СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ НЕФТИ ИЗ ЗАЛЕЖИ Российский патент 2002 года по МПК E21B43/24 

Комплексная группа изобретений с объединяющим их универсальным роторно-цилиндровым двигателем относится к способам и устройствам для извлечения нефти из залежи и ее первичной переработки на месте для собственных нужд. Одновременно может быть использована для выработки электрической и тепловой энергии для производственных и коммунальных нужд установок по добыче и переработке нефти.

Прототипом предлагаемого является способ извлечения нефти из залежи по а.с. на изобретение СССР 376552, заключающийся в том, что в нагреваемую воду через нагнетательную скважину под давлением вводят компоненты, растворимые в нефти и воде, например углекислый газ. Способ предусматривает ввод в предварительно нагретую воду компонентов, растворимых в нефти и воде, понижающих температуру взаимной растворимости нефти и воды. Добавление к воде, например, двуокиси углерода при объемном соотношении воды и двуокиси углерода от 1:4 до 1:15 снижает температуру растворимости нефти в воде на 70-130^oC.

Известен способ повышения нефтеотдачи пластов по патенту РФ 2061858, в котором предусмотрено использование на промысле близко к нагнетательной скважине известной громоздкой весьма материало- и энергоемкой установки по переработке нефти с дополнением ее громоздким малоэффективным материалоемким котлом-утилизатором для сжигания низкосортных нефтепродуктов, смешивание выработанных в нем дымовых газов и водяного пара, закачивание полученного парогаза в пласт, а также смешивание отобранной из системы водоотведения упомянутой установки по переработке нефти горячей воды со сточной водой и последующая закачка смеси в пласт для поддержания давления и вытеснения парогаза и нефти.

В 1998 г. в США добыча нефти за счет применения методов повышения нефтеотдачи составила, млн. т - 39,337, в том числе за счет тепловых методов -23,28, из них за счет закачки пара - 22,92, за счет газового воздействия - 16,05, из них за счет смешивающегося углекислого газа - 9,34, за счет химического воздействия - 0,007.

Ожидается большое использование углекислого газа, выбрасываемого промышленными предприятиями, тепловыми электростанциями, для закачки в залежи нефти и повышения нефтеотдачи продуктивных пластов. Необходимые количества углекислого газа поставляются и будут поставляться по трубопроводам после предварительной очистки. В продуктах сгорания двигателей внутреннего сгорания, котлов больше всего углекислого газа, немного паров воды, несгоревшего кислорода, высоко токсичных окислов азота и углерода, механических примесей в виде сажи, золы.

Недостатки известных способов:
- в качестве агента-растворителя для ввода компонентов используют большое количество воды наземных или подземных источников (скважин, колодцев, водоемов);
- горячую воду готовят в дорогостоящих теплообменных аппаратах, работающих под повышенным давлением и при высокой температуре со значительным расходом нефти для собственных нужд;
- продукты сгорания углеводородного топлива, обычно используемого для нагрева воды в известных устройствах, ухудшают экологическую обстановку;
- при приготовлении горячей воды (агента-растворителя) и нагнетании ее с растворенными в ней компонентами в залежь имеют место повышенные потери тепла на нагрев обсадной колонны и прилегающей к ней породы, непроизводительные расходы и потери технической работоспособности топлива в процессе преобразования его энергии в энергию горячей воды с компонентами.

Указанные недостатки устранены в предлагаемом способе.

Целью изобретения является комплексное использование технической работоспособности углеводородного топлива для повышения нефтеотдачи нефтесодержащих пластов, получения электрической и тепловой энергии, захоронения высокотоксичных продуктов сгорания топлива в недрах Земли, а также первичной переработки части нефти и производства из нее светлых нефтепродуктов на месте для собственных нужд и других потребителей.

В предлагаемом способе извлечения нефти из залежи, включающем подачу нагнетателем при избыточном давлении в нефтесодержащий пласт через скважину отработавших продуктов сгорания углеводородного топлива двигателя, это достигается тем, что в качестве двигателя используют, по крайней мере, один роторно-цилиндровый двигатель, а в качестве нагнетателя, по крайней мере, один роторно-цилиндровый нагнетатель, при этом продукты сгорания роторно-цилиндрового двигателя и/или роторно-цилиндрового нагнетателя нагнетают в нефтесодержащий пласт в виде газов или парогазовой смеси через теплонесущую трубу, установленную внутри обсадной колонны и снабженную, по крайней мере, одним затвором, которым уплотняют теплонесущую трубу давлением газов или парогазовой смеси и организуют ее газовоздушную теплоизоляцию.

Нефть, воду и породу, в которой они находятся, при этом нагревают с минимальными потерями тепла непосредственно в залежи горячими продуктами сгорания углеводородного топлива, которые под избыточным давлением с высокой температурой подаются в залежь, по крайней мере, одним роторно-цилиндровым (РЦ) нагнетателем и/или роторно-цилиндровым двигателем (РЦД). Роторно-цилиндровый нагнетатель и/или двигатель по своим техническим возможностям позволяют закачивать в продуктивный нефтесодержащий пласт неочищенные продукты сгорания, содержащие механические и другие примеси, с температурой до 1000^oC и более, что значительно выше температуры водяного пара, углекислого, углеводородного газов которые обычно используют для закачки в пласт. Роторно-цилиндровый нагнетатель может получать продукты сгорания для закачки в пласт от собственного приводного двигателя, например РЦД, поршневого, газотурбинного, а также от посторонних энергоблоков с любыми двигателями.

При этом для нагрева нефти, воды и породы непосредственно в залежи может использоваться полностью или частично горячий теплоноситель, например водяной пар, парогазовая смесь, применяемые для охлаждения корпусов, роторов, уплотнительных элементов, торцовых крышек роторно-цилиндровых нагнетателей и/или двигателей внутреннего или внешнего сгорания.

Способ также позволяет проводить в сжимающей области роторно-цилиндрового двигателя нагрев нефти для последующего разделения части добываемой нефти в присутствии катализатора или без него на дешевые тяжелые фракции и дорогостоящие легкие фракции с последующим использованием на месте тяжелых фракций в качестве топлива для РЦД и легких фракций для двигателей и энергоблоков, требующих применения жидкого топлива определенных кондиций. Это достигается двумя вариантами:
1. термическим разделением нефти на легколетучие легкие фракции, выводимые из сжимающей области РЦД в виде паров под избыточным давлением, и тяжелые фракции, сохраняющиеся внутри корпуса РЦД для последующего сжигания в его расширяющей области. В этом варианте нефть используется в качестве теплоносителя для охлаждения нагретых корпуса, торцовых крышек, ротора и уплотнительных элементов РЦД, нагревается за счет их тепла и одновременно разделяется под давлением непосредственно в сжимающей части РЦД. Легколетучие фракции нефти в виде пара конденсируются в отдельном теплообменнике. При этом выделяются в основном низкокипящие фракции и получаются нестабильные бензины.

