MXPA04004381A - Administracion de productos derivados de zonas subterraneas. - Google Patents
Administracion de productos derivados de zonas subterraneas.Info
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Abstract
Un metodo mejorado para administrar productos derivados de zonas subterraneas, en particular el agotamiento de mantos de carbon, que comprenden perforar un primer sistema de pozo dentro de una zona subterranea, en donde el primer sistema de pozo comprende un primer patron de drenaje; el producto derivado y el gas proveniente de un primer volumen de la zona subterranea son desplazados a traves del primer sistema de pozo; se perfora un segundo sistema de pozo dentro de la zona subterranea, en donde el segundo sistema de pozo comprende un segundo patron de drenaje, y el producto derivado es desplazado desde un segundo volumen de la zona subterranea hasta el primer volumen de la zona subterranea; despues se produce el gas a partir del segundo volumen de la zona subterranea; los patrones de drenaje posteriores repiten el proceso.
Description
SISTEMA ELÉCTRICO UNIVERSAL PARA FLOTILLAS
Campo técnico
La presente invención se refiere a sistemas eléctricos para vehículos automotores, y particularmente a un sistema eléctrico universal para flotillas, para flotillas de vehículos de emergencia, tales como vehículo policíacos.
Técnica antecedente
Las corporaciones de aplicación de la ley tienen típicamente grandes flotillas de vehículos automotores que requieren de una amplia variedad de accesorios adicionales, incluyendo, pero no limitados a, radios, torretas, direccionales, intermitentes para luces de gran alcance, luces para parilla, luces de freno y respaldo, luces de estrobo, luces para tablero, luces para tablero posterior, terminales de despacho móviles, cámaras de video y computadoras. Los paquetes para policía de fabricación de equipo original (OEM) ofrecen paquetes base que son muy costosos y los cuales no comienzan a proporcionar la capacidad de manejar todas las necesidades accesorias. Las corporaciones estatales y las entidades gubernamentales locales tienen estrechas restricciones presupuestarias que requieren que los sistemas accesorios sean adquiridos por licitación de los vendedores locales. Desafortunadamente, los sistemas de cableado varían de vendedor a vendedor, y comúnmente los accesorios tienen que ser cableados al insertarlos en el sistema de cableado existente del vehículo. Al acumularse accesorios, el sistema de cableado de accesorios del vehículo se vuelve muy complejo sin esquemas unificadores En consecuencia, cuando un accesorio falla, se hace muy difícil y consumidor de tiempo rastrear la falla a través del sistema de cableado del vehículo. Varias invenciones han buscado simplificar los sistemas de cableado de vehículos para hacer sistemas eléctricos más económicos y reducir el costo de los sistemas eléctricos para vehículos de servicio. La patente de E.U.A. No 4,403, 1 55, expedida en septiembre de 1983 a Aoki et al., describe un sistema de cableado que elimina cables de
ADMINISTRACION DE PRODUCTOS DERIVADOS DE ZOHAS SUBTERRANEAS
CAMPO DE LA INVENCION
La presente invención generalmente se refiere a la administración de materiales dentro ae la subsuperf ície de la tierra o a partir ae la misma y muy particularmente a un método y sistema para la administración de los productos derivados de zonas subterráneas
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
La producción de petróleo y otros materiales valiosos a partir de zonas subterráneas con frecuencia resulta en la producción de agua y otros productos derivados que se deben administrar de alguna manera Dicha agua de producto derivado puede estar relativamente limpia o puede contener grandes cantidades de salmuera u otros materiales Por lo regular estos productos derivados se desechan simplemente vertiéndolos en las superficies o si asi lo requieren los reglamentos ambientales llevándolos fuera del sitio a un costo
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mayor SÜMARIO DE LA INVENCION
La presente invención provee un método y sistema mejorados para administrar los productos derivados subterráneos que sustancialmente eliminan o reducen las desventajas y problemas asociados con sistemas y métodos previos En una modalidad particular el agua arrastrada que se drena desde una parte de la zona subterránea en el curso de la producción de gas u otros hidrocarburos se puede devolver a la zona subterránea o administrar dentro de la misma para reducir el agua producida que se debe desechar en la superficie De acuerdo con una modalidad de la presente invención un método y sistema para administrar los productos derivados subterráneos toma ventaja de la fuerza de gravedad que actúa sobre los fluidos en una zona subterránea inclinada para que el agua producida como un producto derivado de la producción de gas metano de carbón se regrese a la zona subterránea o se mantenga en la misma y tiende a fluir en penetración hacia abajo a través de los patrones de drenaje hacia las áreas previamente drenadas y lejos de las áreas de la producción
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actual de gas De acuerdo con otro aspecto de la presente invención los patrones de drenaje pueaen comprender un patrón que provee flujo de fluido sus anc íalment e uniforme dentro de un área subterránea Dicho patrón de drenaje puede comprender una perforación principal que se extiende desde un primer extremo de an área en la zona subterránea hasta un extremo distante del área y por lo menos un conjunto de perforaciones laterales que se extienden hacia fuera desde un lado de la perforación principal Las ventajas técnicas de la presente invención incluyen un método y sistema para administrar mas efectivamente el agua producida como un producto derivado de los procesos de producción de gas metano del manto de carbón y de otros recursos Por ejemplo en los casos donde es aceptable regresar el agua derivada asociada con la producción de gas o de hidrocarburos a las zonas subterráneas o mantener el agua derivada en dicnas zonas subterráneas la presente invención puede reducir el costo de la administración del agua derivada así como los limites reguladores asociados con la misma
Otro ventaja técnica de la presence invención incluye producir un método y sistema para producir gas en áreas ambientalmente sensibles El agua arrastrada que se debe retirar como parte del proceso de producción puede asi ser administrada en la subsuperfície Por lo tanto se reduce al mínimo su vertimiento o transporte Algunas modalidades pueden poseer ninguna una algunas o todas estas características y ventajas técnicas y/o características y ventajas técnicas adicionales Otras ventajas técnicas de la presente invención serán fácilmente aparentes para aquellos expertos en la técnica a partir de las siguientes figuras descripción y reivindicaciones
