Нагревание углеводородсодержащих пластов в поэтапном процессе линейного вытеснения

Авторы патента:


Нагревание углеводородсодержащих пластов в поэтапном процессе линейного вытеснения
Нагревание углеводородсодержащих пластов в поэтапном процессе линейного вытеснения
Нагревание углеводородсодержащих пластов в поэтапном процессе линейного вытеснения
Нагревание углеводородсодержащих пластов в поэтапном процессе линейного вытеснения
Нагревание углеводородсодержащих пластов в поэтапном процессе линейного вытеснения
Нагревание углеводородсодержащих пластов в поэтапном процессе линейного вытеснения
Нагревание углеводородсодержащих пластов в поэтапном процессе линейного вытеснения

 


Владельцы патента RU 2447274:

ШЕЛЛ ИНТЕРНЭШНЛ РИСЕРЧ МААТСХАППИЙ Б.В. (NL)

Изобретение относится к добыче углеводородов, водорода и/или других продуктов из различных подземных пластов с применением тепловых методов. Обеспечивает повышение эффективности способа. Сущность изобретения: по способу подводят тепло к первому участку пласта с помощью одного или более первых нагревателей, расположенных в указанном первом участке, нагревают первые углеводороды в первом участке так, что, по меньшей мере, некоторые из первых углеводородов становятся подвижными, добывают, по меньшей мере, некоторые из указанных подвижных первых углеводородов через добывающую скважину, расположенную во втором участке пласта. При этом указанный второй участок расположен, по существу, рядом с первым участком пласта, причем часть второго участка получает некоторое количество теплоты от указанных подвижных первых углеводородов, но не нагревается кондуктивно теплотой от первых нагревателей. Затем подают тепло во второй участок с помощью одного или более нагревателей, расположенных во втором участке, для дополнительного нагрева второго участка. В нагретых участках пласта меняют давление для изменения и/или управления составом добываемых углеводородов и регулирования содержания конденсируемого углеводорода относительно неконденсируемого углеводорода и/или регулирования плотности добываемого углеводорода. 20 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в общем, касается способов и систем, предназначенных для добычи углеводородов, водорода и/или других продуктов из различных подземных пластов, таких как пласты, содержащие углеводороды. Определенные варианты осуществления изобретения касаются обработки пластов в управляемых или поэтапных процессах.

Уровень техники

Углеводороды, добываемые из подземных пластов, часто используются в качестве энергетических ресурсов, сырья и потребительских товаров. Озабоченность по поводу истощения углеводородных ресурсов и ухудшения общего качества добываемых углеводородов привела к разработке способов более эффективной добычи, обработки и/или использования доступных углеводородных ресурсов. Для извлечения углеводородных материалов из подземных пластов могут быть использованы процессы in situ. Для того чтобы легче извлекать углеводородный материал из подземного пласта, может потребоваться изменить химические и/или физические свойства углеводородного материала. Изменения химических и физических свойств могут включать в себя реакции in situ, в результате которых получаются извлекаемые флюиды, происходит изменение состава, изменение растворяющей способности, изменение плотности, фазовые превращения и/или изменение вязкости углеводородного материала в пласте. Флюид может представлять собой, но не ограничительно, газ, жидкость, эмульсию, суспензию и/или поток твердых частиц, характеристики которого аналогичны характеристикам потока жидкости.

Нагреватели, предназначенные для нагревания пласта при осуществлении процесса in situ, могут быть размещены в стволах скважин. Примеры процессов in situ, в которых используются нагреватели, размещенные в стволе скважины, показаны в патентных документах US 2634961 (Ljungstrom), US 2732195 (Ljungstrom), US 2780450 (Ljungstrom), US 2789805 (Ljungstrom), US 2923535 (Ljungstrom) и US 4886118 (Van Meurs et al.)

Как отмечено выше, прилагаются значительные усилия, направленные на разработку способов и систем экономически целесообразной добычи углеводородов, водорода и/или других продуктов из пластов, содержащих углеводороды. Существует необходимость в улучшенных способах и системах добычи углеводородов, водорода и/или других продуктов из различных пластов, содержащих углеводороды, в которых будет уменьшен подвод энергии в пласт и которые будут обрабатывать эти пласты более эффективно.

Раскрытие изобретения

Описанные варианты осуществления изобретения касаются, в общем, систем, способов и нагревателей для обработки подземных пластов. Также описанные варианты осуществления изобретения, в общем, касаются нагревателей, содержащих новые компоненты. Такие нагреватели могут быть выполнены с использованием описанных систем и способов.

В некоторых вариантах предлагается одна или несколько систем, способов и/или нагревателей. В некоторых вариантах системы, способы и/или нагреватели используются для обработки подземного пласта.

В некоторых вариантах осуществления изобретения предложен способ обработки пласта, содержащего углеводороды, включающий в себя следующее: один или несколько первых нагревателей, расположенных в первом участке пласта, подводят тепло к первому участку; нагревают первые углеводороды в первом участке так, что, по меньшей мере, некоторые из первых углеводородов становятся подвижными; добывают, по меньшей мере, некоторые из указанных подвижных первых углеводородов через добывающую скважину, расположенную во втором участке пласта, при этом второй участок расположен, по существу, рядом с первым участком пласта, причем часть второго участка получает некоторое тепло от подвижных первых углеводородов, но не нагревается кондуктивно от первых нагревателей; и от одного или более вторых нагревателей, расположенных во втором участке, подводят теплоту во второй участок с целью дополнительного его нагревания.

В других вариантах осуществления изобретения признаки конкретных вариантов осуществления изобретения могут быть совмещены с признаками других вариантов осуществления изобретения. Например, признаки одного варианта осуществления изобретения могут быть совмещены с признаками любого другого варианта осуществления изобретения.

В других вариантах осуществления изобретения обработка подземного пласта осуществляется с использованием любых описанных здесь способов, систем или нагревателей.

В других вариантах осуществления изобретения к описанным конкретным вариантам осуществления изобретения могут быть добавлены дополнительные признаки.

Краткое описание чертежей

Достоинства настоящего изобретения будут ясны специалистам в рассматриваемой области после прочтения подробного описания, содержащего ссылки на приложенные чертежи, на которых:

фиг.1 - вид, показывающий этапы нагревания пласта, содержащего углеводороды;

фиг.2 - схематический вид варианта осуществления части системы тепловой обработки in situ, предназначенной для обработки пласта, содержащего углеводороды;

фиг.3 - вид сбоку, показывающий вариант осуществления процесса поэтапного нагревания in situ и добычи, указанный процесс предназначен для обработки пласта битуминозных песков;

фиг.4 - вид сверху, показывающий вариант конфигурации в виде прямоугольной шахматной доски, предназначенной для реализации процесса поэтапного нагревания in situ и добычи;

фиг.5 - вид сверху, показывающий вариант кольцевой конфигурации, предназначенной для реализации процесса поэтапного нагревания in situ и добычи;

фиг.6 - вид сверху, показывающий вариант кольцевой конфигурации по типу шахматной доски, предназначенный для реализации процесса поэтапного нагревания in situ и добычи;

фиг.7 - вид сверху, показывающий вариант с множеством прямоугольных конфигураций в виде шахматной доски, расположенных в области обработки, и предназначенных для реализации процесса поэтапного нагревания in situ и добычи.

Хотя изобретение не исключает различные модификации и альтернативные формы, далее для примера на чертежах показаны и подробно описаны конкретные варианты осуществления изобретения. Чертежи могут быть выполнены не в масштабе. Тем не менее, необходимо понимать, что чертежи и подробное описание не ограничивают изобретение конкретной описанной формой, а, наоборот, изобретение подразумевает все модификации, эквиваленты и альтернативы, не выходящие за рамки объема настоящего изобретения, который определен в прилагаемой формуле изобретения.

