CN107002486B - 热解以增压油地层 - Google Patents

Abstract

本文描述了处理地面下烃地层的方法和系统。在一些实施方案中，提供了处理地面下烃地层的方法，其中所述烃地层包括与含液态烃且不具有天然再补给体系的地层邻接的含油母岩地层，所述方法包括以下步骤：在所述含油母岩地层中提供热源；为所述热源增能以加热所述含油母岩地层；将所述含油母岩地层的至少一部分加热到一定温度并保持一段时间，所述温度和保持时间足以使所述油母岩的至少一些热解；限制热解烃的产生以致所述热解烃使所述含液态烃地层内的压力增加；和由所述含液态烃地层产出烃。

Description

热解以增压油地层

相关专利

本专利申请要求于2014年11月25日提交的美国临时申请号61/084,210的优先权。本专利申请通过参考全文引入以下文献中的每一篇：Wellington等的美国专利号6,688,387；Sumnu-Dindoruk等的美国专利号6,991,036；Karanikas等的美国专利号6,698,515；Wellington等的美国专利号6,880,633；de Rouffignac等的美国专利号6,782,947；Vinegar等的美国专利号6,991,045；Vinegar等的美国专利号7,073,578；Vinegar等的美国专利号7,121,342；Fairbanks的美国专利号7,320,364；McKinzie等的美国专利号7,527,094；Mo等的美国专利号7,584,789；Hinson等的美国专利号7,533,719；Miller的美国专利号7,562,707；Vinegar等的美国专利号7,841,408；和Burns等的美国专利号8,172,335；Burns等的美国专利申请公开号2009-0189617；Karanikas等的美国专利申请公开号2010/0258265；Harris的美国专利申请公开号2011/0247806；Nguyen的美国专利申请公开号2011/0247808；Marino等的美国专利申请公开号2011/0247820；Karanikas等的美国专利申请公开号2011/0247814；Daub等的美国专利申请公开号2012/0255730；和CAO等于2012年10月4日提交的标题为“TREATING HYDROCARBON FORMATIONS USING HYBRID IN SITU HEATTREATMENT AND STEAM METHODS”的美国专利申请号13/903,433。

背景

技术领域

本发明总体涉及用于从各种地面下地层例如含烃地层中生产烃和/或其它产品的方法和系统。

背景技术

从地下地层中获得的烃常常用作能源、原料和消费品。对可获得的烃资源耗尽的担心和对所产出的烃的总质量下降的担心已经导致开发了更加有效地回收、加工和/或使用可获得的烃资源的方法。可使用原位方法从地下地层中移出使用可获得的方法此前难以接近和/或太昂贵而不能提取的烃材料。可能需要改变地下地层内的烃材料的化学和/或物理性能，以允许更加容易地从地下地层中移出烃材料和/或提高烃材料的价值。化学和物理变化可包括产生可移出流体、组成变化、溶解性变化、密度变化、相变和/或地层内烃材料的粘度变化的原位反应。

可以将油页岩地层原位加热和/或干馏以增加地层的渗透性和/或将油母岩转化为API比重大于10°的烃。在油页岩地层的常规加工中，通常将含油母岩的油页岩地层的部分加热到大于370℃的温度以形成低分子量烃、碳氧化物和/或分子氢。由油页岩地层产出沥青的一些方法包括加热油页岩至温度高于油页岩的天然温度，直到将油页岩的一些有机组分转化为沥青和/或可流动材料。

通过参考引入本文的Prats的美国专利号3,515,213描述了在较长时间段内使在中等温度受热的流体从地层内的一个点循环至另一个点，直到油页岩地层内包含的大部分有机组分均被转化为油页岩衍生的可流动材料。

Vinegar等人的美国专利号5,392,854公开了从硅藻岩或油页岩地层产出烃的方法，其中提供生产井，并用裂缝完成。提供数排加热器，其中各排平行于生产井的各裂缝。