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
Para un entendimiento mas completo ae la presente invención y sus ventajas ahora se hace referencia a la siguiente descripción tomada en conjunto con las figuras anexas en donde números similares representan partes similares en las cuales La figura 1 es un diagrama transversal que
ilustra la formación de un patrón de drenaje en una zona subterránea a través de un pozo de superficie articulada que cruza un pozo de cavidad vertical de acuerdo con una modalidad de la presente invención 5 La figura 2 es un diagrama transversal que ilustra la producción de un producto derivado y gas y a partir de un patrón de drenaje en una zona subterránea a través de una perforación de pozo vertical de acuerdo con una modalidad de la 10 presente invención La figura 3 es un diagrama de plano superior que ilustra un patrón de drenaje pinado para tener acceso a una zona subterránea de acuerdo con una modalidad de la presente invención 15 Las figuras 4A-4B ilustran vistas transversales y descendentes de un primer conjunto de patrones de drenaje para producir gas a partir de una zona subterránea inclinada de acuerdo con una modalidad de la presente invención 20 Las figuras 5A-5B ilustran vistas transversales y descendentes del primer conjunto de patrones de drenaje y un segundo conjunto de patrones de drenaje interconectados para producir gas a partir de la zona subterránea inclinada de la 25 figura 4 en el Tiempo (2) de acuerdo con una
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modalidad de la presente invención Las figuras 6A-6B ilustran vistas transversales y descendentes del primer y segundo conjunto de patrones de drenaje interconectados y un tercer conjunto de patrones de drenaje interconectados para proveer gas a partir de una zona subterránea inclinada de la figura 4 en el Tiempo (3) de acuerdo con una modalidad de la presente invención La figura 7 ilustra una vista descendente de un campo de patrones de drenaje interconectados para producir gas a partir de una zona subterránea inclinada que comprende un manto de carbón de acuerdo con una modalidad de la presente invención La figura 8 es un diagrama de flujo que ilustra un método para administrar los productos derivados de zonas subterráneas de acuerdo con una modalidad de la presente invención
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
La figura 1 ilustra un sistema de pozo en una zona subterránea de acuerdo con una modalidad de la presente invención Una zona subterránea puede comprender un manto de carbón una capa de
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esquisto una depósito de petróleo una capa o formación geológica acuifera u otra zona natural o artificial por lo menos parcialmente definible por lo menos parcialmente debajo de la superficie 5 de la tierra o una combinación de una pluralidad de dichas zonas En esta modalidad la zona ^) subterránea es un manto de carbón que tiene una inclinación estructural de aproximadamente 0-20 grados Se podra entender que se puede tener acceso
10 de manera similar a otras formaciones de baja presión presión ultra baja y de baja porosidad o a otras zonas subterráneas convenientes utilizando el sistema de pozo doble de la presente invención para retirar y/o producir agua hidrocarburos y
15 otros líquidos en la zona o para tratar minerales en la zona Un sistema de pozo comprende las perforaciones de pozo y el entubado asociado y otro equipo así como los patrones de drenaje formados ^- por las perforaciones 20 Refiriéndose a la figura 1 una perforación de pozo sustancialmente vertical 12 se extiende desde la superficie 14 hasta el manto de carbón objetivo 15 La perforación de pozo sustancialmente vertical 12 cruza penetra y continua por debajo
25 del manto de carbón 15 La perforación de pozo
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sustancialmente vertical esta cubierta con un entubado de pozo conveniente 16 que termina en o encima del nivel del manto de carbón 15 Se podra entender que en su lugar se pueden utilizar pozos inclinados u otros pozos que no son sustancialmente verticales si dichos pozos están aprovisionados convenientemente para permitir el bombeo ael producto derivado La perforación de pozo sustancialmente vertical 12 es registrada ya sea durante o después de realizar la perforación para ubicar la profundidad vertical exacta del manto de carbón 15 en la ubicación de la perforación de pozo 12 Se puede utilizar un mclmometro o herramienta situada en el fondo de la perforación similar para confirmar el ángulo de inclinación estructural del manto Como resultado de estos pasos el manto de carbón no se pierde durante las operaciones y técnicas de perforación posteriores que se utilizan para ubicar el manto 15 mientras no se hace uso de la necesidad de perforación Se forma una cavidad de diámetro agrandado 18 en la perforación de pozo sustancialmente vertical 12 al nivel del manto de carbón 15 Como se describirá con mayor detalle a continuación la cavidad de diámetro agrandado 18
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provee un cruce para la intersección de la perforación de pozo sustancialmente vertical por la perforación de pozo articulada que se utiliza para formar un patrón de drenaje de inclinación 5 sustancialmente paralela en el manto de carbón 15 La cavidad de diámetro agrandado 18 también provee _ un punto de recolección para el producto derivado drenado del manto de carbón 15 durante las operaciones de producción 10 En una modalidad la cavidad de diámetro agrandado 18 tiene un radio de aproximadamente 0 6 a 2 43 metros y una dimensión vertical de 0 6 a 2 43 metros La cavidad de diámetro agrandado 18 se forma utilizando técnicas y equipo de 15 ensanchamiento de fondo convenientes tal como una herramienta de formación de cavidad tipo pantógrafo (en donde un anillo montado de manera deslizable y dos o más brazos ensamblados están sujetos ^-^ giratoriamente a un extremo de un eje longitudinal
20 para que conforme se mueva el anillo los brazos ensamblados se extiendan radialmente desde el eje centrado) Una porción vertical de la perforación de pozo sustancialmente vertical 12 continua por debajo de la cavidad de di metro agrandado 18 para 25 formar un sumidero 20 para la cavidad 18
