RU2098614C1

RU2098614C1 - Assembly and method for prolongation of exploitation life of oil fields

Info

Publication number: RU2098614C1
Application number: RU93013502A
Authority: RU
Inventors: Юрий Борисович Кашеваров
Original assignee: Юрий Борисович Кашеваров
Priority date: 1993-03-16
Filing date: 1993-03-16
Publication date: 1997-12-10

Abstract

FIELD: oil and gas production. SUBSTANCE: assembly of invention includes productive wells and corresponding equipment. On a platform, compressors are installed to force compressed air through pipes into wells extending towards fired oil formation. Method consists in pumping in water and air into oil bed, between two wells in oil bed a common cavity being preliminarily created using explosion. One of the wells is expanded and platform with equipment is installed over the well to fire oil-bearing bed and supply air and water to form steam-gas mixture in above-mentioned cavity. Steam-gas mixture is used to actuate compressors, pump, and hydraulic turbine with electricity-generator. EFFECT: prolonged well lifetime. 8 cl, 6 dwg

Description

Устройство и способ для продления срока эксплуатации нефтяных месторождений относятся к устройствам и способам, предназначаемым для наиболее полного извлечения нефти из нефтеносного слоя. A device and method for extending the life of oil fields relate to devices and methods intended for the most complete extraction of oil from the oil layer.

Аналогов предлагаемого устройства нет. There are no analogues of the proposed device.

Аналогом и прототипом предлагаемого способа является способ повышения добычи нефти за счет закачки в нефтяной пласт воды, воздуха или газа при добыче нефти с целью повышения пластового давления и получения за счет этого дополнительной добычи нефти. Такой способ имеет следующие недостатки:
удорожает ее добычу и не всегда дает положительный эффект, т.к. зависит от конкретных гоно-геологических условий залегания нефтеносного пласта;
даже при положительном результате применения способа в нефтеносном пласте остается неизвлекаемой до 30% нефти;
нефть извлекается вместе с водой, ранее закаченной в пласт, которая без должной очистки попадает в реки, водохранилища, озера и почву, нанося большой экологический вред природе и населению.An analogue and prototype of the proposed method is a method of increasing oil production by injecting water, air or gas into an oil reservoir during oil production in order to increase reservoir pressure and thereby obtain additional oil production. This method has the following disadvantages:
increases the cost of its production and does not always give a positive effect, because depends on the specific gono-geological conditions of occurrence of the oil reservoir;
even with a positive result of the application of the method in the oil reservoir, up to 30% of the oil remains unrecoverable;
oil is extracted together with water previously pumped into the reservoir, which without proper treatment gets into rivers, reservoirs, lakes and soil, causing great environmental harm to nature and the population.

Предлагаемый способ в существенной мере устраняет эти недостатки и, кроме того, дает возможность получать попутно электро- и тепловую энергию с меньшими капитальными и эксплуатационными затратами, чем известными способами. The proposed method substantially eliminates these disadvantages and, in addition, makes it possible to simultaneously obtain electrical and thermal energy with lower capital and operating costs than known methods.

Предлагаемый способ повышает пластовое давление нефти за счет закачки в пласт сжатого воздуха, необходимого для поддержания регулируемого горения в отдельном участке нефтеносного пласта или непосредственно над ним нефтяного газа и нефти с последующим введением в зону горения с высокой температурой дозированного количества воды, превращающейся в пар высоких параметров, который по центральной трубе вместе с продуктами сгоревшего топлива (нефтяного газа и нефти) доставляется в виде парогаза с заданными характеристиками в устройство наземной части гидроэлектростанции, вырабатывающей электро- и теплоэнергию. Одновременно под воздействием высокого давления и высокой температуры в отдельном участке нефтеносного пласта в ближайших к этому участку скважинах возобновляется добыча нефти в результате распространения по пласту повышенного давления и высокой температуры, способствующей увеличению текучести и проницаемости нефти и ее производных через пласт от участка ее горения к скважинам. The proposed method increases the reservoir oil pressure by injecting compressed air into the reservoir, which is necessary to maintain controlled combustion in a separate section of the oil reservoir or directly above it, oil gas and oil, followed by the introduction of a metered amount of water into the combustion zone with high temperature, turning into high-temperature steam , which along the central pipe along with the products of the burned fuel (oil gas and oil) is delivered in the form of combined-cycle gas with the specified characteristics to the device on emnoy of the hydroelectric power plant, generating electricity and heat. At the same time, under the influence of high pressure and high temperature in a separate section of the oil reservoir in the wells closest to this section, oil production resumes as a result of the spread of increased pressure and high temperature throughout the formation, which increases the fluidity and permeability of oil and its derivatives through the formation from its burning section to the wells .

Для реализации способа дана принципиальная схема устройств, обеспечивающих регулирование горения нефти и нефтеносного газа подачей в соответствующий участок нефтеносного пласта сжатого воздуха и воды, а также доставки из этого участка парогаза заданных параметров для приведения в действие компрессоров, поставляющих в пласт сжатый воздух, и гидротурбины, вращающей электрогенератор, вырабатывающий электроэнергию. To implement the method, a schematic diagram of devices is provided that regulate the combustion of oil and oil gas by supplying compressed air and water to the corresponding section of the oil-bearing formation, as well as delivering predetermined parameters from this gas-vapor section to drive compressors supplying compressed air to the formation and hydraulic turbines, rotating electric power generator.

Гидротурбина установлена в кольцевой трубе, заполненной водой, необходимая скорость движения которой сообщается с помощью парогаза. При этом парогаз не только придает воде скорость и давление, обусловливающие работу гидротурбины, но также скрытую теплоту парообразования, нагревающую воду, часть которой может быть направлена в теплотрассу для надлежащего использования (теплоснабжения). The turbine is installed in an annular tube filled with water, the necessary speed of which is communicated with the help of steam gas. At the same time, combined-cycle gas not only gives water speed and pressure, which determine the operation of the turbine, but also the latent heat of vaporization, which heats the water, some of which can be sent to the heating main for proper use (heat supply).

Устройство представляет собой полуподземную теплогидроэлектростанцию, состоящую из стальной платформы, установленной на сваях над поверхностью земли и подземных скважин, проложенных от поверхности земли до нефтеносного пласта, одна из которых является центральной, поставляющей парогаз в устройства, смонтированные на стальной платформе, а другая поставляет сжатый воздух от компрессоров, установленных на платформе. На стальной платформе в центральной части установлен верхний торец трубы из центральной скважины, а вокруг ее смонтирована кольцевая труба, между ней и торцом центральной трубы и над ними установлены электрогенератор, компрессоры, бак с водой, насос и др. оборудование. В непосредственной близости к центральной трубе установлена водопроводная труба, через которую с помощью насоса из бака поставляется вода в горящий участок нефтеносного пласта. The device is a semi-underground thermohydroelectric power station, consisting of a steel platform mounted on piles above the surface of the earth and underground wells laid from the surface of the earth to the oil reservoir, one of which is central, supplying gas and vapor to devices mounted on a steel platform, and the other supplies compressed air from compressors installed on the platform. The upper end of the pipe from the central well is installed on a steel platform in the central part, and an annular pipe is mounted around it, between it and the end of the central pipe and above them are an electric generator, compressors, a water tank, a pump and other equipment. In the immediate vicinity of the central pipe, a water pipe is installed through which water is pumped from the tank to the burning section of the oil reservoir using a pump.

Предлагаемые устройство и способ дают возможность уменьшить неизвлекаемые остатки нефти в нефтеносном пласте до 3- 5% от первоначального ее содержания, т. е. в несколько раз улучшить эту характеристику по сравнению с известными способами. Кроме того, часть нефти и нефтеносного газа, содержащиеся в пласте и неизвлекаемые известными способами, преобразуется в электрическую и тепловую энергию, стоимость которой более чем в 2 раза превосходит стоимость нефти, сгоревшей в отдельном участке нефтеносного пласта. The proposed device and method makes it possible to reduce the non-recoverable oil residues in the oil reservoir to 3-5% of its initial content, that is, to improve this characteristic several times in comparison with known methods. In addition, part of the oil and oil gas contained in the reservoir and not recoverable by known methods is converted into electric and thermal energy, the cost of which is more than 2 times the cost of oil burned in a separate section of the oil reservoir.

Существенное значение имеет продление срока эксплуатации нефтедобывающего комплекса и поселка, связанного с ним, т.к. это увеличивает эффективность ранее вложенных капитальных затрат и уменьшает необходимые затраты для нейтрализации социальной напряженности и безработицу, неизбежную при уменьшении объема добычи нефти, и соответствующее сокращение численности работающих на данном комплексе. It is essential to extend the life of the oil complex and the village associated with it, because this increases the efficiency of previously invested capital costs and reduces the necessary costs to neutralize social tension and unemployment, which is inevitable with a decrease in oil production, and a corresponding reduction in the number of employees at this complex.

