ES3048141T3 - Method for configuring wellbores in a geologic formation - Google Patents

Abstract

Se describen configuraciones de pozos de circuito cerrado con geometría sin restricciones para adaptarse a gradientes térmicos irregulares o desafiantes dentro de una formación térmicamente productiva. Se utiliza un fluido de trabajo en el circuito para la extracción de energía térmica. El circuito y la geometría sin restricciones se logran mediante la medición magnética de operaciones de perforación independientes que se intersecan desde un pozo de entrada y uno de salida para formar un segmento de interconexión. Junto con la perforación direccional, se incorporan operaciones de acondicionamiento para acondicionar la superficie rocosa, enfriar todo el sistema y activar el pozo para su tratamiento, optimizando así la transferencia térmica, entre otros. El alto grado de libertad en la configuración del pozo se optimiza aún más gracias a la ausencia de impedimentos mecánicos, como tuberías de revestimiento o liners, en las áreas de transferencia de calor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCION

[0003] Método para configurar pozos en una formación geológica.

[0005] CAMPO TECNICO

[0006] La presente invención se relaciona con la configuración de pozos dentro de una formación geológica térmicamente productiva y, más concretamente, la presente invención se relaciona con la optimización de la perforación en una formación para facilitar la posición del pozo con el fin de maximizar la recuperación de energía térmica a partir de un gradiente térmico de formación específico.

[0008] ANTECEDENTES

[0009] Con la llegada de técnicas de perforación mejoradas para perforar a mayores profundidades en una formación y una mayor tolerancia a las temperaturas, se han realizado numerosos avances que permiten la formación de configuraciones de pozos específicamente.

[0011] Para elevar la eficiencia del posicionamiento de los pozos, se debe combinar la unificación de las técnicas de perforación, la química de los fluidos de trabajo, las operaciones de la unidad de acondicionamiento del pozo junto con el caudal y la secuenciación, entre otras cosas, para lograr una recuperación eficiente del calor en los gradientes térmicos más complejos y variados de una formación determinada.

[0013] La presente invención facilita la capacidad de recuperar energía térmica independientemente de las anomalías y complejidades del gradiente térmico.

[0015] En términos de la evolución de la técnica, uno de los primeros desarrollos se materializa en Moe, Patente Estadounidense No. 6.247.313, emitida el 19 de junio de 2001. Existe una divulgación relativa a una configuración de pozo que incluye una pluralidad de orificios de absorción de calor dentro de un área geotérmica.

[0017] La divulgación no menciona nada sobre revestimientos o camisas, pero se limita a la utilización de una zona fracturada, la disposición angular de los orificios de absorción de calor paralelos entre sí y otras limitaciones. Las enseñanzas indican específicamente: “La magnitud del ángulo de inclinación dependerá de varios factores, por ejemplo, el gradiente de temperatura en la roca, la longitud del orificio de absorción de calor y el caudal de agua. El cálculo del ángulo estará dentro de las capacidades de una persona experta y, por lo tanto, no se detallará aquí. El ángulo normalmente estará entre 20° y 50°, preferiblemente será de unos 40°.

[0019] Por otra parte, con el fin de maximizar la extracción de calor de un volumen determinado de roca, al menos partes sustanciales de los orificios de absorción de calor se extienden paralelos entre sí. Más preferiblemente, los orificios de absorción de calor están dispuestos en una sola capa o, si es necesario, en una pluralidad de capas espaciadas verticalmente. Proporcionar una formación de capas espaciadas verticalmente, cada una de las cuales tiene una pluralidad de orificios de absorción de calor, permite aumentar la capacidad de la planta sin tener que distribuir los orificios en una zona amplia. Esto es de considerable importancia si el volumen de tierra disponible para la explotación no es grande.

[0020] Los orificios de suministro y retorno 3, 4 están interconectados por cuatro orificios de absorción de calor 5, cada uno con un diámetro de 10 cm y una longitud aproximada de 2000 m. La separación entre estos orificios 5 puede ser de 100 a 150 m. Se han perforado partiendo del orificio de suministro 3 y terminan en el orificio de retorno 4 o cerca de él. Se ha establecido una zona de fractura 6 en esta zona para proporcionar comunicación de flujo entre los orificios 4 y 5, ya que sería difícil alcanzar directamente el orificio de retorno 4 al perforar los orificios de absorción de calor 5.

[0022] Las enseñanzas también señalan una dificultad en relación con la conexión de la entrada y la salida, tal y como se destaca. Como desventaja, la disposición de Moe no proporcionaría enseñanzas suficientes sobre el acceso sin restricciones a un gradiente, independientemente de sus anomalías, así la divulgación se limita a escenarios específicos.

[0024] En la Patente de Estados Unidos No. 5.515.679, emitida el 14 de mayo de 1996, Shulman. El documento enseña una disposición de recuperación de energía térmica de circuito cerrado en una variedad de tipos de roca a temperaturas más altas, una de las cuales es la roca sólida, que se diferencia en la divulgación de Shulman: “La presente invención se relaciona con métodos y aparatos novedosos que emplean la circulación de líquido en un sistema de circuito cerrado de tuberías mediante el cual se extrae, es decir, se extrae, la energía térmica de la roca caliente subterránea y se lleva a la superficie para su utilización.” Dicha roca caliente puede ser sólida, fisurada o fracturada y seca o húmeda, pero esencialmente libre de fluidos móviles. Mediante esta invención, la energía térmica se transfiere de la roca caliente a un líquido relativamente frío que fluye en uno o más de una pluralidad de circuitos de tuberías conductoras de calor separados entre sí que descienden desde un colector en la superficie hasta la roca caliente y luego se unen con la parte inferior de un tubo ascendente a través del cual el fluido calentado regresa a la superficie”.

