RU2379482C1

RU2379482C1 - Marine hydrocarbon field complex

Info

Publication number: RU2379482C1
Application number: RU2008137828/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Борисович Болотин (RU); Николай Борисович Болотин
Original assignee: Николай Борисович Болотин
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2010-01-20

Abstract

FIELD: oil-and-gas industry.

SUBSTANCE: complex contains a sea platform, a production well and a water injection device, containing a pump, which outlet connected to the injection well and a electro-generator. According to the invention a heat exchanger connected after the pump by the water line, installed in a gas-turbine drive exhaust device, containing a double shaft gas-turbine motor with an external and an internal shafts, a compressor, a combustion chamber, a cooling system and a turbine and a Sterling motor. The Sterling motor connected to the double shaft gas-turbine motor with one of the shafts. The same shaft connected to the pump, and another one - with electro-generator, connected electrically with the hydrocarbons pump drive. In front of the Sterling motor installed an additional combustion chamber. The heat exchanger connected between the compressor outlet and the turbine cooling system collector.

EFFECT: complex reliability increase and reservoir pressure increase, better hard hydrocarbons heating for their melting and evaporation.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области разработки месторождений углеводородов, находящихся в акватории, в том числе нефти и газогидратов.The invention relates to the field of development of hydrocarbon deposits located in the water, including oil and gas hydrates.

Известна платформа морского бурения нефтяных и газовых скважин по патенту РФ №2166611, которая имеет буровую площадку, установленную на плавсредствах. Недостаток: низкая надежность устройства, неспособность его противостоять штормам, течению и смещению ледяного покрова.A well-known platform for offshore drilling of oil and gas wells according to the patent of the Russian Federation No. 2166611, which has a drilling site installed on watercraft. Disadvantage: low reliability of the device, its inability to withstand storms, currents and ice sheet displacement.

Известна морская буровая платформа по заявке РФ на изобретение №2007129582. Морская буровая платформа содержит основание и опоры, известно изобретение по патенту РФ на изобретение №2288320. Морская платформа содержит основание и опоры с защитным блоком и источник электроэнергии, подключенный к потребителям энергии.Known offshore drilling platform according to the application of the Russian Federation for invention No. 2007129582. The offshore drilling platform contains a base and supports; the invention is known according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2288320. The offshore platform contains a base and supports with a protective unit and an electric power source connected to energy consumers.

Известен способ добычи газа из твердых газогидратов, согласно которому в газогидратной залежи создаются неравновесные термобарические условия путем снижения давления и подвода тепла, при этом теплоподвод осуществляют введением твердого сорбента в зону залегания газогидрата для поглощения воды с удельным тепловыделением, превышающем теплоту диссоциации твердого газогидрата (см. патент RU 2159323, Е21В 43/00, 1999).There is a method of gas production from solid gas hydrates, according to which nonequilibrium thermobaric conditions are created in a gas hydrate deposit by reducing pressure and supplying heat, while the heat supply is carried out by introducing a solid sorbent in the gas hydrate zone to absorb water with a specific heat exceeding the heat of dissociation of solid gas hydrate (see patent RU 2159323, ЕВВ 43/00, 1999).

Недостатком этого способа является необходимость создания наземных сооружений для подачи в зону залегания газогидрата через скважину твердого сорбента и последующей регенерации сорбента, а также малая площадь контакта сорбента в вертикальном стволе скважины с породой, содержащей газогидрат.The disadvantage of this method is the need to create ground-based structures for supplying a solid sorbent to the bed of gas hydrate through the well and subsequent regeneration of the sorbent, as well as the small contact area of the sorbent in the vertical wellbore with the rock containing gas hydrate.