После того как на данном участке выгорит вся нефть в нефтеносном слое, под платформу с надземными устройствами электростанции подводятся транспортные тележки ж.-д. или автомобильного типа и по проложенной дороге на расстояние не более 1-2 км платформа перемещается на новое свайное основание. При подготовке к перемещению вода из всех ее емкостей сливается для уменьшения ее массы при транспортировке. Возможность перемещения платформы с надземными устройствами электростанции на новое место через 5- 10 лет ее работы на одном участке нефтедобычи делает эффективным использование электростанции мощностью в 50-100 тыс. кВт, что в свою очередь позволяет существенно сократить сроки строительства и окупаемости капитальных затрат по сравнению с аналогичными сроками для электростанций большой мощности. After all the oil in the oil-bearing layer burns out in this section, railway bogies are brought under the platform with elevated devices of the power station. or automobile type and along a paved road at a distance of no more than 1-2 km, the platform moves to a new pile foundation. In preparation for moving, water from all its containers is drained to reduce its mass during transportation. The ability to move the platform with the above-ground devices of the power plant to a new place after 5-10 years of its operation on one oil production site makes it efficient to use the power plant with a capacity of 50-100 thousand kW, which in turn can significantly reduce the construction time and payback of capital costs compared to similar terms for large power plants.

Надлежащее использование предлагаемого способа и устройств позволит в 2-3 раза снизить себестоимость добычи нефти и выработки электроэнергии на старых нефтепромыслах, а также значительно увеличить объем добываемой в стране нефти при уменьшении капитальных затрат на каждую тонну дополнительно полученной нефти с помощью предлагаемого способа и устройств. The proper use of the proposed method and devices will allow to reduce the cost of oil production and electricity generation at old oil fields by 2–3 times, as well as significantly increase the volume of oil produced in the country while reducing capital costs for each ton of additional oil produced using the proposed method and devices.

На фиг. 1 дан вид сверху участка месторождения нефти с платформой без крыши; на фиг. 2 сечение по А-А фиг. 1; на фиг. 3 сечение по Б-Б платформы фиг. 1 в увеличенном виде; на фиг. 4 сечение по Б-Б фиг. 3; на фиг. 5 - сечение по В-В фиг. 3; на фиг. 6 сечение по В-В фиг. 4. In FIG. 1 shows a top view of a section of an oil field with a platform without a roof; in FIG. 2 a section along AA of FIG. one; in FIG. 3 cross section along BB of the platform of FIG. 1 enlarged view; in FIG. 4 section along BB of FIG. 3; in FIG. 5 is a section along BB of FIG. 3; in FIG. 6 is a section along BB of FIG. 4.

Устройство Кашеварова для продления срока эксплуатации нефтяных месторождений включает центральную трубу 1, едущую от подожженного участка нефтеносного пласта 2 к трубам 3 и 4, соединяющим ее верхний конец с кольцевой трубой 5 и компрессорами 6, сжимающими воздух до давления в 16 и более кг/см и нагнетающие его по трубе 7 в скважину, идущую к подожженному участку нефтяного пласта 2. Kashevarov’s device for extending the life of oil fields includes a central pipe 1, traveling from the ignited section of the oil-bearing formation 2 to pipes 3 and 4, connecting its upper end to the annular pipe 5 and compressors 6, compressing the air to a pressure of 16 or more kg / cm and injecting it through a pipe 7 into a well leading to a set on fire of an oil reservoir 2.

Кольцевая труба 5 и бак 8, наполненные водой, компрессоры 6, водяной насос 9, электрогенератор 10, аккумуляторы 11 с соответствующими устройствами для преобразования электроэнергии и другое оборудование смонтированы на платформе 12, которая установлена на сваях 13, вбитых в землю. An annular tube 5 and a tank 8 filled with water, compressors 6, a water pump 9, an electric generator 10, batteries 11 with corresponding devices for converting electricity and other equipment are mounted on a platform 12, which is installed on piles 13 driven into the ground.

К нижнему торцевому отверстию центральной трубы 1 проложены по параллельным трубе и скважинам трубы 14, оканчивающиеся наконечниками 15, перфорированные отверстиями, через которые насосом 9 из бака 8 подается вода, превращающаяся в пар под воздействием раскаленных газов сгоревшей нефти и нефтяного газа. To the lower end hole of the central pipe 1, pipes 14 are laid along the pipes and boreholes, ending with tips 15, perforated with holes through which the pump 9 delivers water from the tank 8, which turns into steam under the influence of hot gases of burnt oil and oil gas.

К нижнему отверстию трубы 7 от аккумулятора 11 подведен электрокабель 16 к электросвечам зажигания 17. An electric cable 16 is brought to the lower hole of the pipe 7 from the battery 11 to the electric spark plugs 17.

Кольцевая труба 5 состоит из отдельных участков, соединенных между собою и с трубами 3 и 18 коленами 19 и 20 так, как это показано на фиг. 4. При этом каждый из участков трубы 5 имеет начало большего диаметра, чем его конец, и концы участков труб 5 вставлены в колена 19 и 20 с кольцевым зазором 21, в который входит парогаз из труб 3 и 18, сообщая воде скорость движения, указанную стрелкой. За коленом 19 по ходу движения воды в конце участка трубы 5 установлена гидротурбина 22, имеющая общий вал 23 с ротором электрогенератора 10. Вода, прошедшая гидротурбину 22, попадает в отстойник 24 площадью поперечного сечения в 10-20 раз большим, чем площадь поперечного сечения конца участка трубы 5, в котором установлена гидротурбина 22. The annular pipe 5 consists of separate sections connected to each other and to the pipes 3 and 18 by the elbows 19 and 20 as shown in FIG. 4. In this case, each of the sections of the pipe 5 has a beginning of a larger diameter than its end, and the ends of the sections of the pipes 5 are inserted into the elbows 19 and 20 with an annular gap 21, into which the gas and steam from the pipes 3 and 18 enter, telling the water the speed indicated arrow. Behind the knee 19, in the direction of the water at the end of the pipe section 5, a hydraulic turbine 22 is installed, having a common shaft 23 with the rotor of the electric generator 10. Water passing through the hydraulic turbine 22 enters the sump 24 with a cross-sectional area 10-20 times larger than the cross-sectional area of the end section of the pipe 5, in which the turbine 22 is installed.

В нижнюю сферообразную часть отстойника 24 вмонтирован кран 25 с заглушкой 26, завинчивающийся на конец крана 25, имеющий винтовую резьбу. От верхней части отстойника 24 отходит вертикальная труба 27 с наклонным патрубком 28, соединяющим ее с баком 8. A tap 25 with a plug 26 is mounted in the lower sphere-shaped part of the sump 24, screwed onto the end of the tap 25 having a screw thread. From the upper part of the sump 24 leaves a vertical pipe 27 with an inclined pipe 28 connecting it to the tank 8.

Компрессор 6 (фиг. 5) имеет цилиндры 29 и 30 и 31 с общей геометрической осью и торцевыми перегородками 32, 33 и 34, шток 35 с закрепленными на нем поршнями 36, 37 и 38, проходящий через перегородки 32, 33 и 34 и через термоизолирующую прокладку между перегородками 32 и 33, обозначенную крестообразной штриховкой, клапаны: входные 39 и 40 и выходные 41 и 42 цилиндров 29, входные 43 и 44 и выходные 45 и 46 цилиндра 30, входные 47 и 48 и выходные 49 и 50 цилиндра 31, электродатчики 51 и 52 положения поршней 36, патрубки 53, соединяющие входные клапаны 39 и 40 с трубой 4, идущей от трубы 1, патрубки 54, соединяющие выходные клапаны 41 и 42 с трубой 18, идущей к колену 20, патрубки 55, соединяющие входные клапаны 43 и 44 с атмосферным воздухом, патрубки 56, соединяющие выходные клапаны 45 и 46 с кольцевой цилиндрической камерой 57, общей для трех компрессоров 6, патрубки 58, соединяющие входные клапаны 47 и 48 с кольцевой камерой 57, патрубки 59, соединяющие выходные клапаны 49 и 50 с общей для трех компрессоров 6 кольцевой цилиндрической камерой 60, к которой подсоединена труба 7, идущая к подожженному участку нефтеносного пласта 2. The compressor 6 (Fig. 5) has cylinders 29 and 30 and 31 with a common geometric axis and end partitions 32, 33 and 34, a rod 35 with pistons 36, 37 and 38 fixed to it, passing through partitions 32, 33 and 34 and through a heat-insulating gasket between partitions 32 and 33, indicated by crosswise hatching, valves: input 39 and 40 and output 41 and 42 cylinders 29, input 43 and 44 and output 45 and 46 of cylinder 30, input 47 and 48 and output 49 and 50 of cylinder 31, electric sensors 51 and 52 of the position of the pistons 36, nozzles 53 connecting the inlet valves 39 and 40 with the pipe 4 coming from the pipe 1, the pipe and 54, connecting the outlet valves 41 and 42 with a pipe 18 leading to the elbow 20, nozzles 55, connecting the inlet valves 43 and 44 with atmospheric air, nozzles 56, connecting the outlet valves 45 and 46 with the annular cylindrical chamber 57 common to three compressors 6, nozzles 58 connecting the inlet valves 47 and 48 with the annular chamber 57, nozzles 59 connecting the outlet valves 49 and 50 with a common cylindrical annular chamber 60 for three compressors 6, to which the pipe 7 is connected, which goes to the ignited section of the oil reservoir 2.