[0026] Las configuraciones de los pozos no se describen con detalle, con patrones complejos o disposición de los conductos de recuperación de calor. La disposición se basa en tuberías en la configuración del pozo para el transporte de fluidos a través de la disposición para la recuperación térmica de la formación. Otra desventaja es la ubicación del colector en la superficie en lugar de dentro de una red de pozos en el fondo del pozo.

[0027] Brown, en la Patente de Estados Unidos No. 6.668.554, emitida el 30 de diciembre de 2003, describe un proceso de fracturación para formar una zona fracturada en roca seca caliente. Se utiliza CO2 supercrítico para la utilización como fluido de trabajo para transportar la energía absorbida de la formación geotérmica. La comunicación de fluidos no se produce en un circuito cerrado en el que existe un segmento de interconexión en comunicación de fluidos entre un pozo de entrada y un pozo de salida, donde el fluido de trabajo está aislado de la formación. En la disposición de Brown, la propia formación se comunica indiscriminadamente con los pozos de entrada y salida. Esto se evidencia aún más por el hecho de que Brown enseña: “Por último, el sistema de circulación de roca seca caliente se completa perforando dos o más pozos de producción para intersectar el yacimiento cerca de cada extremo de la región alargada del yacimiento, tal y como se define por la “nube” de ubicaciones de eventos microsísmicos que definen la forma del yacimiento de roca seca caliente fracturada. Todos los pozos se completarían adecuadamente con revestimiento hasta la superficie y, a continuación, se purgarían los fluidos de perforación y otros materiales a base de agua, utilizando de nuevo dióxido de carbono gaseoso”.

[0029] En este pasaje se identifica la utilización de revestimientos como una intersección de pozos, pero no entre sí como en un circuito cerrado, sino más bien con un depósito artificial dentro de la formación.

[0031] La Patente de Estados Unidos No. 10.260.778, Sonju, emitida el 16 de abril de 2019, divulga una planta geotérmica. La patente incluye enseñanzas sobre los requisitos específicos para que las secciones de producción de la configuración se encuentren en una disposición específica, de manera que se relacionen con una disposición concéntrica de pozos de entrada/salida. La divulgación no proporciona instrucciones sobre el acondicionamiento de los pozos durante o después de la perforación, ni posibles instrucciones para interconectar segmentos con el fin de explotar la zona térmicamente productiva sin restricciones.

[0033] Muir et al, en la Patente de Estados Unidos n.° 10.527.026, emitida el 7 de enero de 2020, enseñan una disposición de recuperación de calor de circuito cerrado para transferir calor desde el revestimiento de un pozo al fluido. El texto indica: “Las realizaciones divulgadas en el presente documento se refieren a métodos y aparatos para la producción de energía a partir de un recurso geológico no permeable, mediante el utilizar un diseño de circuito cerrado, en el que el fluido está completamente aislado de la formación en un pozo de circuito cerrado y el calor se transfiere a través del revestimiento del pozo al fluido”.

[0034] “ Como se describe en la sección de antecedentes anterior, los sistemas hidrotérmicos típicos, así como los sistemas de circuito cerrado, se han centrado en la extracción de calor de recursos geológicos permeables en los que se producen fracturas o porosidad de forma natural o mediante estimulación. Por el contrario, las realizaciones divulgadas en el presente documento pueden extraer de manera eficiente y eficaz calor de rocas de baja permeabilidad, como las rocas de la zona plástica. Las formaciones geológicas que incluyen rocas de baja permeabilidad y alta temperatura se utilizan de manera ventajosa haciendo pasar un fluido a través del recurso sin contacto directo entre el fluido y la roca, por lo que el calor se transfiere directamente desde la roca a través del revestimiento del pozo al fluido”.

[0035] “Un sistema de intercambio de calor geotérmico de circuito cerrado puede entonces disponerse dentro de la formación subterránea basándose en el perfil de temperatura determinado y el perfil de reposición de calor determinado de la formación subterránea. La colocación del sistema de intercambio de calor geotérmico de circuito cerrado puede incluir la perforación, el revestimiento, la perforación, la cementación, la expansión de las paredes del pozo sin revestimiento con fracturas, el sellado de las paredes del pozo sin revestimiento y otros pasos asociados con un proceso de perforación y la colocación de un circuito de pozo en el mismo, como es conocido por un experto en la materia. La colocación puede incluir, en algunas realizaciones, la disposición de una zona de intercambio de calor del sistema de pozo de circuito cerrado dentro de una zona plástica o una zona de transición frágil-dúctil de la formación. En algunas realizaciones, la colocación puede incluir o, adicionalmente, incluir la disposición de una zona de intercambio de calor del sistema de pozo de circuito cerrado dentro de una zona frágil de la formación, así como la estimulación de la zona frágil próxima a la zona de intercambio de calor”.

