RU2811095C1 - Mobile complex for injection of carbon dioxide into well - Google Patents
Mobile complex for injection of carbon dioxide into well Download PDFInfo
- Publication number
- RU2811095C1 RU2811095C1 RU2023113442A RU2023113442A RU2811095C1 RU 2811095 C1 RU2811095 C1 RU 2811095C1 RU 2023113442 A RU2023113442 A RU 2023113442A RU 2023113442 A RU2023113442 A RU 2023113442A RU 2811095 C1 RU2811095 C1 RU 2811095C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- liquid carbon
- station
- line
- mobile complex
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области добычи трудно извлекаемых запасов нефти, газа и газового конденсата с помощью закачки в пласт диоксида углерода и может быть использовано для проведения работ по интенсификации притока пластовых флюидов к забою скважин в газодобывающей и нефтедобывающей промышленности.The invention relates to the field of production of hard-to-recover reserves of oil, gas and gas condensate using carbon dioxide injection into the formation and can be used to carry out work to intensify the influx of formation fluids to the bottom of wells in the gas and oil production industries.
Дебит нефтяных и газовых скважин уменьшается по мере снижения пластового давления и истощения месторождений. Для поддержания продуктивности пласта в призабойную зону скважин закачивают различные вещества (воду, природный газ, воздух, диоксид углерода) с целью повышения пластового давления. Для этого часть добывающих скважин переводят в разряд нагнетательных. Наиболее эффективна закачка диоксида углерода в сверхкритическом состоянии, поскольку при этом диоксид углерода действует как растворитель высокомолекулярных нефтяных отложений, резко снижая их вязкость и повышая их подвижность. Обработка пласта диоксидом углерода состоит из трех этапов: закачки диоксида углерода в скважину, выдерживания скважины на пропитке от нескольких дней до 3-4 месяцев и освоения скважины с выводом ее на оптимальный режим работы. В связи с большим разбросом скважин по территории месторождения, целесообразно проводить обработку низкодебитных скважин диоксидом углерода с помощью мобильного комплекса по закачке диоксида углерода.The production rate of oil and gas wells decreases as reservoir pressure decreases and fields are depleted. To maintain reservoir productivity, various substances (water, natural gas, air, carbon dioxide) are pumped into the bottomhole zone of wells in order to increase reservoir pressure. To do this, some of the production wells are transferred to the injection category. Injecting carbon dioxide in a supercritical state is most effective, since carbon dioxide acts as a solvent for high-molecular oil deposits, sharply reducing their viscosity and increasing their mobility. Treatment of the formation with carbon dioxide consists of three stages: injection of carbon dioxide into the well, keeping the well impregnated from several days to 3-4 months and development of the well, bringing it to the optimal operating mode. Due to the large scatter of wells throughout the field, it is advisable to treat low-yield wells with carbon dioxide using a mobile carbon dioxide injection complex.
Известен 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, при этом 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 Ткр=31,1°С, причем для обеспечения в стволе скважины и далее в пласте сверхкритического состояния диоксида углерода для добычи высоковязкой нефти, закачку жидкого диоксида углерода проводят при температуре не менее Ткр=31,1°С и давлении не менее Ркр=7,38 МПа, при этом мобильный комплекс дополнительно включает независимую линию закачки в добывающую скважину оторочек жидкой смеси: композиции «Дельта АСПГО» 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 (патент на изобретение RU 2677524, МПКЕ21 В 43/16, С09К 8/594, заявлен 15.11.2017 г., опубликован 17.01.2019 г. ). Недостатками данного изобретения являются:A mobile complex is known for pumping liquid carbon dioxide into an oil production well, including a device for receiving and storing liquid carbon dioxide, which contains a thermostated tank, a feedback loop, an evaporator, an auxiliary pump and a high-pressure pump, and contains a system for automatic monitoring and control of pressure in the thermostated tank. tanks, an automatic monitoring and control system for pressure and temperature in the liquid carbon dioxide injection line, automatic valves with electric drives to regulate the flow of liquid carbon dioxide in the feedback loop and in the high pressure line, as well as a liquid carbon dioxide heating device located in the wellbore and providing automatic control and maintenance of the temperature of the working agent at the bottom not less than the critical temperature of carbon dioxide Tcr = 31.1°C, and to ensure a supercritical state of carbon dioxide in the wellbore and further in the formation for the production of high-viscosity oil, liquid carbon dioxide is injected at a temperature of not less than T cr =31.1°C and a pressure of not less than P cr =7.38 MPa, while the mobile complex additionally includes an independent line for pumping liquid mixture slugs into the production well: the composition “Delta ASPGO” and dimethyl carbonate, pumped up to and after injection of liquid carbon dioxide, and the rims of the above mixture are pumped from an independent mobile installation of type TsA-320, equipped with a component mixer using a centrifugal pump and a high-pressure pump up to 20 MPa (invention patent RU 2677524, MPKE21 V 43/16, S09K 8 /594, announced 11/15/2017, published 01/17/2019 ). The disadvantages of this invention are:
• размещение нагревателя-кабеля в стволе скважины препятствует прокачке диоксида углерода, создавая дополнительное гидравлическое сопротивление;• placing a heater-cable in the wellbore prevents the pumping of carbon dioxide, creating additional hydraulic resistance;
• необходимо наличие внешнего мощного источника электроэнергии напряжением 380 В и создание цепи для обеспечения тепловыделения в кабеле;• it is necessary to have an external powerful source of electricity with a voltage of 380 V and to create a circuit to ensure heat generation in the cable;
• при глубине скважины и кабеля марки АВВГнг - 3×95 мм, например, 1000 м тепловыделение кабеля составит 17,4 КВт, что существенно меньше необходимого, и, кроме того, тепловыделение кабеля пропорционально его длине, тогда как теплопотребление диоксида углерода пропорционально расходу;• with a well depth and an AVVGng cable of 3×95 mm, for example, 1000 m, the heat release of the cable will be 17.4 kW, which is significantly less than necessary, and, in addition, the heat release of the cable is proportional to its length, while the heat consumption of carbon dioxide is proportional to the flow rate;
• избыточная сложность системы компенсации давления в емкости приема и хранения жидкого диоксида углерода при отборе из нее жидкости, содержащую вспомогательный насос и систему автоматического контроля и управления давлением в термостатируемой емкости.• excessive complexity of the system for compensating the pressure in the tank for receiving and storing liquid carbon dioxide when withdrawing liquid from it, containing an auxiliary pump and a system for automatically monitoring and controlling the pressure in the thermostatic tank.
