MX2013001893A - Metodos y sistemas para un suministro mejorado de energia termica para pozos horizontales. - Google Patents

Abstract

Se divulgan sistemas y métodos para entregar energía térmica a huecos de pozos horizontales. En un modo de realización, un método comprende el calentamiento de un fluido de transferencia de calor en un hueco vertical hacia un intercambiador de calor; hacer avanzar el agua de alimentación en el hueco vertical hacia el intercambiador de calor; donde el intercambiador de calor está configurado para transferir calor desde el fluido de transferencia de calor al agua de alimentación para generar vapor; transmitir el vapor desde el intercambiador de calor hacia un hueco de pozo horizontal para ocasionar el calentamiento de una región subterránea; y hacer retornar el fluido de transferencia de calor desde el intercambiador de calor a la superficie. El método puede comprender además la recogida del yacimiento licuado en un segundo hueco de pozo horizontal; y transmitir el yacimiento licuado a la superficie, a través de una línea de producción.

Description

MÉTODOS Y SISTEMAS PARA UN SUMINISTRO MEJORADO DE ENERGÍA TÉRMICA PARA POZOS HORIZONTALES REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud está relacionada y reivindica la prioridad de la solicitud provisional de patente de Estados Unidos con el número de serie 61/374,778, presentada el 18 de Agosto de 2010, que se incorpora aquí como referencia en su totalidad para todos los propósitos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención está relacionada en general con métodos y sistemas para la producción de hidrocarburos a partir de diversos yacimientos subterráneos .

El drenaje por gravedad asistido por vapor (SAGD) se utiliza para recuperar hidrocarburos a partir de un yacimiento subterráneo en terrenos donde los hidrocarburos de un yacimiento subterráneo, son extremadamente densos o tienen una alta viscosidad. A este respecto, se utiliza el vapor del hueco de un pozo horizontal para disminuir la viscosidad y hacer que los hidrocarburos de un yacimiento subterráneo drenen hacia un segundo hueco de pozo horizontal .

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Los diversos modos de realización de la presente invención proporcionan una entrega mejorada de la energía térmica, o calor, para aumentar la eficiencia de la recuperación de hidrocarburos a partir de un yacimiento subterráneo, utilizando pozos perforados horizontalmente .

En un aspecto, la invención está relacionada con un método que comprende el calentamiento de un fluido de transferencia de calor; hacer circular el fluido de transferencia de calor en una perforación vertical hacia un intercambiador de calor; hacer avanzar agua de alimentación en la perforación vertical hacia el intercambiador de calor, donde el intercambiador de calor está configurado para transferir calor desde el fluido de transferencia de calor al agua de alimentación para generar vapor; transmitir el vapor desde el intercambiador de calor hacia el hueco de pozo horizontal para ocasionar el calentamiento de la región subterránea; y hacer retornar el fluido de transferencia de calor desde el intercambiador de calor a la superficie.

En otro aspecto, la invención está relacionada con un sistema que comprende una perforación vertical; un intercambiador de calor situado en una posición en el fondo del pozo de la perforación vertical; un hueco de pozo horizontal que conduce desde la posición del fondo del pozo a la perforación vertical; un sistema en bucle del fluido de transferencia de calor para hacer circular el fluido de transferencia de calor caliente en la perforación vertical hacia el intercambiador de calor; un sistema de alimentación de agua para proporcionar agua alimentada de la perforación vertical hacia el intercambiador de calor, donde el intercambiador de calor está configurado para transferir calor desde el fluido de transferencia de calor caliente hacia el agua alimentada para generar vapor; donde el vapor se transmite desde el intercambiador de calor al hueco de pozo horizontal para ocasionar el calentamiento de una región subterránea; y donde el sistema de bucle del fluido de transferencia de calor está configurado para hacer retornar el fluido de transferencia de calor desde el intercambiador de calor a la superficie.

En otro aspecto, la invención está relacionada con un método que comprende el calentamiento de un fluido de transferencia de calor; hacer circular el fluido de transferencia de calor en el hueco de un pozo subterráneo horizontal; hacer avanzar el agua alimentada en el hueco horizontal de pozo subterráneo, donde la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor caliente al agua alimentada genera vapor para originar el calentamiento de una región subterránea; y hacer retornar el fluido de transferencia de calor desde el hueco de pozo horizontal a la superficie, donde el hueco de pozo horizontal está dividido en una pluralidad de cámaras de vapor, teniendo al menos una de las cámaras de vapor un intercambiador de calor para facilitar la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor al agua alimentada.

En otro aspecto, la invención está relacionada con un sistema que comprende un hueco de un pozo subterráneo horizontal; un sistema en bucle de fluido de transferencia de calor para hacer circular el fluido de transferencia de calor caliente en el hueco de pozo horizontal; un sistema de alimentación de agua para proporcionar agua alimentada en el hueco de pozo horizontal, donde la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor caliente hacia el agua de alimentación genera vapor para ocasionar el calentamiento de una región subterránea; y donde el sistema en bucle de fluido de transferencia de calor está configurado para hacer retornar el fluido de transferencia de calor desde el hueco de pozo horizontal a la superficie, y donde el hueco de pozo horizontal está dividido en una pluralidad de cámaras de vapor, teniendo al menos una de las cámaras de vapor un intercambiador de calor para facilitar la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor al agua alimentada.

