KR20140109477A - Apparatus and method for oil sand exploitation - Google Patents
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Abstract
하향공 장치를 사용함으로써 오일 샌드 개발이 향상되며, 상기 하향공 장치는 수관을 통하여 물을 받기 위한 수 도관을 수용하기 위한 케이싱(130), 상기 케이싱의 주변 표면에 장착되고 상기 수 도관과 유체 연통되고 하나 이상의 증기 출구를 가지는 하나 이상의 증기 발생 챔버, 상기 증기 발생 챔버에 열적으로 연결되는 하나 이상의 전기 히터를 포함하며, 상기 하향공 장치가 상기 증기에 의해 결집되어진 원유를 회수하기 위해 하나 이상의 원유 도관(125)을 더 포함한다.Improved oil sand development is achieved by using a downhole device, the downhole device comprising a casing (130) for receiving a water conduit for receiving water through a water conduit, And one or more electric heaters that are thermally connected to the steam generating chamber, wherein the downcomer includes one or more crude conduits to recover crude oil that has been collected by the steam, (125).
Description
본 발명은 증기 주입에 의해 중유 또는 원유의 인 시츄 집결(in situ mobilizing)을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a method and apparatus for in situ mobilizing heavy oil or crude oil by steam injection.
오일 샌드(oil sand)(또한 타르 샌드(tar sand)로 지칭됨)는 간단히 원유로 지칭되는, 석유 원유와 같은 타르로 코팅된 사립(sand grain)들을 포함하다. 오일 샌드 내의 원유는 높은 점도를 가져서 유동시키기 위해 가열되거나 희석되어야 한다. 오일 샌드들의 인-시츄 개발은 SAGD로서 축약된 "증기 보조식 중력 배수(steam assisted gravity drainage)"에 의해 달성될 수 있다. SAGD는 오일 샌드 내의 원유를 집결시키기 위한 증기 발생 챔버를 형성하는 수평 연장 증기 주입 정(steam injection well)을 사용한다. 집결된 원유는 하방으로 흘러나오고 US2001/0278001A1에서 개시된 바와 같은 소위 생산 정(production well)으로서 제 2 수평 연장 정에 의해 회수된다.
An oil sand (also referred to as a tar sand) comprises tar-coated sand grains, such as petroleum crude, simply referred to as crude. Crude oil within the oil sands must be heated or diluted to flow with high viscosity. The in-situ development of oil sands can be achieved by "steam assisted gravity drainage" reduced to SAGD. SAGD uses a horizontal extended steam injection well to form a steam generating chamber for collecting crude oil in the oil sands. The pooled crude flows downward and is recovered by a second horizontal extension as a so-called production well as disclosed in US2001 / 0278001A1.
증기는 미국 특허 4,805,698호에 의해 제안된 전기 히터에 의해 하향공(downhole) 또는 상기 지상 설비(above ground facility)들에 의해 생산될 수 있다. 물은 물 공급 라인에 의해 지상으로부터 공급된다. 전기 증기 발생기는 증기를 발생시키기 위해 물을 가열한다. 증기는 모래 내로 주입되어 인접한 생산 정들에 의해 수집되는 원유를 집결시킨다.
The steam can be produced by a downhole or above ground facilities by an electric heater proposed by U.S. Patent No. 4,805,698. Water is supplied from the ground by a water supply line. Electric steam generators heat water to generate steam. The steam is injected into the sand to gather the crude oil collected by the adjacent production lines.
본 발명에 의해 해결될 문제점은 인-시츄 오일 샌드 개발을 개선하는 것이다.
The problem to be solved by the present invention is to improve in-situ oil sand development.
상기 문제점의 해결책들은 각각의 독립 청구항들에 의해 설명된 바와 같이 오일 샌드 저장부의 개발을 위한 하향공 장치 및 방법에 의해 제공된다. 종속 청구항들은 본 발명의 추가의 개선들에 관한 것이다.
The solutions to the problem are provided by a downhole device and method for the development of an oil sand storage as described by each independent claim. The dependent claims relate to further improvements of the present invention.
오일 샌드 개발을 위한 하향공 장치는 적어도 수관(water pipe)을 경유하여 물을 수용하기 위한 수 도관(water conduit)을 수용하는 케이싱 및 상기 수 도관과 유체 연통되고 하나 이상의 증기 출구를 가지는 하나 이상의 증기 발생 챔버를 포함한다. 증기 발생 챔버는 전기 히터에 열적으로 연결된다. 하향공 장치는 원유를 회수하기 위한 하나 이상의 원유 도관을 더 포함하며, 이 원유는 상기 증기에 의해 집결된다. 이 같은 하향공 장치는 오일 샌드 내로 원유의 집결을 위해 증기를 주입하고 단일 장치에 의해 원유를 회수하는 것을 허용하여 이에 따라 단지 단일 보어만을 요구한다.
