способ освоения месторождений тяжелых нефтей и битумов

Формула изобретения

Способ освоения месторождений тяжелых нефтей и битумов, включающий бурение скважин, добычу нефти и ее переработку, отличающийся тем, что добыча нефти совмещается в единый безотходный технологический цикл с переработкой продукции скважин, включающий первичную подготовку нефти, газа и воды, переработку нефти путем разделения ее на легкие фракции и тяжелые асфальтосмолистые компоненты, после чего осуществляют прямую отгонку легких фракций, одну часть которых используют по замкнутому циклу в технологических операциях добычи, другую направляют на переработку, а асфальтосмолистые компоненты перерабатывают на месте в товары народного потребления и полуфабрикаты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для использования, в частности, в государственных и частных нефтяных компаниях, занятых освоением запасов тяжелых нефтей и нефтяных битумов, нерентабельных при существующих традиционных способах освоения.

Известны способы освоения месторождений тяжелых нефтей и битумов, включающие бурение скважин, добычу нефти и ее переработку [1]. Технология разработки месторождений тяжелых нефтей и битумов разработана и опробована в промысловых условиях и в зависимости от свойств пластовых флюидов производится тепловым методом, или закачкой воды с оторочкой загустителей, или водогазовыми репрессиями. Серьезную проблему представляет подъем жидкости из скважин, сбор и транспорт по сборным сетям и магистральным трубопроводам, особенно в зимнее время. Первичная подготовка нефти (обессоливание и обезвоживание) требует высоких температур подогрева и повышенного расхода реагентов. Поэтому освоение и разработка таких месторождений рентабельна только при больших концентрациях запасов и высоких дебитах.

Известные способы не приемлемы для освоения малопродуктивных (с запасами до 15 млн.т) месторождений высоковязких нефтей и природных битумов.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является повышение эффективности эксплуатации и освоения малопродуктивных месторождений высоковязких нефтей и битумов за счет совмещения технологий разработки месторождений и добычи нефти в единый замкнутый безотходный цикл с технологией переработки продукции скважин.

Эта задача достигается тем, что после бурения скважин добыча нефти совмещается в единый безотходный технологический цикл с переработкой продукции скважин, включающий первичную подготовку нефти, газа и воды, переработку нефти путем разделения на легкие фракции и тяжелые асфальтосмолистые компоненты, после чего осуществляют прямую отгонку легких фракций, одну часть которых используют по замкнутому циклу в технологических операциях добычи, другую направляют на переработку, а асфальтосмолистые компоненты перерабатывают на месте в товары народного потребления и полуфабрикаты.

Описываемый способ реализуется при помощи установок, технологическая схема которых состоит из отдельных блоков.

На чертеже изображена принципиальная технологическая схема процесса освоения месторождений тяжелых нефтей и битумов.

Установка состоит из пяти основных блоков.

Блок I - это система сбора, транспорта и первичной подготовки нефти, газа и воды, состоит из трех узлов: узла 2 трехфазного разделителя фаз-сепаратора (газ-нефть-вода), узла 3 обезвоживания и обессоливания и узла 4 подготовки сточной воды для закачки в пласт.

Блок II представляет собой атмосферный или атмосферно-вакуумный фракционирующий блок (АВТ), содержащий печь 5 и колонну 6. Этот блок является первой начальной ступенью переработки нефти.

Блок III предназначен для выпуска основной товарной продукции путем переработки тяжелого остатка.

Блок IV - это система обработки призабойной зоны (ОПЗ) скважин от асфальтосмолистых осадков растворителями. Он содержит склад готовой продукции 7, цистерны 8, насосный агрегат 9 для подачи легких фракций в скважину 10.

Блок V - это система поддержания пластового давления (ППД), состоящая из насоса 11 высокого давления для закачки воды в пласт и компрессора 12.

На представленном чертеже изображен типовой случай, когда попутный газ при небольшом газовом факторе, содержащий сероводород и инертные компоненты, не может быть использован в качестве топлива и используется для создания водогазовой оторочки с целью увеличения нефтеотдачи пластов и закачивается в пласт через скважину.