Клапаны 39, 40, 41 и 42 открываются и закрываются с помощью электродвигателей, работающих по электросигналам электродатчиков 51 и 52, поступающих в управляющий компьютер. Клапаны 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 и 50 самооткрывающиеся при том давлении воздуха, на которое они отрегулированы. Valves 39, 40, 41 and 42 are opened and closed with the help of electric motors, working on the electric signals of the electrodes 51 and 52, which enter the control computer. Valves 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 and 50 are self-opening with the air pressure to which they are adjusted.

Цилиндры 30 и 31 трех компрессоров 6 с патрубками и камерами 57 и 60 помещены в бак 61 с холодной водой, поступающей из конца теплотрассы 62, начало которой отходит от отстойника 24. Вода из бака 61 переливается в верхнюю часть бака 8 по двум патрубкам 63, расположенным против крайних компрессоров 6, а вливается в нижнюю часть бака 6 из трубы 62, установленной против среднего компрессора 6. Cylinders 30 and 31 of three compressors 6 with nozzles and chambers 57 and 60 are placed in a tank 61 with cold water coming from the end of the heating pipe 62, the beginning of which leaves the sump 24. Water from the tank 61 overflows into the upper part of the tank 8 through two pipes 63, located against the extreme compressors 6, and flows into the lower part of the tank 6 from the pipe 62 installed against the middle compressor 6.

Труба 4 имеет кран 64, перекрывающий ее для остановки работы компрессоров 6. Такой же кран 65 установлен на трубе 3. The pipe 4 has a valve 64 overlapping it to stop the operation of the compressors 6. The same valve 65 is installed on the pipe 3.

Насос 9 работает от парогаза, поступающего по патрубку 66 из трубы 1, и имеет устройство, аналогичное устройству компрессора 6, но с одним рабочим цилиндром 29 и одним гидроцилиндром, установленным над ним. Вода в гидроцилиндр насоса 9 поступает из бака 8 по патрубку 67. Пуск и остановка насоса 9 производится поворотом крана 68, перекрывающего патрубок 66. The pump 9 runs on steam gas entering the pipe 66 from the pipe 1 and has a device similar to that of the compressor 6, but with one working cylinder 29 and one hydraulic cylinder mounted above it. Water in the hydraulic cylinder of the pump 9 enters from the tank 8 through the pipe 67. Starting and stopping the pump 9 is performed by turning the valve 68, blocking the pipe 66.

Для нейтрализации кислотных компонентов парогаза, растворенных в воде, в верхней части трубы 27 установлен бункер 69 с известью (или другими нейтрализаторами), которая периодически в дозированном количестве поступает в отстойник 24 через трубу 27. To neutralize the acid components of gas and steam dissolved in water, a hopper 69 with lime (or other neutralizers) is installed in the upper part of the pipe 27, which periodically in a metered amount enters the sump 24 through the pipe 27.

Центральная труба 1 большего диаметра, чем трубы нефтяных скважин, установлена в скважине, проложенной с помощью ударного устройства Кашеварова для проходки скважин по заявке N 5048704 от 17.06.92 г. В центральной трубе 1 установлены электродатчики давления и температуры 70, соединенные электрокабелем с управляющим компьютером. Нижние торцы трубы 1 и 7 доходят до естественной или созданной с помощью взрыва камеры 71, расположенной непосредственно в нефтеносном пласте. The central pipe 1 of a larger diameter than the pipes of oil wells is installed in a well laid using a Kashevarov percussion device for drilling wells according to application No. 5048704 of 06/17/92. Pressure and temperature sensors 70 are installed in the central pipe 1, connected by an electric cable to the control computer . The lower ends of the pipe 1 and 7 reach the natural or created by the explosion chamber 71, located directly in the oil reservoir.

Труба 7 установлена в скважине 72, ранее использовавшейся для добычи нефти или проложенной с помощью вышеупомянутого ударного устройства. The pipe 7 is installed in the well 72, previously used for oil production or laid using the aforementioned percussion device.

Центральная труба 1 устанавливается в том месте возрождаемого к эксплуатации месторождения нефти, в котором наиболее благоприятны геологические условия применения предлагаемого способа продления срока добычи нефти через ранее проложенные скважины 73. The central pipe 1 is installed in the place of the oil field being revived for operation in which the geological conditions for applying the proposed method for extending the term for oil production through previously laid wells 73 are most favorable.

Способ продления срока эксплуатации нефтяного месторождения включает следующие этапы его реализации:
1. оценка эффективности применения предлагаемого способа на старых промыслах, эксплуатация которых перестала быть рентабельной, исходя из:
геологических условий залегания нефтеносного слоя и физико-химических свойств ранее добывавшейся нефти,
возможности использования инфраструктуры и техники промысла для реализации способа, а также технико-экономических характеристик этой реализации,
возможности решения социально-бытовых, экономических и культурных запросов населения промысла за счет применения предлагаемого способа;
2. изготовление и установка устройств, необходимых для реализации способа;
3. опробывание и запуск устройств по выработке электроэнергии на устройствах платформы и добыча нефти на старых скважинах;
4. перемещение платформы с установленными на ней устройствами на новый участок эксплуатации промысла;
5. оценка целесообразности дальнейшего применения способа на данном промысле.The method of extending the life of an oil field includes the following stages of its implementation:
1. assessment of the effectiveness of the proposed method in old fields, the operation of which has ceased to be cost-effective, based on:
geological conditions of occurrence of the oil layer and physico-chemical properties of previously extracted oil,
the possibility of using the infrastructure and fishing equipment to implement the method, as well as the technical and economic characteristics of this implementation,
the possibility of solving social, economic and cultural needs of the fishing population through the application of the proposed method;
2. manufacturing and installation of devices necessary for implementing the method;
3. testing and launching devices for generating electricity on platform devices and oil production in old wells;
4. moving the platform with the devices installed on it to a new site for the operation of the field;
5. assessment of the feasibility of further application of the method in this field.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. The essence of the proposed method is as follows.

1. Прокладываются не менее 2 скважин на расстоянии десятка и более метров друг от друга до естественной камеры, расположенной в нефтеносном слое или непосредственно над ним. Если естественной камеры необходимых размеров нет, то такая камера создается путем взрыва зарядов, закладываемых в пласте 2 через скважины 1 и 72. Подрыв зарядов производят вначале против скважины 1, предварительно опустив в нее до взрывного заряда стальную болванку в виде длинного массивного стержня, перекрывающего трубу, и заглушив ее верхний торец. Затем после подъема болванки и выпуска газов, сжатых взрывом, производят подрыв заряда против скважины 72, также предварительно усиленной болванкой и заглушенной. Если после этого взрыва в скважину 1 не пройдут газы от взрыва, то производят повторную закладку более мощных зарядов и их подрыв в том же порядке. 1. At least 2 wells are laid at a distance of a dozen or more meters from each other to the natural chamber located in the oil-bearing layer or directly above it. If there is no natural chamber of the required size, then such a chamber is created by exploding the charges laid in the formation 2 through wells 1 and 72. First, the charges are blown up against the well 1, having previously lowered a steel blank into it in the form of a long massive rod blocking the pipe , and drowning its upper end. Then, after lifting the blank and releasing the gases compressed by the explosion, the charge is blown up against the well 72, also previously reinforced and blanked. If after this explosion gas from the explosion does not pass into well 1, then re-lay more powerful charges and undermine them in the same order.

Наличие естественной или искусственной камеры определяется путем подключения к одной из скважин компрессора, нагнетающего в нее сжатый воздух и выход этого воздуха из второй скважины. The presence of a natural or artificial chamber is determined by connecting to one of the wells a compressor that injects compressed air into it and the outlet of this air from the second well.

2. С помощью вспомогательных пусковых компрессоров передвижной установки и соответствующего электрооборудования производится поджог участка нефтеносного пласта, граничащего с камерой в этом пласте. Устойчивое и управляемое горение нефтеносного пласта в камере нефтеносного пласта определяется по устойчивой работе компрессоров, смонтированных на платформе и подключенных рабочими цилиндрами к центральной скважине, и трубой со сжатым этими компрессорами воздухом, подключенной к той же скважине, к которой подключены вспомогательные компрессоры подвижной установки. При этом включается в работу кольцевая труба с гидротурбиной и электрогенератором и отключаются вспомогательно-пусковые компрессоры подвижной установки. 2. Using the auxiliary starting compressors of the mobile unit and the corresponding electrical equipment, the section of the oil-bearing formation adjacent to the chamber in this formation is set on fire. Stable and controlled combustion of the oil reservoir in the chamber of the oil reservoir is determined by the stable operation of compressors mounted on the platform and connected by working cylinders to the central well, and a pipe with compressed air from these compressors connected to the same well to which auxiliary compressors of the mobile unit are connected. In this case, an annular pipe with a hydraulic turbine and an electric generator is switched on and auxiliary starting compressors of the mobile unit are switched off.