En otro aspecto, la invención está relacionada con un método que comprende el calentamiento del fluido de transferencia de calor; hacer circular el fluido de transferencia de calor en el hueco horizontal de un pozo; ocasionar la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor a una región subterránea; hacer retornar el fluido de transferencia de calor desde el hueco de pozo horizontal a la superficie, donde el hueco de pozo horizontal incluye uno o más intercambiadores de calor para facilitar la transferencia de calor directamente, desde el fluido de transferencia de calor a la región subterránea.

En otro aspecto, la invención está relacionada con un sistema que comprende un hueco de un pozo subterráneo horizontal; un sistema en bucle de fluido de transferencia de calor para hacer circular el fluido de transferencia de calor caliente en el hueco de pozo horizontal; donde el calor se transfiere directamente desde el fluido de transferencia de calor caliente a la región subterránea; y donde el sistema en bucle de fluido de transferencia de calor está configurado para hacer retornar el fluido de transferencia de calor desde el hueco de pozo horizontal a la superficie, y donde el hueco de pozo horizontal incluye uno o más intercambiadores de calor para facilitar la transferencia de calor directamente, desde el fluido de transferencia de calor a la región subterránea.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista en sección transversal de una configuración del hueco horizontal de un pozo, de acuerdo con un modo de realización de la presente invención; La figura 2 es una vista en sección transversal de una configuración del hueco horizontal de un pozo, de acuerdo con otro modo de realización de la presente invención; La figura 3 es una ilustración esquemática de un intercambiador de calor del fondo del pozo; La figura 4 es una ilustración esquemática de otro modo de realización de un intercambiador de calor de fondo de pozo; La figura 5 es una vista en sección transversal de una configuración del hueco horizontal de un pozo, de acuerdo con otro modo de realización; La figura 6 es una vista en sección transversal de una configuración del hueco horizontal de un pozo, de acuerdo con otro modo de realización; La figura 7 es una vista en sección transversal de una configuración del hueco horizontal de un pozo, de acuerdo con otro modo de realización; y La figura 8 es una vista en sección transversal de una configuración del hueco horizontal de un pozo, de acuerdo con otro modo de realización.

Aunque la invención es susceptible de diversas modificaciones y formas alternativas, se ilustran modos de realización específicos de la misma a modo de ejemplo en los dibujos, y pueden ser descritos en detalle en esta memoria. Los dibujos pueden no estar a escala. Debe entenderse, sin embargo, que los dibujos y la descripción detallada de los mismos no pretenden limitar la invención a la forma particular divulgada, sino que al contrario, la intención es cubrir todas las modificaciones, equivalentes y alternativas que caigan dentro del espíritu y alcance de la presente invención, como se define en las reivindicaciones anexas .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS MODOS DE REALIZACIÓN PREFERIDOS La preocupación sobre el agotamiento de los recursos disponibles de hidrocarburos y la preocupación sobre la decreciente calidad global de los hidrocarburos producidos, han conducido al desarrollo de procesos para una recuperación, procesamiento y/o uso más eficientes de los recursos disponibles de hidrocarburos. Se pueden utilizar procesos in situ para extraer materiales de hidrocarburos de los yacimientos subterráneos. Las propiedades químicas y/o físicas del material de hidrocarburos en un yacimiento subterráneo pueden necesitar un cambio para permitir que el material de hidrocarburos sea extraído más fácilmente del yacimiento subterráneo. Los cambios químicos y/o físicos pueden incluir reacciones in situ que producen fluidos extraíbles, cambios de composición, cambios de solubilidad, cambios de densidad, cambios de fase y/o cambios de viscosidad del material de hidrocarburos del yacimiento. Un fluido de transferencia de calor puede ser, pero sin limitarse a ello, un gas, un líquido, una emulsión, una lechada y/o una corriente de partículas sólidas que tienen características de flujo similares al flujo de un líquido.

En algunos modos de realización, se puede utilizar un tubo expandible en el hueco de un pozo. Los tubos expandibles están descritos, por ejemplo, en la patente de Estados Unidos núm. 5,366,012 de Lohbeck y en la patente de Estados Unidos núm. 6,354,373 de Vercaemer y otros, cada una de las cuales se incorpora como referencia establecida en su totalidad en esta memoria.

Se pueden colocar calentadores en los huecos de los pozos para calentar un yacimiento durante un proceso in situ. Se ilustran ejemplos de procesos in situ que utilizan calentadores en el fondo del pozo en las patentes de Estados Unidos núms. 2,634,961 de Ljungstrom; 2,732,195 de Ljungstrom; 2,780,450 de Ljungstrom; 2,789,805 de Ljungstrom; 2,923,535 de Ljungstrom; y 4,886,118 de Van Meurs y otros; cada una de las cuales se incorpora aquí como referencia en su totalidad.

Se puede aplicar calor al yacimiento de esquisto bituminoso para pirolizar kerógeno en el yacimiento de esquisto bituminoso. El calor puede fracturar también el yacimiento para aumentar la permeabilidad del yacimiento. El aumento de permeabilidad puede permitir que el fluido del yacimiento recorra un pozo de producción donde el fluido se extrae del yacimiento de esquisto bituminoso.

Se puede utilizar una fuente de calor para calentar un yacimiento subterráneo. Los calentadores pueden ser utilizados para calentar el yacimiento subterráneo por radiación y/o por conducción.

El elemento calentador genera energía conductiva y/o radiante que calienta la carcasa. Se puede colocar un material de relleno granular sólido entre la carcasa y el yacimiento. La carcasa puede calentar conductivamente el material de relleno, que a su vez calienta conductivamente el yacimiento.