Подробное описание изобретения

Последующее описание, в общем, относится к системам и способам обработки углеводородов в пластах. Такие пласты обрабатывают с целью добычи углеводородных продуктов, водорода и других продуктов.

«Крекингом» называется процесс, включающий в себя разложение и рекомбинацию молекул органических соединений с целью получения большего числа молекул, чем присутствовало изначально. При крекинге происходит ряд реакций, сопровождающихся перемещением атомов водорода между молекулами. Например, лигроин может подвергаться реакции термического крекинга для получения этана и Н2.

«Давление флюида» - это давление, порождаемое флюидом в пласте. «Литостатическое давление» (иногда называемое «литостатическим напряжением») представляет собой давление в пласте, равное весу на единицу площади вышележащей породы. «Гидростатическое давление» представляет собой давление в пласте, причиной которого является столб воды.

«Пласт» включает в себя один или несколько слоев, содержащих углеводороды, один или несколько неуглеводородных слоев, покрывающий слой и/или подстилающий слой. «Углеводородными слоями» называются слои пласта, которые содержат углеводороды. Углеводородные слои могут содержать неуглеводородные материалы и углеводородные материалы. «Покрывающий слой» и/или «подстилающий слой» содержат один или несколько различных типов непроницаемых материалов. Например, покрывающий и/или подстилающий слои могут представлять собой скальную породу, сланцевую глину, алевритоглинистую породу или плотную карбонатную горную породу, не пропускающую влагу. В некоторых вариантах осуществления процессов тепловой обработки in situ, покрывающий и/или подстилающий слои могут включать в себя содержащий углеводороды слой или содержащие углеводороды слои, которые сравнительно непроницаемы и не подвергаются воздействию температур в процессе тепловой обработки in situ, в результате которой характеристики содержащих углеводороды слоев покрывающего и/или подстилающего слоев значительно изменяются. Например, подстилающий слой может содержать сланцевую глину или алевритоглинистую породу, но при осуществлении процесса тепловой обработки in situ подстилающий слой не нагревают до температуры пиролиза. В некоторых случаях покрывающий слой и/или подстилающий слои могут быть до некоторой степени проницаемыми.

«Пластовыми флюидами» называются флюиды, присутствующие в пласте, и они могут содержать флюид, полученный в результате пиролиза, синтез-газ, подвижные углеводороды и воду (пар). Пластовые флюиды могут содержать углеводородные флюиды, а также неуглеводородные флюиды. Под «подвижными флюидами» понимают флюиды пласта, содержащего углеводороды, которые способны течь в результате тепловой обработки пласта. «Добытыми флюидами» называются флюиды, извлеченные из пласта.

«Источник тепла» представляет собой любую систему, подводящую теплоту, по меньшей мере, к части пласта, теплота передается в основном в результате радиационного теплообмена и/или кондуктивной передачи тепла. Например, источник тепла может содержать электрические нагреватели, такие как изолированный проводник, удлиненный элемент и/или проводник, расположенный в трубе. Также источник тепла может содержать системы, вырабатывающие теплоту в результате горения топлива вне пласта или в нем. Эти системы могут быть внешними горелками, забойными газовыми горелками, беспламенными распределенными камерами сгорания и природными распределенными камерами сгорания. В некоторых вариантах осуществления изобретения теплота, подведенная к одному или нескольким источникам тепла или выработанная в них, может подводиться от других источников энергии. Другие источники энергии могут непосредственно нагревать пласт или энергия может сообщаться передающей среде, которая непосредственно или косвенно нагревает пласт. Ясно, что один или несколько источников тепла, которые передают теплоту пласту, могут использовать различные источники энергии. Таким образом, например, для заданного пласта некоторые источники тепла могут подводить теплоту от резистивных нагревателей, некоторые источники тепла могут обеспечивать нагревание благодаря камере сгорания, а другие источники тепла могут подводить теплоту из одного или нескольких источников энергии (например, энергия от химических реакций, солнечная энергия, энергия ветра, биомасса или другие источники возобновляемой энергии). Химическая реакция может включать в себя экзотермические реакции (например, реакцию окисления). Также источник тепла может включать в себя нагреватель, который подводит теплоту в зону, расположенную рядом с нагреваемым местом, таким как нагревательная скважина, или окружающую это место.

«Нагреватель» - это любая система или источник тепла, предназначенная для выработки теплоты в скважине или рядом со стволом скважины. К нагревателям относят, помимо прочего, электрические нагреватели, горелки, камеры сгорания, в которых в реакцию вступает материал пласта или материал, добываемый в пласте, и/или их комбинации.

«Тяжелые углеводороды» представляют собой вязкие углеводородные флюиды. К тяжелым углеводородам могут относиться вязкие углеводородные флюиды такие, как тяжелая нефть, битум и/или асфальтовый битум. Тяжелые углеводороды могут содержать углерод и водород, а также в меньших концентрациях серу, кислород и азот. Также в тяжелых углеводородах может присутствовать незначительное количество дополнительных элементов. Тяжелые углеводороды можно классифицировать по плотности в градусах АНИ. В общем, плотность тяжелых углеводородов в градусах АНИ составляет менее примерно 20°. Например, плотность тяжелой нефти в градусах АНИ составляет 10-20°, а плотность битума в градусах АНИ в целом составляет менее примерно 10°. Вязкость тяжелых углеводородов в целом составляет более примерно 100 сП при 15°С. Тяжелые углеводороды могут содержать ароматические и другие сложные циклические углеводороды.

Под «углеводородами» обычно понимают молекулы, образованные в основном атомами углерода и водорода. Углеводороды также могут содержать другие элементы, такие как, например, галогены, металлические элементы, азот, кислород и/или серу. Углеводородами являются, например, кероген, битум, пиробитум, масла, природные минеральные воски и асфальтиты. Углеводороды могут располагаться в природных вмещающих породах в земле или рядом с ними. Вмещающими породами, помимо прочего, являются осадочные горные породы, пески, силицилиты, карбонатные горные породы, диатомиты и другие пористые среды. «Углеводородные флюиды» - это флюиды, содержащие углеводороды. Углеводородные флюиды могут содержать, увлекать с собой или быть увлеченными неуглеводородными флюидами, такими как водород, азот, угарный газ, диоксид углерода, сероводород, вода и аммиак.

Под «процессом переработки in situ» понимается процесс нагревания пласта, содержащего углеводород, от источников тепла, при этом указанный процесс направлен на повышение температуры, по меньшей мере, части пласта выше температуры пиролиза с целью получения в пласте флюида, являющегося результатом пиролиза.

Под «процессом тепловой обработки in situ» понимается процесс нагревания пласта, содержащего углеводороды, с помощью источников тепла, направленный на повышение температуры, по меньшей мере, части пласта выше температуры, в результате которой получается подвижный флюид, происходит легкий крекинг и/или пиролиз материала, содержащего углеводороды, так что в пласте вырабатываются подвижные флюиды, флюиды, являющиеся результатом легкого крекинга, и/или флюиды, являющиеся результатом пиролиза.

«Пиролизом» называется разрушение химических связей под действием теплоты. Например, пиролиз может включать в себя превращение химического соединения в одно или несколько других веществ с помощью только тепла. Чтобы вызвать пиролиз, теплота может передаваться участку пласта.

«Флюидами, полученными в результате пиролиза» или «продуктами пиролиза» называются флюиды, полученные, по существу, во время процесса пиролиза углеводородов. Флюид, полученный в результате реакций пиролиза, может смешиваться в пласте с другими флюидами. Эта смесь будет считаться флюидом, являющимся результатом пиролиза или продуктом пиролиза. Здесь под «зоной пиролиза» понимается объем пласта (например, сравнительно проницаемого пласта, такого как пласт битуминозных песков), в котором происходит или происходила реакция, направленная на образование флюида, являющегося результатом пиролиза.

