RU2461703C2 - Способ и устройство для транспортировки in situ битума или тяжелой нефти - Google Patents
Способ и устройство для транспортировки in situ битума или тяжелой нефти Download PDFInfo
- Publication number
- RU2461703C2 RU2461703C2 RU2010149790/03A RU2010149790A RU2461703C2 RU 2461703 C2 RU2461703 C2 RU 2461703C2 RU 2010149790/03 A RU2010149790/03 A RU 2010149790/03A RU 2010149790 A RU2010149790 A RU 2010149790A RU 2461703 C2 RU2461703 C2 RU 2461703C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- conductors
- inductors
- inductor
- product pipeline
- Prior art date
Links
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 35
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 100
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 36
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 28
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000003027 oil sand Substances 0.000 claims description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
- E21B43/2401—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection by means of electricity
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
- E21B43/2406—Steam assisted gravity drainage [SAGD]
- E21B43/2408—SAGD in combination with other methods
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
- H05B6/108—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2214/00—Aspects relating to resistive heating, induction heating and heating using microwaves, covered by groups H05B3/00, H05B6/00
- H05B2214/03—Heating of hydrocarbons
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу транспортировки "in situ" - на месте добычи битума или тяжелой нефти из месторождений нефтеносного песка. Обеспечивает повышение эффективности подземного нагрева битума или тяжелой нефти без использования пара - за счет индуктивного метода. Сущность изобретений: при транспортировке "in situ" битума или тяжелой нефти резервуар нагружают тепловой энергией для снижения вязкости битума или тяжелой нефти со следующими признаками: посредством по меньшей мере одного индуктивного проводящего шлейфа битум или тяжелую нефть нагревают и настолько сжижают, чтобы обеспечить возможность отведения по продуктопроводу; индуктивность проводящего шлейфа компенсируют на отдельных участках; индуктивный проводящий шлейф и продуктопровод размещают таким образом по отношению друг к другу, что производительность добычи максимизируют. При этом предусматривают распределение мощности нагрева продуктопровода, в том числе асимметричное. Для этого над продуктопроводом используют индуктор в качестве прямого проводника тока и индуктор или индукторы в качестве обратных проводников тока. При этом обеспечена возможность переноса одной и той же силы тока через прямой проводник и обратные проводники тока. Величину силы тока и сдвиги фаз тока выбирают такими, чтобы обеспечить возможность схемы соединения проводников с нулевой точкой в соединении звездой. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 10 ил.
Description
Изобретение относится к способу транспортировки “in situ” (на месте добычи) битума или тяжелой нефти из месторождений нефтеносного песка согласно родовому понятию пункта 1 формулы изобретения. Наряду с этим изобретение относится к соответствующему устройству для осуществления способа.
Согласно немецкому патенту DE 1020087040605 B4, озаглавленному «Vorrichtung zur “in situ” - Forderung von Bitumen oder Schwerstol», предложено устройство, согласно которому обозначенное как резервуар месторождение нефтеносного песка нагружается тепловой энергией для снижения вязкости битума или тяжелой нефти таким образом, что предусмотрено по меньшей мере одно электрическое/электромагнитное нагревание и имеется транспортировочная труба для отвода сжиженного битума или тяжелой нефти, для чего на заданной глубине резервуара проведены по меньшей мере два линейно проходящие проводника в горизонтальной ориентации, причем концы проводников внутри или снаружи резервуара электропроводно соединены и совместно образуют проводящий шлейф, который реализует заданное комплексное сопротивление, и вне резервуара подключены к внешнему генератору переменного тока для электрической мощности, причем индуктивность проводящего шлейфа на участках компенсируется. Тем самым резервуар индуктивно обогревается.
В основу вышеуказанного патента положен известный способ транспортировки SAGD (поддерживаемый паром гравитационный дренаж): SAGD способ инициируется тем, что в типовом случае 3 месяца обе трубы подогреваются паром, чтобы сначала по возможности быстро битум в пространстве между трубами привести в жидкое состояние. Затем осуществляется подача пара в резервуар через верхнюю трубу, и транспортировка через нижнюю трубу может начинаться.
В более ранних неопубликованных немецких заявках того же заявителя (AZ 10 2007 008 192.6 под названием «Vorrichtung und Verfahren zur “in situ”- Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz unter Herabsetzung deren Viskositat aus einer unterirdischen Lagerstatte» и AZ 10 2007 036 832.3 под названием «Vorrichtung zur “in situ” - Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz») уже предложены электрические/электромагнитные способы нагрева для транспортировки “in situ” битума и/или тяжелой нефти, при которых, в частности, осуществляется индуктивный нагрев резервуара.
Коммерчески используемыми являются способы добычи битума из нефтеносного песка посредством пара и горизонтальных скважин (SAGD). Для этого большие количества водяного пара требуются для нагрева битума, и в результате получаются большие количества воды, подлежащей очистке. При этом уже указывалось на возможность подземного нагрева битума без использования пара. Чисто электрорезистивный нагрев битума для добычи также известен.