En los hidrocarburos SAGD típicos de la recuperación de un yacimiento subterráneo, se genera vapor en la superficie y se transmite al hueco horizontal de un pozo. La gran distancia recorrida por el vapor puede dar como resultado una degradación del vapor por pérdida de calor. Por tanto, el vapor que se entrega a los hidrocarburos desde el terreno del yacimiento subterráneo, por ejemplo, puede no ser un vapor de alta calidad, dando como resultado una reducción de hidrocarburos en la recuperación del yacimiento subterráneo.

Los modos de realización de la presente invención están dirigidos a diversos métodos y sistemas para recuperar recursos utilizando un hueco horizontal de un pozo en estratos geológicos desde una posición vertical. Las estructuras geológicas destinadas a ser penetradas de esta manera pueden ser vetas de carbón, gasificación in situ o drenaje de metano, o en hidrocarburos de un yacimiento subterráneo que contenga estratos que aumenten el caudal desde un hueco de un pozo pre-existente . Otros usos posibles de los modos de realización divulgados pueden ser el uso del blanqueamiento de mena de uranio desde un yacimiento subterráneo, o para introducir canales horizontales para inyección de agua alimentada y vapor, por ejemplo. Los expertos en la técnica comprenderán que los diversos modos de realización aquí divulgados pueden tener otros usos que se contemplan dentro del alcance de la presente invención.

Haciendo referencia primero a la figura 1, se ilustra una vista en sección transversal de una configuración 100 de un hueco horizontal de un pozo, de acuerdo con un modo de realización de la presente invención. De acuerdo con la configuración 100 de la figura 1, la pérdida de calor se reduce por medio del uso de un sistema 110 intercambiador de calor de fondo de pozo. Ciertos modos de realización del intercambiador 110 de calor de fondo de pozo se describen con más detalle a continuación, con referencia a las figuras 3 y 4. Naturalmente, los expertos en la técnica comprenderán que los modos de realización de la presente invención no están limitados a utilizar un intercambiador de calor particular, y se contemplan otros diversos intercambiadores de calor dentro del alcance de la presente invención.

De acuerdo con el modo de realización ilustrado en la figura 1, el sistema 110 intercambiador de calor de fondo de pozo está situado dentro de un primer hueco de pozo 130. En diversos modos de realización, la profundidad del intercambiador de calor puede variar de acuerdo con diversos factores, tales como el coste y las condiciones ambientales. Por ejemplo, en diversos modos de realización, la profundidad del primer hueco de pozo 130 horizontal puede estar entre varios cientos de pies y varios miles de pies .

En el modo de realización de la figura 1, el primer hueco de pozo horizontal 130 incluye varias vías concéntricas para permitir que los fluidos fluyan a su través. Se inyecta un suministro de agua al primer hueco de pozo 130 a través de una vía 120. El sistema 110 intercambiador de calor de fondo de pozo está configurado para impactar con el agua caliente suministrada al vapor, y el vapor es dirigido hacia los hidrocarburos desde un yacimiento subterráneo a través, por ejemplo, de perforaciones en el hueco de pozo 130. Las perforaciones 180 se han ilustrado esquemáticamente en la figura 1 en la entrada a la parte horizontal del primer hueco de pozo 130. El vapor es dirigido hacia la parte horizontal del primer hueco de pozo 130 y hacia los estratos geológicos alrededor de la parte horizontal del primer hueco de pozo 130.

El vapor añade energía térmica a los hidrocarburos desde el yacimiento subterráneo y sirve para reducir la viscosidad de los hidrocarburos del depósito del yacimiento subterráneo, haciendo que los hidrocarburos del yacimiento subterráneo fluyan hacia abajo debido a la gravedad. Los hidrocarburos que fluyen hacia abajo desde el yacimiento subterráneo son capturados en un segundo hueco de un pozo, que es un hueco de un pozo 140 de producción. Los hidrocarburos de un yacimiento subterráneo capturados en el hueco de un pozo 140 de producción son transportados a uno o más depósitos 199 en la superficie, por ejemplo a través de una línea 190 de producción.

En el modo de realización de la figura 1, como el hueco de un- pozo de los diversos modos de realización aquí descritos, los pozos perforados horizontalmente y las diversas vías o tuberías pueden formarse con tubo bobinado . El tubo bobinado es muy conocido para los expertos en la técnica, y se refiere generalmente a tuberías de metal bobinadas sobre un gran carrete.

El tubo bobinado puede tener un diámetro de entre alrededor de una pulgada (2,54 cm) y hasta alrededor de 3,25 pulgadas (8,25 cm) . Naturalmente, los expertos en la técnica comprenderán que los diversos modos de realización no están limitados al tubo bobinado, ni a ninguna dimensión particular de los tubos .

Haciendo referencia de nuevo a la figura 1, se entrega un fluido de transferencia de calor caliente a través de una vía 112 de entrada de fluido de transferencia de calor. En el modo de realización ilustrado, la vía 112 de entrada del fluido de transferencia de calor es la vía que está más al centro de la configuración concéntrica. El fluido de transferencia de calor caliente es proporcionado desde la superficie a una posición interior al hueco de un pozo. El fluido de transferencia de calor caliente es bombeado a través de la vía 112 de entrada del fluido de transferencia de calor con un caudal muy alto, para minimizar la pérdida de calor del agua alimentada. En un modo de realización, la vía 112 de entrada del fluido de transferencia de calor es un tubo que tiene un diámetro de aproximadamente 0,75 pulgadas (1,9 cm) o más. En otros modos de realización, la vía 112 de entrada del fluido de transferencia de calor puede tener un tamaño de acuerdo con factores tales como, por ejemplo, la capacidad de la bomba, la distancia entre la parte superficial y la horizontal del hueco del pozo, y el tipo de fluido de transferencia de calor.

