BR112016016389B1

BR112016016389B1 - Sistema para produzir óleo a partir de um reservatório de óleo que tem um poço

Info

Publication number: BR112016016389B1
Application number: BR112016016389-3A
Authority: BR
Inventors: Benjamin Baird; Sandeep Alavandi; J. Kevin Burns; Bruce Crowder; Brian Kay; Richard Mastanduno; Curtis Morgan; Chester Ledlie Sandberg
Original assignee: Precision Combustion, Inc.; General Energy Recovery Inc
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2022-11-01
Also published as: DK3094817T3; CN106062307A; US20150198025A1; US20180149005A1; EP3094817A1; MX2016009228A; BR112016016389A2; CN106062307B; EP3094817B1; EP3094817A4; EP3514322A1; WO2015108832A1; LT3514322T; CA2936347C; IL246585B; US20190100984A1; PL3514322T3; EP3514322B1; US10557336B2; IL246585A0

Abstract

SISTEMA E MÉTODO PARA PRODUZIR ÓLEO A PARTIR DE UM RESERVATÓRIO DE ÓLEO QUE TEM UM POÇO. Um sistema e um método para produzir óleo são fornecidos. O sistema inclui um módulo de suporte que fornece ar, água e combustível a um poço. Um gerador de vapor é acoplado de modo fluido ao módulo de suporte para receber o ar, a água e o combustível. O gerador de vapor inclui um injetor que tem uma pluralidade de tubos. Os tubos têm uma superfície externa com um catalisador de oxidação na mesma. O gerador de vapor é configurado para dividir o ar abastecido e direcionar uma primeira porção através dos tubos. Uma segunda porção do ar abastecido é misturada com o combustível abastecido e direcionada através do lado externo dos tubos. O ar e o combustível são queimados em um combustor e a água é aspergida nos gases de combustão para produzir vapor. O vapor e os gases de combustão são direcionados na direção do reservatório de óleo.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] O presente pedido reivindica o benefício do Pedido no US 14/594467, depositado no dia 12 de janeiro de 2015, que reivindica o benefício do Pedido no US 61/927148, depositado no dia 14 de janeiro de 2014, ambos os quais se encontram incorporados no presente documento, a título de referência, em sua totalidade.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A matéria revelada no presente documento se refere a um sistema e um método para a recuperação de óleos crus na terra e, em particular, a um sistema e um método para recuperar óleos altamente viscosos.

[003] O mundo depende amplamente de combustíveis de hidrocarboneto, como petróleo, como uma fonte de energia. Os hidrocarbonetos de petróleo, ou "óleo," podem ser recuperados a partir de reservatórios na terra com o uso de uma variedade de métodos, como perfuração, por exemplo. A perfuração funciona bem para determinadas categorias de óleo em que a viscosidade de óleo permite que o fluido flua no interior do invólucro de poço para a superfície. Onde reservas de óleo profundas são exploradas, as bombas e outros equipamentos auxiliares podem ser usados para auxiliar na extração de óleo.

[004] Uma categoria de óleo, por vezes chamada de "óleo pesado" ou "óleo extrapesado" ou "betume" (doravante chamado de "óleo pesado"), é um óleo altamente viscoso que não flui prontamente através do reservatório ou invólucro de poço de produção, mesmo com o auxílio de bombas ou outro equipamento. Esse problema de fluxo ou mobilidade também pode ser causado por compostos como cera ou parafina. O óleo pesado pode ser extraído com o uso de uma variedade de técnicas não térmicas, como mineração e produção de óleo pesado a frio com areia (CHOPS). Entretanto, a maior parte dessas reservas de óleo pesado é posicionada a profundidades maiores do que aquelas das quais a recuperação é possível com o uso de técnicas de mineração, e outros métodos não térmicos, como CHOPS não produzem uma fração suficientemente alta do óleo original em seu lugar. Em um esforço para extrair esse óleo, os chamados "métodos térmicos", como o vapor cíclico ("bufar e baforar"), a inundação de vapor e a drenagem de gravidade auxiliada por vapor ("SAGD") foram desenvolvidos. Nos mesmos, o vapor é gerado na superfície e transferido de modo descendente para o poço, para que entre em contato com a reserva de óleo. O vapor aquece e reduz a viscosidade do óleo o suficiente para permitir o fluxo e o deslocamento do óleo tratado em direção à cabeça de poço de produção.

[005] Deve ser observado que embora tais processos de geração com base em vapor de superfície permitam a extração de óleo pesado de reservatórios que eram irrecuperáveis anteriormente através de técnicas de mineração, os processos de geração de vapor de superfície geralmente implicam em altos custos de energia e há um limite de profundidade em que essas técnicas podem ser usadas. Deve ser observado que esses processos envolvem perdas de energia em diversos estágios: no processo de geração de vapor; na distribuição do vapor na superfície; e, à medida que o vapor é transferido a partir da superfície. Após uma determinada profundidade, o custo ou a viabilidade técnica do uso de vapor gerado na superfície é proibitiva. Mesmo antes de tal profundidade ser alcançada, a energia e outros custos da produção do óleo podem ser muito altos. Como resultado, um grande volume das reservas de óleo mundiais é classificado como "irrecuperável" devido à profundidade e à viscosidade do óleo e, mesmo o óleo recuperável pode enfrentar altos custos de produção. Deve ser adicionalmente observado que outras localizações geográficas ou formações geológicas também podem não ser favoráveis para metodologias com base em vapor de superfície. Por exemplo, em áreas de gelo permanente do subsolo, a geração com base no calor da superfície pode não ser aceitável, visto que o calor pode gerar o descongelamento do solo que sustenta o equipamento de recuperação de óleo. Os sistemas de geração com base no vapor de superfície também podem ter um uso limitado em reservas oceânicas em que a perda de energia térmica entre o gerador de calor de superfície para o leito oceânico pode tornar o uso de técnicas de vapor de superfície econômica e tecnicamente inviável.

[006] Consequentemente, deve ser observado que embora as técnicas de extração de óleo pesado existentes são adequadas para seus propósitos pretendidos, permanece uma necessidade de aprimoramento, particularmente no fornecimento de um sistema e método para extração de reservatórios de óleo pesado localizados profundamente na terra.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[007] De acordo com um aspecto da invenção, um sistema para produzir óleo a partir de um reservatório de óleo é fornecido. Em que o sistema compreende um módulo de suporte e um gerador de vapor. Em que o módulo de suporte inclui um módulo de ar, um módulo de água e um módulo de combustível, em que o módulo de ar, o módulo de água e o módulo de combustível são configurados para fornecer ar, água e combustível a um poço de óleo. O módulo de vapor inclui um gerador de vapor que inclui um injetor que tem uma pluralidade de tubos que têm um catalisador oxidante nos mesmos, um combustor é acoplado de modo fluido ao injetor para receber ar e uma mistura de ar-combustível e queimar o ar e uma mistura de ar-combustível, uma porção de gerador de vapor é acoplada de modo fluido para receber gases de combustão a partir do combustor, em que a porção de gerador de vapor tem pelo menos um bocal configurado para direcionar água a partir do módulo de água para os gases de combustão para gerar vapor, o gerador de vapor é configurado para direcionar o vapor e os gases de combustão na direção do reservatório de óleo. Um conector configurado para acoplar de modo fluido o módulo de ar, o módulo de água e o módulo de combustível ao gerador de vapor.

