установка для повышения нефтеотдачи пласта и утилизации тепла уходящих газов газотурбинной установки предприятия нефтедобывающей промышленности

Формула изобретения

Установка утилизации тепла уходящих газов газотурбинной установки, использующей в качестве рабочего тела попутный нефтяной газ и/или природный газ комплекса разработки нефтегазоносного пласта, включающая расположенные последовательно по ходу уходящих газов

средство дожигания,

замкнутый контур циркуляции легкокипящих органических соединений и

компрессор подачи уходящих газов в нефтегазоносный пласт,

при этом замкнутый контур циркуляции легкокипящих органических соединений включает расположенные последовательно

тракт потока легкокипящих органических соединений первого рекуперативного теплообменника-испарителя, вход которого по тракту потока уходящих газов соединен с выходом турбины газотурбинной установки, а выход по тракту потока уходящих газов соединен со входом компрессора подачи уходящих газов в нефтегазоносный пласт,

турбину,

первый тракт потока легкокипящих органических соединений второго рекуперативного теплообменника-конденсатора,

тракт потока легкокипящих органических соединений воздушного конденсатора,

циркуляционный насос,

второй тракт потока легкокипящих органических соединений второго рекуперативного теплообменника-конденсатора,

а для привода компрессора подачи уходящих газов в нефтегазоносный пласт использована энергия, вырабатываемая на валах газотурбинной установки и турбины замкнутого контура циркуляции легкокипящих органических соединений.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области энергетики, а именно к системам энергосбережения, используемым в нефтедобывающей промышленности.

Общеизвестны и достаточно широко внедряются различные технологии энергосбережения, основанные на использовании тепла уходящих (выхлопных) газов различных энергетических установок. Одна из подобных установок, основанная на использовании замкнутого контура рабочего теплоносителя, описана в международной заявке WO 2010/151560, опубликованной 29.12.2010. Наравне с другими подобными средствами известная из WO 2010/151560 установка обеспечивает использование уходящих газов газотурбинной установки в качестве дополнительного источника энергии. В свою очередь, предлагаемая установка для утилизации тепла уходящих газов позволит расширить область использования замкнутых контуров циркулирующего теплоносителя для утилизации тепла уходящих газов, а также расширить область веществ, используемых в указанных замкнутых контурах.

Указанный результат достигается при использовании установки утилизации тепла уходящих газов газотурбинной установки, использующей в качестве рабочего тела попутный нефтяной газ и/или природный газ комплекса разработки нефтегазоносного пласта. Предложенная установка включает расположенные последовательно по ходу уходящих газов: средство дожигания, замкнутый контур циркуляции легкокипящих органических соединений и компрессор подачи уходящих газов в нефтегазоносный пласт. Замкнутый контур циркуляции легкокипящих органических соединений включает расположенные последовательно тракт потока легкокипящих органических соединений первого рекуперативного теплообменника-испарителя; турбину; первый тракт потока легкокипящих органических соединений второго рекуперативного теплообменника-конденсатора; тракт потока легкокипящих органических соединений воздушного конденсатора; циркуляционный насос; второй тракт потока легкокипящих органических соединений второго рекуперативного теплообменника-конденсатора. Вход первого рекуперативного теплообменника-испарителя по тракту потока уходящих газов соединен с выходом турбины газотурбинной установки, а выход по тракту потока уходящих газов соединен со входом компрессора подачи уходящих газов в нефтегазоносный пласт. Для привода компрессора подачи уходящих газов в нефтегазоносный пласт использована энергия, вырабатываемая на валах газотурбинной установки и турбины замкнутого контура циркуляции легкокипящих органических соединений.