Además, el agua caliente alimentada se inyecta en una vía independiente 120 de la configuración concéntrica. El agua alimentada puede ser inyectada a una temperatura súper-caliente para maximizar la energía térmica entregada a los hidrocarburos desde un yacimiento subterráneo. En el modo de realización ilustrado, la vía 120 de agua alimentada caliente es la vía más externa de la configuración concéntrica.

A cierta profundidad del hueco del pozo, el fluido de transferencia de calor caliente de la vía 112 de entrada del fluido de transferencia de calor impacta con el agua caliente alimentada convirtiéndola en vapor de alta calidad, que es dirigido hacia el primer hueco 130 del pozo (figura 1) a través del hueco 126 de un pozo y de las perforaciones 180. Una válvula 124 de purga puede permitir que el vapor de baja calidad y el sarro sean dirigidos hacia un sumidero.

Después de transferir calor desde el fluido de transferencia de calor al agua de alimentación, el fluido de transferencia enfriado es devuelto a la superficie a través de una vía 114 de salida del fluido de transferencia de calor frío. Se puede disponer una capa 128 de aislamiento entre la vía 112 de entrada del fluido de transferencia de calor y la vía 114 de salida del fluido de transferencia de calor frío. En la configuración de tuberías concéntricas, la vía 114 de salida del fluido de transferencia de calor frío. En un modo de realización, la configuración de tuberías concéntricas tiene un diámetro exterior entre 2,5 y 3 pulgadas (6,35 y 7,62 cm) , y en un modo de realización particular, tiene un diámetro exterior de 2,875 pulgadas (7,30 cm) , pero puede ser mayor dependiendo de cada configuración de tuberías concéntricas .

En ciertos modos de realización, el fluido de transferencia de calor puede hacerse circular a través de un sistema en bucle cerrado. A este respecto, se puede configurar un calentador para calentar un fluido de transferencia de calor a una alta temperatura. El calentador puede posicionarse sobre la superficie y está configurado para funcionar en cualquiera de una diversidad de fuentes de energía. Por ejemplo, en un modo de realización, el calentador 111 funciona utilizando la combustión de un combustible que puede incluir el gas natural, el propano o el metanol . El calentador 111 puede funcionar también con electricidad.

El fluido de transferencia de calor se calienta con un calentador a muy alta temperatura. A este respecto, el fluido de transferencia de calor debe tener un punto de ebullición muy alto. En un modo de realización, el fluido de transferencia de calor es sal fundida con una temperatura de ebullición de aproximadamente 1150 aF (621eC) . Por tanto, el calentador calienta el fluido de transferencia de calor a una temperatura de hasta 11509F (6212C) . En otros modos de realización, el fluido de transferencia de calor se calienta a una temperatura de 900aF (4822C) u otra temperatura. Preferiblemente, el fluido de transferencia de calor se calienta a una temperatura que es mayor que 700SF (3712C).

Se sitúa una bomba de fluido de transferencia de calor preferiblemente en el lado frío del calentador. La bomba puede tener un tamaño conforme a las necesidades particulares del sistema que se implemente. Además, se incluye un frasco de almacenamiento de reserva que contiene fluido adicional de transferencia de calor en el bucle cerrado, para asegurar una suficiente transferencia de calor en el sistema.

La concentricidad de las diversas vías del primer hueco 130 del pozo está ilustrada en una vista en sección transversal ilustrada en la figura 1 y tomada a lo largo de la línea I - I. En el modo de realización ilustrado, el fluido de transferencia de calor caliente se transporta hacia abajo a través de una vía 112 más interna, y el fluido de transferencia refrigerado se devuelve hacia arriba a través de la segunda vía 114 más interna. Se dispone una capa de aislamiento entre las dos vías más internas para impedir la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor caliente al fluido de transferencia refrigerado que es devuelto. El agua de alimentación se transporta hacia abajo a través de la vía más externa 120. A este respecto, el agua de alimentación puede absorber algún calor residual desde el fluido de transferencia refrigerado que es devuelto.

Haciendo referencia ahora a la figura 2, se ilustra una vista en sección transversal de una configuración 100a de un hueco de un pozo horizontal, de acuerdo con otro modo de realización de la presente invención. El modo de realización ilustrado en la figura 2 es similar al ilustrado en la figura 1, pero con un solo hueco de pozo. A este respecto, el hueco de un solo pozo vertical se reparte en dos huecos de pozo 130, 140 horizontales. A este respecto, la concentricidad de las vías incluye la línea 190 de producción, como se ilustra en la figura 2 y tomada a lo largo de II - II. En el modo de realización ilustrado, el fluido de transferencia de calor caliente se transporta hacia abajo a través de la vía más interna 112, y el fluido de transferencia refrigerado es devuelto hacia arriba a través de una segunda vía 114 más interna. Se dispone una capa de aislamiento entre las dos vías más internas, para impedir la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor caliente al fluido de transferencia refrigerado que es devuelto. El agua de alimentación es transportada hacia abajo a través de la tercera vía 120 más interna. Finalmente, la vía 190 más externa, que puede ser solamente concéntrica parcialmente, se utiliza para transportar los recursos producidos a la superficie.