A downhole device for oil sand development comprises a casing for receiving a water conduit for receiving water via at least a water pipe and at least one steam in fluid communication with the water conduit and having at least one steam outlet, Generating chamber. The steam generating chamber is thermally connected to the electric heater. The downcomer further comprises at least one crude conduit for collecting the crude oil, the crude oil being collected by the steam. Such a downhole device allows steam to be pumped into the oil sands for collection of crude oil and recovery of crude oil by a single device, thus requiring only a single bore.
상기 케이싱은 바람직하게는 하나 이상의 원유 도관을 수용할 수 있다. 상기 케이싱은 예를 들면 다수의 도관 튜브이거나 이를 포함할 수 있으며, 여기에서 하나 이상의 수 도관 및 하나 이상의 원유 도관이 각각 다수의 도관들 중 하나 이상의 도관이다. 이는 하우징의 안정된 설계를 허용한다.
The casing is preferably capable of receiving one or more crude conduits. The casing may be, for example, or comprise a plurality of conduit tubes, wherein one or more water conduits and one or more crude conduits are each one or more of the plurality of conduits. This allows a stable design of the housing.
하나 이상의 증기 발생 챔버는 바람직하게는 케이싱의 주변 표면에 의해 지지된다. 증기 발생 챔버의 이러한 위치는 오일 샌드 내로 상기 증기 발생 챔버 내에 발생된 증기의 간단한 주입을 허용한다.
The at least one steam generating chamber is preferably supported by the peripheral surface of the casing. This position of the steam generating chamber allows a simple injection of the steam generated in the steam generating chamber into the oil sand.
바람직하게는 증기 발생 챔버들의 묶음을 형성하는 케이싱의 주변 표면 둘레에 배열되는 다수의, 예를 들면 5개 또는 9개의, 두 개 이상의 증기 발생 챔버가 있다. 하향공 장치는 하나 또는 둘 이상의 묶음들을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 증기 발생 챔버들의 하나의 묶음이 있다. 다른 실시예에서, 케이싱의 말단 길이부를 따라 상이한 위치들에 배열되는 두 개 또는 3개 이상의 묶음들이 있다. 증기 발생 챔버들의 하나 또는 둘 이상의 묶음들은 증기의 균일한 주입 및 이에 따라 오일 샌드의 유효한 개발을 허용한다. 증기 발생 챔버들의 하나 또는 둘 이상의 묶음들이 케이싱 둘레에 배열되기 때문에, 하나 또는 둘 이상의 묶음들은 또한 (케이싱 내의 원유 도관을 통해) 저장부로부터 원유의 제거를 보조하는 케이싱의 온도를 유지 또는 상승시키기 위해 작용한다.
There are preferably a plurality of, for example five or nine, two or more steam generating chambers arranged around the peripheral surface of the casing forming a bundle of vapor generating chambers. The downstream implement may have one or more bundles. In one embodiment, there is one bundle of steam generating chambers. In another embodiment, there are two or more bundles arranged at different locations along the terminal length of the casing. One or more bundles of steam generating chambers allow uniform infusion of steam and thus effective development of the oil sand. Because one or more bundles of steam generating chambers are arranged around the casing, one or more bundles may also be used to maintain or raise the temperature of the casing that assists in the removal of crude oil from the reservoir (through the crude conduit in the casing) .
각각의 증기 발생 챔버는 바람직하게는 히터 튜브를 둘러싸는 클래딩 구획부(cladding compartment)를 가진다. 히터 튜즈는 하나 이상의 전기 히터 카트리지를 수용할 수 있다. 이는 한편으로 물을 효율적으로 가열하기 위하여 그리고 다른 한편으로 고장의 경우 전기 히터 카트리지의 간단한 대체를 허용한다. 히터 튜브는 바람직하게는 하나 이상의 스페어 전기 히터 카트리지를 수용한다. 이는 하향공 장치를 수축하는 사이에 보다 긴 작동 간격들을 허용한다.
Each vapor generating chamber preferably has a cladding compartment surrounding the heater tube. The heater trough can accommodate one or more electric heater cartridges. This, on the other hand, permits simple replacement of the electric heater cartridge in order to efficiently heat water and, on the other hand, in case of a failure. The heater tube preferably houses one or more spare electric heater cartridges. This allows longer operating intervals between shrinking the downhole device.