[008] De acordo com outro aspecto da invenção, um método para produzir óleo a partir de um reservatório de óleo é fornecido. O método inclui abastecer ar, água e combustível a um gerador de vapor. O ar abastecido é dividido em uma primeira porção e uma segunda porção. A segunda porção é misturada com o combustível abastecido. A primeira porção de ar flui através dos tubos de reator, em que os tubos de reator têm um catalisador de oxidação em uma superfície externa. A segunda porção misturada de ar e combustível abastecido flui através da superfície externa dos tubos de reator. A primeira porção de ar e a segunda porção misturada de ar e combustível abastecido são misturadas em um combustor. A primeira porção misturada de ar e a segunda porção misturada de ar e combustível abastecido são queimadas para produzir gases de combustão. A água é aspergida sobre os gases de combustão para formar vapor. O vapor e os gases de combustão são direcionados na direção de um reservatório de óleo.

[009] De acordo com outra modalidade da invenção, um sistema para produzir óleo a partir de um reservatório de óleo que tem um poço é fornecido. Em que o sistema inclui um módulo de suporte que tem: um módulo de ar; um módulo de água; e um módulo de combustível. Um módulo de vapor é fornecido, o qual tem: um invólucro de sistema; uma porção de misturador disposta no interior do invólucro de sistema. Em que a porção de misturador tem um alojamento e um conduto disposto de modo centralizado no interior do alojamento, em que uma periferia externa do conduto e a periferia interna do alojamento cooperam para definir uma porção interior oca. O conduto tem uma pluralidade de aberturas dispostas ao redor de uma periferia de uma extremidade do conduto, a pluralidade de aberturas é disposta para acoplar de modo fluido a porção interior oca a uma porção interior do conduto. Uma primeira entrada é disposta em uma extremidade do alojamento disposta para acoplar de modo fluido o módulo de combustível à porção interior oca. Uma segunda entrada na extremidade do alojamento disposta para acoplar de modo fluido o módulo de ar à porção interior oca.

[010] De acordo com ainda outra modalidade da invenção, um sistema para produzir óleo a partir de um reservatório de óleo que tem um poço é fornecido. Em que o sistema inclui: um invólucro de sistema; um combustor disposto no interior do invólucro de sistema e configurado para realizar a combustão de um combustível durante a operação; um gerador de diluente que tem uma primeira extremidade acoplada de modo fluido para receber gases de combustão a partir do combustor, em que o gerador de diluente tem adicionalmente uma segunda extremidade acoplada de modo fluido ao reservatório de óleo; um conduto de diluente disposto de modo fluido entre a superfície interna do invólucro de sistema e uma superfície externa do combustor e o gerador de diluente; e pelo menos um bocal acoplado à superfície externa do gerador de diluente e configurado durante a operação para aspergir um fluido diluente nos gases de combustão no gerador de diluente, em que uma direção de aspersão é, pelo menos parcialmente, para a primeira extremidade.

[011] De acordo com ainda outra modalidade da invenção, um sistema para produzir óleo a partir de um reservatório de óleo que tem um poço é fornecido. Em que o sistema tem: um invólucro de sistema; um conduto de combustível (115) e um conduto de oxidante (114) dispostos de maneira móvel no interior do invólucro de sistema; um misturador disposto no interior do invólucro de sistema e configurado para receber um oxidante e um combustível a partir do conduto de combustível e do conduto de oxidante, uma porção de combustor disposta no interior do invólucro de sistema e acoplada de modo operacional a uma extremidade do misturador e configurada para formar gases de combustão; uma porção de gerador de diluente disposta no interior do invólucro de sistema e acoplada de modo operacional à porção de combustor oposta ao misturador, em que a porção de gerador de diluente tem uma extremidade terminal acoplada ao invólucro de sistema; e pelo menos um membro de centralização que engata de maneira móvel uma superfície interna do invólucro de sistema e é acoplado de modo operacional a uma periferia de pelo menos um dentre o misturador, a porção de combustor e a porção de gerador de diluente.

[012] De acordo com ainda outra modalidade da invenção, um sistema para produzir óleo a partir de um reservatório de óleo que tem um poço é fornecido. Em que o sistema inclui: um invólucro de sistema; um injetor disposto no interior do invólucro de sistema e acoplado de modo fluido a um conduto de combustível, em que o injetor tem uma pluralidade de tubos que têm um catalisador oxidante nos mesmos, em que o injetor tem pelo menos um acendedor formado integralmente no mesmo, em que o pelo menos um acendedor tem um mecanismo de centelha em uma extremidade; um combustor disposto no interior do invólucro de sistema e acoplado de modo fluido ao injetor adjacente ao mecanismo de centelha, em que o combustor é configurado para receber, durante a operação, uma mistura de ar-combustível e queimar a mistura de ar-combustível em resposta ao fato de que o mecanismo de centelha é ativado; e um gerador de diluente disposto no interior do invólucro de sistema e disposto para receber gases de combustão a partir do combustor e misturar um fluido diluente com os gases de combustão.

[013] Essas e outras vantagens e recursos irão se tornar mais aparentes a partir da seguinte descrição tomada em conjunto com os desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[014] A matéria, que é considerada como a invenção, é particularmente apontada e reivindicada de modo distinto nas reivindicações na conclusão do relatório descritivo. Os recursos e vantagens da invenção, mencionados anteriormente, dentre outros, são aparentes a partir da seguinte descrição detalhada tomada em conjunto com os desenhos anexos, em que:

[015] A Figura 1 é uma vista em perspectiva, parcialmente em corte, de um sistema de extração de óleo em três estágios de um processo de estimulação de vapor cíclica ou de injeção de vapor cíclica;

[016] A Figura 2 é uma vista esquemática lateral do sistema de extração de óleo da Figura 1;

[017] A Figura 3 é uma vista esquemática lateral de um sistema de extração de óleo de inundação de vapor;

[018] A Figura 4 é uma vista em perspectiva, parcialmente em corte, de um sistema de drenagem de gravidade auxiliada por vapor (SAGD);

[019] A Figura 5 é uma ilustração esquemática de um sistema de extração por vapor de óleo pesado IN SITU de acordo com uma modalidade da invenção;

[020] A Figura 6 é uma vista lateral, parcialmente em corte, de um aparelho de fundo de poço para gerar vapor de acordo com uma modalidade da invenção;

[021] A Figura 7 é uma vista em corte lateral, parcialmente em corte, do aparelho de fundo de poço da Figura 6 no interior de um invólucro de poço;

[022] A Figura 8 é uma vista em corte lateral, parcialmente em corte, do aparelho de fundo de poço da Figura 6;

[023] A Figura 9 é uma vista em corte lateral parcial do corte de interface do aparelho de fundo de poço da Figura 6;

[024] A Figura 10 é uma vista em corte lateral parcial de uma modalidade da porção de mistura de ar e combustível do aparelho de fundo de poço da Figura 6;

[025] As Figuras 11A e 11B são vistas em corte lateral parciais da porção de reator catalítico do aparelho de fundo de poço da Figura 6;

[026] As Figuras 11C e 11D são vistas da porção de reator catalítico do aparelho de fundo de poço da Figura 6 de acordo com uma modalidade da invenção;

[027] A Figura 12 é uma vista em corte lateral parcial de uma porção de combustor do aparelho de fundo de poço da Figura 6;

[028] A Figura 13 é uma vista em corte lateral parcial da porção de geração de vapor do aparelho de fundo de poço da Figura 6; e

[029] A Figura 14 é uma vista em corte lateral ampliada e parcial da porção de geração de vapor com um injetor de água.