2. термическим разделением нефти, выводимой из сжимающей области РЦД в виде перегретой жидкости под избыточным давлением, в отдельной имеющей патрубки вывода жидкой и паровой фракций камере, внутри которой размещены сетки, часть из которых снабжена нагревательными элементами и заполнена катализатором, при этом камера испарения соединена с распылителем, например центробежным, и теплообменником. В этом варианте нефть используется в качестве теплоносителя для охлаждения нагретых корпуса, торцовых крышек, ротора и уплотнительных элементов РЦД, нагревается за счет их тепла и в перегретом состоянии, по отношению к температуре и давлению в камере испарения, поступает в распылитель, где одна часть жидкости самоиспаряется, а оставшаяся часть распыляется. За счет разницы давлений в камере и теплообменнике (конденсаторе) парожидкостная смесь проникает через первые сетки, на которых крупные капли осаждаются и стекают вниз, а пары и мелкие капли проходят через вторые сетки, заполненные перегретым, по отношению к температуре в камере, катализатором. В присутствии перегретого катализатора из капель жидкой фракции выделяется дополнительное количество среднекипящих фракций нефти, которые соединяются с низкокипящими, а смесь паров конденсируется в отдельном теплообменнике. При этом низкокипящие и среднекипящие фракции позволяют получать стабильные бензины и другие светлые нефтепродукты.

Для реализации предлагаемого способа могут быть использованы один или несколько роторно-цилиндровых двигателей и нагнетателей по патентам РФ на изобретения 2143078, 2143570, 2153088.

Каждый из указанных роторно-цилиндровых двигателей (РЦД) состоит, по крайней мере, из одного цилиндрического корпуса, торцовых крышек с опорными и упорными подшипниками и уплотнениями и эксцентрично размещенного в нем оребренного ротора с уплотнителями в виде цилиндрических тел вращения. Область РЦ двигателя, в которой происходит расширение сгоревшей во внешней камере сгорания топливовоздушной смеси или сгорание и расширение топливовоздушной смеси внутри корпуса, является расширяющей, а другая область, в которой происходит сжатие, является сжимающей. Цилиндрический корпус, торцовые крышки и ротор снабжены рубашками охлаждения и каналами для ввода пара или жидкости, позволяющими существенно повысить температуру непрерывного сжигания топлива во внешней или внутренней камере сгорания и соответственно полнее использовать техническую работоспособность топлива для выработки электрической и тепловой энергии. РЦД устройства может быть снабжен РЦ нагнетателем воздуха и регулятором соотношения топлива и воздуха по техническому решению в соответствии с патентом РФ на изобретение 2143078. В отличие от известных преобразователей энергии РЦД пока единственный, позволяющий охлаждать рабочие органы двигателя и за счет этого получать наивысшие температуру сжигания топлива и термический коэффициент полезного действия. Для него не имеет существенного значения октановое число топлива, количество смолистых веществ в нем.

Известны устройства для извлечения нефти из залежей, содержащие, по крайней мере, одну нагнетательную и, по крайней мере, одну добывающую скважину, например по а.с. на изобретение СССР 1464552. Недостатком известного устройства является необходимость включения в состав устройства помимо двух скважин установки по переработке нефти, котла-утилизатора, т.е. состоящего из основного и вспомогательного комплекта оборудования, в частности насосов, компрессоров, ресиверов, дозаторов, peгуляторов давления для закачки в пласт через нaгнетательную скважину воды или пара и/или смешивающегося агента, например углекислою газа,. углеводородного растворителя, углеводородного газа.

Недостатки известного устранены в предлагаемом устройстве для осуществления предложенного способа извлечения нефти из залежи и ее первичной переработки на светлые нефтепродукты.

Целью изобретения устройства является комплексное использование технической работоспособности углеводородного топлива для повышения нефтеотдачи нефтесодержащих пластов, получения электрической и тепловой энергии, захоронения высокотоксичных продуктов сгорания топлива в недрах с одновременным уменьшением расхода топлива на добычу нефти, количества и материалоемкости оборудования, трубопроводов, устройств для извлечения нефти из залежи, а также производства светлых нефтепродуктов для собственных нужд и других потребителей.

В предлагаемом устройстве для извлечения нефти из залежи по упомянутому способу, включающем двигатель с выработкой продуктов сгорания углеводородного топлива, по крайней мере, одну нагнетательную скважину, по крайней мере, одну добывающую скважину, и/или нагнетатель для подачи отработавших продуктов сгорания yглеводородного топлива в нефтесодержащий пласт, поставленная цель достигается тем, что нагнетательная скважина снабжена теплонесущей трубой, размещенной внутри ее обсадной колонны и имеющей, но крайней мере, один затвор для уплотнения теплонесущей трубы избыточным давлением газов или парогазовой смеси и организации ее газовоздушной теплоизоляции, двигатель выполнен в виде, по крайней мере, одного роторно-цилиндрового двигателя, a нагнетатель - в виде, по крайней мере, одного роторно-цилиндрового нагнетателя, при этом упомянутый двигатель и/или нагнетатель соединены с нагнетательной скважиной.

Цель достигается также тем, что в упомянутом устройстве добывающая скважина снабжена теплонесущей трубой, размещенной внутри нее обсадной колонны, по крайней мере, одним роторно-цилиндровым нагнетателем, соединенным с тенлонесущей трубой, центробежными циклоном и/или сепаратором для разделения газонефтяной смеси на жидкую и газовую фракции и вакуумным роторно-цилиндровым насосом для отбора газовой фракции с повышенным содержанием жидкости.

Цель достигается также тем, что упомянутое устройство снабжено камерой испарения, соединенной с областью сжатия роторно-цилиндрового двигателя, имеющей распылитель нефти, патрубки вывода жидкой и паровой фракций и сетки из материала с каталитическим действием, часть из которых имеет нагревательные элементы.

Устройство для извлечения нефти может быть снабжено теплообменником для одновременного охлаждения нефтяной парогазовой смеси, содержащей легкие фракции и нагрева упомянутой смесью сырой нефти, подаваемой под давлением в нагретую сжимающую область РЦД для охлаждения корпуса, торцовых крышек, ротора и уплотнительных элементов в виде цилиндрических тел вращения и последующего сжигания в расширяющей области.

Устройство для извлечения нефти может быть снабжено дозатором, например с насосом или без него, для подачи в нагнетательную скважину жидких химических, микробиологических и других компонентов, повышающих нефтеотдачу из продуктивных слоев.

Схематично показаны:
- на фиг.1 - продольный разрез одноцилиндрового РЦ двигателя-парогенератора-газогенератора:
- на фиг. 2 - поперечное сечение РЦ двигателя-пapoгенератора-газогенератора на фиг.1;
- на фиг.3 - поперечное сечение трехцилиндрового РЦ двигателя -парогенератора-газогенератора из одной воздухонагнетательной РЦ и двух газорасширительных РЦ машин, например высокого и низкого давления;
- на фиг.4 - принципиальная схема устройства для извлечения нефти из залежи и ее первичной переработки с использованием РЦ двигателя/ей, РЦ нагнетателя/ей, РЦ вакуумного насоса/ов-нагнетателя/ей.

Все машины и аппараты устройств для извлечения нефти соединены между собой трубопроводами, основные из которых показаны на фиг.4.