히터 튜브는 중공형일 수 있고 무기 화합물 및 바람직하게는 순수 원자 종들의 조성물을 포함하는 내부를 가질 수 있다. 이 같은 조성물에 대한 예들이 특허 US 6,132,823, US 6,911,231, US 6916,430, US 6811720 및 출원 US2005/0056807에서 개시되며 이들은 본 명세서에서 충분히 개시된 경우와 같이 인용에 의해 포함된다. 이 같은 조성물은 히터 카트리지에 의해 제공된 열의 히터 튜브에 의해 적어도 거의 완전히 균일한 분포를 제공하기 위해 열 전도성 재료 또는 매체로서 작용한다. 히터 튜브는 또한 상기 참조물들에서 제안된 바와 같이 진공화될 수 있다. 바람직한 일 실시예에서, 히터 튜브는 진공화되고 액체 무기 화합물, 예를 들면 하나 이상의 무기염의 용액의 양이 튜브 내로 삽입된다. 후속적으로 전기 히터에 동력이 공급된다. 이에 의해 상기 예의 용액 내의 액체 무기 화합물이 증발되어 하나 이상의 무기 염은 히터 튜브 및 전기 히터의 내부 표면을 코팅하여 유지하고 열적으로 전기 히터와 히터 튜브를 연결한다. 바람직하게는, 가열 요소가 히터 튜브 내의 용액의 향상된 분포를 얻기 위해 그리고 이에 의해 더욱 균일한 코팅을 얻기 위해 가열 요소에 동력을 공급하는 동안 히터 튜브가 회전되거나 피벗된다. 히터 튜브 내로 삽입되는 용액의 양은 바람직하게는 튜브의 용적보다 상당히 작고 예를 들면 히터 튜브의 용적의 1/10만큼 더 작거나 유용하게는 1/50 만큼 더 작다. 바람직한 코팅 용액들은 상기 인용 문서들에서 개시된다. 히터 튜브의 코팅은 바람직하게는 히터 튜브를 하향공 장치에 부착하기 전에 수행된다.
The heater tube may be hollow and may have an interior comprising a composition of inorganic compounds and preferably pure atomic species. Examples of such compositions are disclosed in patents US 6,132,823, US 6,911,231, US 6916,430, US 6811720 and application US 2005/0056807, which are incorporated by reference as if fully set forth herein. Such a composition acts as a thermally conductive material or medium to provide an at least nearly completely uniform distribution by the heater tubes of the heat provided by the heater cartridge. The heater tube may also be evacuated as suggested in the above references. In a preferred embodiment, the heater tube is evacuated and an amount of a solution of a liquid inorganic compound, e.g., one or more inorganic salts, is inserted into the tube. Subsequently, power is supplied to the electric heater. As a result, the liquid inorganic compound in the solution of the above-mentioned example is evaporated so that the at least one inorganic salt coats and holds the inner surface of the heater tube and the electric heater, and thermally connects the electric heater and the heater tube. Preferably, the heater tube is rotated or pivoted while the heating element powers the heating element to obtain an improved distribution of the solution in the heater tube and thereby obtain a more uniform coating. The amount of solution inserted into the heater tube is preferably significantly less than the volume of the tube and is, for example, less than 1/10 of the volume of the heater tube or advantageously 1/50 less. Preferred coating solutions are disclosed in the cited documents. The coating of the heater tube is preferably performed prior to attaching the heater tube to the downcomer.
히터 튜브는 증기 발생 챔버 위로 연장할 수 있으며, 예를 들면 축방향으로 연장할 수 있다. 이에 따라, 히터 튜브의 하나 이상의 부분은 증기 발생 챔버로부터 보어 내로 연장한다. 히터 튜브는 이에 따라 증기 발생 챔버 내부의 물을 증기에 대해 가열할 뿐만 아니라 이의 주입후 저장부 내에서 냉각된 증기 또는 물을 재가열한다. 이에 의해 개발의 유효성이 향상된다.
The heater tube may extend over the steam generating chamber, for example, in the axial direction. Thereby, at least one portion of the heater tube extends into the bore from the vapor generating chamber. The heater tube thereby not only heats the water inside the steam generating chamber against the steam, but also reheats the cooled steam or water in the storage after its injection. This improves the effectiveness of development.
오일 샌드 저장부의 개발을 위한 방법은 하향공 장치의 증기 발생 챔버 내에서 증기를 생성하는 단계, 증기 출구들을 통해 오일 샌드 저장부의 원유를 집결하기 위한 오일 샌드 저장부 내로 상기 증기를 주입하는 단계를 포함한다. 집결된 원유들의 적어도 일부가 상기 하향공 장치에 의해 회수된다. 이러한 방법은 SAGD에 비해 인 시츄 오일 샌드 개발을 위한 보어들의 최소 개수를 감소시켜 이에 따라 비용들이 감소된다.