[0037] El texto proporciona una enseñanza general sobre el sellado, pero incluye el revestimiento en las secciones de recuperación de calor de la configuración del pozo. El texto indica: “de acuerdo con algunas realizaciones, los métodos para producir energía geotérmica descritos en el presente documento pueden incluir partes de pozos que no están revestidos con tuberías metálicas, sino que, en su lugar, las paredes de dichas partes pueden ser roca de formación que ha sido sellada con sellador endurecido y la pared del pozo en dichas partes está definida por el límite de dicho sellador endurecido que, en algunas realizaciones, hará que el diámetro del pozo en dichas partes sea mayor, y en algunos casos mucho mayor, que en la parte revestida de metal de dichos pozos”.

[0039] La referencia refleja las enseñanzas de Shulman, supra, y no proporciona instrucciones sobre la intersección de pozos, la ausencia de revestimiento y/o revestimientos internos o la variación geométrica en la disposición de los segmentos de recuperación de calor de la disposición del pozo para adaptarse a cualquier patrón de gradiente térmico.

[0041] En el documento W02020006620A1 se puede encontrar otro método para proporcionar un sistema de pozos geotérmicos.

[0042] Sería deseable disponer de un método para formar una configuración de pozo que pueda adaptarse a las anomalías del patrón de gradiente, en lugar de limitarse a diseños de pozo específicamente adaptados a las limitaciones de los equipos y métodos existentes para recuperar energía térmica.

[0043] Los métodos inventivos, divulgados en el presente documento, mejoran las limitaciones observadas y proporcionan grados de libertad nunca vistos para capturar de manera eficiente la energía térmica del interior de una formación térmicamente productiva.

[0045] RESUMEN DE LA INVENCIÓN

[0046] Uno de los objetivos de una realización de la presente invención es proporcionar un método mejorado para configurar pozos y sistemas de pozos en una formación térmicamente productiva para la recuperación de energía térmica de la misma para su utilización posterior.

[0048] Otro objetivo de una realización de la presente invención es proporcionar un método para configurar pozos de sondeo en una formación geológica térmicamente productiva, que comprende:

[0049] perforar de forma independiente en dicha formación un pozo que tiene un pozo de entrada y un pozo de salida; señalar entre dicho pozo de entrada y dicho pozo de salida durante la perforación para intersectarse y formar un pozo continuo que tiene un segmento de interconexión entre dicho pozo de entrada y dicho pozo de salida, dicho segmento de interconexión tiene una configuración angular predeterminada en relación con dicho pozo de entrada y dicho pozo de salida dentro de dicha formación;

[0050] acondicionar de al menos dicho segmento de interconexión para facilitar la recuperación térmica mediante el flujo de fluido de trabajo a través del mismo sin material de revestimiento o entubado en dicho segmento de interconexión.

[0052] El acondicionamiento se efectúa de forma continua, discontinua, durante, después y en combinaciones secuenciales de perforación de al menos uno de los pozos de entrada y salida.

[0054] Más detalladamente, el acondicionamiento puede incluir (es decir, que incluye) la introducción de al menos una composición no nativa de la formación y una operación unitaria y combinaciones de las mismas.

[0056] Para aumentar la eficacia del método, se pueden modificar dinámicamente las operaciones de acondicionamiento en respuesta a los datos de señalización de al menos una de las operaciones de perforación de los pozos de entrada y salida.

[0057] Dependiendo de la situación específica, la operación unitaria puede incluir el control de la temperatura del fluido de perforación, el preenfriamiento de la superficie rocosa en la formación que se está perforando, el enfriamiento del aparato de perforación y la modificación del espacio poroso de los pozos formados a partir de la perforación en la formación.

[0058] La modificación del espacio poroso puede incluir la activación del espacio poroso para su posterior tratamiento con el fin de hacerlo impermeable a la entrada de fluido de la formación en el segmento de interconexión o a la salida del fluido de trabajo a la formación, el sellado del espacio poroso durante la perforación en una operación continua, el sellado del espacio poroso durante la perforación en una operación discontinua y combinaciones de los mismos.

[0060] La modificación del acondicionamiento operativo también puede basarse en datos de señalización procedentes de la señalización entre el pozo de entrada y el pozo de salida.

[0062] Opcionalmente, otra operación unitaria que incluye la formación de conductos en la formación, relacionarse con un eje longitudinal de un segmento de interconexión y en comunicación fluida con el mismo, para aumentar la recuperación térmica con el fluido de trabajo. Los conductos pueden tener un extremo terminal y el posicionamiento de los conductos de un segmento de interconexión puede estar en contacto térmico con los conductos adyacentes de un segmento de interconexión adyacente de otro pozo. Los conductos pueden contener convección impulsada por flotabilidad natural, lo que mejora el radio efectivo del segmento de interconexión que recoge el calor y aumenta la transferencia de calor global desde el volumen de roca.

[0064] Los conductos pueden ser fracturas, perforaciones únicas, segmentos auxiliares o múltiples perforaciones radiales que se extienden radialmente desde un segmento de interconexión.

[0066] Cuando se disponen con un componente vertical, los conductos actúan como celdas de convección, donde la convección controlada por la flotabilidad natural aumenta el radio efectivo del segmento de interconexión que recoge el calor. Los conductos suelen tener un diámetro de 0,5 pulgadas (12,7 mm) o más, y pueden tener un diámetro de 8,5 pulgadas (215,9 mm) o igual al diámetro del propio segmento de interconexión.

[0068] Como otra opción, los conductos de un segmento de interconexión pueden conectarse para la comunicación de fluidos con los conductos adyacentes de un segmento de interconexión adyacente de otro pozo.