[030] A descrição detalhada explica as modalidades da invenção, juntamente com as vantagens e recursos, por meio de exemplos com referência aos desenhos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[031] As modalidades da presente invenção fornecem vantagens na extração de óleo pesado através da geração IN SITU de um diluente, como o vapor, no interior de um reservatório de óleo. As modalidades adicionais da invenção fornecem vantagens na redução da perda de energia térmica entre o local da geração de vapor e o reservatório de óleo. As modalidades ainda adicionais da invenção fornecem vantagens na redução dos custos e emissões associadas à extração de óleo pesado de um reservatório. As modalidades ainda adicionais da invenção fornecem vantagens na permissão do sequestro de dióxido de carbono (CO2) gerado durante a produção de óleo na terra.

[032] As modalidades da presente invenção também fornecem vantagens na taxa de produção de óleo e na quantidade total de óleo produzido do óleo original no local (OOIP). A combinação de produtos de combustão e do diluente injetado (vapor ou outro) fornece um mecanismo para alcançar a mobilidade de óleo, que oferece a oportunidade para uma produção aprimorada. Além disso, a injeção de fundo de poço oferece a oportunidade de direcionar precisamente a liberação de vapor no reservatório através da localização da ferramenta potencialmente aumentada por outras técnicas, como o uso de obturador e perfurações de furo de poço para direcionar adicionalmente a zona de injeção.

[033] Uma modalidade da presente invenção envolve o uso de C02, Nitrogênio ou outro diluente em vez de água líquida. No caso de C02, o C02 fornece vantagens no resfriamento do fluxo de gás de combustão para uma temperatura mais moderada, ao passo que também tem a vantagem de que um gás de estufa é injetado poço abaixo para um sequestro potencial, por exemplo. O uso de C02 também pode fornecer um fluido para transportar o calor do processo de combustão para o óleo. Como usado no presente documento, o termo "vapor" deve ser entendido de modo que se refira ao fluido transportador de diluente que entrega o calor ao óleo.

[034] Uma modalidade da presente invenção também envolve a coinjeção de materiais aditivos no produto aquecido a partir da ferramenta em algum estágio. Em uma modalidade, a coinjeção de materiais aditivos ocorre na superfície para alimentação na linha umbilical do fluido ou subsequentemente através de uma linha umbilical separada. Essa coinjeção de materiais aditivos pode ser útil para uma variedade de propósitos, inclusive para propósitos de inicialização ou para propósitos anticorrosivos ou para injeção de fundo de poço de um solvente aquecido, por exemplo.

[035] Outras modalidades da presente invenção envolvem a capacidade de usar água de níveis inferiores de tratamento de água do que a usada atualmente para caldeiras de superfície ou geradores de vapor de ciclo único (OTSRs). Essas modalidades também oferecem suscetibilidades diferentes à escamação e corrosão, em relação às envolvidas em caldeiras e geradores de vapor de ciclo único, fornecendo o uso de processos de tratamento de água menos dispendiosos em conjunto com o sistema.

[036] De acordo com modalidades da presente invenção, um sistema de diluente de fundo de poço de disparo direto, como um sistema de vapor 20, por exemplo, pode ser usado em uma variedade de configurações de produção de óleo, como mostrado nas Figuras 1 a 4, para a extração de óleo pesado de reservatório de óleo. Como usado no presente documento, o termo óleo pesado significa um material de petróleo com base em hidrocarboneto que tem uma viscosidade de reservatório maior do que 1 Pa.s (Pascal.segundo) a maior do que 100 Pa.s (1.000 centipoise (cP) a maior do que 100.000 cP). Deve ser observado que, embora as modalidades no presente documento descrevam o uso do sistema de vapor de fundo de poço de disparo direto 20 em conexão com a extração de óleo pesado de reservatórios profundos, isso é para propósitos exemplificativos e o sistema de vapor de fundo de poço de disparo direto 20 pode ser usado em qualquer aplicação em que a geração e a injeção de um diluente, como o vapor, por exemplo, em um material ou outro espaço fechado forem desejadas. Por exemplo, as modalidades da presente invenção também podem ser usadas em aplicações em regiões submarinhas de congelamento permanente de subsolo e aplicações árticas/antárticas, em que as perdas térmicas do vapor gerado na superfície impactam de modo adverso a viabilidade ou os custos de extração do poço. As modalidades da presente invenção podem ser adicionalmente usadas com a extração de betume, areias betumadas, areias de óleo e areias de alcatrão que têm uma viscosidade menor do que 1 Pa.s (1.000 cP) ou uma produção secundária ou terciária de reservatórios convencionais. As modalidades da invenção também podem oferecer vantagens para a geração de vapor de superfície ou a geração no furo de poço em uma posição acima do reservatório de óleo.

[037] As modalidades da invenção podem ser adicionalmente usadas com o aparelho de fundo de poço 90 (Figura 5) localizado na superfície, retendo a habilidade de disparo direto do processo de combustão com o vapor, de modo que os gases injetados no reservatório contenham tanto vapor quanto gases de combustão. Embora tal dispositivo implique em perdas de calor ao longo do furo de poço, o mesmo contém outras vantagens. Isso pode ser desejável em alguns locais em vez da colocação do aparelho de fundo de poço em um local profundo no interior do poço. Deve ser observado que, embora as modalidades no presente documento se refiram ao uso do sistema de vapor de fundo de poço de disparo direto 20 com óleo pesado, isso é para propósitos exemplificativos e as modalidades da invenção não devem ser limitadas nesse sentido. As modalidades da invenção podem ser adicionalmente usadas para produzir óleo com menos viscosidade do que o óleo pesado, em que o gás de combustão e/ou a adição de calor se provam vantajosos na mobilização de tal óleo em processos de produção não primários. As modalidades da invenção podem ser adicionalmente usadas de modo que o aparelho de fundo de poço opere a uma pressão próxima à atmosférica para uma geração de disparo direto de vapor na superfície.

[038] Com referência às Figuras 1 a 2, uma configuração de poço vertical é mostrada, em que o sistema de vapor de fundo de poço de disparo direto 20 é usado para extrair óleo pesado de um reservatório 22. Nessa modalidade, um poço 24 é formado em um local desejado através de diversas camadas 26 de terra em uma seção que inclui o reservatório 22. Em general, como usado no presente documento, o reservatório 22 está localizado a uma profundidade em que a viscosidade do óleo (ou a presença de cera ou parafina no mesmo) no interior do reservatório é muito alta para permitir a remoção por meio de técnicas de bombeamento ou mineração convencionais. Como será discutido em maiores detalhes abaixo, um aparelho de fundo de poço 90 é inserido em um primeiro estágio 28 (Figura 2) no interior do invólucro do poço e posicionado no interior do reservatório 22. O combustível, a água líquida, o ar e os sinais de controle são transferidos para o gerador de vapor e o vapor é produzido no interior do poço 24 e do reservatório 22. O vapor e os gases de combustão (incluindo dióxido de carbono (C02)) do gerador de vapor são injetados no reservatório 22, de modo a aquecer o óleo pesado. Deve ser observado que, à medida que o óleo pesado é aquecido, a viscosidade do óleo pesado é reduzida. É contemplado, ainda, que a injeção de C02 no reservatório 22 também aumenta o volume de óleo e reduz adicionalmente a viscosidade de óleo. O nitrogênio dos gases de combustão também auxilia na pressurização de reservatório.

