MX2013014872A - Recuperacion mejorada de petroleo crudo utilizando siliciuros. - Google Patents
Recuperacion mejorada de petroleo crudo utilizando siliciuros.Info
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Abstract
Se describen técnicas de recuperación mejorada de petróleo que incluyen la introducción de siliciuros de metal alcalino a depósitos subterráneos para generar gas hidrógeno, calor, y soluciones de silicato de metal alcalino in situ después de hacer contacto con agua. Los siliciuros de metal alcalino, tales como siliciuro de sodio, se utilizan para la recuperación de hidrocarburos, incluyendo crudos más pesados, en donde la viscosidad y la baja presión del depósito son factores limitantes. Se genera, in situ, hidrógeno, el cual es miscible con el petróleo crudo y puede beneficiar las fracciones pesadas en las fracciones ligeras naturalmente o con la adición de materiales catalíticos. También se genera calor en el sitio de reacción para reducir la viscosidad y promover el beneficio del petróleo. La solución de silicato alcalino resultante saponifica los componentes crudos ácidos para formar agentes surfactantes, los cuales emulsifican el crudo para mejorar la movilidad hacia el pozo de producción. El silicato promueve la modificación de perfil pasivamente a través de reacciones consumidoras o activamente a través de la adición de agentes gelificantes ácidos.
Description
RECUPERACION MEJORADA DE PETROLEO CRUDO UTILIZANDO
SILICIU ROS
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
Esta solicitud reclama prioridad bajo 35 USC § 1 19 para la solicitud estadounidense provisional número 61 /496,881 , presentada el 14 de junio de 201 1 ; cuya descripción completa es incorporada por referencia.
Campo técnico
Esta invención se refiere a sistemas y técnicas para aumentar la cantidad de petróleo crudo que puede extraerse a partir de un campo petrolero. La invención también se refiere a sistemas y procesos que usan siliciuros de metales alcalinos para mejorar la recuperación de hidrocarburo subterráneo y material bituminoso y depósitos.
Antecedentes
En los depósitos de material bituminoso e hidrocarburo, tales como depósitos de petróleo y gas natural, una fracción significativa del recurso de hidrocarburo permanece irrecuperable aún después de la producción de supresión de presión natural primaria, inundación con agua secundara u operaciones de mantenimiento con presión e incluso después de técnicas mejoradas terciarias. Las técnicas de recuperación existentes tienen acceso solo a una pequeña porción de las reservas de crudo pesado conocidas, con el resto permaneciendo atrapado bajo
tierra. Esto es particularmente cierto para los crudos más pesados y bitúmenes en la categoría API de 1 0 a 20 grados (American Petroleum Institute) , donde la viscosidad de los depósitos puede variar a varios poises. Los depósitos también pueden tener humectabilidad y/o fuerzas capilares adversas que previenen esfuerzos de recuperación eficientes. Por ejemplo, los crudos pesados con las mayores viscosidades hacen difícil empujarlos hacia un pozo de producción con fluidos basados en agua. Los crudos más pesados tienden a ser de edad más joven y contener componentes ácidos apreciables como es determ inado por el Número de ácido total (TAN) medido vía titulación con hidróxido de potasio (KOH). Además, muchos de estos crudos pueden ser clasificados como crudos "muertos" ya que existe poco, si acaso, gas asociado con ellos para proporcionar u na energía natural para ayudar a los esfuerzos de recuperación .
Métodos de recuperación químicamente mejorados que son frecuentemente empleados incluyen técnicas de inundación alcalina (patente estadounidense 2,288, 857 , Subkow, 7/42) para hacer reaccionar los componentes ácidos del petróleo crudo para crear surfactantes in situ y por ello emulsificar una porción del petróleo crudo que resulta en menor viscosidad y alteración de humectabilidad . Los silicatos alcali nos (patente estadoun idense 2, 920, 041 , Meadors, 1 /60) han sido estud iados extensamente sobre los años y aplicados para estos propósitos. Los álcal is pueden ser combinados con surfactantes y pol ímeros adicionados (patente estadounidense 6, 022, 834, Hsu et al, 2/00) para mejorar el desempeño y extender la aplicabilidad a los crudos
más ligeros.
También se han usado tecnologías de recuperación térmicamente mejoradas para reducir la viscosidad, de manera que una mayor porción del crudo pueda ser forzada a un pozo de producción antes de que ocurra la conificación o penetración de agua. Estas técnicas incluyen inundación con vapor principalmente (patente estadounidense 5,626, 1 93, Nzekwu et al, 6/97) así como, y a un menor grado, técnicas de combustión in situ (patente estadounidense 3,566,967, Shelton et al, 3/17). Estas técnicas proporcionan suficiente calor al depósito para disminuir la viscosidad del crudo, de manera que puede ser impulsado más fácilmente a un pozo de producción. El valor es generalmente limitado a depósitos más someros (menos de 3,000 ft (914.4 m)), donde la pérdida de calor al pozo y roca circundante es manejable. El vapor puede ser aplicado ya sea en un modo de soplar y resoplar (inyectar y producir desde el mismo pozo) o continuamente para impulsar el crudo a un pozo de producción dedicado.
Las técnicas de perforación horizontal permiten el contacto con una sección transversal más larga del depósito, de manera que el reojo con vapor vía soplado y resoplado puede ser efectivo. Una combinación de vapor y álcalis en pozos horizontales ha sido propuesta (patente estadounidense 4,892, 146, Shen, 1 /90). La combustión in situ no está limitada por la profundidad pero quema una porción de las reservas recuperables vía inyección de oxigeno para crear tanto calor como dióxido de carbono, el cual es miscible con crudo para hinchar y reducir la viscosidad.
Las tecnologías miscibles incluyen principalmente inyección de gas de dióxido de carbono (patente estadounidense 2, 875, 830, James W. Martin , Mar 3, 1 959) , (patente estadounidense 4, 589,486, Alfred Brown et al, Mayo 2 , 1 986) para hinchar el petróleo y reducir la viscosidad , pero pueden incluir otros gases tal como hidrógeno. El hidrógeno es considerado como un agente de hincham iento menos efectivo, debido a que en promedio es aproximadamente 1 5 veces menos soluble en crudo. Sin embargo, si la temperatura de depósito puede ser elevada por arriba de 425°C (800°F) , existe la posibilidad de que ocurran algunas reacciones de craqueo/hidrogenación in situ (patente estadounidense 2 , 857 ,002, E . F. Pevere et al , 10/58) , las cuales mejoran la capacidad de fluir del crudo. Esto puede ser mejorarse adicionalmente mediante inyección de agentes catal íticos adecuados.