A method for the development of an oil sand storage includes the steps of creating steam in the steam generating chamber of the downhole apparatus and injecting the steam into the oil sand storage for collecting crude oil of the oil sand storage through the steam outlets do. At least a portion of the collected crude oil is recovered by the downcomer. This method reduces the minimum number of bores for in situ oil sand development compared to SAGD, thereby reducing costs.
아래에서 본 발명은 일반적인 발명의 개념의 제한 없이, 도면을 참조하여 실시예의 예들에 대한 예로서 설명될 것이다.
도 1은 오일 샌드 개발 시스템의 개략적인 도면을 도시하며,
도 2는 하향공 장치의 일 부분을 사시도로 도시하며,
도 3은 증기 발생 챔버의 단면을 도시하며,
도 4는 오일 샌드 개발 시스템의 제 2 실시예의 개략적인 도면을 도시한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG.
1 shows a schematic view of an oil sand development system,
Figure 2 shows a part of the downhole device in perspective view,
3 shows a section of the steam generating chamber,
Figure 4 shows a schematic view of a second embodiment of an oil sand development system.
도 1의 오일 샌드 개발 시스템(100)은 예를 들면 제어 스테이션(115)과 같은 오일 샌드 개발을 모니터링 및 제어하기 위한 지상 설비들을 수용하기 위한 지상 스테이션(110)을 갖는다. 지상 스테이션(110)은 또한 예를 들면 추출 정(extraction well)에 동력을 제공하기 위한 동력원을 포함할 수 있다. 지상 스테이션(110)은 추출 정으로 물(예를 들면, 신선한 물)을 제공하기 위한 저장부와 같은 수원을 포함할 수 있다. 지상 스테이션(110)은 육상 스테이션(onshore station)으로서 설명되지만, 또한 물로 덮혀진 오일 샌드들의 개발을 위한 스위밍 스테이션(swimming station)일 수 있다.
The oil
오일 샌드 개발 시스템(100)은 보어(105) 내로 삽입된 하향공 장치를 구비한 추출 정(120)을 포함한다. 하향공 장치는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 하향공 장비, 예를 들면 프로텍터(165)로 동력을 공급하기 위한 예를 들면 동력 케이블(230)(도 2 참조)을 위한 다수의 도관 튜브형 케이싱(130), 및/또는 정두(well head) 및 정 모니터 장치(well monitor device; 140)를 구동하기 위한 모터(153)를 포함한다. 추출 정(120)은 케이싱(130)의 주변 표면에 장착될 수 있는 증기 발생기(200)를 포함한다. 증기 발생기(200)는 도 2 및 도 3에 대해 더 상세하게 아래에서 설명된다. 증기 발생기(200)는 이러한 실시예에서 추출 보어(105)의 바람직하게는 수직한 제 1 섹션에 위치 설정되는, 케이싱(130)의 저부 또는 말단 부분에서 케이싱(130)의 둘레에 위치설정된다. 증기 발생기(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 오일 샌드 내로 바람직하게는 측방향으로 증기를 주입한다. 증기는 오일 샌드 내의 원유를 집결한다.
The oil
추출 정(120)은 오일을 수집하도록 구성되며, 특히 추출 정이 오일 샌드 내 집결된 원유를 수집하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 추출 정(120)의 케이싱(130)은 오일이 케이싱에 스며드는 것을 허용하는 이의 길이를 따른 하나 또는 둘 이상의 오일 입구(135)들을 포함한다. 케이싱(130) 내에 배치된 것은 하나 이상의 오일 도관(125)이다. 오일 도관(125)은 케이싱(130)의 저부 또는 말단 부분으로부터 상기 지상 스테이션(110)까지 연장한다. 케이싱(130)에 스며되는 오일은 예를 들면 오일 입구(135)들 중 하나의 입구를 통해 도관의 말단 단부에서 오일 도관(1225)으로 유입될 수 있으며 바람직하게는 케이싱(130)의 저부 또는 말단 부분에 배열되는 예를 들면 원심 펌프(180)에 의해 상기 표면으로 펌핑되어 생산 라인(109)으로 공급될 수 있다. 원유를 지상 스테이션(110)으로 펌핑하기 전에, 물은 분리기(176)에 의해 원유로부터 분리될 수 있다. 또한, 케이싱(130)의 저부 또는 말단 부분에는 전기 케이블 클립(195), 벤팅 밸브(172), 단일 유동 밸브(185), 동력 케이블(175), 회전 분리기(176), 프로텍터(165), 케이블 헤드(162), 모터(152) 및 정 모니터 장치(140)가 있다. 사이에 한 쌍의 물 분무공(145)들 및 추가의 오일 입구(135)가 있다. 물 분무공(145)은 바람직하게는 증기 발생 수단, 예를 들면 증기 발생 챔버(375)(도 3 참조) 중 하나 이상과 유체 연통되어, 증기를 원유를 집결시키기 위한 오일 샌드 내로 주입하는 것을 허용한다.
