Е21В 43/24-прототип).
Указанная установка для термогазохимического воздействия на нефтяной пласт и освоения эксплуатационных и нагнетательных скважин работает следующим образом.
Внутренняя полость насосно-компрессорных труб и забоя скважины заполняется расчетным количеством монотоплива, после чего включается в электросеть забойный электронагреватель парогазогенератора и производится электропрогрев корпуса парогазогенератора до температуры 300-600°С. В этом диапазоне температур происходит экзотермическая реакция разложения монотоплива.
По мере роста температуры и давления увеличивается производительность насосов для подачи монотоплива, и при достижении температуры 400°С и выше отключается электропитание забойного электронагревателя парогазогенератора и установка переводится на рабочий режим. Для регулирования температуры парогазовой смеси по затрубному пространству подается вода, которая, попадая в камеру смешения парогазогенератора, снижает ее температуру до заданного значения и поддерживает автоматически в этом режиме.
После закачки расчетного количества парогаза скважину закрывают на пропитку для конденсации паровой фазы и перераспределения флюидов в пласте.
Основными недостатками данной установки являются большие затраты, связанные с трудностями ремонта и обслуживания оборудования, расположенного в скважине, а также подачи монотоплива и воды в забойный парогазогенератор.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение эффективности парогазового воздействия на нефтяной пласт, за счет оптимизации конструкции установки.
Решение указанной задачи достигается тем, что предложенная установка для получения парогазовой смеси, согласно изобретению, содержит парогазогенератор, состоящий из смесительной головки, включающей в себя корпус, на торцах которого закреплено внешнее и огневое днище, двухкомпонентные центробежные форсунки, расположенные равномерно по окружности, коллектор горючего, закрепленный на внешней поверхности корпуса, охлаждаемой водой камеры сгорания, при этом ее выходная часть выполнена в виде сопла, через которое истекает поток продуктов сгорания, под углом к которому из тракта охлаждения камеры сгорания подается вода, камеры смешения, на выходе которой установлен турбонасосный агрегат, состоящий из водяного насоса и турбины, установленных на одном валу, причем выход водяного насоса соединен с трактом охлаждения камеры сгорания.
В варианте исполнения вал турбонасосного агрегата соединен с валом электрогенератора.
Предлагаемая конструкция установки для получения парогазовой смеси, за счет своих отличительных признаков, обеспечивает решение поставленной технической задачи - повышение эффективности парогазового воздействия на нефтяной пласт, за счет оптимизации конструкции установки.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана принципиальная схема установки для получения парогазовой смеси, на фиг. 2 - принципиальная схема установки для получения парогазовой смеси в варианте исполнения; на фиг. 3 - продольный разрез парогазогенератора.
Установка для получения парогазовой смеси содержит парогазогенератор 1 и турбонасосный агрегат 2.
Парогазогенератор 1 состоит из смесительной головки 3, охлаждаемой водой камеры сгорания 4 и камеры смешения 5.
Смесительная головка 3 парогазогенератора 1 включает в себя корпус 6, на торцах которого закреплено внешнее днище 7 и огневое днище 8, двухкомпонентные центробежные форсунки 9, расположенные равномерно по окружности, коллектор горючего 10, закрепленный на внешней поверхности корпуса 6. Внешнее днище 7 и корпус 6 образуют полость окислителя 11 смесительной головки 3. Огневое днище 8 и корпус 6 образуют полость горючего 12 смесительной головки 3.
На выходе камеры смешения 5 парогазогенератора 1 установлен турбонасосный агрегат 2, состоящий из водяного насоса 13 и турбины 14, которые установлены на одном валу.
В варианте исполнения вал турбонасосного агрегата 2 соединен с валом электрогенератора 15.
Предложенная установка для получения парогазовой смеси работает следующим образом.
Горючее поступает в коллектор горючего 10 смесительной головки 3 парогазогенератора 1 и далее в полость горючего 12, где равномерно распределяется между двухкомпонентными центробежными форсунками 9.
Окислитель поступает в полость окислителя 11 смесительной головки 3 парогазогенератора 1, где равномерно распределяется между двухкомпонентными центробежными форсунками 9.
Двухкомпонентные центробежные форсунки 9 распыляют горючее и окислитель во внутренней полости камеры сгорания 4. Во внутренней полости камеры сгорания 4 компоненты топлива смешиваются и сгорают.
Полученные высокотемпературные продукты сгорания компонентов топлива поступают в камеру смешения 5. Также в камеру смешения 5, под углом к потоку продуктов сгорания компонентов топлива, из тракта охлаждения камеры сгорания 4 подается вода. В камере смешения 5 расширяющийся поток высокотемпературных продуктов сгорания компонентов топлива разбавляется и охлаждается водой. Парогазовая смесь, полученная в камере смешения 5 парогазогенератора 1, приводит в действие турбину 14 турбонасосного агрегата 2, связанную с водяным насосом 13, который в свою очередь обеспечивает подачу воды в тракт охлаждения камеры сгорания 4 парогазогенератора 1. После срабатывания на турбине 14 турбонасосного агрегата 2 парогазовая смесь поступает в скважину.
В варианте исполнения от вала турбонасосного агрегата 2 осуществляется привод электрогенератора 15, предназначенного для получения электроэнергии.
Использование предложенного технического решения позволит повысить эффективность парогазового воздействия на нефтяной пласт, за счет оптимизации конструкции установки.