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Una perforación de pozo articulada 22 se extiende desde la superficie 14 hasta la cavidad de diámetro agrandado 18 de la perforación de pozo sustancialmente vertical 12 La perforación de pozo articulada 22 incluye una porción sustancialmente vertical 24 una porción de inclinación paralela 26 y una porción curva 28 que mterconecta las porciones verticales y de inclinación paralela 2* y 26 La porción de inclinación paralela 26 yace sustancialmente en el plano del manto de carbón inclinado 15 y cruza la cavidad de diámetro grande 18 de la perforación de pozo sustancialmente vertical 12 Se entenderá que la trayectoria de la porción de inclinación paralela 26 no tiene que ser recta y puede tener curvas o angulosidades moderadas sin apartarse de la presente invención La perforación de pozo articulada 22 esta desviada una distancia suficiente de la perforación de pozo sustancialmente vertical 12 en la superficie 14 para permitir que la sección curva de radio grande 28 y cualquier sección de inclinación paralela deseada 26 sea perforada antes de cruzar la cavidad de diámetro agrandado 18 Para proveer a la porción curva 28 un radio de 30 48 - 15 72 metros la perforación de pozo articulada 28 es
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desviada una distancia de aproximadamente 91 44 metros de la perforación de perforación de pozo sustancialmente vertical 12 Esta separación reduce al mínimo el ángulo de la porción curva 28 para reducir la fricción en la perforación 22 durante las operaciones de perforación Como resultado se eleva al máximo el alcance de la cadena de sondeo a través de la cual se perfora la perforación de pozo articulada 22 La perforación de pozo articulada 22 se perfora utilizando una cadena de sondeo convencional 32 que incluye un motor y trepano en el fondo de la perforación 34 Un dispositivo que realiza mediciones mientras se está perforando (MWD) 36 se incluye en la cadena de sondeo 32 para controlar la orientación y dirección de la perforación de pozo que se está perforando por medio del motor y trepano 34 para que entre otras cosas se cruce con la cavidad de diámetro agrandado 18 La porción sustancialmente vertical 24 de la perforación de pozo articulada 22 está cubierta con un entubado apropiado 30 Después que la cavidad de diámetro agrandado 18 ha sido cruzada exitosamente por la perforación de pozo articulada 22 se continúa con
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la perforación a través de la cavidad 18 utilizando la cadena de sondeo 32 y el aparato de sondeo conveniente (tal como un motor y trépano en el fondo de la perforación) para proveer un patrón de drenaje sustancialmente de inclinación paralela 38 en el manto de carbón 15 Durante esta operación se pueden emplear herramientas de registro de rayos gamma y dispositivos que realizan mediciones mientras se esta perforando para controlar y dirigir la orientación de la broca para retener el patrón de drenaje 38 dentro de los límites del manto de carbón 15 y para proveer la cobertura sustancialmente uniforme de un área deseada dentro del manto de carbón 15 A continuación se describe información adicional relacionada con el patrón de drenaje de acuerdo con la figura 3 Durante el proceso de perforación del patrón de drenaje 38 el fluido de perforación o lodo es bombeado hacia abajo de la cadena de sondeo 32 y se hace circular fuera de la cadena de sondeo 32 en la proximidad de la broca 34 en donde se utiliza para restregar la formación y retirar los cortes de formación Los cortes son entonces arrastrados en el fluido de perforación que circula hacia arriba a través del anillo entre la cadena de
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sondeo 32 y las paredes de la perforación de pozo hasta que alcanza la superficie 14 en donde los cortes se retiran del fluido de perforación y entonces el fluido se pone en circulación nuevamente Esta operación de perforación convencional produce una columna estándar de fluido de perforación que tiene una altura vertical igual a la profundidad de la perforación de pozo 22 / produce una presión hidrostatica en la perforación de pozo que corresponde a la profundidad de la perforación de pozo Debido a que los mantos de carbón tienden a ser porosos y fracturados pueaen no tener la capacidad para sostener dicha presión hidrostática incluso si el agua de formación también esta presente en el manto de carbón 15 Por consiguiente si se deja actuar toda la presión hidrostatica sobre el manto de carbón 15 el resultado puede ser la pérdida de fluido de perforación y cortes arrastrados dentro de la formación Dicha circunstancia se conoce como una operación de perforación con pérdida de equilibrio en la que la presión hidrostatica del fluido en la perforación de pozo excede la presión de formación La perdida del fluido de perforación en cortes dentro de la formación no solo resulta
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costosa en términos del fluido de perforación perdido lo cual se debe corregir sino que tiende a tapar los poros en el manto de carbón 15 los cuales son necesarios para drenar el manto de carbón de gas y agua Para evitar condiciones de sondeo con perdida de equilibrio durante la formación del patrón de drenaje 38 se proveen compresores de aire 40 para hacer circular el aire comprimido hacia abajo de la perforación de pozo sustancialmente vertical 12 y de regreso a través de la perforación de pozo articulada 22 El aire circulado se mezclará con los fluidos de sondeo en el anillo alrededor de la cadena de sondeo 32 y creara burbujas en toda la columna del fluido de perforación Esto tiene el efecto de aligerar la presión hidrostática del fluido de perforación y de reducir la presión en el fondo de la perforación lo suficiente para que las condiciones de sondeo no presenten una perdida de equilibrio La aireación del fluido de perforación reduce la presión en el fondo de la perforación a aproximadamente 10 54 14 06 kg/cm2 Por consiguiente los mantos de carbón de baja presión y otras zonas subterráneas se pueden perforar sin que exista una perdida
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sustancial del fluido de perforación y sin que exista una contaminación de la zona ocasionada por el fluido de perforación La espuma que puede ser aire comprimido mezclado con agua también se puede hacer circular hacia aba]o a través de la cadena de sondeo 32 junto con el lodo de perforación para vent-lar el fluido de perforación en el anillo conforme la perforación de pozo articulada 22 está siendo perforada y si se desea conforme el patrón de drenaje 38 esta siendo perforado La perforación del patrón de drenaje 38 con el de un motor situado en el fondo de la perforación también suministrara aire comprimido o espuma al fluido de perforación En este caso el aire comprimido o la espuma que se utiliza para energizar el trepano o el motor situado en el fondo de la perforación sale ae los alrededores de la broca 34 Sin embargo, el volumen más grande de aire que se puede circular abajo en la perforación de pozo sustancialmente vertical 12 permite una mayor ventilación del fluido de perforación de lo que generalmente es posible por medio de aire suministrado a través de la cadena de sondeo 32 La figura 2 ilustra el bombeo de un