Направления, указанные стрелками, означают:
А - вращения роторов РЦ двигателей, нагнетателей, вакуумнаососов-нагнетателей;
Б - вращения цилиндрических уплотнителей роторно-цилиндровых машин;
В - циркуляции и подачи, в том числе расхода, воды;
Г - движения отработавших газообразных продуктов сгорания;
Д - движения газа из добывающей скважины;
К- движения конденсируемых летучих фракций;
Л - движения воздуха сжатого;
М - движения нефти, мазута или другого жидкого топлива;
M₁ - движения остатка нефти или другого разделяемого материала;
MB - движения смеси воды и нефти по нефтесодержащему пласту;
Н - движения продуктов сгорания от посторонних источников, например энергоблоков, огневых печей, топок котлов-утилизаторов, поршневых, газотурбинных двигателей;
ПГ - движения парогазовой смеси водяного пара и продуктов сгорания;
С,Т - циркуляции промежуточных теплоносителей, например ВОТ, тасола;
Ц - движения газовоздушной смеси, циркулирующей через нагнетатель 15 и добывающую скважину 13;
ЦМ - движения смеси из нефти, воды, газа, газового конденсата из добывающей скважины 13 в герметичный циклон 18.

Указанные на фиг. 1-4 сокращенные названия соответствуют сокращениям в описании. Количество скважин, РЦ двигателей-парогенераторов-газогенераторов, нагнетателей, циклонов, сепараторов, сборников, насосов, теплообменников, других элементов уточняется в соответствии с расчетами при разработке проекта обустройства каждого конкретного месторождения.

Способ может быть реализован с применением предложенного устройства (фиг. 4) для извлечения нефти из залежи, которое включает, по крайней мере, одну нагнетательную скважину 9, по крайней мере, одну добывающую скважину 13, двигатель 9.3 с выработкой продуктов сгорания углеводородною топлива, и/или нагнетатель 10 для подачи отработавших продуктов сгорания углеводородного топлива в нефтесодержащий пласт 25. Нагнетательная скважина 9 снабжена теплонесущей трубой 9.10, размещенной внутри ее обсадной колонны и имеет, по крайней мере, один затвор 9.11 для уплотнения теплонесущей трубы 9.10 избыточным давлением газов или парогазовой смеси и организации ее газовоздушной теплоизоляции. Двигатель 9.3 выполнен в виде, по крайней мере. одного роторно-цилиндрового двигателя, а нагнетатель 10 - в виде, по крайней мере, одного роторно-цилиндрового нагнетателя, при этом упомянутый двигатель и/или нагнетатель соединены трубопроводами с нагнетательной скважиной 9, как показано на фиг.4. По крайней мере, один самоуплотняющийся затвор 9.11 устанавливается немного выше расположения нефтесодержащего слоя 25.

В упомянутом устройстве добывающая скважина 13 снабжена теплонесущей трубой 13.1 с перфорированным наконечником 13.2, размещенной внутри нее обсадной колонны, по крайней мере, одним роторно-цилиндровым нагнетателем 15, соединенным с теплонесущей трубой 13.1, центробежными циклоном 18 и/или сепаратором для разделения газонефтяной смеси на жидкую и газовую фракции и вакуумным роторно-цилиндровым насосом 20 для отбора газовой фракции с повышенным содержанием жидкости. Соединения выполнены герметичными и образуют герметичный циркуляционный контур.

Упомянутое устройство может быть снабжено камерой 28 испарения, соединенной с областью сжатия роторно-цилиндрового двигателя 9.3, имеющей распылитель 27 нефти, патрубки вывода жидкой 28.1 и паровой 28.2 фракций и сетки 28.3 и 28.4 из материала с каталитическим действием, часть из которых имеет нагревательные элементы 28.5.

Одноцилиндровый РЦ двигатель-парогенератор-газогенератор (фиг.1, 2) состоит из соединенных между собой полого цилиндрического корпуса 1, торцовых крышек 2 и 3 с опорными подшипниками 4, эксцентрично расположенного в корпусе цилиндрического оребренного ротора 5 с подвижными уплотнителями 6 в виде цилиндров, опирающихся на ребра и внутреннюю поверхность корпуса 1. Корпус 1 имеет на торцах выступающие венцы 1.9, которые при изготовлении двигателя притираются с торцовыми крышками 2 и 3, проверяются на герметичность соединения и совместно маркируются. Сборка корпуса 1 и торцовых крышек 2 и 3 предусматривается с использованием калиброванных графитовых, металлических прокладок или осуществляется без прокладок, которые могут увеличить щели между корпусом и торцовыми крышками и существенно снизить эффективность работы двигателя. Подвижные уплотнители 6 в виде цилиндрических тел вращения выполняются сплошными или полыми, закрытыми с торцов. Они уплотняют щели между корпусом 1. ротором 5 и торцовыми крышками 2 и 3 только во время вращения ротора 5. Торцовые уплотнения между ротором 5, уплотнителями 6 в виде цилиндров и торцовыми крышками 2 и 3 достигаются за счет очень малых зазоров при изготовлении корпуса 1 и ротора 5 с применением специальной оснастки, обеспечивающей параллельность и перпендикулярность поверхностей неподвижных и вращающихся деталей при сборке и во время работы двигателя. Перемещение уплотнителей 6 осуществляется ребрами вращающегося ротора 5. При вращении ротора 5, что показано стрелкой А, они за счет центробежных сил плотно прилегают к внутренней поверхности корпуса 1 и создают уплотнение между ребрами ротора 5 и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 1. За счет сил трения, возникающих при перемещении, цилиндрические уплотнители 6 также приобретают вращательное движение, что показано стрелкой Б. При этом имеет место трение качения и скольжения о внутреннюю поверхность корпуса 1 и поверхность ребер ротора 5. Силы трения в обоих случаях весьма незначительны. Износ поверхностей трения будет также весьма незначительным.