La hidroviscorreducción (patente estadoun idense 6, 328, 1 04 , Dennis J . Graue, Dic 1 1 201 1 ), es la apl icación de gas hidrógeno bajo presión y temperatu ra elevadas a un petróleo crudo pesado o bitumen, lo cual resulta en una reducción de viscosidad del petróleo crudo o bitumen a un material de gravedad de American Petroleum Institute (API) más ligero con viscosidad reducida. El proceso de hidroviscorreducción usa unidades de combustión instaladas en pozos de inyección para quemar hidrógeno de grado industrial con oxígeno de grado industrial. Eso permite la inyección de vapor de alta calidad e hidrógeno cal iente hacia la formación que porta hidrocarburo para crear las condiciones requeridas para promover la hidroviscorreducción in situ. Este proceso de craqueo térmico, que involucra la hidrogenación
del petróleo pesado o bitumen es realizado usualmente en la refinería para procesar el petróleo crudo o bitumen de productos que pueden ser vendidos. Herrón (Experimental Verification of I n Situ Upgrading of Heavy Oil (Verificación experimental de potenciación in situ de petróleo pesado), E. Hunter Herrón, Oct. 2003) y otros han mostrado que la reacción de hidrogenación puede ser realizada a un grado significativo in situ mediante la aplicación de hidrógeno y calor. Las condiciones requeridas fueron temperaturas de 345°C (650°F) o mayores y presión parcial de hidrógeno hasta 8.7 megapascales (MPa) o 1 ,275 psi (88 bar). En estas condiciones. Se observó que la reducción de viscosidad podría ser hasta 99% con aumentos de gravedad de 5 a 10 grados dentro de varios días.
Esfuerzos de recuperación son sometidos con frecuencia para variar ampliamente la permeabilidad a lo largo de la zona de producción o a fisuras que dirigen los fluidos lejos de los pozos de producción pretendidos. Esto conduce a ruptura prematura y puede desviar cantidades significativas de petróleo recuperable de otra manera. Los métodos para tratar con estos retos incluyen varias técnicas de bloqueo para los canales muy severos y modificación de perfil para casos menos severos. Los métodos de bloque incluyen inyección de polímeros orgánicos reticulables u otros agentes inorgánicos gelificantes/enlechadores, tales como silicatos para formar rápidamente barreras impermeables en los canales de permeabilidad más alta. La modificación de perfil puede lograrse de manera más gradual en el tiempo mediante la deposición y acumulación de material gelatinoso
(patente estadounidense 2,402,588, Andresen, 6/46) en los canales de flujo de permeabilidad más alta, desviando por ello fluidos a canales menos permeables conteniendo petróleo que han sido derivados previamente. Tarugos acuosos de silicatos alternando con sales de cationes multivalentes (patente estadounidense 4,081 ,029, Holm , 3/78) forman precipitados en los canales primarios para desviar fluidos. Además, los precipitados de silicatos gelatinosos pueden ayudar a estabilizar arenas no consolidadas, previniendo por ello la producción de arena no deseada.
A pesar de la existencia de estas técnicas, grandes reservas de petróleo presado permanecen mayormente no explotadas, y estos métodos de recuperación añaden costo significativo por barril de petróleo recuperado. Estas técnicas de recuperación de petróleo intensificadas actuales con frecuencia producen grandes cantidades de salmuera en la superficie, las cuales pueden contener metales tóxicos y plantean una amenaza a fuentes de agua si no son contenidas apropiadamente.
Breve descripción de la invención
El método de la invención reclamada incluye hacer reaccionar siliciuros de metales alcalinos con agua en formaciones subterráneas con el fin de intensificar la capacidad de recuperación de hidrocarburos y materiales bituminosos desde dentro de la formación. El siliciuro de metal alcalino reacciona de manera rápida y completa sobre contacto con agua para liberar hidrógeno y calor y produce una solución de
silicato de metal alcalino, todo lo cual puede contribuir a energizar el depósito y reducir la viscosidad de petróleo crudo, permitiendo por ello que el petróleo crudo sea impulsado de manera efectiva a y/o recolectado en un pozo de producción.
La invención reclamada utiliza una composición de siliciuro de metal de materia que produce cantidades significativas de calor, gas hidrógeno y una solución de silicato de metal sobre contacto con agua. La combinación de productos de reacción intensifica la recuperación de petróleo crudo. Por ejemplo, un siliciuro de metal que puede ser usado en la invención reclamada es un siliciuro de calcio. La composición de material de siliciuro de metal puede ser un sólido, tal como un polvo, pero se convierte completa y rápidamente a una solución sobre contacto con cantidades mayores que las estequiométricas de agua. Los siliciuros de metal pueden ser útiles para generar hidrógeno y calor y pueden ser útiles en aplicaciones de modificación de perfil.
La invención reclamada también utiliza un siliciuro de metal alcalino (tal como se describe en la patente estadounidense 7,81 1 ,541 , Lenfenfeld et al, 1 0/10, la cual es incorporada en la presente por referencia en su totalidad para todos los fines) que produce rápidamente cantidades significativas de calor, gas hidrógeno y una solución de silicato de metal alcalino sobre contacto con agua. La combinación de productos de reacción proporciona mayor flexibilidad para la intensificación de procesos de recuperación de petróleo crudo. Modalidades de ejemplo de la invención reclamada utilizan siliciuros de metal alcalino del grupo de metal alcalino que consiste de litio (Li),
sodio (Na) y potasio (K). Por ejemplo, varias composiciones de ejemplo incluyendo siliciuro de litio (L Í 12S Í 7) , siliciuro de sodio (Na4S ) y siliciuro de potasio (K4S¡4) pueden ser utilizados en métodos de la invención reclamada para mejorar la recuperación de depósitos bituminosos y de hidrocarburo subterráneos. Por ejemplo, siliciuro de sodio, consistiendo de aniones tetrahédricos de (S¡4)4" aislados, pueden ser usados de manera efectiva para tener acceso a las reservas de crudo pesado debido a su menor costo y ventajas de desempeño. Sobre reacción con agua, el siliciuro de sodio produce silicato de sodio, gas hidrógeno y calor. Adicionalmente, el siliciuro de potasio puede ser usado en la presencia de arcillas de hinchamiento, donde la pérdida de permeabilidad de fluido puede ser una preocupación. Los iones de potasio tienden a reducir el hinchamiento y expansión de las capas de arcilla. Aunque el resto de la discusión se enfoca en sistemas y métodos de las formas de sodio de la composición de siliciuro de metal alcalino como ejemplos ilustrativos, otras versiones de metales alcalinos de siliciuro (así como otras versiones de metal de siliciuro) también pueden ser usados de manera efectiva en la invención en aplicaciones de campo petrolero y se incluyen en el alcance de la invención reclamada. Las mezclas de siliciuros de metal pueden ser usadas como el siliciuro de metal en la invención. Se incluyen dentro de tales mezclas las combinaciones de siliciuros de metales así como siliciuros de metales mixtos. Esto es, el metal en el siliciuro de metal puede ser un metal individual (por ejemplo, Ca, Na, K) o el metal puede ser una combinación de metales (por ejemplo, Ca y Na; Na y K; Ca, N a y K) -
un siliciuro de metal mixto. Las mezclas de todos esos siliciuros pueden ser usadas.
El siliciuro de álcali utilizado en la invención reclamada es de preferencia un sólido inicialmente pero se convierte completa y rápidamente a una solución sobre contacto con cantidades mayores que las estequiométricas de agua. La velocidad de reacción es proporcional a tamaño de partícula y área de superficie correspondiente.