Haciendo referencia ahora a la figura 3 , se muestra una ilustración esquemática del intercambiador de calor del fondo del pozo. En el intercambiador 110 de calor del fondo del pozo ilustrado en la figura 3 , la tubería interna 112 se conecta a una tubería 302 del intercambiador de calor, dentro de una parte 126 de cámara de vapor del intercambiador 110 de calor del fondo del pozo. El fluido de transferencia de calor de la tubería 112 de entrada pasa a través de la tubería del intercambiador de calor. El calor de la tubería 302 del intercambiador de calor vaporiza el agua de alimentación en la vía 120 dentro de la parte 126 de cámara de vapor. El vapor entra en la parte 126 de cámara de vapor, de manera que el vapor se distribuye uniformemente y se mantiene con una alta calidad, o incluso se sobrecalienta por el calor de la tubería 302 del intercambiador de calor que se extiende hacia abajo. Una vez que ha pasado a través del intercambiador 110 de calor del fondo del pozo y la tubería 302 del intercambiador de calor, el fluido de transferencia de calor de retorno asciende por la tubería 114 de salida.

Un conjunto envasador 303 con una válvula 304 de alimentación, controla el caudal del agua de alimentación en el intercambiador 110 de calor del fondo del pozo. En un modo de realización, la válvula 304 de alimentación responde a las diferencias de presión entre el agua de alimentación en la base de la vía 120 del agua de alimentación y la presión del vapor dentro de la parte 126 de cámara de vapor, de manera que la calidad del vapor se mantiene con un valor alto.

En un modo de realización, se reduce la formación de sarro en la tubería 302 del intercambiador de calor, porque el estrecho diámetro de esta tubería hace que el sarro se enfangue periódicamente. Este sarro enfangado puede formarse en la base del intercambiador 110 de calor. Se puede abrir periódicamente una válvula 124 de purga para drenar este sarro acumulado en un sumidero del hueco del ozo .

Haciendo referencia ahora a la figura 4, se muestra una ilustración esquemática de otro modo de realización de un intercambiador de calor de fondo de pozo. El intercambiador 210 de calor del fondo del pozo de la figura 4 es similar al intercambiador 110 de calor del fondo del pozo de la figura 3. En el modo de realización de la figura 4, una línea 223 que contiene fluido de transferencia de calor caliente puede extenderse por debajo del punto de intercambio de calor. A este respecto, la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor al agua de alimentación caliente o vapor, puede disponerse más profunda en el hueco vertical del pozo.

Haciendo referencia ahora a la figura 5, se ilustra una vista en sección transversal de una configuración 400 de un hueco de un pozo horizontal, de acuerdo con otro modo de realización de la presente invención.

En el modo de realización de la figura 5, un primer hueco 430 de un pozo incluye unas vías concéntricas formadas para permitir que fluyan los diversos fluidos a su través. Un fluido de transferencia de calor es bombeado en el primero hueco de pozo 430 a través de un sistema 410 en bucle cerrado. El fluido de transferencia de calor caliente es bombeado en el primer hueco de pozo 430 a través de una línea 412 de fluido de transferencia de calor caliente y el fluido de transferencia refrigerado es devuelto a través de una línea 414 de retorno. Con el fin de minimizar la pérdida de calor desde el fluido de transferencia de calor caliente, se puede disponer un aislamiento 428 entre la línea 412 de fluido de transferencia de calor caliente y la línea 414 de retorno. Una caldera 411 calienta el fluido de transferencia de calor para ser bombeado en el hueco del pozo. El sistema 410 de bucle cerrado puede incluir otros componentes, tales como una bomba y un depósito de fluido de transferencia de calor. El fluido de transferencia de calor circula sustancialmente a través de toda la longitud del primer hueco de pozo horizontal 430.

El agua de alimentación caliente es bombeada en el primer hueco de pozo 430 a través de la línea 420. En la parte horizontal, la línea 420 del agua de alimentación caliente está posicionada por encima de las líneas 412, 414 de fluido de transferencia de calor. La transferencia de calor desde las líneas 412, 414 de fluido de transferencia de calor a la línea 420 de agua de alimentación caliente y que es impactada en el intercam iador de calor, produce un vapor que es inyectado en los hidrocarburos desde un depósito del yacimiento subterráneo. Además, el calor de las líneas 412, 414 de fluido de transferencia de calor puede ser transferido directamente al yacimiento de hidrocarburos que rodea el primer hueco de pozo 430.

Como se indica anteriormente, el vapor añade energía térmica a los hidrocarburos desde un yacimiento subterráneo, y sirve para reducir la viscosidad de los hidrocarburos del yacimiento subterráneo, haciendo que los hidrocarburos de un yacimiento subterráneo fluyan hacia abajo debido a la gravedad. El flujo descendente de los hidrocarburos desde un yacimiento subterráneo, son capturados en un segundo hueco de pozo que es un pozo 440 de producción. Los hidrocarburos de un yacimiento subterráneo capturados en el hueco de pozo 440 de producción, son transportados a uno o más depósitos 499 en la superficie, por ejemplo, a través de una línea 490 de producción.

El fluido de transferencia de calor caliente es bombeado a través de la vía 412 de entrada del fluido de transferencia de calor con un caudal muy alto, para minimizar la pérdida de calor del agua de mar alimentada. En un modo de realización, la vía 412 de entrada del fluido de transferencia de calor es un tubo que tiene un diámetro de aproximadamente 0 , 75 pulgadas ( 1 , 90 cm) o más. En otros modos de realización, la vía 412 de entrada del fluido de transferencia de calor puede tener un tamaño conforme a factores tales como la capacidad de la bomba, la distancia entre la superficie y la parte horizontal de la bomba, y el tipo de fluido de transferencia de calor, por ejemplo.