Торцовые крышки 2 и 3, помимо опорных подшипников 4, имеют сальниковые уплотнения 2.1 и 3.1, впускные патрубки 2.2 и 3.2, выпускные патрубки 2.3 и 3.3, кольцевые камеры для охлаждающей жидкости 2.4 и 3.4. Одноцилиндровый РЦ двигатель-парогенератор-газогенератор выполнен с полым валом 7, снабженным упорными подшипниками 7.1 и 7.2, каждый из которых установлен между наружной стороной торцовой крышки и гайкой 7.3 с контргайкой 7.4. Условной нейтральной плоскостью, проведенной через центры ротора O₁ и цилиндрического корпуса О₂, корпус цилиндра делится на область сжатия, где объем по ходу вращения ротора 5 уменьшается, и область расширения, где объем увеличивается. В области сжатия корпус 1 оснащен патрубками для ввода охлаждающего 1.1 и вывода сжатого нагретого теплоносителя 1.2. В области расширения корпус 1 имеет многоканальный патрубок 1.3 для раздельного ввода компонентов топливовоздушной смеси или продуктов сгорания из внешней камеры сгорания, например посредством инжектора 9.5 на фиг.4, или от смежного двигателя, или от промышленной огневой печи, котла, другого энергоблока, установки. В корпусе 1 или торцовых крышках 2 и/или 3 в области сжатия могут быть предусмотрены дополнительные патрубки для ввода топлива или топливовоздушной смеси, например патрубок 1.8. Количество, место размещения, сечение дополнительных патрубков определяется видом топлива, проектируемым температурным режимом, наличием топливных добавок или использованием горячих продуктов сгорания от посторонних источников, например огневых печей, энергоблоков, установок, котлов-утилизаторов. Ближе к границе областей расширения и сжатия размещается патрубок 1.4 для вывода расширившихся отработавших газов. Указанные патрубки могут быть размещены в торцовых крышках 2 и/или 3. Корпус 1 оснащен рубашкой охлаждения 1.5 с патрубком 1.6 для ввода теплоносителя, например промежуточного, и патрубком 1.7 для его вывода. Оребренный ротор 5 снабжен рубашкой охлаждения 5.1, соединенной радиальными каналами 5.4 с полым валом 7. Полый вал 7 имеет внутри перегородку. Ввод и вывод охлаждающей жидкости в полый вал 7 осуществляется через дополнительные устройства, не показанные на чертеже. Внутри корпуса 1 может быть установлена сменная цилиндрическая вставка. В отдельных случаях для зажигания топливовоздушной смеси с низкой температурой воспламенения и давлением в корпусе 1 и/или торцовых крышках 2 и 3 могут предусматриваться каналы для размещения запальных свечей, например свечей накаливания. РЦ двигатель-парогенератор-газогенератор может применяться как двигатель внутреннего сгорания для привода рабочих машин, например электрогенератора, а также в качестве расширительной машины-парогенератора-газогенератора для производства углекислого газа, парогазовой смеси для закачки в нефтесодержащий пласт. При дополнении его камерой внешнего сгорания, центробежным газовым сепаратором он может использоваться в качестве расширительной машины, расширительной машины-парогенератора, двигателя-парогенератора-газогенератора с одновременным внешним и/или внутренним или только внешним сжиганием топливовоздушной смеси. Многофункциональность двигателя открывает новые возможности, особенно при использовании его в устройствах разного назначения, мощности, с разными промежуточными теплоносителями, рабочими телами.

При необходимости РЦ двигатели, РЦ нагнетатели продуктов сгорания, воздуха могут быть выполнены многоступенчатыми, то есть иметь на общем валу 7 несколько унифицированных роторов 5 и корпусов 1. Например, каждая из газовоздушных расширительных машин трехцилиндрового РЦ двигателя-парогенератора-газогенератора (фиг.3) 1.15 и 1.16 с нагнетателем 1.17 воздуха аналогична одноцилиндровому РЦ двигателю. Цилиндр 1.17 и ротор 5.3 являются РЦ воздухонагнетателем. РЦД может быть выполнен из трех цилиндрических корпусов 1.15 и 1.16, и 1.17, торцовых крышек 2 и 3 с сальниковыми уплотнителями 2.1, опорными подшипниками 4, эксцентрично размещенного в корпусах между промежуточными стенками 1.11 и 1.12 трехсекционного оребренного ротора 5.1 и 5.2, и 5.3 с уплотнителями 6 в виде цилиндрических тел вращения. Общий полый вал 7 РЦД дополнен упорными подшипниками 7.1 и 7.2, каждый из которых установлен между наружной стороной торцовой крышки и гайкой 7.3 с контргайкой 7.4. Корпус, торцовые крышки и ротор РЦД имеют рубашки охлаждения с патрубками для ввода и вывода теплоносителя 1.18 и 1.19, и 2.2 и 2.3, и 3.2, и 3.3, и 2.6. Промежуточные стенки 1.11 и 1.12 также снабжены патрубками 1.13 и 1.14 для ввода и вывода охлаждающего теплоносителя. В устройстве для извлечения нефти могут применяться и другие расширительные и нагнетательные машины, в частности поршневые двигатели, компрессоры и газовые турбины и центробежные компрессоры. Однако их применение, с точки зрения к.п.д. использования технической работоспособности топлива, унификации оборудования, допустимых параметров работы, менее предпочтительно, а в отдельных случаях из-за высокой температуры, наличия механических, особенно смолистых коксующихся примесей неприемлемо.

Нагнетательная скважина 9 (фиг.4) с теплонесущей трубой 9.10 и затворами 9.11, перфорацией 9.1 в расчетной области расположения нефтесодержащих слоев 25 размещается вблизи залежи нефти. Она может быть вертикальной, наклонной, горизонтальной, с одним или несколькими стволами. В процессе строительства, вскрытия продуктивных пластов, наладочных работ и эксплуатации в ней может быть сделана дополнительная перфорация. Скважина 9 на хвостовике обсадной колонны может быть снабжена фильтром противопесочным из профилированной проволоки и при необходимости может быть обратимой, то есть работать в режиме нагнетательной или добывающей после соответствующего переоборудования.

Добывающая скважина 13 с теплонесущей трубой 13.1, перфорацией 13.3 обсадной колонны и противопесочным фильтром в расчетной области расположения нефтеносного/ых слоя/ев 25 размещается вблизи нагнетательной скважины 9. Конкретное место, количество, параметры, набор оборудования и взаимное расположение добывающих 13, 14, ..., ..., и нагнетательных скважин 9 определяется по результатам изучения участка месторождения и периодически уточняется в процессе эксплуатации. Желательно, чтобы прогнозируемые потоки нефти при добыче были направлены по восходящим к горизонту линиям. Оптимальный вариант размещения добывающих скважин 13, 14, ..., ... вблизи нагнетающей/их 9 определяется по результатам геофизических исследований с учетом определения отдающих и поглощающих интервалов, профилей притока и приемистости, забойного давления, температурного режима, гидропроводности и газопроводности, ожидаемой продуктивности и ряда других условий. Добывающие скважины 13, 14, ..., . . . могут быть вертикальными, наклонными, горизонтальными, с одним или несколькими стволами. В процессе строительства, вскрытия продуктивных пластов, наладочных работ в скважине может быть сделана дополнительная перфорация. Скважина на хвостовике обсадной колонны может быть снабжена фильтром противопесочным из профилированной проволоки и при необходимости может быть обратимой, то есть работать в режиме нагнетательной или добывающей после соответствующего переоборудования.

Добывающая скважина, например 13, может быть снабжена, по крайней мере, одним роторно-цилиндровым нагнетателем 15, соединенным с размещенной внутри скважины теплонесущей трубой 13.1 с перфорированным наконечником 13.2, и центробежным сепаратором или герметичным циклоном 18 для разделения газонефтяной смеси на фракции, а также вакуумным насосом 20, например РЦ, который предназначен для отбора газовой фракции с повышенным содержанием жидкости. Она может использоваться при разработке новых и истощенных нефтяных и нефтегазовых залежей с низкими динамическими уровнями и большими газовыми факторами. Циклон 18 предназначен для работы с повышенным избыточным давлением. Во избежание снижения к.п.д., вследствие потерь давления в циркуляционном контуре, с РЦ вакуумным насосом 20 циклон 18 соединен герметично. Центробежный сепаратор, например разделяющий смесь на нефть, воду и тяжелые примеси - земля, глина, песок, может устанавливаться последовательно за циклоном.