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producto derivado a partir del patrón de drenaje ae inclinación paralela 38 en el manto de carbón 15 de acuerdo con una modalidad de la presente invención En esta modalidad después que las perforaciones de pozo sustancialmente vertical y articulada 12 y 22 asi como el patrón de drenaje 38 han sido perforados la cadena de sondeo 32 se retira de la perforación de pozo articulada 22 y se tapa la perforación de pozo articulada Alternativamente la perforación de pozo se puede dejar sin tapar y se puede utilizar para perforar otros pozos articulados Refiriéndose a la figura 2 se coloca una entrada 42 en la perforación de pozo sustancialmente vertical 12 en la cavidad de diámetro agrandado 18 La cavidad de diámetro agrandado 18 combinada con el sumidero 20 provee un deposito para el producto derivado acumulado permitiendo un bombeo ininterrumpido sin efectos adversos de una cabeza hidrostática causada por el producto derivado acumulado en la perforación de pozo La entrada 42 está conectada a la superficie 14 a través de una cadena de tubería 44 y se puede energizar mediante varillas de bombeo 46
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que se extienden hacia abajo a través de la perforación de pozo 12 de la tubería Las varillas de bombeo 46 son osciladas por un aparato adecuado montado en superficie tal como una bomba de balancín energizada 48 La bomba 48 se puede utilizar para retirar agua del manto de carbón 15 a través del patrón de drenaje 38 y la entrada 42 Cuando la remoción del agua arrastrada da como resultado una caída suficiente en la presión del manto de carbón 15 el gas puro del manto de carbón se puede dejar fluir a la superficie 14 a través del anillo de la perforación de pozo sustancialmente vertical 12 alrededor de la cadena de tubería 44 y se puede retirar a través de la tubería que esta fija a un aparato de cabeza de pozo Un obturador 47 sobre la perforación de pozo 12 y alrededor de la cadena de tubería 44 puede ayudar en la captura de gas que se puede entonces retirar a través de la salida 49 En la superficie el metano es tratado comprimido y bombeado a través de un conducto para que se utilice como un combustible de una manera convencional La bomba 48 se puede operar continuamente o según sea necesario Como se describirá con mayor detalle a
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continuación el agua retirada del manto de carbón 15 se puede liberar en el suelo o desechar fuera del sitio Alternativamente como se analizara a continuación el agua se puede devolver a la subsuperf ície y se puede dejar entrar a la zona subterránea a través de patrones de drenaje previamente perforados de penetración hacia abajo
La figura 3 es un diagrama de plano superior que ilustra un patrón de drenaje pinado sustancialmente de inclinación paralela para tener acceso a depósitos en una zona subterránea de acuerdo con una modalidad de la presente invención En esta modalidad el patrón de drenaje comprende patrones pinados que tienen una diagonal central con partes laterales apropiadamente separadas y por lo regular simétricamente dispuestas que se extienden desde cada lado de la diagonal Como se utiliza en la presente invención el termino cada significa cada una por lo menos de un subconjunto de puntos identificados El patrón pmaao se aproxima al patrón de venas en una hoja o al diseño de una pluma ya que tiene perforaciones de drenaje auxiliares sustancialmente paralelas y similares sustancialmente a una separación igual y paralela o lados opuestos de un eje El patrón de drenaje
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pinado con su perforación central y perforaciones de drenaje auxiliaras apropiadamente separadas y por lo regular simétricamente colocadas en cada lado provee un patrón uniforme para drenar el producto derivado de un manto de carbón u otra formación subterránea Con dicho patrón 80- o mas del producto derivado presente en una zona determinada de un manto de carbón se puede remover de manera factible dependiendo de las condiciones geológicas e hidrológicas El patrón pinado provee la cobertura sustancialmente uniforme de un cuadrado otro cuadrilátero o área de rejilla y se puede alinear con los paneleB de minería de tajo largo para preparar el manto de carbón 15 para las operaciones de minería Se podra entender que se pueden utilizar otros patrones de drenaje convenientes de acuerdo con la presente invención Refiriéndose a la figura 3 la cavidad de diámetro agrandado 18 define una primera esquina del área 50 El patrón pinado 38 incluye una perforación de pozo principal 52 que se extiende diagonalmente a través del área 50 a una esquina distante 54 del área 50 La perforación diagonal 52 se perfora utilizando la cadena de sondeo 32 y se extiende desde la cavidad agrandada 18 en
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alineación con la perforación de pozo articulada 22 Una pluralidad de perforaciones de pozo laterales 58 se extiende desde los lados opuestos de la perforación diagonal 52 a una periferia 60 del área 50 Las perforaciones laterales 58 se pueden reflejar entre sí en los lados opuestos de la perforación diagonal 52 o se pueden desviar unas de otras a lo largo de la perforación diagonal 52 Cada una de las perforaciones laterales 58 incluye una primera porción de radio curvo 62 que se extiende desde la perforación de pozo 52 y una porción agrandada 64 El primer conjunto de perforaciones de pozo laterales 58 ubicadas cerca de la cavidad 18 puede incluir una segunda porción de radio curvo 63 que se forma después que la primera porción curva 62 ha alcanzado una orientación deseada En este conjunto la porción agrandada 64 se forma después que la segunda porción curva 63 ha alcanzado una orientación deseada Por lo tanto el primer conjunto de perforaciones de pozo laterales 58 se derrumba o regresa hacia la cavidad agrandada 18 antes de extenderse hacia fuera a través de la formación extendiendo así el área de drenaje hacia la cavidad