Описываемый способ осуществляется следующим образом.

После бурения скважины продукция скважины поступает из скважины 1 в блок I первичной подготовки нефти, газа и воды. Там она подается в узел 2 трехфазного разделителя фаз сепаратора. Из него часть продукции попадает в узел обезвоживания 3, а часть поступает в узел 4 подготовки сточный воды для последующей закачки в пласт.

После подготовки в блоке 1 нефть нагревается в печи 5 и фракционируется в колонне 6 на два основных потока.

Первый поток представляет собой легкие фракции, которые состоят из растворителей (в основном бензиновые фракции), черных соляров и масел.

Второй поток представляет собой тяжелый остаток, который в зависимости от свойств перерабатываемой нефти и номенклатуры предполагаемой товарной продукции может быть представлен в виде мазута или кислого гудрона.

После выхода из колонны 6 часть легких фракций возвращается в начало процесса, в частности для снижения вязкости нефти, что существенно улучшает процессы сепарации и диэмульгации, а также они могут быть поданы в виде рабочей жидкости в скважину для привода гидропоршневого насоса или для дозирования в затрубное пространство с целью снижения вязкости нефти при подъеме из скважины.

Другая часть легких фракций в виде черного соляра или газойля поступает в блок IV - систему обработки призабойной зоны скважин от асфальтосмолистых осадков растворителями. Там она поступает на склад готовой продукции 7. После чего растворитель откачивается в цистерны 8, перевозится к скважинам 9, закачивается и промывается насосным агрегатом. Излишек легких фракций продается внешним потребителям или нефтехимическим предприятиям.

Кроме того часть легких фракций поступает в блок III в качестве растворителя битумов и шлаков.

Тяжелый остаток, который выходит из колонны 6, поступает в блок III, который предназначен для выпуска основной товарной продукции путем его переработки.

При этом, как правило, удельный вес тяжелого остатка в углеводородной продукции скважин составляет 60-70%.

При переработке тяжелого остатка можно получить полуфабрикаты, в частности такие как битумы, лаки, краски, мастики, АСК, КОКС, углеродное волокно, абразивные материалы, металлопорфирины, катализаторы, которые в свою очередь могут быть переработаны более чем в два десятка видов товаров.

Описываемый способ позволяет путем совмещения процессов добывать и перерабатывать на месте продукцию в товары народного потребления или сырье-полуфабрикат, который легко транспортируется колесным, водным, воздушным или трубопроводным транспортом, легкие фракции используются по замкнутому циклу для улучшения реологических свойств нефтей в процессах подъема жидкости из скважины, сбора, транспорта и первичной подготовки нефти, газа, воды, обработки призабойной зоны скважин, создания оторочки для увеличения нефтеотдачи пластов, а также экстракции необходимых асфальтосмолистых компонентов из тяжелого остатка, в качестве растворителя для выработки лаков, красок и мастик, в качестве топлива на собственные нужды, а избыток легких фракций может быть отправлен потребителю трубопроводным или другим удобным видом транспорта.

Проблемы, возникающие при добыче высоковязких нефтей и существенно удорожающие процесс добычи и транспорта, в большей мере связаны с многолетними традициями, заключающимися в искусственном отделении технологии добычи от технологии переработки, и повальным увеличением доли переработки нефтей в моторные топлива, причем увеличение глубины переработки с применением энергетически интенсивных процессов. Предлагаемая технология позволяет увеличить глубину переработки почти до 100%, но при этом учитывает природные свойства нефтей, применяет простые отработанные энергетически ненапряженные технологии для получения дефицитных товаров и полуфабрикатов, которые невозможно или сложно получить другими путями.

Источник информации

1. Алемасов В.Е. (Общая редакция). Комплексное освоение природных битумов и высоковязких нефтей. Труды Всесоюзной конференции по проблемам комплексного освоения природных битумов и высоковязких нефтей. - Казань, 1992.