При этом добывающая скважина 13 может быть снабжена, по крайней мере, одним роторно-цилиндровым нагнетателем 15, соединенным с размещенной внутри скважины 13 теплонесущей трубой 13.1 с перфорированным наконечником 13.2. и жидкостным центробежным сепаратором или циклоном 18 для разделения газонефтяной смеси на фракции, а также вакуумным насосом-нагнетателем 20 для отбора газовой фракции, например РЦ. РЦ нагнетатель 15 и РЦ вакуумнасос-нагнетатель 20 аналогичны РЦ воздухонагнетателю 9.2 (фиг.4) РЦ двигателя 9.3. Для подъема нефти из добывающих скважин, например 14, могут применяться также известные погружные насосы, приводимые станком с качалкой 14.4. При этом для привода станка-качалки может быть применен электродвигатель или РЦ двигатель 14.3, продукты сгорания от которого могут направляться во всасывающий патрубок 12.2 струйного компрессора 12 или непосредственно во всасывающий патрубок РЦ нагнетателя 15.

Устройство для извлечения нефти может быть снабжено одно- или многоцилиндровым РЦ двигателем (фиг.3), включающим, например, цилиндры высокого, среднего и низкого давления. Каждый из цилиндров РЦД может иметь общий или раздельные валы, соединенные с электрогенератором и/или нагнетателем продуктов сгорания, например РЦ, в нагнетательную скважину. Его патрубок 9.9 для вывода продуктов сгорания может быть соединен с входным патрубком нагнетательной скважины 9 напрямую или через одно- или многоступенчатый нагнетатель 10 продуктов сгорания, например РЦ, и/или центробежный компрессор, и/или струйный компрессор 12. РЦ двигатель может работать на сырой нефти, нефти, из которой отобрана часть легко- и среднекипящих фракций, мазуте, попутном газе, бензине, керосине, дизельном топливе независимо от октанового числа. Охлаждение каждого цилиндрического корпуса, ротора, цилиндрических уплотнителей РЦД, РЦ нагнетателей, РЦ вакуум насосов-нагнетателей может производиться одинаковыми или разными охлаждающими теплоносителями, в том числе промежуточными, например нефтью, водой, тасолом, высокотемпературным органическим теплоносителем (ВОТ). Температура непрерывною сжигания топлива в РЦД в зависимости от вида топлива и окислителя может достигать 3000^oC. РЦД может работать с полным или частичным расширением продуктов сгорания, с различным избыточным давлением и температурой на выходе из патрубка 9.9 или 10.1 выпуска продуктов сгорания. Один и/или несколько РЦД могут работать автономно и/или в составе энергоблока по патенту на изобретение РФ 2143570. При этом продукты сгорания от всех или части РЦ, поршневых, газотурбинных двигателей энергоблоков могут быть использованы для подачи в одну или несколько нагнетательных скважин. Например, продукты сгорания от РЦД 9.3, РЦД 11 для привода РЦ нагнетателя 10, РЦД 14.3 для привода погружного насоса 14.1, РЦД 16 для привода РЦ вакуумнасоса-нагнетателя 15, РЦД 21 для привода вакуумнасоса-нагнетателя 20 отбираемого из скважины 13 газа, ряда других энергоблоков с разными параметрами могут собираться во входном патрубке 12.2 струйного компрессора 12 и посредством РЦ нагнетателя 10 направляться в нагнетательную скважину 9.

Устройство для извлечения нефти и ее первичной переработки может быть снабжено теплообменником 24.1 для одновременного охлаждения выходящей из сжимаемой области РЦД 9.3 нефтяной парогазовой смеси (стрелка ПГ), содержащей легкие фракции, и нагрева упомянутой смесью сырой нефти, подаваемой под давлением в нагретую сжимающую область того же РЦД, например РЦД 9.3, для охлаждения корпуса 1, торцовых крышек 2 и 3, ротора 5 и уплотнительных элементов 6 в виде цилиндрических тел вращения и последующего сжигания в расширяющей области. Парогазовая смесь может подаваться в дополнительный теплообменник, например 24.2, для конденсации и получения легколетучих жидких фракций, в частности для собственных нужд.

Устройство для извлечения нефти может быть снабжено распылителем нефти 27, например центробежным, соединенным с камерой 28 испарения, имеющей патрубки вывода жидкой 28.1 и паровой 28.2 фракций, при этом внутри камеры 28 по ходу движения распыленной нефти в виде парожидкостной смеси размещены первые сетки 28.3 и вторые 28.4, часть из которых 28.4 снабжена нагревательными элементами 28.5, например теплоэлектронагревательными, и заполнена катализатором, и теплообменником 24.2 для конденсации паров. Устройство предназначено для выделения из добываемой нефти части, например до 50%, светлых нефтепродуктов, в первую очередь для собственных нужд, и одновременного использования остатка нефти для сжигания в РЦД, например РЦД 9.3.

Устройство для извлечения нефти может быть снабжено дозатором 26, например с насосом или без него, для непрерывной или периодической подачи в нагнетательную скважину 9 жидких химических, микробиологических и других компонентов, повышающих нефтеотдачу из продуктивных слоев.

Способ осуществляют по одному из следующих вариантов.

1. При извлечении нефти из месторождений с незначительным пластовым давлением (фиг. 4) достаточно использовать только один РЦ двигатель-парогенератор-газогенератор 9.3 с РЦ воздухонагнетателем 9.2. От постороннего источника, например небольшого стартового или пускового двигателя, приводится во вращение общий вал 7. Размещенные на общем валу роторы двигателя 9.3, воздухонагнетателя 9.2, электрогенератора 9.6 начинают вращаться. Электрогенератор 9.6 на время запуска двигателя отключен от потребителей. Выходящий под давлением из воздухонагнетателя 9.2 воздух (стрелка Л) поступает во входной патрубок 9.4 двигателя 9.3. В него подают под давлением (стрелка М, M₁) топливо, например нефть, нефть после удаления из нее части летучих фракций, дизтопливо. Во внешней камере сгорания 9.4 двигателя 9.3 под тепловым воздействием свечи накаливания распыленная топливовоздушная смесь воспламеняется и расширяется. Возникает разница давлений на входе и выходе из двигателя 9.3. При этом за счет разницы площадей ребер ротора 5 с уплотнителями 6 возникает разница сил, действующих на ребра ротора 5 в направлении, указанном стрелкой А. Размещенные на общем валу роторы двигателя 9.3, воздухонагнетателя 9.2, электрогенератора 9.6 за счет расширения сжигаемой топливовоздушной смеси продолжают вращаться. По мере добавления топлива увеличивается частота вращения общего вала 7. При достижении заданной температуры горения топливовоздушной смеси в двигателе-парогенераторе-газогенераторе 9.3 начинают подачу охлаждающего теплоносителя, например нефти или воды под давлением в патрубок 9.7 (стрелка М, В). Вода, соприкасаясь с горячим корпусом 1, ротором 5 и цилиндрическими уплотнителями 6 двигателя 9.3, отбирает у них тепло и превращается в пар, который смешивается с остаточными продуктами сгорания внутри сжимающей области корпуса 1. Смесь газов и водяных паров (стрелка ПГ) в сжимающей области двигателя 9.3 сжимается, дополнительно нагревается за счет сжатия и под давлением выходит из патрубка 9.8 двигателя 9.3. В дальнейшем она может использоваться для коммунальных потребителей и/или соединяться с выходящим под заданным давлением продуктами сгорания (стрелка Г) из патрубка 9.9 двигателя 9.3 и направляться под давлением в теплонесущую трубу 9.10 нагнетательной скважины 9. В скважине 9 давление газов или парогазовой смеси распирает затвор 9.11 и за счет превышения сил давления газов или парогазовой смеси над силой пластового давления выдавливается через перфорированную часть 9.1 обсадной колонны в нефтесодержащий пласт 25. При этом происходит газовоздушная теплоизоляция обсадной колонны, сокращаются теплопотери и возникает интенсивный энергомассообмен. Часть растворимых в нефти и воде пара, углекислого и других газов растворяются в них и передают нефти, воде и породе свое тепло непосредственно в залеже. Наличие теплонесущей трубы 9.10 с несколькими самоуплотняющимися затворами 9.11 позволяет организовать эффективную газовоздушную теплоизоляцию теплонесущей трубы 9.10 внутри обсадной колонны, снизить действующие на нее термические напряжения и потери тепла в породу по длине обсадной колонны нагнетательной скважины 9. Оставшаяся часть газов (стрелки Г) по порам в породе проникает в верхние области залежи и вытесняет сверху из недоступных куполов залежи более плотные нефть, воду, газовый конденсат в нижележащие слои породы. За счет растворения газов и нагрева породы взаиморастворимость нефти и воды увеличиваются, вязкость смеси снижается. При этом одновременно несколько увеличивается пластовое давление, что приводит к увеличению скорости фильтрации нефтесодержащей смеси (стрелка MB) в сторону добывающих скважин 13, 14, ..., ..., и остаются захороненными в недрах механические и другие высокотоксичные отходы сжигания топлива.