[039] No segundo estágio 30 de produção, o vapor e a água condensada a quente aquecem o óleo em uma área 32 que circunda o poço 24. Tipicamente, em um processo de vapor cíclico, esse estágio 30, por vezes chamado de "fase de imersão" é mantido durante um período de tempo para permitir que o calor permeie no reservatório. Em alguns reservatórios de óleo, nenhum tempo de imersão é usado. Deve ser observado que no segundo estágio 30, o aparelho de fundo de poço 90 pode permanecer ou pode ser removido do poço 24. Por fim, no terceiro estágio 34, o óleo aquecido e a água condensada são extraídos do poço 24 com o uso de técnicas de bombeamento ou extração convencionais, como é conhecido na técnica.

[040] Agora com referência à Figura 3, outra configuração de extração é mostrada, a qual usa um poço de injetor de vapor 36 e um poço de extração ou produção 38. Nessa modalidade, um poço de injetor 36 é formado através das camadas 26 na camada de reservatório 22. Um poço de extração paralelo 38 é formado adjacente ao poço de injeção 36. O sistema de vapor de fundo de poço de disparo direto 20 é inserido no poço de injetor 36 para produzir vapor no interior da camada de reservatório 22. À medida que o vapor é produzido, a água quente 40 é condensada na camada 22, de modo a reduzir a viscosidade do óleo. À medida que a viscosidade de óleo é diminuída, o poço de extração 38 pode ser usado para bombear o óleo pesado a partir da camada de reservatório 22. Deve ser observado que em aplicações que permitem o uso da configuração da Figura 3, o aquecimento de vapor e a extração de óleo podem ocorrer em paralelo.

[041] Deve ser observado que a descrição acima da extração de óleo é exemplificativa e a invenção reivindicada não deve ser limitada nesse sentido. A invenção reivindicada pode ser usada com qualquer técnica em que a aplicação de calor, pressão, coinjeção de diluentes, componentes químicos ou solventes, ou injeções de H2O, CO2, N2 ou outros gases irá facilitar a extração de óleo. Deve ser adicionalmente observado que a aplicação de vapor no reservatório de óleo pode ser uma estimulação de vapor cíclica, (inundação de vapor) contínua ou (SAGD) contínua.

[042] Uma terceira configuração para a extração de óleo é mostrada na Figura 4, que é similar à configuração da Figura 3, em que tanto um poço de injetor 36 que contém o sistema de vapor de fundo de poço de disparo direto 20 quanto o poço de extração 38 são usados em paralelo. Nessa configuração, o poço de injetor 36 é formado inicialmente em uma orientação vertical. À medida que o poço 36 se estende a partir da superfície, a direção do poço 36 é alterada para uma orientação mais horizontal e se estende ao longo do comprimento da camada de reservatório 22. O poço de extração 38 é formado de uma maneira similar. Na modalidade mostrada, a porção horizontal do poço de extração 38 é posicionada verticalmente abaixo do poço de injetor 36. Através do aquecimento do óleo em uma área verticalmente acima do poço extrator 38, a gravidade pode ser usada para auxiliar o fluxo de óleo para dentro do poço extrator 38.

[043] Agora com referência à Figura 5, é mostrada uma modalidade do sistema de vapor de fundo de poço de disparo direto 20 que inclui um módulo de subsuperfície 42 e um módulo de suporte ou de superfície 44. O módulo de superfície 44 inclui todo o saldo de componentes de usina usados para sustentar as operações do módulo de subsuperfície 42. Em uma modalidade, o módulo de superfície 44 inclui um módulo de controle 46 que é eletricamente acoplado a um módulo de ar 48, um módulo de água 50, um módulo de combustível 52 e um módulo de produção 54. O módulo de controle 46 pode ter uma funcionalidade distribuída (que compreende uma pluralidade de módulos individuais), como um sistema de aquisição de dados 56 e um sistema de processamento 58, por exemplo, ou pode ser um sistema de processamento integrado. O módulo de controle 46 também pode controlar a distribuição de potência elétrica a partir da superfície para o local de gerador de vapor. Os condutos de fluido juntamente com as linhas de potência e de transmissão do módulo de superfície 44 são agrupados, em conjunto, para se estender a partir da superfície ao local em que o gerador de vapor irá operar. Esse grupo de condutos e linhas, por vezes, é chamado de capilar. Em uma modalidade, pelo menos uma porção dos condutos ou linhas é agrupada antes da cabeça de poço para minimizar a quantidade de aberturas ou portas na cabeça de poço.

[044] O módulo de ar 48 fornece ar de combustão e de resfriamento ao módulo de subsuperfície 42. O módulo de ar 48 pode incluir um módulo de tratamento de ar 60 que recebe o ar de admissão e remove/filtra os contaminantes indesejáveis. O ar tratado, então, é comprimido com um compressor de ar 62 e armazenado em um módulo de armazenamento de alta pressão 64. O módulo de água 50 inclui um módulo de tratamento de água 66 que recebe água de admissão. Em uma modalidade, o módulo de água 50 recebe água separada do óleo extraído a partir do módulo de produção 54. O módulo de tratamento de água 66 filtra a água e remove contaminantes indesejados e transfere a água líquida limpa para um módulo de armazenamento 68, em que a água permanece até ser necessária para o módulo de subsuperfície 42. A água líquida é removida do módulo de armazenamento 68 através de um módulo de bombeamento 70 que é conectado de modo fluido ao módulo de subsuperfície 42. Ademais, em outras modalidades, é contemplado que a água pode ser abastecida a partir de uma fonte subterrânea, como uma água de aquífero ou nascente com pouco ou nenhum tratamento para produção de vapor no nível de reservatório de óleo.

[045] O módulo de combustível 52 fornece um combustível, como, mas sem limitações, o gás natural, o propano, butano, gás produzido/associado e singás (incluindo o singás derivado do óleo), por exemplo, ao módulo de subsuperfície 42. O módulo de combustível 52 inclui um módulo de armazenamento 72, um compressor de combustível 74 e um módulo de armazenamento de combustível de alta pressão 76. O módulo de produção 54 recebe óleo do poço 24, 38. Deve ser observado que o sistema de vapor de fundo de poço de disparo direto 20 pode ser usado tanto com a configuração de poço único das Figuras 1 a 2 quanto com a configuração de poço de injetor/extração das Figuras 3 a 4. O módulo de produção 54 pode incluir um módulo de separação de gás 78 que recebe uma composição a partir do poço 24, 38 que pode incluir óleo, água e subprodutos gasosos (N2, C02). O módulo de separação de gás 78 remove os produtos gasosos da composição e transfere esses subprodutos a um módulo de limpeza 80 que processa os gases antes do escape para a atmosfera. Em uma modalidade, um sistema de recuperação de energia por pressão (não mostrado) pode ser usado em vez do escape dos gases, com um uso potencial da energia nos subsistemas de compressão ou outros. A energia recuperada a partir do sistema de recuperação por pressão, então, pode ser usada para deslocar a potência de compressão ou fornecer potência elétrica ao equipamento de sustentação.

