RU2376457C1 - Marine boring platform - Google Patents

Abstract

FIELD: to oil-and-gas production.

SUBSTANCE: invention related to oil-and-gas production, particularly to hydrocarbons production. Equipment contains production well, injection well, equipment for pumping water into the well, includes pump with drive, each inlet connected to water basin and outlet to injection well. After pump at water line heat exchanger connected, installed in exhaust device of gas-turbine drive, consisting of gas - turbine drive and free turbine, and rotor connected to pump for oil pumping.

EFFECT: hydrocarbons production efficiency increase.

4 cl, 1 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.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.

Недостаток: низкая надежность устройства, неспособность его противостоять штормам, течению и смещению ледяного покрова.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.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.

Известно изобретение по патенту РФ на изобретение №2288320. Морская платформа содержит основание и опоры с защитным блоком и источник электроэнергии, подключенный к потребителям энергии.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 producing gas 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 into the gas hydrate bed to absorb water with 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 of 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 сокращение 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 layers and reducing 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 пластового давления и улучшение прогрева твердых углеводородов для их плавления и испарения газогидратов при их наличии.Objectives of the invention: 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 морской буровой платформе, содержащей добывающую скважину и устройство для нагнетания воды в скважину, содержащее, в свою очередь, насос с приводом, вход которого соединен с водоемом, а выход - с нагнетательной скважиной, отличающейся тем, что после насоса по линии воды подключен теплообменник, установленный в выхлопном устройстве газотурбинного привода, содержащего, в свою очередь, газотурбинный двигатель и свободную турбину, ротор которой соединен с насосом для перекачки нефти. К газотурбинному приводу подсоединен электрогенератор, а к насосу подсоединен электрический привод, соединенный электрическими связями с электрогенератором. Газотурбинный двигатель содержит воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания и турбину. К камере сгорания подключена топливная система двигателя, содержащая топливный насос с приводом, регулятор расхода и отсечной клапан.The solution of these problems was achieved in an offshore drilling platform containing a production well and a device for pumping water into the well, which, in turn, contains a pump with a drive, the inlet of which is connected to a reservoir, and the outlet - to an injection well, characterized in 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 gas turbine engine and a free turbine, the rotor of which is connected to a pump for pumping oil. An electric generator is connected to the gas turbine drive, and an electric drive connected to the pump by an electrical connection to the generator is connected to the pump. The gas turbine engine comprises an air intake, a compressor, a combustion chamber and a turbine. An engine fuel system is connected to the combustion chamber, comprising a fuel pump with a drive, a flow regulator, and a shut-off valve.

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 раскрывается на чертеже, где приведена схема морской буровой платформы.The invention is disclosed in the drawing, which shows a diagram of an offshore drilling platform.

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

Колонна добывающей скважины 6 подключена к входу в сепаратор 8, первый выход из которого подключен к нефтеперекачивающему насосу 9, а второй - к первому входу трехходового крана 10. К второму входу трехходового крана 10 подсоединен водозаборный патрубок, а к его выходу - водяной насос 12 с приводом 13. Трубопровод подачи воды 14 через управляемый клапан 15 соединен с входом в теплообменник 15, выход которого соединен трубопроводом подачи горячей воды 17 с нагнетательной колонной труб 7.The casing of production well 6 is connected to the entrance to the separator 8, the first outlet of which is connected to the oil transfer pump 9, and the second to the first input of the three-way valve 10. A water inlet is connected to the second input of the three-way valve 10, and a water pump 12 s is connected to its output the drive 13. The water supply pipe 14 through a controllable valve 15 is connected to the inlet to the heat exchanger 15, the outlet of which is connected by the hot water supply pipe 17 to the discharge pipe string 7.

В состав устройства входит газотурбинный привод 18, содержащий газотурбинный двигатель 19 и свободную турбину 20, ротор свободной турбины 21 соединен с насосом для перекачки нефти 9 и сепаратором 8.The device includes a gas turbine drive 18, comprising a gas turbine engine 19 and a free turbine 20, the rotor of the free turbine 21 is connected to an oil pump 9 and a separator 8.

Кроме того, в состав газотурбинного привода 18 входят: воздухозаборное устройство 22, компрессор 23, камера сгорания 24 с форсунками 25, турбина 30 с ротором турбины 31 и выхлопное устройство 32, установленное за свободной турбиной 30. Внутри него установлен теплообменник 16. К газотурбинному приводу валом 33 подсоединен электрогенератор 34, а к приводу 13 насоса 12 электрическими связями 35 подсоединен электрогенератор 34.In addition, the gas turbine drive 18 includes: an air intake device 22, a compressor 23, a combustion chamber 24 with nozzles 25, a turbine 30 with a turbine rotor 31, and an exhaust device 32 mounted behind a free turbine 30. A heat exchanger 16 is installed inside it. To the gas turbine drive a shaft 33 is connected to an electric generator 34, and an electric generator 34 is connected to an actuator 13 of the pump 12 by electrical connections 35.