The extraction wells 120 are configured to collect the oil, and in particular, the extraction wells can be configured to collect the crude oil collected in the oil sand. To this end, the
도 2는 추출 정(120)의 증기 발생기(200)를 포함하는 케이싱(130)의 일 부분의 등각도를 도시한다. 증기 발생기(200)는 가열 부재(300)들의 묶음을 포함한다(도 3 참조). 가열 부재(300)들은 케이싱(130)의 주변 표면 둘레에 배열된다. 케이싱(130)은 튜브형 케이싱(130)이며 (지상 스테이션(110)으로부터 증기 발생기(200)로의 물을 위한) 수 도관(250), (케이싱(130) 내의 오일 입구(135)들로부터 스며드는 오일을 위한) 오일 도관(125), 또는 (케이싱 내의 구획부(예를 들면, 원심 펌프(180), 모터(152))로 동력을 제공하고 증기 발생기(200)와 관련된 열 카트리지들을 위한) 케이블 도관으로서 기능할 수 있는 내주변 둘레에 다수의 구획부들 또는 도관들을 갖는다.
FIG. 2 shows an isometric view of a portion of the
증기 발생기(200)는 가열 부재(300)의 묶음을 포함한다(도 3 참조). 가열 부재(300)는 케이싱(130)의 주변 표면 둘레에 배열되고 각각 예를 들면 하나 또는 둘 이상의 용접 연결부들에 의해 케이싱(130)에 연결된다. 추출 정(120)과 같은 정과 관련된 두 개 이상의 묶음을 가지는 것이 바람직한 경우, 묶음들은 케이싱(130)을 따라 위 아래로 적층될 수 있다. 도 3을 참조하면, 각각의 가열 부재(300)는 각각 히터 튜브(310) 및 증기 발생 챔버(375)를 포함한다.
The
가열 튜브(310)의 전방 대향 (상부) 측은 히터 튜브(310)에 용접 연결될 수 있는 원추형 캡(330)에 의해 폐쇄된다. 히터 튜브(310)의 후방 대향 측은 바람직하게는 수밀이지만 해제가능한 연결부, 예를 들면 나사식 연결부일 수 있는 단부 캡(340)에 의해 폐쇄될 수 있다. 히터 튜브(310), 원추형 캡(330) 및 단부 캡(340)은 용적 또는 챔버(335)를 형성한다.
The front facing (upper) side of the
도 3에 도시된 바와 같이, 가열 부재(300)의 챔버(335)는 금속 재료(예를 들면, 강철)와 같은 열 전도성 재료의 캡(360)에 의해 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분리된다. 일 실시예에서, 단일 단부(보여지는 바와 같이 선단 단부)에 위치되는 양 및 음의 단자들을 구비한 전기 히터 카트리지(350)가 (캡(340)에 인접한) 챔버(335)의 제 1 부분에 위치된다. 캡(360)은 히터 카트리지(350)가 챔버(335)의 제 1 부분에 배치되는 것을 허용하기에 충분하게 되도록 제 1 단부로부터 이격되어 챔버를 분리할 수 있지만 제 1 부분에 대한 어떠한 부가 용적도 최소화한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 히터 카트리지(350)가 챔버(335)의 제 1 부분에 배치될 때 단자(355)들은 단부 캡(340) 내로 연장할 수 있다. 단부 캡(340)은 바람직하게는 예를 들면 단자(355)들로 동력 연결을 위한 나사 형성 개구인 측방향 개구(365)를 포함한다. 전도체는 케이싱(130)의 주변 도관을 통하여 측방향 개구(365) 내로 공급된다. 전류는 지상 스테이션(110) 내의 상기 지상 동력원으로부터 전도체로 공급될 수 있다.
3, the
각각의 증기 발생 챔버(375)는 예를 들면 용접 연결부들에 의해 연결된 예를 들면 원통형 쉘(320), 전방 벽(380) 및 후방 벽(370)에 의해 형성된다. 전방 벽(380) 및 후방 벽(370)은 각각 히터 튜브(310)가 관통하여 배치되는 개구를 갖는다. 히터 튜브(310)는 증기 발생 챔버(375)를 통하여 축방향으로 연장한다. 히터 튜브(310) 및 전방 벽(380) 및/또는 후방 벽(370)의 연결부는 용접 연결부일 수 있다.