[046] A composição desgaseificada sai do módulo de separação de gás 78 e é transferida para um módulo de separação de água 82. Como discutido acima, a unidade de separação de água 82 pode ser usada para remover a água do óleo e transferir a água para o módulo de água 50. Em uma modalidade, a água de composição 83 pode ser adicionada ao abastecimento de água antes ou em conexão com a entrada para o módulo de água 50. O óleo da unidade de separação de água 82 é transferido para um módulo de tratamento de óleo 84 antes de ser transferido para aplicações fora do local. Esses tratamentos podem incluir processos como a dessulfurização, o craqueamento, a reforma e o hidrocraqueamento, por exemplo. Em uma modalidade, um módulo de monitoramento 86 fornece aquisição e monitoramento de dados do reservatório de óleo. Deve ser observado que o módulo de monitoramento 86 pode ser integrado ao módulo de controle 46. Deve ser observado que o processo de separação de água ou outros processos podem ocorrer antes ou simultaneamente com a operação de desgaseificação, como pode ser vantajoso.

[047] Agora com referência à Figura 5 e à Figura 6, os condutos de dados, potência, ar, água e combustível dos módulos de superfície 46, 48, 50, 52, 54 são transferidos por meio de uma conexão 88, por vezes chamada de umbilical ou capilar, a um aparelho de fundo de poço 90. Como discutido acima, as porções dos condutos podem ser agrupadas, em conjunto, antes ou após a cabeça de poço. Quando instalado, o aparelho de fundo de poço 90 é posicionado no interior de um invólucro de poço 98 (Figura 7) próximo ao local em que o vapor é injetado na formação/reservatório. Isso pode ser próximo à extremidade terminal do poço ou em um local intermediário ao longo de seu comprimento. No local intermediário, o invólucro de poço pode ter um obturador utilizado para impedir que o desvie da zona de injeção impedindo-se ou inibindo-se que o vapor flua ao longo do invólucro. O aparelho de fundo de poço 90 mostrado nas Figuras 6 a 8 recebe o ar e o combustível do umbilical 88 em uma interface 92 em que os mesmos são transferidos para uma porção de misturador 94. A porção de misturador 94 divide o ar abastecido para uma primeira porção e uma segunda porção. Como será discutido em maiores detalhes abaixo, a primeira porção é misturada com combustível ao passo que a segunda porção é usada para resfriamento antes da combustão. A interface 92 permite adicionalmente que o diluente abastecido (por exemplo, a água) flua para o invólucro de sistema 95 em que o diluente flui ao longo do comprimento do gerador de vapor em direção a uma extremidade oposta.

[048] A partir da porção de misturador 94, a mistura de combustível-ar e o ar de resfriamento fluem através de uma porção de injetor 96 em que a mistura de combustível-ar flui através de um reator catalítico ao passo que o ar de resfriamento passa através dos condutos transportando o combustível. A porção de injetor pode ser similar à descrita na Patente de propriedade da mesma cessionária no US 6.174.159 ou na Patente no US 6.394.791 intitulada "Method and Apparatus for a Catalytic Firebox Reactor", ambas as quais estão incorporadas no presente documento, a título de referência, em sua totalidade. A mistura de combustível-ar e o ar de resfriamento são recombinados em uma extremidade 99 em que os fluxos recombinados são acesos e queimados no interior do combustor 100, de modo a gerar temperaturas de até 3.992 °F (2.200 °C), por exemplo. Deve ser observado que a temperatura dos gases de combustão pode ser superior ou inferior, dependendo do combustível e do oxidante usados. O gás de combustão quente flui para uma porção de gerador de vapor 102 em que a água do invólucro de sistema 95 flui através de bocais de aspersão 104 para o gás de combustão para gerar vapor. Deve ser observado que em outra modalidade, o oxigênio ou o ar enriquecido com oxigênio pode ser substituído por ar no processo de combustão.

[049] O diluente (por exemplo, o vapor) e o gás de combustão saem do aparelho de fundo de poço em uma extremidade terminal 106, em que o diluente e o gás de combustão entram no invólucro de poço 98 e podem sair para o reservatório de óleo por meio de perfurações 108 (Figura 7). As perfurações 108 permitem que o diluente (por exemplo, o vapor) e o calor penetrem no reservatório de óleo pesado como descrito acima no presente documento. Em outras modalidades, o invólucro de poço 98 pode não ter perfurações e o diluente (por exemplo, o vapor) flui através de uma extremidade do invólucro de poço (configuração de orifício aberto) ou a extremidade terminal 106 é colocada diretamente no reservatório de óleo. Ainda em outras modalidades, o invólucro de poço pode ter aberturas ou telas com fendas.

[050] Deve ser observado que, devido às temperaturas geradas pelo aparelho de fundo de poço 90, a expansão térmica pode fazer com que os componentes do misturador 94, do injetor 96, do combustor 100 e da porção de gerador 102 se expandam, dobrem ou, de outro modo, sejam deformados. Em uma modalidade, para acomodar essa expansão, uma pluralidade de nervuras 107 são dispostas entre o injetor 96 e a superfície interna do invólucro de sistema 95. Em uma modalidade, há três conjuntos de nervuras dispostos ao longo do comprimento do aparelho de fundo de poço 90, em que cada conjunto tem três nervuras dispostas (equidistantes) ao redor da circunferência do misturador 94, do injetor 96 e da porção de gerador de vapor 102. As nervuras 107 funcionam para manter o misturador 94, o injetor 96, o combustor 100 e a porção de gerador de vapor 102 centralizados no invólucro de sistema 95. As nervuras 107 têm uma superfície externa curvada que permite que as nervuras 107 deslizem ao longo do invólucro de sistema 95 à medida que os componentes se expandem. Em uma modalidade, o misturador 94, o injetor 96, o combustor 100 e a porção de gerador de vapor 102 são fixados ao invólucro de sistema 95 na extremidade terminal 106. Como resultado, a expansão térmica irá mover o misturador 94, o injetor 96, o combustor 100 e a porção de gerador de vapor 102 em direção à entrada. O uso de uma tubulação flexível no interior da interface 92 acomoda a expansão dos componentes durante a operação. Em outras modalidades, a expansão térmica pode ser acomodada com o uso de um sistema de foles ou outros meios.

[051] Agora com referência à Figura 9, uma modalidade da interface 92 é mostrada. Nessa modalidade, a interface 92 inclui uma extremidade 110 que tem uma pluralidade de portas na extremidade do invólucro de sistema 95. As portas fornecem um ponto de entrada para os condutos, linhas de potência e de dados do umbilical 88 (Figura 5). Em uma modalidade, o invólucro de sistema 95 é um cano de aço inoxidável de 3 polegadas (76,2 mm). O diluente, como a água, é recebido no invólucro a partir do conduto 112, como um tubo de 1,5 polegada (38,1 mm), por exemplo. A água é recebida em um interior 113 do invólucro de sistema 95 e flui através de um conduto definido pela superfície interna do invólucro de sistema e das superfícies externas ou do combustor e do gerador de vapor em direção à extremidade oposta 106 (Figura 8) em que a água é aspergida no gás de combustão para gerar vapor. Deve ser observado que o fluxo de água através dos componentes no aparelho de fundo de poço 90 facilita o resfriamento do injetor 96, do combustor 100 e da porção de gerador de vapor 102. O ar é recebido a partir de um par de condutos 114 (apenas um conduto de ar é mostrado para propósitos de clareza), ao passo que o combustível é recebido por meio do conduto 115. Em uma modalidade, os condutos 114, 115 são fabricados a partir de uma tubulação flexível. Em uma modalidade, os condutos 114, 115 são produzidos a partir de um tubo de aço inoxidável de 0,5 polegada (12,7 mm), por exemplo. Como discutido acima, a tubulação flexível permite que a interface 92 acomode a expansão térmica que ocorre durante a operação.