Miller的美国专利号7,562,707和Karanikas的美国专利号7,635,024描述了用于处理含烃地层的方法和加热器，其中包括由多个加热器提供热量以使烃地层中的烃移动，这两个专利通过参考引入本文。

Vinegar等人的美国专利号7,798,220、Stegemeier的美国专利号7,717,171、Vinegar等人的美国专利号7,841,401、Stegemeier等人的美国专利号7,739,947、Mundunuri等人的美国专利号7,681,647、Hsu的美国专利号7,677,314、Vinegar等人的美国专利号7,677,310和Vinegar等人的美国专利号7,673,681描述了处理烃地层的方法，其包括结合了驱动和/或氧化流体的用加热器加热烃层，这些专利都通过参考引入本文。

当含液态烃地层不具有天然再补给体系时，由含液态烃地层生产液态烃可能是成问题的。当含烃地层含有气体时，所述气体可能提供天然再补给体系，原因在于当移出地层中的一些烃时，所述地层内的压力将降低，并且所述地层中的任何气体将膨胀。因此，烃就是由地层如此产生的。

其它天然再补给体系可能包括与含水层连通，其中盐水或水能替代任何移出烃并且地层内的压力将被维持。如果没有天然再补给体系，液态烃的生产是成问题的。当钻产物井并在此种地层内完井时，一些液态烃将排入生产井中，并可能产出，但是在产出所存在的液态烃的5-8％后，由于缺乏将烃推入生产井眼中的力会导致极其缓慢的后续生产。液态烃的少量回收并不能证明从此种地层产出油实用。

一些轻质致密油地层不含有足够的气体来将油驱动到生产井，并且一般认为这些地层不可经济地生产。一般而言，认为在轻质致密油地层中的孔空间的至少15体积％的气体含量对于所述地层可通过现有方法生产是必要的。

如上所述，已经做了大量努力来从含烃地层产出烃。但目前仍有许多不能经济地开采的含烃地层。因此，存在对于加热含有油母岩或烃的含烃地层和由所述含烃地层产出具有所需性质的液态烃的改进方法的需求。

发明内容

本文描述了处理地面下烃地层的方法和系统。在一些实施方案中，提供了处理地面下烃地层的方法，其中所述烃地层包括与含液态烃且不具有天然再补给体系的地层邻接的含油母岩地层，所述方法包括以下步骤：在所述含油母岩地层中提供热源；为所述热源增能以加热所述含油母岩地层；将所述含油母岩地层的至少一部分加热到一定温度并保持一段时间，所述温度和保持时间足以使所述油母岩的至少一些热解；限制热解烃的产生以致所述热解烃使所述含液态烃地层内的压力增加；和由所述含液态烃地层产出烃。

在其它实施方案中，可组合来自具体实施方案的特征和来自其它实施方案的特征。例如，来自一个实施方案的特征可与来自任何其它实施方案的特征组合。

由于缺乏天然再补给体系，地层可能不能与高压源连接。此外，天然驱动力可能来自原位气体。这经常是轻质致密油地层的情况。不含有足够气体的轻质致密油地层据认为缺乏天然再补给体系。当地层具有小于大约一毫达西的渗透率，并含有少于大约15体积％的气体时，所述地层据认为缺乏天然再补给体系。更可渗透地层在所述地层缺乏驱动液体到生产井的能量源的情况下也可能缺乏天然再补给体系。

在其它实施方案中，使用在这里描述的任何方法、系统、电源供应或加热器，进行地面下地层的处理。

在其它实施方案中，可添加附加的特征到在这里描述的具体实施方案中。

附图说明

在受益于下述详细说明并参考附图的情况下，本发明的优点对于本领域的技术人员来说将变得显而易见，其中：

图1描述了用于处理含烃地层的原位热处理系统的一部分的实施方案的示意图。

图2描述了用于处理含烃地层的原位热处理系统的一部分的备选实施方案的示意图。

图3描述了本发明备选实施方案的示意图。

尽管本发明易于进行各种改进和替代形式，但其具体实施方案在附图中通过举例方式给出，且可在这里详细描述。附图可能不是按比例的。然而，应当理解，附图及其详细说明不打算将本发明限制到所公开的特定形式，相反，本发明拟覆盖落在所附权利要求定义的本发明的精神与范围内的所有改进方案、等效方案和备选方案。