3. В горящий участок нефтеносного пласта на 1 кг сжатого с помощью компрессоров воздуха поставляется с помощью насоса более 1 кг воды, которая под воздействием тепловой энергии, выделяющейся от сгораемой нефти и нефтяного газа, превращается в пар. Этот пар в смеси с продуктами горения топлива в сжатом воздухе подземной камеры поступает через центральную скважину в рабочие цилиндры компрессоров и в кольцевую трубу с гидротурбиной. При этом на 1 объем сжатого воздуха, поданного в подземную камеру горения с помощью компрессоров, из этой камеры через центральную скважину получают не менее, чем 5,8 объемов парогаза того же давления, энергия которого используется в меньшей доле на работу компрессоров и в большей доле на выработку электроэнергии с помощью гидротурбины с электрогенератором. 3. More than 1 kg of water is delivered to the burning section of the oil reservoir per 1 kg of compressed air with the help of compressors, which, under the influence of thermal energy released from the combustible oil and oil gas, turns into steam. This vapor, mixed with the products of fuel combustion in the compressed air of the underground chamber, enters through the central well into the working cylinders of the compressors and into the annular tube with a turbine. In this case, for 1 volume of compressed air supplied to the underground combustion chamber using compressors, from this chamber through the central well receive no less than 5.8 volumes of combined-cycle gas of the same pressure, the energy of which is used in a smaller proportion for the operation of compressors and in a larger proportion to generate electricity using a turbine with an electric generator.

4. Высокая температура и давление продуктов горения нефти и нефтяного газа разогревают нефтеносный пласт и вытесняют содержащуюся в нем нефть к нефтяным скважинам, расположенным в непосредственной близости к камере горения. В результате этого процесса поднимается пластовое давление, увеличивается текучесть нефти и начинают производительно работать насосы на нефтяных скважинах. С течением времени камера сгорания разгорается, т.е. увеличивается в размерах. По температуре выкачиваемой нефти и по количеству газов -продуктов горения нефти определяют время прекращения использования скважины для получения нефти. Скважина закрывается заглушкой и в дальнейшем может быть использована для подачи сжатого воздуха в камеру горения, когда камера горения, увеличивающаяся в результате ее эксплуатации, подойдет к основанию заглушенной скважины. Этот момент определяется по электродатчику давления и температуры, установленному в скважине перед тем, как ее заглушить. 4. The high temperature and pressure of the combustion products of oil and oil gas heat the oil reservoir and displace the oil contained therein to oil wells located in close proximity to the combustion chamber. As a result of this process, reservoir pressure rises, oil fluidity increases, and pumps in oil wells begin to work productively. Over time, the combustion chamber flares up, i.e. increases in size. The temperature of the pumped oil and the amount of gas-products of oil combustion determine the time the well ceases to use oil. The well is closed with a plug and can later be used to supply compressed air to the combustion chamber when the combustion chamber, which increases as a result of its operation, approaches the base of the plugged well. This moment is determined by the pressure and temperature sensor installed in the well before plugging it.

5. Платформа с оборудованием наземной части электростанции после окончания эксплуатации одного участка старого нефтеносного района перемещается на новый участок и устанавливается над новой центральной скважиной с повторением этапов работ ранее изложенных в пп. 1, 2 3 и 4 способа. 5. The platform with the equipment of the ground part of the power station, after the end of operation of one section of the old oil-bearing region, is moved to a new section and installed above the new central well with the repetition of the stages of work previously described in paragraphs. 1, 2, 3, and 4 methods.

Предлагаемые способ и устройство по его применению дают возможность почти полностью использовать нефть и нефтяной газ на том участке, на котором поднимается температура до 1000^oC в результате горения топлива, т.к. при такой температуре вся нефть превращается в нефтяной газ. Этот газ, занимающий в несколько раз больший объем, чем нефть, выделится из нефтеносного пласта и сгорит в камере горения с образованием парогаза, используемого для получения электроэнергии. Стоимость полученной электроэнергии превысит стоимость всей нефти, добытой до применения предлагаемого способа на данном участке, при меньших капитальных и эксплуатационных затратах на получение нефти, произведенных до применения данного способа.The proposed method and device for its use make it possible to almost completely use oil and oil gas in the area where the temperature rises to 1000 ^o C as a result of fuel combustion, because at this temperature, all oil turns into petroleum gas. This gas, which occupies several times more volume than oil, will be released from the oil-bearing formation and burned in the combustion chamber with the formation of combined gas used to generate electricity. The cost of electricity received will exceed the cost of all oil produced before the application of the proposed method in this area, with lower capital and operating costs for the production of oil produced before the application of this method.

Работа устройств, реализующих предлагаемый способ, производится в следующем порядке. The operation of devices that implement the proposed method is performed in the following order.

Для запуска электростанции используется вспомогательный пусковой компрессор, установленный на грузовике. Этот компрессор имеет принцип устройства, изложенный в заявке N 4905319/06 от 30.11.90 г. на поршневую машину Кашеварова, по которой принято решение о выдаче патента. Мощность пускового компрессора может быть в 5-10 раз меньшая, чем мощность компрессоров электростанции. Пусковой компрессор подключается к трубе 7, кабель 16 подключается к электроустройству аккумуляторов 11, формирующему электроимпульсы, необходимые для работы свечей зажигания 17. С поступлением сжатого воздуха по трубе 7 в камеру сгорания 71 произойдет вспышка находящегося в ней нефтяного газа, в результате чего резко повысится давление и температура в камере 71, и по центральной трубе 1 в цилиндры 29 одного из компрессоров начнут поступать продукты горения нефтяного газа еще под давлением, меньшим расчетного (нормального). Повышение температуры в камере 71 на несколько сот градусов повысит скорость выделения в камеру 71 из пласта 2 нефтяного газа, а приток сжатого воздуха через трубу 7 и отток продуктов горения через трубу 1 сделает устойчивым горение нефтяного газа, а затем и нефти вблизи трубы 7 при непрерывно работающей свече 17. Начало устойчивого горения в камере 71 отразит электродатчик 70 плавным повышением температуры и давления до расчетных величин. Повышение давления газов, поступающих в цилиндры 29 одного компрессора, приведет его в действие, в результате чего повысится подача сжатого воздуха в трубу 7 за счет работы этого компрессора. Через 3-5 мин температура газов, поступающих в компрессор 6, достигнет расчетной, при которой будет открыт кран 68 и начнет работать насос 9, поставляющий воду по трубе 14 через отверстия наконечника 15 в камеру 71, что понизит температуру газов, поступающих в трубу 1, до расчетного значения и увеличит выход парогаза в такой мере, что будут открыты краны 64 на остальных компрессорах 6. В этот момент работа пусковых компрессоров прекращается и они отключаются от трубы 7. Открывается кран 9, и электрогенератор 10 приводится во вращение гидротурбиной 22 и включается в электросеть потребителей электроэнергии. Пусковой период работы закончен, и началась нормальная эксплуатация электростанции по выработке электроэнергии. Через 10-20 мин такой работы температура воды в кольцевой трубе достигнет такого значения, при котором кран 74, перекрывающий теплотрассу 62, будет открыт и горячая вода пойдет к потребителю. An auxiliary starting compressor mounted on a truck is used to start the power plant. This compressor has the principle of a device set forth in application N 4905319/06 of 11/30/90 for a Kashevarov piston machine, according to which a decision was made to grant a patent. The power of the starting compressor can be 5-10 times less than the power of the compressors of a power plant. The starting compressor is connected to the pipe 7, the cable 16 is connected to the electrical device of the batteries 11, which forms the electrical pulses necessary for the spark plugs to work 17. With the compressed air entering the combustion chamber 71 through the pipe 7, an outbreak of oil gas in it will occur, resulting in a sharp increase in pressure and the temperature in the chamber 71, and through the central pipe 1 into the cylinders 29 of one of the compressors, the combustion products of oil gas will begin to flow even under a pressure lower than the calculated (normal) pressure. Raising the temperature in chamber 71 by several hundred degrees will increase the rate of release of oil gas into chamber 71 from formation 2, and the influx of compressed air through pipe 7 and the outflow of combustion products through pipe 1 will make it possible to burn oil gas and then oil near pipe 7 continuously working candle 17. The beginning of sustainable combustion in the chamber 71 will reflect the electrode 70 a smooth increase in temperature and pressure to the calculated values. Increasing the pressure of the gases entering the cylinders 29 of one compressor will bring it into action, as a result of which the supply of compressed air to the pipe 7 will increase due to the operation of this compressor. After 3-5 minutes, the temperature of the gases entering the compressor 6 will reach the calculated temperature at which the valve 68 will open and the pump 9 will start working, supplying water through the pipe 14 through the openings of the nozzle 15 to the chamber 71, which will lower the temperature of the gases entering the pipe 1 , to the calculated value and will increase the gas output to such an extent that the valves 64 on the other compressors 6 are open. At this moment, the starting compressors stop working and disconnect from the pipe 7. The valve 9 opens, and the generator 10 is driven by a turbine 22 and It is connected to the power grid of electricity consumers. The start-up period of work is over, and normal operation of the power generation plant began. After 10-20 minutes of such work, the temperature of the water in the annular pipe will reach such a value that the valve 74, which blocks the heating main 62, is opened and the hot water goes to the consumer.

