Спосіб розробки газоконденсатного покладу

1. Способ разработки газоконденсатной залежи, включающий сайклинг-процесс, отличающийся тем, что восполнение объема добываемого га за вследствии его усадки при извлечении углеводородов C5 + производят за счет обогащения азо Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и является усовершенствованием технологии сайклинг-процесса (см.: Г.Р. Гуревич, В.А. Соколов, П.Т. Шмыгля. Разработка газоконденсатных месторождений с поддержанием пластового давления. - М.: Недра, 1976. - 184 с.). Известны способы поддержания пластового давления путем закачки в пласт неуглеводородных газов (двуокись углерода, азот и др.). Источником получения азота в промышленных масштабах может быть фракционная дистилляция жидкого воздуха (воздух сжижает компримированием и охлаждением до 89 К). Выкипает жидкий азот при температуре 126 К и давлении 3,4 Мпа, азот из жидкого состояния переходит в газообразное. Азот закачивают как в чистом виде, так и в смеси с неуглеводородными и углеводородными газами, что обеспечивает смешивающееся вытеснение. Недостатком этой технологии является энергоемкость процесса извлечения азота из воздуха. При сайклинг-процессе возникает проблема определения момента прорыва сухого газа в эксплуатационные скважины, так как метод определения изменений состава углеводородного газа при небольших объемах газа прорыва недостаточно точен. Кроме того, сложно с достаточной точностью определить долю газа прорыва в добываемой продукции. Задачей изобретения является повышение эффективности сайклинг-процесса. Поставленную задачу решают п утем того, что закачиваемый осушенный газ обогащают азотом не путем его извлечения из воздуха, а при газофазном неполном окислении метана воздухом в процессе получения метанольного продукта, что позволяет, кроме восполнения объема добываемого газа вследствие его усадки, получать ценные для народного хозяйства метанольный продукт и фор том, получаемым путем его газофазного неполного окисления воздухом при получении метанольного продукта, а контроль за охватом пластов вытеснением жирного газа сухим осуществляют по моменту появления водорода или окиси углерода или увеличения содержания азота и двуокиси углерода в добываемом из эксплуатационных скважин газе: при этом контроль за долей жирного газа в продукции осуществляется по концентрации в ней индикаторного газа исходя из соотношения: R= С зак - С см , С зак - С ж (19) UA (11) 29652 (13) R - доля жирного газа в продукции; Сзак , Ссм , Сж - мольная доля индикаторного газа в закачиваемом жирном газе и в смеси. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, в закачиваемый газ впрыскивают часть производимого метанольного продукта-ректификата. A где 29652 малин. Процесс неполного окисления метана воздухом происходит по следующей схеме CH4 +O 2 CH 3OH +O 2 + H2 CH 2O +O 2 +O 2 HCOOH + O2 способность газа. Расчеты для условий Шебелинского газа показывают, что теплотворная способность обработанного газа снизилась с 36235 до 32249 кДж/м 3, что соответствует ОСТу по природному газу. При содержании азота в пределах 9-20% содержание оксида углерода составляет 1,002,00% об., водорода, - равное 0,5-1,5% об., диоксида углерода 2-3% и зависит от: - оптимальных технологических параметров процесса газофазного неполного окисления природного газа; - объемных долей жирного и сухого газов в газе, поступающем на установку получения метанольного продукта; - при этом содержание диоксида углерода зависит от содержания его в отсепарированном жирном газе. Способ осуществляется следующим образом. Добываемый из эксплуатационных скважин