К форсункам 25 камеры сгорания 24 подключена топливная система двигателя 36, содержащая насос 37 с приводом 38, регулятор расхода 39 и отсечной клапан 40.The fuel system of the engine 36 is connected to the nozzles 25 of the combustion chamber 24, comprising a pump 37 with a drive 38, a flow regulator 39, and a shut-off valve 40.

Топливная система двигателя 36 подсоединена к нефтепроводу 41, который содержит задвижку 42. В системе предусмотрен блок управления 43, соединенный электрическими связями 35 с приводами 13 и 38, регулятором 39 и отсечным клапаном 40.The fuel system of the engine 36 is connected to the oil line 41, which includes a valve 42. The system has a control unit 43 connected by electrical connections 35 to the actuators 13 and 38, the regulator 39 and the shut-off valve 40.

При работе запускают газотурбинный двигатель 19, для этого с блока управления 43 подаются электрические команды на привода 13 и 38 и открытие отсечного клапана 40. Топливо (природный газ) по топливной системе двигателя 36 топливным насосом 37 подается в форсунки 25 камеры сгорания 24, где воспламеняется при помощи электрозапальников (электрозапальники не показаны).During operation, the gas turbine engine 19 is started, for this, electric commands are sent from the control unit 43 to the actuators 13 and 38 and the opening of the shut-off valve 40. Fuel (natural gas) is fed through the fuel system of the engine 36 to the nozzles 25 of the combustion chamber 24, where it is ignited using electric taps (electric taps are not shown).

В результате продукты сгорания раскручивают ротор турбины 13 и ротор свободной турбины 21. Приводится в действие насос для перекачки нефти 9, который повышает давление нефти в нефтепроводе 41. Одновременно насос 12 забирает воду и по трубопроводу подачи воды 14 через управляемый клапан 15 вода поступает в теплообменник 16, где подогревается выхлопными газами, выходящими из газотурбинного привода 18, и далее по трубопроводу подачи горячей воды 17 поступает в нагнетательную скважину 1. Давление в продуктивном пласте 4 повышается. При наличии твердых газогидратов они расплавляются и становятся пригодными для отбора в добывающих скважинах.As a result, the combustion products untwist the rotor of the turbine 13 and the rotor of the free turbine 21. An oil pump 9 is activated, which increases the oil pressure in the oil pipe 41. At the same time, the pump 12 draws water and through the water supply pipe 14 through a controlled valve 15, the water enters the heat exchanger 16, where it is heated by the exhaust gases leaving the gas turbine drive 18, and then through the hot water supply pipe 17 it enters the injection well 1. The pressure in the reservoir 4 rises. In the presence of solid gas hydrates, they melt and become suitable for selection in production wells.

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.

Предложенное устройство позволяет:The proposed device allows you to:

- 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 пластовое давление в продуктивных пластах за счет закачки горячей воды и обеспечить экологичность процесса добычи углеводородов (нефти).- maintain reservoir pressure in the reservoir by injecting hot water and ensure the environmental friendliness of the hydrocarbon (oil) production process.

Claims (4)

1. Морская буровая платформа, содержащая добывающую скважину и устройство для нагнетания воды в скважину, содержащее, в свою очередь, насос с приводом, вход которого соединен с водоемом, а выход - с нагнетательной скважиной, отличающаяся тем, что после насоса по линии воды подключен теплообменник, установленный в выхлопном устройстве газотурбинного привода, содержащего, в свою очередь, газотурбинный двигатель и свободную турбину, ротор которой соединен с насосом для перекачки нефти.1. An offshore drilling platform containing a production well and a device for injecting water into the well, comprising, in turn, a pump with a drive, the inlet of which is connected to a reservoir, and the output - with an injection well, characterized in that it is connected through a water line a heat exchanger installed in an exhaust device of a gas turbine drive, comprising, in turn, a gas turbine engine and a free turbine, the rotor of which is connected to a pump for pumping oil. 2. Морская буровая платформа по п.1, отличающаяся тем, что к газотурбинному приводу подсоединен электрогенератор, а к насосу подсоединен электрический привод, соединенный электрическими связями с электрогенератором.2. The offshore drilling platform according to claim 1, characterized in that an electric generator is connected to the gas turbine drive, and an electric drive is connected to the pump, which is electrically connected to the electric generator. 3. Морская буровая платформа по п.1 или 2, отличающаяся тем, что газотурбинный двигатель содержит воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания и турбину.3. The offshore drilling platform according to claim 1 or 2, characterized in that the gas turbine engine comprises an air intake, a compressor, a combustion chamber and a turbine. 4. Морская буровая платформа по п.3, отличающаяся тем, что к камере сгорания подключена топливная система двигателя, содержащая топливный насос с приводом, регулятор расхода и отсечной клапан. 4. The offshore drilling platform according to claim 3, characterized in that the fuel system of the engine is connected to the combustion chamber, comprising a fuel pump with a drive, a flow regulator and a shut-off valve.