El siliciuro de metal alcalino es entregado al fondo del pozo a través de un pozo donde el calor y el hidrógeno generado en la reacción están inmediatamente disponible para zonas de producción de la reserva. Esto evita la pérdida de calor potencial durante el tránsito hacia abajo de la cuerda de pozo. Para lograr esta entrega, varias técnicas pueden ser empleadas dentro del alcance de la invención reclamada para prevenir una reacción de agua prematura. Por ejemplo, estas técnicas incluyen encapsular el siliciuro de metal alcalino en un recubrimiento resistente al agua, utilizando un fluido portador de hidrocarburo no reactivo con tarugos separadores, o utilizando las cuerdas de inyección dual para prevenir el mezclado hasta que la zona productiva de la reserva de petróleo es alcanzada. Adicionalmente, el siliciuro de metal alcalino puede ser entregado en un fluido portador no acuoso a la zona de producción, donde el mezclado natural con fluidos de reserva o inyección subsecuente de un tarugo acuoso puede comenzar la reacción. La adición de tarugos separadores no acuosos apropiadamente dimensionados puede prevenir la reacción prematura hasta que el siliciuro ha penetrado la distancia deseada en la formación.
Otros métodos para prevenir la reacción prematura también caerían dentro del alcance de la invención reclamada. Las combinaciones de estas técnicas también pueden ser usadas para retardar el control de la reacción de siliciuro con agua hasta que la composición alcanza la ubicación dentro de la zona productiva de la reserva donde puede proporcionar el beneficio máximo.
Los productos de reacción de esta invención son silicatos solubles, los cuales pueden ser usados en aplicaciones de tratamiento de agua debido a su capacidad para precipitar y disminuir la actividad de cationes de metales multivalentes. Una solución acuosa de un silicato de metal alcalino es alcalina y puede llamarse "una solución de silicato alcalino". El producto de reacción de silicato es un componente de la solución. Generar silicato de sodio in situ a través de la reacción con salmuera de reserva, crea un silicato de metal alcalino que es adecuado para inundación alcalina y modificación de perfil. Un ejemplo del silicato de metal alcalino generado tiene la consistencia de "roca líquida o arena". Esta es la proporción que es lograda comercialmente vía reacción de arena y substancia cáustica en un proceso de autoclave, representando un estado de casi-equilibrio. Esta roca líquida minimiza las reacciones indeseables adicionales con minerales de reserva. Existe suficiente alcalinidad y pH para promover la formación de surfactantes in situ, los cuales se forman a partir de hacer reaccionar el siliciuro de metal alcalino con hidrocarburos ácidos en el depósito de petróleo crudo (hidrocarburo) o material bituminoso. La molécula neutralizada tiene entonces un extremo iónico hidrofílico y un extremo
de hidrocarburo hidrofóbico. Esto es, es un surfactante y desea la división entre las fases oleosa y acuosa. Los surfactantes que se forman varían en peso molecular y composición dependiendo del tipo de componentes ácidos que estén presentes. Los surfactantes pueden afectar la humectabilidad, promueven la emulsificación del crudo y pueden ser agentes espumantes conforme se genera el gas. Conforme la alcalinidad es consumida y el pH cae, o a través de la reacción con cationes multivalentes, las especies poliméricas y de silicato coloidales son depositadas en los canales de mayor permeabilidad. Esto proporciona modificación de perfil y mejora de barrido. Los surfactantes formados también disminuyen la tensión interfacial (IFT) y promueven la emulsificación del petróleo crudo, lo cual disminuye la viscosidad y ayuda en la formación de un banco de petróleo que puede propagarse hacia un pozo de producción. Estos mecanismos también están presentes en una inundación alcalina.
El sistema de la invención reclamada para recuperar los depósitos bituminosos o de hidrocarburo desde una formación de reserva incluye una bomba de inyección de siliciuro para depositar un siliciuro de metal o un siliciuro de metal alcalino en el depósito bituminoso o de hidrocarburo. Por ejemplo, el siliciuro de metal o siliciuro de metal alcalino puede ser entregado en un medio fluido en el fondo del pozo como una pasta usando la bomba de inyección de siliciuro. Adicionalmente, el sistema puede incluir un pozo de inyección para hacer reaccionar el siliciuro de metal o el siliciuro de metal alcalino con agua para generar gas hidrógeno, calor y un silicato de metal alcalino
que reduce la viscosidad del depósito bituminoso o de hidrocarburo. El pozo de inyección puede ser separado físicamente a partir de un pozo de producción, o puede ser integrado en el pozo de producción, dependiendo de la ubicación del depósito bituminoso o de hidrocarburo. De igual manera, el sistema también puede incluir un pozo, tal como un pozo de producción, por ejemplo para recuperar el depósito bituminoso o de hidrocarburo de menor viscosidad.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 ilustra un análisis comparativo de capacidad generadora de hidrógeno para siliciuro de sodio con agua, metal de sodio con agua, reacción de metal de silicio con hidróxido de sodio, y aluminio con hidróxido de sodio.
La Figura 2 muestra una comparación de capacidad de generación de calor de siliciuro de sodio de acuerdo con la invención reclamada versus metal de sodio.
La Figura 3 ilustra una comparación de la elevación de temperatura esperado para soluciones alcalinas resultantes como una función de exceso de agua.
La Figura 4 muestra capacidades de calor e hidrógeno comparativas para técnicas de recuperación de petróleo crudo intensificadas seleccionadas incluyendo el uso de siliciuro de sodio de acuerdo con la invención reclamada.
Descripción detallada
La invención reclamada incluye la aplicación de siliciuros de metal alcalino para la recuperación de petróleos crudos viscosos a partir de formaciones subterráneas. El siliciuro de metal alcalino es un polvo u otro sólido para aplicaciones de reserva anticipadas, y reacciona rápida y completamente sobre contacto con agua para liberar hidrógeno y calor, y resulta en una solución de silicato alcalino. El hidrógeno, calor y solución de silicato de metal alcalino producida contribuyen a energizar la reserva y reducir la viscosidad de petróleo crudo de manera que el petróleo crudo puede ser impulsado y recolectado de manera efectiva en un punto de remoción adecuado, tal como en un pozo de producción.
Siliciuros de metal alcalino
Los siliciuros de metal alcalino que pueden ser utilizados en los sistemas y métodos de la invención reclamada son descritos en la patente estadounidense 7,81 1 ,541 , el cual es incorporado aquí por referencia en su totalidad. Los siliciuros de metal alcalino incluyen los siliciuros de litio, (Li); sodio, (Na); potasio (K). Las mezclas de siliciuros de metal alcalino pueden ser usadas como el siliciuro de metal en la invención. Se incluyeron dentro de tales mezclas combinaciones de siliciuros de metal así como siliciuros de metales mixtos. Esto es, el metal en el siliciuro de metal alcalino puede ser un metal alcalino individual (por ejemplo, Li, Na, K) o el metal alcalino puede ser una combinación de metales (por ejemplo, Ca y Na; Na y K; Ca, Na y K) - un siliciuro de metal alcalino mixto. Las mezclas de tales siliciuros de metales alcalinos pueden ser usadas.