жирный газ подается на УКПГ, где осуществляется его осушка (фигура). Далее отбензиненный сухой газ подается на установку получения метанольного продукта-сырца, куда одновременно с помощью компрессора подается воздух при давлении 10 МПа. Процесс осуществляется при 400°С. После газофазного неполного окисления сухой газ, обогащенный азотом и попутно двуокисью углерода, окисью углерода и водородом, подается на нагнетательную компрессорную станцию, а метанольный продукт-сырец - в блок ректификации, где при давлении 0,1 МПа получают метанол при температуре 70°С, формалин при температуре 110°С и кубовый остаток, представляющий собой 5-7% раствор органических соединений, которые утилизируются совместно с ППВ. Метанол - ценный продукт, имеет широкое применение (как ингибитор гидратообразования, добавка к моторному топливу и т. д.) .Формалин ценное сырье для химпромышленности. В табл. 1 приведен расчет состава и объемов получаемых продуктов после метанольной установки. Технологию реакции способа рассмотрим на примере Тимофеевского КГКМ. На Тимофеевском КГКМ внедряется сайклинг-процесс. Расчетами показателей разработки установлено, что при подготовке добываемого газа при извлечении углеводородов C5 + проис CO + CO 2 + H2O . Обработанный по такой схеме газ обогащается азотом. Этот процесс может регулировать содержание азота в газе, подвергающемся окислению. Оптимальные условия предполагают минимальные энергозатраты. При этом содержание азота колеблется в пределах 9-20%, что зависит от содержания азота в отсепарированном газе и соответствует оптимальным технологическим параметрам газофазного неполного окисления природного газа воздухом. Эти условия состоят в поддержании температуры на уровне 400-420°С, давления - 8,5-10 МПа и содержания кислорода в газовоздушной смеси 2,5-2,8% по объему. Кроме азота, обработанный газ содержит такие продукты реакции как двуокись углерода (СО2), окись углерода (СО), водород (Н2), метанол и формалин. Первые три компонента являются газами, последние - жидкостями. Газы могут закачиваться в пласт, а метанол и формалин являются ценным сырьем для химической промышленности. Кроме того, имеются жидкие отходы кубовые остатки (реакционная вода), которыя утилизируются как ППВ. По появлению в продукции эксплуатационных скважин водорода (Н2), окиси углерода (СО2) и по увеличению концентрации азота и диоксида окиси углерода) в добываемом газе можно надежно определить момент прорыва сухого газа, а по их концентрации - долю газа в продукции R= С зак - С см , С зак - С ж (1) где: Ссм , Сж, Сзак - мольная доля индикаторного газа в смеси, в жирном и сухом газе. В промышленных усло виях появление Н 2 и СО можно определить с помощью газоанализаторов или в лаборатории хроматографическим способом. Обогащение осушенного газа двуокисью углерода, окисью углерода и водородом осуществляют до концентрации автомоделью, установившейся при обоснованной выше концентрации азота 9-20%. В процессе осушки добываемого газа вместе с ним в поток попадают пары компрессорного масла с конденсатом. Это способствует кальматации коллектора. С целью очистки призабойной зоны нагнетательных скважин в поток нагнетаемого газа впрыскивают часть производимого метанола в требуемом количестве. Это количество устанавливается индивидуально для каждой скважины. Метанол является хорошим растворителем масел. Следует отметить, что увеличение содержания азота, двуокиси углерода и появление в смеси окиси углерода и водорода в указанных пределах несущественно влияет на теплотворную ходит его усадка на 10-15%. Восстановление этого объема с целью поддержания пластового