Термообработка углеводородсодержащего пласта по месту залегания и повышение качества получаемых флюидов перед последующей обработкой

Изобретение относится к гидроочистке флюида в нагретом пласте по месту залегания. Обеспечивает повышение эффективности способа. Сущность изобретения: способ включает подвод тепла от одного или более нагревателей к части углеводородсодержащего пласта, где, по меньшей мере, один из нагревателей находится, по крайней мере, в одном из стволов в пласте, обеспечение переноса тепла от одного или более нагревателей к какой-либо части пласта, подвод флюида к этой части пласта через горячую зону или вблизи горячей зоны, регулирование парциального давления H2 в этой части пласта, проведение гидроочистки, по крайней мере, части флюида в этой части пласта и добычу из пласта смеси, содержащей подвергнутые гидроочистке флюиды. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится главным образом к способам и системам для добычи углеводородов, водорода и/или других продуктов из разных углеводородсодержащих пластов. Настоящее изобретение относится главным образом к отделению индивидуальных продуктов из флюидов (текучих сред), добываемых из углеводородсодержащего пласта, перед последующей обработкой добытых флюидов.

Уровень техники

Углеводороды, получаемые из подземных (например, осадочных) пластов, часто используются в качестве энергетических ресурсов, в качестве сырья и в качестве потребительских продуктов. Беспокойство по поводу истощения имеющихся ресурсов углеводородов и снижение в целом качества добываемых углеводородов привели к развитию способов более эффективной добычи, переработки и/или применения имеющихся ресурсов углеводородов. Для извлечения углеводородных материалов из подземных пластов могут быть использованы локальные процессы. Для более легкого извлечения углеводородного материала из подземного пласта может оказаться необходимым изменить химические и/или физические свойства углеводородного материала в подземном пласте. В число химических и физических изменений могут входить реакции по месту залегания, в результате которых образуются удаляемые флюиды, изменения состава, изменения растворимости, изменения плотности, фазовые изменения и/или изменения вязкости углеводородного материала в самом пласте. Флюидом может быть (не ограничивая этим списка) газ, жидкость, эмульсия, суспензия и/или поток твердых частиц, имеющих характеристики, аналогичные характеристикам жидкого потока.

Значительные усилия были затрачены на разработку способов и систем для экономичной добычи углеводородов, водорода и/или других продуктов из углеводородсодержащих пластов. Однако в настоящее время все еще имеется множество углеводородсодержащих пластов, в которых содержатся углеводороды и/или другие продукты, которые обладают низкой экономической ценностью. Таким образом, существует потребность в способах повышения качества углеводородов и/или других продуктов, в результате которых образуются флюиды с более высокой экономической ценностью.

Раскрытие изобретения

В одном из вариантов углеводороды в углеводородсодержащем пласте (например, в пласте, содержащем каменный уголь, нефтяные сланцы, тяжелые углеводороды или их сочетание) могут быть переработаны по месту залегания в самом пласте с образованием смеси углеводородных продуктов достаточно высокого качества, водорода и/или других продуктов. Для нагрева части углеводородсодержащего пласта до температуры, обеспечивающей пиролиз углеводородов, могут быть использованы один или более нагревателей. Углеводороды, водород и другие пластовые флюиды могут быть извлечены из пласта через одну или более эксплуатационных скважин. В некоторых вариантах пластовые флюиды могут быть извлечены в паровой фазе. В других вариантах пластовые флюиды могут быть извлечены в жидкой и паровой фазах или в жидкой фазе. С целью повышения выхода продуктов из пласта температура и давление в, по крайней мере, части пласта в процессе пиролиза могут регулироваться.

В некоторых вариантах флюиды могут быть подвергнуты гидроочистке в нагретом пласте по месту залегания. Обработка по месту залегания может включать подвод флюида к выбранному участку пласта. Парциальное давление Н2 можно регулировать, подводя водород к этому участку пласта. Температуру внутри этого участка пласта можно регулировать таким образом, чтобы температура оставалась в пределах от примерно 200°С до примерно 450°С. Внутри этого участка пласта гидроочистке может быть подвергнуто по крайней мере некоторое количество флюида. Смесь, включающая подвергнутые гидроочистке флюиды, может добываться из пласта. Добываемая смесь может включать менее приблизительно 1 мас.% сероводорода. Добываемая смесь может включать менее приблизительно 1 мас.% кислородсодержащих соединений. Нагрев можно регулировать таким образом, чтобы смесь добывалась в виде пара.

В одном из вариантов способ гидроочистки какого-либо соединения в нагретом пласте по месту залегания может включать регулирование парциального давления Н2 в выбранном участке пласта таким образом, чтобы в выбранном участке пласта могло находиться достаточное для гидроочистки количество Н2. Способ, кроме того, может включать подачу соединения для гидроочистки, по крайней мере, в выбранный участок пласта и добычу смеси из пласта, которая включает, по крайней мере, некоторое количество подвергнутого гидроочистке соединения.

В одном из вариантов способ отделения аммиака от флюидов, добытых из углеводородсодержащего пласта по месту залегания, может включать отделение, по крайней мере, части аммиака от добытого флюида. Добытые из пласта флюиды могут в нескольких вариантах подвергаться гидроочистке с целью производства аммиака. В некоторых вариантах аммиак может превращаться в другие продукты.

Краткое описание чертежей

Преимущества настоящего изобретения могут стать очевидными для специалиста благодаря приведенному ниже детальному описанию со ссылками на прилагаемые к нему рисунки, в которых:

Фиг.1 иллюстрирует стадии нагрева углеводородсодержащего пласта.

Фиг.2 дает схематический вид варианта части по месту залегания конверсионной системы для обработки углеводородсодержащего пласта.

Фиг.3 описывает вариант обогревающих скважин, расположенных в углеводородсодержащем пласте.

Фиг.4 дает схематическое описание варианта конфигурации наземной обработки, используемой для добычи и отделения аммиака.

Фиг.5 дает схематическое описание варианта конфигурации наземной обработки, которая производит аммиак на месте.

Фиг.6 дает схематическое описание варианта конфигурации наземной обработки, используемой для синтеза мочевины.

Фиг.7 дает схематическое описание варианта конфигурации наземной обработки, при которой синтезируется сульфат аммония.

В то время как изобретение может существовать в разных вариантах и альтернативных формах, конкретные его варианты показаны в виде примера в рисунках и могут в этом случае быть описаны в деталях. В рисунках может быть не соблюден масштаб. Следует, однако, иметь в виду, что рисунки и их детальное описание не предполагают ограничения изобретения какой-либо раскрытой формой, а, наоборот, изобретение охватывает все модификации, эквиваленты и альтернативы, которые соответствуют сути и объему настоящего изобретения, которые следуют из приложенной формулы изобретения.

Осуществление изобретения

Приведенное ниже описание в основном относится к системам и способам для обработки углеводородсодержащего пласта (например, пласта, содержащего уголь, в том числе лигнит, сапропелевый уголь и т.д., нефтяные сланцы, известковые сланцы, шунгиты, кероген, битум, нефть, кероген и нефть в малопроницаемой породе, тяжелые углеводороды, твердый битум, природные минеральные воски; пластов, в которых кероген препятствует добыче других углеводородов и т.д.). Такие пласты могут обрабатываться, давая выход относительно высокого количества углеводородных продуктов, водорода и других продуктов.