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18 para proveer la cobertura uniforme del área 50 Para una cobertura uniforme de un área cuadrada 50 en una modalidad particular pares de perforaciones de pozo laterales 58 son sustancialmente separadas de manera uniforme en cada lado de la perforación de pozo 52 y se extienden desde la perforación de pozo 52 a un ángulo de aproximadamente 45 grados Las perforaciones de pozo laterales 58 se acortan en longitud con base en el avance lejos de la cavidad agrandada 18 para facilitar la perforación de las perforaciones de pozo laterales 58 El patrón de drenaje pinado 38 que utiliza una sola perforación diagonal 52 y cinco pares de perforaciones laterales 58 puede drenar el área de un manto de carbón de aproximadamente 60 7 - 80 9 hectáreas en tamaño En donde se va a drenar un área mas pequeña o en donde el manto de carbón tiene una forma diferente tal como una forma larga angosta o debido a la topografía subterr nea o de superficie se pueden emplear patrones de drenaje pinados alternos variando el ángulo de las perforaciones laterales lio a la perforación diagonal 52 y la orientación de las perforaciones laterales 58 Alternativamente las perforaciones laterales 5S se pueden perforar únicamente desde un
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lado de la perforación diagonal 52 para formar un patrón pinado de una mitad La perforación diagonal 52 y las perforaciones laterales 58 se forman perforando a través de la cavidad de diámetro agrandado 18 utilizando la cadena de sondeo 32 y un aparato de sondeo adecuado (tal como un motor y trepano en el fondo de la perforación) Durante esta operación se pueden emplear herramientas de registro de rayos gamma y tecnologías que realizan mediciones convencionales mientras se esta perforando para controlar la dirección y orientación de la broca y asi retener el patrón de drenaje dentro de los limites del manto de carbón 15 y para mantener la separación adecuada y la orientación de las perforaciones diagonal y lateral 52 y 58 En una modalidad particular la perforación diagonal 52 se realiza con una saliente inclinada en cada una de la pluralidad de puntos de inicio laterales 56 Después que se completa la diagonal 52 la cadena de sonde 32 se regresa a cada punto lateral sucesivo 56 desde donde se perfora una perforación lateral 110 en cada lado de la diagonal 52 Se podra entender que el patrón de drenaje pinado 38 se puede formar convenientemente de otro
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modo de acuerdo con la presente invención Las figuras 4A-4B ilustran vistas descendentes y transversales de una zona subterránea inclinada que comprende un manto de 5 carbón y un primer sistema de pozo en un punto de penetración hacia abajo de la zona subterránea en ^ el Tiempo (1) de acuerdo con una modalidad de la presente invención Refiriéndose a las figuras 4A-4B el manto
10 de carbón inclinado 66 se drena a través de y el s- gas se produce a partir de un primer sistema de pozo 68 que comprende patrones de drenaje 38 Se podra entender que la estructura pinada que se muestra en la figura 3 u otros patrones adecuados
15 pueden comprender los patrones de drenaje 38 En una modalidad particular el sistema 68 se forma con pares de patrones de drenaje pinados 38 tal como se muestra en la figura 3 cada para tiene perforaciones principales 56 que coinciden en UP
20 penetración hacia debajo de punto común Las perforaciones principales 56 se extienden en penetración ascendente subparalelas a la dirección del penetración para que un par de perforaciones de pozo laterales 58 corra sustancialmente paralelo
25 con la dirección del penetración y el otro
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conjunto de perforaciones de pozo laterales 58 corra sustancialmente perpendicular a la dirección de penetración (es decir sustancialmente paralelo a la dirección de choque) De esta forma los patrones de drena e 38 de la serie 68 forman un área de cobertura sustancialmente uniforme a lo largo del arrumbamiento del manto de carbón El agua se retira del manto de carbón desde y alrededor del área cubierta por el sistema 68 a través de las perforaciones verticales 12 tal como se describió con referencia a la figura 2 o utilizando otros medios convenientes Esta agua se puede liberar en la superficie o se puede transportar fuera del sitio para su desecho Cuando se ha retirado suficiente agua para permitir la producción del gas metano del yacimiento de carbón la producción de gas desde el sistema 68 avanza a través de la perforación vertical 12 Los pozos el patrón de drenaje de cavidad y/o la bomba es/son configurados para retirar el agua de la primera porción y para retirar el agua de recarga de las otras porciones del manto de carbón 66 u otras formaciones Las cantidades de recarga pueden depender del ángulo y permeabilidad del manto las fracturas y similares
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Las figuras 5A-5B ilustran vistas descendentes y transversales de la zona subterránea inclinada de la figura 4 en el Tiempo (2) de acuerdo con una modalidad de la presente invención
Refiriéndose a las figuras 5A-5B el área cubierta por la serie de pozos 68 se puede vaciar de gas El Tiempo (2) puede ser un año después del Tiempo (1) o puede representar un mayor o menor intervalo Un segundo sistema de pozo 70 que comprende patrones de drenaje 38 se forma en penetración ascendente del final de los patrones de drenaje del sistema 68 El sistema 70 está formado de una manera similar al sistema 68 para que los patrones de drenaje 38 del sistema 70 formen un área de cobertura sustancialmente uniforme a lo largo del arrumbamiento del manto de carbón Se puede formar una serie de conexiones hidráulicas subterráneas 72 que conectan el sistema 68 con el sistema 70 Las conexiones hidráulicas pueden comprender tubería segmentos de perforación de pozo fallas fracturas poros o zonas permeables mecánica o químicamente mejoradas u otras conexiones que permitan que el agua se desplace a través de la zona subterránea Algunas modalidades de la presente invención pueden
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utilizar únicamente la reinyeccion y producción de superficie En esta ultima modalidad la conexión hidráulica puede comprender tubería y tanques de almacenamiento que pueden no estar conectados de 5 manera continua en ningún momento La conexión hidráulica 72 se podría ^ perforar utilizando ya sea las perforaciones de pozo del sistema 68 o las perforaciones de pozo del sistema 70 Utilizando la fuerza de gravedad la
10 conexión 72 permite que el agua fluya desde el área f N del sistema 70 al área del sistema 68 Si dicho flujo de gravedad no dio como resultado la remoción de suficiente agua del área del sistema 70 para la producción de gas a partir del área del sistema 70
15 el bombeo podría levantar agua adicional a la superficie la cual se tendría que devolver a la subsuperf icie ya sea inmediatamente o después de haber sido almacenada temporalmente y/o procesada / El agua se devolvería al manto de carbón de la