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки месторождений твердых углеводородов, включающий разбуривание залежи системой сгруппированных по площади залежи скважин с горизонтальными участками, в каждой группе которой через один ряд скважин производят закачку теплоносителя в одни продуктивные пласты, а из другого осуществляют отбор углеводородов из других продуктивных пластов, причем в смежных группах скважин попеременно чередуют продуктивные пласты, в которые производят закачку теплоносителя и из которых отбирают углеводороды, см. патент US №5016709, Е21В 43/24, 1991.Of the known methods, the closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method for developing solid hydrocarbon deposits, including drilling a deposit by a system of wells grouped by the area of the reservoir with horizontal sections, in each group of which, through one row of wells, the coolant is injected into one reservoir, and from another, hydrocarbons are selected from other productive formations, and in adjacent groups of wells, productive the fins into which the coolant is injected and from which hydrocarbons are taken, see US patent No. 5016709, ЕВВ 43/24, 1991.

Известны устройство и способ для термической разработки твердых углеводородов по патенту РФ №2231635, прототип. Техническим результатом этого изобретения является обеспечение интенсификации процессов теплопередачи между пластами и сокращения затрат на производство и закачку теплоносителя. Способ включает разбуривание залежи пересекающей пласты скважиной с системой горизонтальных боковых секций, формирование теплового поля в одном из пластов и отбор углеводородов из другого пласта. При этом бурение вышеупомянутой скважины производят с двумя горизонтальными ступенями, соответственно в верхнем продуктивном и нижнем пластах, из которых осуществляют бурение по меньшей мере двух боковых горизонтальных стволов в каждом пласте, замыкающихся друг с другом на проектной стыковочной траектории с образованием замкнутых каналов циркуляции между пластами. Герметизируют околоскважинное пространство путем установки на концах горизонтальных стволов заколонных пакеров и производят дискретную перфорацию упомянутых стволов с образованием двух секций перфорации в начале и конце каждого ствола. Затем осуществляют подачу под действием перепада давления между пластами горячей воды из нижнего пласта в верхний и принудительную подачу охлажденной воды из верхнего пласта в нижний до восстановления коллекторских свойств продуктивного пласта. После чего перекрывают участки боковых стволов между секциями перфорации внутриколонными пакерами для сообщения разобщенных секций перфорации с околоскважинными пространствами. При этом в процессе эксплуатации поддерживают непрерывную циркуляцию по образованным замкнутым каналам горячей воды из нижнего пласта и охлажденной из верхнего. Полученные продукты разложения гидратов - газ и воду направляют для разделения в сепаратор.A known device and method for the thermal development of solid hydrocarbons according to the patent of the Russian Federation No. 2231635, prototype. The technical result of this invention is the provision of intensification of heat transfer processes between the layers and reduce the cost of production and injection of coolant. The method includes drilling a deposit crossing the formation with a well with a system of horizontal lateral sections, forming a thermal field in one of the layers and taking hydrocarbons from the other formation. In this case, the aforementioned well is drilled with two horizontal steps, respectively, in the upper productive and lower strata, from which at least two lateral horizontal shafts are drilled in each stratum, which are closed to each other on the design connecting trajectory with the formation of closed circulation channels between the strata. The near-borehole space is sealed by installing casing packers at the ends of the horizontal trunks and discrete perforations of the trunks are produced with the formation of two perforation sections at the beginning and end of each trunk. Then, under the influence of a pressure differential between the layers of hot water, the supply of chilled water from the upper layer to the upper one and the forced supply of chilled water from the upper layer to the lower one are carried out until the reservoir properties of the productive layer are restored. After that, the sections of the sidetracks between the perforation sections are closed by the annular packers to communicate the separated perforation sections with the near-well spaces. Moreover, during operation, continuous circulation is maintained through the formed closed channels of hot water from the lower layer and cooled from the upper one. The resulting decomposition products of hydrates - gas and water are sent for separation in a separator.

Эти устройство и способ позволяют повысить эффективность процесса теплового воздействия за счет реализации принципа многоуровнего воздействия на пласты и, как следствие, увеличить степень нефтеизвлечения углеводородов.These device and method can improve the efficiency of the process of heat exposure by implementing the principle of multi-level impact on the reservoirs and, as a result, increase the degree of oil recovery of hydrocarbons.