давления на утвержденном уровне осуществляют за счёт закачки стороннего газа, стоимость которого достаточно велика. Согласно рассматриваемому предлагаемому способу рекомендуется добываемый газ подавать на метанольную установку, где он будет обогащен азотом и сопут-ствующими неуглеводородными газами. В табл. 2-5 проведен расчет состава газа в процессе разработки по мере увеличения доли газа прорыва при сайклинг-процессе согласно утвержденному варианту. Из таблиц следует, что при оптимальных условиях работы метанольной установки объем 2 29652 обработанного газа не только восстанавливается, но и увеличивается, примерно, на 10%. Это позволит при сайклинг-процессе либо поднять давление в залежи гор. Т-1, либо дополнительно подать народному хозяйству 10% объема добываемого газа. При этом следует отметить, что несколько будет снижена калорийность добываемого газа. Однако при указанной концентрации она будет соответствова ть ОСТу. По моменту появления водорода и увеличению концентрации азота в добываемой продукции устанавливают момент прорыва закачиваемого сухого газа, а по концентрации этих компонентов - долю жирного газа в продукции. Так, для расчетных условий R=0,8 имеем для азота Сж=3,12, Сзак =13,8 из (1): Доход от реализации 10-15% рециркулируемого в объеме 1 млрд. м 3 газа в год, необходимого на восполнение усадки при цене 50 $/1000 м 3 и себестоимости добычи 6 $/1000 м 3 1×109(0,1¸0,15)×(50-6) $/103= =(4,4¸6,6)×106 $=4,4¸6,6 млн. $/год. Доход от реализации дополнительного объема газа в объеме 100 млн. м 3 за счет увеличения объема закачки: 1×103×0,1(50-6) $/103=4,4×106 $=4,4 млн. долл/год. Доход от реализации метанола в количестве 72 т/сут×365×0,85=22,3 тыс. т/год C N2 = C зак - R (C зак - С ж ) = зак =0,138-0,8(0,138-0,0312)- 0,012. при цене 200 долл/1 т 90 долл/1 т составит и себестоимости 22,3×103(200-90) $/1 т=2,5×106 $= =2,5 млн. долл/год Это значит, что при содержании в добываемом газе 5,24% азота, доля жирного газа в продукции составит 0,8. При этом концентрация водорода в смеси составит 0,172%. Доход от получения формалина при цене 360 $/1 т и себестоимости 180 $/1 т составит: 30 т/сут×365×0,85(360-180) $/1 т= =1,7 млн. долл/год. C H2 = C зак - R (C зак - С ж ) = см =0,86-0,8(0,86-0)=0,00172. Возможен также индикаторный метод на наличие водорода и окиси углерода: в случае необходимости при обработке призабойных зон скважин метанолом потребуется для одной скважино-операции 20-50 т этого продукта. Технология предполагает закачку метанола в пласт путем продавливания его газом. Экономическую эффективность от реализации способа можно оценить по следующей методике. Дополнительные затраты на производство (метанольная установка плюс эксплуатационные расходы) составят (10+10) млн. долл или 2 млн./год. При сроке окупаемости - 10 лет годовая прибыль составит 11,0-13,2 (4,4¸6,6)+4,4+2,5+1,7-2= =11,0-13,2 млн. долл/год. Таблица 1 Сводная таблица объемов и состава продуктов после метанольной установки Компоненты С1 С2 С3 С4 С5 С6 С7 С8 С N2 СО2 СО Н2 О2 Поток № 1 Q=3000 тыс .м 3/сут % об. 88,443 3,57 2,06 0,89 0,273 0,13 0,047 0,009 0,008 3,12 1,45 Поток № 2 Q=400 тыс. м 3/сут % об. 79,0 21,00 Поток № 3 G=128 т/сутки % масс. Поток № 4 Q=3254 тыс. м 3/сут % об. 77,535 3,133 1,952 0,843 0,273 0,13 0,047 0,09 0,008 12,21 1,98 1,16 0,72 3 Поток № 5 G=72 т/сутки % масс. Поток № 6 G=25 т/сутки % масс. Поток № 7 G=31 т/сутки % масс. 29652 Продолжение табл. 1 Компоненты СН3ОН С2Н5ОН С3Н7ОН С4Н9ОН СН2О (СН3)2О (СН3)2СО СН3СО2Н5 Н2О СН3СОО Итого: Поток № 1 Q=3000 тыс .