Los siliciuros de metales alcalinos preferidos están disponibles de SiGNa Chemistry, Inc. de Nueva York, Nueva York. Son polvos que fluyen generalmente libres que pueden ser manejados fácilmente en aire seco. Estos siliciuros de metales alcalinos no reaccionan con oxígeno y solo absorben lentamente agua de la atmósfera y sin ignición. En una modalidad de la invención, el siliciuro de metal alcalino es un siliciuro de sodio (de preferencia teniendo una proporción molar 1 : 1 Na:Si) o un siliciuro de potasio (de preferencia teniendo una proporción molar 1 : 1 de K:Si). Como se ilustra mediante la ecuación química [1 ] para Na4Si4, los siliciuros de metales alcalinos reaccionan con agua para producir gas hidrógeno, el silicato de metal alcalino correspondiente y calor. Las modalidades de la invención utilizan siliciuro de sodio, (Na4S ) o un siliciuro de potasio, (K4Si4). Como se ilustra mediante la siguiente ecuación química para Na4Si4, los siliciuros de metales alcalinos reaccionan con agua para producir gas hidrógeno, el silicato de metal alcalino correspondiente y calor.
Na4Si4 (s) + 5H20 (/) -» 5H2 (g) + 2Na2Si205 (s) + energía [1 ]
Esta reacción procede de manera suave a temperatura ambiente y sin la necesidad de un catalizador.
En un sistema y método para recuperación de petróleo crudo intensificada, el siliciuro de metal alcalino reacciona con cantidades mayores a las estequiométricas de agua en el depósito de reserva. La liberación de gas hidrógeno se disuelve en el crudo pesado que
contacta, disminuyendo por ello la viscosidad para hacer más fácil de desplazar al crudo. La evolución rápida de hidrógeno también crea una fase de espuma viscosa que desplaza el petróleo al elevar la presión de poro. De igual manera, el gas hidrógeno liberado crea presión en el pozo, lo cual fuerza el petróleo crudo hacia el unto de recolección. Como se señala antes, la producción del silicato de metal alcalino correspondiente proporciona una modificación de perfil, mejoras de barrido, humectabilidad favorable y tensión interfacial reducida, todo lo cual contribuye a forzar el petróleo crudo hacia el unto de recolección. Tanto el gas hidrógeno como el silicato de metal alcalino son formados in situ.
La energía creada por la reacción anterior es energía térmica que sirve para reducir la viscosidad de la reserva de petróleo crudo. Por ejemplo, la reacción estequiométrica exacta es como sigue:
Siliciuro de sodio a disilicato de sodio
2NaSi (s) + 5H20 (/) => Na2Si205 (ac) + 5H2 + 827 kJ [2]
El calor de reacción es estimado con base en los calores de formación individuales, con Na2Si205 siendo Na20 y 2:Si02. Un valor de -126 kg/mol es asumida para NaSi como el valor promedio obtenido mediante calorimetría de exploración diferencial (DSC) para el calor de reacción de Na con Si. Como puede verse a partir de la reacción anterior [2], tanto el metal Na como las porciones de metal Si del siliciuro de sodio contribuyen a la formación/liberación de hidrógeno. El
sodio produce una molécula de H2, y el silicio prod uce cuatro moléculas de H2.
La util ización de sil iciuros de metales alcalinos en los sistemas y métodos de la invención reclamada es superior a otros sistemas de generación de calor e hidrógeno ¡n situ , potencialmente efectivos en cuanto a costo, tal como un metal de Na solo (patente estadounidense 4, 085, 799, Bousaid , 4/78) o metal de Si disuelto en NaOH (patente estadoun idense 4,634, 540, Ropp, 1 /87) o un metal de Al disuelto en NaOH (patente estadounidense 2009/025267A1 , Fullerton, 10/09). Las reacciones estequiométricas anteriores correspond ientes para estos sistemas son como sigue:
Metal de Na en agua a hidróxido de sod io
2Na (s) + 2H20 (/) => 2NaOH (ac) + H2 (g) + 366.6 kJ [3]
Metal de Si en h idróxido de sodio a metasilicato de sodio
2S¡ (s) + 2NaOH (ac) + H20 => Na2Si03 (ac) + 2H2 (g) + 423.8 kJ [4]
Metal de Al en h idróxido de sodio a aluminato de sodio
2AI (s) + 2NaOH (ac) + 2H20 => Na2AI204 (ac) + 3H2 (g) + 756.4 kJ [5]
Recubrimientos y entrega
El siliciuro de metal alcalino es entregado en el fondo de pozo donde todo el calor y el hidrógeno generados pueden estar disponibles para producir zonas de la reserva. Para lograr esto, pueden emplearse
varios métodos para prevenir las reacciones de agua prematuras. Como ejemplos, estos métodos incluyen encapsulación del siliciuro de metal alcalino en un recubrimiento resistente al agua (ver por ejemplo, la patente estadounidense 7,946,342, Eric P. Robertson, 5/1 1 ), uso de fluido portador de hidrocarburo no reactivo con tarugos separadores solos (ver por ejemplo, patente estadounidense 4,085,799, Bousaid, 4/78) y uso de cuerdas de inyección dual para prevenir el mezclado hasta que la zona productiva es encontrada. Las combinaciones de estas técnicas también pueden ser usadas para retardar y controlar la reacción de siliciuro con agua hasta que la composición alcanza la ubicación de la reserva donde será más benéfica.
Los recubrimientos a corto plazo utilizados en los sistemas y métodos de la invención reclamada son por último solubles en agua y pueden incluir materiales tales como azúcar, almidón, urea, gelatina y varios polímeros solubles en agua. El espesor de recubrimiento puede ser controlado para permitir suficiente tiempo para que el siliciuro atraviese el pozo a la zona de producción o podría entregarse vía un sistema de inyección de cuerda dual, por lo cual el recubrimiento comienza a disolverse y degradarse al alcanzar la zona productiva. El tamaño de las partículas de siliciuro de metal alcalino utilizado en un método, tal como las partículas de siliciuro de sodio, puede ser específico de reserva, con base en una variedad de factores, incluyendo permeabilidad de los materiales de reserva. Por ejemplo, en una modalidad ejemplar de la invención reclamada, las partículas de siliciuro de sodio son más pequeñas que 15 mieras. El tamaño de las partículas
puede ser diseñado para la reserva específica para facilitar la penetración de los materiales en la formación de resera. Por ejemplo, los materiales tales como formaciones de arena no consolidadas, o areniscas, con frecuencia tienen medidas de permeabilidad de más de 1 darcy (~1 x10"12 m2).
Otro ejemplo de un material de recubrimiento que puede ser utilizado en modalidades ejemplares de la invención reclamada incluye varias ceras de fusión térmica controlada o polímeros cristaiizables o termoplásticos (ver, por ejemplo, patente estadounidense 6,224,792, Dwight K. Hoffman, 5/01 ). Tales materiales pueden ser diseñados y adaptados a la temperatura de reserva particular, de manera que el suavizado y ruptura de recubrimiento es disparado de manera natural alcanzar la temperatura en la profundidad de la reserva. De manera alternativa, el recubrimiento puede ser diseñado para estar justo por arriba de la temperatura de reserva natural, de manera que un seguimiento en el tiro de fluido a temperatura suficiente dispare la ruptura. Una vez que una porción del siliciuro inyectado comience a reaccionar, habrá suficiente calor generado para propagar la reacción a lo largo del tarugo de siliciuro inyectado.