Each
전기 히터 카트리지(350)는 히터 튜브(310)에 열적으로 연결되고 예를 들면 동력 케이블(230)에 의해 동력 라인과 전기적으로 연결된다. 동력(예를 들면, 전류)은 바람직하게는 제어 스테이션(115)에 의해 제어되고 측방향 개구(365)와 같은 측방향 개구를 통해 도관으로 보내질 수 있다(ducted). 개스킷은 케이블 피드스루(cable feedthrough)를 밀봉하기 위해 사용될 수 있다. 히터 내부에서 튜브(310)는 열 전도성 재료 등이 있으며 이는 미국 특허 6,132,823호; 6,911,231호; 6,916,430호; 7,220,365호 및 미국 특허 공보 제 2005/0056807호에서 설명된다.
The
쉘(320)의 후방 벽(370)은 물을 증기 발생 챔버(375)에 제공하기 위하여 쉘의 후방 벽에 연결되는 수원(water source)을 위한 입구(395)를 포함한다. 물은 예를 들면 지상 스테이션(110)에 있는 수원으로부터 입구(395)와 유체 연통되는 케이싱(130)의 주변 도관에 의해 증기 발생 챔버(375)까지 제공된다. 물을 증기로 가열하기 위해, 동력은 전기 히터 카트리지(350)에 공급될 수 있다. 이에 따라 히터 카트리지(350)는 열을 생성하고 이 열은 히터 튜브(310)를 거쳐 증기 발생 챔버(375)로 전달된다. 증기는 증기 발생 챔버(375) 내측으로 발달하여 증기 출구(390)를 통하여 오일 샌드 내로 누출된다. 단일 유동 압력 밸브는 증기 출구(390)에 제공될 수 있다. 이에 의해 사립들 등과 같은 이물질이 증기 발생 챔버(375) 내로 유입되는 것이 회피될 수 있다. 또한, 증기는 가압될 수 있다. 히터 튜브(310)가 증기 발생 챔버 위로 연장할 때, 전기 히터 카트리지(350)에 의해 제공된 열의 일 부가 또한 오일 샌드 내로 직접 전달된다. 이러한 열은 추출 정(120)에 근접하여 증기의 응축을 감소시켜 이에 따라 증기가 추출 정 둘레의 더 큰 영역을 가열하고 이에 의해 원유를 더 잘 결집하는 것을 허용한다. 결집된 원유는 오일 입구(135)들(도 1 및 도 2 참조)을 경유하여 수집될 수 있고 회전 분리기(176)에 의해 물로부터 분리될 수 있고 원심 펌프(180)에 의해 도 1에서 개략적으로 도시된 제조 라인(109) 내로 펌핑될 수 있다.
The
대표적으로, 도 1을 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, 추출 정(120)의 하나 또는 둘 이상의 튜브 묶음(200)들은 증기를 생성하여 석유 저장부 내로 배출하여, 오일 샌드의 경우 오일 샌드들 내의 원유로 충분한 유동성을 제공하여 케이싱(130) 및 펌핑 도관(125)을 통한 원유의 추출을 허용하고 2차적으로 또한 케이싱(130)을 가열한다. 바람직하게는 증기 발생 챔버(375)에서 생산된 증기의 온도는 모니터링되고 및/또는 제어기(115)에 의해 제어된다. 예를 들면, 컴퓨터(115)를 제어하기 위하여 전달된 프로세싱 프로토콜은 하나 이상의 온도 센서로부터 온도 측정치들을 수신하기 위한 명령들을 포함할 수 있다. 이러한 측정치들을 기준으로 하여, 명령들이 제어기(115)에 의해 실행될 기계-판독 가능 형태로 제공된다. 따라서, 제어기(115)는 범위(f)(예를 들면, 250℃ 내지 280℃) 내의 목표 온도를 달성하도록 하나 또는 둘 이상의 가열 로드(350)들로 동력 출력을 증가시키거나 감소시키는 명령들을 실행한다. 동시에 다른 가열 카트리지(350)들로의 동력을 감소시키면서 제어기(115)가 소정의 가열 카트리지(350)들로의 동력을 증가시킬 수 있는 것이 이해된다. 제어기(115)는 대안적으로 또는 부가적으로 제어할 수 있으며, 즉 증기 발생 챔버(들)(375)로 제공된 물의 유동을 강화하거나 감소시킬 수 있으며, 이에 의해 증기 온도를 제어할 수 있다. 여전히 또한, 제어기(115)는 펌핑 도관(125) 내의 펌프(180) 및 다른 구성요소들에 연결될 수 있어 정(well)으로부터의 원하는 처리량을 달성하도록 프로그램 명령들을 기반으로 하여 펌프 및/또는 다른 구성요소들을 제어할 수 있다.