20 subsuperf íc i e a través de las perforaciones de pozo del sistema 70 y una parte de esa agua podría fluir a través de la conexión 72 y dentro del manto de carbón a través de las áreas de drenaje del sistema 68 Cuando se ha retirado suficiente agua
25 para permitir la producción del gas metano del
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yacimiento de carbón la producción de gas a partir del sistema 70 progresa a través de la perforación vertical 12 Las figuras 6A-6B ilustran vistas descendentes y transversales de la zona subterránea inclinada de la figura 4 en el Tiempo (3) de acuerdo con una modalidad de la presente invención
Refiriéndose a las figuras 6A-6B el área cubierta por el sistema 68 y por el sistema 70 se puede vaciar de gas El Tiempo (3) puede ser un año después del Tiempo (2) o puede representar un intervalo mayor o menor Un tercer sistema de pozo 74 que comprende patrones de drenaje 38 se forma en penetración ascendente al final de los patrones de drenaje del sistema 70 El sistema 74 se forma de una manera similar al sistema 68 y 70 para que los patrones de drenaje 38 del sistema 74 formen un área de cobertura sustancialmente uniforme a lo largo del arrumbamiento del manto de carbón Se podría formar una serie de conexiones hidráulicas subterráneas 76 que conecten los sistemas 68 y 70 con el sistema 74 La conexión 76 se podría perforar utilizando ya sea las pe foraciones de pozo del sistema 70 o las perforaciones de pozo del sistema 74 Ayudada por
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la fuerza de gravedad la conexión 76 permitiría que el agua fluyera desde el área del sistema 74 hasta el área del sistema 68 y 70 Si dicho flujo de gravedad no dio como resultado en la remoción de suficiente agua del área del sistema 74 para la producción de gas a partir del área del sistema 74 el bombeo podría levantar agua adiciona» a la superficie la cual se tendría que devol /er a la subsuperf ície ya sea inmediatamente o después de haber sido almacenada temporalmente El agua se podría devolver al manto de carbón de la subsuperf ície a través de las perforaciones de pozo del sistema 74 y una parte del agua podría fluir a trabes de la conexión 72 y dentro del manto de carbón a través de las áreas de drenaje de los sistemas 68 y 70 Cuando se ha retirado suficiente agua para permitir la producción de gas metano ael yacimiento de carbón la producción de gas a partir del sistema 74 progresa a través de las perforaciones de pozo verticales 12 La figura 7 ilustra una vista descendente de un campo que comprende una zona subterránea inclinada que comprende un manto de carbón de acuerdo con una modalidad de la presente invención Refiriéndose a la figura 7 el gas metano
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del yacimiento de carbón del manto de carbón con inclinación hacia el sur en el campo 80 se ha producido a partir de ocho sistemas de pozo 81 82 83 84 85 86 87 y 88 Cada uno de los sistemas de pozo comprende 6 patrones de drenaje 38 cada uno de los cuales cubre individualmente un área de aproximadamente 60 7 - 80 9 hectáreas Por lo tanto el campo 80 cubre un área total de aproximadamente 2913 7 - 3884 9 hectáreas En esta modalidad el sistema de pozo 81 hubiera sido perforado y producido durante el transcurso del primer año de explotación del campo 80 Cada uno de los sistemas de pozo 81 82 83 84 85 86 87 y 88 puede comprender un valor de un año de perforación y bombeo por lo tanto el campo 80 puede ser sustancialmente vaciado durante un periodo de ocho años En cierto punto o puntos durante el transcurso de cada año las conexiones 90 se hacen entre los patrones de drenaje 38 del sistema de pozo recientemente perforado y aquellos del sistema de pozo con penetración hacia abajo para permitir que el agua se desplace del volumen subterráneo del sistema de pozo recientemente perforado al volumen subterráneo del sistema de pozo de penetración hacia abajo
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En una modalidad para un campo que comprende una pluralidad de sistemas de pozo cada uno de los cuales puede comprender una pluralidad de patroneB de drenaje que cubren aproximadamente 60 7 - 80 9 hectáreas se puede producir por lo menos aproximadamente 80- del gas en la zona subterránea del campo Después de la remoción inicial y desecho del producto derivado del primer sistema de pozo el flujo de fluido sustancialmente uniforme y el patrón de drenaje permite que se pueda administrar y que se vuelva a inyectar sustancialmente toda el agua de producto derivado dentro de la zona subterránea La figura 8 es un diagrama de flujo que ilustra un método para administrar los productos derivados de las zonas subterráneas de acuerdo con una modalidad de la presente invención Refiriéndose a la figura 8 el método comienza en el paso 100 en donde el primer sistema de pozo es perforado dentro de una zona subterránea El sistema de pozo puede comprender uno o mas patrones de drenaje y puede comprender una serie de patrones de drenaje colocados tal como se describe en las figuras 4-6 anteriores El sistema de pozo puede comprender un sistema de pozo
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doble tal como se describió con referencia a las figuras 1-2 o puede comprender otro sistema de pozo conveniente En el paso 102 el agua es retirada de un primer volumen de la zona subterránea a través del bombeo a la superficie u otro medio adecuado El primer volumen de la zona subterránea puede comprender una porción del volumen que comprende el área cubierta por los patrones de drenaje del sistema de pozo multiplicada por la altura vertical de la zona subterránea (por ejemplo la altura del manto de carbón) dentro de esa área El agua retirada en el paso 102 se puede desechar de una manera convencional tal como el desecho del agua en la superficie si las regulaciones ambientales lo permiten o transportando el agua fuera del si io En el paso 104 el gas es producido a partir de la zona subterránea cuando se ha retirado suficiente agua del primer volumen de la zona subterránea En el paso decisivo 106 se determina si la producción de gas está completa La finalización de la producción de gas puede tomar meses o un año o mas Durante la producción de gas puede ser necesario retirar agua adicional de la