Мощность работы электростанции может изменяться в зависимости от потребности в электроэнергии и тепле путем включения в работу одного или двух и трех компрессоров, показанных на фиг. 4. Через несколько дней после начала эксплуатации электростанции разогрев пласта 2 от высокой температуры в камере 71 может настолько повысить его температуру и пластовое давление вблизи одной из скважин 73, что станет целесообразным включение насосов на этой скважине для добычи нефти. Притоку нефти к скважинам 73 будет способствовать увеличение текучести нефти при ее нагревании, увеличение интенсивности выделения из нефти нефтяного газа при ее нагревании и повышении давления раскаленных газов в камере 71. The power of the power plant can vary depending on the demand for electricity and heat by turning on one or two and three compressors shown in FIG. 4. A few days after the start of operation of the power plant, heating the formation 2 from a high temperature in the chamber 71 can increase its temperature and reservoir pressure so close to one of the wells 73 that it will become expedient to turn on the pumps in this well for oil production. The flow of oil to the wells 73 will contribute to an increase in the fluidity of the oil when it is heated, an increase in the rate of release of oil gas from the oil when it is heated, and an increase in the pressure of hot gases in the chamber 71.

Одним из основных устройств электростанции являются компрессоры 6, поставляющие сжатый воздух в камеру 71, для поддержания в ней регулированного горения нефтяного газа и нефти. Работа компрессоров 6 производится в следующем порядке: по трубе 4 через патрубки 53 и открытые входные клапаны 39 в верхнюю часть цилиндров 29 проходит парогаз и создает давление на поршни 36, вызывая их движение вниз вместе со штоком 35, с которым они жестко скреплены. Одновременно через открытые выходные клапаны 41 отработанный парогаз выходит из нижней части цилиндров 29 через патрубки 54 в трубу 18 и далее через колено 18 и кольцевую щель 21 в кольцевую трубу 5, заполненную водой. Движение поршней 36 вниз происходит до касания верхнего поршня 36 электродатчика 51, по электросигналу которого клапаны 39 и 41 закрываются, а клапаны 40 и 42 открываются. В результате этого на поршни 36 парогаз создает давление снизу-вверх, в соответствии с которым шток 35 со всеми поршнями, на нем установленными, начинает движение снизу-вверх. При движении поршней 37 вниз происходит сжатие находящегося под ними воздуха в цилиндре 30, как только давление воздуха достигнет 4 кг/см², клапан, отрегулированный на это давление, откроется и сжатый воздух начнет поступать из цилиндра 30 по патрубку 56 в кольцевую камеру 57. Одновременно в верхнюю часть цилиндра 30 через патрубок 55 и впускной клапан 43 (одностороннего впускного действия) будет поступать атмосферный воздух. При движении поршня 37 вверх клапан 43 закроется, а клапан 46 откроется только тогда, когда давление воздуха в верхней части цилиндра 30 достигнет 4 кг/см². Через открывшийся клапан 46 и патрубок 56 сжатый до 4 кг/см² воздух будет вытеснен в кольцевую камеру 57. Одновременно через открывшийся впускной клапан 44 и патрубок 55 в нижнюю часть цилиндра 30 начнет поступать атмосферный воздух, при этом выпускной клапан 45 будет закрыт. В цилиндре 31 при движении поршня 38 вниз сжатый воздух, заполнивший нижнюю часть цилиндра 31, будет сжиматься до давления в 16 кг/см², при котором выпускной клапан 48 открывается и воздух с давлением 16 кг/см² поступает по патрубку 59 в кольцевую камеру 60. Одновременно в верхнюю часть цилиндра 31 начнет поступать через впускной клапан 47 из кольцевой камеры 57 воздух, сжатый до 4 кг/см². Во время движения поршня 38 вверх впускной клапан 47 будет закрыт, а выпускной клапан 50 откроется только тогда, когда давление воздуха под ним достигнет 16 кг/см². В этот момент сжатый воздух начнет поступать через клапан 50 и патрубок 59 в кольцевую камеру 60.One of the main devices of the power plant are compressors 6, which supply compressed air to the chamber 71 to maintain controlled combustion of oil gas and oil in it. The operation of the compressors 6 is carried out in the following order: the vapor gas passes through the pipe 4 through the nozzles 53 and the open inlet valves 39 to the upper part of the cylinders 29 and creates pressure on the pistons 36, causing them to move down together with the stem 35, with which they are rigidly fixed. At the same time, through the open outlet valves 41, the exhaust gas leaves the lower part of the cylinders 29 through the nozzles 54 into the pipe 18 and then through the elbow 18 and the annular gap 21 into the annular pipe 5 filled with water. The movement of the pistons 36 down occurs until the upper piston 36 touches the electrode 51, by the electric signal of which the valves 39 and 41 are closed, and the valves 40 and 42 are opened. As a result of this, the vapor-gas generates a bottom-up pressure on the pistons 36, according to which the rod 35 with all the pistons installed on it starts to move from the bottom up. When the pistons 37 move downward, the air below them is compressed in the cylinder 30, as soon as the air pressure reaches 4 kg / cm ² , the valve adjusted to this pressure opens and the compressed air begins to flow from the cylinder 30 through the pipe 56 into the annular chamber 57. At the same time, atmospheric air will flow into the upper part of the cylinder 30 through the nozzle 55 and the inlet valve 43 (one-way inlet action). When the piston 37 moves upward, the valve 43 closes, and the valve 46 opens only when the air pressure in the upper part of the cylinder 30 reaches 4 kg / cm ² . Through the opened valve 46 and the nozzle 56, compressed to 4 kg / cm ² air will be displaced into the annular chamber 57. At the same time, atmospheric air will begin to enter the lower part of the cylinder 30 through the opened inlet valve 44 and the nozzle 55, while the exhaust valve 45 will be closed. In the cylinder 31, when the piston 38 moves downward, compressed air that fills the lower part of the cylinder 31 will be compressed to a pressure of 16 kg / cm ² , at which the exhaust valve 48 opens and air with a pressure of 16 kg / cm ² enters through the nozzle 59 into the annular chamber 60. At the same time, air compressed to 4 kg / cm ² will begin to flow into the upper part of the cylinder 31 through the inlet valve 47 from the annular chamber 57. During the movement of the piston 38 upward, the intake valve 47 will be closed, and the exhaust valve 50 will open only when the air pressure under it reaches 16 kg / cm ² . At this point, compressed air will begin to flow through valve 50 and nozzle 59 into the annular chamber 60.

При трех компрессорах 6 работа клапанов 39, 41, 40 и 42 одного компрессора сдвинута по времени (по фазе) на 1/3 их периода относительно двух других компрессоров 6. Этим достигается равномерное поступление воздуха, сжатого до 4 кг/см², в кольцевую камеру 57, и сжатого до 16 кг/см² в кольцевую камеру 60. Из кольцевой камеры 60 воздух, сжатый до 16 кг/см², поступает в трубу 7.With three compressors 6, the operation of valves 39, 41, 40 and 42 of one compressor is shifted in time (in phase) by 1/3 of their period relative to the other two compressors 6. This ensures a uniform flow of air compressed to 4 kg / cm ² into the annular chamber 57, and compressed to 16 kg / cm ² into the annular chamber 60. From the annular chamber 60, air compressed to 16 kg / cm ² enters the pipe 7.

С целью уменьшения нагрева воздуха при его сжатии поршнями 37 и 38 цилиндры 30 и 31 с патрубками 56 и 59 и кольцевые камеры 57 и 60 помещены в бак 61 с проточной холодной водой, поступающей из конца теплотрассы 62 и переливающейся по патрубкам 63 в бак 8. In order to reduce the heating of the air when it is compressed by the pistons 37 and 38, the cylinders 30 and 31 with nozzles 56 and 59 and the annular chambers 57 and 60 are placed in the tank 61 with cold running water coming from the end of the heating main 62 and overflowing through the nozzles 63 into the tank 8.

С целью уменьшения тепловых потерь при работе поршней 36 в цилиндрах 29 эти цилиндры, а также патрубки 53 и 54 и трубы 4 и 18 имеют теплоизоляцию, обозначенную на фиг. 5 крестообразной штриховкой. In order to reduce heat loss during operation of the pistons 36 in the cylinders 29, these cylinders, as well as the nozzles 53 and 54 and the pipes 4 and 18, have the thermal insulation indicated in FIG. 5 crosswise hatching.

В кольцевой трубе 5 энергия механическая и тепловая, заключенная в парогазе, выходящем из кольцевого зазора 21, передается воде, механическая энергия пропорциональна произведению площади кольцевого зазора 21 на давление парогаза и на скорость истечения его из зазора 21 и проявляется в виде кинетической энергии движения воды и потенциальной энергии увеличения ее давления. Оба вида механической энергии, воздействуя на лопасти гидротурбины, приводят ее во вращение, которое преобразуется в электрическую энергию с помощью электрогенератора 10, имеющего общий вал 23 вращения ротора с гидротурбиной 22. Коэффициент преобразования энергии парогаза в электрическую энергию, вырабатываемую электрогенератором 10, можно принять равным 0,8. In the annular tube 5, the mechanical and thermal energy enclosed in the steam gas leaving the annular gap 21 is transferred to water, the mechanical energy is proportional to the product of the area of the annular gap 21 and the vapor pressure and its outflow rate from the gap 21 and is manifested in the form of kinetic energy of water movement and potential energy increase its pressure. Both types of mechanical energy, acting on the blades of a hydraulic turbine, cause it to rotate, which is converted into electrical energy by means of an electric generator 10 having a common rotor shaft 23 with a hydraulic turbine 22. The coefficient of conversion of gas energy into electric energy generated by the electric generator 10 can be taken equal to 0.8.