Después de transferir el calor desde el. fluido de transferencia de calor al agua de alimentación, el fluido de transferencia refrigerado es devuelto a la superficie a través de la vía 414 de salida del fluido de transferencia de calor frío. Se puede disponer una capa 428 de aislamiento entre la vía 412 de entrada del fluido de transferencia de calor y la vía 414 de salida del fluido de transferencia de calor frío. En la configuración concéntrica, la vía 414 de salida del fluido de transferencia de calor frío es un anillo. En un modo de realización, el anillo tiene un diámetro exterior de entre 2 , 5 y 3 pulgadas (entre 6 , 35 y 7 , 62 cm) , y en un modo de realización particular, tiene un diámetro exterior de 2 , 875 pulgadas (7,30 cm) .

El fluido de transferencia de calor es calentado por el calentador a una temperatura muy alta. A este respecto, el fluido de transferencia de calor debe tener un punto de ebullición muy alto. En un modo de realización, el fluido de transferencia de calor es sal fundida con una temperatura de ebullición de aproximadamente 1150 aF (6212C). Por tanto, el calentador calienta el fluido de transferencia de calor a una temperatura de hasta 11502F (6212C) . En otros modos de realización, el fluido de transferencia de calor es calentado a una temperatura de 900aF (7559C) u otra temperatura. Preferiblemente, el fluido de transferencia de calor se calienta a una temperatura mayor que 7002F (3712C) . El fluido de transferencia de calor que se estima apropiado por los expertos en la técnica que puede inyectarse en el hueco del pozo, tal como la gasolina diesel, el gasoil, el sodio fundido y los fluidos sintéticos de transferencia de calor, por ejemplo, el fluido de transferencia de calor THERMINOL 59, que está comercialmente disponible por Solutia, Inc., el fluido de transferencia de calor MARLOTHERM, que está disponible por Condea Vista Co., y los fluidos de transferencia de calor SYLTHEKM y DOWTHERM que están comercialmente disponibles por la compañía Dow Chemical .

Preferiblemente, hay posicionada una bomba de fluido de transferencia de calor en el lado frío del calentador 411. La bomba puede tener un tamaño conforme a las necesidades particulares del sistema que se implemente. Además, hay incluido un frasco de almacenamiento de reserva que contiene fluido de transferencia de calor adicional en el bucle cerrado, para asegurar un fluido suficiente transferencia de calor en el sistema.

En la figura 5, y en la vista en sección transversal tomada a lo largo de V - V, hay ilustrados diversos modos de realización de la concentricidad de diversas vías en el primer hueco de pozo 430. En los modos de realización ilustrados, el fluido de transferencia de calor caliente es transportado hacia abajo a través de una vía más interna 412, y la vía 414 el fluido de transferencia enfriado puede ser la segunda vía más interna, seguida por la vía 420 de agua de alimentación. En otro modo de realización ilustrado, la vía 414 del fluido de transferencia enfriado y la vía 420 de agua de alimentación pueden ser conmutadas. Se dispone una capa de aislamiento entre las dos vías más internas, para impedir la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor caliente.

En el modo de realización ilustrado en la figura 5, la parte horizontal del primer hueco de pozo 430 está dividida en una pluralidad de cámaras 450 de vapor. Las cámaras de vapor están separadas por las envasadoras 452 que contienen una válvula para facilitar la igualación de la presión de vapor en cada cámara 450 de vapor. Además, cada cámara 450 puede incluir un intercambiador de calor 454 para facilitar la transferencia de calor entre el fluido de transferencia de calor de la vía 412 de entrada y el agua de alimentación. La separación de la parte horizontal en una pluralidad de cámaras 450, combinadas con los intercambiadores 454 de calor, mejora la distribución y la calidad del vapor en la parte horizontal, aumentando con ello la producción de hidrocarburos del yacimiento subterráneo, por ejemplo. Los intercambiadores de calor pueden incluir tuberías de los intercambiadores de calor similares a las tuberías 302 descritas anteriormente con referencia a la figura 3.

Haciendo referencia ahora a la figura 6, se ilustra una vista en sección transversal de una configuración 400a de un hueco de pozo horizontal, de acuerdo con otro modo de realización de la presente invención. El modo de realización ilustrado en la figura 6 es similar al ilustrado en la figura 5, pero con un solo hueco de pozo. A este respecto, un solo hueco de pozo vertical se reparte en dos huecos de pozo horizontales 430, 440. A este respecto, la concentricidad de las vías incluye la línea 490 de producción, como se ilustra en la figura 6 y tomada a lo largo de VI - VI. En el modo de realización ilustrado, el fluido de transferencia de calor caliente es transportado hacia abajo a través de la vía más interna 112 , y el fluido de transferencia refrigerado y el agua de alimentación son transportados en la segunda y tercera vías . Se dispone una capa de aislamiento entre las dos vías más internas, para impedir la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor caliente. Finalmente, la vía más externa 490 , que puede ser parcialmente concéntrica solamente, se utiliza para transportar los recursos producidos hacia la superficie.