"Углеводороды" обычно определяются как молекулы, образованные, прежде всего, атомами углерода и водорода. Углеводороды могут также включать другие элементы, такие как (не ограничивая этим списка) галогены, металлические элементы, азот, кислород и/или сера.

Понятие "пласт" включает один или более углеводородсодержащих слоев, один или более не содержащих углеводородов слоев, покрывающий слой и/или нижележащий слой. "Покрывающий слой" и/или "нижележащий слой" предполагают один или более непроницаемых материалов различных типов. Например, покрывающий слой и/или нижележащий слой могут включать породу, сланцы, аргиллит или влажно-плотный карбонат (т.е. непроницаемый карбонат без углеводородов). В некоторых вариантах процессов конверсии по месту залегания покрывающий слой и/или нижележащий слой могут включать углеводородсодержащий слой или углеводородсодержащие слои, которые являются относительно непроницаемыми и не испытывают температурного воздействия при конверсионной обработке по месту залегания, что приводит к значительным характеристическим изменениям углеводородсодержащих слоев покрывающего слоя и нижележащего слоя. Нижележащий слой, например, может содержать сланцы и аргиллит. В некоторых случаях покрывающий слой и/или нижележащий слой могут быть до определенной степени проницаемыми.

"Источник тепла" представляет собой какую-либо систему, подающую тепло к по крайней мере части пласта в значительной степени путем теплопроводимости и/или радиационного теплопереноса. Например, источник тепла может включать электронагреватели, такие как изолированный провод, деталь удлиненной формы или провод, помещенные внутрь изолированного канала. Источник тепла может также включать источники тепла, которые генерируют тепло при сжигании топлива вне или внутри пласта, такие как открытые горелки, скважинные газовые горелки, беспламенные распределенные очаги горения и природные распределенные очаги горения. Кроме того, предполагается, что в некоторых вариантах подаваемое тепло или тепло, генерируемое в одном или более источниках тепла, может происходить от других источников энергии. Другие источники энергии могут непосредственно нагревать пласт или же их энергия может передаваться переносящим средам, которые непосредственно или опосредованно нагревают пласт. Следует иметь в виду, что один или более источников тепла, передающих пласту тепло, могут использовать разные источники энергии. Например, для данного пласта некоторые источники тепла могут подавать тепло от нагревателей с электросопротивлением, некоторые источники тепла могут подавать тепло за счет горения, а некоторые источники тепла могут подавать тепло от одного или более источников энергии (например, химических реакций, солнечной энергии, энергии ветра, биомассы или других источников возобновляемой энергии). В число химических реакций может входить экзотермическая реакция (например, реакция окисления). Источник энергии может включать нагреватель, который подает тепло в зону вблизи и/или окружающую нагревательный участок, такой как нагревательная скважина.

"Нагреватель" представляет собой систему генерации тепла в скважине или в околоскважинной области. Нагревателями могут быть (не ограничивая этим списка) электронагреватели, горелки, очаги горения с материалом в пласте или добытым из пласта (например, распределенные очаги горения) и/или их сочетания. "Блоком источников тепла" называют ряд источников тепла, образующих группу, которая, повторяясь, создает структуру источников тепла в пласте.

"Конденсируемыми углеводородами" являются углеводороды, которые конденсируются при 25°С и одной атмосфере абсолютного давления. В число конденсируемых углеводородов может входить смесь углеводородов с числом атомов углерода больше 4. "Неконденсируемыми углеводородами" являются углеводороды, которые не конденсируются при 25°С и одной атмосфере абсолютного давления. В число неконденсируемых углеводородов может входить смесь углеводородов с числом атомов углерода меньше 5.

"Повышение качества" относится к повышению качества углеводородов. Например, результатом повышения качества тяжелых углеводородов может быть повышение плотности тяжелых углеводородов по шкале API (шкала Американского нефтяного института).

Для получения множества различных продуктов углеводороды в пластах можно обрабатывать разными способами. В некоторых вариантах такие пласты можно обрабатывать постадийно. Фиг.1 иллюстрирует несколько стадий нагревания углеводородсодержащего пласта. На фиг.1 также показан пример зависимости добычи (в баррелях нефтяного эквивалента на 1 тонну) (ось y) пластовых флюидов из углеводородсодержащего пласта от температуры в °С (ось x) пласта.

На стадии нагревания 1 происходит десорбция метана и испарение воды. Нагревание пласта на стадии 1 может быть осуществлено по возможности быстро. Например, когда углеводородсодержащий пласт подвергается первичному нагреву, углеводороды в пласте могут десорбировать адсорбированный метан. Десорбированный метан может получать из пласта в качестве продукта. Если продолжать нагрев углеводородсодержащего пласта, может произойти испарение содержащейся в углеводородсодержащем пласте воды. В некоторых углеводородсодержащих пластах вода может заполнять от примерно 10 до примерно 50% объема пор пласта. В других пластах вода может заполнять большую или меньшую часть объема пор. Вода в пласте испаряется, как правило, при температуре от примерно 160 до примерно 285°С при значениях абсолютного давления от примерно 6 до примерно 70 бар. В некоторых вариантах абсолютное давление в пласте в процессе конверсии по месту залегания может поддерживаться в пределах от примерно 2 до примерно 70 бар. В некоторых вариантах испарившаяся вода может приводить к изменениям смачиваемости в пласте и/или к повышению давления в пласте. Изменения смачиваемости и/или повышенное давление могут оказывать влияние на реакции пиролиза или другие реакции в пласте. В некоторых вариантах испарившуюся воду можно получать из пласта в качестве продукта. В других вариантах испарившаяся вода может использоваться для экстракции с паром и/или для перегонки в пласте или вне пласта. Удаление воды из пласта и увеличение объема пор в пласте может приводить к увеличению пространства для хранения углеводородов внутри объема пор.

После стадии нагрева 1 нагревание пласта может быть продолжено таким образом, чтобы температура внутри пласта достигала (по крайней мере) температуры начала пиролиза (например, температуры нижнего температурного предела на стадии 2). На стадии 2 может осуществляться пиролиз углеводородов внутри пласта. Пределы температуры пиролиза могут меняться в зависимости от типов углеводородов в пласте. Пределы температуры пиролиза могут включать температуры от примерно 250 до примерно 400°С. Пределы температуры пиролиза для производства желаемых продуктов могут составлять только часть полного интервала температур пиролиза. В некоторых вариантах пределы температуры пиролиза для производства желаемых продуктов могут включать температуры от примерно 250 до примерно 400°С. Если температура углеводородов в плате медленно растет примерно от 250°С до 400°С, то производство продуктов пиролиза может в существенной степени завершаться при приближении к температуре 400°С. Нагревание углеводородсодержащего пласта несколькими источниками тепла может привести к установлению тепловых градиентов вокруг источников тепла, которые медленно повышают температуру углеводородов в пласте в пределах температур пиролиза.