Предложенная установка является одной из составных частей производственного комплекса предприятия нефтедобывающей промышленности, осуществляющего разработку нефтегазоносного пласта 1. Комплекс разработки нефтегазоносного пласта 2 выполняет все необходимые технологические операции по добыче нефти и/или природного газа. Одновременно комплекс разработки нефтегазоносного пласта 2 обеспечивает получение попутного нефтяного газа и/или природного газа, используемых в качестве рабочего тела газотурбинной установки 3, которая включает компрессор 3 _к, камеру сгорания и турбину 3_т. Газотурбинная установка 3 используется в производственном цикле предприятия нефтедобывающей промышленности, в частности, для поддержания внутрипластового давления на месторождениях с низким газовым фактором путем закачки в нефтегазоносный пласт 1 газообразной среды - азотно-углекислотной газовой смеси. В свою очередь в настоящем изобретении предложено использовать для закачки в нефтегазоносный пласт 1 уходящие газы газотурбинной установки 3 и одновременно использовать теплоту уходящих газов для получения дополнительной энергии, которая обеспечит закачку уходящих газов в нефтегазоносный пласт 1. Для утилизации теплоты уходящих дымовых газов выделен контур циркуляции легкокипящих органических соединений 4, в качестве которых будут использованы фреоны, смеси фреонов, а также вещества, термодинамические свойства которых будут близки к аналогичным свойствам фреонов.

Для закачки уходящих газов выделен компрессор 5 подачи уходящих газов в нефтегазоносный пласт 1, то есть компрессор - средство компримирования уходящих газов, отдавших часть теплоты легкокипящим органическим соединениям контура 4. Замкнутый контур циркуляции легкокипящих органических соединений 4 обеспечивает выработку дополнительной энергии, которая используется для привода компрессора 5 подачи уходящих газов в нефтегазоносный пласт 1. В состав замкнутого контура 4 включены расположенные последовательно: тракт потока легкокипящих органических соединений первого рекуперативного теплообменника-испарителя 6; турбина 7, используемая для привода компрессора 5 подачи уходящих газов; первый конденсационный тракт потока легкокипящих органических соединений второго рекуперативного теплообменника-конденсатора 8; тракт потока легкокипящих органических соединений воздушного конденсатора 9; циркуляционный насос 10; второй тракт потока легкокипящих органических соединений второго рекуперативного теплообменника-конденсатора 8. Вход первого рекуперативного теплообменника-испарителя 6 по тракту потока уходящих газов соединен с выходом турбины 3_т газотурбинной установки 3, а выход по тракту потока уходящих газов соединен со входом компрессора 5 подачи уходящих газов в нефтегазоносный пласт 1. При этом для привода 11 компрессора 5 подачи уходящих газов в нефтегазоносный пласт 1 использована энергия, вырабатываемая на валах газотурбинной установки 3 и турбины 7 замкнутого контура 4 циркуляции легкокипящих органических соединений. Для снижения содержания кислорода (не более 2% об.) в уходящих газах газовой турбины, которые закачиваются в пласт, используется средство дожигания - горелочное устройство 12. Горелочное устройство установлено на выходе уходящего газа с газовой турбины перед входом его на первый рекуперативный теплообменник-испаритель 6 и использует в качестве топлива попутный нефтяной газ и/или природный газ комплекса разработки нефтегазоносного пласта. Процесс горения, протекающий на горелочном устройстве 12, помимо снижения содержания кислорода обеспечивает дополнительное количество тепловой энергии, которая утилизируется в контуре легкокипящего теплоносителя.

Таким образом, замкнутый контур 4 циркуляции легкокипящего теплоносителя позволит, с одной стороны, использовать теплоту уходящих газов в качестве источника дополнительной энергии, а с другой стороны, дополнительно полученная энергия будет использована для поддержания качественных параметров нефтегазоносного пласта 1. То есть обеспечивается решение комплексной задачи повышения интенсивности разработки нефтегазоносных месторождений, а также использования тепла уходящих газов газотурбинной установки, задействованной предприятием нефтедобывающей промышленности. Таким образом, предложена установка утилизации тепла уходящих газов, которая позволит решить комплексную задачу повышения интенсивности разработки нефтегазоносных месторождений и использования тепла уходящих газов газотурбинной установки, задействованной предприятием нефтедобывающей промышленности.