К недостаткам способа и устройства относятся большой расход теплоносителя, отсутствие мощного источника энергии, а также сложность реализации многоуровневой схемы теплового воздействия, что в итоге снижает экономичность процесса разработки, повышая удельные затраты на единицу добываемой продукции.The disadvantages of the method and device include a large flow of coolant, the absence of a powerful energy source, as well as the difficulty of implementing a multi-level heat exposure scheme, which ultimately reduces the efficiency of the development process, increasing the unit cost of a unit of production.

Задачи создания изобретения: повышение надежности работы комплекса, повышение пластового давления и улучшение прогрева твердых углеводородов для их плавления и испарения газогидратов при их наличии.Objectives of the invention: improving the reliability of the complex, increasing reservoir pressure and improving the heating of solid hydrocarbons for their melting and evaporation of gas hydrates, if any.

Решение указанных задач достигнуто в комплекс для обустройства морского месторождения углеводородов, содержащий морскую платформу, добывающую скважину и устройство для нагнетания воды в скважину, содержащее, в свою очередь, насос, выход которого соединен с нагнетательной скважиной, и электрогенератор, тем, что после насоса по линии воды подключен теплообменник, установленный в выхлопном устройстве газотурбинного привода, содержащего, в свою очередь, двухвальный газотурбинный двигатель с внешним и внутренним валами и двигатель Стирлинга, связанный с двухвальным газотурбинным двигателем посредством одного из валов, этот же вал соединен с насосом, а другой вал с электрогенератором, соединенным электрической связью с приводом насоса для перекачки углеводородов, перед двигателем Стирлинга установлена дополнительная камера сгорания, а теплообменником подключен между выходом из компрессора и коллектором системы охлаждения турбины. Двухвальный газотурбинный двигатель содержит воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания и турбину. К камерам сгорания подключена топливная система двигателя, содержащая топливный насос с приводом, регулятор расхода и отсечные клапаны.The solution of these problems was achieved in a complex for the development of an offshore hydrocarbon field, containing an offshore platform, a producing well and a device for pumping water into the well, containing, in turn, a pump, the outlet of which is connected to the injection well, and an electric generator, so that after the pump a water line is connected to a heat exchanger installed in an exhaust device of a gas turbine drive, which in turn contains a twin-shaft gas turbine engine with external and internal shafts and a Stirlin engine ha, connected to a twin-shaft gas turbine engine via one of the shafts, the same shaft is connected to the pump, and the other shaft is connected to an electric generator connected to the pump drive for pumping hydrocarbons, an additional combustion chamber is installed in front of the Stirling engine, and a heat exchanger is connected between the outlet of the compressor and a manifold of a turbine cooling system. The twin-shaft gas turbine engine comprises an air intake, a compressor, a combustion chamber and a turbine. An engine fuel system is connected to the combustion chambers, comprising a fuel pump with a drive, a flow regulator, and shut-off valves.

Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями изобретения. Новизна и изобретательский уровень подтверждаются проведенными патентными исследованиями.The proposed technical solution has novelty, inventive step and industrial applicability, i.e. all the criteria of the invention. Novelty and inventive step are confirmed by patent research.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 приведен комплекс,figure 1 shows the complex

на фиг.2 приведен газотурбинный привод,figure 2 shows the gas turbine drive,

на фиг 3 приведен двигатель Стирлинга,figure 3 shows the Stirling engine,

на фиг.4 приведен разрез А-А.figure 4 shows a section aa.

Морская буровая платформа 1 (фиг.1) содержит установленное на опорах 2 основание 3. Основание 3 установлено на грунте 4, ниже которого находится продуктивный пласт 5, под которым имеется водоносный пласт 6. Морская буровая платформа 6 имеет колонну добывающей скважины 7 и колонну нагнетательной скважины 8.The offshore drilling platform 1 (Fig. 1) contains a base 3 installed on the supports 2. The base 3 is installed on the soil 4, below which there is a producing formation 5, under which there is an aquifer 6. The offshore drilling platform 6 has a production well column 7 and an injection column wells 8.

