MXPA99004950A - Metodos y aparatos para la recuperacion mejorada de depositos viscosos mediante estimulacion termica - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un método y aparato para una recuperación mejorada de depósitos subterráneos;un fluido de calentamiento circula en un ensamble de tubería concéntrica que se fija a un intercambiador de calor del fondo de agujero;un fluido convertible desciende hacia el intercambiador de calor de fondo de agujero en el ensamble de tubería concéntrico, en donde se convierte en vapor mediante la transferencia de calor desde el fluido de calentamiento;el vapor entonces puede utilizarse para licuar los depósitos subterráneos viscosos;una válvula de control alimentación controla la velocidad en que el fluido convertible entra al intercambiador de calor de fondo de agujero;la costra que se produce por la vaporización del fluido convertible se purga mediante una válvula purgadora en el colector del pozo.

Description

MÉTODOS Y APARATOS PARA LA RECUPERACIÓN MEJORADA DE DEPÓSITOS VISCOSOS MEDIANTE ESTIMULACIÓN TÉRMICA CAMPO PE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a los métodos y aparatos para la recuperación de depósitos de aceite viscoso y en particular al método descrito en la patente de E.U.A. No. 4,641 ,710 de Klinger, la cual se incorpora aquí por referencia. Klinger, en la patente de E.U.A. No. 4,641 ,710 describe un intercambiador de calor en el fondo del agujero que genera vapor para licuar los depósitos de aceite viscoso. Un calentador de superficie ubicado en la parte superior del pozo calienta un fluido de calentamiento que se bombea en una tubería cerrada hacia los estratos que contienen el aceite, donde la tubería termina en "U" antes de ascender nuevamente hacia el calentador de superficie. Un fluido convertible, por ejemplo, agua, se envía rápidamente por la tubería caliente justo sobre la "U" para generar vapor. El vapor continúa absorbiendo el calor a lo largo de la porción baja de la "U" antes de entrar a los estratos que contienen aceite. Este calentamiento prolongado de vapor asegura que el vapor, al entrar a los estratos que contienen el aceite, sea de muy alta calidad o incluso esté sobrecalentado dependiendo de las tasas relativas de calentamiento y fluidos convertibles.

La patente de E.U.A. No. 5,085,275 de Gondouin describe agujeros de desagüe horizontales gemelos que operan en un modo de "empuje intermitente" cíclico mediante el uso de una sección de distribuidor de vapor de 3 vías. Un generador de vapor montado en la superficie genera vapor que se inyecta en una tubería dentro del pozo hacia la sección de la válvula de tres vías. La sección de la válvula dirige el vapor hacia un agujero de desagüe horizontal, el cual funciona en modo de "empuje intermitente" creando una zona de aceite móvil caliente alrededor del agujero de desagüe como resultado del vapor inyectado. Entonces la válvula cambia para que el agujero de desagüe funcione en el modo de "resople", eliminando el aceite móvil caliente. Al mismo tiempo, el agujero de desagüe opuesto opera en el modo de "empuje". Gondouin también describe la distribución de la tubería dentro del pozo de sondeo, la cual reduce la pérdida de calor de la tubería de inyección de vapor en las rocas frías que rodean la tubería del pozo. En una modalidad, tanto la línea de inyección de vapor como la línea de producción que transporta el aceite calentado están suspendidas dentro de la tubería del pozo que está llena de gas. Debido a que la línea de producción contiene aceite caliente resultante de la inyección de vapor calienta el gas dentro de la tubería y reduce el gradiente de temperatura a lo largo de la tubería de inyección de vapor. En otra modalidad, la tubería de producción es concéntrica con la tubería de inyección de vapor, la tubería de vapor se encuentra dentro de la tubería de producción. Esta disposición de tubería concéntrica está suspendida dentro de la tubería del pozo que está llena con gas.

