Изобретение относится к области разработки месторождений углеводородов, находящихся в акватории, в том числе нефти и газогидратов.
Недостатки существующих платформ: низкая надежность устройства, неспособность его противостоять штормам, течению и смещению ледяного покрова.
Комплекс (рис. 1) включает добывающую скважину 1 и колонну нагнетательной скважины 2, которая выведена в водоносный пласт 3, находящийся ниже продуктивного пласта 4.
Колонна добывающей скважины 3 заканчивается в продуктивном пласте 4 и подключена к входу в сепаратор 5, первый выход из которого подключен к перекачивающему насосу 6, а второй выход – к первому входу трехходового крана 7. Ко второму входу трех-ходового крана 5 подсоединен водозаборный патрубок 8, выходящий в водонакопительную емкость 9, а к его выходу – водяной насос 10 с приводом 11. Трубопровод подачи воды 12 через управляемый клапан 13 соединен с входом в теплообменник 14, выход которого соединен трубопроводом подачи горячей воды 15 с колонной нагнетательныой скважины 2. Перекачивающий насос 10 соединен валом 16 с приводом перекачивающего насоса 17.

Предложенное техническое решение (рис. 1) содержит газотурбинный привод 18. Газотурбинный привод 18 выполнен в виде двухконтурного газотурбинного двигателя 19, который установлен в контейнере 20. Двухконтурный газотурбинный двигатель 19 выполнен двухвальным и содержит внутренний вал 21 и внешний вал 22, вентилятор 23, установленный на внутреннем валу 21, компрессор 24, состоящий, в свою очередь из перво-го и второго каскадов компрессора, соответственно 25 и 26, далее расположены камера сгорания 27, турбина 28, содержащую в свою очередь сопловой аппарат 29 и рабочее колесо 30. Далее установлена свободная турбина 31, содержащая сопловой аппарат свобод-ной турбины 32 и рабочее колесо свободной турбины 33, установленное на валу свобод-ной турбины 34. За свободной турбиной 31 установлен о выхлопное устройство 35, внутри которого установлен теплообменник 14. Валы 22 и 23 установлены на опорах 36. Двух-контурный газотурбинный двигатель 20 содержит систему топливоподачи 37 с топливным насосом 38 и приводом топливного насоса 39, отсечным клапаном 40. Топливная система 37 одной стороны топливная система 37 подсоединена к магистрали углеводородов 41, содержащей запорный клапан 42, а с другой стороны – камера сгорания 27.
К валу свободной турбины 34 подсоединен электрогенератор 43, который электрическими связями 44 соединен с приводами 11 и 17. Комплекс содержит блок управления 45, который соединен электрическими связями 44 соединен с генератором 43 с отсечными клапанами 13, 40 и 42.
Система пожаротушения 46 (рис. 2) содержит две системы: системы водяного пожаротушения 47 и систему пожарпотушения интертным газом 48. Система водяного пожаротушения 47 содержит бак воды 49, насос 50 и клапан 51. Система пожаротушения инертным газом 48 содержит баллон с инертным газом 52, отсечной клапан 53 и кольце-вой коллектор 54, установленный на входе в газотурбинный привод 19.

Блок управления 45 (рис. 2) содержит персональный компьютер 55 и монитором 56 и устройством управления 57 и контроллером 58, соединенным электрическими связями 43 со всеми клапанами и датчиками, в том числе датчиком оборотов 59 и датчиком температуры 60.
Кроме того, комплекс оборудован стартером 61, соединенным через вал 62 с муфтой 63 с одним из валов двухконтурного газотурбинного двигателя 22 или 23. Со старте-ром может быть валом 64 через муфту 65 соединен вспомогательный дизельный двигатель 66.
РАБОТА КОМПЛЕКСА
При работе (рис 1 и 2) при помощи стартера 61 запускается газотурбинный привод 19, при этом включается привод насоса 39, топливный насос 38 подает топливо по топ-ливной системе 37 в камеру сгорания 27.
Топливо воспламеняется при помощи электрозапальника (на рис. 1 и 2 не показа-но). Выхлопные газы, проходят через турбину 28 и свободную турбину 31. Рабочее колесо турбины 29, с внешним валом 23 двухконтурного газотурбинного двигателя 19 раскручи-ваются, т. е он запускается.
Одновременно рабочее колесо свободной турбины 33 раскручивает вал свободной турбины 34 и электрогенератор 43, который вырабатывает электрическую энергию. Электрическая энергии по электрическим связям 44 поступает на приводы 11 и 17, раскручивается перекачивающий насос 6 и водяной насос 10. Вода из емкости для воды 9 поступает по заборному трубопроводу 8 через трехходовой кран 7 и водный насос 10, трубопрод по-дачи воды 12 и клапан 13 в теплообменник 14, где подогревается и поступает в нагнетательную колонну труб 2 в водоносный пласт 4, при этом твердые углеводороды продуктивного пласта 3 расплавляются и поступают в добывающую скважину 1 и далее в сепаратор 5 и перекачивающий насос 6.
Утилизация тепла при помощи теплообменников (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%.
Насос для перекачки углеводородов 10, повышает давление добываемого продукта (углеводородов) в напорной магистрали 41.
Применение источника тепловой энергии, работающего на добываемом топливе дает ряд преимуществ, связанных с тем, что в отдаленные районы страны трудно доста-вить 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 высокое пластовое давление в продуктивных пластах за счет закачки горячей воды,
— обеспечить экологичность процесса добычи углеводородов (нефти, газа или газогидратов ) за счет возврата пластовой воду в продуктивный пласт (или ниже него – в водоносный пласт),
— обеспечить работу газотурбинной установки на добываемых углеводородах.

Автор статьи: Патентный поверенный РФ Болотин Николай Борисович