Typically, as described above with reference to Figure 1, one or more of the tube bundles 200 of the extraction wells 120 produce and discharge the vapors into the oil reservoir, which, in the case of oil sands, To allow extraction of crude oil through the
도 4는 오일 샌드 개발 시스템의 다른 실시예를 보여준다. 이러한 실시예에서, 오일 샌드 개발 시스템(400)은 예를 들면, 제어기(415), 동력원 및 수원과 같은 지상 설비들을 수용하기 위한 지상 스테이션(410)을 포함한다. 도 1과 유사하게, 지상 스테이션(410)은 육상 스테이션으로서 설명되지만 또한 물로 덮혀진 오일 샌드들의 개발을 위해 스위밍 스테이션이 될 수 있다. 상기 시스템(400)은 보어(405)를 포함하며 상기 보어 내로 하향공 장치를 구비하는 추출 정(420)이 삽입된다. 도 1에서, 추출 정은 벽의 전체 길이부가 수직으로 또는 대략 수직으로 삽입되었다. 도 4에서, 추출 정(420)은 추출 정의 지상 표면에서 보어(405)를 통하여 수직으로 연장하지만 이어서 추출 정 내로 측방향으로 연장한다. 이와 달리, 추출 정(420) 및 시스템(400)의 구성 및 작동은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 추출 정(120) 및 시스템(100)의 구성 및 작동과 유사하다. 하향공 장치는 예를 들면 도 1에서 케이싱(130)과 유사하게 구성된 다중-도관 케이싱인 케이싱(430) 및 증기 발생기(200)들과 유사하게 구성된 증기 발생기(500)들의 하나 또는 둘 이상의 묶음들을 포함한다. 도 4는 케이싱(430)의 말단 부분 주위에 배치되어 이에 연결되는 단일 묶음을 도시한다. 증기 발생기(500)의 각각의 증기 발생 챔버에 제공된 물은 히터 카트리지를 포함하는 히터 튜브에 의해 챔버에 제공된 열에 의해 증기 및 도 1 내지 도 3을 참조하여 위에서 설명된 바와 같은 열 전도성 재료로 변환된다. 증기는 오일 샌드 내의 오일을 결집하기 위해 증기 발생 챔버의 증기 출구(490)들로부터 오일 샌드 저장부 내로 분배된다. 집결된 오일은 오일 입구(435)들을 통하여 케이싱(430)에 스며들어 정의 표면으로 펌핑된다.
Figure 4 shows another embodiment of an oil sand development system. In this embodiment, the oil
100 시스템
105 보어
108 정두(well head)
109 생산 라인
111 밸브
110 지상 스테이션(ground level station)
115 제어 스테이션
120 추출 정
125 오일 도관(oil conduit)
130 추출 튜브
135 오일 입구
140 정 모니터 장치
150 모터
162 케이블 헤드
165 프로텍터
170 회전 분리기
172 벤팅 밸브
175 동력 케이블
176 회전 분리기
180 원심 펌프
185 단일 유동 밸브
190 벤팅 밸브
195 전기 케이블 클립
200 튜브 묶음/증기 발생기
230 전기 케이블
250 수 도관
300 가열 부재
310 히터 튜브
320 쉘
330 원추형 캡
335 챔버
340 단부 캡
350 전기 히터 카트리지
360 히터 카트리지의 단부 캡
365 측방향 개구
370 후방 벽(하향)
375 증기 발생 챔버
380 전방 벽(상향)
390 증기 출구
395 물 입구
400 시스템
405 보어
410 지상 스테이션
415 제어기
420 추출 정
430 케이싱
435 오일 입구들
490 증기 출구들
500 증기 발생기100 system
105 bore
108 well head
109 production lines
111 valve
110 ground level station
115 control station
120 Extracts
125 Oil conduit
130 extraction tube
135 Oil inlet
140 positive monitor device
150 motor
162 cable head
165 Protector
170 Rotary Separator
172 Venting valve
175 Power cable
176 Rotary Separator
180 Centrifugal pumps
185 single flow valve
190 Venting valve
195 Electrical cable clip
200 tube bundle / steam generator
230 Electrical cable
250 water conduit
300 heating element
310 heater tube
320 Shell
330 conical cap
335 chamber
340 end cap
350 Electric heater cartridges
End cap of 360 heater cartridge
365 side opening
370 Rear wall (downward)
375 Steam generating chamber
380 front wall (upward)
390 steam outlet
395 water inlet
400 system
405 bore
410 Ground station
415 controller
420 extract
430 casing
435 Oil inlets
490 steam outlets
500 steam generator
Claims (10)
- 상기 물 도관(250)과 유체 연통되고 하나 이상의 증기 출구(390)를 가지는 하나 이상의 증기 발생 챔버(375),
- 상기 증기 발생 챔버(375)에 열적으로 연결되는, 하나 이상의 전기 히터(350),
를 적어도 포함하는, 오일 샌드 개발을 위한 하향공(downhole) 장치에 있어서,
상기 하향공 장치는 상기 증기에 의해 집결되어진, 원유를 회수하기 위한 하나 이상의 원유 도관(135)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
오일 샌드 개발을 위한 하향공 장치.