«Богатыми слоями» в пласте, содержащем углеводороды, являются тонкие слои (обычно толщиной примерно от 0,2 м до примерно 0,5 м). Насыщенность богатых слоев составляет примерно 0,150 л/кг или больше. Насыщенность некоторых богатых слоев составляет примерно 0,170 л/кг или больше, примерно 0,190 л/кг или больше или примерно 0,210 л/кг или больше. Насыщенность бедных слоев составляет примерно 0,100 л/кг или меньше и обычно эти слои толще богатых слоев. Насыщенность и расположение слоев определяют, например, отбором керна и последующим исследованием керна способом Fisher Assay, плотностным или нейтронным каротажем или другими методами каротажа.

Начальная теплопроводность богатых слоев может быть меньше начальной теплопроводности других слоев пласта. Обычно теплопроводность богатых слоев меньше теплопроводности бедных слоев в 1,5-3 раза. Кроме того, коэффициент теплового расширения богатых слоев больше коэффициента теплового расширения бедных слоев пласта.

«Наложением теплоты» называется передача теплоты из двух или нескольких источников тепла в выбранный участок пласта так, что источники тепла влияют на температуру пласта, по меньшей мере, в одном месте между источниками тепла.

Под «тепловыми трещинами» понимаются трещины, созданные в пласте из-за расширения или сжатия пласта и/или флюидов в пласте, что, в свою очередь, вызвано увеличением/уменьшением температуры пласта и/или флюидов пласта и/или увеличением/уменьшением давления флюидов в пласте, которое является следствием нагревания.

«Толщиной» слоев называется толщина поперечного разреза слоя, при этом плоскость сечения перпендикулярна поверхности слоя.

Под «обогащением» понимается улучшение качества углеводородов. Например, обогащение тяжелых углеводородов может приводить к увеличению плотности тяжелых углеводородов в градусах АНИ.

Под термином «ствол скважины» понимается отверстие в пласте, изготовленное бурением или введением трубы в пласт. Поперечное сечение ствола скважины может быть, по существу, круглым или каким-либо другим. Здесь термины «скважина» и «отверстие», когда говорится об отверстии в пласте, могут быть заменены термином «ствол скважины».

С целью добычи многих различных продуктов углеводороды в пласте могут быть обработаны разными способами. В определенных вариантах осуществления изобретения углеводороды в пластах обрабатывают поэтапно. На фиг.1 изображены этапы нагревания пласта, содержащего углеводороды. На фиг.1 также показан пример зависимости количества («Y») нефтяного эквивалента в баррелях на тонну (ось у) пластовых флюидов, добытых из пласта, от температуры («Т») нагретого пласта в градусах Цельсия (ось х).

При проведении этапа 1 нагревания происходит десорбция метана и испарение воды. Нагревание пласта на этапе 1 может быть выполнено настолько быстро, насколько возможно. Например, когда пласт, содержащий углеводороды, изначально нагрет, углеводороды в пласте десорбируют адсорбированный метан. Десорбированный метан можно добывать из пласта. Если далее нагревать пласт, содержащий углеводороды, то вода из пласта, содержащего углеводороды, испарится. В некоторых содержащих углеводороды пластах вода может занимать от 10% до 50% порового объема пласта. В других пластах вода занимает большую или меньшую часть порового объема. Обычно вода в пласте испаряется при температуре от 160°С до 285°С при абсолютных давлениях от 600 кПа до 7000 кПа. В некоторых вариантах осуществления изобретения выпаренная вода изменяет смачиваемость пласта и/или увеличивает давление в пласте. Изменения смачиваемости и/или увеличенное давление могут влиять на протекание реакций пиролиза или других реакций в пласте. В определенных вариантах осуществления изобретения выпаренную воду добывают из пласта. В других вариантах осуществления изобретения выпаренную воду используют для извлечения пара и/или дистилляции в пласте или вне пласта. Извлечение воды из пласта и увеличение порового объема пласта увеличивает пространство для хранения углеводородов в поровом объеме.

В определенных вариантах осуществления изобретения после этапа 1 нагревания проводят дальнейшее нагревание пласта, так что температура в пласте достигает (по меньшей мере) температуры начала пиролиза (такой, как температура на нижнем крае температурного диапазона этапа 2). На протяжении этапа 2 углеводороды в пласте могут подвергаться пиролизу. Диапазон температур пиролиза изменяется в зависимости от типа углеводородов в пласте. Диапазон температур пиролиза может составлять от 250°С до 900°С. Диапазон температур пиролиза для получения нужных продуктов может составлять только часть всего диапазона температур пиролиза. В некоторых вариантах осуществления изобретения диапазон температур пиролиза для получения нужных продуктов может составлять от 250°С до 400°С или от 270°С до 350°С. Если температура углеводородов в пласте растет медленно в диапазоне от 250°С до 400°С, то получение продуктов пиролиза может, по существу, завершиться при приближении значения температуры к 400°С. Средняя температура углеводородов может расти со скоростью меньше 5°С в день, меньше 2°С в день, меньше 1°С в день или меньше 0,5°С в день, находясь в диапазоне температур пиролиза, необходимых для получения нужных продуктов. Нагревание пласта, содержащего углеводород, несколькими источниками тепла может установить перепады температур вокруг источников тепла, благодаря которым температура углеводородов в пласте медленно поднимается в диапазоне температур пиролиза.

Скорость увеличения температуры в диапазоне температур пиролиза для получения нужных продуктов может влиять на качество и количество пластовых флюидов, добываемых из содержащего углеводороды пласта. Медленное увеличение температуры в диапазоне температур пиролиза с целью получения нужных продуктов может препятствовать подвижности в пласте молекул с большими цепями. Медленное увеличение температуры в диапазоне температур с целью получения нужных продуктов может ограничить реакции между подвижными углеводородами, в результате которых могут получаться нежелательные продукты. Медленное увеличение температуры пласта в диапазоне температур пиролиза с целью получения нужных продуктов может позволить добывать из пласта высококачественные углеводороды с высокой плотностью, измеряемой в градусах АНИ. Медленное увеличение температуры пласта в диапазоне температур пиролиза с целью получения нужных продуктов может позволить извлекать большое количество углеводородов, присутствующих в пласте, в качестве углеводородного продукта.

В некоторых вариантах осуществления тепловой обработки in situ вместо того, чтобы медленно нагревать в нужном диапазоне температур, до нужной температуры нагревают часть пласта. В некоторых вариантах осуществления изобретения нужная температура составляет 300°С, 325°С или 350°С. В качестве нужной температуры могут быть выбраны другие значения температуры. Наложение теплоты от источников тепла позволяет сравнительно быстро и эффективно установить в пласте нужную температуру. Можно регулировать подведение энергии в пласт из источников тепла с целью поддержания, по существу, нужного значения температуры в пласте. По существу, нужное значение температуры нагретой части пласта поддерживают до тех пор, пока реакция пиролиза не ослабнет так, что добыча нужных пластовых флюидов из пласта не станет экономически невыгодной. Части пласта, подвергаемые реакции пиролиза, могут включать в себя области, температура которых находится в диапазоне температур пиролиза благодаря теплопередаче только от одного источника тепла.