具体实施方式

下述描述总体上涉及处理地层内的烃的系统和方法。可处理这种地层获得烃产品、氢气和其它产品。

“API比重”是指在15.5℃(60℉)的API比重。API比重是通过ASTM方法D6822或ASTM方法D1298测定的。

“流体”可以是，但不限于气体、液体、乳液、淤浆和/或具有类似于流体流动的流动特性的固体颗粒料的流。

“地层”包括一层或多层含烃层、一层或多层非烃层、上覆地层和/或下伏地层。“烃层”指地层中含烃的层。所述烃层可以包含非烃材料和烃材料。“上覆地层”和/或“下伏地层”包括一类或更多不同类型的不可渗透材料。例如，上覆地层和/或下伏地层可包括岩石、页岩、泥岩或湿/致密碳酸盐。在原位复合处理方法的一些实施方案中，上覆地层和/或下伏地层可包括一层含烃层或多层含烃层，所述含烃层相对不可渗透且没有经历导致上覆地层和/或下伏地层中含烃层的显著特性变化的原位复合处理方法过程中的温度。例如，下伏地层可包含页岩或泥岩，但不允许加热下伏地层到原位复合处理方法期间的热解温度。在一些情况下，上覆地层和/或下伏地层可具有一些渗透性。

“地层流体”是指存在于地层内的流体，且可包括热解流体、合成气、流动化的烃和水(蒸汽)。地层流体可包括烃流体以及非烃流体。术语“流动化的流体”是指作为热处理地层的结果能够流动的含烃地层内的流体。“产出流体”是指从地层中移出的流体。

“热源”是基本通过传导和/或辐射传热提供热量到至少一部分地层的任何系统。例如，热源可包括导电材料和/或电加热器，例如绝缘导体、伸长构件和/或在导管内布置的导体。热源也可包括导电材料和/或提供热量到与加热位置例如加热器井相邻的区域和/或围绕加热位置例如加热器井的区域的加热器。

“加热器”是在井内或者在附近的井眼区域内产生热的任何系统或热源。热源可以是，但不限于，电加热器。

“烃”一般定义为主要由碳和氢原子形成的分子。烃也可包括其它元素，例如但不限于卤素、金属元素、氮、氧和/或硫。烃可以是，但不限于，油母岩、沥青、焦沥青、油、天然矿物蜡和沥青岩。烃可位于地壳内的矿物母岩内或者与之相邻。母岩可包括但不限于，沉积岩、砂子、硅酸盐、碳酸盐、硅藻土和其它多孔介质。“烃流体”是包含烃的流体。烃流体可包括、夹带或者被夹带在非烃流体内，非烃流体例如氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、水和氨气。

“原位转化方法”指由热源加热含烃地层以将至少一部分地层的温度升高到热解温度之上从而在地层中产生热解流体的方法。

“绝缘导体”指能够导电和全部或部分被电绝缘材料包覆的任意延伸材料。

“油母岩”是由天然降解而转化的且主要包含碳、氢、氮、氧和硫的固态不溶性烃。煤和油页岩是含油母岩的材料的典型实例。

“热解”是由于施加热量导致的化学键断裂。例如，热解可包括仅通过加热将化合物转化成一种或多种其它物质。热量可转移到一部分地层上以引起热解。

“热解流体”或“热解产品”是指基本上在烃的热解过程中产生的流体。通过热解反应产生的流体可与地层内的其它流体混合。混合物将被视为热解流体或热解产物。这里所使用的“热解区”是指反应了或者正在反应以形成热解流体的地层体积(例如相对可渗透地层，如焦油砂地层)。