Колонна добывающей скважины 8 подключена к входу в сепаратор 9, первый выход из которого подключен к перекачивающему насосу 10, а второй выход - к первому входу трехходового крана 11. Ко второму входу трехходового крана 11 подсоединен водозаборный патрубок 12, а к его выходу - водяной насос 13 с приводом 14. Трубопровод подачи воды 15 через управляемый клапан 16 соединен с входом в теплообменник 17, выход которого соединен трубопроводом подачи горячей воды 18 с колонной нагнетательной скважины 8. Перекачивающий насос 10 соединен валом 19 с выходом из редуктора 20, вход которого соединен с двухвальным газотурбинным двигателем 21.The column of the production well 8 is connected to the inlet to the separator 9, the first outlet of which is connected to the transfer pump 10, and the second outlet to the first input of the three-way valve 11. A water intake pipe 12 is connected to the second input of the three-way valve 11, and a water pump is connected to its output 13 with a drive 14. A water supply pipe 15 through a controlled valve 16 is connected to the inlet to the heat exchanger 17, the outlet of which is connected by a hot water supply pipe 18 to the injection well string 8. The transfer pump 10 is connected by a shaft 19 to the output of the red Ktor 20, the input of which is connected to a twin-shaft gas turbine engine 21.

Комплекс (фиг.1) содержит двухвальный газотурбинный двигатель ГТД 21, который содержит внутренний вал 22 и внешний вал 23, компрессор 24, состоящий, в свою очередь, из первого и второго каскадов компрессора, соответственно 25 и 26, далее расположены камера сгорания 27, турбина 28, содержащая, в свою очередь, сопловой аппарат 29 и рабочее колесо 30. Газотурбинный двигатель содержит выхлопное устройство 31. Газотурбинный двигатель 21 содержит систему топливоподачи. Система топливоподачи содержит топливный насос 32 и привод топливного насоса 33, топливный трубопровод 34, отсечные клапаны 35, 36 и 37. Отсечной клапан 35 установлен перед камерой сгорания 27, а отсечной клапан 36 - перед дополнительной камерой сгорания 38, которая установлена перед двигателем Стирлинга 39 за турбиной 28, т.е. за ее рабочим колесом 30, отсечной клапан 37 - перед второй дополнительной камерой сгорания 40, установленной в выхлопном устройстве 31 перед теплообменником 17. Двигатель Стирлинга 39 связан с внешним валом 23.The complex (figure 1) contains a twin-shaft gas turbine engine GTE 21, which contains an internal shaft 22 and an external shaft 23, a compressor 24, which, in turn, consists of the first and second stages of the compressor, respectively 25 and 26, then the combustion chamber 27, a turbine 28, comprising, in turn, a nozzle apparatus 29 and an impeller 30. The gas turbine engine comprises an exhaust device 31. The gas turbine engine 21 comprises a fuel supply system. The fuel supply system comprises a fuel pump 32 and a fuel pump drive 33, a fuel pipe 34, shut-off valves 35, 36, and 37. A shut-off valve 35 is installed in front of the combustion chamber 27, and a shut-off valve 36 is located in front of the additional combustion chamber 38, which is installed in front of the Stirling engine 39 behind turbine 28, i.e. behind its impeller 30, the shut-off valve 37 is in front of the second additional combustion chamber 40 installed in the exhaust device 31 in front of the heat exchanger 17. The Stirling engine 39 is connected to the external shaft 23.

Двигатель Стирлинга 39 (фиг.1) состоит из двух частей: группы рабочих цилиндров 41 и группы расширительных цилиндров 42, которые соединены трубопроводами 43. Группу расширительных цилиндров 42 предпочтительно установить вне газового тракта ГТД 21.The Stirling engine 39 (Fig. 1) consists of two parts: a group of working cylinders 41 and a group of expansion cylinders 42, which are connected by pipelines 43. It is preferable to install the group of expansion cylinders 42 outside the gas path of the gas turbine engine 21.