Известен также являющийся прототипом мобильный комплекс для закачки жидкого диоксида углерода в нефтедобывающую скважину, включающий терморегулируемую автомобильную цистерну с жидким диоксидом углерода, плунжерный насос высокого давления и систему автоматического контроля и управления давлением и температурой в линии нагнетания жидкого диоксида углерода, при этом терморегулируемая автомобильная цистерна выполнена с возможностью закачивания жидкого диоксида углерода с помощью плунжерного насоса высокого давления, приводом которого является дизельный генератор, выполненный с возможностью поступления его выхлопных газов в теплообменник и прогревания в нем выхлопными газами жидкого диоксида углерода до 50-90°С в линии нагнетания, а плунжерный насос высокого давления обеспечивает закачку рабочего агента в линии при давлении 10-30 МПа, и который снабжен пультом автоматического управления процессом закачки, при этом, при закачке рабочего агента с терморегулируемой автомобильной цистерны жидкий диоксид углерода при достижении критического давления диоксида углерода Ркр=7,38 МПа и критической температуры Ткр =31,1°С переходит в состояние сверхкритического флюида в линии высокого давления, а давление закачки диоксида углерода РзакCO2 находится в диапазоне: больше давления критического Ркр=7,38 МПа, но меньше давления разрыва пласта, но не более 0,75Рразр пл., а также мобильный комплекс дополнительно включает независимую мобильную установку типа ЦА-320, снабженную смесителем компонентов с помощью центробежного насоса и насосом высокого давления до 20 МПа, выполненную с возможностью закачивания по независимой линии закачки в добывающую скважину оторочек компонентов или их смесей Also known is a prototype mobile complex for pumping liquid carbon dioxide into an oil production well, including a temperature-controlled tank truck with liquid carbon dioxide, a high-pressure plunger pump and an automatic monitoring and control system for pressure and temperature in the liquid carbon dioxide injection line, while the temperature-controlled tank truck is made with the possibility of pumping liquid carbon dioxide using a high-pressure plunger pump, the drive of which is a diesel generator, configured with the possibility of its exhaust gases entering the heat exchanger and heating the liquid carbon dioxide in it to 50-90 ° C in the discharge line, and the plunger pump high pressure ensures the injection of the working agent into the line at a pressure of 10-30 MPa, and which is equipped with an automatic control panel for the injection process, while when pumping the working agent from a temperature-controlled automobile tank, liquid carbon dioxide reaches the critical pressure of carbon dioxide P cr = 7.38 MPa and critical temperature T cr = 31.1°C goes into the state of supercritical fluid in the high pressure line, and the carbon dioxide injection pressure P zakCO2 is in the range: greater than the critical pressure P cr = 7.38 MPa, but less than the formation fracturing pressure, but not more than 0.75 R sq ., and the mobile complex additionally includes an independent mobile installation of the TsA-320 type, equipped with a component mixer using a centrifugal pump and a high-pressure pump up to 20 MPa, capable of pumping through an independent injection line into the production well edging of components or mixtures thereof
(патент на изобретение RU 2728295, МПК Е21В 43/16, заявлен 20.02.2020 г, опубликован 29.07.2020 г. ). Недостатками данного изобретения являются:(invention patent RU 2728295, IPC E21B 43/16, declared 02/20/2020, published 07/29/2020). The disadvantages of this invention are:
• использование энергии выхлопных газов двигателя для нагрева закачиваемого в скважину диоксида углерода, так как это потребует больший расход топлива для двигателя, чем требовалось бы только для обеспечения работы насосов и освещения;• using the energy of engine exhaust gases to heat the carbon dioxide pumped into the well, since this will require more fuel consumption for the engine than would be required only to operate the pumps and lighting;
• излишнее упрощение системы отбора жидкого диоксида углерода из термостатированной емкости, в результате чего будет происходить вскипание жидкого диоксида углерода на приеме насоса, что может вызвать кавитацию и поломку оборудования;• excessive simplification of the system for selecting liquid carbon dioxide from a thermostated container, which will result in boiling of liquid carbon dioxide at the pump intake, which can cause cavitation and equipment failure;
• для контроля и управления работой мобильного комплекса требуется присутствие оператора рядом с работающими агрегатами, что создает для них не лучшие условия труда;• to control and manage the operation of the mobile complex, the presence of an operator is required next to the operating units, which creates not the best working conditions for them;
• в состав мобильного комплекса не входят средства освещения рабочих мест и всей рабочей площадки в темное время суток, что требует либо прекращения работ на это время, либо дополнительных средств обеспечения освещения;• the mobile complex does not include means of lighting workplaces and the entire work site at night, which requires either stopping work at this time or additional means of providing lighting;
• мобильный комплекс не содержит оборудование, позволяющее накапливать и сохранять информацию, а также обеспечивающее связь для передачи ее в общий управляющий всеми работами на месторождении центр.• the mobile complex does not contain equipment that allows accumulating and storing information, as well as providing communication for transferring it to the general center that manages all work at the field.