Terminología Los siguientes términos se utilizan en esta descripción y en las reivindicaciones: Depósitos subterráneos: depósitos viscosos bajo la tierra que pueden licuarse mediante la estimulación térmica a partir de un vapor calentado. Capa superficial: la capa de la tierra que se encuentra entre la superficie y los depósitos subterráneos. Pozo de sondeo: el agujero resultante de un barrenado convencional para depósitos subterráneos. Tubería del pozo: la tubería que llena y sella la pared de pozo de sondeo. Fluido de calentamiento: un fluido adecuado para proveer calor y crear vapor que pueda licuar los depósitos subterráneos. Fluido convertible: un fluido adecuado que se convierte en vapor mediante el intercambio térmico de los fluidos de calentamiento para licuar los depósitos subterráneos. Ensamble de tubería concéntrica: tubería dispuesta concéntricamente que transporta el fluido de calentamiento y el fluido convertible hacia un intercambiador de calor en el fondo del agujero. Intercambiador de calor en el fondo del agujero: aparato ubicado en el pozo de sondeo dentro de o junto a los depósitos subterráneos, donde el fluido convertible se convierte en vapor mediante intercambio térmico a partir de un fluido de calentamiento.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención cuenta con un intercambiador de calor en el fondo del agujero que genera vapor para licuar depósitos viscosos. Un calentador de superficie montado en la superficie calienta un fluido de calentamiento a una temperatura suficiente para convertir un líquido convertible en vapor en el ¡ntercambiador de calor del fondo del agujero. El fluido de calentamiento desciende al intercambiador de calor y asciende nuevamente al calentador de superficie en una tubería concéntrica. En una modalidad, el fluido de calentamiento, típicamente cloruro de sodio licuado, desciende hacia el ¡ntercambiador de calor en una tubería de entrada aislada. La sal licuada asciende desde el intercambiador de calor hacia la superficie en una tubería de salida concéntrica con y conteniendo la tubería de entrada. Otros fluidos de calentamiento que son aceptable incluyen aceite, Dow Therm o agua. El fluido convertible, preferiblemente agua, desciende hacia el intercambiador de calor para vaporización en una tubería de alimentación concéntrica con y que contiene la tubería de salida. Otros fluidos convertibles adecuados incluyen el aceite disel o aceite gas. El ensamble concéntrico completo se suspende en la tubería del pozo llena con gas a presión baja. Esta suspensión reduce la pérdida de calor desde la tubería de alimentación hacia las rocas frías que rodean la tubería del pozo. El ensamble concéntrico ofrece otras ventajas.

Primero, a diferencia del método que se describe en la patente E.U.A. No. 4,641 ,710 de Klinger, únicamente la tubería de entrada necesita estar aislada. Debido a que la tubería aislada es cuando menos cinco veces más costosa que la tubería sencilla, representa un gran ahorro en costos sobre tal diseño. Segundo, el arreglo de la tubería de alimentación que contiene concéntricamente la tubería de salida no aislada permite que el fluido convertible se caliente eficientemente antes de entrar al intercambiador de calor del fondo del agujero. Este calentamiento previo del fluido convertible sucede utilizando la superficie de la tubería de salida sola con el fluido convertible y el fluido de calentamiento en un flujo contracorriente eficiente. Tercero, debido a su ensamble de tubería concéntrica provee un calentamiento previo eficiente del fluido convertible, el diseño del intercambiador de calor se simplifica. El intercambiador de calor ahora necesita únicamente proveer el calor latente de vaporización habiendo adquirido el calor sensible necesario para que el fluido convertible descienda la longitud de la tubería hacia el intercambiador de calor del fondo del agujero. Las superficies de intercambio térmico necesarias en el intercambiador de calor del fondo del agujero son más pequeñas que las descritas en el método anterior de Kinger en la patente EUA No. 4.641.710, lo cual nuevamente disminuye el costo de fabricación. Otras características y ventajas de la invención aparecerán a partir de la siguiente descripción de la modalidad preferida y de las reivindicaciones.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura es una representación diagramática, en una sección de una formación de tierra, de un ensamble de tubería concéntrico anexo a un intercambiador de calor en el fondo del agujero.