В определенных вариантах осуществления изобретения из пласта добывают пластовые флюиды, включая флюиды, полученные в результате пиролиза. По мере увеличения температуры пласта может уменьшаться количество конденсирующихся углеводородов в добытых пластовых флюидах. При высоких температурах из пласта может добываться в основном метан и/или водород. При нагревании содержащего углеводороды пласта по всему диапазону температур пиролиза, при приближении к верхнему пределу диапазона температур пиролиза, из пласта могут добываться только небольшие количества водорода. После исчерпания всего доступного водорода обычно из пласта может добываться минимальное количество флюидов.

После пиролиза углеводородов в пласте все еще может присутствовать большое количество углерода и некоторое количество водорода. Значительная часть углерода, остающегося в пласте, может быть добыта из пласта в виде синтез-газа. Получение синтез-газа может происходить во время этапа 3 нагревания, изображенного на фиг.1. Этап 3 может включать в себя нагревание содержащего углеводороды пласта до температуры, достаточной для получения синтез-газа. Например, синтез-газ может вырабатываться в диапазоне температур примерно от 400°С до примерно 1200°С; примерно от 500°С до примерно 1100°С или примерно от 550°С до примерно 1000°С. Когда флюид для получения синтез-газа вводят в пласт, температура нагретой части пласта определяет состав синтез-газа, получаемого в пласте. Полученный синтез-газ можно извлекать из пласта через добывающую скважину или добывающие скважины.

Полная энергоемкость флюидов, добываемых из содержащего углеводороды пласта, может оставаться сравнительно постоянной на всем протяжении процесса пиролиза и получения синтез-газа. При протекании пиролиза при сравнительно низких температурах значительная часть добываемого флюида может представлять собой конденсирующиеся углеводороды, которые отличаются высокой энергоемкостью. Тем не менее при более высоких температурах пиролиза меньшая часть пластового флюида может представлять собой конденсирующиеся углеводороды. Из пласта может добываться больше неконденсирующихся пластовых флюидов. Энергоемкость на единицу объема добываемого флюида может немного уменьшаться при получении преимущественно неконденсирующихся пластовых флюидов. При получении синтез-газа энергоемкость на единицу объема для полученного синтез-газа значительно уменьшается по сравнению с энергоемкостью флюида, полученного в результате пиролиза. Тем не менее объем полученного синтез-газа во многих примерах значительно увеличивается, компенсируя тем самым уменьшенную энергоемкость.

На фиг.2 показан схематический вид варианта осуществления части системы тепловой обработки in situ, предназначенной для обработки содержащего углеводороды пласта. Система тепловой обработки in situ может содержать барьерные скважины 100. Барьерные скважины используют для образования барьера вокруг области обработки. Барьер препятствует течению флюида в область обработки и/или из нее. Барьерные скважины включают в себя, помимо прочего, водопонижающие скважины, скважины создания разрежения, коллекторные скважины, нагнетательные скважины, скважины для заливки раствора, замораживающие скважины или их комбинации. В некоторых вариантах осуществления изобретения барьерные скважины 100 представляют собой водопонижающие скважины. Водопонижающие скважины могут удалять жидкую воду и/или препятствовать проникновению жидкой воды в часть пласта, которую будут нагревать, или в нагреваемый пласт. В варианте осуществление изобретения, на фиг.2, показаны барьерные скважины 100, расположенные только вдоль одной стороны источников 102 тепла, но обычно барьерные скважины окружают все источники 102 тепла, используемые или планируемые к использованию для нагревания области обработки пласта.

Источники 102 тепла расположены, по меньшей мере, в части пласта. Источники 102 тепла могут представлять собой нагреватели, такие как изолированные проводники, нагревательные устройства с проводником в трубе, беспламенные горелки, беспламенные распределенные камеры сгорания и/или природные распределенные камеры сгорания. Источники 102 тепла могут также представлять собой нагреватели других типов. Источники 102 тепла подводят теплоту, по меньшей мере, к части пласта с целью нагревания углеводородов в пласте. Энергия может подаваться к источнику 102 тепла по линиям 104 питания. Линии 104 питания могут конструктивно различаться в зависимости от типа источника тепла или источников тепла, используемых для нагревания пласта. Линии 104 питания для источников тепла могут передавать электричество для электрических нагревателей, могут транспортировать топливо для камер сгорания или могут перемещать жидкий теплоноситель, циркулирующий в пласте. В некоторых вариантах осуществления изобретения электричество для процесса тепловой обработки in situ может поставляться атомной электростанцией или атомными электростанциями. Использование атомной энергии может позволить уменьшить или полностью исключить выбросы диоксида углерода в ходе процесса тепловой обработки in situ.

Добывающие скважины 106 используются для извлечения пластового флюида из пласта. В некоторых вариантах осуществления изобретения добывающая скважина 106 может содержать источник тепла. Источник тепла, расположенный в добывающей скважине, может нагревать одну или несколько частей пласта в самой добывающей скважине или рядом с ней. В некоторых вариантах осуществления процесса тепловой обработки in situ количество теплоты, подводимой к пласту от добывающей скважины, на метр добывающей скважины, меньше количества теплоты, подводимой к пласту от источника тепла, который нагревает пласт, на метр источника тепла.

В некоторых вариантах осуществления изобретения источник тепла в добывающей скважине 106 позволяет извлекать из пласта паровую фазу пластовых флюидов. Подвод теплоты к добывающей скважине или через добывающую скважину может: (1) препятствовать конденсации и/или обратному потоку добываемого флюида, когда такой добываемый флюид перемещается в добывающей скважине близко к покрывающему слою, (2) увеличить подвод теплоты в пласт, (3) увеличить темп добычи для добывающей скважины по сравнению с добывающей скважиной без источника тепла, (4) препятствовать конденсации соединений с большим количеством атомов углерода (С6 и больше) в добывающей скважине и/или (5) увеличить проницаемость пласта у добывающей скважины или рядом с ней.

Подземное давление в пласте может соответствовать давлению флюида в пласте. Когда температура в нагретой части пласта увеличивается, то давление в нагретой части может увеличиваться в результате увеличенной выработки флюидов и испарения воды. Управление скоростью извлечения флюидов из пласта может позволить управлять давлением в пласте. Давление в пласте может быть определено в нескольких различных местах, например, рядом с добывающими скважинами или у них, рядом с источниками тепла или у них или у контрольных скважин.

В некоторых содержащих углеводороды пластах добыча углеводородов из пласта сдерживается до тех пор, пока, по меньшей мере, некоторое количество углеводородов пласта не подверглось пиролизу. Пластовый флюид можно добывать из пласта тогда, когда качество пластового флюида соответствует выбранному уровню. В некоторых вариантах осуществления изобретения выбранный уровень качества представляет собой плотность в градусах АНИ, которая составляет, по меньшей мере, примерно 20°, 30° или 40°. Запрет на добычу до тех пор, пока, по меньшей мере, часть углеводородов не подверглось пиролизу, может увеличить переработку тяжелых углеводородов в легкие углеводороды. Запрет на добычу в начале может минимизировать добычу тяжелых углеводородов из пласта. Добыча значительных объемов тяжелых углеводородов может потребовать дорогого оборудования и/или уменьшения срока эксплуатации производственного оборудования.

После достижения температур пиролиза и разрешения добычи из пласта давление в пласте можно изменять с целью изменения и/или управления составом добываемых пластовых флюидов с целью регулирования процента конденсируемого флюида относительно неконденсируемого флюида в пластовом флюиде и/или с целью регулирования плотности в градусах АНИ добываемого пластового флюида. Например, уменьшение давления может привести к добыче более конденсируемого компонента флюида. Конденсируемый компонент флюида может содержать больший процент олефинов.