В ходе разработки заявляемого изобретения была поставлена задача совершенствования узлов мобильного комплекса для снижения энергозатрат на процесс закачки диоксида углерода в скважину с необходимыми давлением и температурой, обеспечению надежности и стабильности работы комплекса, по информационному обеспечению работ на скважинной площадке.During the development of the claimed invention, the task was set to improve the components of the mobile complex to reduce energy costs for the process of pumping carbon dioxide into a well with the required pressure and temperature, ensuring the reliability and stability of the complex, and providing information support for work at the well site.
Поставленная задача решается за счет того, что мобильный комплекс для закачки диоксида углерода в скважину месторождения углеводородов, включающий станцию приема и хранения жидкого диоксида углерода, состоящую из термостатируемой автомобильной цистерны, оборудованной устройствами для слива жидкого диоксида углерода, насосную станцию, включающую дизельную электростанцию, являющейся источником электроэнергии для работы мобильного комплекса, плунжерные насосы высокого давления, теплообменник для нагрева находящегося под высоким давлением жидкого диоксида углерода до температуры 20-90°С и линию нагнетания нагретого диоксида углерода в скважину, на которой установлен клапан-регулятор, при этом мобильный комплекс дополнительно включает операторную станцию, связанную с мобильным комплексом линией электроснабжения для осуществления контроля и управления автоматизированным контролем закачки диоксида углерода в скважину, и котел, работающий на дизельном топливе, подаваемом через линию трубопроводов от топливной емкости, нагревающий теплоноситель, соединенный с теплообменником для нагрева находящегося под высоким давлением жидкого диоксида углерода, на линии всасывания плунжерных насосов устанавливают отвод для части жидкого диоксида углерода и электрический газификатор, в котором эта часть жидкого диоксида углерода испаряют и направляют обратно в виде газа в емкость станции приема и хранения жидкого диоксида углерода, при этом станция приема и хранения жидкого диоксида углерода через линию нагнетания соединена с входом плунжерных насосов, а линия на выходе соединена с баллонами азота, плунжерные насосы через линию нагнетания соединены с теплообменником, при этом теплообменник через линию нагнетания соединен с клапан регулятором, а ось всасывания плунжерных насосов расположена не менее чем на 1 м ниже минимального уровня жидкого диоксида углерода в термостатируемой автомобильной цистерне.The problem is solved due to the fact that a mobile complex for pumping carbon dioxide into a well of a hydrocarbon field, including a station for receiving and storing liquid carbon dioxide, consisting of a thermostatically controlled tank truck equipped with devices for draining liquid carbon dioxide, a pumping station including a diesel power plant, which is a source of electricity for the operation of the mobile complex, high-pressure plunger pumps, a heat exchanger for heating liquid carbon dioxide under high pressure to a temperature of 20-90 ° C and a line for injection of heated carbon dioxide into the well on which the regulator valve is installed, while the mobile complex additionally includes an operator station connected to the mobile complex by a power supply line for monitoring and controlling the automated control of the injection of carbon dioxide into the well, and a boiler operating on diesel fuel supplied through a pipeline line from the fuel tank, a heating coolant connected to a heat exchanger for heating the high-pressure pressure of liquid carbon dioxide, an outlet for part of the liquid carbon dioxide and an electric gasifier are installed on the suction line of the plunger pumps, in which this part of the liquid carbon dioxide is evaporated and sent back in the form of gas to the tank of the liquid carbon dioxide receiving and storage station, while the receiving station and storage of liquid carbon dioxide through the discharge line is connected to the inlet of the plunger pumps, and the outlet line is connected to nitrogen cylinders, the plunger pumps are connected to the heat exchanger through the discharge line, and the heat exchanger is connected to the valve regulator through the discharge line, and the suction axis of the plunger pumps is located at least less than 1 m below the minimum level of liquid carbon dioxide in a temperature-controlled vehicle tank.
Целесообразно, линию нагнетания плунжерных насосов соединять с линией подачи сжатого азота, перед пуском плунжерных насосов. В момент пуска плунжерных насосов, подающих холодный жидкий диоксид углерода в разогретый теплообменник, возможно резкое повышение давления за счет вскипания диоксида углерода, что может привести к разрушению теплообменника. Для предотвращения такого эффекта необходимо перед пуском плунжерных насосов заполнить теплообменник и линию нагнетания в скважину газом, например, азотом, до давления, при котором открывают клапан-регулятор для сброса избытков газа в скважину. При этом, превышение давления в теплообменнике будет сразу сброшено в скважину и перегрузки теплообменника по давлению не произойдет.It is advisable to connect the plunger pump discharge line to the compressed nitrogen supply line before starting the plunger pumps. At the moment of starting the plunger pumps supplying cold liquid carbon dioxide to the heated heat exchanger, a sharp increase in pressure is possible due to the boiling of carbon dioxide, which can lead to destruction of the heat exchanger. To prevent this effect, before starting the plunger pumps, it is necessary to fill the heat exchanger and the injection line into the well with gas, for example, nitrogen, to the pressure at which the control valve is opened to discharge excess gas into the well. In this case, excess pressure in the heat exchanger will be immediately released into the well and the heat exchanger will not be overloaded in pressure.