Haciendo referencia ahora a la figura 7 , se ilustra una vista en sección transversal de una configuración de hueco de pozo horizontal, de acuerdo con otro modo de realización. La configuración 500 de hueco de pozo horizontal incluye un primer hueco de pozo 530 para proporcionar energía térmica a los hidrocarburos desde un yacimiento subterráneo, y un hueco de pozo 540 de producción para entregar los hidrocarburos recuperados desde el yacimiento subterráneo a la superficie. En el modo de realización de la figura 7 , el fluido de transferencia de calor es bombeado hacia el primer hueco de pozo 530 a través de un sistema 510 en bucle cerrado. El fluido de transferencia de calor caliente es bombeado en el primer hueco de pozo 530 a través de una línea 512 de fluido de transferencia de calor caliente, y el fluido de transferencia enfriado es devuelto a través de una línea 514 de retorno. Con el fin de minimizar la pérdida de calor del fluido de transferencia de calor caliente, se puede disponer un aislamiento 528 entre la línea 512 de fluido de transferencia de calor caliente y la línea 514 de retorno. Una caldera 511 calienta el fluido de transferencia de calor para bombearlo en el hueco del pozo. El sistema 510 en bucle cerrado puede incluir otros componentes, tales como una bomba y un depósito de fluido de transferencia de calor. El fluido de transferencia de calor circula sustancialmente a través de toda la longitud del primer hueco de pozo horizontal 530.

En el modo de realización de la figura 7, no hay necesidad de inyectar agua de alimentación caliente en el hueco del pozo. En lugar de eso, la energía térmica por calor conductivo y/o ambiente es transferida directamente desde las líneas 512, 514 de fluido de transferencia de calor a los hidrocarburos, desde un yacimiento subterráneo que rodea el primer hueco de pozo 530. A este respecto, los hidrocarburos de un yacimiento subterráneo capturados por el hueco de pozo 540 de producción tienen una relación significativamente más alta de hidrocarburos-a-agua de alimentación. El hueco de pozo horizontal incluye los intercambiadores de calor 550 para facilitar la transferencia directa del calor conductivo y/o ambiente desde el fluido de transferencia de calor a los hidrocarburos, desde un depósito del yacimiento subterráneo .

La concentricidad de las diversas vías del primer hueco de pozo 530 está ilustrada en la vista en sección transversal de la figura 7 y tomada a lo largo de VII -VII. En el modo de realización ilustrado, el fluido de transferencia de calor caliente es transportado hacia abajo a través de una vía interna 512 , y el fluido de transferencia enfriado es devuelto hacia arriba a través de la vía 514 más externa. Se dispone una capa de aislamiento entre las dos vías, para impedir la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor caliente al fluido de transferencia enfriado que es devuelto.

Haciendo referencia ahora a la figura 8 , se ilustra una vista en sección transversal de una configuración de hueco de pozo horizontal de acuerdo con otro modo de realización de la presente invención. El modo de realización ilustrado en la figura 8 es similar al ilustrado en la figura 7 , pero con un solo hueco de pozo. A este respecto, un solo hueco de pozo vertical se reparte en dos huecos de pozo horizontales 530 , 540 . A este respecto, la concentricidad de las vías incluye la línea 590 de producción, como se ilustra en la figura 8 y tomada a lo largo de VIII - VIII. En el modo de realización ilustrado, el fluido de transferencia de calor caliente es transportado hacia abajo a través de una vía interna 512 y el fluido de transferencia enfriado es transportado en una vía más externa. Se dispone una capa de aislamiento entre las dos vías para impedir la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor caliente. Finalmente, la vía más externa 590, que puede ser solamente concéntrica parcialmente, se utiliza para transportar los recursos producidos a la superficie.

Por tanto, los modos de realización aquí descritos están relacionados en general con sistemas, métodos y calentadores para el tratamiento de un yacimiento subterráneo. Los modos de realización aquí descritos están relacionados también en general con calentadores que tienen componentes novedosos . Tales calentadores pueden ser obtenidos utilizando los sistemas y métodos aquí descritos .

En ciertos modos de realización, la invención proporciona uno o más sistemas, métodos y/o calentadores. En algunos modos de realización, los sistemas, métodos y/o calentadores se utilizan para el tratamiento de un yacimiento subterráneo.

En algunos modos de realización, un sistema de tratamiento por calor in situ para producir hidrocarburos a partir de un yacimiento subterráneo, incluye una pluralidad de huecos de pozo en el yacimiento; tuberías situadas en al menos dos de los huecos de pozo; un sistema de circulación de fluido acoplado a las tuberías; y una fuente de calor configurada para calentar un fluido de transferencia de calor que circula continuamente a través de las tuberías para elevar la temperatura del yacimiento a temperaturas que permiten la producción de hidrocarburos a partir del yacimiento .

En algunos modos de realización, un método para calentar un yacimiento subterráneo incluye el calentamiento de un fluido de transferencia de calor utilizando el intercambio de calor con una fuente de calor; hacer circular continuamente el fluido de transferencia de calor a través de las tuberías en el yacimiento, para calentar una parte del yacimiento y permitir la producción de hidrocarburos del yacimiento; y producir los hidrocarburos a partir del yacimiento.

En algunos modos de realización, un método de calentamiento de un yacimiento subterráneo incluye hacer pasar un fluido de transferencia de calor desde una caldera de superficie a un intercambiador de calor; calentar el fluido de transferencia de calor a una primera temperatura; hacer fluir el fluido de transferencia de calor a través de una sección de calentamiento hacia un sumidero, donde el calor se transfiere desde la sección del calentador a la zona de tratamiento del yacimiento; elevación por gas del fluido de transferencia de calor a la superficie desde el sumidero; y hacer retornar al menos una parte del fluido de transferencia de calor al contenedor.

En modos de realización adicionales, las características de modos de realización específicos pueden ser combinadas con características de cualquiera de los demás modos de realización. Por ejemplo, las características de un modo de realización pueden ser combinadas con características de cualquiera de los demás modos de realización.

En modos de realización adicionales, el tratamiento de un yacimiento subterráneo se realiza utilizando cualquiera de los métodos, sistemas o calentadores descritos en esta memoria .