В некоторых вариантах осуществления процесса тепловой обработки in situ давление в пласте может поддерживаться достаточно высоким для того, чтобы способствовать добыче пластового флюида с плотностью более 20° в градусах АНИ. Поддержание повышенного давления в пласте может препятствовать оседанию пласта во время тепловой обработки in situ. Поддержание повышенного давления может способствовать добыче паровой фазы флюидов из пласта. Добыча паровой фазы может позволить уменьшить размеры коллекторных труб, используемых для транспортировки флюидов, добытых из пласта. Поддержание повышенного давления может уменьшить или исключить необходимость сжатия пластовых флюидов на поверхности с целью транспортировки флюидов по трубам до установок обработки.

Как ни удивительно, но поддержание повышенного давления в нагретой части пласта может позволить добывать большие количества углеводородов улучшенного качества и со сравнительно малой молекулярной массой. Давление может поддерживаться таким, что добытый пластовый флюид содержит минимальное количество соединений, в которых число атомов углерода превышает выбранное число. Выбранное число атомов углерода может составлять самое большее 25, самое больше 20, самое большее 12 или самое большее 8. Некоторые соединения с большим числом углерода могут быть в пласте захвачены паром и могут быть извлечены из пласта с паром. Поддержание повышенного давления в пласте может препятствовать захвату паром соединений с большим числом углерода и/или полициклических углеводородных соединений. Соединения с большим числом углерода и/или полициклические углеводородные соединения могут оставаться в пласте в жидкой фазе в течение значительных периодов времени. Эти значительные периоды времени могут предоставлять достаточное время для пиролиза соединений с целью получения соединений с меньшим числом углерода.

Пластовый флюид, извлекаемый из добывающих скважин 106, может быть перекачен по коллекторному трубопроводу 108 до обрабатывающих установок 110. Также пластовые флюиды могут быть добыты из источников 102 тепла. Например, флюид может быть добыт из источника 102 тепла с целью регулирования давления в пласте рядом с источниками тепла. Флюид, добытый из источников 102 тепла, может быть перекачен по трубе или трубопроводу до коллекторного трубопровода 108 или добытый флюид может быть перекачен по трубе или трубопроводу непосредственно к обрабатывающим установкам 110. Обрабатывающие установки 110 могут содержать блоки сепарации, блоки проведения реакций, блоки обогащения, топливные ячейки, турбины, контейнеры для хранения и/или другие системы и блоки, предназначенные для обработки добытых пластовых флюидов. В обрабатывающих установках, по меньшей мере, из части углеводородов, добытых из пласта, можно получать транспортное топливо. В некоторых вариантах осуществления изобретения транспортное топливо может представлять собой реактивное топливо, такое как JP-8.

В определенных вариантах осуществления изобретения для тепловой обработки in situ пласта, содержащего углеводороды (например, пласта нефтеносного сланца), используют процесс регулируемого или поэтапного нагревания in situ и добычи. В процессе поэтапного нагревания in situ и добычи может потребоваться меньший подвод тепла для добычи углеводородов из пласта по сравнению с процессом непрерывного или дозированного нагревания in situ. В некоторых вариантах осуществления изобретения процесс поэтапного нагревания in situ и добычи углеводородов примерно на 30% более эффективен при обработке пласта по сравнению с процессом непрерывного или дозированного нагревания in situ. Также процесс поэтапного нагревания in situ и добычи может давать меньше выбросов углекислого газа по сравнению с процессом непрерывного или дозированного нагревания in situ. В определенных вариантах осуществления изобретения процесс поэтапного нагревания in situ и добычи используют для обработки богатых слоев в пласте нефтеносного сланца. Обработка только богатых слоев может быть более оправданной с экономической точки зрения по сравнению с обработкой как богатых, так и бедных слоев, так как в последнем случае теплота может тратиться впустую на нагревание бедных слоев.

На фиг.3 показан вид сверху варианта осуществления процесса поэтапного нагревания in situ и добычи, указанный процесс предназначен для обработки пласта. В определенных вариантах осуществления изобретения нагреватели 112 расположены в треугольной конфигурации. В других вариантах осуществления изобретения нагреватели 112 расположены в соответствии с любыми другими упорядоченными или не упорядоченными конфигурациями. Конфигурации, по которым расположены нагреватели, могут быть разделены на один или более участков 116, 118, 120, 122 и/или 124. Число нагревателей 112 в каждом участке может изменяться в зависимости, например, от свойств пласта или требуемой скорости нагревания пласта. Одна или более добывающих скважин 106 могут быть расположены в каждом участке 116, 118, 120, 122 и/или 124. В определенных вариантах осуществления изобретения добывающие скважины 106 расположены в центрах участков или рядом с ними. В некоторых вариантах осуществления изобретения добывающие скважины 106 расположены в других частях участков 116, 118, 120, 122 и/или 124. Добывающие скважины 106 могут быть расположены в других частях участков 116, 118, 120, 122 и/или 124 в зависимости от, например, требуемого качества продуктов, добываемых из участков, и/или требуемого темпа добычи из пласта.

В определенных вариантах осуществления изобретения нагреватели 112 одного из участков включены, в то время как нагреватели других участков остаются выключенными. Например, нагреватели 112 участка 116 могут быть включены, в то время как нагреватели других участков остаются выключенными. Теплота от нагревателей 112 участка 116 может создавать проницаемость, придавать флюидам подвижность и/или подвергать флюиды в участке 116 пиролизу. Пока теплота от нагревателей 112 подводится в участок 116, добывающая скважина 106 на участке 118 может быть открыта для добычи флюидов из пласта. Некоторое количество теплоты от нагревателей 112 участка 116 может быть передано в участок 118 и «предварительно нагреть» участок 118. Предварительное нагревание участка 118 может создать проницаемость в участке 118, придать подвижность флюидам на участке 118 и позволить добывать флюиды из участка через добывающую скважину 106.

В определенных вариантах осуществления изобретения часть участка 118, расположенная рядом с добывающей скважиной 106, не нагревается кондуктивно от нагревателей 112 участка 116. Например, наложение теплоты от нагревателей 112 участка 11 6 не охватывает часть, расположенную близко к добывающей скважине 106 участка 118. Часть, расположенная близко к добывающей скважине 106 участка 118, может быть нагрета флюидами (такими как углеводороды), текущими к добывающей скважине (например, благодаря конвективной теплопередаче от флюидов).

При добыче флюидов из участка 118 перемещение флюидов из участка 116 в участок 118 передает теплоту между участками. Перемещение горячих флюидов по пласту увеличивает теплопередачу внутри пласта. Благодаря возможности горячих флюидов течь между участками энергия горячих флюидов используется для нагревания ненагретых участков вместо извлечения теплоты из пласта при добыче горячих флюидов непосредственно из участка 116. Таким образом, перемещение горячих флюидов позволяет вводить меньше энергии при добыче из пласта по сравнению со случаем, когда при добыче из участков теплота от нагревателей 112 подводится к обоим участкам.

В определенных вариантах осуществления изобретения температуру части, расположенной рядом с добывающей скважиной 106 участка 118, регулируют так, чтобы значение температуры в этой части составляло, самое большее, выбранное значение температуры. Например, температуру части, расположенной рядом с добывающей скважиной, можно регулировать так, чтобы значение температуры составляло, самое большее, примерно 100°С, самое большее, примерно 200°С или самое большее, примерно 250°С. В некоторых вариантах осуществления изобретения температуру части, расположенной рядом с добывающей скважиной 106 участка 118, регулируют благодаря управлению темпом добычи флюидов через добывающую скважину. В некоторых вариантах осуществления изобретения добыча большего количества флюидов увеличивает теплопередачу по направлению к добывающей скважине и температуру части, расположенной рядом с добывающей скважиной.