Во включаемой в состав комплекса операторной станции, из которой осуществляют контроль и управление работой всего комплекса, аккумулируют всю информацию о работе комплекса и обеспечивают связь и обмен информацией с общим центром управления работой всех аналогичных объектов месторождения. Кроме того, в составе операторной станции присутствует бытовая зона для отдыха и приема пищи персонала.In the operator station included in the complex, from which the operation of the entire complex is monitored and controlled, all information about the operation of the complex is accumulated and communication and exchange of information is ensured with the general control center for the operation of all similar objects in the field. In addition, the operator station includes a living area for personnel to rest and eat.
Нагрев сжатого жидкого диоксида углерода обеспечивают с помощью теплообменника, при этом теплоноситель нагревают водогрейным котлом, работающем на дизельном топливе, который установлен в блоке насосной станции. Преимущество данного способа нагрева, по сравнению с нагревом выхлопными газами от работающего дизельного генератора, обеспечивающего энергией работу мобильного комплекса в прототипе, заключается в том, что количество тепла, содержащееся в выхлопных газах дизельного агрегата, работающего на обеспечение закачки, недостаточно для нагрева количества закачиваемого диоксида углерода до требуемых температур.Heating of compressed liquid carbon dioxide is provided using a heat exchanger, while the coolant is heated by a water heating boiler running on diesel fuel, which is installed in the pumping station block. The advantage of this heating method, compared with heating by exhaust gases from a running diesel generator that provides energy for the operation of the mobile complex in the prototype, is that the amount of heat contained in the exhaust gases of the diesel unit working to ensure injection is not enough to heat the amount of injected dioxide carbon to the required temperatures.
При отборе жидкости из термостатированной емкости необходимо компенсировать отобранный объем: для предотвращения снижения давления в емкости, вскипания жидкого диоксида углерода и образования газовой фазы на входе в плунжерные насосы. Задачу решают путем компенсации отобранного объема жидкости из емкости за счет испарения части жидкого диоксида углерода и возврата этого газа в емкость станции приема и хранения жидкого диоксида углерода, а также за счет расположения оси всасывания плунжерных насосов не менее чем на 1 м ниже минимального уровня жидкого диоксида углерода в емкости (создание кавитационного запаса). Тем самым предотвращают вскипание жидкого диоксида углерода на входе в насосы.When withdrawing liquid from a thermostated container, it is necessary to compensate for the selected volume: to prevent a decrease in pressure in the container, boiling of liquid carbon dioxide and the formation of a gas phase at the inlet to the plunger pumps. The problem is solved by compensating the selected volume of liquid from the tank by evaporating part of the liquid carbon dioxide and returning this gas to the tank of the station for receiving and storing liquid carbon dioxide, as well as by locating the suction axis of the plunger pumps at least 1 m below the minimum level of liquid dioxide carbon in the tank (creating a cavitation reserve). This prevents boiling of liquid carbon dioxide at the pump inlet.
При работе насосной станции возникают вибрации и шум, что в значительной степени ухудшает условия работы обслуживающего персонала. Согласно требованиям безопасности, размещение оборудования на скважинной площадке, станция приема и хранения диоксида углерода, и насосная станция не должны находится ближе 10 м, а блок, где постоянно находятся люди (в данном случае, операторная станция) не ближе 30 м от устья скважины. Данные меры позволяют защитить обслуживающий персонал от воздействия вибрации, шума и вредных веществ.During operation of the pumping station, vibrations and noise occur, which significantly worsens the working conditions of the operating personnel. According to safety requirements, the placement of equipment at the well site, the station for receiving and storing carbon dioxide, and the pumping station should not be located closer than 10 m, and the block where people are constantly located (in this case, the operator station) should not be closer than 30 m from the wellhead. These measures help protect operating personnel from the effects of vibration, noise and harmful substances.
Операторную станцию оборудуют рабочим и бытовым отсеками. В рабочем отсеке размещают рабочие места операторов, оборудованные средствами для сбора, хранения и передачи информации, а также приборами, которые позволяют контролировать и управлять процессами, происходящими на станции приема и хранения, в насосной станции и на рабочей площадке в целом. В бытовом отсеке размещены места для отдыха и приема пищи персоналом, что позволяет обеспечить круглосуточный непрерывный процесс закачки диоксида углерода в скважину.The operator station is equipped with working and living compartments. The work compartment contains operator workstations equipped with means for collecting, storing and transmitting information, as well as instruments that allow monitoring and managing the processes occurring at the receiving and storage station, at the pumping station and at the work site as a whole. The living compartment contains places for personnel to rest and eat, which allows for a round-the-clock continuous process of pumping carbon dioxide into the well.
Полезно операторную станцию размещать в отдельном блоке на безопасном расстоянии от скважины.It is useful to place the operator station in a separate block at a safe distance from the well.