[0070] Otro objetivo de una realización de la presente invención es proporcionar una configuración de pozo adecuada para recuperar energía térmica de una formación geológica térmicamente productiva mediante la circulación de fluido a través de la misma, que comprende:

[0071] un pozo de entrada;

[0072] un pozo de salida;

[0073] un segmento de interconexión en comunicación fluida con dicho pozo de entrada y dicho pozo de salida y dispuesto dentro de un área térmicamente productiva de dicha formación;

[0074] un segmento auxiliar operado selectivamente en comunicación de circulación de fluido selectiva con dicho segmento de interconexión para almacenar fluido calentado;

[0075] un segmento de residuo en comunicación fluida con al menos uno de dicho pozo de entrada, dicho pozo de salida y dicho segmento de interconexión para recoger residuo del pozo;

[0077] dicho pozo de salida siendo al menos uno de concéntrico con dicho pozo de entrada y entre 5° y 175° relacionándose con dicho pozo de entrada, el segmento de interconexión estando entre 5° y 355° relacionándose con dicho pozo de entrada; y

[0078] un dispositivo de conversión conectado con los pozos para formar un circuito cerrado y recoger la energía térmica recuperada de dicho fluido para su conversión.

[0080] En una realización, el segmento auxiliar que incluye una válvula operada selectivamente para permitir el acceso de la circulación del fluido calentado almacenado al segmento de interconexión y puede incluir además una salida operada selectivamente en comunicación fluida con al menos uno de los dispositivos de conversión y una configuración de pozo adyacente.

[0082] Las configuraciones pueden ser una pluralidad de configuraciones de pozos que se relacionan de forma concéntrica y espaciada, una pluralidad de configuraciones de pozos que se relacionan de forma plana paralela y espaciada y desplazada lateralmente, y que incluyen además al menos uno de un pozo de entrada común y un pozo de salida común.

[0084] Para la recolección de energía térmica, se utilizan los segmentos de interconexión y las configuraciones pueden proporcionar una pluralidad de segmentos de interconexión en comunicación fluida con el pozo de entrada y el pozo de salida con una pluralidad de formaciones espaciadas de segmentos de interconexión en un patrón predeterminado.

[0085] Otro objetivo más de una realización de la presente invención es proporcionar un método para formar una configuración de pozos adecuada para recuperar energía térmica de una formación geológica térmicamente productiva mediante la circulación de fluido a través de ella, que comprende:

[0086] perforar de forma independiente un pozo de entrada y un pozo de salida

[0087] en una ubicación predeterminada en la formación;

[0088] perforar de forma intersecante desde el pozo de entrada y el pozo de salida para formar un segmento de interconexión entre el pozo de entrada y el pozo de salida en una zona térmicamente productiva predeterminada de la formación, el pozo de salida siendo al menos uno de concéntrico con dicho pozo de entrada y entre 5° y 175° en relación con dicho pozo de entrada, dicho segmento de interconexión estando entre 5° y 355° en relación con dicho pozo de entrada;

[0089] formar un segmento auxiliar operado selectivamente en comunicación de circulación de fluido selectiva con dicho segmento de interconexión para almacenar fluido calentado;

[0090] formar un segmento de residuo en comunicación de fluido con al menos uno de dicho pozo de entrada, dicho pozo de salida y dicho segmento de interconexión para recoger residuo del pozo; y

[0091] proporcionar un dispositivo de conversión conectado con los pozos para formar un circuito cerrado y recoger energía térmica recuperada de dicho fluido para su conversión.

[0093] Para la perforación de intersección, la perforación independiente del pozo de entrada y del pozo de salida para formar un segmento de interconexión entre el pozo de entrada y el de salida se lleva a cabo mediante señales electromagnéticas.

[0094] Se utilizarán dispositivos de señalización electromagnética para la señalización, que se colocarán de forma selectiva en combinaciones de ubicaciones predeterminadas del pozo de entrada, el pozo de salida, el segmento de residuo y el segmento de interconexión.

[0096] Los dispositivos pueden ser operados en una secuencia predeterminada.

[0098] Además, el método que incluye la señalización de un pozo en curso con señales procedentes de un pozo adyacente formado previamente.

[0100] El método es muy adecuado para la recuperación de energía térmica de una formación geotérmica con una temperatura no inferior a 40 °C.

[0102] Para lograr eficiencia y flexibilidad en el despliegue en una formación, la circulación de fluido dentro del segmento de interconexión puede desempeñar sin revestimiento ni camisas.

[0104] Una pluralidad de segmentos de interconexión en las realizaciones puede estar en comunicación fluida con el pozo de entrada y el pozo de salida, con la configuración teniendo una pluralidad de formaciones espaciadas de segmentos de interconexión en un patrón predeterminado.

[0106] Opcionalmente, puede haber un paso de hacer circular selectivamente el fluido desde una formación como una corriente de aire hacia un punto de entrada de una segunda formación espaciada antes de la descarga en el pozo de salida común a todas las formaciones. De esta manera, la corriente de aire precalienta el fluido del pozo de entrada antes de la circulación en la segunda formación espaciada.

[0108] La corriente de aire también puede distribuirse a una configuración de pozo adyacente para el aumento térmico del pozo adyacente.

[0110] Así, habiendo descrito la invención generalmente, se hará referencia a los dibujos adjuntos, que ilustran las realizaciones preferidas.