Otra modalidad ejemplar de la invención reclamada utiliza materiales de recubrimiento que pueden permitir la penetración de formación más profunda y pueden degradarse biológicamente por microbios en el tiempo. Estos recubrimientos pueden incluir ya sea plásticos hidro-biodegradables (HBP) o plásticos oxo-biodegradables (OBP). Un recubrimiento de poliéster es un ejemplo de un HBP que
tiene un enlace de éster hidrolizable, el cual es adecuado para usarse en la invención reclamada. Un ejemplo de un recubrimiento tipo OBP adecuado para uso en la invención reclamada incluye una pequeña cantidad de un metal de transición, tal como hierro, manganeso, cobalto o níquel, para acelerar la biodegradación de plásticos, tales como polietileno (PE), polipropileno (PP) y poliestireno (PS). Un OPB es una forma de protección de plazo más largo debido a que la velocidad de degradación es menor que un HPB por aproximadamente un factor de 10. Las reservas tienen una variedad de microbios in situ o microbios no naturales específicos pueden ser inyectados para facilitar la degradación de recubrimiento. Los microbios pueden ser estimulados mediante adición de nutrientes y/u oxígeno para degradar los recubrimientos.
Además, varios recubrimientos plásticos pueden ser suavizados o hinchados sobre contacto con solventes, tales como alcoholes, acetona, gasolina o fracciones de hidrocarburo más ligeras. Estos solventes pueden estar presentes ya sea en el crudo natural o pueden inyectarse subsecuente a la aplicación de siliciuro recubierto para liberar y promover la reacción con agua.
Los recubrimientos pueden ser diseñados para retardar y controlar la reacción de siliciuro con agua hasta que el siliciuro alcanza la ubicación dentro de la zona productiva donde puede proporcionar el beneficio máximo.
Como se señala antes, el siliciuro de metal alcalino puede ser entregado en un fluido portador no acuoso a la zona de producción,
donde el mezclado natural con fluidos de reserva o inyección subsecuente de un tarugo acuoso iniciarán la reacción. La adición de tarugos separadores no acuosos apropiadamente dimensionados puede prevenir la reacción prematura hasta que el siliciuro ha penetrado la distancia deseada en la formación. Esto obvia la necesidad de un recubrimiento que se añade al tamaño de partícula de siliciuro, lo cual puede ser un factor limitante para algunas de las matrices de reserva más estrechas.
El modo de entrega de siliciuro de metal alcalino utilizado también puede ser elegido en parte por el modo de producción empleado. Por ejemplo, un impulso de avance frontal que mueve el frente del depósito de material bituminoso o hidrocarburo vía tarugos continuos o secuenciales puede emplearse o una operación de soplado y resoplado (proceso de inyección de vapor cíclico) desde el mismo pozo también puede usarse dependiendo de las características de reserva y crudo particulares. Si la inundación alcalina y formación resultante de surfactantes in situ y emulsificación es el mecanismo de intensificación primario, entonces puede preferirse un impulso de tarugo continuo. Si la modificación de perfil es el mecanismo primario, entonces tarugos secuencias pueden proporcionar ventajas para mejor control de deposición en los canales de flujo primarios. Si el calor y potencial de hidrogenación son los mecanismos primarios, entonces una aproximación de soplado y resoplado pueden ser garantizados inicialmente, pero seguido después de varios ciclos por un modo de impulsión subsecuente. La salinidad del tarugo puede ser diseñada para
obtener la división óptima, de manera que se minimice I FT. Los surfactantes pueden contribuir a todos los mecanismos anteriores. Pueden afectar la humectabilidad, promover la emulsificación del crudo y pueden ser un agente espumante conforme el gas es generado.
En una modalidad ejemplar ia invención reclamada puede ser aplicada en un escenario de soplado y resoplado con inyección y producción desde el miso pozo, después de un breve periodo de cierre (remojo) para permitir la disipación del hidrógeno, calor y solución de silicato de metal alcalino en el crudo. Esta aproximación trabaja bien para un pozo horizontal que maximiza el contacto con la zona productiva. Un pozo horizontal colocado cerca del fondo de la zona productiva apalanca los efectos naturales de gravedad. El calor e hidrógeno se disipan en la zona productiva por arriba del pozo de inyección. Después de un corto periodo de remojo, cuando se intercambia sobre un modo de producción, el pozo horizontal permite que el crudo contactado que ahora está a una menor viscosidad se drene, sea recolectado y sea producido. Los diversos ciclos de esta técnica pueden proporcionar ahorros antes de intercambiar a un mecanismo de impulsión. De igual manera, las formaciones más estrechas donde la permeabilidad puede limitar la cantidad y tamaño de sólidos que puede penetrar la formación, las técnicas de solado y resoplado también son efectivas. Por ejemplo, incuso una penetración más pequeña de la reserva o una reacción mayormente en el pozo puede producir resultados de producción mejorados.
Si la zona productiva es más gruesa (1 00 ft (3048 m) o más), un
segundo pozo de producción horizontal puede ser ubicado por arriba del pozo de inyección para un mecanismo de impulsión puro. Esta configuración permite que el calor, hidrógeno y solución de silicato de metal alcalino se eleven e impulsen con la emulsión de petróleo crudo de baja viscosidad beneficiada. De manera alternativa, para pozos verticales, los diversos impulsos de patrón pueden ser empleados para mover los crudos que reaccionaron desde inyector al productor.
La fractura hidráulica y perforación direccional intensifican el acceso a más de la reserva a través de un pozo simple haciendo estas reservas no convencionales y formaciones estrechas económicas de producir. La fractura hidráulica aplica alta presión para separar la roca de formación para crear canales grandes en los cuales pueden fluir los fluidos. Durante el proceso de fractura hidráulica, se colocan apuntaladores en el canal para mantenerlo abierto. Un siliciuro de sodio enfundado puede ser colocado como parte del paquete de apuntaladores y por ello permitir que el material de siliciuro de sodio penetre más profundo en la formación antes de reaccionar. Estos canales de alta permeabilidad pueden ser usados entonces para seguir la inyección para entregar el siliciuro más profundo en la formación.
En otra modalidad ejemplar de la invención reclamada, tarugos cortos alternantes de siliciuro/fluido portador y agua pueden inyectarse para generar una serie de frentes de reacción a través de la reserva. Los tarugos de agua pueden contener agentes catalíticos para promover las reacciones de hidrogenación para beneficio del crudo pesado y/o agentes precipitantes, tales como cationes de metales multivalentes
para depositar precipitados silíceos en canales de flujo mayor. Ejemplos de catalizadores pueden incluir rodo, paladio o platino así como catalizadores de fase gaseosa, tal como yoduro de metilo o níquel carbonilo (ver, por ejemplo, la patente estadounidense 3, 102,588, Henry B. Fisher, Sept 3, 1963). Ejemplos de cationes de metales multivalentes son sales de Ca, Mg, Fe, Ti, Al y similares. También la exposición al crudo pesado a un nanocatalizador y agente reductor como hidrógeno también pueden emplearse (ver por ejemplo, la patente estadounidense 7,712,528, John E. Langdon, 5/10).