На фиг.3 и 4 приведена схема одного из вариантов исполнения двигателя Стирлинга 40, который содержит группу рабочих цилиндров 41, имеющих оребрение 44 с установленным внутри каждого из них в полости «Б» рабочим поршнем 45, который шатуном 46 соединен с валом двигателя 28, и группу расширительных цилиндров 42 с установленным внутри каждого из них в полости «В» вытеснительным поршнем 47. Каждый расширительный цилиндр 42 оборудован снаружи кожухом 48, образующим полость «Г» для охлаждения расширительного цилиндра 42. Вытеснительный поршень 47 соединен шатуном 49 с внутренним валом двигателя 22. Трубопровод 43 соединяет полости «Б» и «В» для перетекания рабочего тела из рабочего цилиндра 41 в расширительный цилиндр 42. К полости «Г» подсоединены воздухозаборные патрубки 50, а выхлопные трубопроводы 51 соединяют полость «Г» с внутренней полостью «Д» выхлопного устройства 31 (фиг.2).Figures 3 and 4 show a diagram of one embodiment of the Stirling engine 40, which contains a group of working cylinders 41 having fins 44 with a working piston 45 installed inside each of them in the cavity “B”, which is connected to the shaft of the engine 28 by a connecting rod 46, and a group of expansion cylinders 42 with a displacement piston 47 installed inside each of them in the cavity “B”. Each expansion cylinder 42 is equipped externally with a casing 48 forming a cavity “G” for cooling the expansion cylinder 42. The displacement piston 47 is connected to tune 49 with the internal shaft of the engine 22. The pipe 43 connects the cavity "B" and "C" for the flow of the working fluid from the working cylinder 41 into the expansion cylinder 42. Intake pipe 50 is connected to the cavity "G", and the cavity "G" is connected to the exhaust pipes 51 "With the internal cavity" D "of the exhaust device 31 (figure 2).

К внутреннему валу 22 и внешнему валу 23 подсоединен биротативный электрогенератор 52, который электрическими связями 53 соединен с приводом 20. Биротативный электрогенератор 52 содержит два ротора, имеющие возможность вращения в противоположные стороны (на фиг.1 и 4 детально конструкция биротативного электрогенератора не показана. Установка содержит блок управления 54, который соединен электрическими связями 53 с биротативным электрогенератором 52 и отсечными клапанами 35, 36 и 37, а также со всеми датчиками контроля (на фиг.1-4 датчики не показаны).A bi-rotational generator 52 is connected to the inner shaft 22 and the outer shaft 23, which is electrically connected to the drive 20. The bi-rotational generator 52 contains two rotors that can rotate in opposite directions (Figures 1 and 4 do not show in detail the design of the birobative generator. contains a control unit 54, which is connected by electrical connections 53 with a bi-rotational electric generator 52 and shut-off valves 35, 36 and 37, as well as with all monitoring sensors (sensors not shown in Figs. 1-4).

Топливная система двигателя, т.е. топливный трубопровод 34 подсоединен к основному трубопроводу 55, предназначенному для перекачки добываемого продукта, который содержит задвижку 56.Engine fuel system i.e. the fuel pipe 34 is connected to the main pipe 55, intended for pumping the produced product, which contains a valve 56.

При работе при помощи стартера (на фиг.1-4 стартер не показан) запускается ГТД 21, при этом включается привод насоса 33, топливный насос 32 подает топливо по топливному трубопроводу 34 в камеру сгорания 27.When working with a starter (a starter is not shown in Figs. 1-4), a gas turbine engine 21 is started, while the drive of the pump 33 is turned on, the fuel pump 32 delivers fuel through the fuel pipe 34 to the combustion chamber 27.

Топливо воспламеняется при помощи электрозапальника (на фиг.1-4 не показано). Выхлопные газы проходят через турбину 28. Рабочее колесо турбины 29 с внешним валом 23 газотурбинного двигателя 21 раскручиваются, т.е. ГТД 21 запускается.The fuel is ignited using an electric igniter (not shown in FIGS. 1-4). The exhaust gases pass through the turbine 28. The impeller of the turbine 29 with the external shaft 23 of the gas turbine engine 21 are untwisted, i.e. GTE 21 is starting up.