“热叠加”指由两个或更多个热源向地层的选定区域提供热量，以致在热源间的至少一个位置处的地层温度受所述热源影响。

层“厚度”是指层横截面的厚度，其中横截面与层表面垂直。

术语“井眼”指通过向地层中钻探或插入管道而形成的地层中的孔。井眼可以具有基本圆形的横截面或另一种横截面形状。当涉及地层中的开口时，这里所使用的术语“井”和“开口”可以与术语“井眼”互换使用。

现参照图1，示出了本发明实施方案的示意图。显示含油母岩地层101与含液态烃地层102相邻。含油母岩地层可能是油页岩，或煤地层，并可能含有其它烃。例如，油母岩可能是部分熟化油母岩，其中一些烃已由油母岩产生，并且任选地，所产生的烃的至少一些已被排出并且一些烃残留在含油母岩地层内的孔体积中。此种地层可能几乎不含原生水，而是可能改为含有液态烃。此种烃的存在显著地改进所述方法的经济状况，原因在于烃产出更早开始，并且一般以较高价值烃开始。此种烃可能是较轻质烃例如具有20-40的API比重的烃。

所谓的含油母岩地层和相邻的含液态烃地层，应理解相邻不意在排除被中间层隔离的地层，只要所述含油母岩层和含液态烃地层之间有连通。例如，两个地层之间可能有较薄的可渗透岩层，或不可渗透岩的断续架，或这两者，只要产生的烃能从含油母岩地层流到含液态烃地层。

本发明还能施用于可能被一个或多个含液态烃地层隔离的多个含油母岩地层。在此种应用中，所述含油母岩地层中的一个或多个能配备有热源例如加热器。加热器能在原位转化方法中运转以从油母岩产生烃，并且产出的烃能为与所述经加热的含油母岩地层相邻的含液态烃地层提供推进力。

含液态烃地层102可能含有已经产生并从含油母岩地层排出的至少一些液态烃，或可能含有来自其它源岩的液态烃。含液态烃地层102不含有显著的(超过5wt％)油母岩。含液态烃地层将一般具有比含油母岩地层更高的初始渗透率，并可能具有至少十达西的渗透率。在一个实施方案中，当含液态烃地层具有大于十达西的渗透率时，可能不必须破裂地层以在来自含油母岩地层的热解流体将地层加压并提供驱动能以使烃移动到生产井后产生烃。

在本发明的一个实施方案中，含油母岩地层配备有热源103。在图1中，显示热源与所述附图的平面垂直。热源可能是电加热器，例如矿物质绝缘加热器，或可能是热介质例如烟道气或熔盐流过的管状物，或可能是含燃烧器的管状物。矿物质绝缘加热器可能包括具有导电性芯的绝缘导体，该导电性芯当电通过所述芯时产生热。加热器源也可能是接纳射频的天线。图1中的加热器源显示为水平加热器，但是可以使用垂直加热器，特别是如果地层不大深并且地层较厚时，例如，三百至一千米深且两百或更多英尺厚。

图1中的热源显示为三角形布局，但是能使用导致覆盖具有合乎需要井空间的地层的横截面的任何布局。对于比大约三百米还深的地层，提供水平井一般不如提供垂直井那么昂贵。热源是较紧密间隔的以便为地层提供足够的热以导致在合理的时间段中产生热解流体。例如，热源能彼此间隔5-50米，或在其它实施方案中，彼此间隔10-20米。

含油母岩地层还包括生产井104。显示生产井104沿着含油母岩地层的底部设置。将生产井设置在地层底部可以导致液体的更多产出，然而将生产井设置在地层顶部可以导致更多气体产物的产出。

在一些实施方案中，将含油母岩地层的一个或多个部分加热到允许地层中发生热解反应的温度。在一些实施方案中，可以将地层的一个或多个部分的平均温度提升到该部分中的烃的热解温度(例如，230℃-900℃，240℃-400℃或大约250℃-350℃的温度)。热解产物112由于压力梯度流动到生产井104。在热解之前，可以使原生水蒸发到产物蒸汽中。由于压力差，这种蒸汽还朝生产井流动此外还朝含烃液体的地层102流动。当含油母岩地层含有碳酸盐岩时，还可能产生二氧化碳，并且含油母岩地层内的液态烃可能蒸发，从而朝含烃液体的地层102或生产井104流动。热解产物的这种流动也从热源附近传递热。