В некоторых вариантах осуществления изобретения добычу через добывающую скважину 106 участка 118 уменьшают или прекращают после того, как температура части, расположенной рядом с добывающей скважиной, достигла выбранного значения. Уменьшение или прекращение добычи через добывающую скважину при более высоких температурах удерживает нагретые флюиды в пласте. Удержание нагретых флюидов в пласте сохраняет энергию в пласте и уменьшает подвод энергии, необходимой для нагревания пласта. Выбранная температура, при которой уменьшают или прекращают добычу, может, например, составлять примерно 100°С, примерно 200°С или примерно 250°С.

В некоторых вариантах осуществления изобретения участок 116 и/или участок 118 может быть обработан до включения нагревателей 112, что направлено на увеличение проницаемости участков. Например, с целью увеличения проницаемости участков из них может быть отведена вода. В некоторых вариантах осуществления изобретения для увеличения проницаемости участков может быть использовано нагнетание пара или нагнетание других флюидов.

В определенных вариантах осуществления изобретения, после выбранного промежутка времени, включают нагреватели 112 участка 118. Включение нагревателей 112 участка 118 может обеспечить подвод дополнительного количества теплоты в участки 116 и 118 с целью увеличить проницаемость, придать флюидам подвижность и/или подвергать пиролизу флюиды в этих участках. В некоторых вариантах осуществления изобретения, когда нагреватели 112 участка 118 включены, добычу на участке 118 уменьшают или прекращают (выключают) и открывают добывающую скважину 106 участка 120 с целью добычи флюидов из пласта. Таким образом, флюид течет в пласте по направлению к добывающей скважине 106 участка 120, и участок 120 нагревается благодаря потоку горячих флюидов, как описано выше для участка 118. В некоторых вариантах осуществления изобретения при желании добывающая скважина 106 участка 118 может остаться открытой после включения нагревателей в участке. В некоторых вариантах осуществления изобретения добычу в участке 118 уменьшают или прекращают при выбранной температуре, как описано выше.

Процесс уменьшения мощности нагревателей или их выключения и смещения добычи в прилегающие участки может быть повторен для следующих участков пласта. Например, после выбранного промежутка времени нагреватели участка 120 могут быть включены и флюиды могут добываться из добывающей скважины 106 участка 122 и так далее по пласту.

В некоторых вариантах осуществления изобретения нагреватели 112 подводят теплоту в чередующиеся участки (например, участки 116, 120 и 124), а добывают флюиды из участков, которые расположены между нагреваемыми участками (например, из участков 118 и 122). После выбранного промежутка времени нагреватели 112 в участках, которые не нагревают (участки 118 и 122), включают и при желании флюиды добывают из одного или нескольких из этих участков.

В определенных вариантах осуществления изобретения в процессе поэтапного нагревания in situ и добычи используют меньшие расстояния между нагревателями по сравнению с процессами непрерывного или дозированного нагревания in situ. Например, в процессе непрерывного или дозированного нагревания in situ может быть использовано расстояние между нагревателями, составляющее 12 м, в то время как в процессе поэтапного нагревания in situ и добычи используется расстояние между нагревателями, равное примерно 10 м. В процессе поэтапного нагревания in situ и добычи может быть использовано меньшее расстояние между нагревателями из-за того, что поэтапный процесс позволяет сравнительно быстро нагревать и расширять пласт.

В некоторых вариантах осуществления изобретения последовательность нагреваемых участков начинается с участков, наиболее удаленных от центра, и перемещается внутрь. Например, в течение выбранного промежутка времени нагреватели 112 участков 116 и 124 подводят теплоту, а флюиды добывают из участков 118 и 122. После выбранного промежутка времени включают нагреватели 112 участков 118 и 122, и флюиды добывают из участка 120. После другого выбранного промежутка времени при желании могут быть включены нагреватели 112, расположенные в участке 120.

В определенных вариантах осуществления изобретения участки 116-124 являются участками, по существу, равного размера. Размер и/или расположение участков 116-124 может изменяться в зависимости от нужной степени нагревания и/или нужного объема добычи из пласта. Например, для процесса поэтапного нагревания in situ и добычи с целью определения количества нагревателей в каждом участке, оптимальной конфигурации расположения участков и/или последовательности включения нагревателей и начала добычи через добывающие скважины может быть использовано моделирование обработки пласта в ходе процесса поэтапного нагревания in situ и добычи. Моделирование может учитывать свойства, такие как, например, свойства пласта и требуемые свойства и/или качество добываемых флюидов. В некоторых вариантах осуществления изобретения нагреватели 112 на краях обрабатываемых частей пласта (например, нагреватели 112 на левом краю участка 116 или правом краю участка 124) могут быть адаптированы или отрегулированы с точки зрения подвода теплоты и с целью обеспечения требуемой тепловой обработки пласта.

В некоторых вариантах осуществления изобретения пласт разделяют на участки по конфигурации шахматной доски, что делается для проведения процесса поэтапного нагревания in situ и добычи. На фиг.4 показан вид сверху варианта с конфигурацией 126 в виде прямоугольной шахматной доски, предназначенного для осуществления процесса поэтапного нагревания in situ и добычи. В некоторых вариантах осуществления изобретения нагреватели в участках «А» (участки 116А, 118А, 120А, 122А и 124А) могут быть включены и флюиды добывают из участков «В» (участки 116В, 118В, 120В, 122В и 124В). После выбранного промежутка времени могут быть включены нагреватели, расположенные в участках «В». Размер и/или количество участков «А» и «В» в конфигурации 126 в виде прямоугольной шахматной доски могут изменяться в зависимости от таких факторов, как, например, расстояние между нагревателями, требуемая скорость нагревания пласта, требуемая скорость добычи, размер области обработки, геомеханические свойства подземного пласта, состав подземного пласта и/или другие свойства пласта.

В некоторых вариантах осуществления изобретения включают нагреватели, расположенные в участках 116А, и флюиды добывают из участков 116В и/или участков 118В. После выбранного промежутка времени могут быть включены нагреватели, расположенные в участках 118А, и можно добывать флюиды из участков 118В и/или 120В. После другого выбранного промежутка времени могут быть включены нагреватели, расположенные в участках 120А, и можно добывать флюиды из участков 120 В и/или 122В. После другого выбранного промежутка времени могут быть включены нагреватели, расположенные в участках 122А, и можно добывать флюиды из участков 122В и/или 124В. В некоторых вариантах осуществления изобретения могут быть включены нагреватели из участка «В», из которых производилась добыча, в случае, когда включены нагреватели в следующем участке «А». Например, в случае, когда включены нагреватели в участке 118А, могут быть включены нагреватели на участке 116В. Для варианта осуществления процесса поэтапного нагревания in situ и добычи, показанного на фиг.4, также могут быть предусмотрены другие альтернативные последовательности включения нагревателей и осуществления добычи.

В некоторых вариантах осуществления процесса поэтапного нагревания in situ и добычи пласт делят в соответствии с круговой, кольцевой или спиральной конфигурации. На фиг.5 показан вид сверху варианта осуществления кольцевой конфигурации для реализации процесса поэтапного нагревания in situ и добычи. Участки 116, 118, 120, 122 и 124 могут быть обработаны согласно последовательностям включения нагревателей и осуществления добычи, аналогичным последовательностям, описанным выше для вариантов осуществления изобретения, которые показаны на фиг.3 и 4. Последовательности включения нагревателей и осуществления добычи для варианта осуществления, показанного на фиг.5, могут начинаться с участка 116 (и продолжаться внутрь по направлению к центру) или с участка 124 (и продолжаться наружу по направлению от центра). Старт с участка 116 может дать возможность пласту расширяться при перемещении нагревания к центру кольцевой конфигурации. Сдвиг пласта может быть минимизирован или сдержан, так как пласту дают возможность расширяться в нагретые и/или прошедшие пиролиз части пласта. В некоторых вариантах осуществления изобретения после обработки центральный участок (участок 124) охлаждают.