Сжигание топливовоздушной смеси в двигателе-парогенераторе-газогенераторе 9.3 может осуществляться при недостатке или избытке воздуха или стехиометрическом соотношении топлива и воздуха. Давление продуктов сгорания на выходе из РЦ двигателей может варьироваться в широких пределах от 0 при полном расширении до 100 бар и более при заданном, но экономически целесообразном ограниченном расширении.

Добывающие скважины 13, 14, ..., ... получают при этом дополнительное увеличение пластового давления, статического и динамического уровней, некоторое снижение вязкости нефтеводяной смеси, увеличение скорости фильтрации ее через противопесочные фильтры и соответствующее увеличение добычи.

Добывающая скважина, например 13, снабженная, по крайней мере, одним роторно-цилиндровым нагнетателем 15, соединенным с размещенной внутри скважины теплонесущей трубой 13.1 с перфорированным наконечником 13.2. и центробежным сепаратором или циклоном 18 для разделения газонефтяной смеси на фракции, а также вакуумным насосом-нагнетателем 20 для отбора газовой фракции, например роторно-цилиндровым, используется следующим образом. Запуск РЦД 16 с РЦ воздухонагнетателем 17 производится, как описано для РЦД 9.3. Одно- или многоцилиндровый РЦ газонагнетатель 15 нагнетает под избыточным давлением по теплонесущей трубе 13.1 при первом пуске воздух в перфорированный наконечник 13.2, который погружен в слой нефтеводяной смеси. Давление нагретого за счет сжатия воздуха превышает статическое давление столба смеси. Через перфорированный наконечник 13.2 мельчайшие шарообразные пузырьки сжатого воздуха, а в установившемся режиме - и газа из низкокипящих компонентов нефти, проникают в нефтесодержащий пласт 25 и образуют воздушно-нефтеводяную смесь, которая обладает плотностью, значительно меньшей, чем нефть. Снижению плотности смеси и ее вязкости способствует передача тепла от горячей теплонесущей трубы 13.1 и горячего циркулирующего сжатого газа из низкокипящих фракций нефти к смеси. За счет разницы давлений в области наконечника 13.2 и внутри герметичного циклона 18 смесь (стрелка ЦМ) поднимается в циклон 18, где менее плотные воздух и растворенные в смеси газы под действием центробежных сил всплывают от стенок циклона к центру и концентрируются на внутренней поверхности нефтеводяной смеси, которая под действием силы тяжести опускается в нижнюю часть циклона 18. Здесь более плотная вода опускается вниз и периодически или непрерывно отводится через очистное устройство, например жидкостной центробежный сепаратор, для повторной закачки в пласт или другое место в соответствии с проектом. Для скважин, имеющих низкое содержание воды в нефтесодержащем слое 25, эта операция отпадает за ненадобностью. Смесь воздуха и низкокипящих фракций нефти с повышенным содержанием жидкости из верхнего патрубка циклона 18 (стрелка Ц), не теряя остаточного давления по трубопроводу, засасывается РЦ газонагнетателем 15 и продолжает циркулировать по контуру. При достаточных пластовых давлениях весь циркуляционный контур, включая насос 18 и циклон 20, может работать при избыточном давлении.

Постепенно первоначальное количество воздуха уносится нефтью и в контуре остаются циркулировать только горячие нефтяные пары. Нефть с небольшим содержание воды и растворенных газов (стрелка М) насосом 19 отводится в сборники 22 и далее по назначению. Часть нефти может использоваться на собственные нужды, например для РЦД 9.3, 11, 16, 21, 14.3, которые могут работать и на попутном газе (стрелка Д). При наличии в продуктивном слое 25 попутного нефтяного газа последний может отводиться вакуумным насосом 20, например РЦ, предназначенным для отбора газовой фракции с повышенным содержанием жидкости, в ресивера 23 (стрелка Д) или по трубопроводам к потребителям или по другому назначению.

2. При извлечении нефти из месторождений со значительным пластовым давлением необходимо использовать один РЦ одно- или многоцилиндровый двигатель-парогенератор-газогенератор (фиг. 3) с дополнительным одним или несколькими РЦ газовоздухонагнетателями 10. При этом дополнительно могут использоваться струйные компрессора 12 для сбора и предварительного сжатия разреженных продуктов сгорания от РЦД 9.3, РЦД 11 для привода РЦ газонагнетателя 10. РЦД 14.3 для привода погружного насоса 14.1, РЦД 16 для привода РЦ вакуумнасоса-нагнетателя 15, РЦД 21 для привода вакуумнасоса-нагнетателя 20 отбираемого из скважины 13 попутного газа, а также из трубопроводов 31 от энергоблоков с разными параметрами. Многоцилиндровый РЦ газонагнетатель 10 может обеспечивать давление нагнетания до 500 бар, что вполне обеспечит добычу из скважин глубиной до 5000 м.