Como se señala antes, el sistema de la invención reclamada para recuperar depósitos de hidrocarburo o bituminosos a partir de una formación de reserva puede incluir una bomba de inyección de siliciuro para depositar un siliciuro de metal o un siliciuro de metal alcalino en el depósito de hidrocarburo o bituminoso. Por ejemplo, el siliciuro de metal o siliciuro de metal alcalino puede inyectarse en el fondo del pozo como una pasta con la bomba de inyección de siliciuro en el depósito de reserva independientemente o siguiendo una predescarga. El siliciuro de metal o siliciuro de metal alcalino puede hacerse reaccionar entonces con agua para generar gas hidrógeno, calor y un silicato alcalino que reduce la viscosidad del depósito bituminoso o hidrocarburo. La reacción puede ocurrir en el pozo, en un pozo de inyección o en el depósito de reserva por sí mismo. El pozo de inyección puede estar separado físicamente de un pozo de producción, o puede estar integrado en el pozo de producción, dependiendo de la ubicación del depósito bituminoso o hidrocarburo. El sistema también pude incluir un pozo, tal
como un pozo de producción, por ejemplo, para recuperar el depósito bituminoso o de hidrocarburo ahora de menor viscosidad.
Generación de hidrógeno.
En una modalidad ejemplar de la invención reclamada, las técnicas anteriores para generar hidrógeno y calor in situ pueden ser empleadas en conjunción con el desempeño mejorado provisto por siliciuro de sodio para prolongar o proporcionar los beneficios sobre un marco de tiempo más largo. Por ejemplo las velocidades de reacción tanto de metal Si como Al con agente cáustico y evolución consecuente de hidrógeno es mucho más lenta en comparación con ya sea siliciuro de sodio metal de sodio. Además, la generación in situ de un aluminato amorfo en conjunción con el silicato proporciona los precursores para formación de zeolita y es benéfico para promover las reacciones de hidroviscorreducción. Metal de Al en NaOH puede emplearse como el tarugo inicial en una secuencia de tarugos de siliciuro de sodio subsecuentes debido al marco de tiempo de reacción más largo. Conforme los tarugos reactivos se dispersan en la formación, las condiciones para que se formen los precursores de zeolita son alcanzadas. Las concentraciones pueden ser modeladas y controladas para proporcionar una medida de modificación de perfil debido a la formación de particulado. Las combinaciones de estas diversas técnicas anteriores con la reacción de un siliciuro de metal alcalino y agua para mejorar la recuperación caen dentro del alcance de la invención reclamada.
La Figura 1 demuestra la capacidad superior de NaSi para la generación de gas hidrógeno comparada con las técnicas previas. Como puede verse, el siliciuro de sodio genera 2.25 veces más hidrógeno que el metal de sodio, y 3.5 veces más hidrógeno que el metal de silicio o aluminio disuelto en NaOH cuando se compara con una base de peso igual de reactivos.
Generación de calor
Como se señala antes, también se genera calor significativo a partir de las reacciones de siliciuros de metales alcalinos y agua. Las reacciones de hidrogenación/craqueo de petróleo crudo comienzan a ocurrir más allá de aproximadamente 325 hasta 350°C. Tales reacciones pueden resultar en el beneficio parcial y una distribución de menor peso molecular (hidroviscorreduccion) para el petróleo crudo con viscosidad de crudo menor resultante o punto de vaciado. Los calores de reacción son incluidos en los detalles de reacción química comparativa precedentes en las ecuaciones [3, 4 y 5] anteriores. La Figura 2 muestra una comparación del número de moles de reactivo requerido para generar una cantidad de calor dada. En una base mol, aproximadamente 44% de menos moles de siliciuro de sodio son requeridas para generar la misma cantidad de calor que metal de sodio. Aunque la disolución de metal de Si o Al puede generar calor comparable, es un calentamiento mucho más gradual que es disipado más fácilmente en la formación de reserva. Como tal, es menos probable contribuir a la hidroviscorreduccion en la cercanía del punto de
reacción. También es dependiente de reacciones de competencia de la formación que pueden suprimir la alcalinidad antes de que tenga la oportunidad de disolver el Si o Al.
La Figura 3 muestra el aumento de temperatura esperado que resulta de una modalidad del método de la invención reclamada en la cercanía inmediata del sitio de reacción para las soluciones alcalinas resultantes como una función de la cantidad de agua adicionada en exceso. La Figura 3 compara el aumento de temperatura de disilicato de sodio [2] (siliciuro de sodio/agua), hidróxido de sodio [3] (metal de sodio/agua), metasilicato de sodio [4] (metal de Si en NaOH), y aluminato de sodio [5] (metal de Al en NaOH) como una función de cantidad en exceso de agua adicionada. Esto es, existen cantidades de agua mayores que las estequiométricas en la reacción. El exceso de agua diluye la concentración del álcali efectivo y calor tanto como se esperaría que ocurriera en el tiempo en la reserva. Este estimado de aumento de temperatura responde solo para la fase acuosa y no es un factor para el calentamiento de la roca de reserva o petróleo crudo. Además, el estimado de aumento de temperatura incorpora suficiente presión de reserva para mantener el agua como una fase líquida. Si la presión es demasiado baja para mantener el agua como un líquido, algo de agua puede evaporarse como vapor. Las reacciones para siliciuro de sodio, metal de sodio y disolución de Al en NaOH, todas resultan en aproximadamente el mismo aumento de temperatura. Sin embargo, la velocidad de reacción es considerablemente más lenta para disolución de metal de Al en NaOH. Aunque el siliciuro de sodio libera más calor
por gmol, su mayor peso molecular para el reactivo resultante lo hace equivalente a metal de sodio cuando se ve en términos de los productos de reacción resultantes. En cualquier caso, el aumento de temperatura esperado indica que en la cercanía general de la reacción de siliciuro de sodio/agua existe suficiente calor e hidrógeno para que ocurran reacciones de hidroviscorreducción y permitir recuperación de petróleo crudo mejorada.
La Figura 4 exhibe los efectos combinados de hidrógeno y calor en una gráfica XY para mostrar las ventajas de utilizar siliciuro de sodio como un ejemplo de un siliciuro de metal alcalino para mejorar el potencial de recuperación de crudo pesado de acuerdo con la invención reclamada. Estos valores de calor e hidrógeno son expresados como pseudo-densidades. La densidad de calor es definida como la cantidad de calor disponible vía los productos de reacción estequiométricos o kJ/gramo de productos. La densidad de hidrógeno es definida como la cantidad de hidrógeno disponible vía ios reactivos sólidos, esto es, excluyendo cualquier agua. El agua es excluida debido a que la reacción por último incluye una solución de concentración variante en el ambiente de reserva. Los reactivos sólidos son comprados y bombeados al fondo del pozo. Como se muestra en la Figura 4, los materiales con mayor densidad de hidrógeno y densidad de calor (esquina superior derecha de la gráfica en la Figura 4) son superiores y proporcionan más energía a la reserva ya sea directamente vía calor liberado, o indirectamente vía presurización de la reserva.
Solución de silicato de metal alcalino
Además de la generación de hidrógeno y calor de reacción, la solución resultante del método de la invención reclamada es usada también para desempeño de recuperación de petróleo mejorada. Por ejemplo, el siliciuro de sodio reacciona completamente con agua para formar un silicato de sodio de proporción 20 mol multimérico. El metal de sido reacciona para formar una solución de hidróxido de sodio. Disolver metal de Si en hidróxido de sodio puede producir una variedad de soluciones de silicato alcalino dependiendo de las proporciones, pero la especie más probable son un ortosilicato o metasilicato de sodio monoméricos para fines estequiométricos. La fuerza de impulsión para disolución continua de metal de Si de mayores proporciones disminuye conforme la concentración en solución aumenta.