[052] As portas na extremidade 110 permitem, adicionalmente, que as linhas de transmissão de dados e porta elétrica 117 entrem no invólucro de sistema 95. Essas linhas podem ser usadas para transmitir potência elétrica, como a um acendedor de centelha ou um aquecedor de resistência, por exemplo. Outras linhas podem ser usadas para transmitir dados, como a partir de termoacoplamentos, por exemplo, que permitem que o módulo de controle 46 monitore a operação do aparelho de fundo de poço 90. Outras linhas também podem ser usadas para controlar válvulas ou outros componentes de fluxo para o controle de sistema.

[053] Agora com referência à Figura 10, uma modalidade do misturador 94 é mostrada, a qual mistura o combustível do conduto 115 com uma porção do ar dos condutos 114. Em uma modalidade, o combustível é recebido em uma barra de injeção de combustível 124 que injeta o combustível em uma cavidade interior 127 por meio de uma pluralidade de bocais 125. Simultaneamente, o ar é recebido a partir dos condutos 114 em uma câmara de equilíbrio 118 que divide o ar em uma primeira e uma segunda trajetórias de fluido. A câmara de equilíbrio inclui uma pluralidade de aberturas 122 e uma saída 123. As aberturas 122 são dispostas ao redor da circunferência de tubo interna da câmara 118. Nessa modalidade, o tamanho das aberturas 122 e da saída 123 é configurado para permitir que a primeira porção do ar flua ao longo de uma primeira trajetória de fluido através dos vãos 121 entre a barra de injeção de combustível 124 e o alojamento 120. A primeira porção de ar, então, flui para dentro da cavidade 127, ao passo que a segunda porção de ar passa através das aberturas 122 ao longo de uma segunda trajetória de fluido para a porta de saída ou à saída 123. Em uma modalidade, a primeira porção compreende 20% do ar e a segunda porção compreende 80% do ar. Como será discutido em maiores detalhes abaixo, a segunda porção de ar é o ar de resfriamento para o injetor 96. A cavidade 127 permite que o ar e o combustível sejam misturados e é definida pelo conduto de ar de resfriamento 128 e um alojamento 130. A mistura de ar-combustível, então, flui ao longo do comprimento da porção de mistura 94 para as portas de saída 126.

[054] O ar que flui através da saída 123 passa no interior do conduto 128. Em uma modalidade, o conduto 128 é formatado conicamente, de modo que tenha uma primeira extremidade adjacente à saída 123 que tem um diâmetro menor do que a extremidade oposta 134. Em uma modalidade, o dispositivo de ignição, como o acendedor de centelha 133 ou o aquecedor de resistência 135, por exemplo, pode ser disposto no interior do conduto 128. Deve ser observado que o dispositivo de ignição pode ser conectado às linhas de potência elétrica ou de dados 117 (não mostradas na Figura 10 visando a clareza). Deve ser adicionalmente observado que, em algumas modalidades, o aparelho de fundo de poço 90 pode ter apenas um dispositivo de ignição, tanto como o acendedor de centelha quanto como o aquecedor de resistência, por exemplo. Em outras modalidades, a fonte de ignição pode ser formada através a injeção de hidrogênio no abastecimento de combustível. O hidrogênio reage com o catalisador discutido abaixo para autoacender a mistura de combustível e ar.

[055] Em uma modalidade, a mistura de ar-combustível flui radialmente como mostrado nas Figuras 11A a 11B para o injetor 96 a partir da porta de saída do misturador 126. O injetor 96 compreende um alojamento 136 que recebe a segunda porção de ar (fluxo de ar de resfriamento) a partir da extremidade 134 e encaminha a segunda porção de ar para uma trajetória de fluido definida pela superfície interior de uma pluralidade de tubos 138. A superfície exterior dos tubos 138, que define outra trajetória de fluido, é revestida com um catalisador de oxidação como será discutido em maiores detalhes abaixo. Em uma modalidade, os tubos 138 são acoplados a uma placa de extremidade 140. A placa de extremidade 140 faz com que a segunda porção de ar flua para os tubos 138 e impede a intermistura do ar de resfriamento com a mistura de ar-combustível. A mistura de ar-combustível entra no injetor 96 por meio das portas 126 e flui ao longo de um espaço definido pela parede interior 142 do alojamento 136 e das superfícies exteriores dos tubos 138. Desse modo, a mistura de combustível-ar entra em contato com o catalisador de oxidação.

[056] O revestimento de catalisador usado na presente invenção, em que o combustível é um hidrocarboneto e o ar ou oxigênio é o oxidante, pode incluir metais preciosos, metais nobres do grupo VIII, metais de base, óxidos de metal ou qualquer combinação dos mesmos. Os elementos como zircônio, vanádio, cromo, manganês, cobre, platino, ouro, prata, paládio, ósmio, irídio, ródio, rutênio, cério e lantânio, outros elementos da série de lantanídeos, cobalto, níquel, ferro e similares também podem ser usados. O catalisador pode ser aplicado diretamente ao substrato ou pode ser aplicado a um revestimento de ligação intermediário ou revestimento de lavagem composto por alumina, sílica, zircônia, titânia, magnésia, outros óxidos de metal refrativos ou qualquer combinação dos mesmos.

[057] Deve ser observado que durante a operação, a mistura de combustível-ar reage com o revestimento de catalisador na superfície exterior dos tubos 138, de modo a formar uma reação exotérmica. Por meio do fluxo do ar através do interior dos tubos 138, a temperatura do injetor 96 pode ser mantida em uma faixa de operação desejada para os materiais usados, ao passo que também pré-aquece o ar de resfriamento antes da combustão. Na uma modalidade, o injetor 96 inclui sessenta e um (61) tubos 138 que têm um diâmetro externo de 0,125 polegada (3,175 mm) e são produzidos a partir de um material de alta temperatura adequado, como utilizado em uma indústria aeroespacial (por exemplo, titânio, alumínio, níquel ou superligas com capacidade para alta temperatura). Outra quantidade e outro diâmetro dos tubos podem ser utilizados no dispositivo, dependendo do resultado desejado, do diâmetro ou das condições de operação.

[058] Em uma modalidade mostrada nas Figuras 11C e 11D, o injetor 96 inclui um ou mais dispositivos de acendedor 133. Nessa modalidade, os dispositivos de acendedor 133 incluem um membro de corpo 137 e um núcleo condutor 139. O membro de corpo 137 é produzido a partir de um material eletricamente isolante resistente ao calor, como uma cerâmica, por exemplo. O membro de corpo 137 se estende a partir da porção de misturador 94 através do injetor 96 e tem uma extremidade que se estende até a extremidade 144. O dispositivo de acendedor 133 pode estar localizado na periferia do injetor 96 adjacente a ou intercalado entre a fileira externa de tubos 138.