Устройство для извлечения нефти, снабженное теплообменником 24,1 для одновременного охлаждения нефтяной парогазовой смеси, содержащей легкие фракции, и нагрева упомянутой смесью сырой нефти, подаваемой под давлением в нагретую сжимающую область РЦД, например 9.3. для охлаждения корпуса 1, торцовых крышек 2 и 3, ротора 5 и уплотнительных элементов 6 в виде цилиндрических тел вращения и последующего сжигания в расширяющей области, работает следующим образом (фиг.2,4). Нефть насосом 19 подается в межтрубное пространство теплообменника 24.1 и, проходя по нему, нагревается парами, которые образуются в процессе охлаждения горячих корпуса 1, торцовых крышек 2 и 3, ротора 5 и цилиндрических уплотнительных элементов 6. Количество подаваемой в канал 1.1 (фиг. 2) через распылитель нефти (стрелка М) равно количеству испаряемой в сжимаемой области РЦД 9.3 и сжигаемой в его расширяющейся области. Регулирование расхода топлива может осуществляться вручную вентилем или автоматически с применением датчика содержания кислорода (лямбда зонда) в продуктах сгорания. В установившемся режиме из-за высокой разницы температур тонкой пленки нефти и стенок упомянутых деталей РЦ двигателя происходит быстрая передача тепла от деталей к тонкому слою нефти в атмосфере остаточных горячих продуктов сгорания. За счет полученной энергии низкокипящие летучие фракции нефти практически мгновенно испаряются, а более вязкие труднолетучие фракции не успевают полностью испариться, прилипают к быстровращающимся уплотнительным элементам 6, стенкам оребренного ротора 5 и переносятся ими в расширяющуюся область РЦД, где соприкасаются с поступающим по каналу 1.3 (фиг.2) или каналу 9.4 (фиг.4) горячим воздухом (стрелка Л), содержащим окислитель-кислород. Остатки нефти на роторе 5, элементах 6 и при необходимости дополнительное количество нефти, которое насосом через распылитель 9.5 подают в камеру внешнего сгорания РЦД 9.3, соединяются, окисляются с выделением тепла, расширением объема и увеличением давления продуктов сгорания внутри цилиндра 1. При этом дополнительное количество нефти или другого вида топлива, с целью тонкой регулировки расхода топлива, процесса термического разделения нефти на фракции и одновременной стабилизации частоты вращения электрогенератора 9.6, может подаваться по каналу 1.8 (стрелка М). За счет разницы давлений на входе и выходе продукты сгорания расширяются и приводят ротор 5 РЦД во вращение. Смесь паров (стрелка ПГ) летучих компонентов нефти и остатков продуктов сгорания под избыточным давлением проходит по трубкам теплообменника 24.1, где отдает свое тепло движущемуся в межтрубном пространстве потоку нефти, частично охлаждается и конденсируется. Затем смесь паров летучих фракций нефти, конденсата из них и остатков газообразных продуктов сгорания под давлением дополнительного насоса, например РЦ, может быть направлена для полного охлаждения, конденсации и далее в сборник 22 или другим потребителям, которым пригодно топливо из низкокипящих фракций. В сборниках 22 смесь полностью охлаждается, продукты сгорания улетучиваются или лишь очень малая доля их без дополнительного избыточного давления сможет раствориться в нефти. Из-за незначительности их количества насыщения нефти практически не произойдет. При этом несколько улучшается качество добываемой нефти за счет удаления из нее части труднолетучих компонентов, используемых для собственных нужд. В таком режиме может эксплуатироваться один или несколько РЦД. В этом варианте отпадает необходимость использовать воду для охлаждения корпусов 1, роторов 5, уплотнительных элементов 6 РЦ двигателей.

Устройство для извлечения нефти и первичной переработки, снабженное распылителем нефти 27, например центробежным, соединенным с камерой 28 испарения, имеющей патрубки вывода жидкой 28.1 и паровой 28.2 фракций, при этом внутри камеры 28 по ходу движения распыленной нефти в виде парожидкостной смеси размещены сетки 28.3 и 28.4, часть из которых 28.4 снабжена нагревательными элементами 28.5, например тепло-электронагревательными, и заполнена катализатором, и теплообменником 24.2 для конденсации паров, позволяет существенно увеличить количество светлых нефтепродуктов, которые могут быть выделены на месте из добываемой нефти. Работает оно следующим образом. Нефть, нагретая до заданной температуры, например до 300-400^oC, в сжимающей области РЦ двигателя, например 9.3, под давлением подается в распылитель 27. Он может быть паровым или центробежным, например в форме конического сита с отверстиями 60-100 мк, частотой вращения до 6000-8000 об/мин, углом наклона образующей конуса 45-55 градусов. За счет перегрева под давлением РЦ двигателем 9.3, по отношению к температуре внутри камеры 28 испарения, и вращения, нефть распределяется по поверхности сита тонким слоем, например толщиной до 200-400 мк. При этом из перегретой нефти интенсивно выделяются низкокипящие фракции, а жидкая фракция через отверстия в сите под действием центробежных сил распыляется и преобразуется в горячий туман. Размещенные снаружи вращающегося сита лопатки 27.1 нагнетают распыленную смесь паров и капелек жидкости в камеру 28. При этом крупные и средние по размеру капли задерживаются на первых по ходу потока сетках 28.3, стекают по ним вниз и отводятся из камеры 28 через патрубок 28.1 к насосу 29.1, например РЦ, и далее в патрубок 9.5 РЦ двигателя 9.3 на сжигание. Пары летучих компонентов нефти и мелкие капли нефти, соизмеримые с размерами минерального катализатора, например, алюмосиликатного, цеолитного величиной 1-6 мк, за счет разницы давлений в камере 28 и конденсаторе 24.2, проникают через заполненные катализатором сетки 28.4 и выходят из патрубка 28.2 в конденсатор 24.2, который охлаждается, например свежей нефтью или водой. Катализатор в сетках 28.4 нагревательными элементами 28.5, например электронагревательными, предварительно нагрет и в процессе работы находится при температуре выше температуры паров нефти в камере 28. Превышение может составлять 100-300^oC. При прохождении мельчайшими капельками распыленной нефти тонкого слоя перегретого катализатора они почти мгновенно разрушаются. Из них освобождаются фракции, начальная температура кипения которых соответствует температуре на поверхности частиц катализатора и давлению в камере. Это позволяет получать, например, до 50-60% светлых нефтепродуктов, в первую очередь для собственных нужд, и одновременно использовать тяжелые фракции нефти для сжигания в РЦД устройства на месте. Выход светлых нефтепродуктов может быть увеличен при использовании сеток 28.3 и 28.4 из материала, обладающего каталитическим действием. Устройство может быть снабжено одной или несколькими камерами испарения. Камеры могут работать автономно или в виде батареи. Из нескольких последовательно работающих камер может быть собрана установка для более полной перегонки нефти на фракции, которая может применяться на промыслах и других нефтеперерабатывающих предприятиях. Устройство может работать под вакуумом и в этом варианте может применяться для выделения ультра легких и ультра узких фракций. В этом варианте оно дополняется специальными, например барометрическими конденсаторами, вакуумнасосам и, например, поршневыми, РЦ, переохладителями, герметичными шлюзовыми затворами.

Устройство для извлечения нефти, снабженное дозатором 26, например с насосом или без него, для подачи в нагнетательную скважину 9 жидких химических, микробиологических и других компонентов, повышающих нефтеотдачу из продуктивных слоев, работает следующим образом. Из-за дороговизны упомянутых компонентов добавку их в продуктивные пласты целесообразно проводить преимущественно в период завершения работ по извлечению нефти из залежи в связи с истощением ее ресурсов. В этом варианте ввод добавок можно производить периодически самотеком из дозатора 26 после прекращения подачи продуктов сгорания под избыточным давлением. В других вариантах для одновременного воздействия на пласт продуктами сгорания и жидкими добавками после дозатора 26 применяют дополнительный насос, обеспечивающий требуемое избыточное давление, либо вводят термостойкие добавки непосредственно в патрубок 12.2 струйного компрессора 12.