В некоторых вариантах конверсии по месту залегания температура подвергаемых пиролизу углеводородов не может медленно повышаться в пределах температур от примерно 250 до примерно 400°С. Углеводороды в пласте могут быть нагреты до заданной температуры (например, примерно до 325°С). В качестве заданной температуры могут быть выбраны и другие температуры. Заданная температура в пласте может быть установлена относительно быстро и эффективно за счет тепла от источников тепла. Поступление энергии в пласт от источников тепла может быть отрегулировано таким образом, чтобы температура в пласте поддерживалась существенно на уровне заданного значения. Температуру углеводородов можно поддерживать существенно на уровне заданного значения до тех пор, пока пиролиз не уменьшится до такой степени, что добыча желаемых пластовых флюидов перестанет быть экономичной.

Система источников тепла может включать множество блоков источников тепла. Могут существовать много нагреваемых частей, а также много выбранных участков внутри систем источников тепла. В некоторых вариантах большое пространство может обеспечить относительно медленный нагрев углеводородного материала. Медленный нагрев обеспечит пиролиз углеводородного материала с минимальным коксообразованием или отсутствием коксообразования в пласте вне участков вблизи источников тепла. Нагрев от источников тепла позволяет достичь в выбранном участке таких температур пиролиза, при которых все углеводороды в выбранном участке смогут принять участие в реакциях пиролиза. В некоторых вариантах переработки по месту залегания основная часть пиролизных флюидов образуется тогда, когда выбранный участок находится в пределах от 0 до 25 м от источника тепла.

Расстояния между источниками тепла могут варьировать в зависимости от ряда факторов. В число этих факторов входят (но не ограничивают их число) тип углеводородсодержащего пласта, выбранная скорость нагрева и/или выбранная средняя температура, достигаемая в нагреваемом участке. В некоторых вариантах системы размещения скважин расстояние между источниками тепла может быть в пределах от примерно 5 до примерно 25 м. В некоторых вариантах системы размещения скважин расстояние между источниками тепла может быть в пределах от примерно 8 до примерно 15 м.

Тепло может генерироваться нагревателем, расположенным на открытом стволе скважины. Генерируемое тепло может нагревать часть примыкающего к нагревателю углеводородсодержащего пласта путем радиации. Использование открытого оборудования скважины может снизить расходы на крепление и герметизацию скважины, связанные с заполнением пустот материалом с целью обеспечения теплопереноса между изолированным проводником и пластом путем теплопроводности. Кроме того, радиационный перенос тепла может быть более эффективен в пласте по сравнению с переносом тепла путем теплопроводности, вследствие чего нагреватели при использовании радиационного теплопереноса могут эксплуатироваться при более низкой температуре. Эксплуатация при более низкой температуре может продлить срок службы источника тепла и/или снизить себестоимость материала, необходимого для выполнения источника тепла.

Как показано на фиг.2, в дополнение к источникам тепла 100 в части углеводородсодержащего пласта могут, как правило, помещаться одна или более эксплуатационных скважин 102. Пластовые флюиды могут добываться через эксплуатационные скважины 102. В некоторых вариантах эксплуатационные скважины 102 могут включать источник тепла. Источник тепла может нагревать части пласта на эксплуатационной скважине или вблизи нее и создавать возможность для извлечения паровой фазы из пластовых флюидов. Необходимость высокотемпературной перекачки жидкостей из эксплуатационной скважины может быть уменьшена или устранена. Устранение или ограничение высокотемпературной перекачки жидкостей может значительно снизить себестоимость продукции. Обеспечение нагрева на эксплуатационной скважине или через нее может: (1) препятствовать конденсации и/или возврату в скважину добываемого флюида в том случае, когда такой добываемый флюид перемещается в эксплуатационной скважине вблизи покрывающего слоя; (2) увеличивать подвод тепла к пласту; и/или (3) повышать проницаемость пласта на эксплуатационной скважине или вблизи нее. В некоторых вариантах процесса переработки по месту залегания количество тепла, подводимого к эксплуатационным скважинам, значительно меньше количества тепла, подводимого к источникам тепла, которые нагревают пласт.

Поскольку проницаемость и/или пористость в нагретом пласте повышается, добываемые пары могут протекать на значительные расстояния через пласт при относительно низкой разнице в давлении. Повышение проницаемости может быть следствием уменьшения массы нагретой части из-за испарения воды, извлечения углеводородов и/или образования разломов. Флюиды могут легче протекать через нагретую часть. В некоторых вариантах эксплуатационные скважины могут создаваться в верхних частях углеводородных слоев.

Фиг.3 иллюстрирует вариант углеводородсодержащего слоя 104, который может быть расположен под углом, близким к горизонтали по отношению к верхней поверхности грунта 106. Угол углеводородсодержащего слоя 104, однако, может варьироваться. Например, углеводородсодержащий слой 104 может падать или быть слегка наклонным. Как показано на фиг.3, эксплуатационные скважины 102 могут проникать в углеводородсодержащий пласт вблизи верха нагретой части 108, нагреваемой с помощью нагревательной скважины 110. Эксплуатационные скважины, значительно заглубленные в нагреваемый углеводородный слой, могут оказаться необязательными.

Флюид, производимый в углеводородсодержащем пласте, может перемещаться на значительное расстояние через углеводородсодержащий пласт в виде пара. Значительное расстояние может превосходить 1000 м в зависимости от разных факторов (например, от проницаемости пласта, свойств флюида, температуры пласта и градиента давления, обеспечивающего перемещение флюида). Благодаря увеличенной проницаемости в пласте, подвергаемом переработке по месту залегания и извлечении пластового флюида, для эксплуатационных скважин может оказаться достаточным наличие лишь каждого второго из блоков источников тепла или же по одному из трех, четырех, пяти или шести блоков источников тепла.

В процессе по месту залегания эксплуатационные скважины могут эксплуатироваться таким образом, чтобы давление в эксплуатационных скважинах было ниже давления в других участках пласта. В некоторых вариантах в эксплуатационных скважинах может создаваться вакуум. Поддерживание в эксплуатационных скважинах более низкого давления может препятствовать флюидам в пласте мигрировать за пределы зоны обработки внутри пласта.

Некоторые варианты могут включать регулирование тепла, подводимого к, по крайней мере, части пласта таким образом, чтобы добыча менее ценных продуктов в этой части пласта могла бы быть в значительной степени ограничена. Регулирование тепла, подводимого к, по крайней мере, части пласта, может также повысить однородность проницаемости в пласте. Например, регулирование нагрева пласта для ограничения добычи менее ценных продуктов может в некоторых вариантах включать регулирование скорости нагрева до суточного выхода меньшего выбранного выхода (например, 10°С, 5°С, 3°С, 1°С, 0,5°С или 0,1°С).

Существенно равномерный нагрев углеводородсодержащего пласта может привести к существенно равномерному увеличению проницаемости. Например, равномерный нагрев может привести к образованию в нагретой части ряда существенно равномерных разломов из-за возникающих в пласте тепловых напряжений. Существенно равномерный нагрев может привести к существенно равномерному пиролизу флюидов из нагретой части. Удаление воды в процессе испарения и добычи сможет привести к увеличению проницаемости в нагретой породе. В дополнение к образованию разломов в результате термических стрессов разломы могут также возникать в результате повышения давления флюидов. Поскольку флюиды образуются в пределах нагретого участка, внутри нагретого участка может также повышаться давление флюидов. Поскольку давление флюидов приближается к литостатическому давлению нагретого участка, возможно образование разломов. Следствием существенно равномерного нагрева и равномерного образования флюидов может быть образование существенно равномерных разломов в пределах нагретого участка. В некоторых вариантах изменения проницаемости нагретого участка углеводородсодержащего пласта могут быть не более чем приблизительно десятикратными.