Тепловая энергия парогаза в виде скрытой теплоты парообразования и теплоемкости пропорциональна его температуре, полностью передается воде, повышая ее температуру. Потеря тепла через стенки трубы 5 уменьшается соответствующей теплоизоляцией наружной поверхности трубы 5 и, по-видимому, полностью компенсируется переходом с к. 0,2 механической энергии в тепловую. The thermal energy of steam gas in the form of latent heat of vaporization and heat capacity is proportional to its temperature, is completely transferred to water, increasing its temperature. The heat loss through the walls of the pipe 5 is reduced by the corresponding thermal insulation of the outer surface of the pipe 5 and, apparently, is completely compensated by the transition from K. 0.2 mechanical energy to heat.

Таким образом, общие потери энергии парогаза в трубе 5 не превышает 20% При этом вода, затраченная на образование пара, в камере 71 полностью возвращается в трубу 5. Передача тепловой и механической энергии из камеры 71, являющейся по сути дела топкой и паровым котлом электростанции, в трубу 5, заполненную водой, составляет основную идею изобретения. Реализация этой идеи предусматривает получение экологических преимуществ перед известными ТЭС, заключающихся в том, что кислотные компоненты и твердые частицы улавливаются водой в трубе 5 и не загрязняют воздух атмосферы, уменьшается площадь земли, отводимой под ТЭЦ, уменьшается вероятность возникновения аварий и размеры ущерба, которые они могут иметь. Thus, the total energy loss of steam and gas in the pipe 5 does not exceed 20%. Moreover, the water spent on the formation of steam in the chamber 71 is completely returned to the pipe 5. The transfer of thermal and mechanical energy from the chamber 71, which is essentially a furnace and a steam boiler of a power plant into a pipe 5 filled with water constitutes the main idea of the invention. The implementation of this idea involves obtaining environmental advantages over the well-known TPPs, namely, that acid components and solid particles are trapped by water in pipe 5 and do not pollute the atmosphere, the area of land allocated to the TPP is reduced, the likelihood of accidents and the extent of damage that they can have.

Твердые частицы, содержащиеся в парогазе, осаждаются в отстойнике 24 (фиг. 6) и периодически удаляются из него поворотом крана 25 при свинченной заглушке 26. Кислотные компоненты парогаза растворяются в воде, нейтрализуются щелочной добавкой (например, известью) из бункера 69 в отстойник 24 через трубу 27. Газообразные компоненты парогаза, выделяющиеся из воды в отстойнике 24, удаляются через трубу 27 в атмосферу, не загрязняя ее. The solid particles contained in the steam gas are deposited in the sump 24 (Fig. 6) and are periodically removed from it by turning the valve 25 with the screw plug 26 screwed on. The acid components of the gas vapor are dissolved in water and neutralized by an alkaline additive (for example, lime) from hopper 69 into the sump 24 through the pipe 27. The gaseous components of the vapor gas released from the water in the sump 24 are removed through the pipe 27 into the atmosphere without polluting it.

Пополнение воды, уходящей в теплотрассу и не восполненной конденсацией парогаза, производится с помощью наклонного патрубка 28, соединяющего бак 8 с трубой 27. В бак 8 вода вливается из бака 61 по патрубкам 63, проходя через него из конца теплотрассы 62, труба которой соединена с нижней частью бака 61. The replenishment of the water leaving the heating circuit and not replenished with the condensation of the gas is carried out using an inclined pipe 28 connecting the tank 8 to the pipe 27. Water is poured into the tank 8 from the tank 61 through the pipes 63, passing through it from the end of the heating pipe 62, the pipe of which is connected to bottom of tank 61.

Платформа 12 установлена на сваях 13 на такой высоте, что под ней могут быть проложены два параллельных ж.-д. пути (на фиг. 1 они обозначены пунктирной линией) и подведены ж.-д. платформы для ее транспортировки на новый участок промысла. К тому же установка платформы на сваях отвечает требованиям строительства на вечной мерзлоте в условиях Севера и Сибири. Platform 12 is mounted on piles 13 at such a height that two parallel railways can be laid under it. tracks (in Fig. 1 they are indicated by a dashed line) and summed up the railway platforms for its transportation to a new fishing site. In addition, the installation of the platform on stilts meets the requirements of permafrost construction in the North and Siberia.

Ориентировочный расчет устройств и их эффективность для продления срока эксплуатации нефтяных месторождений. Estimated calculation of devices and their effectiveness to extend the life of oil fields.

Сжатый компрессорами воздух закачивается в горящий участок нефтяного пласта. Для сгорания 1 кг нефти или нефтяного газа, находящихся в этом пласте, необходимо 15 кг воздуха. При горении 1 кг нефти выделяется 10000 ккал тепла. 1 кг воды требует для превращения его в пар при 100^oC затраты 539 ккал, следовательно, сгоревший кг нефти превращает в пар
10000 ккал 539 ккал 18,5 кг воды
Водяной пар имеет в 2 раза меньшую плотность, чем воздух при той же температуре. Таким образом, каждый кг сгоревшей нефти превращает 18,5 кг воды в пар, который вместе с газами сгоревшей нефти образует парогаз, занимающий объем в 1+(18,5:15 кг)•2 3,5 раза больше объема воздуха, закаченного компрессорами при заданной температуре, например, равной 50^oC. Если парогаз будет получен из центральной трубы 1 при температуре на 273^oС большей, чем был закачен сжатый воздух компрессорами, то один объем этого воздуха превратится в 7 объемов парогаза при том же давлении и при температуре 323^oC.Compressed air is pumped into the burning section of the oil reservoir. To burn 1 kg of oil or petroleum gas in this formation, 15 kg of air is required. When burning 1 kg of oil, 10,000 kcal of heat is released. 1 kg of water requires 539 kcal to turn it into steam at 100 ^o C, therefore, burned kg of oil turns into steam
10000 kcal 539 kcal 18.5 kg of water
Water vapor has a 2 times lower density than air at the same temperature. Thus, each kg of burnt oil turns 18.5 kg of water into steam, which together with the gases of burnt oil forms steam gas, occupying a volume of 1+ (18.5: 15 kg) • 2 3.5 times the volume of air pumped by compressors at a given temperature, for example, equal to 50 ^o C. If the steam and gas are obtained from the central pipe 1 at a temperature of 273 ^o With more than the compressed air was injected by compressors, then one volume of this air will turn into 7 volumes of steam and gas at the same pressure and a temperature of 323 ^o C.

Примем, что парогаз будет использоваться в условиях электростанции при температуре, равной 300^oC, и 10% парогаза будет расходоваться на проход через нефтяной пласт к действующим скважинам, по которым будет выкачиваться нефть. В этом случае 1 объем сжатого воздуха, закаченного компрессором, будет возвращаться в виде 5,8 объемов парогаза с температурой 300^oC.We assume that the gas will be used in a power plant at a temperature of 300 ^o C, and 10% of the gas will be used to pass through the oil reservoir to the existing wells, through which oil will be pumped out. In this case, 1 volume of compressed air pumped by the compressor will return in the form of 5.8 volumes of steam and gas with a temperature of 300 ^o C.

В цилиндр 29 компрессора парогаз будет поступать из центральной трубы 1 с давлением, которое примем равным 16 кг/см² и с температурой 300^oC. Отработанный парогаз будет подаваться через кольцевую щель 21 в кольцевую трубу 5. Компрессор будет иметь два последовательно соединенных цилиндра 30 и 31 для сжатия воздуха в каждом цилиндре до 4 раз так, что из цилиндра 31 в скважину будет поступать воздух с давлением в 16 кг/см².Steam gas will come into the cylinder 29 of the compressor from the central pipe 1 with a pressure that is assumed to be 16 kg / cm ² and with a temperature of 300 ^° C. The spent steam will be supplied through the ring slit 21 to the ring pipe 5. The compressor will have two cylinders connected in series 30 and 31 for compressing the air in each cylinder up to 4 times so that air from a cylinder 31 will enter the well with a pressure of 16 kg / cm ² .

Определим, сколько объемов парогаза потребуется затратить, чтобы получить один объем воздуха, сжатого в 16 раз до давления 16 кг/см² с помощью предложенной конструкции компрессора.We determine how many volumes of steam gas will be required to get one volume of air compressed 16 times to a pressure of 16 kg / cm ² using the proposed compressor design.