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zona subterránea Siempre que continué la producción de gas la ramificación en Y del paso decisivo 106 regresa al paso 104 Cuando se determina que se ha completado la producción de gas (o en otras modalidades durante un descenso en la producción de gas o en otro tiempo conveniente) el método continúa con el paso 108 en donde un siguiente sistema de pozo es perforado dentro de la zona subterránea en penetración ascendente del final del sistema de pozo previo En el paso 110 el agua es desplazada del siguiente volumen de la zona subterránea a través de bombeo u otro medio a la zona previa El siguiente volumen de la zona subterránea puede comprender una parte del volumen que comprende el área cubierta por los patrones de drenaje del sistema de pozo recientemente perforado multiplicado por la altura vertical de la zona subterránea en esa área El desplazamiento del agua del volumen recientemente perforado se puede lograr formando una conexión hidráulica entre los sistemas de pozo Si la conexión hidráulica es en la subsuperf ície (por ejemplo dentro de la zona subterránea) y dependiendo de las condiciones geológicas el movimiento del agua puede ocurrir a
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través de la conexión de subsuperf ície debido a la fuerza de gravedad que actúa sobre el agua De otro modo se puede utilizar algún medio de bombeo u otro medio para ayudar al movimiento del agua al volumen previamente drenado Alterna ivamente el agua del volumen recientemente perforado se podría bombear a la superficie almacenar temporalmente y después volver a inyectar al interior de la zona subterránea a través de uno de los sistemas de pozo En la superficie el agua bombeada se puede almacenar temporalmente y/o procesar Se podra entender que en otras modalidades el agua bombeada u otro producto derivado del siguiente pozo se puede colocar en sistemas de pozo previamente drenados que no tienen penetración hacia abajo desde el siguiente pozo pero en su lugar penetración transversal o penetración ascendente desde el siguiente pozo Por ejemplo puede ser apropiado agregar agua a un penetración ascendente de sistema de pozo de agua drenada previamente si la permeabilidad geológica de la zona subterránea es lo suficientemente baja para evitar el movimiento rápido de penetración hacia abajo del agua que se volvió a inyectar desde el sistema de pozo de penetración ascendente En
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dichas condiciones y en dicha modalidad la presente invención también permitiría que se perforaran sistemas de pozo secuenciales er dirección de penetración hacia abajo (en lugar de una dirección secuencial de penetración ascendente tal como se describió con referencia a la figura 8) y que se administrara el producto derivado de acuerdo con la presente invención En el paso 112 se produce gas a partir de la zona subterránea cuando se ha retirado suficiente agua del volumen recientemente perforado de la zona subterránea En el paso decisivo 114 se determina si se ha completado la producción de gas La terminación de la producción de gas puede tomar meses o un año o mas Durante la producción de gas pudiera ser necesario retirar agua adicional de la zona subterránea La producción de gas continua (es decir el método retorna al paso 112) si se determina que no se ha completado la producción de gas Si la terminación de la producción de gas a partir del sistema de pozo recientemente perforado completa el campo (es decir esa área de la zona subterránea que contiene el recurso y que se va a explotar) entonces en el paso decisivo 116 el
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método ha alcanzado su fin Si áreas adicionales de penetración ascendente se pueden seguir explotando entonces el método retorna al paso 108 para perforación adicional movimiento de agua y producción de gas Aunque la presente invención se ha descrito con varias modalidades se pueden sugerir varios cambios y modificaciones a aquellos expertos en la técnica Se pretende que la presente invención abarque dichos cambios y modificaciones según entren en el alcance de las reivindicaciones anexas
Claims (30)
1 - Un método para administrar productos derivados subterráneos que comprende perforar un primer sistema de pozo dentro de una zona subterránea caracterizado porque el primer sistema de pozo comprende un primer patrón de drenaje retirar a través del primer sistema de pozo el producto derivado de un primer volumen de la zona subterránea producir gas a partir del primer volumen de la zona subterránea perforar un segundo sistema de pozo dentro de la zona subterránea en donde el segundo sistema de pozo comprende un segundo patrón de drenaje mover el producto derivado desde un segundo volumen de la zona subterránea hasta el primer volumen de la zona subterránea y producir gas a partir del segundo volumen de la zona subterránea 37
2 - El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque la zona subterránea tiene una presión de formación inicial por debajo de 17 57 kg/cm2
3 - El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque la zona subterránea tiene una presión de formación inicial por debajo de 10 54 kg/cm2
4 - El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque por lo menos uno de los patrones de drenaje comprende una perforación principal con una pluralidad de perforaciones laterales
5 - El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque por lo menos uno de los patrones de drenaje pro/pe flujo de fluido sus anc i a lmente uniforme dentro de una zona subterránea
6 - El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque por lo menos uno de los patrones de drenaje comprende una perforación principal que se extiende desde un primer extremo de un área en la zona subterránea hasta un extremo distante del área y por lo menos un conjunto de perforaciones laterales que se 38 extienden hacia fuera desde un lado de la perforación principal
7 - El método de conformidad con la reivindicación 6 caracterizado porque las perforaciones de pozo laterales se acortan progresivamente conforme se incrementa una distancia entre una perforación de pozo lateral respectiva y el primer extremo
8 - El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque la zona subterránea comprende un manto de carbón el producto derivado comprende agua y el gas comprende metano del yacimiento de carbón
9 - El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque el segundo sistema de pozo es sustancialmente con penetración ascendente del primer sistema de pozo
10 - El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque una mayoría del producto derivado que se puede retirar de forma realista del segundo volumen se desplaza del segundo volumen de la zona subterránea al primer volumen de la zona subterránea