Некоторые варианты обработки тяжелых углеводородов в пласте с относительно низкой проницаемостью могут включать подвод тепла от одного или более источников тепла для пиролиза некоторых тяжелых углеводородов. Источники тепла могут пиролизовать, по крайней мере, некоторые тяжелые углеводороды в выбранном участке пласта и могут создавать давление в, по крайней мере, части выбранного участка. В процессе нагревания давление внутри пласта может значительно повышаться. Давление в пласте можно регулировать таким образом, чтобы поддерживать в пласте давление, необходимое для образования флюида желаемого состава. Образовавшийся в результате пиролиза флюид может быть извлечен из пласта в виде пара из одной или более нагревательных скважин с использованием создаваемого при нагреве пласта противодавления.

После пиролиза углеводородов в пласте может оставаться большое количество углерода и некоторое количество водорода. Значительная часть остающегося в пласте углерода может добываться из пласта в виде синтез-газа. Генерация синтез-газа может иметь место на стадии нагрева 3, которая изображена на фиг.1. Стадия 3 может включать нагрев углеводородсодержащего пласта до температуры, достаточной для обеспечения возможности генерации синтез-газа. Например, синтез-газ может производиться в пределах температур от примерно 400 до примерно 1200°С.

Фиг.2 дает схематическое изображение варианта части системы переработки по месту залегания для обработки углеводородсодержащего пласта. Источники тепла 100 могут быть размещены в пределах, по крайней мере, части углеводородсодержащего пласта. Источники тепла 100 могут включать, например, электронагреватели, такие как изолированные провода, нагреватели типа проводников в изолированной трубке, открытые горелки, беспламенные распределенные очаги горения и/или природные распределенные очаги горения. Источники тепла 100 могут также включать другие типы нагревателей. Источники тепла 100 обеспечивают тепло для, по крайней мере, части углеводородсодержащего пласта. Источники тепла 100 могут получать энергию через подводящие линии 112. Подводящие линии 112 могут структурно различаться в зависимости от источника тепла или источников тепла, используемых для нагрева пласта. Подводящие линии для источников тепла могут передавать электрический ток для электронагревателей, могут транспортировать топливо для очагов горения или же могут транспортировать циркулирующую в пласте теплообменную жидкость.

Эксплуатационные скважины 102 могут использоваться для извлечения пластового флюида из пласта. Пластовый флюид, добываемый из эксплуатационных скважин 102, может транспортироваться через сборную систему трубопроводов 114 к обрабатывающим устройствам 116. Пластовые флюиды могут также добываться из источников тепла 100. Например, флюид может добываться из источников тепла 100 с целью регулирования давления внутри пласта, расположенного рядом с источниками тепла. Флюид, добываемый из источников тепла 100, может транспортироваться через трубопроводы или систему трубопроводов к сборной системе трубопроводов 114 или же добываемый флюид может транспортироваться через трубопроводы или систему трубопроводов непосредственно к обрабатывающим устройствам 116. В число обрабатывающих устройств 116 могут входить разделительные установки, реакционные установки, установки повышения качества, топливные элементы, турбины, емкости для хранения и другие системы или установки для переработки добываемых пластовых флюидов.

Система переработки по месту залегания для обработки углеводородов может включать защитные емкости 118. В некоторых вариантах могут быть использованы барьеры для ограничения миграции флюидов (например, производимых флюидов и/или грунтовых вод) в и/или из части пласта, подвергаемого процессу переработки по месту залегания. В число барьеров могут входить (и не ограничиваясь этим) природные образования (например, покрывающий слой или нижележащий слой), морозильные скважины, замороженные барьерные зоны, низкотемпературные барьерные зоны, цементированные стенки, сернистые скважины, водопонижающие скважины, нагнетательные скважины, барьер, образованный образующимся в пласте гелем, барьер, образованный осаждающимися в пласте солями, барьер, образованный в результате реакций полимеризации в пласте, вовлекаемые в пласт пластовые залежи или сочетания перечисленных выше барьеров.

Процесс переработки по месту залегания для углеводородов может включать подвод тепла к части углеводородсодержащего пласта и регулирования температуры, скорости подъема температуры и/или давления в нагреваемой части пласта. Повышение температуры и/или скорости повышения температуры нагреваемого участка можно регулировать путем изменения энергии, подводимой к источникам тепла в пласте.

В некоторых вариантах с целью удаления флюидов и/или регулирования давления могут быть предусмотрены один или более трубопроводов для подвода дополнительных компонентов (например, азота, двуокиси углерода, восстанавливающих агентов, таких как водородсодержащий газ и т.п.). Давление в пласте имеет тенденцию быть максимальным вблизи источников нагрева. Может оказаться полезным применение оборудования, контролирующего давление. В некоторых вариантах добавление восстанавливающего агента вблизи источника нагрева способствует созданию более благоприятных условий пиролиза (например, более высокого парциального давления водорода). Поскольку проницаемость и пористость имеют тенденцию к быстрому увеличению вблизи источника нагрева, часто бывает целесообразно производить добавление восстанавливающего агента вблизи источника нагрева, благодаря чему восстанавливающий агент сможет легче перемещаться в пласт.

Пластовые флюиды, включая флюиды, образующиеся при пиролизе, могут добываться из пласта. Флюиды, образующиеся при пиролизе, могут включать (не ограничиваясь этим) углеводороды, водород, двуокись углерода, окись углерода, сероводород, аммиак, азот, воду и их смеси. По мере повышения температуры пласта количество конденсируемых углеводородов в добываемом пластовом флюиде стремится к понижению. При высокой температуре пласт может в основном производить метан и/или водород. Если углеводородсодержащий пласт нагревать в течение всего интервала пиролиза, к моменту высшего предела интервала пиролиза пласт может производить лишь небольшие количества водорода. После истощения всего имеющегося водорода добыча флюидов из пласта обычно минимальна.

В одном из вариантов процесса конверсии по месту залегания для повышения качества материалов может использоваться нагретый пласт. Материалы, качество которых предстоит повысить, могут либо добываться из той же самой части пласта и направляться на рециркуляцию, либо добываться из других пластов или из других частей того же пласта.

Повышение качества может включать (не ограничиваясь этим) изменение состава продукта, температуры кипения или температуры замерзания. Примеры материалов, качество которых может быть повышено, включают (не ограничиваясь этим) тяжелые углеводороды, смолу, эмульсии (например, эмульсии, образующиеся при поверхностном отделении смолы от песка), лигроин, асфальтены и/или сырую нефть. В некоторых вариантах в пласт с целью повышения качества может быть закачена добытая открытым способом смола. С целью повышения качества такой добываемой открытым способом смолы эта смола перед ее вводом в пласт может быть частично обработана, нагрета или переведена в эмульсию. Материал, качество которого предстоит повысить, может быть введен в нагретую часть пласта. Качество материала может быть в пласте повышено. Например, повышение качества может включать ввод тяжелых углеводородов с плотностью по шкале API ниже 20, 15, 10 или 5° в нагретую часть пласта. Тяжелые углеводороды могут быть подвергнуты в нагретой части пласта крекингу или дистилляции. Тяжелые углеводороды повышенного качества могут иметь плотность по шкале API выше примерно 20° (или выше примерно 25° или выше 30°). Тяжелые углеводороды повышенного качества могут также иметь пониженное количество серы и/или азота. Для определения относительного повышения качества углеводородов может измеряться какое-либо свойство углеводородов повышенного качества (например, плотность API или содержание серы).