A casing 130 for receiving a water conduit 250 for receiving water through a water tube,
- at least one steam generating chamber (375) in fluid communication with said water conduit (250) and having at least one steam outlet (390)
- one or more electric heaters (350), which are thermally connected to the steam generating chamber (375)
A downhole device for oil sand development, the downhole device comprising:
Characterized in that the downcomer further comprises at least one crude conduit (135) for collecting crude oil, which is collected by the steam.
Downhole equipment for oil sands development.
상기 케이싱(130)은 하나 이상의 원유 도관(135)을 수용하는 것을 특징으로 하는,
오일 샌드 개발을 위한 하향공 장치.
The method according to claim 1,
Characterized in that the casing (130) contains one or more crude conduits (135)
Downhole equipment for oil sands development.
상기 케이싱(130)은 다수의 도관 튜브이며, 하나 이상의 수 도관(250) 및 하나 이상의 원유 도관(125)은 각각 다수의 도관들 중 각각 하나인 것을 특징으로 하는,
오일 샌드 개발을 위한 하향공 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Characterized in that the casing (130) is a plurality of conduit tubes, wherein the at least one water conduit (250) and the at least one crude conduit (125) are each one of a plurality of conduits,
Downhole equipment for oil sands development.
상기 하나 이상의 증기 발생 챔버(375)는 상기 케이싱(130)의 주변 표면에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는,
오일 샌드 개발을 위한 하향공 장치.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Characterized in that the at least one steam generating chamber (375) is supported by a peripheral surface of the casing (130)
Downhole equipment for oil sands development.
두 개 이상의 증기 발생 챔버(375)들은 상기 케이싱(130)의 주변 표면 둘레에 배열된 묶음들 내에 배열되는 것을 특징으로 하는,
오일 샌드 개발을 위한 하향공 장치.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Characterized in that two or more steam generating chambers (375) are arranged in bundles arranged around the peripheral surface of the casing (130)
Downhole equipment for oil sands development.
상기 증기 발생 챔버(130)는 히터 튜브(310)를 둘러싸는 클래딩 구획부를 가지며,
상기 히터 튜브(310)는 하나 이상의 전기 가열 카트리지(350)를 수용하는 것을 특징으로 하는,
오일 샌드 개발을 위한 하향공 장치.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The steam generating chamber 130 has a cladding partition surrounding the heater tube 310,
Characterized in that the heater tube (310) receives one or more electric heating cartridges (350)
Downhole equipment for oil sands development.
상기 히터 튜브(310)는 중공형이고 내부 표면을 가지며, 상기 내부 표면은 무기염들로 코팅되는 것을 특징으로 하는,
오일 샌드 개발을 위한 하향공 장치.
The method according to claim 6,
Characterized in that the heater tube (310) is hollow and has an inner surface, the inner surface being coated with inorganic salts.
Downhole equipment for oil sands development.
상기 히터 튜브(310)가 진공화되는 것을 특징으로 하는,
오일 샌드 개발을 위한 하향공 장치.
8. The method of claim 7,
Characterized in that the heater tube (310) is evacuated.
Downhole equipment for oil sands development.
상기 히터 튜브(310)는 상기 증기 발생 챔버(375) 위로 축방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는,
오일 샌드 개발을 위한 하향공 장치.
9. The method according to any one of claims 6 to 8,
Characterized in that the heater tube (310) extends axially above the steam generating chamber (375)
Downhole equipment for oil sands development.
- 상기 오일 샌드 저장부의 원유를 결집하기 위해 상기 오일 샌드 저장부 내로 증기 출구(390)들을 통해 상기 증기를 주입하는 단계,
를 적어도 포함하는, 오일 샌드 저장부의 개발 방법에 있어서,
상기 집결된 원유 오일들 중 적어도 일 부분이 상기 하향공 장치에 의해 회수되는 것을 특징으로 하는,
오일 샌드 저장부의 개발 방법.- generating steam in the steam generating chamber (375) of the downcomer,
- injecting the steam through the steam outlets (390) into the oil sand storage to assemble the crude oil in the oil sand storage,
The method comprising the steps of:
Characterized in that at least a portion of the gathered crude oils are recovered by the downcomer.
A method of developing an oil sand reservoir.
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