Двигатель Стирлинга 39 запускается значительно позже из-за его инерционности. Шатуны 46 и 49 и поршни 45 и 47 двигателя Стирлинга 40 приводятся в действие при помощи внутреннего вала 22 (возможна схема с приводом от внешнего вала 23) газотурбинного двигателя 21 от компрессора первого каскада 25, который раскручивается в режиме авторотации воздухом, проходящим через него. Механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное (этот механизм на фиг.1-4 детально не показан, но он может быть выполнен в виде коленчатого вала с шатунами) преобразует вращательное движение внутреннего вала 22 в возвратно-поступательное движение поршней 45 и 47 двигателя Стирлинга 40. Выхлопные газы нагревают через оребрение 44 рабочее тело внутри рабочих цилиндров 41. Для работы двигателя Стирлинга 40 достаточно иметь разницу температур на двух группах цилиндров: рабочих 41 и расширительных 42. Первоначально двигатель Стирлинга 40 работает принудительно и не выдает мощность, а наоборот ее потребляет. Примерно через 5-10 мин по мере прогрева рабочего тела внутри рабочих цилиндров 41 двигателя Стирлинга 40 он выходит на расчетный режим работы. Медленный выход двигателя Стирлинга 40 на расчетный режим работы является одним из его недостатков, но высокий КПД, надежность и хорошие экологические свойства в сочетании с ГТД, имеющим хорошие характеристики запуска, делает предложенный привод чрезвычайно интересным по всем показателям одновременно, т.к. позволит частично утилизировать тепло в реактивном сопле и применить вместо 4-5 ступеней турбины только одну ступень.The Stirling engine 39 starts much later due to its inertia. The connecting rods 46 and 49 and the pistons 45 and 47 of the Stirling engine 40 are driven by the internal shaft 22 (possible circuit driven by the external shaft 23) of the gas turbine engine 21 from the compressor of the first stage 25, which is unwound in the autorotation mode by the air passing through it. The mechanism for converting rotational motion into reciprocating (this mechanism is not shown in detail in FIGS. 1-4, but it can be made in the form of a crankshaft with connecting rods) converts the rotational motion of the inner shaft 22 into the reciprocating motion of the pistons 45 and 47 of the Stirling engine 40. The exhaust gases are heated through the fins 44, the working fluid inside the working cylinders 41. For the Stirling engine 40 to work, it is enough to have a temperature difference between the two groups of cylinders: working 41 and expansion 42. Initially, the engine Stirling 40 is forced and does not give out power, but rather consumes it. After about 5-10 minutes, as the working fluid warms up inside the working cylinders 41 of the Stirling engine 40, it reaches the calculated operating mode. The slow exit of the Stirling 40 engine to the calculated operating mode is one of its drawbacks, but the high efficiency, reliability, and good environmental properties in combination with a gas turbine engine with good starting characteristics makes the proposed drive extremely interesting in all respects at the same time, because will allow to partially utilize heat in the jet nozzle and use only one step instead of 4-5 turbine stages.

В результате продукты сгорания раскручивают ротор двигателя Стирлинга 40 и через внешний вал 23 (возможна схема с применением передачи вращения через внутренний вал) раскручивают ротор электрогенератора 52. Электрогенератор 52 вырабатывает электроэнергию, которая электрическими связями 53 подается на привод перекачивающего насоса 20 и к другим потребителям электроэнергии. Применение электрогенератора 52 повышает надежность комплекса. При отказах, приводящих к прекращению вращения одного из валов: внутреннего 22 или внешнего 23, или электрогенератор 52 продолжит вырабатывать электроэнергию или продолжает работу насос 10 и перекачка углеводородов не прекращается.As a result, the combustion products untwist the rotor of the Stirling engine 40 and through the external shaft 23 (a circuit using rotation transmission through the internal shaft is possible) untwist the rotor of the electric generator 52. The electric generator 52 generates electricity, which is fed by electric connections 53 to the drive of the transfer pump 20 and to other electricity consumers . The use of electric generator 52 increases the reliability of the complex. In case of failures leading to the cessation of rotation of one of the shafts: internal 22 or external 23, or the electric generator 52 will continue to generate electricity or pump 10 will continue to work and pumping of hydrocarbons does not stop.