В одном из вариантов процесса переработки по месту залегания из нагретого пласта могут добываться тяжелые углеводороды. С целью повышения качества тяжелые углеводороды они могут возвращаться назад в тот же самый пласт. В другом варианте тяжелый углеводород может быть добыт из одного пласта и повышен в качестве в другом пласте при другой температуре. Для получения желаемого продукта можно регулировать продолжительность обработки и температуру пласта. Например, часть флюида, вначале добытого из подвергаемого процессу переработки по месту залегания битуминозно-песчаного пласта, может представлять собой тяжелые углеводороды, особенно когда углеводороды добываются с относительно большой глубины углеводородсодержащего слоя битуминозно-песчаного пласта. Для того чтобы облегчить повышение качества добытых таким образом тяжелых углеводородов, они могут быть вновь введены в пласт через или вблизи источника тепла.

В одном из вариантов процесса переработки по месту залегания качество нефти, добываемой из пласта традиционными способами, может быть повышено в нагретом пласте системы процесса переработки. Для повышения качества нефть может подаваться к нагретой части пласта. В некоторых вариантах в нагретый пласт может вводиться только тяжелая фракция нефти. Нагретая часть пласта может повысить качество введенной части нефти и/или удалить нежелательные компоненты из введенной части нефти (например, серу и/или азот).

В некоторых вариантах к тяжелым углеводородам, закаченным в нагретый пласт, может добавляться водород или какой-либо другой отдающий водород флюид. Водород или отдающий водород флюид может усилить крекинг и повышение качества тяжелых углеводородов в нагретом пласте. В некоторых вариантах для повышения и/или регулирования давления в нагретом пласте тяжелые углеводороды могут закачиваться вместе с газом (например, водородом или двуокисью углерода).

Содержание водорода в углеводородсодержащем пласте может оказывать значительное влияние на состав добываемых из пласта углеводородных флюидов. Пиролиз углеводородов в нагретых частях пласта может производить углеводородные флюиды, включающие двойную связь или радикал. Водород внутри пласта может восстанавливать двойную связь до одинарной связи. Взаимодействие образующихся углеводородных флюидов друг с другом и/или с дополнительными компонентами в пласте может быть ограничено. Например, восстановление двойной связи образующихся углеводородных флюидов до одинарной связи может уменьшить полимеризацию образующихся углеводородов. Такая полимеризация может снижать количество образующихся флюидов и ухудшать качество добытого из пласта флюида.

Водород внутри пласта способен нейтрализовывать радикалы в образующихся углеводородных флюидах. Присутствующий в пласте водород может замедлять реакцию фрагментов углеводородов путем превращения фрагментов углеводородов в углеводородные флюиды с относительно короткими цепями. Углеводородные флюиды могут переходить в паровую фазу. Парофазные углеводороды могут относительно легко перемещаться через пласт к эксплуатационным скважинам. Увеличение углеводородных флюидов в паровой фазе может значительно понизить потенциал добычи менее желательных продуктов в пределах выбранной части пласта.

Отсутствие связанного и свободного водорода в пласте может отрицательно влиять на количество и качество флюидов, которые могут быть добыты из пласта. Если наличие природного водорода слишком мало, в пласт могут вводиться водород или другие восстанавливающие флюиды.

В одном из вариантов процесса внутрипластовой переработки по месту залегания в качестве зоны гидроочистки может быть использована нагретая часть пласта. Температура и давление в какой-либо части пласта могут регулироваться таким образом, чтобы в зоне гидроочистки присутствовал молекулярный водород. Например, какой-либо источник тепла или выбранные источники тепла могут работать при высокой температуре для производства водорода и кокса. Водород, производимый источником тепла или выбранными источниками тепла, может диффундировать или перемещаться за счет градиента давления, создаваемого эксплуатационными скважинами в направлении к зоне гидроочистки. Количество молекулярного водорода можно регулировать путем регулирования температуры источника тепла или выбранных источников тепла. В некоторых вариантах водород или образующий водород флюид (например, углеводороды, вводимые через или вблизи горячей зоны) могут вводиться в пласт с целью подвода водорода к зоне гидроочистки.

В одном из вариантов процесса переработки по месту залегания к зоне гидроочистки может подводиться какое-либо соединение или соединения с целью гидроочистки этого соединения или соединений. В некоторых вариантах соединение или соединения могут производиться в пласте в результате реакций пиролиза природных углеводородов. В других вариантах соединение или соединения могут вводиться в зону гидроочистки. Примеры соединений, которые могут быть подвергнуты гидроочистке, включают (но не ограничиваются ими) оксигенаты, олефины, азотсодержащие углеродные соединения, серусодержащие углеродные соединения, сырую нефть, синтетическую нефть, пек, смеси углеводородов и/или их сочетания.

Гидроочистка в нагретом пласте можно иметь преимущества по сравнению с традиционной гидроочисткой. Нагретый коллектор может функционировать подобно большой установке гидроочистки, обеспечивая для гидроочистки материалов большой реакционный объем. Условия гидроочистки могут сделать возможным протекание реакции при низком парциальном давлении водорода и/или при низкой температуре (например, ниже чем от примерно 0,007 до примерно 1,4 бар или от примерно 0,14 до примерно 0,7 бар парциального давления водорода и/или от примерно 200 до примерно 450°С или от примерно 200 до примерно 250°С). Коксообразование в пласте приводит к образованию водорода, который может быть использован для гидроочистки. Даже хотя в пласте и может происходить образование кокса, коксообразование не может стать причиной уменьшения общего объема пласта благодаря большому объему пор в коллекторе.

Нагретый пласт может обладать более низкой каталитической активностью в отношении гидроочистки по сравнению с имеющимися в продаже катализаторами гидроочистки. Пласт обеспечивает большую продолжительность очистки, большой объем и большую площадь поверхности, в результате чего процесс может быть более экономичным даже при более низкой каталитической активности. В некоторых пластах могут содержаться металлы. Эти естественным образом присутствующие металлы могут быть инкорпорированы в кокс и обеспечивать в процессе гидроочистки некоторую каталитическую активность. Преимуществом является то, что поток, образующийся в зоне гидроочистки, или поток, вводимый в эту зону, не нуждаются в мониторинге на присутствие дезактиваторов или разрушителей катализатора.

В одном из вариантов подвергшиеся гидроочистке продукты, добываемые из зоны гидроочистки по месту залегания, могут включать углеводородную смесь и неорганическую смесь. Добываемые продукты могут варьировать в зависимости, например, от взятого соединения. Примеры продуктов, которые могут быть добыты из зоны гидроочистки по месту залегания, включают (но не ограничиваются ими) углеводороды, аммиак, сероводород, воду или их смеси. В некоторых вариантах аммиак, сероводород и/или кислородсодержащие соединения могут составлять менее приблизительно 40 мас.% от добытых продуктов.