На фиг.6 показан вид сверху варианта осуществления кольцевой конфигурации в виде шахматной доски для реализации процесса поэтапного нагревания in situ и добычи. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.6, кольцевая конфигурация варианта, изображенного на фиг.5, разделена подобно шахматной доске, как в конфигурации в виде шахматной доски, показанной на фиг.4. Участки 116А, 118А, 120А, 122А, 124А, 116В, 118В, 120В, 122В и 124В, показанные на фиг.6, могут быть обработаны по последовательности включения нагревателей и осуществления добычи, аналогичной последовательностям, описанным выше для варианта осуществления изобретения, который показан на фиг.4.

В некоторых вариантах осуществления изобретения флюиды нагнетают с целью перемещения флюидов между участками пласта. Закачанные флюиды, такие как пар или углекислый газ, могут увеличить подвижность углеводородов и могут увеличить эффективность процесса поэтапного нагревания in situ и добычи. В некоторых вариантах осуществления изобретения флюиды нагнетают в пласт после осуществления процесса поэтапного нагревания in situ и добычи с целью рекуперации теплоты из пласта. В некоторых вариантах осуществления изобретения флюиды, закачанные в пласт с целью рекуперации теплоты, включают в себя некоторое количество флюидов, добытых из пласта (например, углекислый газ, вода и/или углеводороды, добытые из пласта). В некоторых вариантах осуществления изобретения для добычи растворением in situ из пласта используют варианты осуществления изобретения, показанные на фиг.3-6. Горячая вода или другой флюид могут быть использованы для создания проницаемости в пласте при добыче растворением при низких температурах.

В определенных вариантах осуществления изобретения для обработки области пласта используют некоторые прямоугольные конфигурации в виде шахматной доски (например, прямоугольная конфигурация 126 в виде шахматной доски, показанная на фиг.4). На фиг.7 показан вид сверху нескольких прямоугольных конфигураций 126 (1-36) в виде шахматной доски, расположенных в области 114 обработки и предназначенных для реализации процесса поэтапного нагревания in situ и добычи. Область 114 обработки может быть окружена барьером 128. Каждая из прямоугольных конфигураций 126 (1-36) в виде шахматной доски может быть обработана индивидуально в соответствии с вариантами осуществления изобретения, описанными выше при обсуждении прямоугольных конфигураций в виде шахматной доски.

В определенных вариантах осуществления изобретения обработка прямоугольных конфигураций 126 (1-36) в виде шахматной доски является многостадийным процессом. Многостадийный процесс может включать в себя начало обработки каждой из прямоугольных конфигураций в виде шахматной доски, при этом каждая из указанных конфигураций обрабатывается последовательно одна за другой. Например, обработка второй прямоугольной конфигурации в виде шахматной доски (например, начало нагревания второй прямоугольной конфигурации в виде шахматной доски) может быть начата после обработки первой прямоугольной конфигурации в виде шахматной доски и так далее. Обработка второй прямоугольной конфигурации в виде шахматной доски может быть начата в любое время после начала обработки первой прямоугольной конфигурации в виде шахматной доски. Время, выбранное для начала обработки второй прямоугольной конфигурации в виде шахматной доски, может изменяться в зависимости от таких факторов, как, например, требуемая скорость нагревания пласта, требуемая скорость добычи, геомеханические свойства подземного пласта, состав подземного пласта и/или другие свойства пласта. В некоторых вариантах осуществления изобретения обработка второй прямоугольной конфигурации в виде шахматной доски начинается после добычи из области первой прямоугольной конфигурации в виде шахматной доски выбранного количества флюидов или после увеличения темпа добычи из первой прямоугольной конфигурации в виде шахматной доски выше выбранного значения или падения темпа добычи ниже выбранного значения.

В некоторых вариантах осуществления изобретения последовательность обработки прямоугольных конфигураций 126 (1-36) в виде шахматной доски направлена на минимизацию или сдерживание напряжений в пласте при его расширении. В одном варианте осуществления изобретения обработка прямоугольных конфигураций в виде шахматной доски продолжается наружу по спирали, как показано стрелками на фиг.7. Направленная наружу по спирали последовательность обработки выполняется последовательно, начиная с обработки прямоугольной конфигурации 126-1 в виде шахматной доски, затем следует обработка прямоугольной конфигурации 126-2 в виде шахматной доски, прямоугольной конфигурации 126-3 в виде шахматной доски, прямоугольной конфигурации 126-4 в виде шахматной доски и заканчивается обработкой конфигурации 126-36 в виде шахматной доски. Обработка конфигураций в виде шахматной доски в соответствии со спиральной последовательностью, направленной наружу, может минимизировать или сдерживать напряжения в пласте при его расширении.

Начало обработки в прямоугольных конфигурациях в виде шахматной доски с центра области 114 обработки или рядом с ним и перемещение наружу максимизирует начальное расстояние от барьеров 128. Наиболее вероятно, что барьер 128 разрушится, когда теплота будет подводиться к барьеру или рядом с ним. Начало обработки/нагревания с центра области 114 обработки или рядом с ним откладывает нагревание прямоугольных конфигураций в виде шахматной доски, расположенных рядом с барьером 128, до более позднего времени нагревания области 114 обработки, до конца добычи из области обработки или близко к указанному концу. Таким образом, если произойдет повреждение барьера 128, это случится после обработки значительной части области 114 обработки.

Начало обработки в конфигурациях в виде шахматной доски с центра области 114 обработки или рядом с ним и перемещение наружу также создает открытое поровое пространство во внутренних частях конфигурации, в которой процесс обработки перемещается наружу. Открытое поровое пространство дает возможность частям пласта, обработка которых начнется позже, расширяться внутрь в это открытое поровое пространство и, например, минимизировать сдвиг в пласте.

В некоторых вариантах осуществления изобретения между одной или несколькими прямоугольными конфигурациями 126 (1-36) в виде шахматной доски остаются опорные участки. Опорные участки могут быть участками, которые не нагревают и которые обеспечивают опору, противостоящую геомеханическому перемещению, сдвигу и/или расширяющим напряжениям в пласте. В некоторых вариантах осуществления изобретения к опорным участкам может подводиться некоторое количество теплоты. Количество теплоты, подведенной к опорным участкам, может быть меньше количества теплоты, подведенной внутрь прямоугольных конфигураций 126 (1-36) в виде шахматной доски. В некоторых вариантах осуществления изобретения каждый из опорных участков может содержать перемежающиеся нагреваемые и ненагреваемые участки. В некоторых вариантах осуществления изобретения из одного или нескольких ненагреваемых опорных участков добывают флюиды.

В некоторых вариантах осуществления изобретения одна или более прямоугольных конфигураций 126 (1-36) в виде шахматной доски различаются по размерам. Например, во внешних прямоугольных конфигурациях в виде шахматной доски (таких как прямоугольные конфигурации 126 (21-26) в виде шахматной доски и прямоугольные конфигурации 126 (31-36) в виде шахматной доски) площади шахматных клеток и/или их количество может быть меньше. Уменьшение площади шахматных клеток и/или их количества во внешних прямоугольных конфигурациях в виде шахматной доски может уменьшить напряжения расширения и/или геомеханическое перемещение во внешних частях области 114 обработки. Уменьшение напряжений расширения и/или геомеханического смещения во внешних частях области 114 обработки может минимизировать или сдерживать напряжение расширения и/или напряжение смещения на барьере 128.

