ОГНЕВОЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОР, СИСТЕМА И СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТА

1. Устройство для огневого получения пара, содержащее:
камеру сгорания, имеющую сторону входа и сторону выхода,
корпус коллектора, присоединенный к стороне входа и выполненный с возможностью ввода в камеру сгорания топлива и окислителя,
наружный корпус, между внутренней поверхностью которого и наружной поверхностью камеры сгорания образована камера хладагента, и
множество сходящихся впускных отверстий для хладагента для подачи последнего из камеры хладагента в камеру сгорания на стороне выхода или вблизи стороны выхода камеры сгорания, причем сходящиеся впускные отверстия для хладагента расположены радиально вокруг камеры сгорания.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что множество сходящихся впускных отверстий для хладагента выполнено с возможностью формирования сужающегося-расширяющегося сопла из хладагента, подаваемого в камеру сгорания.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сходящиеся впускные отверстия для хладагента проходят через стенку камеры сгорания под углом к направлению течения продуктов сгорания через камеру сгорания.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что указанный угол находится в интервале приблизительно 25-35°.
5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что указанный угол составляет приблизительно 30°.
6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что дополнительно содержит выходной рассеиватель пламени, сообщающийся со стороной выхода камеры сгорания.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что его размер выбран из условия возможности вставлять устройство в стандартные промышленные обсадные трубы.
8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что его размер выбран из условия возможности пропускать устройство через стандартные изгибы ствола, применяемые в горизонтальных скважинах.
9. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что дополнительно содержит хвостовик для доставки окислителя в камеру сгорания.
10. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что дополнительно содержит систему зажигания для воспламенения топлива в камере сгорания.
11. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что внутренняя поверхность наружного корпуса и/или наружная поверхность камеры сгорания содержат спиральные канавки для формирования спирального канала для течения хладагента сквозь камеру хладагента.
12. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что корпус коллектора содержит отдельные впускные отверстия для топлива, окислителя и хладагента.
13. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что корпус коллектора содержит множество каналов для хладагента, имеющих жидкостную связь с камерой хладагента.
14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что корпус коллектора дополнительно содержит соединения с магистралью топлива, магистралью окислителя и магистралью хладагента, которые выполнены с возможностью присоединения, соответственно, к источнику топлива, источнику окислителя и источнику хладагента.
15. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что корпус коллектора соединен с кабелем управления, который содержит одну или более линий электропитания и/или линий обмена данными.
16. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что дополнительно содержит пакер, который обеспечивает кольцевое уплотнение между наружным корпусом устройства и обсадной трубой или стенкой ствола скважины.
17. Система для извлечения нефти из нефтеносного пласта, содержащая:
первый ствол скважины для доставки пара и/или других горячих газов к углеводородному пласту, и
устройство, охарактеризованное в п.1, расположенное внутри скважины в первом стволе.
18. Система по п.17, отличающаяся тем, что углеводородный пласт содержит тяжелую нефть, битум, гидрат метана или сочетание указанных субстанций.
19. Система по п.17, отличающаяся тем, что дополнительно содержит второй ствол скважины для извлечения углеводородов из углеводородного пласта.
20. Система по любому из пп.17-19, отличающаяся тем, что первый ствол скважины является вертикальным.
21. Система по любому из п.п.17-19, отличающаяся тем, что первый ствол скважины содержит по меньшей мере один горизонтальный участок.
22. Система по п.21, отличающаяся тем, что устройство расположено внутри указанного, по меньшей мере одного горизонтального участка.
23. Система по любому из пп.17-19, отличающаяся тем, что устройство расположено на глубине более 760 м.
24. Система по любому из пп.17-19, отличающаяся тем, что дополнительно содержит обсадную колонну, проходящую с поверхности приблизительно от верха первого ствола приблизительно до дна первого ствола.
25. Система по п.24, отличающаяся тем, что устройство расположено внутри обсадной колонны.
26. Система по любому из пп.17-19, отличающаяся тем, что дополнительно содержит источник топлива, источник окислителя и источник хладагента.
27. Система по любому из пп.17-19, отличающаяся тем, что дополнительно содержит гибкую насосно-компрессорную трубу (ГНТК), которая содержит магистраль подачи топлива, магистраль подачи окислителя и магистраль подачи хладагента.
28. Система по п.27, отличающаяся тем, что ГНКТ дополнительно содержит волоконно-оптическую линию обмена данными.
29. Система по п.19, отличающаяся тем, что каждый из стволов скважин - первый и второй - содержит по меньшей мере один горизонтальный участок, причем указанный, по меньшей мере один горизонтальный участок второго ствола расположен под указанным, по меньшей мере одним горизонтальным участком первого ствола.
30. Система по п.29, отличающаяся тем, что теплая нефть стекает в направлении второго ствола скважины.
31. Способ получения пара, содержащий этапы, на которых:
вводят топливо и окислитель на сторону входа камеры сгорания,
сжигают топливо и окислитель в камере сгорания для образования продуктов сгорания,
подают воду в камеру хладагента, образованную между наружным корпусом и наружной поверхностью камеры сгорания, в области входа камеры сгорания или вблизи указанной области, и
выпускают воду из камеры хладагента через множество сходящихся впускных отверстий для хладагента, радиально расположенных вокруг камеры сгорания, в камеру сгорания в области выхода камеры сгорания или вблизи указанной области, так что указанная вода формирует сужающееся-расширяющееся сопло, через которое протекают продукты сгорания, при этом вода нагревается продуктами сгорания для образования пара.