Пластовый флюид, добываемый из углеводородсодержащего пласта в процессе очистки, может включать смесь различных компонентов. С целью повышения экономической ценности продуктов, выдаваемых пластом, пластовую жидкость можно обрабатывать с использованием разнообразных способов обработки. В число используемых для обработки пластового флюида способов могут входить перегонка (например, атмосферная перегонка, фракционная перегонка и/или вакуумная перегонка), конденсация (например, фракционная), крекинг (например, термический крекинг, каталитический крекинг, каталитический крекинг, крекинг с псевдоожиженным катализатором, гидрокрекинг, остаточный гидрокрекинг и/или крекинг с водяным паром), реформинг (например, термический реформинг, каталитический реформинг и/или гидрореформинг с водяным паром), гидрогенизация, коксование, экстракция растворителем, депарафинизация с растворителем, полимеризация (например, каталитическая полимеризация или каталитическая изомеризация), висбрекинг, алкилирование, изомеризация, экстракция, деасфальтизация, гидрообессеривание, каталитическая депарафинизация, высаливание, экстракция (например, фенолами, другими ароматическими соединениями и т.п.) и/или отпаривание.

Пластовые флюиды могут подвергаться процессам обработки в некотором первом участке обработки по месту залегания, пока происходит образование и добыча пластового флюида, в некотором втором участке обработки по месту залегания, где происходит процесс специфической обработки, и/или на наземных обрабатывающих установках. "Наземная обрабатывающая установка" представляет собой установку, используемую для обработки, по крайней мере, части пластового флюида на поверхности земли. В число наземных обрабатывающих установок могут входить (не ограничиваясь этим) реакторы (например, установки гидроочистки, крекинг-установки, установки жидкостной экстракции, установки для производства удобрений и/или окисляющие установки), разделяющие установки (например, установки для извлечения жидкостей из установки для разделения воздуха других жидкостей, абсорберы, установки рекуперации и/или производства аммиака, установки газожидкостного разделения, перегонные колонны, реакционно-дистилляционные колонны и/или конденсационные установки), ребойлерные установки, теплообменники, насосы, трубопроводы, хранилища и/или энергетические установки (например, топливные батареи и/или газовые турбины). Ряд наземных обрабатывающих установок, эксплуатируемых последовательно, параллельно и/или последовательно-параллельно, называют конфигурацией наземных устройств. Конфигурация наземных устройств может существенным образом меняться в зависимости от состава пластового флюида, а также от производимых продуктов.

Конфигурация наземной обработки может сочетаться с процессами обработки на различных наземных системах обработки с целью производства большого разнообразия продуктов. Производимые по месту залегания продукты могут варьировать в зависимости от местных и/или глобальных рыночных условий, характеристик пласта, близости пласта к поставщику и/или имеющегося в наличии сырья. Производимые продукты могут быть использованы на месте, транспортированы в другое место и/или проданы какому-либо поставщику.

Сырье для наземных обрабатывающих установок может производиться на участках обработки и/или на наземных обрабатывающих установках. "Сырье" представляет собой поток, содержащий, по меньшей мере, один компонент, требуемый для процесса обработки. К сырью можно отнести (не ограничивая его этим) пластовый флюид, синтетический конденсат, газовый поток, водный поток, газовую фракцию, легкую фракцию, среднюю фракцию, тяжелую фракцию, кубовый остаток, лигроиновую фракцию, фракцию ракетного топлива, дизельную фракцию и/или фракцию, содержащую специфический компонент (например, срединную фракцию, фракцию, содержащую фенолы и т.д.). В некоторых вариантах сырье, прежде чем оно поступит на наземную обрабатывающую установку, подвергают гидроочистке. Например, на установке гидроочистки, используемой для гидроочистки синтетического конденсата, может производиться сероводород для использования в синтезе удобрений, таких как сульфат аммония. Альтернативным образом перед поступлением пластовых флюидов на наземную обрабатывающую установку из них могут быть удалены один или более компонентов (например, тяжелых металлов).

В альтернативных вариантах сырье для процессов обработки по месту залегания может быть произведено на поверхности на наземных обрабатывающих установках. Например, на наземной обрабатывающей установке от пластового флюида может быть отделен поток водорода и затем подведен к участку обработки по месту залегания для увеличения производства продуктов повышенного качества. Кроме того, сырье может быть закачено в участок обработки с целью его хранения для последующего использования. Альтернативным образом хранение сырья можно осуществлять в наземных хранилищах.

Состав производимых продуктов может быть изменен путем регулирования условий на участке обработке и/или на одной или более наземных обрабатывающих установках. В число условий на участке обработки и/или на одной или более наземных обрабатывающих установках входят (не ограничивая их числа) средняя температура, давление во флюиде, парциальное давление Н2, температурные градиенты, состав материала пласта, скорости нагрева и состав флюидов, поступающих на участок обработки и/или на наземную обрабатывающую установку. Для синтеза и/или отделения специфических компонентов из пластового флюида существует много различных конфигурацией наземных устройств.

Регулирование условий в пласте с целью регулирования давления водорода в образующемся флюиде может обеспечить улучшенные качества добываемых флюидов. В некоторых вариантах может оказаться полезным регулировать условия в пласте таким образом, чтобы абсолютное парциальное давление водорода в образующемся флюиде при его измерении в эксплуатационной скважине было выше, чем приблизительно 0,5 бар.

В одном из вариантов с целью повышения парциального давления Н2 можно нагревать часть углеводородсодержащего пласта. В некоторых вариантах повышенное парциальное давление Н2 может включать парциальные давления Н2 в пределах от примерно 0,5 до примерно 7 бар. Альтернативным образом интервал парциальных давлений Н2 может включать парциальные давления Н2 в пределах от примерно 5 до примерно 7 бар. Например, большая часть углеводородных флюидов может производиться при парциальном давлении H2 в пределах от примерно 5 до примерно 7 бар. Интервал парциального давления Н2 в парциальном давлении Н2 пиролиза может варьировать в зависимости, например, от температуры и давления в нагретой части пласта.

Поддержание парциального давления Н2 в пласте выше атмосферного давления может повысить величину плотности по API добываемых конденсируемых углеводородных флюидов. Поддержание повышенного парциального давления Н2 может повысить величину плотности по API добываемых конденсируемых углеводородных флюидов выше примерно 25° или, в некоторых случаях, выше примерно 30°. Поддержание повышенного парциального давления Н2 в нагретой части углеводородсодержащего пласта может повысить концентрацию Н2 в нагретой части пласта. Н2 может быть доступным для взаимодействия подвергшихся пиролизу компонентов углеводородов. Реакция H2 с пиролизованными компонентами углеводородов может уменьшить полимеризацию олефинов с образованием смол и других поперечно сшитых продуктов, повышение качества которых представляет трудности. Таким образом, можно ограничить добычу углеводородных флюидов, имеющих низкие значения плотности по API.

В процессе переработки по месту залегания в пласте могут образовываться значительные количества Н2 и углеводородных флюидов. Образование водорода в пласте и давление внутри пласта достаточное для перевода водорода в жидкую фазу в пределах пласта могут создать восстановительную среду внутри пласта без необходимости ввода в пласт восстановительного флюида (например, Н2 и/или неконденсируемых насыщенных углеводородов). Добываемый из пласта водородный компонент пластового флюида может быть отделен и использоваться для желаемых целей. Желаемыми целями могут быть (не ограничивая их числа) топливо для топливных батарей, топливо для топочных камер и/или сырьевой поток для наземных гидрогенизационных установок.