Приводится в действие насос для перекачки углеводородов 10, который повышает давление добываемого продукта (углеводородов) в основной магистрали 55. Одновременно водяной насос 13 забирает воду или из водоема или из сепаратора 9, в зависимости от положения трехходового крана 11 и по трубопроводу подачи воды 15 через управляемый клапан 16 вода поступает в теплообменник 17, где подогревается горячим воздухом, отбираемым из-за компрессора 24, при этом горячий воздух охлаждается и далее по трубопроводу подачи горячей воды 18 поступает в нагнетательную скважину 1. Давление в продуктивном пласте 5 повышается. При наличии твердых газогидратов они расплавляются и становятся пригодными для отбора в добывающих скважинах.A pump for pumping hydrocarbons 10 is activated, which increases the pressure of the produced product (s) in the main line 55. At the same time, the water pump 13 draws water either from the reservoir or from the separator 9, depending on the position of the three-way valve 11 and through the water supply pipe 15 through the controlled valve 16, the water enters the heat exchanger 17, where it is heated by hot air drawn due to the compressor 24, while the hot air is cooled and then through the hot water supply pipe 18 enters the discharge well 1. The pressure in the reservoir 5 increases. In the presence of solid gas hydrates, they melt and become suitable for selection in production wells.

При отказе газотурбинного двигателя открывают отсечной клапан 36 и топливо поступает в дополнительную камеру сгорания 39. Установка продолжает работу в том же режиме. При отказе двигателя Стирлинга 40 закрывают отсечной клапан 36 и открывают отсечной клапан 35 для подачи топлива в камеру сгорания 28. Комплекс продолжает работу в том же режиме. Потребление энергии осуществляется от накопителей энергии или резервного электрогенератора (на фиг.1-4 не показано). Это значительно повышает надежность комплекса в целом.If the gas turbine engine fails, the shut-off valve 36 is opened and the fuel enters the additional combustion chamber 39. The installation continues to operate in the same mode. In case of failure of the Stirling engine 40, close the shut-off valve 36 and open the shut-off valve 35 to supply fuel to the combustion chamber 28. The complex continues to operate in the same mode. Energy consumption is carried out from energy storage devices or a backup electric generator (not shown in Figs. 1-4). This significantly increases the reliability of the complex as a whole.

Применение источника тепловой энергии, работающего на добываемом топливе, дает ряд преимуществ, связанных с тем, что в отдаленные районы страны трудно доставить топливо и компактный и мощный источник энергии, каким является газотурбинная установка. Кроме того, применение замкнутой схемы подогрева без расходования воды также дает преимущество, уменьшает загрязнение добываемой смеси.The use of a heat source using fossil fuels provides several advantages related to the fact that it is difficult to deliver fuel and a compact and powerful source of energy such as a gas turbine plant to remote areas of the country. In addition, the use of a closed heating circuit without spending water also gives an advantage, reduces pollution of the produced mixture.

Применение в качестве основного теплоносителя горячей воды, имеющей высокую температуру и большую теплоемкость, позволяет быстрее и эффективнее произвести термическую обработку продуктивного пласта, состоящего преимущественно из углеводородов в твердой фазе и льда, и не загрязняет окружающую среду, т.к. вода непрерывно циркулирует по замкнутому контуру, отделяясь в сепараторе. Кроме того, утилизация тепла в выхлопном устройстве газотурбинной установки повышает ее КПД. Обеспечивается автоматическое согласование распределения мощности, идущей на подогрев воды и привод компрессора и насоса для перекачки нефти и сепаратора.The use of hot water, which has a high temperature and high heat capacity, as the main heat carrier, allows faster and more efficient heat treatment of the reservoir, which consists mainly of hydrocarbons in the solid phase and ice, and does not pollute the environment, because water is continuously circulating in a closed loop, separating in a separator. In addition, heat recovery in the exhaust device of a gas turbine plant increases its efficiency. It provides automatic coordination of the distribution of power used for heating water and the drive of the compressor and pump for pumping oil and the separator.