含油母岩地层最初可能具有低渗透性。例如，油页岩可能具有小于10毫达西的渗透率。在热源103附近产生的蒸气因此产生高压。在热源附近的压力由于水或液态烃的蒸发将随着热源附近的温度上升而提高，并且在达到热解温度后，产生热解产物，直到达到破裂压力。地层将产生裂缝，为在热源附近产生的蒸气提供路径以流动来降低压力区域，例如生产井104或含液态烃地层102。在油母岩的一部分转化成热解产物后，含油母岩地层的渗透率由于油母岩的热解和由热解产生的产物的压力而产生的裂缝导致的物质双重移除而显著增加。

用多个热源加热含烃地层可以在热源周围建立热梯度，以致按期望的加热速率将地层中的烃的温度提高到期望的温度。温度升高经过所需产物的流动化温度范围和/或热解温度范围的速率可以影响由含烃地层产出的地层流体的数量和质量。将地层的温度缓慢地提高经过流动化温度范围和/或热解温度范围可能允许从地层产出高质量、高API比重的烃。将地层的温度缓慢地提高经过流动化温度范围和/或热解温度范围可能允许地层中存在的大量烃作为烃产物移除。

来自热源的热叠加允许在地层中较迅速地且高效地建立所需的温度。可以调节从热源向地层中的能量输入以将地层中的温度基本上维持在所需的温度。

热解产物可以经由生产井由地层产出。在一些实施方案中，可以为具有相似长度的每个生产井提供4-20个热源。或可以为每一米长度的生产井提供4-20米的热源。在其它实施方案中，可能为每一米生产井提供5-10米的热源。本发明的一个特征是热源或热源长度与生产井或生产井总长度的这种比例可以涵盖含液态烃地层和含油母岩地层两者中的全部井。例如，全部热源可能在含油母岩地层中并且全部生产井可能在含液态烃地层中。

显示生产井在含液态烃地层105中。含液态烃地层105中的生产井可以是水平井，并配备了压裂口(fracks)106，所述压裂口可以平行于加热器源103，并基本上置于热源之间的中心处，以致与所述压裂口相邻的含油母岩地层将是含油母岩地层的最低温度，并因此是含油母岩地层的可最小渗透部分。

含液态烃地层内的生产井可以提供在含液态烃地层的下部中。这样能提高液态烃从液态烃地层的产出。本发明的特征可以是生产井置于含液态烃地层的底部的4米内，或大约0.1米-3米。

热源在图1中可能是基本上等间隔的，但是本发明另一个特征可能是含油母岩地层中的接近于含液态烃地层内的裂缝的热源之间的距离可能大于所述地层其余部分中的热源的间距。在这个实施方案中，接近裂缝的含油母岩地层可能保持较冷，并因此不如所述含油母岩地层其余部分可渗透。这可能减少或延迟热解产物直接地从含油母岩地层流入裂缝，并推动热解产物更多流入所述裂缝之间的含烃液体的地层，而导致液态烃的更多回收。例如，最靠近裂缝的热源之间的井间距109可能是不接近所述裂缝的井间距110的1.1-2倍。此外，在所示的三角形布局中，热源111可能从热源的布局中排除。这一实施方案还将产物井以较冷位置置于含油母岩地层104中。采用直接地设置在裂缝下，并因此在含油母岩地层的较冷部分中的生产井，流体流入含油母岩地层104中的生产井将传递更多显热到地层，更冷产出，并在方法的能量效率，和减少对冷却产出流体的要求这两方面达到略微改善。

通过以加压地层液体形式提供能量，最初在含液态烃地层102内生产的液态烃到裂缝106中通过限制从生产井104的产出以维持含油母岩地层101和含液态烃地层两者内的高压而被加强。本发明的另一个特征是液体由生产井104产出，并且由生产井104产出蒸气被最小化。通过最初在含油母岩地层中的原生水或液体油的热解、蒸发产生的蒸气，或通过天然焦炭的解离产生的二氧化碳被推动到含液态烃地层。