Примем, что на платформе будет установлено три компрессора, каждый из которых будет поставлять сжатый до давления в 16 кг/см² воздуха, один объем которого необходим для получения 5,8 объемов парогаза того же давления из центральной трубы 1.Let us assume that three compressors will be installed on the platform, each of which will supply compressed air to a pressure of 16 kg / cm ² , one volume of which is necessary to receive 5.8 volumes of combined-cycle gas of the same pressure from the central pipe 1.

Примем, что рабочий ход поршней равен 4 м и площадь поперечного сечения цилиндра 30 равной 16 м² с радиусом равным

В двух цилиндрах 29 используется два объема парогаза с давлением 16 кг/см². Тогда один цилиндр 30 будет иметь объем, равный 16•2:5,8 5,5 объема цилиндра 29 и диаметр, больший диаметра цилиндра 29 в

2,36 раза.We assume that the piston stroke is 4 m and the cross-sectional area of cylinder 30 is 16 m ² with a radius equal to

In two cylinders 29, two volumes of combined-cycle gas with a pressure of 16 kg / cm ^{2 are used} . Then one cylinder 30 will have a volume equal to 16 • 2: 5.8 5.5 volumes of the cylinder 29 and a diameter larger than the diameter of the cylinder 29 in

2.36 times.

Площадь поперечного сечения цилиндра 29 будет равна 16 м²:5,5 2,9 м², а цилиндра 31 равна 16 м²:4 4 м². Радиус цилиндра 29 будет равен 2,24 м: 2,36 0,95 м, а радиус цилиндра 31 будет равен 2,24 м:2 1,12 м.The cross-sectional area of cylinder 29 will be 16 m ² : 5.5 2.9 m ² , and cylinder 31 will be 16 m ² : 4 4 m ² . The radius of the cylinder 29 will be 2.24 m: 2.36 0.95 m, and the radius of the cylinder 31 will be 2.24 m: 2 1.12 m.

Когда поршень 37 пройдет 3 м при сжатии воздуха, то давление возрастет от 0 до 4 кг/см² и клапан 45 откроется, выпуская сжатый воздух в трубу 57 с давлением в 4 кг/см², когда поршень 38 пройдет 3 м, давление возрастет до 16 кг/см², клапан 49 откроется и воздух, сжатый до давления 16 кг/см², начнет поступать через трубу 58 в скважину 8. На сжатие воздуха в цилиндрах 30 и 31 будет затрачена работа парогаза в 2-х цилиндрах 29, которая равна 2 P₂₉ P₃₀ + P₃₁

Примечание: коэффициент 0,4 принят вместо 0,5 как более правильно выражающий зависимость увеличения давления при движении поршня в цилиндре, имеющую не линейный характер.When the piston 37 passes 3 m with air compression, the pressure will increase from 0 to 4 kg / cm ² and the valve 45 will open, releasing compressed air into the pipe 57 with a pressure of 4 kg / cm ² , when the piston 38 will pass 3 m, the pressure will increase up to 16 kg / cm ² , the valve 49 will open and air compressed to a pressure of 16 kg / cm ² will begin to flow through the pipe 58 into the well 8. The operation of the gas in the 2 cylinders 29 will be expended on air compression in the

cylinders

30 and 31, which is equal to 2 P ₂₉ P ₃₀ + P ₃₁

Note: the coefficient 0.4 is adopted instead of 0.5 as more correctly expressing the dependence of the increase in pressure during the movement of the piston in the cylinder, which is non-linear.

Принимая, что на ход поршня затрачивается 4 с, получим, что потребляемая мощность одного компрессора равна 7,5 тыс. кВт. Assuming that it takes 4 s to move the piston, we get that the power consumption of one compressor is 7.5 thousand kW.

Каждый из двух цилиндров 29 будет производить работу за один ход поршня, равную

10⁵ кг м за 4 с с мощностью, равной 4,55•10³ кВт.Each of the two cylinders 29 will produce work in one stroke equal to

10 ⁵ kg m in 4 s with a power equal to 4.55 • 10 ³ kW.

Два цилиндра 29 одного компрессора будут иметь мощность, равную 9,1 тыс. кВт. Избыток мощности, равный (9,1-7,5) тыс. кВт 1,6 тыс. кВт 1.600 кВт, будет реализоваться в виде мощности отработанного парогаза, поступающего в кольцевую трубу 5 через кольцевую щель 21 в колене 20 от трех компрессоров в сумме 4,8 тыс. кВт. Two cylinders 29 of one compressor will have a power equal to 9.1 thousand kW. An excess of power equal to (9.1-7.5) thousand kW 1.6 thousand kW 1.600 kW will be realized in the form of the power of the spent steam entering the annular pipe 5 through the annular gap 21 in the elbow 20 from three compressors in total 4.8 thousand kW.

Общая мощность цилиндров 29 трех компрессоров будет равна 9,1 тыс. кВт•3 27,3 тыс. кВт при потреблении двух объемов парогаза из 5,8 объемов, получаемого через центральную трубу 1, следовательно, затрачивая 5,8 объема парогаза, получим мощность, равную (5,8•27,3) тыс. кВт:2 79 тыс. кВт. The total capacity of cylinders 29 of three compressors will be equal to 9.1 thousand kW • 3 27.3 thousand kW with the consumption of two volumes of combined-cycle gas from 5.8 volumes obtained through the central pipe 1, therefore, spending 5.8 volumes of combined-cycle gas, we get the power equal to (5.8 • 27.3) thousand kW: 2 79 thousand kW.

Затрачивая на работу трех компрессоров мощность, равную 27,3 тыс. кВт, будем получать при КПД гидротурбины с электрогенератором, равным 0,8, электрическую мощность, равную
(79-27,3) тыс. кВт•0,8 40 тыс. кВт.Spending on the work of three compressors a power equal to 27.3 thousand kW, we will receive, with an efficiency of a turbine with an electric generator equal to 0.8, an electric power equal to
(79-27.3) thousand kW • 0.8 40 thousand kW.

КПД электростанции получим равным 40:79 0,5. Таким образом, КПД предлагаемой электростанции получим выше, чем КПД известных ТЭЦ и ТЭС. The efficiency of the power plant will be equal to 40:79 0.5. Thus, the efficiency of the proposed power plant will be higher than the efficiency of known TPPs and thermal power plants.

КПД компрессоров следует определить с учетом того, что потребляя 2 объема парогаза с давлением в 16 кг/см⁵, они одновременно поставляют один объем сжатого воздуха с давлением в 16 кг/см². Следовательно, из 5,8 объемов парогаза компрессорами теряется энергия только одного объема парогаза, т.е. КПД компрессоров будет равен 1-1:5,8 0,83 без учета энергии отработанного парогаза, возвращающего мощность, равную 2,34 тыс. кВт, составляющую 2,34:24,8 0,09 общей мощности, потребляемой компрессорами. С учетом этой мощности КПД компрессоров можно принять равным 0,9, что в 3-4 раза выше КПД известных компрессоров, т.к. они потребляют электроэнергию, которая вырабатывается с помощью установки дизеля с электрогенератором, имеющей КПД, равный 0,3.The efficiency of compressors should be determined taking into account the fact that consuming 2 volumes of combined-cycle gas with a pressure of 16 kg / cm ⁵ , they simultaneously supply one volume of compressed air with a pressure of 16 kg / cm ² . Consequently, out of 5.8 volumes of combined-cycle gas, compressors lose the energy of only one volume of combined-cycle gas, i.e. The efficiency of the compressors will be equal to 1-1: 5.8 0.83 without taking into account the energy of the exhaust gas, which returns a power equal to 2.34 thousand kW, which is 2.34: 24.8 0.09 of the total power consumed by the compressors. Given this power, the efficiency of compressors can be taken equal to 0.9, which is 3-4 times higher than the efficiency of known compressors, because they consume electricity, which is generated by installing a diesel engine with an electric generator having an efficiency of 0.3.

КПД по выработке тепловой энергии, получаемой от теплотрассы, можно определить как отношение тепловой энергии, отбираемой теплотрассой, ко всей тепловой энергии, получаемой с парогазом. По-видимому, тепловой КПД не будет иметь существенного значения, учитывая полное отсутствие эксплуатационных затрат на получение тепловой энергии, получаемой как бесплатное приложение к вырабатываемой электроэнергии. Малая себестоимость тепловой энергии и электроэнергии в значительной мере обусловлены отсутствием затрат на сжигаемое топливо и получением дополнительной нефти предлагаемым способом. Efficiency in the generation of thermal energy received from the heating main can be defined as the ratio of the thermal energy taken by the heating main to all thermal energy received from the combined cycle gas. Apparently, thermal efficiency will not be significant, given the complete absence of operating costs for obtaining thermal energy, obtained as a free supplement to the generated electricity. The low cost of thermal energy and electricity is largely due to the lack of costs for combustible fuel and the receipt of additional oil by the proposed method.

