RU2376457C1 - Морская буровая платформа - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к добыче углеводородов. Устройство содержит добывающую скважину, нагнетательную скважину, устройство для нагнетания воды в скважину, включающее насос с приводом, вход которого соединен с водоемом, а выход - с нагнетательной скважиной. После насоса по линии воды подключен теплообменник, установленный в выхлопном устройстве газотурбинного привода, содержащего газотурбинный двигатель и свободную турбину, ротор которой соединен с насосом для перекачки нефти. Повышается эффективность процесса добычи углеводородов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к области разработки месторождений углеводородов, находящихся в акватории, в том числе нефти и газогидратов.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

Задачи создания изобретения: повышение пластового давления и улучшение прогрева твердых углеводородов для их плавления и испарения газогидратов при их наличии.

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.

Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями изобретения. Новизна и изобретательский уровень подтверждаются проведенными патентными исследованиями.

Сущность изобретения раскрывается на чертеже, где приведена схема морской буровой платформы.

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.

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.

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.

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.

К форсункам 25 камеры сгорания 24 подключена топливная система двигателя 36, содержащая насос 37 с приводом 38, регулятор расхода 39 и отсечной клапан 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.

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).

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.

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.

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.

Предложенное устройство позволяет:

- 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,

- поддерживать пластовое давление в продуктивных пластах за счет закачки горячей воды и обеспечить экологичность процесса добычи углеводородов (нефти).

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.

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.

3. Морская буровая платформа по п.1 или 2, отличающаяся тем, что газотурбинный двигатель содержит воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания и турбину.

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.