在一个实施方案中，当含液态烃地层102低于含油母岩地层101时，可以排除在含油母岩地层中提供生产井，并且可能从含液态烃地层内的生产井捕获蒸气和液体产物的流体。或者，当含油母岩地层在含液态烃地层上方时，在含油母岩地层中包括生产井可能是有益的，例如，控制含油母岩地层中的压力来防止由于相邻地层的破裂引起的烃损失。

可能提供人工举升系统113。例如，可能提供电动潜水泵、气力举升机或杆式泵作为人工举升系统。从井眼移除液体将使地层上的压力最小化并增加流体流入井眼，并增加产出流体从油母岩的清扫。降低生产井的压力可能增加产出流体从含油母岩地层经过含液态烃地层的清扫。降低生产井中的压力还降低其中发生热解的区域中的含油母岩地层中的压力，而使更重质烃能够在该位置蒸发。

人工举升系统可能从生产井移除液态热解产物和产出的液态烃料流115。取决于生产井105的温度，可能从地面经由管道114向人工举升系统113提供流体以控制所述人工举升系统的温度。所述流体可能是水、再循环产出流体或所述产出流体流的一部分。这些冷却流体可能在没有用此种冷却流体的原位转化方法的一段运行期后提供。在从生产井105的初始生产后，生产井周围的地层将仍足够冷以致将不需要所述冷却流体。最终，生产井和产出流体108的温度可能达到升高的温度并且人工举升系统113的运行可能通过冷却流体的提供而加强。

图1中描述的系统可能按满足在运转过程内液态烃的产出增加的方式运转。例如，通过限制从生产井105的蒸气流动来控制含液态烃地层中的背压，可以影响含液态烃地层和含油母岩地层两者中的压力。一般而言，可能如下使生产井105中的压力最小化：使对蒸气从在地面处为生产井105提供的井头的流动的限制最小化，或使用压缩机、鼓风机、喷射机或真空泵从生产井抽吸蒸气。此外，可能如下降低由地层表现的压力：使生产井105内的任何流体最小化以使被看作地层上在裂缝106附近的背压的水力压头最小化。这可能通过使用人工举升移除液体达到。

随着原位转化方法进行，烃108从含油母岩地层的生产可以绕过含液态烃地层102的数部分。初始，当含液态烃地层102的渗透率低时，例如，小于20毫达西时，将产出接近裂缝的液体。这可以相当于，例如，最初在地层内的液体的2-5％。在这种初始产出后，液体产出将降低直到含油母岩地层中的加热器附近产生的蒸气提供驱动力以将含液态烃地层内的烃朝生产井或由生产井提供的裂缝推动。将显而易见的是由热解或岩石分解产生的蒸气将烃向生产井驱动，原因在于液体的产生将增加而不是减少。

最终，正由生产井产出的蒸气的组成将改变，并反映热解产物更加典型的组成，这说明来自含油母岩地层的蒸气正绕过地层的仍然含有液态烃的部分并指向生产井。例如，蒸气可以含有增加量的二氧化碳、乙烷和烯烃。当检测到二氧化碳、乙烷或烯烃在产出气体中的浓度的这种增加时，生产井105中的压力可能增加，例如，增加500-5000kPa。增加所述压力可能减少蒸气对生产井的绕过，并在地层内形成气帽，并更加有效地替代含液态烃地层中的液态烃。

在原位转化方法期间增加含油母岩地层中的压力一般将阻碍液态烃的产出，所以本发明另一个方面是在增加压力和实现从含液态烃地层产出额外的液态烃后，则可能再次降低压力，以进一步加强从含油母岩地层产出烃。这种压力降低可能在液体从生产井的产出减小到某种程度后进行，这种程度相似于，等于或小于压力增加之前那时的生产速率。