32. Способ по п.31, отличающийся тем, что передают воду из сужающегося-расширяющегося сопла и продукты сгорания в выходной рассеиватель пламени, который присоединен к стороне выхода камеры сгорания.
33. Способ по п.31 или 32, отличающийся тем, что дозируют топливо, окислитель и воду для получения пара давлением приблизительно от 8,4 бар до 207 бар.
34. Способ по п.31 или 32, отличающийся тем, что его осуществляют в стволе скважины на глубине 760 м и более от поверхности земли.
35. Способ извлечения углеводородов из углеводородного пласта, содержащий этапы, на которых:
погружают устройство, содержащее камеру сгорания, в ствол скважины,
вводят топливо и окислитель на сторону входа камеры сгорания,
сжигают топливо и окислитель в камере сгорания для образования продуктов сгорания,
подают воду в камеру хладагента, образованную между наружным корпусом и наружной поверхностью камеры сгорания, в области входа камеры сгорания или вблизи указанной области,
выпускают воду из камеры хладагента через множество сходящихся впускных отверстий для хладагента, радиально расположенных вокруг камеры сгорания, в камеру сгорания в области выхода камеры сгорания или вблизи указанной области, так что указанная вода формирует шейку сужающегося-расширяющегося сопла, через которую протекают продукты сгорания, при этом вода нагревается продуктами сгорания с образованием пара,
закачивают продукты сгорания и/или пар в углеводородный пласт, и
извлекают углеводороды из углеводородного пласта.
36. Способ по п.35, отличающийся тем, что устройство, содержащее камеру сгорания, погружают в ствол скважины на глубину 760 м или более от поверхности земли.
37. Способ по п.35 или 36, отличающийся тем, что пар закачивают в углеводородный пласт при давлении приблизительно от 8,4 бар до 207 бар.
38. Способ по п.35 или 36, отличающийся тем, что пар закачивают в углеводородный пласт при массовом паросодержании в потоке приблизительно 75-95%.
39. Способ по п.35 или 36, отличающийся тем, что продукты сгорания содержат по меньшей мере 50% углекислого газа.
40. Способ по п.39, отличающийся тем, что углекислый газ закачивают в углеводородный пласт в количестве, эффективном для уменьшения вязкости углеводородов в углеводородном пласте.
41. Устройство с сужающимся-расширяющимся соплом, содержащее:
протяженную цилиндрическую трубу, стенка которой образует канал для течения, и
сопло, расположенное по меньшей мере частично внутри протяженной цилиндрической трубы, причем у сопла имеется сужающийся участок, шейка и расширяющийся участок,
при этом сопло сформировано газом, протекающим через трубу, и жидкостью, втекающей через множество отверстий, которые расположены радиально вокруг трубы и проходят через стенку трубы, причем продольная ось каждого из отверстий проходит под углом к направлению течения газа.
42. Устройство по п.41, отличающееся тем, что указанный угол составляет приблизительно 25-35°.
43. Устройство по п.41, отличающееся тем, что указанный угол составляет приблизительно 30°.
44. Устройство по любому из пп.41-43, отличающееся тем, что скорость течения газа в месте шейки превышает звуковую скорость.
45. Устройство по любому из пп.41-43, отличающееся тем, что жидкость представляет собой воду, а газ представляет собой продукт сгорания.
46. Способ формирования сужающегося-расширяющегося сопла, содержащий этапы:
сжигания топлива и окислителя в цилиндрической камере сгорания для получения продуктов сгорания, и
нагнетания воды в область заднего конца цилиндрической камеры сгорания через множество впускных водяных отверстий, радиально расположенных вокруг цилиндрической камеры сгорания,
при этом нагнетание воды в камеру сгорания производят под углом к оси цилиндрической камеры сгорания способом, эффективным, чтобы заставить продукты сгорания стягиваться к оси за счет уменьшения эффективной площади поперечного сечения камеры сгорания, и чтобы сформировать шейку сужающегося-расширяющегося сопла.
47. Способ по п.46, отличающийся тем, что скорость течения продуктов сгорания по мере их стягивания к оси камеры сгорания увеличивается до звуковой скорости.
48. Устройство для огневого получения пара, содержащее:
камеру сгорания, имеющую сторону входа, сторону выхода и стенку между указанными сторонами,
корпус коллектора, присоединенный к стороне входа и выполненный с возможностью ввода в камеру сгорания топлива и окислителя,
наружный корпус, между внутренней поверхностью которого и наружной поверхностью камеры сгорания образована камера хладагента, и
множество сходящихся впускных отверстий для хладагента для подачи последнего из камеры хладагента в камеру сгорания на стороне выхода или вблизи стороны выхода камеры сгорания, причем сходящиеся впускные отверстия для хладагента расположены радиально вокруг камеры сгорания и выполнены с возможностью формирования сужающегося-расширяющегося сопла из хладагента, подаваемого в камеру сгорания,
причем сходящиеся впускные отверстия для хладагента проходят сквозь стенку камеры сгорания под углом к направлению течения продуктов сгорания через камеру сгорания, составляющим приблизительно 25-35°,
при этом сужающееся-расширяющееся сопло образовано потоком хладагента, а не механическими средствами.