В одном из вариантов способ обработки углеводородсодержащего пласта по месту залегания может включать добавление водорода в выбранный участок пласта в то время, когда этот выбранный участок подвергается воздействию определенных условий. Например, водород может добавляться через нагревательную скважину или эксплуатационную скважину, расположенные вблизи выбранного участка. Поскольку водород иногда бывает относительно трудно доступен (или относительно дорог в производстве и при закупке), водород можно добавлять тогда, когда условия в пласте оптимизируют использование добавляемого водорода. Например, водород, образующийся на участке пласта, где осуществляется генерирование синтез-газа, может добавляться на участок пласта, подвергаемый пиролизу. Водород, добавляемый на пиролизный участок пласта, может способствовать образованию алифатических соединений и препятствовать образованию олефиновых углеводородов, которые снижают качество добываемых из пласта углеводородных флюидов.

В некоторых вариантах водород может добавляться на выбранный участок после того, как средняя температура пласта достигает температуры пиролиза (например, когда температура выбранного участка равна примерно 270°С). В некоторых вариантах водород может добавляться на выбранный участок после того, как средняя температура достигнет по меньшей мере 290°С, 320°С, 375°С или 400°С. Водород может добавляться на выбранный участок до того, как средняя температура пласта достигнет примерно 400°С. В некоторых вариантах водород может добавляться на выбранный участок до того, как средняя температура достигнет примерно 300°С или примерно 325°С.

Среднюю температуру пласта можно регулировать, селективно добавляя водород на выбранный участок пласта. Добавляемый в пласт водород может участвовать в экзотермических реакциях. Экзотермические реакции могут нагревать пласт и снижать количество энергии, которую необходимо подводить к пласту от источников тепла. В некоторых вариантах на выбранный участок пласта может добавляться такое количество водорода, чтобы средняя температура пласта не превышала 400°С.

Давление внутри нагретой части углеводородсодержащего пласта можно поддерживать, изменять и/или регулировать с помощью клапана. Например, источник тепла, расположенный в углеводородсодержащем пласте, может быть связан с клапаном. Клапан может выпускать флюид из пласта через источник тепла. Кроме того, нагнетательный клапан может быть связан с эксплуатационной скважиной внутри углеводородсодержащего пласта. В некоторых вариантах пропущенные клапаном флюиды могут быть собраны и отправлены на наземную установку для дальнейшей переработки и/или обработки.

В традиционных процессах обработки добытые из пласта углеводородные флюиды могут быть разделены на, по меньшей мере, два потока: газовый поток и поток синтетического конденсата. Газовый поток может содержать один или более компонентов и может быть далее разделен на потоки компонентов с помощью одной или более наземных обрабатывающих установок.

Перед разделением на газовый поток и поток жидкого углеводородного конденсата пластовый флюид может быть подвергнут гидроочистке. Альтернативным образом газовый поток и поток жидкого углеводородного конденсата перед их последующим разделением на потоки компонентов могут быть подвергнуты гидроочистке на отдельных установках гидроочистки. "Синтетический конденсат" является жидким компонентом флюида пласта, который способен конденсироваться.

Гидроочистка флюида может изменить многие свойства флюида. Гидроочистка может повысить содержание водорода в углеводородах во флюиде и/или объеме флюида. Например, удаленный из флюида при гидроочистке азот может быть превращен в аммиак. Удаленная сера может быть превращена в сероводород. Сырьем для установок гидроочистки может быть (не ограничивая тем самым виды сырья) пластовый флюид и/или флюид, произведенный или отделенный на какой-либо наземной обрабатывающей установке (например, синтетический конденсат, легкая фракция, средняя фракция, тяжелая фракция, кубовый остаток, срединная фракция, пиролизный бензин и/или молекулярный водород, образующийся на установке производства олефинов).

В процессе переработки по месту залегания может образовываться аммиак. Образование аммиака по месту залегания может происходить на стадии пиролиза из содержащегося в углеводородном материале азота. В пласте может также образовываться сероводород из серы, присутствующей в углеводородсодержащем материале. Образующиеся в пласте аммиак и сероводород могут быть растворены в воде, конденсированной из пластовых флюидов.

В некоторых вариантах аммиак может образоваться из содержащегося в углеводородах азота при проведении гидроочистки флюидов. На фиг.4 приведена конфигурация наземных обрабатывающих установок, которые могут отделять аммиак и другие газы от образовавшейся в пласте воды. Пластовый флюид 124 может быть разделен в устье скважины 126 на газовый поток 128, синтетический конденсат 130 и водный поток 132. Газообрабатывающая установка 134 может разделять поток газа 128 на газовую смесь 136, смесь легких углеводородов 138 и/или водородную фракцию 140. Газовой смесью 136 может быть (не ограничивая этим список) сероводород, окись углерода и/или аммиак. Газовая смесь 136 может быть объединена с водным потоком 132 с образованием водной смеси 142. Водная смесь 142 может перетекать на отгонную установку 144, где водная смесь 142 разделяется на аммиачный поток 146 и водную смесь 148. Водная смесь 148 может перетекать в отгонную установку 144' для разделения на газовый поток 150 и водный поток 152. Аммиачный поток 146 может быть сохранен в виде водного раствора или в безводной форме. Альтернативным образом аммиачный поток 146 может быть направлен на наземные использующие аммиак перерабатывающие установки, такие как установка синтеза мочевины или установка синтеза сульфата аммония. Синтетический конденсат 130 может перетекать на установку гидроочистки 154, где образуется содержащий аммиак поток 146' и подвергнутый гидроочистке синтетический конденсат 156. Содержащий аммиак поток 146' перед его поступлением на отгонную установку 144 может быть объединен с водным потоком 132.

В некоторых вариантах аммиак может производиться на месте на наземных обрабатывающих установках с использованием процесса синтеза аммиака, как показано на фиг.5. Воздушный поток 160 может перетекать на установку разделения воздуха для отделения от воздушного потока 160 потока азота 164 и потока 166. Перед направлением на производящую аммиак установку 172 поток азота 164 может быть нагрет с помощью теплообменника 168 с образованием нагретого азотного сырья 170'. Аммиак, образующийся по месту залегания или во время наземных обработочных процессов, может быть сохранен в виде водного раствора или в виде безводного аммиака. В некоторых случаях аммиак в любой из форм может быть продан как коммерческий продукт. Альтернативным образом аммиак может быть использован на месте для получения ряда различных продуктов, имеющих коммерческую ценность (например, удобрения, такие как сульфат аммония и/или мочевина). Производство удобрения может повысить экономическую жизнеспособность системы обработки, используемой для обработки пласта. Исходные вещества для производства удобрений могут быть получены по месту залегания или при обработке пластового флюида в наземных устройствах.

Аммиак и двуокись углерода, производимые при обработке как по месту залегания, так и на какой-либо наземной обрабатывающей установке, могут быть использованы для получения мочевины для использования в качестве удобрения, как это проиллюстрировано на фиг.6. Поток аммиака 174 и поток двуокиси углерода 176 могут взаимодействовать на установке производства мочевины 178, образуя поток мочевины 180.