[0112] BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0113] La figura 1 es una ilustración esquemática de una disposición de recuperación de energía de circuito cerrado;

[0114] La figura 2 es un sistema de coordenadas que ilustra las posibles posiciones de un segmento o grupo de segmentos interconectados dentro del volumen de una formación para recuperar energía térmica de la misma;

[0115] La figura 3 es un diagrama de flujo que describe los pasos necesarios para formar una configuración de pozo mediante la perforación de la intersección de al menos dos puntos;

[0116] La figura 4 es una sección transversal de una variación de pozo;

[0117] La figura 5 es una vista lateral de la figura 4;

[0118] La figura 6 es una realización alternativa de la figura 5;

[0119] La figura 7 es una realización de una configuración de pozo;

[0120] La figura 8 es una realización alternativa de una configuración de pozo;

[0121] La figura 9 es otra realización alternativa de una configuración de pozo;

[0122] La figura 10 es otra realización alternativa de una configuración de pozo;

[0123] La figura 11 es otra realización alternativa de una configuración de pozo;

[0124] La figura 12 es otra realización alternativa de una configuración de pozo.

[0125] La figura 13 es una ilustración esquemática de un sistema de configuraciones de pozos dentro de una formación. La figura 14 es una ilustración esquemática de una red de configuraciones de pozos sectorizados.

[0126] La figura 15 es una ilustración esquemática de un sistema de pozos que muestra los segmentos de residuo.

[0127] La figura 16 es una ilustración esquemática de pozos apilados en un formato modular;

[0128] La figura 16A es una realización alternativa de la figura 16;

[0129] La figura 17 es una ilustración esquemática de un sistema de pozos en el que hay interconexión entre segmentos auxiliares; y

[0130] La figura 18 es una ilustración esquemática de una red de sistemas de pozos integrados con una red eléctrica.

[0132] Los números similares utilizados en las figuras denotan elementos similares.

[0134] APLICABILIDAD INDUSTRIAL

[0135] La tecnología tiene aplicabilidad en las áreas de tecnología de formación de pozos, perforación y recuperación de energía.

[0136] MEJOR MODO DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN

[0137] En referencia a la figura 1, se muestra una representación esquemática de un sistema de pozos de circuito cerrado 10 dispuesto dentro de una formación térmicamente productiva 12. El sistema 10 que incluye un pozo de entrada 14, un segmento de pozo de interconexión 16 y un pozo de salida 18 en comunicación de fluidos de circuito cerrado con un dispositivo de procesamiento de energía 20 situado en la superficie, S. El pozo de salida puede estar ubicado junto al pozo de entrada en el dispositivo 20 o situado de forma distal, como se muestra en la línea discontinua 22 , para una conexión alternativa. Se hace circular un fluido de trabajo a través del sistema 10 con el fin de absorber la energía térmica del interior de la formación 12.

[0139] Para mayor eficiencia, el segmento de pozo de interconexión 16 no está revestido ni recubierto y no incluye ninguna otra tubería que incluye disposiciones mecánicas relacionadas. El pozo de salida 18 y el pozo de entrada 16 pueden estar revestidos o fabricados de otra manera para cumplir con las prácticas aceptadas conocidas por los expertos en la materia. Cualquier residuo que se genere por utilizar el dispositivo puede recogerse en los segmentos 19.

[0141] El dispositivo de procesamiento de energía 20 puede procesar la energía para otras utilizaciones, indicadas de forma general con el número 24, almacenarla en 26 o transmitirla a una red eléctrica 28 que, opcionalmente, puede incluir dispositivos solares 30 y/o dispositivos eólicos 32 en cualquier combinación adecuada.

[0143] En lo que respecta a la orientación espacial de los pozos dentro de una formación térmicamente productiva, se puede hacer referencia a la figura 2. En la ilustración, se han eliminado elementos para mayor claridad, sin embargo, se entenderá que la ilustración pretende transmitir la disposición que puede tener el segmento de interconexión 16 en relación con al menos uno de los planos del pozo de entrada 14 y del pozo de salida 18.

[0145] En la figura, el segmento de pozo de interconexión 16 puede estar situado en cualquier ángulo dentro de cualquiera de los planos ( X-Y ), ( X- (-Y) ) ( (-X)- Y) ( (-X) - (-Y) ), ( XZ ), ( X- (-Z) ), ( Z- (-X) ), ((-X)- (-Z)), ( Z-Y ), ( Z- (-Y)), ((-Z)-(-Y)) y ((-Z)-Y) y también puede disponerse para tener una coordenada X, Y y Z para una disposición en plano transversal. A efectos explicativos, el eje x positivo representará el pozo de entrada 14. El pozo puede disponerse en cualquier ángulo alfa o beta dentro de un rango que no impida el funcionamiento del pozo 14. Esto es igualmente válido para el pozo de salida 18. Los pozos de entrada 14 y los pozos de salida 18 se comunican con la superficie S, tal y como se indica en la figura 1.

[0147] Se puede disponer cualquier número de segmentos de interconexión 16 dentro del espacio mencionado. En las figuras siguientes se describirán otras configuraciones de pozos. La cantidad y la posición espacial dependerán del gradiente térmico de la formación 12.

[0149] Ventajosamente, la observación de la perforación por intersección entre el pozo de entrada 14 y el pozo de salida 16 mediante operaciones de perforación independientes para formar el segmento de interconexión 18, la ausencia de revestimientos, entubados, etc. dentro del segmento de interconexión con acondicionamiento de la operación de perforación, da como resultado una libertad de configuración para recuperar al máximo la energía térmica.