В свете настоящего описания специалистам в рассматриваемой области могут быть ясны дополнительные модификации и альтернативные варианты осуществления различных аспектов настоящего изобретения. Соответственно это описание рассматривается только с иллюстративной точки зрения и с целью обучения специалистов в рассматриваемой области общему способу осуществления этого изобретения. Ясно, что показанные и описанные здесь формы изобретения надо рассматривать как предпочтительные в настоящее время варианты осуществления изобретения. Показанные и описанные здесь элементы и материалы могут быть заменены, части и способы могут быть изменены и некоторые признаки изобретения могут быть использованы независимо, что ясно специалисту в рассматриваемой области после понимания описания настоящего изобретения. В описанные здесь элементы могут быть внесены изменения, которые не выходят за пределы объема и сущности изобретения, которые описаны в прилагаемой формуле изобретения. Кроме того, ясно, что отдельно описанные здесь признаки могут быть объединены в некоторых вариантах осуществления изобретения.

1. Способ обработки пласта, содержащего углеводороды, характеризующийся тем, что
подводят тепло к первому участку пласта с помощью одного или более первых нагревателей, расположенных в указанном первом участке;
нагревают первые углеводороды в первом участке так, что, по меньшей мере, некоторые из первых углеводородов становятся подвижными;
добывают, по меньшей мере, некоторые из указанных подвижных первых углеводородов через добывающую скважину, расположенную во втором участке пласта, при этом указанный второй участок расположен, по существу, рядом с первым участком пласта, причем часть второго участка получает некоторое количество теплоты от указанных подвижных первых углеводородов, но не нагревается кондуктивно теплотой от первых нагревателей, и
подают тепло во второй участок с помощью одного или более нагревателей, расположенных во втором участке, для дополнительного нагрева второго участка,
при этом в нагретых участках пласта меняют давление для изменения и/или управления составом добываемых углеводородов и регулирования содержания конденсируемого углеводорода относительно неконденсируемого углеводорода и/или регулирования плотности добываемого углеводорода.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что нагревают вторые углеводороды во втором участке так, что, по меньшей мере, некоторые из вторых углеводородов становятся подвижными, и добывают, по меньшей мере, некоторые из указанных подвижных вторых углеводородов из второго участка, при этом, по меньшей мере, некоторые углеводороды из подвижных вторых углеводородов изначально находились во втором участке.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, характеризующийся тем, что передают теплоту во второй участок, обеспечивая перетекание подвижных первых углеводородов из первого участка во второй участок.

4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что, по меньшей мере, некоторое количество теплоты от подвижных первых углеводородов конвективно переносят в указанную часть второго участка пласта вблизи добывающей скважины.

5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что указанная часть второго участка расположена вблизи добывающей скважины.

6. Способ по п.1, характеризующийся тем, что один или более первых нагревателей кондуктивно нагревают первый участок.

7. Способ по п.1, характеризующийся тем, что один или более вторых нагревателей кондуктивно нагревают второй участок.

8. Способ по п.1, характеризующийся тем, что подведенная теплота увеличивает проницаемость первого участка и/или второго участка.

9. Способ по п.1, характеризующийся тем, что подведенная теплота обеспечивает пиролиз, по меньшей мере, некоторых углеводородов в первом участке и/или втором участке.

10. Способ по п.1, характеризующийся тем, что отводят воду из первого участка и/или второго участка до подведения теплоты в пласт.

11. Способ по п.1, характеризующийся тем, что объем первого участка составляет примерно от 70 до примерно 130% от объема второго участка.

12. Способ по п.1, характеризующийся тем, что закачивают флюид в первый участок для перемещения, по меньшей мере, некоторого количества первых углеводородов во второй участок.

13. Способ по п.1, характеризующийся тем, что наложение теплоты от первых нагревателей не охватывает указанную часть, расположенную вблизи добывающей скважины во втором участке.

14. Способ по п.1, характеризующийся тем, что регулируют температуру указанной части, расположенной вблизи добывающей скважины во втором участке, так, чтобы температура была равна самое большее примерно 200°С.

15. Способ по п.1, характеризующийся тем, что уменьшают или прекращают добычу с помощью добывающей скважины во втором участке, когда температура в указанной части, расположенной вблизи добывающей скважины, достигает примерно 200°С.

16. Способ по п.1, характеризующийся тем, что
нагревают вторые углеводороды во втором участке так, что, по меньшей мере, некоторые из вторых углеводородов становятся подвижными; и
добывают, по меньшей мере, некоторые из указанных подвижных вторых углеводородов через добывающую скважину, расположенную в третьем участке пласта, при этом часть третьего участка, расположенная вблизи добывающей скважины, получает некоторое количество теплоты от указанных подвижных вторых углеводородов.

17. Способ по п.16, характеризующийся тем, что третий участок пласта расположен, по существу, рядом со вторым участком пласта.

18. Способ по п.16, характеризующийся тем, что третий участок пласта не нагревают кондуктивно теплом от вторых нагревателей.

19. Способ по п.16, характеризующийся тем, что подводят тепло к третьему участку с помощью одного или более третьих нагревателей, расположенных в третьем участке, для дальнейшего нагревания третьего участка.

20. Способ по п.16, характеризующийся тем, что нагревают третьи углеводороды в третьем участке так, что, по меньшей мере, некоторые из третьих углеводородов становятся подвижными, и добывают, по меньшей мере, некоторые из указанных подвижных третьих углеводородов из третьего участка, при этом, по меньшей мере, некоторое количество углеводородов из подвижных третьих углеводородов изначально находилось в третьем участке.

21. Способ по п.16, характеризующийся тем, что уменьшают или прекращают добычу во втором участке после начала добычи в третьем участке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. .

Изобретение относится к получению информации о функционировании скважинной системы и свойствах подземной формации посредством детектирования и анализирования (интерпретирования) акустических сигналов, сгенерированных компонентами скважинной системы, содержащей, например, ствол скважины, пробуренный к подземной формации, и/или установленное в нем оборудование (например, заканчивающую колонну, один или более инструментов, связанных с этой колонной, обсадную колонну, пакеры, управляющие системы и/или другие компоненты).

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при разработке месторождений с высоковязкими нефтями и битумами. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к способам разработки залежи высоковязких нефтей и битумов. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при разработке месторождений с высоковязкими нефтями и битумами. .

Изобретение относится к разработке нефтяных месторождений, в частности к способам теплового воздействия на залежь, содержащую высоковязкую нефть. .

Изобретение относится к разработке нефтяных месторождений с применением тепла, преимущественно из коллекторов с тяжелой, высоковязкой или битумной нефтью. .

Изобретение относится к разработке нефтяных месторождений, в частности к способам теплового воздействия на залежь, содержащую высоковязкую нефть. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к паротепловым способам добычи высоковязкой нефти. .

Изобретение относится к добыче углеводородов, водорода и/или других продуктов из различных подземных пластов, содержащих углеводороды, в частности битуминозных песков

Изобретение относится к области нефтедобычи, а именно к термическим способам добычи нефти, и может быть использовано для разработки нефтяных залежей с высоковязкой и тяжелой нефтью, а также для извлечения нефти из керогена

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к повышению нефтеотдачи пластов

Изобретение относится к добыче углеводородов, водорода и/или других продуктов из различных подземных пластов, таких как пласты, содержащие углеводороды

Изобретение относится к области разработки газогидратных месторождений

Изобретение относится к добыче углеводородов, водорода и/или других продуктов из различных подземных пластов и, в частности, к обработке подземных пластов путем их нагрева для переработки тяжелых углеводородов

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче высоковязкой нефти, а также в скважинах, эксплуатируемых длительный период времени с высокой вероятностью образования гидратно-парафиновых пробок

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к способам разработки залежи высоковязких нефтей и битумов
Наверх