[059] O núcleo condutor 139 se estende através do meio do membro de corpo e tem um eletrodo 141 disposto em uma extremidade que se estende pelo menos parcialmente para dentro do combustor 100. O núcleo condutor 139 é acoplado eletricamente a uma fonte de alimentação, como por meio do módulo de controle 46, a uma bateria disposta no interior do aparelho de fundo de poço ou a um gerador de potência interno, como um gerador termoelétrico, por exemplo. O núcleo condutor 139 é configurado para gerar um arco elétrico a partir do eletrodo 141 ao alojamento 136. Em outra modalidade, o eletrodo é orientado para gerar o arco elétrico até a extremidade de tubos 138. A geração do arco elétrico na presença da mistura de combustível-ar e do ar de resfriamento inicia a combustão no combustor 100.

[060] O par de dispositivos de acendedor 133 pode estar localizado opostos entre si (cantos opostos) ou substancialmente opostos (um no canto, o outro disposto no meio de um lado oposto). Deve ser observado que embora as modalidades no presente documento discutam o uso de um par de dispositivos de acendedor 133, isso é para propósitos exemplificativos e a invenção reivindicada não deve ser limitada nesse sentido. O uso de um par de dispositivos de acendedor é preferencial para propósitos de redundância; entretanto, a combustão pode ser iniciada com um único dispositivo de acendedor 133.

[061] Agora com referência à Figura 12, o ar de resfriamento e a mistura de ar-combustível saem do injetor 96 na extremidade oposta 144 e entram no combustor 100. Um acendedor, como o acendedor 133, por exemplo, é disposto adjacente à extremidade 144 e inicia a combustão do combustível e do ar. Em uma modalidade, a temperatura do gás de combustão é de cerca de 3.992 °F (2.200 °C). Como discutido acima, a temperatura do gás de combustão pode ser superior ou inferior com base no combustível e no oxidante usados. O combustor 100 inclui um forro 145 que recebe o ar e o combustível e é onde a combustão ocorre. Adjacente à extremidade 144, uma pluralidade de pontas 146 se estendem radialmente ao redor da periferia do exterior do forro 145. Deve ser observado que as pontas 146 facilitam a transferência de calor a partir do forro 145. Em uma modalidade, as pontas 146 se estendem ao longo de uma porção do forro 145. Em uma modalidade, as pontas 145 podem ser formadas a partir de diversas pontas sequenciais (por exemplo, três), ou podem ser formadas a partir de uma única ponta monolítica unitária. Disposta entre as pontas 145 e o invólucro de sistema 95 está uma capa 148. A capa 148 inclui uma entrada 150 que se afunila a partir do diâmetro interno do invólucro de sistema 95 até o diâmetro externo das pontas 146. Deve ser observado que a capa 148 faz com que o diluente, como a água, flua através do invólucro de sistema 95 para um canal 154 definido entre o diâmetro interno da capa 148 e o diâmetro externo do forro 145. A água flui através do canal 154 para uma saída 152 que é afunilada para fora até o diâmetro interno do invólucro de sistema 95.

[062] Os gases de combustão fluem a partir do combustor 100 para a porção de geração 102. A porção de geração 102 se estende a partir da saída 152 para a extremidade terminal 106. Em uma modalidade e que o diluente é água, a porção de geração 102 gera vapor. Nessa modalidade, a porção de geração de vapor 102 mostrada na Figura 13 inclui um alojamento 156 que tem uma pluralidade de bocais 104 que aspergem água a partir do invólucro de sistema 95 para os gases de combustão. Deve ser observado que devido à alta temperatura dos gases de combustão, a água aspergida no alojamento 156 é vaporizada formando vapor. A mistura de vapor e gás de combustão sai do alojamento 156 na extremidade terminal 106.

[063] Em uma modalidade, os bocais 104 são configurados para aspergir água em uma direção que é pelo menos parcialmente para o combustor 100. Em outras palavras, a corrente de água a partir dos bocais 104 é direcionada a montante ou em uma configuração de contrafluxo. Em uma modalidade, seis (6) bocais 104 são dispostos a um ângulo de 30° em relação à linha central da porção de gerador de vapor 102 e configurados para aspergir a água em um cone de 60°. Em uma modalidade, os bocais 104 são deslocados entre si, tanto longitudinal quanto circunferencialmente ao redor do alojamento 156. Em uma modalidade, os bocais adjacentes 104 são deslocados circunferencialmente 60° uns dos outros. Os bocais 104 podem ser configurados para operar com sólidos dissolvidos na água de abastecimento.

[064] Com referência à Figura 14, uma modalidade é mostrada para a montagem de bocal 160. A montagem de bocal 160 inclui o bocal 104 e um membro de saliência 162. O membro de saliência 162 tem um corpo geralmente cilíndrico com um orifício que se estende através do mesmo. Uma porção do orifício é rosqueada para receber as roscas externas no bocal 104. A superfície frontal do membro de saliência 162 se estende para o interior do alojamento 156. As superfícies de avanço e de fuga são anguladas para reduzir o perfil de arraste do membro de saliência 162 na corrente de gás de combustão/vapor. Em uma modalidade, o bocal 104 inclui um filtro para reduzir o risco de obstrução. Ainda em outras modalidades, os bocais podem ser apontados perpendiculares ao fluxo ou a jusante do fluxo.

[065] Deve ser observado que as modalidades descritas no presente documento fornecem vantagens na extração de óleo pesado de reservatórios profundos no solo. Substancialmente toda a energia térmica gerada é aplicada ao reservatório de óleo com pouca ou nenhuma perda. Essas modalidades permitem adicionalmente a extração de óleo pesado ao passo que reduzem o uso de água e as emissões e fornecem o sequestro de C02. Como resultado, as modalidades da presente invenção reduzem o custo geral por barril de óleo pesado produzido.

[066] Ademais, as porções não condensáveis da mistura de vapor e gás de combustão podem pressurizar o reservatório para facilitar o fluxo de óleo através do poço de produção/extração e podem contribuir para retardar a taxa de perda de calor para a sobrecarga. Ademais, o aumento de C02 no óleo a partir da mistura de gás de combustão aumenta o volume de óleo e pode reduzir a viscosidade para facilitar adicionalmente o fluxo de óleo. Como resultado, a presente invenção pode fornecer vantagens na redução ou eliminação das cargas parasíticas (por exemplo, as bombas) usadas na extração de óleo, e pode fornecer uma fonte de gases não condensáveis e calor para o propósito de produção de frações ainda mais leves de óleo do que pesadas.