м 3/сут % об. 100,00 Поток № 2 Q=400 тыс. м 3/сут % об. 100,00 Поток № 3 G=128 т/сутки % масс. 49,60 1,99 0,30 0,20 7,96 1,79 0,20 36,72 0,74 100,00 Поток № 4 Q=3254 тыс. м 3/сут % об. 0,50 100,00 Поток № 5 G=72 т/сутки % масс. 94,58 3,56 0,08 0,33 0,21 0,33 100,00 Поток № 6 G=25 т/сутки % масс. 0,13 1,03 37,03 0,91 61,81 100,00 Поток № 7 G=31 т/сутки % масс. 1,19 0,79 0,64 0,36 94,09 2,93 100,00 Таблица 2 Динамика состава газа, получаемого на выходе из метанольной установки при сайклинг-процессе (Rж=0,801; R с=0,199) Жирный газ 3 тыс. м /сут 2125,29 85,79 49,50 21,39 6,56 3,13 1,13 0,22 0,19 74,97 CO2 34,84 CO H2 O2 2403 Газ, поступающий на метанольную установку тыс. м 3/сут % об. 2588,17 86,27 104,5 3,48 61,15 2,04 26,42 0,88 8,19 0,27 3,9 0,13 1,41 0,05 0,273 0,009 0,237 0,008 147,86 4,93 46,66 1,56 6,93 0,23 4,3 0,14 3000 100,0 Сухой газ 3 % об. 88,443 3,57 2,06 0,89 0,273 0,13 0,047 0,009 0,008 3,12 1,45 100,00 тыс. м /сут 462,88 18,71 11,05 5,03 1,63 0,78 0,28 0,053 0,047 72,89 11,82 6,93 4,3 97 % об. 77,535 3,133 1,952 0,843 0,273 0,13 0,47 0,009 0,008 12,21 1,98 1,16 0,72 100,00 Газ из установки тыс. м 3/сут 2534,51 102,06 64,8 25,91 9,66 4,56 1,68 0,30 0,21 463,86 70,1 46,62 28,84 3354 % об. 75,55 3,04 1,93 0,833 0,27 0,13 0,05 0,009 0,008 13,83 2,09 1,39 0,86 100,0 Таблица 3 Rж=0,530 Rс=0,470 Компонент С1 С2 С3 С4 С5 С6 С7 С8 С9+в N2 СО2 СО Н2 О2 Итого Жирный газ 3 тыс. м /сут 14,06,24 56,76 32,75 14,15 4,34 2,07 0,75 0,11 0,13 49,61 23,06 1590 % об. 88,443 3,57 2,06 0,89 0,273 0,13 0,047 0,009 0,008 3,12 1,45 100,00 Сухой газ 3 тыс. м /сут 1093,94 44,18 27,52 11,89 3,85 1,83 0,66 0,13 0,11 172,16 27,92 16,36 10,15 1410 % об. 77,535 3,133 1,952 0,843 0,273 0,13 0,047 0,009 0,008 12,21 1,98 1,16 0,72 100,00 4 Газ, поступающий на установку тыс. м 3/сут % об. 2499,48 83,32 100,94 3,36 60,27 2,01 26,04 0,87 8,19 0,27 3,9 0,13 1,41 0,05 0,27 0,01 0,24 0,008 221,77 7,39 50,98 1,7 16,36 0,54 10,15 0,34 3000 100,00 Газ из установки тыс. м 3/сут 537,77 3354 % об. 72,8 2,92 1,90 0,82 0,27 0,13 0,05 0,01 0,008 16,0 2,2 1,70 1,06 100 29652 Таблица 4 Rж=0,334 Rс=0,666 Компонент С1 С2 С3 С4 С5 С6 С7 С8 С9+в N2 СО2 СО Н2 О2 Итого Жирный газ 3 тыс. м /сут 886,2 35,17 20,64 8,92 2,74 1,3 0,47 0,09 0,08 31,26 14,53 1002 % об. 88,443 3,57 2,06 0,89 0,273 0,13 0,047 0,009 0,008 3,12 1,45 100,00 Сухой газ 3 тыс. м /сут 1542,15 62,6 39,0 16,84 5,45 2,59 0,94 0,18 0,16 243,96 39,56 23,18 14,39 1998 % об. 77,535 3,133 1,952 0,843 0,273 0,13 0,047 0,009 0,008 12,21 1,98 1,16 0,72 100,00 Газ, поступающий на установку тыс. м 3/сут % об. 2435,35 81,18 98,37 3,28 59,64 1,99 25,75 0,86 8,19 0,27 3,89 6,13 1,41 0,05 0,27 0,01 0,24 0,008 275,22 9,17 54,09 1,8 23,18 0,77 14,39 0,48 3000 100,00 Газ из установки тыс. м 3/сут 591,22 3354 % об. 70,9 2,8 1,8 0,8 0,2 0,1 0,0 0,0 0,00 17,6 2,3 1,9 1,2 100,00 Таблица 5 Rж=0,213 Rс=0,787 Компонент С1 С2 С3 С4 С5 С6 С7 С8 С9+в N2 СО2 СО Н2 О2 Итого Жирный газ 3 тыс. м /сут 565,45 22,81 13,16 5,69 1,74 0,83 0,3 0,06 0,65 19,94 9,27 639 % об. 88,443 3,57 2,06 0,893 0,273 0,13 0,047 0,009 0,008 3,12 1,45 100,00 Сухой газ 3 тыс. м /сут 1830,63 73,97 40,09 19,90 6,45 3,07 1,11 0,21 ,19 288,28 46,75 27,38 17,0 2361 % об. 77,535 3,133 1,952 0,843 0,273 0,13 0,047 0,009 0,009 12,21 1,98 1,16 0,72 100,00 5 Газ, поступающий на установку тыс. м 3/сут % об. 2395,75 79,86 96,78 3,23 59,25 1,97 25,59 0,85 8,19 0,27 3,9 0,13 1,41 0,05 0,27 0,01 0,24 0,01 308,22 10,27 56,02 1,87 27,38 0,91 17,0 0,57 3000 100 Газ из установки тыс. м 3/сут 624,22 3354 % об. 69,7 2,79 1,86 0,80 0,29 0,13 0,09 0,01 0,01 18,6 2,4 2,07 1,2 100,00 29652 Фиг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6