En modos de realización adicionales, se pueden añadir características adicionales a los modos de realización aquí descritos .

La descripción precedente de los modos de realización ha sido presentada para fines de ilustración y descripción. La descripción anterior no pretende ser exhaustiva o limitar los modos de realización de la presente invención a la forma precisa divulgada, y son posibles modificaciones y variaciones a la luz de las enseñanzas anteriores, o pueden ser adquiridas por la práctica de diversos modos de realización. Los modos de realización aquí estudiados fueron elegidos y descritos para explicar los principios y naturaleza de los diversos modos de realización y su aplicación práctica, para permitir a un experto en la técnica utilizar la presente invención en diversos modos de realización y con diversas modificaciones, según sean adecuadas para el uso particular contemplado. Las características de los modos de realización aquí descritos pueden ser combinadas en todas las combinaciones posibles de métodos, aparatos, módulos, sistemas y productos de programas informáticos .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un método que comprende: calentar un fluido de transferencia de calor; hacer circular el fluido de transferencia de calor en un hueco vertical hacia el intercambiador de calor; hacer avanzar el agua de alimentación en el hueco vertical hacia el intercambiador de calor, donde el intercambiador de calor está configurado para transferir calor desde el fluido de transferencia de calor al agua de alimentación para generar vapor; transmitir el vapor desde el intercambiador de calor al hueco de un pozo horizontal para ocasionar el calentamiento de una región subterránea; y hacer retornar el fluido de transferencia de calor desde el intercambiador de calor a la superficie.

2. El método de la reivindicación 1, en el que el fluido de transferencia de calor comprende uno o más de los siguientes: crudo diesel, gasoil, sodio fundido, sal fundida, o un fluido de transferencia de calor sintético.

3. El método de la reivindicación 1, que comprende además : recoger depósitos licuados de crudo en el hueco de un segundo pozo horizontal; y transmitir los depósitos licuados de crudo a la superficie, a través de una línea de producción.

4. El método de la reivindicación 3 , en el que la línea de producción se extiende en la superficie a lo largo del hueco vertical o un segundo hueco vertical .

5. El método de la reivindicación 1, en el que el fluido de transferencia de calor se calienta al menos a 900eF (482aC) .

6. El método de la reivindicación 1, en el que se inyecta el vapor en la región subterránea, a través del hueco del pozo horizontal.

7. Un sistema, que comprende: un hueco vertical; un intercambiador de calor situado en una posición del fondo del hueco del pozo vertical; un hueco de pozo horizontal que conduce desde la posición del fondo del hueco del pozo vertical; un sistema en bucle del fluido de transferencia de calor, para hacer circular el fluido de transferencia de calor caliente en el hueco vertical hacia el intercambiador de calor; un sistema de alimentación de agua, para proporcionar alimentación de agua en el hueco vertical hacia el intercambiador de calor, donde el intercambiador de calor está configurado para transferir calor desde el fluido de transferencia de calor caliente al agua de alimentación, para generar vapor; donde el vapor se transmite desde el intercambiador de calor en el hueco del pozo horizontal, para ocasionar el calentamiento de la región subterránea; y donde el sistema en bucle del fluido de transferencia de calor está configurado para hacer retornar el fluido de transferencia de calor desde el intercambiador de calor a la superficie.

8. El sistema de la reivindicación 7, que comprende además : un segundo hueco de un pozo horizontal configurado para la recogida licuada del yacimiento; y una línea de producción configurada para transmitir el yacimiento licuado a la superficie.

9. El sistema de la reivindicación 8, en el que la línea de producción se extiende a la superficie, a lo largo del hueco vertical o un segundo hueco vertical .

10. El sistema de la reivindicación 7, en el que el fluido de transferencia de calor es uno o más de los siguientes: crudo diesel, gasoil, sodio fundido, sal fundida, o un fluido de transferencia de calor sintético.

11. El sistema de la reivindicación 7, en el que se inyecta vapor en la región subterránea a través del hueco de pozo horizontal.

12. Un sistema, que comprende: un hueco de un pozo subterráneo horizontal; un sistema en bucle de fluido de transferencia de calor para hacer circular el fluido de transferencia de calor caliente en el hueco de pozo horizontal; un sistema de alimentación del agua de alimentación para proporcionar agua de alimentación en el hueco de pozo horizontal, donde la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor caliente hasta el agua de alimentación genera vapor para ocasionar el calentamiento de una región subterránea; y donde el sistema en bucle de fluido de transferencia de calor está configurado para hacer retornar el fluido de transferencia de calor desde el hueco de pozo horizontal a la superficie, y donde el hueco de pozo horizontal está dividido en una pluralidad de cámaras de vapor, teniendo al menos una de las cámaras de vapor un intercambiador de calor para facilitar la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor al agua de alimentación.

13. El sistema de la reivindicación 12, en el que el hueco del pozo horizontal está conectado a un hueco vertical en una posición del fondo del pozo, incluyendo el hueco vertical unas vías concéntricas para el flujo del fluido de transferencia de calor caliente, el fluido de transferencia enfriado y el agua de alimentación.

14.· El sistema de la reivindicación 12, en el que cada una de la pluralidad de cámaras de vapor tiene un intercambiador de calor para facilitar la transferencia de calor desde el fluido de transferencia de calor al agua de alimentación .

15. El sistema de la reivindicación 12, en el que las cámaras de vapor están separadas por envasadoras que tienen válvulas para controlar el flujo del vapor entre las cámaras de vapor .