Estos son álcalis fuertes con hidróxido de sodio siendo el más fuerte. Una solución de hidróxido de sodio al 1 % tiene un valor de pH de aproximadamente 13.1 . Un ortosilicato es solo un poco menor a un valor de pH de 12.9, mientras que un silicato de sodio de proporción 2.0 mol tiene un valor de pH de aproximadamente 1 1 .85. Existen suficientes para reaccionar con componentes crudos ácidos para generar surfactantes in situ, pero la inyección de silicatos disueltos puede evitar las reacciones de disolución normales (ver, por ejemplo, la patente estadounidense 4,458,755, Southwick et al, 7/84). El silicato de sodio de proporción 2.0 mol amortiguado es menos agresivo hacia la matriz de reserva, conduciendo por ello a menos de las reacciones alcalinas de consumo no productivas en el tiempo.
En un ambiente de reserva donde la zona que porta petróleo está formada por arena (sílice, arcillas (aluminosilicatos) y otros diversos minerales (calcita, yeso, siderita, etc.), un alto valor de pH tiende a promover las reacciones de consumo. Las reacciones con arcillas de aluminosilicato y otros minerales de reserva tienden a convertir arcillas y minerales a una forma enriquecida con sodio, suprimiendo por ello las reservas de alcalinidad. Mientras mayor es el valor de pH, más fácil y completamente ocurren estas reacciones no productivas. Las temperaturas de reserva altas también aumentan la cinética de reacción de álcali, con frecuencia limitando la aplicación de álcali a reservas de menos de 150°F (65.5°C). Por ejemplo, en estas reservas de alta temperatura, una inundación alcalina puede no sobrevivir durante un periodo suficientemente largo para ser efectivo. El álcali puede ser suprimido por reacciones no productivas con minerales de reserva y arcillas en lugar de por reacción con los ácidos de petróleo crudo. En este caso, se generarían surfactantes insuficientes. En la invención reclamada, el uso de un siliciuro de metal o siliciuro de metal alcalino genera calor e hidrógeno en la formación de depósito de reserva. El beneficio de la reacción es mayor en la cercanía inmediata de la reacción, y el álcali no necesariamente tiene que sobrevivir un periodo largo para afectar la recolección del depósito bituminoso o hidrocarburo. En un ambiente de agente cáustico o de hidróxido de sodio, la disolución de hidróxido de arena (S1O2 cristalino) produce silicatos in situ. Con el tiempo, un estado de valor de pH menor de casi-equilibrio será logrado a aproximadamente una proporción de silicato de 2.0 a 2.4.
Por otra parte, a reacción de siliciuro de sodio con agua resulta naturalmente en este estado de casi-equilibrio de "roca líquida", evitando por ello parcialmente las reacciones de consumo de valor de pH alto experimentadas en un ambiente puramente cáustico que resultan de aplicación de metal de sodio.
La dureza de salmuera de reserva (que resulta de cationes multivalentes) es perjudicial para el desempeño de surfactante y polímero. Las arcillas de reserva actúan como intercambiadores de iones naturales para alimentar la dureza nuevamente a cual sea el fluido que está fluyendo a través de la reserva. El hidróxido de sodio disminuye la actividad de estos iones de dureza, pero el silicato de sodio puede disminuirlo por dos órdenes adicionales de magnitud en el mismo valor de pH. Los silicatos resultantes de la reacción de los siliciuros de metal alcalino y agua sirven para minimizar los efectos perjudiciales de la dureza de salmuera de reserva. La actividad reducida de iones de dureza por álcalis en combinación con polimerización de sílice natural en coloides conforme el álcali es suprimido, resulta en formación de precipitado en la reserva. Esta precipitación de silicato y deposición de coloide en los canales de flujo mayor es un método de modificación de perfil (ver los ejemplos, patentes estadounidenses 3,871 ,452 & 3,871 ,453, Saren, 3/5). Resulta en un agente de desvío de flujo moderado de manera que los químicos/surfactantes y el petróleo emulsificado fluyen más fácilmente hacia y a través de los capilares y zonas de petróleo más estrechas que han sido desviadas mayormente durante cualquier esfuerzo de
recuperación secundaria (inundación con agua).
El hidróxido de sodio inyectado usado en la inundación alcalina produce eventualmente una solución rica en sílice mediante disolución de granos de arena de reserva, pero el efecto es retardado comparado con la inyección directa de una solución de silicato. Esto es, el hidróxido de sodio conduce a más consumo no productivo del álcali disponible comparado con los siliciuros de metal alcalino, tal como silicato de sodio, por ejemplo. El valor de pH alto de hidróxido tiende a consumir la alcalinidad a una velocidad incrementada hasta que el estado de sílice disuelto de casi-equilibrio es alcanzado y como un resultado proporciona menos protección contra la dureza natural que resulta de la salmuera de reserva y arcillas.
La invención reclamada aplica siliciuros de metal alcalino, incluyendo siliciuro de sodio, para la recuperación de petróleos crudos viscosos de las formaciones subterráneas. Los siliciuros de metales alcalinos pueden ser polvos y sólidos que reaccionan rápida y completamente sobre contacto con agua para liberar el hidrógeno y calor, y resulta en una solución de silicato de metal alcalino, todo lo cual contribuye a energizar la reserva y reducir la viscosidad de petróleo crudo, de manera que el petróleo crudo puede ser impulsado de manera efectiva a y recolectado en un pozo de producción.
Claims (25)
1 . Un método para recuperar material bituminoso o hidrocarburo desde una reserva subterránea, que comprende: depositar un siliciuro de metal alcalino o una mezcla de siliciuros de metales alcalinos en la reserva; y hacer reaccionar el siliciuro de metales alcalinos o la mezcla de siliciuros de metales alcalinos con agua para generar gas hidrógeno, calor y un silicato de metal alcalino que intensifican colectivamente la recuperación del material bituminoso o hidrocarburo.
2. El método de la reivindicación 1 , en donde el siliciuro de metal alcalino es un siliciuro de sodio.
3. El método de la reivindicación 1 , en donde el siliciuro de metal alcalino es un siliciuro de litio, un siliciuro de potasio o mezclas de los mismos.
4. El método de la reivindicación 1 , en donde el siliciuro de metal alcalino es Na4Si4.
5. El método de la reivindicación 1 , en donde el siliciuro de metal alcalino es K4Si4.
6. El método de la reivindicación 1 , que comprende además: recuperar el material bituminoso o hidrocarburo con un pozo.
7. El método de la reivindicación 1 , que comprende además: recubrir el siliciuro de metal alcalino para prevenir una reacción prematura con el agua.
8. El método de la reivindicación 7, que comprende además: degradar el recubrimiento del siliciuro de metal alcalino para permitir el siliciuro de metal alcalino o mezcla de siliciuros de metales alcalinos para reaccionar con agua en la reserva.