Целесообразно в рабочем отсеке операторной станции, на рабочей площадке и в каждом составляющем комплекс элементе, установить видеокамеры с микрофонами, что с учетом поступающей на рабочие места операторов информацией от датчиков, установленных на оборудовании мобильного комплекса, позволяет вести контроль и управление работой комплекса, а также собирать и фиксировать всю визуальную и акустическую информацию о работе комплекса, и о ситуации на рабочей площадке в постоянном режиме. Улучшение и безопасность условий труда обеспечивается освещением рабочих мест и освещением всей рабочей площадки.It is advisable to install video cameras with microphones in the working compartment of the operator station, on the working platform and in each element that makes up the complex, which, taking into account the information received at the operator’s workplaces from sensors installed on the equipment of the mobile complex, allows monitoring and managing the operation of the complex, as well as collect and record all visual and acoustic information about the operation of the complex and the situation at the work site on a continuous basis. Improvement and safety of working conditions is ensured by lighting of workplaces and lighting of the entire work site.
На фигуре 1 представлена принципиальная схема одного из возможных вариантов мобильного комплекса для закачки диоксида углерода в скважину с использованием следующих обозначений:Figure 1 shows a schematic diagram of one of the possible options for a mobile complex for pumping carbon dioxide into a well using the following notation:
1-22 - трубопроводы;1-22 - pipelines;
23 - линия электроснабжения;23 - power supply line;
24-25 - линии связи с операторной станцией;24-25 - communication lines with the operator station;
100 - станция приема и хранения жидкого диоксида углерода;100 - station for receiving and storing liquid carbon dioxide;
110 - термостатируемая автомобильная цистерна;110 - thermostatically controlled automobile tank;
120 - электрический газификатор;120 - electric gasifier;
130 - плунжерные насосы;130 - plunger pumps;
140 - теплообменник;140 - heat exchanger;
150 - котел;150 - boiler;
160 - клапан-регулятор;160 - valve-regulator;
170-180 - расходомер;170-180 - flow meter;
190 - дизельная электростанция;190 - diesel power plant;
200 - топливная емкость;200 - fuel capacity;
210 - баллоны с азотом;210 - nitrogen cylinders;
220 - операторная станция;220 - operator station;
230 - скважина;230 - well;
240 - насосная станция.240 - pumping station.
Мобильный комплекс для закачки диоксида углерода в скважину размещают на трейлерных платформах, которые обеспечивают перемещение комплекса между обслуживаемыми скважинами.A mobile complex for pumping carbon dioxide into a well is placed on trailer platforms, which ensure the movement of the complex between serviced wells.
Мобильный комплекс обеспечивают постоянным подвозом жидкого диоксида углерода по трубопроводу 1, термостатируемыми автомобильными цистернами 110 и его сливом в станцию приема и хранения жидкого диоксида углерода 100 по трубопроводу 2.The mobile complex is provided with a constant supply of liquid carbon dioxide through pipeline 1, thermostatically controlled automobile tanks 110 and its discharge into a station for receiving and storing liquid carbon dioxide 100 through pipeline 2.
Из станции приема и хранения жидкого диоксида углерода 100 жидкий диоксид углерода с температурой минус 25-35°С и давлением до 2,0 МПа поступает по трубопроводам 3-6 на вход плунжерных насосов 130 для повышения давления жидкого диоксида углерода до уровня, необходимого для конкретной скважины.From the station for receiving and storing liquid carbon dioxide 100, liquid carbon dioxide with a temperature of minus 25-35°C and a pressure of up to 2.0 MPa is supplied through pipelines 3-6 to the inlet of plunger pumps 130 to increase the pressure of liquid carbon dioxide to the level required for a specific wells.
Перед подачей в плунжерные насосы 130 часть жидкого диоксида углерода поступает в электрический газификатор 120 по трубопроводу 10. Жидкий диоксид углерода испаряют и возвращают в виде газа по трубопроводу 11 в емкость (не показана) станции приема и хранения жидкого диоксида углерода 100 для компенсации отобранного объема жидкости.Before being supplied to the plunger pumps 130, a portion of the liquid carbon dioxide enters the electric gasifier 120 through line 10. The liquid carbon dioxide is evaporated and returned as a gas through line 11 to a container (not shown) of the liquid carbon dioxide receiving and storage station 100 to compensate for the withdrawn volume of liquid. .
В момент пуска плунжерных насосов 130 перед началом работы теплообменника 140 подают азот по трубопроводу 19 из баллонов с азотом 210 для предотвращения резкого повышения давления в теплообменнике 140, при котором открывают клапан-регулятор 160, через который производят закачку в скважину 230.At the moment of starting the plunger pumps 130, before the start of operation of the heat exchanger 140, nitrogen is supplied through pipeline 19 from cylinders with nitrogen 210 to prevent a sharp increase in pressure in the heat exchanger 140, at which the regulator valve 160 is opened, through which injection is carried out into the well 230.