11 - El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque el producto 39 derivado que se desplaza desde un segundo volumen de la zona subterránea hasta el primer volumen de la zona subterránea se realiza mediante el bombeo del producto derivado del segundo volumen a la superficie seguido por la re-inyeccion del producto derivado dentro del primer volumen
12 - El método de conformidad con la reivindicación 11 caracterizado porque el bombeo se realiza mediante una bomba una entrada la cual esta colocada en una cavidad agrandada formada en una perforación de pozo y la bomba opera para bombear el fluido acumulado en la cavidad agrandada a la superficie
13 - El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque el desplazamiento del producto derivado desde un segundo volumen de la zana subterránea hasta el primer volumen de la zona subterránea se lleva a cabo mediante la formación de una conexión hidráulica de subsuperf ície entre el primer patrón de drenaje y el segundo patrón de drenaje
14 - Un método para administrar el producto derivado subterráneo que comprende perforar un primer sistema de pozo dentro de una zona subterránea la zona subterránea tiene una 40 inclinación estructural caracterizado porque el primer sistema de pozo comprende un primer patrón de drenaje sustancialmente de inclinación paralela que se extiende en penetración ascendente en la zona subterránea y que finaliza en un primer término retirar por medio del primer sistema de pozo el producto derivado de un primer volumen de la zona subterránea para permitir la producción de gas a partir del primer volumen producir gas a partir del primer volumen por medio del primer sistema de pozo perforar un segundo sistema de pozo dentro de la zona subterránea en donde el segundo sistema de pozo comprende un segundo patrón de drenaje sustancialmente de inclinación paralela que se extiende en penetración ascendente en la zona subterránea y en penetración ascendente del primer termino y que finaliza en un segundo termino y mover a través del primer sistema de pozo y el segundo sistema de pozo el producto derivado desde un segundo volumen de la zona subterránea hasta el primer volumen de la zona subterránea y producir gas a partir del segundo volumen de la zona subterránea a través del segundo sistema de pozo
15 - El método de conformidad con la 41 reivindicación 14 caracterizado porque el desplazamiento comprende retirar a la superficie el fluido desde el segundo volumen y hacer que el fluido fluya desde la superficie hasta el primer 5 volumen de la zona subterránea
16 - El método de conformidad con la y reivindicación 15 caracterizado porque el flujo desde la superficie hasta el primer volumen de la zona subterránea es a través del primer sistema de 10 pozo
17 - El método de conformidad con la reivindicación 14 caracterizado porque el desplazamiento comprende formar una conexión hidráulica entre el primer patrón de drenaje 15 sustancialmente de inclinación paralela y el segundo patrón de drenaje sustancialmente de inclinación paralela
18 - El método de conformidad con la reivindicación 14 caracterizado porque la conexión 20 hidráulica es en la subsuperf ície
19 - El método de conformidad con la reivindicación 18 que ademas comprende perforar un tercer sistema de pozo dentro de la zona subterránea caracterizado porque el tercer sistema 25 de pozo comprende un tercer patrón de drenaje 42 sustancialmente de inclinación paralela que se extiende en penetración ascendente en la zona subterránea y en penetración ascendente desde el segundo termino y desplazar el producto derivado desde un tercer volumen de la zona subterránea por lo menos hasta uno del primer y segundo volumen de la zona subterránea
20 - El método de conformidad con la reivindicación 19 caracterizado porque el desplazamiento comprende retirar a la superficie el fluido desde el tercer volumen de la zona subterránea y hacer que el fluido fluya desde la superficie por lo menos hasta uno del primer y segundo volumen de la zona subterránea
21 - El método de conformidad con la reivindicación 20 caracterizado porque el flujo desde la superficie por lo menos hasta uno del primer y segundo volumen de la zona subterránea es por medio del primer o segundo sistema de pozo
22 - El método de conformidad con la reivindicación 19 caracterizado porgue el desplazamiento comprende formar una conexión hidráulica entre el primer patrón de drenaje sustancialmente de inclinación paralela y el segundo patrón de drenaje sustancialmente de 43 inclinación paralela
23 - El método de conformidad con la reivindicación 22 caracterizado porque la conexión hidráulica es en la subsuperf ície 5
24 - El método de conformidad con la reivindicación 14 caracterizado porque por lo ^ menos uno de los patrones de drenaje sustancialmente de inclinación paralela comprende una perforación principal con una pluralidad de 10 perforaciones laterales
25 - El método de conformidad con la reivindicación 14 caracterizado porque por lo menos uno de los patrones de drenaje sustancialmente de inclinación paralela provee 15 flujo de fluido sustancialmente uniforme dentro de un área subterránea
26 - El método de conformidad con la reivindicación 14 caracterizado porque por lo menos uno de los patrones de drenaje 20 sustancialmente de inclinación paralela comprende una perforación principal que se extiende desde un primer extremo de un área en la zona subterránea hasta un extremo distante del área y por lo menos un conjunto de perforaciones laterales que se 25 extienden hacia fuera desde un lado de la 44 perforación principal
27 - El método de conformidad con la reivindicación 14 caracterizado porque la zona subterránea comprende un manto de carbón el producto derivado comprende agua y el gas comprende metano del yacimiento de carbón
28 - El método de conformidad con la reivindicación 14 caracterizado porque cada uno de los patrones de drenaje comprende un área de aproximadamente 60 7 - 80 9 hectáreas
29 - El método de conformidad con la reivindicación 14 caracterizado porque por lo menos 80- del gas es producido en el primer y segundo volúmenes de la zona subterránea y en donde sustancialmente todo el producto derivado del segundo volumen de la zona subterránea se desplaza de regreso al interior de la zona subterránea
30 - Un campo que se puede operar para retirar materiales de la subsuperf ície caracterizado porgue comprende una pluralidad de conjuntos de patrones de drenaje cada conjunto comprende uno o mas patrones de perforación de pozo sustancialmente de inclinación paralela que se extienden a través de una formación y una mayoría de los conjuntos se utilizan para drenar agua producir gas y recibir el 45 producto derivado proveniente de un conjunto de patrones de penetración ascendente
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|---|---|---|---|
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