Преимущества способа и устройства:
1 . Комплексное использование технической работоспособности углеводородного топлива для повышения нефтеотдачи нефтесодержащих пластов, получения электрической и тепловой энергии, а также захоронения высокотоксичных продуктов сгорания топлива в недрах Земли.

2. Отпадает необходимость нагревать и использовать в качестве промежуточного агента-растворителя для ввода компонентов большое количество воды наземных или подземных источников (скважин, колодцев, водоемов) или пар.

3. Улучшение экологической обстановки в районах добычи нефти.

4. Позволяют использовать горячие и охлажденные очищенные и неочищенные от механических и других примесей продукты сгорания от посторонних поставщиков, например энергоблоков нефтяных промыслов, предприятий, теплоэлектростанций с любыми двигателями и видами топлива.

5. РЦД для повышения нефтеотдачи могут быть применены в других транспортных средствах, например колесных, танкерах, в том числе высокоскоростных, для перевозки нефти, нефтепродуктов по стране и за рубеж. Использование собственной нефти для этих целей позволит отказаться от закупок собственного топлива, например дизельного, за рубежом.

РЦ двигатели за счет мокрой очистки продуктов сгорания и снижения их температуры перед выбросом в атмосферу позволяет снизить токсичность продуктов сгорания и повысить к.п.д., например в условиях нефтедобычи, судна до 80%. Это значительно лучше, чем у известных поршневых, газотурбинных, парогазотурбинных двигателей энергоблоков малых и больших ТЭС. По данным Г.Н. Алексеев. Общая теплотехника. - М.: Высшая школа, 1980, с. 436, 511, полезная работа или расход энергии для применяемых на ТЭС, паротурбинного двигателя составляет всего 35,5%, для газотурбинного двигателя - 26,2%, а всего котельного агрегата-энергоблока лишь 45,6% (с.314), дизельных двигателей внутреннего сгорания только 43,8%. Коэффициент полезного действия (к.п.д.) современных парогазотурбинных двигателей-энергоблоков ТЭС составляет 39,4-44% (с. 511). В районах добычи нефти часто стали применять газотурбинные установки (ГТУ) с котлами-утилизаторами, у которых доля энергии топлива, преобразуемая в электроэнергию, не превышает 40%. Из-за несовпадения графиков суточного и особенно сезонного производственного и коммунального потребления тепловой и электрической энергии хозяйственно-финансовый к.п.д. (отношение технической работоспособности затраченного топлива за большой период времени к полезно использованной) при применени ГТУ остается на уровне 40-55%.

6. РЦД в составе устройств для извлечения нефти позволяют организовать на промыслах производство светлых нефтепродуктов надлежащего качества для собственных нужд и сторонних потребителей, отказаться от завоза кондиционного топлива.

7. Способ и устройства могут применяться при разработке новых и истощенных нефтяных и нефтегазовых залежей с низкими динамическими уровнями и большими газовыми факторами.

Изобретение относится к способам и устройствам для извлечения нефти из залежи и ее первичной переработки на месте для собственных нужд. Обеспечивает комплексное использование технической работоспособности углеводородного топлива для повышения нефтеотдачи нефтесодержащих пластов. Сущность изобретения: внутри обсадной колонны устанавливают теплонесущую трубу. Ее снабжают, по крайней мере, одним затвором. Через скважину нагнетателем вводят в нефтедобывающий пласт отработавшие продукты сгорания углеводородного топлива двигателя, нагнетают под избыточным давлением. В качестве двигателя используют, по крайней мере, один роторно-цилиндровый двигатель, в качестве нагнетателя, по крайней мере, один роторно-цилиндровый нагнетатель. Продукты сгорания роторно-цилиндрового двигателя и/или нагнетателя нагнетают в нефтесодержащий пласт в виде газов или парогазовой смеси через теплонесущую трубу. При подаче в затвор давления газов или газовой смеси им уплотняют теплонесущую трубу. Организуют ее тепловоздушную изоляцию. Устройство включает двигатель с выработкой продуктов сгорания углеводородного топлива, нагнетательную скважину, по крайней мере одну, добывающую скважину, по крайней мере одну, и нагнетатель для подачи отработавших продуктов сгорания углеводородного топлива в нефтесодержащий пласт. Нагнетательная скважина снабжена теплонесущей трубой. Теплонесущая труба размещена внутри обсадной колонны. Теплонесущая труба имеет, по крайней мере, один затвор для его уплотнения избыточным давлением газов или парогазовой смеси с организацией ее газовоздушной теплоизоляции. Двигатель выполнен в виде, по крайней мере, одного роторно-цилиндрового двигателя, нагнетатель - в виде, по крайней мере, одного роторно-цилиндрового нагнетателя. При этом упомянутые двигатель и/или нагнетатель соединены с нагнетательной скважиной. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Способ извлечения нефти из залежи, включающий подачу нагнетателем при избыточным давлении в нефтесодержащий пласт через скважину отработавших продуктов сгорания углеводородного топлива двигателя, отличающийся тем, что в качестве двигателя используют, по крайней мере, один роторно-цилиндровый двигатель, а в качестве нагнетателя, по крайней мере, один роторно-цилиндровый нагнетатель, при этом продукты сгорания роторно-цилиндрового двигателя и/или роторно-цилиндрового нагнетателя нагнетают в нефтесодержащий пласт в виде газов или парогазовой смеси через теплонесущую трубу, установленную внутри обсадной колонны и снабженную, по крайней мере, одним затвором, которым уплотняют теплонесущую трубу давлением газов или парогазовой смеси и организуют ее газовоздушную теплоизоляцию. 2. Устройство для извлечения нефти из залежи, включающее двигатель с выработкой продуктов сгорания углеводородного топлива, по крайней мере, одну нагнетательную скважину, по крайней мере, одну добывающую скважину, и/или нагнетатель для подачи отработавших продуктов сгорания углеводородного топлива в нефтесодержащий пласт, отличающееся тем, что нагнетательная скважина снабжена теплонесущей трубой, размещенной внутри ее обсадной колонны и имеющей, по крайней мере, один затвор для уплотнения теплонесущей трубы избыточным давлением газов или парогазовой смеси и организацией ее газовоздушной теплоизоляции, двигатель выполнен в виде, по крайней мере, одного роторно-цилиндрового двигателя, а нагнетатель - в виде, по крайней мере, одного роторно-цилиндрового нагнетателя, при этом упомянутые двигатель и/или нагнетатель соединены с нагнетательной скважиной. 3. Устройство для извлечения нефти из залежи по п.2, отличающееся тем, что добывающая скважина снабжена теплонесущей трубой, размещенной внутри ее обсадной колонны, по крайней мере, одним роторно-цилиндровым нагнетателем, соединенным с теплонесущей трубой, центробежными циклоном и/или сепаратором для разделения газонефтяной смеси на жидкую и газовую фракции и вакуумным роторно-цилиндровым насосом для отвода газовой фракции с повышенным содержанием жидкости. 4. Устройство для извлечения нефти из залежи по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено камерой, соединенной с областью сжатия роторно-цилиндрового двигателя, имеющей распылитель нефти, патрубки вывода жидкой и паровой фракций и сетки из материала с каталитическим действием, часть из которых имеет нагревательные элементы.