После плунжерных насосов 130 жидкий диоксид углерода поступает по трубопроводам 7-9 и 13 с отрицательной температурой в теплообменник 140. После теплообменника 140 нагретый диоксид углерода, имеющий температуру 20-90°С, поступает по трубопроводу 14 на клапан-регулятор 160 для дросселирования до устьевого давления на скважине 230 и далее поступает в скважину 230 по трубопроводам 15-16. Расход диоксида углерода определяется расходомерами 170 и 180.After the plunger pumps 130, liquid carbon dioxide enters through pipelines 7-9 and 13 with a negative temperature into the heat exchanger 140. After the heat exchanger 140, heated carbon dioxide, having a temperature of 20-90°C, enters through pipeline 14 to the control valve 160 for throttling to the wellhead pressure at well 230 and then enters well 230 through pipelines 15-16. Carbon dioxide flow is determined by flow meters 170 and 180.
Насосная станция 240 включает разнообразное оборудование 120-210. В насосной станции предусмотрена энергетическая секция, оборудование, которой производит тепловую и электрическую энергии, для обеспечения работы всего комплекса, что делает его энергонезависимым. Эта секция включает котел 150, который работает на дизельном топливе, и дизельную электростанцию 190, которая вырабатывает электроэнергию.Pumping station 240 includes a variety of equipment 120-210. The pumping station has an energy section, equipment that produces thermal and electrical energy to ensure the operation of the entire complex, which makes it energy independent. This section includes a boiler 150, which runs on diesel fuel, and a diesel power plant 190, which generates electricity.
Из котла 150 по трубопроводу 18 подают диоксид углерода, который проходит через теплообменник 140. Нагретый диоксид углерода поступает обратно в котел 150 по трубопроводу 17, откуда выводят продукты сгорания по трубопроводу 22.From the boiler 150, carbon dioxide is supplied through line 18, which passes through a heat exchanger 140. The heated carbon dioxide flows back into the boiler 150 through line 17, from where combustion products are removed through line 22.
Подачу топлива осуществляют из топливной емкости 200 по трубопроводам 21 и 12 в котел 150 и на дизельную электростанцию 190, соответственно. Из дизельной электростанции 190 выводят выхлопные газы по трубопроводу 20.Fuel is supplied from the fuel tank 200 through pipelines 21 and 12 to the boiler 150 and to the diesel power plant 190, respectively. Exhaust gases are removed from the diesel power plant 190 through a pipeline 20.
В состав комплекса входит операторная станция 220, связанная с мобильным комплексом линией электроснабжения 23, для осуществления персоналом контроля и управления автоматизированным процессом закачки диоксида углерода в скважину 230. Информация о работе мобильного комплекса, в том числе видеоинформация, поступает по линиям связи 24-25 в операторную станцию 220 для обработки, хранения и передачи управляющих сигналов на работающее оборудование.The complex includes an operator station 220, connected to the mobile complex by a power supply line 23, for personnel to monitor and manage the automated process of injection of carbon dioxide into well 230. Information about the operation of the mobile complex, including video information, is received via communication lines 24-25 in operator station 220 for processing, storing and transmitting control signals to operating equipment.
На фигурах 2-4 приведены результаты расчетов для обоснования эффективности заявляемого изобретения.Figures 2-4 show the results of calculations to substantiate the effectiveness of the claimed invention.
Для оценки эффективности работы мобильного комплекса был выполнен ряд технико-экономических расчетов.To assess the efficiency of the mobile complex, a number of technical and economic calculations were performed.
Пример 1. Определена величина энергозатрат, необходимых для функционирования мобильного комплекса. Величина теплоподвода Q1 для нагрева жидкого углерода, отбираемого из станции приема и хранения при температуре минус 24°С и нагреваемого до плюс 40°С при давлении 12,0 МПа в теплообменном аппарате с последующей закачкой в скважину при различных расходах потока пропорциональна расходу и составляет:Example 1. The amount of energy consumption required for the operation of a mobile complex has been determined. The amount of heat input Q 1 for heating liquid carbon taken from the receiving and storage station at a temperature of minus 24°C and heated to plus 40°C at a pressure of 12.0 MPa in a heat exchanger with subsequent injection into the well at different flow rates is proportional to the flow rate and amounts to :
Q1=39180 g (ккал/ч)=45,5 g (кВт),Q 1 =39180 g (kcal/h) = 45.5 g (kW),
где g - расход диоксида углерода, т/ч.where g is carbon dioxide consumption, t/h.
Кроме затрат тепловой энергии для нагревания диоксида углерода, на скважинной площадке требуется электроэнергия Q2 для освещения, работы приборов и бытовых нужд, составляющая в среднем 30 кВт, рассматриваемая как постоянная величина, а также Q3 для закачки диоксида углерода в скважину и затрачиваемая на питание электроприводных плунжерных насосов, рассматриваемая как переменная величина. На сжатие 1 т/час диоксида углерода от давления 2,0 МПа до 12,0 МПа для подачи в скважину требуется электрическая мощность 4 кВт, пропорционально возрастающая при увеличении расхода диоксида углерода. Зависимость расхода энергозатрат в характерном диапазоне расходов диоксида углерода приведена на фигуре 2. Таким образом, суммарные затраты энергии, например, при подаче диоксида углерода на уровне 5 т/ч составят 227,5 кВт (45,5*5+30+4*5).In addition to the expenditure of thermal energy for heating carbon dioxide, the well site requires electricity Q 2 for lighting, operation of instruments and household needs, averaging 30 kW, considered as a constant value, as well as Q 3 for pumping carbon dioxide into the well and spent on power electrically driven plunger pumps, considered as a variable. Compressing 1 t/hour of carbon dioxide from a pressure of 2.0 MPa to 12.0 MPa for supply to the well requires an electrical power of 4 kW, which increases proportionally with increasing carbon dioxide consumption. The dependence of energy consumption in the characteristic range of carbon dioxide consumption is shown in Figure 2. Thus, the total energy consumption, for example, when supplying carbon dioxide at a level of 5 t/h will be 227.5 kW (45.5 * 5 + 30 + 4 * 5 ).