现参照图2，本发明的备选实施方案用如图1中编号的类似元素显示。显示含油母岩地层101在含液态烃地层102下面，热源103显示在所述含油母岩地层内且生产井104在含油母岩地层中在下部热源的水平下方。显示垂直生产井201在含液态烃地层内，注水泥固定套管202在上覆地层203内，且填砂筛网204在含液态烃地层内。可能提供人工举升系统。

当含液态烃地层具有低渗透率时，在地层中提供裂缝可以显著地增加产出。将地层压裂的方法是本领域中已知的，并且此种压裂口通常如下提供：首先将井眼穿孔，然后以超过触发地层中的裂缝所必要的压力的压力将压裂流体泵送到所述穿孔中，并继续泵送含支撑剂例如砂子或陶瓷颗粒的流体到裂缝中，从而使所述裂缝从井眼扩散开来。在正被泵送到裂缝中的流体的压力降低后，裂缝107内的支撑剂则保持裂缝打开。裂缝，或压裂口则为待从地层产出的流体提供额外的流路。具有一些液态烃，但是具有低渗透率的地层经常称为轻质致密油地层。此种地层一般需要被破裂以容许烃的经济产出，但是即使当破裂时，除非地层含有足够的气体，否则仍没有足够的驱动力将液体推动到裂缝。

裂缝106可能是合乎需要的，这取决于含液态烃地层的渗透率。存在许多影响提供裂缝的愿望的变量，包括决定提供裂缝多么困难和多么昂贵连同地层的初始渗透率的因素。

裂缝将出于各种原因倾向于在目标地层和相邻地层之间的界面附近停止扩散，包括这两个层之间的不太粘结，允许使压裂口扩散的能量在相邻地层的更大面积内消散并不使裂缝持续到下一个地层中。因此，将水平生产井置于含液态烃地层中在所述地层的下部可能是合乎需要的。让生产井眼在地层的下部将能够通过使裂缝内的流体降低到生产井眼下面实现液态烃的更高回收。

在本发明的一个实施方案中，提供在含液态烃地层中的生产井眼，并且在触发含油母岩地层中的原位转化方法之前触发液态烃产出。因此，降低含烃地层内的压力，并且能够实现和增加热解流体108从含油母岩地层向含液态烃地层中的流动。

现参照图3，在含烃地层301内显示本发明的实施方案。在这个实施方案中的含烃地层可以具有小于10毫达西的渗透率，并可以含有少于15％的气体含量，并因而，将会缺乏将液体从地层推动到生产井或裂缝的天然驱动力。生产井302显示为配有用支撑剂304撑开的裂缝303的水平井。裂缝可能按例如，100米-1000米，优选150米-300米的间隔布置。热源305显示在水平井中，与所述裂缝基本上平行，并且在所示实施方案中，基本上在相邻的裂缝的中心处。在这个实施方案中，一个热源显示在生产井上面并且一个热源显示在生产井下面。热源显示在水平井中，但是特别在厚的浅地层中，热源可能置于垂直井中。这一实施方案的特征是可能在每一相邻组的裂缝之间提供仅仅一个水平热源，并且此种热源可能提供在生产井下面在所述地层的下部中。

在图3的实施方案中，仅将地层的较小部分最终加热到热解温度。例如，将地层的3-15％或5-10％最终加热到热解温度。将地层加热到热解温度产生蒸气烃，连同蒸发的原生水，并且，如果碳酸盐岩存在于地层中，则连同由该碳酸盐岩产生二氧化碳，提供使烃移动到生产井中的驱动力，或如果提供裂缝，则产生裂缝。由于可能由热源周围的高温产生的高压，热解产物通过形成微裂缝产生有效的驱动力。

应理解本发明不限于所描述的特定系统，这些系统当然可以改变。还应理解的是，这里所使用的各种术语仅是为了描述特定实施方案且没有用来限制的意图。当用于本说明书中时，单数形式“一(a)”、“一种(an)”、和“所述”包括复数指示，除非上下文明显指示相反。因此，例如，当提到“芯”时包括两个或更多个芯的组合，当提到“材料”时包括材料的混合物。