DESCRIPCIÓN DETALLADA PE LA MODALIDAD PREFERIDA La formación de tierra 5 que se muestra en la figura 1 incluye un depósito subterráneo 10 por debajo de la capa superficial 12 limitado por una superficie 15 que típicamente es la superficie de la tierra. Con una extensión de la capa superficial 12, hacia el depósito subterráneo 10, se encuentra un pozo de sondeo 18 que puede formarse mediante técnicas de barrenado de exploración de aceite convencionales. En una operación común, el pozo de sondeo 18 se llena o se recubre con una tubería tubular para pozo. Dentro del pozo de sondeo 18, se encuentra suspendido un ensamble de tubería concéntrica 19 desde la parte superior del pozo 22. El ensamble de tubería concéntrica 19 desciende hacia un aparato de calentamiento 25 en el fondo del agujero, donde se genera mediante la transferencia de calor del fluido de calentamiento32, el cual preferiblemente es una sal licuada, hacia un fluido convertible 35, preferiblemente agua. El fluido de calentamiento 32 entra a la tubería de entrada 40 en la parte superior del pozo 22 y desciende hacia el aparato de calentamiento del fondo del agujero 25 . La tubería de entrada 40 se aisla mediante aislamiento 42. En el aparato de calentamiento 25 del fondo del agujero, la tubería de entrada 40 se conecta con la tubería de intercambio térmico 60 dentro de la porción del colector de vapor 65 del aparato del calentamiento 25 del fondo del agujero. El calor de la tubería del ¡ntercambiador de calor 60 vaporiza el fluido convertible 35 dentro de la porción del colector de vapor 65. El vapor 30 entra a la tubería del colector de vapor 70 cerca de la coraza 75 para que el vapor se mantenga con una alta calidad o incluso sobrecalentado por el calor de la tubería del ¡ntercambiador de calor 60 que se extiende hacia abajo. El vapor 30 entonces puede utilizarse para licuar un depósito subterráneo 10 mediante un método de descarga de vapor o mediante la técnica de empuje intermitente. Después de pasar a través del aparato del calentamiento 25 del fondo del agujero en la tubería del intercambiador de calor 60, el fluido de calentamiento de regreso 45 asciende al pozo de sondeo 18 en la tubería de salida 50, la cual contiene una tubería de entrada aislada 40. En la superficie 15, el fluido de calentamiento de regreso 45 se vuelve a calentar en un calentador de superficie (no se muestra) y se bombea de regreso en la tubería de entrada aislada 40 como fluido de calentamiento 32. El mismo calentador de superficie puede utilizarse para calentar previamente el fluido convertible 35 dentro de una tubería economizadora convencional (no se muestra) antes de bombear de regreso en la tubería de alimentación 80 hacia el aparato de calentamiento 25 del fondo del agujero. La tubería de alimentación 80 contiene tubería de salida 50. A diferencia de la tubería de entrada 40, la tubería de alida 50 no está aislada. De esta manera, el fluido convertible 35 se calienta de manera eficiente y continua dentro de la tubería de alimentación 80, mediante el fluido de calentamiento de regreso 45 aún caliente utilizando la pared de la tubería de salida 50 sola como superficie de intercambio térmico. Debido a que el intercambio térmico continua hasta que el fluido convertible 35 entra al aparato de calentamiento 25 del fondo del agujero, el aparato de calentamiento 25 del fondo del agujero necesita únicamente proveer el calor latente de vaporización, el calor sensible necesario se provee mediante el ensamble de tubería concéntrica 19. Ahora, el diseño del aparato de calentamiento 25 del fondo del agujero se simplifica y los costos de producción disminuyen debido a que la tubería del ¡ntercambiador de calor 60 puede ser más corta ya que únicamente provee el calor latente de vaporización. La tubería de alimentación 80 no requiere aislamiento debido a que la pérdida de calor a través de la tubería del pozo 20 se reduce mediante la suspensión del pozo de sondeo 18 lleno con gas a presión baja. Por ende, el único aislamiento requerido es el de la tubería de entrada 40. Una válvula de alimentación 30 controla la velocidad del fluido convertible 35 en el aparato de calentamiento del fondo del agujero. La válvula de alimentación 30 responde a las diferencias de presión entre el fluido convertible 35 y la base de la tubería de alimentación 80 y la presión de vapor dentro de la porción del colector de vapor 65 del aparato de calentamiento 25 del fondo del agujero, por lo que la calidad del vapor se mantiene en un valor alto.

La acumulación de costra en la tubería de extensión 60 que va hacia abajo se reduce debido a que la tubería tiene un diámetro estrecho, lo cual ocasiona que la costra se desprenda periódicamente. Esta costra desprendida entonces se acumula en la base del aparato de calentamiento 25. Una válvula purgadora 85 se abre periódicamente para drenar la costra acumulada hacia un colector de aceite del pozo 90. Además, pueden añadirse compuestos químicos convencionales de remoción de costra al agua caliente 50 en la superficie antes de bombear hacia el aparato de calentamiento 25. La descripción anterior ilustra las aplicaciones especificas de la invención. Los expertos en la técnica descubrirán otras aplicaciones útiles de la invención que pueden aparecer en la descripción especifica. De conformidad, la presente invención no se limita a los ejemplos anteriormente descritos.