Пример 2. На основании данных примера 1 рассчитана мощность генератора дизельной электростанции мобильного комплекса, обеспечивающего в соответствии с прототипом потребность мобильного комплекса в электроэнергии для питания электроприводных плунжерных насосов, освещения, работы приборов, бытовых нужд и работы теплообменника для нагрева диоксида углерода от минус 24°С до плюс 40°С при давлении 12,0 МПа за счет тепла выхлопных газов двигателя дизельной электростанции. Зависимость энергии выхлопных газов двигателя от активной мощности генератора приведена на фигуре 3.Example 2. Based on the data from Example 1, the power of the generator of a diesel power plant of a mobile complex is calculated, which, in accordance with the prototype, provides the need for electricity for the mobile complex to power electric plunger pumps, lighting, operation of instruments, household needs and operation of a heat exchanger for heating carbon dioxide from minus 24° C up to plus 40°C at a pressure of 12.0 MPa due to the heat of the exhaust gases of a diesel power plant engine. The dependence of the energy of the engine exhaust gases on the active power of the generator is shown in Figure 3.
Пример 3. Рассчитаны расходы дизельного топлива, необходимые для формирования теплоносителя, подаваемого в теплообменник для нагрева диоксида углерода от минус 24°С до плюс 40°С при давлении 12,0 МПа при двух вариантах работы мобильного комплекса:Example 3. The diesel fuel consumption required to form the coolant supplied to the heat exchanger to heat carbon dioxide from minus 24°C to plus 40°C at a pressure of 12.0 MPa was calculated for two operating options for the mobile complex:
а) теплоносителем по прототипу являются выхлопные газы двигателя дизельной электростанции с температурой 450-600°С, поступающие непосредственно в межтрубное пространство теплообменника;a) the coolant according to the prototype is the exhaust gases of a diesel power plant engine with a temperature of 450-600°C, entering directly into the annulus of the heat exchanger;
б) теплоносителем по заявляемому изобретению является вода или антифриз с температурой 95-115°С, нагреваемый в котле за счет непосредственного сгорания дизельного топлива в топке котла.b) the coolant according to the claimed invention is water or antifreeze with a temperature of 95-115 ° C, heated in the boiler due to the direct combustion of diesel fuel in the boiler furnace.
Как следует из результатов расчетов зависимости расхода дизельного топлива от расхода закачиваемого в скважину диоксида углерода, приведенных на фигуре 4, при расходе диоксида углерода, нагреваемого в теплообменнике и закачиваемого в скважину более 1,1 т/ч, количество дизельного топлива, необходимого для обеспечения работы теплообменника по заявляемому изобретению, ниже, чем в прототипе. Например, при работе мобильного комплекса по закачке жидкого диоксида углерода в скважину в течение 10 суток (240 часов) с расходом 2 т/ч заявляемое изобретение по сравнению с прототипом позволяет сэкономить 3120 л дизельного топлива.As follows from the results of calculations of the dependence of diesel fuel consumption on the consumption of carbon dioxide pumped into the well, shown in Figure 4, when the consumption of carbon dioxide heated in the heat exchanger and pumped into the well is more than 1.1 t/h, the amount of diesel fuel required to ensure operation heat exchanger according to the claimed invention, lower than in the prototype. For example, when operating a mobile complex for pumping liquid carbon dioxide into a well for 10 days (240 hours) at a flow rate of 2 t/h, the claimed invention saves 3120 liters of diesel fuel compared to the prototype.
Допуская, что при работе мобильного комплекса переезд комплекса с одной скважины на другую с учетом вспомогательных операций займет двое суток, в течение года мобильный комплекс сможет обработать 30 скважин, при этом будет сэкономлено 93600 л (80,5 т) дизельного топлива на сумму 6 млн руб./год при оптовой цене Лукойл 74800 руб./т.Assuming that when the mobile complex is operating, moving the complex from one well to another, taking into account auxiliary operations, will take two days, within a year the mobile complex will be able to process 30 wells, and 93,600 liters (80.5 tons) of diesel fuel will be saved in the amount of 6 million rub./year at the wholesale price of Lukoil 74,800 rub./t.