在本专利中，通过参考引入了某些美国专利和美国专利申请。但这些美国专利和美国专利申请的内容仅作为参考引入，其引入程度不能导致所引入内容和这里所描述的内容和附图之间存在冲突。在冲突存在时，则通过参考引入的美国专利和美国专利申请的这些冲突内容不特别通过参考引入本专利。

基于本说明书，本发明各个方面的进一步修改和备选实施方案对本领域技术人员来说是明显的。因此，本说明书仅是描述性的，并且目的在于指导本领域技术人员实施本发明的通用方式。应该理解的是，这里所给出和描述的本发明的形式据认为是目前优选的实施方案。元素和材料可以替换为这里所示例和描述的那些，部件和过程可以颠倒，并且本发明的某些特性可以独立应用，所有这些对于本领域技术人员来说在受益于本发明本说明书之后都是明显的。在不偏离由如下权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，对于这里所描述的元素可以进行改变。

Claims (20)

1.一种处理地面下烃地层的方法，所述方法包括以下步骤：

在含油母岩地层中提供热源，其中所述含油母岩地层与含液态烃的地层邻接，所述含液态烃地层含有不超过5wt％的油母岩、具有至少10达西的渗透率、具有比含油母岩地层更高的初始渗透率和不具有天然再补给体系；

为所述热源增能以加热所述含油母岩地层：

将所述含油母岩地层的至少一部分加热到一定温度并保持一段时间，所述温度和保持时间足以使所述油母岩的至少一些热解和产生至少一些蒸气；

限制热解烃的产生以致所述热解烃使所述含液态烃地层内的压力增加；和

由所述含液态烃地层产出烃，其中热解产生的蒸气迫使含液态烃地层内的至少一些烃朝生产井流动。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述含液态烃地层中提供烃生产井的步骤，其中所述烃由位于所述含液态烃地层中的生产井产出。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：在所述含油母岩地层中提供烃生产井和由所述含油母岩地层中的生产井产出烃。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述含油母岩地层中的生产井是水平井。

5.根据权利要求2所述的方法，还包括将置于所述含液态烃地层中的生产井压裂的步骤。

6.根据权利要求1所述的方法，其中将所述热源设置在基本上水平的井中。

7.根据权利要求5所述的方法，其中将多个热源设置在基本上水平的井中并且压裂口基本上设置在两个热源之间的中心处。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述含液态烃地层中的烃的至少40％由所述地层产出。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述热源是电加热器。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述热源是热介质循环穿过的管状物。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述热介质是熔盐。

12.根据权利要求6所述的方法，其中所述水平生产井相隔100-1000米。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述水平生产井相隔200-500米。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述热源置于基本上水平的井中并且彼此相隔10-30米。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述含液态烃地层内的压力最初维持在低压力下，并在热解产物产生后在由所述含液态烃地层产出的烃中检测，所述含液态烃地层内的压力增加500-5000kPa。

16.由烃地层产出烃的方法，所述方法包括以下步骤：

选择所述烃地层具有小于10毫达西的初始渗透率和在所述地层的孔体积中含有少于15体积％气体，其中所述烃地层包括与含液态烃的地层邻接的含油母岩地层，和其中所述含液态烃地层含有不超过5wt％的油母岩；

在所述烃地层内提供生产井；

在所述地层中提供热源；

由热源将所述地层加热到足以在经加热的地层中通过油母岩热解产生蒸气的温度；和

从所述地层由生产井眼产出烃，其中加热地层产生的蒸气迫使含液态烃地层内的至少一些烃朝生产井流动。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述生产井是配有多个裂缝的水平井。

18.根据权利要求17所述的方法，其中将所述热源提供在水平井眼中，置于所述裂缝之间并与所述裂缝基本上平行。

19.根据权利要求18所述的方法，其中将至少一种热源提供在每一相邻组的裂缝之间。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述热源在单个水平井中，在每一组相邻的裂缝之间，设置于生产井下面，并基本上设置在所述裂缝之间的中心处与所述裂缝基本上平行。