9. El método de la reivindicación 8, en donde degradar le recubrimiento del siliciuro de álcali o mezcla de siliciuros de metales alcalinos es promovido por al menos uno de calor, disolución o reacción microbiana.
10. El método de la reivindicación 9, en donde la degradación ocurre en la reserva.
1 1 . El método de la reivindicación 1 , en donde depositar el siliciuro de metal alcalino o mezcla de siliciuros de metales alcalinos incluye depositar el siliciuro de metal alcalino o mezcla de siliciuros de metal alcalino en una ubicación deseada en la reserva con un fluido portador de hidrocarburo no reactivo.
12. El método de la reivindicación 1 , en donde depositar el siliciuro de metal alcalino o mezcla de siliciuros de metales alcalinos incluye depositar el siliciuro de metal alcalino o mezcla de siliciuros de metales alcalinos en una ubicación deseada en la reserva con fluidos separadores de hidrocarburo.
13. El método de la reivindicación 1 , en donde depositar el siliciuro de metales alcalinos o mezcla de siliciuros de metales alcalinos incluye depositar el siliciuro de metal alcalino o mezcla de siliciuros de metales alcalinos en la reserva en una base continua.
14. El método de la reivindicación 1 , en donde depositar el siliciuro de metal alcalino o mezcla de siliciuros de metales alcalinos incluye depositar el siliciuro de metales alcalinos o mezcla de siliciuros de metales alcalinos en la reserva a través de una serie de tarugos alternantes.
15. El método de la reivindicación 1 1 o 12 que comprende: recuperar el material bituminoso o hidrocarburo a un pozo de producción.
16. El método de la reivindicación 1 , que comprende además: depositar el siliciuro de metal alcalino o mezcla de siliciuros de metales alcalinos en el material bituminoso o hidrocarburo incluye depositar el siliciuro de metal alcalino o mezcla de siliciuros de metales alcalinos en la reserva junto con vapor inyectado antes de un cierre de pozo; disipar el calor del vapor y la reacción de siliciuro de metal alcalino-agua en la reserva; y calentar el material bituminoso o hidrocarburo con el calor disipado.
17. El método de la reivindicación 16, que comprende además: recuperar el material bituminoso o hidrocarburo nuevamente a través del mismo pozo.
18. El método de la reivindicación 1 que comprende además: depositar al menos uno de metales de Na y Al en la reserva para generar calor e hidrógeno adicionales para complementar el siliciuro de metal alcalino o mezcla de siliciuros de metales alcalinos; y crear precursores de material zeolítico dentro de la reserva para facilitar las reacciones de hidroviscorreducción.
19. El método de la reivindicación 1 , que comprende además: aplicar un material catalítico al siliciuro de metal alcalino o mezcla de siliciuros de metales alcalinos para promover la hidrogenación del material bituminoso o hidrocarburo in situ.
20. El método de la reivindicación 19, en donde la aplicación del material catalítico al siliciuro de metal alcalino o mezcla de siliciuros de metales alcalinos es realizada antes de recuperar el material bituminoso o hidrocarburo con un pozo.
21 . El método de la reivindicación 1 que comprende además: aplicar al menos uno de un surfactante o polímero para promover el flujo del material bituminoso o hidrocarburo hacia un pozo de producción para recuperación.
22. Un método para recuperar el material bituminoso o hidrocarburo desde una reserva subterránea que comprende: depositar un siliciuro de metal o una mezcla de siliciuros de metal en la reserva; y hacer reaccionar el siliciuro de metal o mezcla de siliciuros de metal con agua para generar gas hidrógeno, calor y un silicato de metal que intensifican colectivamente la recuperación del material bituminoso o hidrocarburo.
23. El método para recuperar material bituminoso o hidrocarburo desde una formación de reserva de la reivindicación 22, en donde el siliciuro de metal es un siliciuro de calcio.
24. Un sistema para recuperar material bituminoso o hidrocarburo desde una reserva subterránea que comprende: una bomba de inyección de siliciuro para depositar un siliciuro de metal o mezcla de siliciuros de metal en la reserva; y un pozo de inyección para hacer reaccionar el siliciuro de metal con agua para generar gas hidrógeno, calor y un silicato de metal que intensifican colectivamente la recuperación del material bituminoso o hidrocarburo.
25. Un sistema para recuperar material bituminoso o hidrocarburo desde una reserva subterránea que comprende: una bomba de inyección de siliciuro alcalino para depositar un siliciuro de metal alcalino o mezcla de siliciuros de metal en la reserva; y un pozo de inyección para hacer reaccionar el siliciuro de metal alcalino o mezcla de siliciuros de metal con agua para generar gas hidrógeno, calor y un silicato de metal alcalino que intensifican colectivamente la recuperación del material bituminoso o hidrocarburo.
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| CA2980998C (en) * | 2015-04-28 | 2019-09-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Bead suspension mixing with cement slurry |
| CN104927816B (zh) * | 2015-05-11 | 2017-09-22 | 大庆市天曼石油化工有限公司 | 一种有机调剖剂及其制备方法与用途 |
| ITUB20153550A1 (it) * | 2015-09-11 | 2017-03-11 | Signa Labs S R L | Materiale, uso e metodo di realizzazione di tale materiale |
| CA3058378A1 (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-04 | Signa Chemistry, Inc. | Methods for delivering water reactive chemicals to subterranean reservoirs for enhanced crude oil recovery |
| CN108729436A (zh) * | 2017-04-19 | 2018-11-02 | 连云港港口工程设计研究院有限公司 | 一种适用于淤泥软基的快速固结方法 |
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| US4237103A (en) * | 1978-06-29 | 1980-12-02 | Combustion Engineering, Inc. | Method for disposal of sodium waste material |
| US4718490A (en) | 1986-12-24 | 1988-01-12 | Mobil Oil Corporation | Creation of multiple sequential hydraulic fractures via hydraulic fracturing combined with controlled pulse fracturing |
| US5063967A (en) * | 1989-12-06 | 1991-11-12 | Stephens Patrick J | Pumpable cement grout |
| US5083615A (en) * | 1990-01-26 | 1992-01-28 | The Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Aluminum alkyls used to create multiple fractures |
| US5343941A (en) | 1992-12-03 | 1994-09-06 | Raybon Michael L | Apparatus for treating oil and gas wells |
| US5402846A (en) | 1993-11-15 | 1995-04-04 | Mobil Oil Corporation | Unique method of hydraulic fracturing |
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| DE19834236A1 (de) * | 1998-07-29 | 2000-02-03 | Basf Ag | Carbonyleisensilizid-Pulver |
| US6191059B1 (en) * | 1998-12-30 | 2001-02-20 | Libbey-Owens-Ford Co. | Metal silicides as performance modifiers for glass compositions |
| US6929865B2 (en) * | 2000-10-24 | 2005-08-16 | James J. Myrick | Steel reinforced concrete systems |
| US6991036B2 (en) * | 2001-04-24 | 2006-01-31 | Shell Oil Company | Thermal processing of a relatively permeable formation |
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| EP2520364A3 (en) | 2003-11-24 | 2013-02-27 | Michael Lefenfeld | Silica gel compositions containing alkali metals and alkali metal alloys |
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| Marsden Jr et al. | Literature review of the selective blockage of fluids in thermal recovery projects.[Foam] |
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