Таким образом, заявляемое изобретение решает задачу совершенствования узлов мобильного комплекса для снижения энергозатрат на обеспечение процесса закачки диоксида углерода в скважину с необходимой температурой, обеспечение надежности и стабильности их работы, позволяет получить существенный экономический эффект за счет снижения расхода дизельного топлива.Thus, the claimed invention solves the problem of improving the components of a mobile complex to reduce energy costs to ensure the process of pumping carbon dioxide into a well at the required temperature, ensuring the reliability and stability of their operation, and allows obtaining a significant economic effect by reducing diesel fuel consumption.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2024/000171 WO2024242588A1 (en) | 2023-05-24 | 2024-05-24 | Mobile system for pumping carbon dioxide into a wellbore |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2811095C1 true RU2811095C1 (en) | 2024-01-11 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2844829C1 (en) * | 2024-08-13 | 2025-08-07 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Титан-Баррикады" | Method of fluids injection into well and pump unit for implementation thereof |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3842910A (en) * | 1973-10-04 | 1974-10-22 | Dow Chemical Co | Well fracturing method using liquefied gas as fracturing fluid |
| US4212354A (en) * | 1979-03-19 | 1980-07-15 | Service Fracturing Company and Airry, Inc. | Method for injecting carbon dioxide into a well |
| US4593763A (en) * | 1984-08-20 | 1986-06-10 | Grayco Specialist Tank, Inc. | Carbon dioxide well injection method |
| RU14459U1 (en) * | 2000-02-15 | 2000-07-27 | Закрытое акционерное общество НПАК "РАНКО" | MOBILE COMPLEX OF EQUIPMENT FOR PREPARATION AND DOWNLOADING TO A WELL OF GAS-LIQUID TECHNOLOGICAL MIXTURES |
| RU2677524C1 (en) * | 2017-11-15 | 2019-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Дельта-пром" | Liquid carbon dioxide pumping into the oil well mobile system |
| RU2728295C1 (en) * | 2020-02-20 | 2020-07-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Дельта-пром" | Mobile complex for pumping liquid carbon dioxide into oil producing well |
| RU2762713C1 (en) * | 2021-02-08 | 2021-12-22 | Алексей Леонидович Западинский | Complex for extraction of hydrocarbon containing fluid from hydrocarbon deposit |
| CN215718642U (en) * | 2021-03-25 | 2022-02-01 | 山西煤层气(天然气)集输有限公司 | Goaf coalbed methane power generation nitrogen-making carbon-catching device |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3842910A (en) * | 1973-10-04 | 1974-10-22 | Dow Chemical Co | Well fracturing method using liquefied gas as fracturing fluid |
| US4212354A (en) * | 1979-03-19 | 1980-07-15 | Service Fracturing Company and Airry, Inc. | Method for injecting carbon dioxide into a well |
| US4593763A (en) * | 1984-08-20 | 1986-06-10 | Grayco Specialist Tank, Inc. | Carbon dioxide well injection method |
| RU14459U1 (en) * | 2000-02-15 | 2000-07-27 | Закрытое акционерное общество НПАК "РАНКО" | MOBILE COMPLEX OF EQUIPMENT FOR PREPARATION AND DOWNLOADING TO A WELL OF GAS-LIQUID TECHNOLOGICAL MIXTURES |
| RU2677524C1 (en) * | 2017-11-15 | 2019-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Дельта-пром" | Liquid carbon dioxide pumping into the oil well mobile system |
| RU2728295C1 (en) * | 2020-02-20 | 2020-07-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Дельта-пром" | Mobile complex for pumping liquid carbon dioxide into oil producing well |
| RU2762713C1 (en) * | 2021-02-08 | 2021-12-22 | Алексей Леонидович Западинский | Complex for extraction of hydrocarbon containing fluid from hydrocarbon deposit |
| CN215718642U (en) * | 2021-03-25 | 2022-02-01 | 山西煤层气(天然气)集输有限公司 | Goaf coalbed methane power generation nitrogen-making carbon-catching device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2844829C1 (en) * | 2024-08-13 | 2025-08-07 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Титан-Баррикады" | Method of fluids injection into well and pump unit for implementation thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6644400B2 (en) | Backwash oil and gas production | |
| AU2018253528B2 (en) | Refueling method for supplying fuel to fracturing equipment | |
| CA2644027C (en) | Liquified petroleum gas fracturing system | |
| US5656136A (en) | Method of transporting and heating a liquid used for treating oil and gas wells or pipeline systems | |
| US5209301A (en) | Multiple phase chemical injection system | |
| US12305624B2 (en) | Modular mobile heat generation unit for generation of geothermal power in organic rankine cycle operations | |
| CA1236753A (en) | Apparatus and method to prevent hydrate formation in a full wellstream pipeline | |
| RU2728295C1 (en) | Mobile complex for pumping liquid carbon dioxide into oil producing well | |
| CA3028456A1 (en) | Refueling method for supplying fuel to fracturing equipment | |
| US20170276054A1 (en) | Nitrogen vaporization | |
| RU2811095C1 (en) | Mobile complex for injection of carbon dioxide into well | |
| RU2422669C1 (en) | Internal combustion engine starting system | |
| CA2806967C (en) | Method and apparatus for heating a stored liquid | |
| WO2024242588A1 (en) | Mobile system for pumping carbon dioxide into a wellbore | |
| CN207452008U (en) | A kind of coking ascending tube crude-gas waste heat recovery and utilize system | |
| US5209298A (en) | Pressurized chemical injection system | |
| FR1312710A (en) | Method and apparatus for removing liquefied gas | |
| RU2433306C1 (en) | System and method to control operation of multiphase screw pump | |
| RU167488U1 (en) | MOBILE HORIZONTAL PUMP UNIT FOR EXPRESSIVE WELLS | |
| CN116272644A (en) | Apparatus for emulsion pre-formulation | |
| RU123072U1 (en) | MOBILE NITROGEN INSTALLATION | |
| RU125882U1 (en) | INSTALLATION FOR ADDITION OF ADDITIVES IN OIL PIPELINE | |
| RU2027650C1 (en) | Device for storage of oil products | |
| LU601516B1 (en) | Foam Composite System Thick Oil Cold Recovery Chemical Drive System | |
| SU1714287A1 (en) | Method and arrangement to protect flow lines of wells against freezing |