Изобретение относится к области разработки месторождений углеводородов, в частности газогидратных месторождений.
Устройство для термической разработки месторождений твердых углеводородов содержит две системы (рис. 1 и 2): систему подогрева 1 и систему добычи продукта 2 и предназначена для термической разработки продуктивного пласта 3, находящегося ниже грунта (породы) 4.
В систему подогрева 1 (рис. 1) входят: источник тепловой энергии 5, который выполнен в виде газотурбинного двигателя 6, свободной турбины 7, компрессора 8 и насоса 9, установленных на одном валу со свободной турбиной 7, выхлопного устройства 9, в ко-тором установлен теплообменник 10. к которому подсоединен отводящий трубопровод воды 11. Отводящий трубопровод воды 11 соединен с нагревательной (нагревательными скважинами 12. В систему нагрева входят как минимум одна нагревательная скважина 12 с колонной обсадных труб 13 и насосно-компрессорной трубой 14, а также горизонтальным участком колонны труб 15.

В систему добычи продукта входят, по меньшей мере, одна добывающая скважина 16, содержащая эксплуатационную колонну 17 и насосно-компрессорные трубы 18, проходящие внутри. Кроме того, в состав этой системы входит горизонтальный участок экс-плуатационной колонны 19 и трубопровод отбора смеси 20, один конец которого соеди-нен с насосно-компрессорными трубами 18, а другой с входом сепаратора 21. Первый выход из сепаратора 21 промежуточным трубопроводом 22 соединен с компрессором 8, а второй выход из сепаратора 21 соединен трубопроводом низкого давления 23 с насосом 9. Система оборудована задвижками 24… 27.

Обсадная колонна 13, точнее ее горизонтальный участок 15 заглушена с торца заглушкой 28 (фиг. 3 и 4), насосно-компрессорные трубы 14 также могут быть заглушены с торца заглушкой 29, при этом на горизонтальном участке насосно-компрессорных труб 14 выполнена перфорация – отверстия «Г». Между обсадной колонной 13 и насосно-компрессорными трубами 14 образуется межтрубный зазор «Д». На обсадной колонне 13 выполнены отверстия «Е».

Аналогично обсадная колонна 17, точнее ее горизонтальный участок 19 заглушен заглушкой 30, а насосно-компрессорные трубы 18 заглушкой 31 и в ней выполнена перфорация – отверстия «Ж». На боковой поверхности эксплуатационной колонны 17 также выполнены отверстия «И». На наружной поверхности перфорированной части насосно-компрессорных труб 18 могут быть установлены фильтрующие элементы 32.
Горизонтальные участки эксплуатационных и обсадных колонн 15 и 19 выполнены параллельно (рис. 2). Горизонтальные участки эксплуатационных и обсадных колонн 15 и 19 могут быть выполнены с чередованием на одном горизонтальном уровне, или в не-скольких уровнях (рис. 5). Горизонтальные участки эксплуатационных и обсадных колонн 15 и 19 могут выполнены на разных уровнях, при этом горизонтальные участки эксплуатационных колонн 19 расположены выше, чем обсадных колонн 15 нагревательных скважин 12 (рис. 6).
Газотурбинная установка 5 (рис. 7) содержит газотурбинный двигатель 6, свободную турбину 7, компрессор 8, насос 9 и систему подачи топлива 33 с топливным насосом 34, подключенные к основной газовой магистрали 35, Топливный насос 34 оборудован приводом 36. Система подачи топлива подключена к форсункам 36 камеры сгорания 37. Кроме того, газотурбинный двигатель 6 содержит входное устройство 38, компрессор 39 и турбину 40 (рис. 7).

В системе может быть установлена водонакопительная емкость 41 и накопительная газовая емкость 42 (рис. 1).
При работе включают источник тепловой энергии 5, представляющий собой газотурбинную установку, содержащую газотурбинный двигатель 6. Для этого включают стартер (на рис. 1…7 стартер не показан). Одновременно включают привод насоса 36 и раскручивают топливный насос 34, который подает топливо (добываемый газ, или заранее запасенный газ для начала работы в газовой емкости 42 в форсунки 36 камеры сгорания 37, где оно воспламеняется и образовавшиеся продуты сгорания раскручивают турбину 40 и свободную турбину 7. Свободная турбина 7 приводит в действие компрессор 8 и насос 9. В результате этого вода из водонакопительной емкости 41 и теплоноситель (например, жидкой натрий для ядерного реактора) по подающему трубопроводу рециркуляции 6 на-сосом 8 подается теплообменник 10, где она подогревается, потом по трубопроводу пода-чи горячей воды 11 горячая вода подается в нагревательную скважину (скважины) 12, точ-нее в насосно-компрессорные трубы 14 и на горизонтальном участке 15 через отверстия «Г» (рис. 3) теплоноситель выходит в заколонный зазор «Е», подогревает горизонтальный участок 15 обсадной колонны труб 13 и через отверстия «Е» подается в продуктивный пласт 3. Тепловой поток передается в окружающую среду, т. е. в продуктивный пласт 3, осуществляя термическое воздействие на твердые углеводороды и находящуюся вместе с ней в твердой фазе воду, расплавляя их и частично испаряя. Смесь твердых углеводородов с водой через отверстия «И» в обсадной трубе поступает в межтрубный зазор «Е», далее через отверстия «Е» в насосно-компрессорных трубах 18 проходят по трубопроводу от-бора смеси 20 в сепаратор 21, где углеводороды отделяются и поступают в накопительную газовую емкость 42 и далее в основную газовую магистраль 35 к потребителю.
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 углеводоро-дов в твердой фазе и льда и не загрязняет окружающую среду, т. к. вода непрерывно цир-кулирует по замкнутому контуру, отделяясь в сепараторе. Кроме того, утилизация тепла в выхлопном устройстве газотурбинной установки повышает ее КПД. Согласование распределения мощности, идущей на
Предложенный способ разработки позволяет:
— использовать мощный источник тепловой энергии, например, ядерный или термоядерный реактор, способствующую разложению газовых гидратов на газ и воду
— обеспечить поддержание экологического равновесия процесса за счет рециркуляции воды ,
— поддерживать пластовое давление в продуктивных пластах за счет закачки горя-чей воды.

Автор статьи: Патентный поверенный РФ Болотин Николай Борисович