КПД по дополнительному получению нефти из скважин за счет поднятия пластового давления и разогрева пласта определим как отношение получаемой нефти за месяц эксплуатации предлагаемого устройства к среднемесячному получению нефти за предшествующий год эксплуатации каждой из скважин, включенных в работу по добыче нефти данным способом. Этот КПД будет различным для различных скважин и для различного времени их включения в работу по данному способу. Этот коэффициент позволит своевременно прекращать эксплуатацию скважин и производить их закупорку заглушками. The efficiency of additional production of oil from wells by raising the reservoir pressure and heating the reservoir is defined as the ratio of the oil received per month of operation of the proposed device to the average monthly oil production for the previous year of operation of each of the wells included in the oil production by this method. This efficiency will be different for different wells and for different times of their inclusion in the work of this method. This coefficient will allow timely shutdown of wells and plugging them with plugs.

Эффективность способа и капитальных затрат, произведенных на его реализацию, может быть определена сроком окупаемости этих затрат с учетом суммарной прибыли, полученной от продажи дополнительно извлеченной нефти и от использованной тепловой и электрической энергии, выработанной электростанцией. The effectiveness of the method and the capital costs incurred for its implementation can be determined by the payback period of these costs, taking into account the total profit received from the sale of additionally extracted oil and from the used thermal and electric energy generated by the power plant.

Большое значение в оценке способа и устройств будет иметь сравнительная характеристика полноты извлечения нефти из нефтеносного пласта как отношение остатка нефти в этом пласте до применения способа к остатку нефти после применения предлагаемого способа. Это отношение можно назвать геологическим коэффициентом эффективности способа. Такой геологический коэффициент в значительной мере зависит от геологических условий залегания нефтеносного пласта и будет характеризовать степень применяемости способа. При благоприятных геологических условиях залегания нефтеносного пласта этот коэффициент будет в несколько раз больше, чем для любого из известных способов, т. к. неизвлекаемый остаток нефти может быть уменьшен до 3-5% от первоначального содержания нефти в пласте. Of great importance in assessing the method and devices will be the comparative characteristic of the completeness of oil recovery from the oil reservoir as the ratio of the oil residue in this reservoir before applying the method to the oil residue after applying the proposed method. This ratio can be called the geological coefficient of efficiency of the method. Such a geological coefficient largely depends on the geological conditions of occurrence of the oil reservoir and will characterize the degree of applicability of the method. Under favorable geological conditions for the occurrence of an oil reservoir, this coefficient will be several times greater than for any of the known methods, since the unrecoverable oil residue can be reduced to 3-5% of the initial oil content in the reservoir.

Если, например, после эксплуатации участка промысла с допустимой рентабельностью еще осталось в пласте 50% нефти, оцениваемой в 1 млн. т, то в результате применения предлагаемого способа может быть извлечено 0,4 млн. т нефти и 0,5 млн. т нефти переработано в тепловую и электрическую энергии. При КПД получения электроэнергии с помощью устройств станции, равном 0,6, будет выработано по 5 кВт ч из 1 кг сгоревшей нефти, следовательно, из 0,5 млн. т нефти будет получено 2,5 млрд. кВт ч электроэнергии. Если принять, что стоимость 1 кВт ч электроэнергии в США равна 10 центам, то стоимость 2,5 млрд. кВт ч будет равна 250 млн. долларов, т.е. даже в несколько раз больше стоимости дополнительно извлеченных 0,4 млн. т нефти. If, for example, after the exploitation of a fishing site with acceptable profitability, 50% of the oil, estimated at 1 million tons, is still left in the reservoir, as a result of applying the proposed method, 0.4 million tons of oil and 0.5 million tons of oil can be extracted Recycled into thermal and electrical energy. With an efficiency of producing electricity using the plant’s devices equal to 0.6, 5 kWh of 1 kg of burnt oil will be generated, therefore, 2.5 billion kWh of electricity will be generated from 0.5 million tons of oil. If we assume that the cost of 1 kWh of electricity in the United States is 10 cents, then the cost of 2.5 billion kWh will be equal to $ 250 million, i.e. even several times more than the cost of additionally extracted 0.4 million tons of oil.

Капитальные затраты на сооружение предлагаемых устройств на платформе мощностью по электроэнергии в 60000 кВт по 100 долларов за 1 кВт составят 6 млн. долларов и окупятся за 1000 ч или за 2 мес работы только электростанции по выработке электроэнергии. При этом 0,5 млн. т нефти будет достаточно для работы (2,5•10⁹:6•10⁴) ч 4,2•10⁴ ч или на 7 лет работы электростанции.Capital expenditures for the construction of the proposed devices on the platform with an electric power capacity of 60,000 kW at $ 100 per 1 kW will amount to $ 6 million and will pay off in 1000 hours or in 2 months of work only at the electric power generation plant. At the same time, 0.5 million tons of oil will be enough to operate (2.5 • 10 ⁹ : 6 • 10 ⁴ ) h 4.2 • 10 ⁴ h or for 7 years of operation of the power plant.

После окончания работы на данном участке платформа со всеми устройствами на ней может быть перемещена на новый (ставший нерентабельным при известном способе добычи) нефтеносный участок. При этом срок окупаемости капитальных затрат по перемещению платформы с устройствами на новом месте сокращается еще в 2-3 раза. After the end of work in this section, the platform with all the devices on it can be moved to a new oil-bearing section (which has become unprofitable with the known production method). At the same time, the payback period of capital costs for moving the platform with devices to a new location is reduced by another 2-3 times.

Капитальные затраты по подземным работам можно отнести за счет прибыли, получаемой от дополнительной добычи нефти. И в этом случае срок окупаемости этих капитальных затрат будет в несколько раз меньше, чем при разведке и освоении новых месторождений нефти. Underground capital costs can be attributed to profits from additional oil production. And in this case, the payback period of these capital costs will be several times less than with the exploration and development of new oil fields.

Предлагаемый способ и устройства могут иметь большую эффективность и при эксплуатации залежей густых, тяжелых парафиновых нефтей и даже битумов, а также нефти с большим содержанием сероводорода и нефтяного газа, которые будут выгорать в нефтеносном пласте и по этой причине наносить меньший экологический ущерб. The proposed method and devices can be more effective in the operation of deposits of thick, heavy paraffin oils and even bitumen, as well as oil with a high content of hydrogen sulfide and oil gas, which will burn out in the oil reservoir and therefore cause less environmental damage.

Claims

1. A device for extending the life of oil fields, including production wells and their oil production equipment, characterized in that compressors are installed on the platform, supplying compressed air through pipes to the wells laid to the ignited oil reservoir, an annular pipe with bends, one of which is connected directly to the pipe by the central pipe, and the other through the working cylinders of the compressors, an electric generator having a common shaft of rotation of the rotor with a turbine installed in the ring pipe, water tank and hydraulic pump.

2. The device according to claim 1, characterized in that each of the compressors has a working cylinder connected by a pipe to the central pipe and to the elbow of the annular pipe, the cylinder of the first stage of air compression is separated from the working cylinder by an end wall with a heat-insulating gasket, the cylinder of the second stage of air compression it is separated from the cylinder of the first stage of air compression by the end wall, in each compressor cylinder there is a piston rigidly connected to one rod common to all pistons, passing along the geometric axis of all the cylinders firewood through the end walls separating these cylinders from each other, the working cylinder with suitable and outgoing nozzles and pipes are thermally insulated, and the cylinders for compressing the air of the first and second stage of all compressors with suitable and outgoing nozzles and annular chambers are placed in a tank with cold running water .

3. The device according to claim 1, characterized in that the annular pipe has sections interconnected by an elbow with an annular gap, which is connected by the same elbow to a pipe supplying steam gas, a turbine installed in the annular gap part of the annular pipe with a minimum cross-sectional area , behind the hydraulic turbine, the annular pipe forms a sump with a maximum cross-sectional area, in the bottom of which a crane is installed with a plug connected to its end by a screw thread, a vert is installed in the upper part of the sump a steel pipe connected by nozzles to a water tank and to a hopper into which an alkaline converter is laid.

4. The device according to claim 1, characterized in that the water pipes running from the water pump to the oil reservoir end with water nozzles at the lower end of the central pipe.

5. The device according to claim 1, characterized in that the wells supplying compressed air to the oil reservoir are connected by pipes to the compressors installed on the platform and have an electric cable to the spark plugs installed at the bottom of the well from electrical devices installed on the platform.

6. A method for extending the life of oil fields, involving the injection of water and air into the oil reservoir, characterized in that a common chamber is formed in the oil reservoir between two wells adjacent by successive explosions made in these wells, one of which wells, taken as the central one, is expanded with the help of the Kashevarov percussion device for drilling holes and a metal platform with equipment for arson in the chamber of the oil-bearing oil reservoir is installed on piles above it gas and oil and supplying compressed air and water to it to obtain steam gas from this chamber, used to drive compressors, a pump and a hydraulic turbine with an electric generator.

7. The method according to claim 6, characterized in that the high temperature and high pressure in the chamber of the oil reservoir as a result of the controlled burning of oil gas and oil in it warms up the oil reservoir, increases the pressure and fluidity of the oil, thereby creating conditions for the resumption of oil production in wells located in close proximity to the central well.

8. The method according to claim 6, characterized in that after almost all the oil of the oil reservoir in the area around the central pipe burns out, which will lead to a sharp decrease in the supply of steam and gas, the platform, together with the devices installed by it, is transported to the neighboring oil field and installed above the new central well to perform the same actions as in the previous central well.