[0151] La figura 3 ilustra un ejemplo de los pasos que implica el alcance del sensor del pozo de entrada y del pozo de salida en una formación para la intersección a través del segmento de interconexión formado. Aunque el ejemplo hace referencia a un segmento de interconexión, se entenderá que la metodología se relaciona con la formación de múltiples segmentos de interconexión en cualquier patrón, como se ha comentado con respecto a la figura 2. Los segmentos de interconexión individuales son totalmente utilizables para establecer la comunicación entre sensores y guiar la perforación de los segmentos de interconexión posteriores con un sistema de pozos determinado o los que se están formando en un sistema próximo dentro de la formación.

[0153] Al proporcionar la comunicación cruzada entre los pozos, las entradas, las salidas y los segmentos de interconexión, se minimiza la desviación de la trayectoria para facilitar la intersección precisa de los pozos que se están perforando. Los sensores también pueden utilizarse en los segmentos de captura de residuo 19, que no se muestran y se describen con mayor detalle en el presente documento.

[0155] En referencia ahora a la figura 4, se muestra una sección transversal de un segmento de interconexión 16 dispuesto con la formación 12. Desde el segmento 16 se extienden conductos 34 que se adentran en la formación 12. Los conductos 34 pueden ser huecos en comunicación fluida con el interior 36 del segmento 16 o sellados sin comunicación fluida con el interior 36. Se ha descubierto que los conductos 34 son útiles para mejorar la capacidad de recuperación térmica del segmento de interconexión, utilizando el fluido de trabajo, así como en períodos de reposo. La posición y la cantidad de las extensiones radiales vendrán dictadas por las características de la formación para maximizar la recuperación térmica sin comprometer la estructura o la mecánica del segmento 16. Cuando sea adecuado, si se encuentran fisuras, grietas, fracturas o áreas de permeabilidad preexistentes, estas pueden ser utilizadas para funcionar como conductos. Estas también pueden producirse durante la perforación del segmento 16.

[0157] La figura 5 ilustra un ejemplo en el que los conductos 34 están dispuestos en un patrón generalmente helicoidal, con los puntos punteados representando los que se extienden hacia afuera desde el plano y los puntos cruzados representando las extensiones en la superficie opuesta que se alejan del plano. Esto es un ejemplo; el patrón se determinará a partir de los datos de gradiente, entre otros parámetros pertinentes.

[0159] La figura 6 ilustra otro ejemplo en el que se disponen una pluralidad de segmentos 16 dentro de la formación 12. En el ejemplo, las extensiones 34 de los segmentos adyacentes pueden disponerse muy próximas entre sí para llenar una zona determinada 38 con extensiones, con el fin de aumentar eficazmente el volumen del gradiente del que se puede recuperar energía térmica. Los conductos 34 actúan como una célula de convección de flujo controlado por flotabilidad que dirige la energía térmica hacia el interior 34 de los segmentos 16. Las extensiones pueden disponerse de forma adyacente o intercaladas con otros conductos 34.

[0161] Como otra realización, los segmentos individuales 16 pueden conectarse mediante los conductos 34, cuya conexión se indica generalmente con el número 40. De esta manera, la disposición tiene la apariencia de una escalera cuando se ve en perspectiva.

[0163] Pasando ahora a las posibilidades de configuración del pozo, la figura 7 ilustra una configuración de pozo generalmente toroidal, indicada con el número 42, dispuesta dentro de la formación 12.

[0165] En esta disposición, el pozo de entrada 14 está en comunicación fluida con un pozo central de entrada principal 44 que está conectado a cada uno de los segmentos interconectados 16. Se pueden incorporar dispositivos de válvula adecuados (no mostrados, pero representados generalmente por el número 46) en algunos o en todos los segmentos en circuito 16 para redirigir el flujo de fluido y otros controles.

[0167] La disposición 42 también incluye un pozo central de salida principal 48 operado de manera similar a la indicada para el pozo central de entrada principal 46 con una característica de válvula similar (no mostrada).

[0169] Dentro de la estructura, cada segmento en circuito 16 puede ser operado como una unidad única para recuperar energía térmica.

[0170] Como alternativa operativa, el flujo de fluido de trabajo dentro de la disposición 42 puede circular en un patrón generalmente helicoidal a través de toda la disposición con secuencias de períodos de reposo para permitir la máxima recuperación térmica. Esta flexibilidad permite la conexión, por ejemplo, al dispositivo de procesamiento de energía 20. Esto facilita la energía bajo demanda cuando la energía se convierte en electricidad y supera las limitaciones asociadas con los problemas de suministro de energía de carga base en horas pico.

[0172] La figura 8 ilustra otra realización de una configuración de pozo indicada con el número 50. La forma general es la de una silla de montar, en la que los circuitos en bucle interconectados son adyacentes entre sí con una presentación arqueada. El pozo de entrada 14 puede conectarse a cada uno de los circuitos en bucle 16 en una disposición de cubo o colector 52 o con válvulas en 54 para un funcionamiento selectivo. De manera similar, la salida 18 puede conectarse de la misma manera.

[0174] La figura 9 ilustra otra posible variación, generalmente en forma de parábola invertida.