Утилизация тепла при помощи теплообменника (регенерация), используемая традиционно не эффективна, например, из-за больших габаритов теплообменников, их большого веса, загромождения газового тракта и необходимости дальнейшего преобразования тепловой энергии подогретого воздуха или пара в механическую энергию, например, при помощи паровой турбины. В результате использования утилизации тепла выхлопных КПД установки повышается на 20-30%.Heat recovery using a heat exchanger (regeneration), traditionally used, is not effective, for example, due to the large dimensions of the heat exchangers, their large weight, clutter of the gas path and the need for further conversion of the thermal energy of the heated air or steam into mechanical energy, for example, using a steam turbine . As a result of using heat recovery, the exhaust efficiency of the installation is increased by 20-30%.

Предложенное устройство позволяет:The proposed device allows you to:

- значительно повысить надежность комплекса за счет сохранения его работоспособности при серьезном отказе в работе газотурбинного двигателя за счет применения дополнительной камеры сгорания, установленной перед двигателем Стирлинга, за счет применения охлаждаемой турбины и охлаждения воздуха, используемого для этой цели в теплообменнике, и за счет применения электрогенератора и привода насоса от двухвального газотурбинного двигателя,- significantly increase the reliability of the complex by maintaining its operability in case of serious failure of the gas turbine engine due to the use of an additional combustion chamber installed in front of the Stirling engine, through the use of a cooled turbine and air cooling used for this purpose in the heat exchanger, and through the use of an electric generator and a pump drive from a twin-shaft gas turbine engine,

- утилизировать ранее не используемую энергию газотурбинного двигателя для подогрева воды перед ее подачей в продуктивный пласт и способствовать разложению газовых гидратов на газ и воду при их добыче,- utilize previously unused energy of the gas turbine engine to heat the water before it is fed into the reservoir and to facilitate the decomposition of gas hydrates into gas and water during their production,

- поддерживать высокое пластовое давление в продуктивных пластах за счет закачки горячей воды,- maintain high reservoir pressure in the reservoir by injecting hot water,

- обеспечить экологичность процесса добычи углеводородов (нефти, газа или газогидратов) за счет возврата пластовой воды в продуктивный пласт (или ниже него - в водоносный пласт),- ensure the environmental friendliness of the hydrocarbon production process (oil, gas or gas hydrates) by returning formation water to the reservoir (or below it to the aquifer),

- обеспечить работу газотурбинной установки на добываемых углеводородах.- to ensure the operation of a gas turbine installation on produced hydrocarbons.

Claims

1. A complex for equipping an offshore hydrocarbon field, comprising an offshore platform, a producing well and a device for pumping water into the well, comprising, in turn, a pump, the outlet of which is connected to the injection well, and an electric generator, characterized in that after the pump, the water line connected to a heat exchanger installed in the exhaust device of a gas turbine drive, containing, in turn, a twin-shaft gas turbine engine with external and internal shafts, a compressor, a combustion chamber, a system cooling and a turbine and a Stirling engine connected to a twin-shaft gas turbine engine through one of the shafts, the same shaft is connected to the pump, and the other shaft is connected to an electric generator, electrically connected to the pump drive for pumping hydrocarbons, an additional combustion chamber is installed in front of the Stirling engine, and a heat exchanger is connected between the outlet of the compressor and the collector of the turbine cooling system.

2. The complex for arranging an offshore hydrocarbon field according to claim 1, characterized in that the twin-shaft gas turbine engine contains an air intake.

3. The complex for arranging an offshore hydrocarbon field according to claim 2, characterized in that the fuel system of the engine is connected to the combustion chambers, comprising a fuel pump with a drive, a flow regulator and shut-off valves.