Как проиллюстрировано на фиг.7, сульфат аммония может образовываться при обработке пластового флюида на наземной обрабатывающей установке. Устье скважины 126 может разделять пластовый флюид 124 на смесь неконденсируемых углеводородных флюидов 182 и синтетический конденсат 130. Разделительная установка 184 может быть использована для разделения неконденсируемых углеводородных флюидов 182 на поток водорода 140', поток сероводорода 186, метановый поток 188, поток двуокиси углерода 178' и неконденсируемые углеводородные флюиды 182'.

Сероводородный поток 186 может перетекать на установку окисления 190, где он превращается в сернокислотный поток 192. В некоторых вариантах к установке окисления 190 может быть подведен дополнительный сероводородный поток 186'. В некоторых вариантах сероводородный поток 186' может поступать с установки гидроочистки. Установка гидроочистки может быть наземным устройством в другом участке системы обработки или части другой конфигурации системы обработки. Поток аммиака 174 и сернокислотный поток 192 могут перетекать в установку синтеза удобрений 194, в результате чего образуется поток сульфата аммония 196. Альтернативным образом часть серной кислоты, произведенной на установке окисления, может продаваться как коммерческий продукт.

В некоторых вариантах аммиак, образующийся при обработке пласта, может быть использован для получения карбоната аммония, бикарбоната аммония, карбамата аммония и/или мочевины. Использование отделенного таким образом аммиака может уменьшить выбросы двуокиси углерода из процесса обработки. Карбонат аммония, бикарбонат аммония, карбамат аммония и/или мочевина могут быть направлены в качестве коммерческих продуктов на местный рынок для использования (например, в качестве удобрения или материала для производства удобрения). Карбонат аммония, бикарбонат аммония, карбамат аммония и/или мочевина могут улавливать или связывать в комплекс двуокись углерода в геологических пластах.

Дальнейшие модификации и альтернативные варианты различных аспектов изобретения могут быть очевидными для специалистов в данной области с учетом настоящего описания. Соответственно настоящее описание следует воспринимать как иллюстративное и целью его является научить специалистов в данной области общему принципу реализации изобретения. Следует понимать, что показанные и описанные здесь формы изобретения, детали и способы могут быть обращены и некоторые характерные признаки изобретения могут быть использованы независимо, что станет очевидным специалисту после того, как он поймет пользу этого описания изобретения. Элементы и материалы могут быть заменены по отношению к тем, которые были вышеописаны, части и процессы могут быть обращены и некоторые достижения этого изобретения могут использоваться независимо, как становится понятным специалисту в данной области после извлечения конкретной информации из описания этого изобретения. Описанные здесь элементы могут быть изменены без отступления от сути и выхода за пределы изобретения, описанного в приведенной ниже формуле изобретения. Кроме того, следует понимать, что описанные здесь независимо признаки могут быть в некоторых вариантах объединены.

1. Способ гидроочистки флюида внутри нагретого углеводородсодержащего пласта по месту залегания, включающий

подвод тепла от одного или более нагревателей к части углеводородсодержащего пласта, где, по меньшей мере, один из нагревателей находится, по крайней мере, в одном из стволов в пласте;

обеспечение переноса тепла от одного или более нагревателей к какой-либо части пласта;

подвод флюида к этой части пласта через горячую зону или вблизи горячей зоны;

регулирование парциального давления H2 в этой части пласта;

проведение гидроочистки, по крайней мере, части флюида в этой части пласта; и

добычу из пласта смеси, содержащей подвергнутые гидроочистке флюиды.

2. Способ по п.1, в котором смесь добывают из пласта тогда, когда парциальное давление водорода в части пласта составляет, по меньшей мере, примерно 0,5 бар.

3. Способ по п.1, в котором тепло, подведенное от, по меньшей мере, одного из одного или более нагревателей переносится к, по крайней мере, части пласта главным образом путем проводимости.

4. Способ по любому из п.1, в котором подводимый к пласту флюид содержит водород.

5. Способ по любому из пп.1-4, включающий, кроме того, регулирование тепла таким образом, чтобы температура в части пласта была примерно от 200°С до 450°С.

6. Способ по любому из пп.1-4, включающий, кроме того, подвод водорода к части пласта после достижения температуры в части пласта примерно от 270°С до 400°С.

7. Способ по любому из пп.1-4, включающий, кроме того, регулирование температуры преобладающей части пласта путем селективного добавления к пласту водорода.

8. Способ по п.7, включающий регулирование температуры примерно от 375°С или ниже до 400°С или ниже.

9. Способ по любому из пп.1-4, включающий регулирование скорости нагрева таким образом, чтобы температура была ниже примерно 400°С.

10. Способ по любому из пп.1-4, в котором подводимый флюид содержит олефины, пек, кислородсодержащие соединения, серусодержащие соединения, азотсодержащие соединения и/или непереработанную нефть.

Приоритет изобретения установлен от 24.10.2001 по дате первой заявки, поданной в Патентное Ведомство США.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче нефти горизонтальными скважинами. .
Изобретение относится к разработке небольших пластово-сводовых месторождений высоковязких нефтей с тепловым воздействием на пласт. .

Изобретение относится к облагораживанию и добыче угля и может быть использовано для истощенных или трудноизвлекаемых углеродов. .

Изобретение относится к способу добычи углеводородов через обогреваемый ствол скважины, размещенной в углеводородсодержащем пласте. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для ликвидации гидратных и парафиновых отложений, образующихся при эксплуатации нефтяных скважин.

Изобретение относится к добыче нефти с применением тепла, преимущественно из коллекторов с тяжелой битумной нефтью. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче тяжелой вязкой нефти, а также парафиносмолистосодержащей нефти. .

Изобретение относится к горной и нефтегазодобывающей промышленности, в частности к совместной разработке месторождений титаносодержащих руд и высоковязких нефтей, залегающих в одном пласте.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче тяжелой вязкой нефти, а также парафиносмолистосодержащей нефти. .
Изобретение относится к области эксплуатации нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для обработки призабойной зоны пласта. .

Изобретение относится к обработке подземных пластов и, в частности, к формированию барьеров вокруг зоны обработки для предотвращения перемещения флюидов в зону или из зоны обработки

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче тяжелой вязкой нефти, а также парафиносмолистой нефти

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к области разработки нефтяных или битумных месторождений, а именно к способам добычи вязкой нефти или битума добывающими горизонтальными скважинами при тепловом воздействии на пласт через паронагнетательные горизонтальные скважины

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче тяжелой вязкой нефти, а также парафиносмолистосодержащей нефти

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче тяжелой вязкой нефти, а также парафиносмолистосодержащей нефти

Изобретение относится к области разработки газогидратных месторождений
Изобретение относится к области нефтяной промышленности и может найти применение при разработке нефтяных залежей с подошвенной водой

Изобретение относится к добыче высоковязкой нефти с помощью системы горизонтально-вертикальной скважины и теплового воздействия на пласт

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к способам добычи битумов с применением тепла в комплексе с бурением горизонтальных скважин

Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к тепловому воздействию на нефтяные пласты

Изобретение относится к гидроочистке флюида в нагретом пласте по месту залегания

Наверх