[0176] La figura 10 ilustra otra configuración del sistema de pozos en la que las entradas 14 pueden ser singulares desde puntos distantes en la configuración o unidas en 56. Similarmente, las salidas 18 pueden combinarse en 58. Para la coubicación, las salidas 58 y las entradas 56 pueden extenderse para lograr proximidad geográfica.

[0178] La figura 11 ilustra una configuración generalmente en forma de cono en la que el pozo de salida 18 puede estar en la parte inferior de la configuración o en la parte superior, como se muestra en la línea discontinua. Las partes inferiores de los segmentos en bucle 16 pueden estar conectadas entre sí o ser independientes.

[0180] La figura 12 ilustra otra configuración más con forma general de batidor. En esta realización, los segmentos en circuito 16 pueden tener una entrada concéntrica 14 y una salida 18 con flujo de fluido desde la entrada en la dirección de la flecha 62 y flujo de salida en 64. Esta disposición permite “extraer” un gran volumen de calor de la formación 12 fuera de la configuración y del volumen de formación 66 dentro de la configuración. Una de las ventajas de esta configuración es que todas las intersecciones se producen con un solo pozo o “pozo madre” y la señalización electromagnética puede simplificarse, incluso realizarse con dispositivos permanentes colocados en el pozo madre o de forma pasiva. Otra ventaja es que solo se necesita un único pozo vertical para albergar tanto el flujo de entrada como el de salida.

[0182] Pasando a la figura 13, se representa esquemáticamente un sector del sistema de pozos, indicado generalmente con el número 68. El sector 68 se encuentra dentro de una formación térmicamente productiva 12, con la colocación de diferentes configuraciones de pozos en zonas predeterminadas para maximizar la cobertura del gradiente. En el ejemplo, el sector 68 proporciona una disposición apilada y espaciada de segmentos en bucle 16 que comparten un pozo de entrada común 14 y un pozo de salida común 18.

[0184] Dependiendo de los parámetros, la circulación del fluido puede seguir el patrón indicado de A a F. De esta manera, al menos una parte del fluido calentado de los circuitos en bucle superiores 70 puede precalentar el fluido que entra en los circuitos en bucle inferiores 72. Alternativamente, cada uno de los segmentos en circuito 70 y 72 puede ser operado de forma independiente.

[0186] En cuanto a las configuraciones restantes, la configuración toroidal 80 puede recibir fluido calentado desde la salida 18 de la disposición apilada 70, 72, como se indica con las líneas discontinuas 74, o simplemente tener un pozo de entrada independiente 14, indicado con la línea de cadena 76.

[0188] La configuración de batidor puede tener un pozo de entrada independiente 14 y un pozo de salida situado en la parte inferior 18, o el pozo de entrada puede ser común con el de la configuración toroidal, como se indica con el número 78.

[0189] Por último, la configuración de silla de montar puede incluir un pozo de salida común con la configuración toroidal en 80.

[0190] Se entenderá que todos los pozos de entrada 14 y los pozos de salida 18 se extenderán hasta la superficie o el dispositivo de conversión 20 (Figura 1) para su funcionamiento. En la Figura 13, los pozos 14, 18 están truncados para mayor claridad en la ilustración.

[0192] El sector 68 es solo un ejemplo, al igual que las configuraciones de pozos y las combinaciones comunes e independientes. Con la perforación direccional intersecante, las operaciones de acondicionamiento y la perforación guiada por sensores, se puede sintetizar cualquier patrón o configuración para explotar incluso las distribuciones de gradientes multizonal más irregulares y dispares. Todas estas características, cuando se unen al hecho de que la tecnología instantánea no incluye revestimientos de tuberías u otras disposiciones mecánicas dentro de los segmentos de interconexión de recuperación de calor, eliminan inmediatamente las restricciones geométricas de las configuraciones, así permitiendo la extracción de cualquier gradiente en cualquier formación rocosa.

[0194] La figura 14 es otro ejemplo de una disposición de pozos 82 para recuperar energía térmica de un volumen específico de la formación 12. En el ejemplo, los segmentos de residuos 19 pueden incluir sensores 84 para transmitir información relativa a la acumulación de residuos. De esta manera, el fluido de trabajo puede modificarse en su composición para incorporar aditivos químicos que mitiguen o reparen cualquier área comprometida del sistema de pozos. La disposición de los segmentos de interconexión 16 puede disponerse en una formación espaciada, como se muestra, para recuperar energía térmica.

[0196] Además, como se ilustra en la figura 15, los segmentos auxiliares 86 pueden estar en comunicación fluida con un segmento respectivo 16 al que se unen e incorporar un mecanismo de válvula 88 para permitir un funcionamiento selectivo. Los segmentos auxiliares 88 pueden utilizarse para almacenar fluido de trabajo calentado que se utiliza selectivamente como impulsor térmico en la disposición para el sistema de pozos del ejemplo o que se utiliza a través de una interconexión adecuada con otro sistema de pozos (no mostrado en esta figura). Como se ilustra, los segmentos auxiliares 86 pueden colocarse en una disposición coplanar con el segmento al que se unen o en un plano ortogonal, como se muestra en líneas discontinuas en la figura. Se prevén variaciones adecuadas a esto dependiendo de las características del gradiente.

[0198] Las figuras 16 y 16 A ilustran sistemas de pozos agrupados 82 en diferentes disposiciones angulares dentro de la formación. En las configuraciones agrupadas, los sistemas 82 se modularizan dentro de un volumen específicamente definido de la formación 12 , lo que permite un tamaño reducido y una ubicación conjunta generalmente conveniente del pozo de entrada 14 y el pozo de salida 18. Dentro del módulo, los pozos de entrada 14 y los pozos de salida pueden ser comunes a sistemas de pozos individuales o comunes a todos los módulos del sistema 82.