Claims (8)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un procedimiento para suministrar un vapor a partir de la conversión de un fluido convertible dentro de un depósito subterráneo mediante la estimulación térmica a partir de un fluido de calentamiento, donde el fluido de calentamiento y el fluido convertible están contenidos dentro de la tubería concéntrica en el interior de un agujero que se extiende desde el depósito subterráneo hacia la superficie de una capa superficial alejada del depósito subterráneo, que comprende los siguientes pasos: calentamiento del fluido de calentamiento a una temperatura suficiente para la conversión de un líquido convertible en vapor dentro de agujero en el depósito subterráneo mediante una transferencia de calor, desde el fluido de calentamiento hacía el líquido convertible, avance del líquido convertible y el fluido de calentamiento dentro de la tubería concéntrica desde la superficie hacia los depósitos subterráneos conectados en un intercambiador de calor, donde el calor del fluido de calentamiento convierte el líquido convertible en vapor, y el regreso del fluido de calentamiento dentro de la tubería concéntrica para volver a calentarlo.

2.- Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la tubería concéntrica está dispuesta de tal manera que el fluido de calentamiento avanza desde la superficie hacia el intercambiador de calor dentro de una tubería de entrada dentro y substancialmente concéntrica con una tubería de salida, y el fluido de calentamiento asciende hacia la superficie desde el intercambiador de calor y la tubería de salida, la cual se encuentra dentro y substancialmente concéntrica con una tubería de alimentación, y donde el fluido convertible avanza desde la superficie hacia el intercambiador de calor dentro de la tubería de alimentación.

3.- Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el intercambiador de calor del fondo del agujero contiene una válvula de alimentación que controla la velocidad de alimentación del fluido convertible que entra al intercambiador de calor del fondo del pozo, y caracterizada además porque el intercambiador de calor contiene una válvula purgadora para que la costra acumulada que se produjo mediante vaporización del fluido convertible pueda purgarse desde el intercambiador de calor hacia el colector de aceite del pozo.

4.- Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque por lo menos la tubería de entrada está aislada, y caracterizada además porque el fluido convertible es agua y el fluido de calentamiento es una sal licuada.

5.- Un aparato para proveer un vapor a partir de la conversión de un fluido convertible dentro de un depósito subterráneo mediante estimulación térmica a partir de un fluido de calentamiento dentro de un agujero que se extiende desde la superficie de una capa superficial remota desde el depósito subterráneo que comprende: tubería concéntrica dentro del agujero para proveer el fluido de calentamiento y el líquido convertible desde la superficie hacia el depósito subterráneo y para regresar el fluido de calentamiento desde el depósito subterráneo hacia la superficie, y un intercambiador de calor conectado a las tuberías concéntricas, donde el calor del fluido de calentamiento convierte el líquido convertible en vapor.

6.- El aparato de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque la tubería concéntrica está dispuesta de tal manera que el fluido de calentamiento avanza desde la superficie hacia el intercambiador de calor dentro de una tubería de entrada dentro y substancialmente concéntrica con una tubería de salida, y el fluido de calentamiento asciende hacia la superficie desde el intercambiador de calor en la tubería de salida que se encuentra dentro y substancialmente concéntrica con una tubería de alimentación, y donde el fluido convertible avanza desde la superficie hacia el intercambiador de calor dentro de la tubería de alimentación.

7.- El aparato de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque el intercambiador de calor contiene una válvula de alimentación que controla la tasa de alimentación del fluido convertible que entra al intercambiador de calor del fondo del agujero, y caracterizada además porque el intercambiador de calor contiene una válvula purgadora, por lo que la costra acumulada que se produjo mediante la vaporización del fluido convertible puede purgarse desde el intercambiador de calor hacia el colector de aceite del pozo.

8.- El aparato de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque por lo menos la tubería de salida se encuentra aislada y donde el fluido convertible es agua y el fluido de calentamiento es sal licuada.