[067] Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes apenas em relação a uma quantidade limitada de modalidades, deve ser prontamente entendido que a invenção não é limitada a tais modalidades reveladas. Em vez disso, a invenção pode ser modificada para incorporar inúmeras variações, alterações, substituições ou disposições equivalentes não descritas até o presente momento, mas que são proporcionais ao espírito e ao escopo da invenção. Adicionalmente, embora várias modalidades da invenção tenham sido descritas, deve ser entendido que os aspectos da invenção podem incluir apenas algumas das modalidades descritas. Consequentemente, a invenção não deve ser considerada limitada pela descrição mencionada anteriormente, mas é limitada apenas pelo escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. SISTEMA (90) PARA PRODUZIR ÓLEO A PARTIR DE UM RESERVATÓRIO DE ÓLEO QUE TEM UM POÇO, compreendendo: um sistema de invólucro (95); um combustor (100) disposto no interior do invólucro de sistema (95) e configurado para realizar a combustão de um combustível durante a operação; um gerador de diluente (102) que tem uma primeira extremidade acoplada de modo fluido para receber gases de combustão a partir do combustor (100), em que o gerador de diluente (102) tem adicionalmente uma segunda extremidade acoplada de modo fluido ao reservatório de óleo; sendo o sistema caracterizado por compreender: pelo menos um bocal acoplado à superfície externa do gerador de diluente e configurado durante a operação para aspergir um fluido diluente nos gases de combustão no gerador de diluente (102), pelo menos parcialmente em direção ao combustor (100); um conduto de diluente disposto de modo fluido entre a superfície interna do invólucro de sistema (95) e uma superfície externa do combustor (100) e o gerador de diluente (102); e em que o pelo menos um bocal (160) está acoplado, em um determinado ângulo, à superfície externa do gerador de diluente (102).

2. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fluido diluente ser selecionado a partir de um grupo que consiste em: água, dióxido de carbono e nitrogênio.

3. SISTEMA de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo sistema (90) ser localizado no interior do poço de modo distal em relação a uma superfície.

4. SISTEMA de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo conduto de diluente ser, pelo menos parcialmente, disposto entre uma superfície externa do gerador de diluente (102) e a superfície interna do invólucro de sistema (95).

5. SISTEMA de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo combustor (100) incluir adicionalmente uma pluralidade de pontas (146) dispostas ao redor de uma periferia de uma superfície externa de combustor.

6. SISTEMA de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender adicionalmente um membro de capa (148) disposto entre a superfície externa de combustor (100) e a superfície interna do invólucro de sistema (95), o membro de capa (148) tem uma entrada afunilada (150) que é acoplada de modo fluido ao conduto de diluente.

7. SISTEMA de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender adicionalmente um injetor (96) acoplado de modo fluido a uma extremidade do combustor (100) oposta ao gerador de diluente (102), em que o injetor (96) tem uma pluralidade de tubos (138) que têm um catalisador oxidante em superfícies exteriores dos mesmos, o injetor (96) é configurado com uma primeira trajetória de fluxo definida por superfícies interiores da pluralidade de tubos (138) e acoplada de modo fluido para receber um primeiro fluxo de oxidante a partir de um conduto de oxidante; em que o injetor é configurado adicionalmente com uma segunda trajetória de fluxo definida pelas superfícies exteriores da pluralidade de tubos (138) e acoplada de modo fluido para receber um segundo fluxo de oxidante a partir do conduto de oxidante e um fluxo de combustível a partir de um conduto de combustível (115); em que o catalisador oxidante é configurado para autoacender uma mistura de oxidante-combustível quando o hidrogênio for adicionado ao conduto de combustível.

8. SISTEMA (90) para produzir óleo a partir de um reservatório de óleo que tem um poço, compreendendo: um invólucro de sistema (95); um conduto de combustível (115) e um conduto de oxidante (114) dispostos de maneira móvel no interior do invólucro de sistema (95); um misturador (94) disposto no interior do invólucro de sistema (95) e configurado para receber um oxidante e um combustível a partir do conduto de combustível (115) e do conduto de oxidante (114), uma porção de combustor (100) disposta no interior do invólucro de sistema (95) e acoplada de modo operacional a e espaçados da extremidade do misturador (94) e configurada para formar gases de combustão; uma porção de gerador de diluente (102) disposta no interior do invólucro de sistema (95) e acoplada de modo operacional à porção de combustor (100) oposta ao misturador (94), em que a porção de gerador de diluente (102) tem uma extremidade terminal acoplada ao invólucro de sistema (95); sendo o sistema caracterizado por compreender: pelo menos um bocal (160) acoplado ao gerador de diluente (102) e configurado durante a operação para aspergir um fluido de diluente em gases de combustão no gerador de diluente (102), pelo menos parcialmente em direção ao combustor (100); um conduto de diluente arranjado fluidamente entre a superfície interna do invólucro do sistema (95) e uma superfície externa do combustor (100) e o gerador de diluente (102); pelo menos um membro de centralização (107) que engata de modo deslizante uma superfície interna do invólucro de sistema e é acoplado de modo operacional a uma periferia de pelo menos um dentre o misturador (94), a porção de combustor (100) e a porção de gerador de diluente (102); e em que o pelo menos um bocal (160) está acoplado, em um determinado ângulo, à superfície externa do gerador de diluente (102).

9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela porção de gerador de diluente (102) ser configurada para receber um fluido diluente selecionado a partir de um grupo que consiste em: água, dióxido de carbono e nitrogênio.

10. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo sistema (90) ser localizado no interior do poço de modo distal em relação a uma superfície do poço.

11. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o pelo menos um bocal (160) incluir uma pluralidade de bocais (160) dispostos axialmente ao longo da porção de gerador de diluente (102), em que cada um dentre a pluralidade de bocais (160) é deslocado circunferencialmente de bocais adjacentes (160).

12. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender adicionalmente uma porção de interface (92) disposta no interior de uma extremidade do invólucro de sistema (95) oposta à extremidade terminal, em que a porção de interface (92) inclui uma pluralidade de condutos flexíveis (114, 115) dispostos para transferir o oxidante e o combustível para o misturador.

13. SISTEMA (90) PARA PRODUZIR ÓLEO A PARTIR DE UM RESERVATÓRIO DE ÓLEO QUE TEM UM POÇO, compreendendo: um invólucro de sistema (95); um injetor (96) disposto no interior do invólucro de sistema (95) e acoplado de modo fluido a porção do misturador (94) que divide o ar e forma uma mistura de ar combustível, o injetor (96) tem uma pluralidade de tubos (138) que têm um catalisador oxidante nos mesmos, o injetor (96) tem pelo menos um acendedor (133, 135) formado integralmente no mesmo, o pelo menos um acendedor (133, 135) tem um eletrodo (141) na extremidade oposta da porção de misturador (94); um combustor (100) disposto no interior do invólucro de sistema (95) e acoplado de modo fluido ao injetor (96) adjacente ao mecanismo de centelha (133), o combustor (100) combustor é configurado para receber, durante a operação, uma mistura de ar-combustível e queimar a mistura de ar-combustível em resposta ao fato de que o mecanismo de centelha (133, 135) é ativado; um gerador de diluente (102) disposto no interior do invólucro de sistema (95) e disposto para receber gases de combustão a partir do combustor (100) e misturar um fluido diluente com os gases de combustão; sendo o sistema caracterizado por compreender: pelo menos um bocal (160) acoplado ao gerador de diluente (102) e configurado durante a operação para aspergir um fluido diluente nos gases de combustão no gerador de diluente (102), pelo menos parcialmente em direção ao combustor (100); uma extensão do conduto de diluente ao longo do comprimento do combustor (100) e o gerador de diluente (102); e em que o pelo menos um bocal (160) é acoplado em um determinado ângulo à parte externa do gerador de diluente (102).

14. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo mecanismo de centelha (133, 135) incluir adicionalmente um membro de cerâmica que se estende por um comprimento do injetor.

15. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo injetor (96) ser fluidamente acoplado ao conduto de combustível (115) através de uma porção de misturador (94) que divide o ar e forma a mistura de ar- combustível.