[0200] La figura 17 proporciona la posibilidad de interconectar segmentos auxiliares 86 entre pozos adyacentes a 90 o de suplementación térmica desde una salida 18 a una entrada 14 de un pozo adyacente.

[0202] En la figura 18, la red representada pretende transmitir la característica de que la energía producida dentro de cualquier sistema de pozos 82 puede tomarse directamente para otra utilización a través del aparato de producción de energía 20 asociado a ese sistema 82, combinada de un sistema 82 a otro 82, como se indica con el número 96, o agrupada adicionalmente, como se indica con el número 98, para utilizarla finalmente en la red eléctrica 28 con el fin de proporcionar energía bajo demanda, independientemente de la demanda cuantitativa.

Claims (14)

1. REIVINDICACIONES

1. Método para configurar pozos en una formación geológica térmicamente productiva (12), que comprende:

perforar de forma independiente en dicha formación un pozo que tiene un pozo de entrada (14) y un pozo de salida (18), estando el pozo de salida separado del pozo de entrada;

señalizar entre dicho pozo de entrada y dicho pozo de salida durante la perforación para intersectar y formar un pozo continuo que tiene segmentos interconectados entre dicho pozo de entrada y dicho pozo de salida, y segmentos de residuos (19) como tal, se forme un segmento de residuos en una intersección de cada par de dos segmentos interconectados superior e inferior y en el punto más bajo de cada par de dos segmentos interconectados superior e inferior, dichos segmentos interconectados teniendo una configuración angular predeterminada con respecto a dicho pozo de entrada y dicho pozo de salida dentro de dicha formación; y

acondicionar al menos dichos segmentos interconectados para facilitar la recuperación térmica mediante el flujo de fluido de trabajo a través de los mismos sin material de revestimiento o entubado en dichos segmentos interconectados.

2. El método según se expone en la reivindicación 1 , en el que el acondicionamiento se efectúa mediante al menos una de las siguientes combinaciones de forma continua, discontinua, durante, después y secuencial de la perforación de al menos uno de los pozos de entrada y salida.

3. El método según se expone en la reivindicación 1 o 2, en el que el acondicionamiento incluye la introducción de al menos una de una composición no nativa de dicha formación y una operación unitaria y combinaciones de las mismas.

4. El método según se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que incluye además el paso de modificar dinámicamente dicho acondicionamiento en respuesta a datos de señalización de al menos una de las operaciones de perforación de dicho pozo de entrada y dicho pozo de salida.

5. El método según se expone en la reivindicación 3, que incluye controlar la temperatura del fluido de perforación, preenfriar una superficie rocosa en dicha formación que se está perforando, modificar el espacio poroso de los pozos formados a partir de la perforación en dicha formación.

6. El método según se expone en la reivindicación 5, en el que la modificación de dicho espacio poroso comprende al menos una de las siguientes acciones: activar dicho espacio poroso para su posterior tratamiento con el fin de hacer dicho espacio poroso impermeable a la entrada de fluido de formación en dichos segmentos de interconexión o a la salida de dicho fluido de trabajo en dicha formación, sellar dicho espacio poroso durante la perforación en una operación continua, sellar dicho espacio poroso durante la perforación en una operación discontinua y combinaciones de las mismas.

7. El método según se expone en la reivindicación 5, que incluye además el paso de seleccionar una modificación basada en datos de señalización procedentes de la señalización entre dicho pozo de entrada y dicho pozo de salida.

8. El método según se expone en la reivindicación 5, que incluye dicha operación unitaria que consiste en la formación de conductos (34) en dicha formación en relación con un eje longitudinal de dichos segmentos de interconexión y en comunicación fluida con los mismos para aumentar la recuperación térmica con dicho fluido de trabajo.

9. El método según se expone en la reivindicación 8, que incluye dichos conductos con un extremo terminal.

10. El método de la reivindicación 9, en el que dichos conductos comprenden segmentos de perforación radial, fracturas inducidas, grietas inducidas, fisuras inducidas y combinaciones de los mismos.

11. El método según se expone en la reivindicación 9, que incluye además el paso de aumentar la recuperación térmica con dichos conductos mediante la contención de celdas de convección controladas por flotabilidad.

12. El método según se expone en la reivindicación 10, que incluye además el paso de colocar segmentos de perforación radial de un segmento de interconexión en contacto térmico con los segmentos de perforación radial adyacentes de un segmento de interconexión adyacente de otro pozo.

13. El método según se expone en la reivindicación 10, que incluye además el paso de conectar segmentos de perforación radial de un segmento de interconexión para la comunicación de fluidos con los segmentos de perforación radial adyacentes de un segmento de interconexión adyacente de otro pozo.

14. El método expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que incluye además el posicionamiento de dichos segmentos de interconexión con respecto a un plano de dicho pozo de entrada y un plano de dicho pozo de salida dentro de dicha formación, donde el plano de dichos segmentos de interconexión se encuentra en un plano seleccionado del grupo que comprende: un plano ortogonal, un plano agudo, un plano obtuso, un plano coplanar y un plano paralelo que se relacionan con el plano de al menos uno de los pozos de entrada y salida.