Исходя из вышеназванного патента и дальнейшего уровня техники, задачей изобретения является усовершенствование способа и создание соответствующего устройства.
Указанная задача решается признаками пункта 1 формулы изобретения. Соответствующее устройство является предметом пункта 10 формулы изобретения. Варианты осуществления соответствующего изобретению способа и соответствующего устройства приведены в зависимых пунктах.
Предметом изобретения является то, что предлагается чисто электроиндуктивный способ нагрева и добычи битума с особенно благоприятным расположением индукторов. При этом существенным является размещение одного из индукторов непосредственно над производственной трубой, то есть без заметного горизонтального смещения. Хотя невозможно полностью избежать смещения при размещении скважин, смещение в любом случае должно быть менее 10 м, предпочтительно менее 5 м, что при соответствующих размерах месторождений может рассматриваться как пренебрежимо малое.
При этом речь идет о позиционировании индукторов, которые являются важными именно для способа добычи без использования пара, а также об электрическом соединении частичных проводников.
В то время как в цитированном выше патенте электромагнитный процесс нагрева может комбинироваться с паровым процессом (SAGD), в дополнительном изобретении, таким образом, ориентируются исключительно на электромагнитный нагрев, что далее обозначается как способ EMGD (электромагнитный гравитационный дренаж). При EMGD-способе речь идет о позиционировании индукторов с отдельными частичными проводниками, которые являются важными именно для способа добычи без использования пара, а также об электрическом соединении частичных проводников.
За счет нескольких, в частности, трех частичных проводников, например, возможно, вначале процесса нагрева работать с переменным током, чтобы максимально быстро достичь нагрева битума и/или тяжелой нефти вблизи трубы нефтепродукта (продуктопровода), чтобы затем переключиться на трехфазный ток, и наоборот: за счет соответствующего тока для нагрева добыча может быть максимизирована.
Другие особенности и преимущества изобретения следуют из последующего описания чертежей и примеров выполнения со ссылками на чертежи, в связи с пунктами формулы изобретения.
На чертежах в схематичном представлении показано следующее:
Фиг.1 - сечение через резервуар нефтеносного песка с инжекционной и транспортировочной трубой согласно уровню техники,
Фиг.2 - вид в перспективе фрагмента резервуара нефтеносного песка с горизонтально в резервуаре проходящим электрическим проводящим шлейфом согласно основной патентной заявке,
Фиг.3 - уровень техники посредством комбинации фиг.1 и фиг.2 SAGD-способа с электромагнитной индуктивной поддержкой,
Фиг.4 - электрическая схема соединения индуктивных частичных проводников в случае двух частичных проводников,
Фиг.5 - электрическая схема соединения индуктивных частичных проводников в случае трех частичных проводников с параллельным включением двух частичных проводников,
Фиг.6 - электрическая схема соединения индуктивных частичных проводников в случае трех частичных проводников с трехфазным током,
Фиг.7-10 - четыре варианта нового EMGD-способа с различными конфигурациями индукторов.
Подобные или одинаково действующие блоки снабжены на чертежах одинаковыми или соответствующими ссылочными позициями. Чертежи далее описаны по группам.
На фиг.1 и 2 изображено месторождение 100 нефтеносного песка, обозначенное в виде резервуара, причем для дальнейших рассмотрений будет принят блок 1 в виде параллелепипеда с длиной l, шириной w и высотой h. Длина l может, например, составлять 500 м, ширина w от 60 до 100 м и высота h примерно от 20 до 100 м. Следует учитывать, что исходя от поверхности Е земли, могут иметься покрывающие породы толщиной s до 500 м.
При реализации известного из уровня техники SAGD-способа согласно фиг.1 в резервуаре 100 нефтеносного песка месторождения имеются инжекционная труба 101 для пара или смеси воды/пара и транспортировочная труба 102 для сжиженного битума или нефти.
На фиг.2 показано устройство индуктивного нагрева. Оно может быть образовано длинным, от нескольких сотен метров до 1,5 км, проводящим шлейфом 10-20, проложенным в земле, причем прямой проводник 10 и обратный проводник 20 проведены рядом, то есть на одной глубине, и на конце через элемент 15 соединены друг с другом внутри или вне резервуара 100. В начале проводники 10 и 20 проводятся вертикально или под тупым углом вниз и запитываются от высокочастотного генератора 60, который может размещаться во внешнем корпусе, электрической мощностью. В частности, проводники 10 и 20 проходят на одинаковой глубине либо рядом один с другим, либо один над другим. При этом имеет значение смещение проводников.
Типовые расстояния между прямым и обратным проводниками 10, 20 составляют от 10 до 60 м при внешнем диаметре проводников от 10 до 50 см (от 0,1 до 0,5 м).
Электрический двойной проводник 10, 20 на фиг.2 с вышеназванными типовыми размерами имеет распределенную индуктивность на единицу длины от 1,0 до 2,7 мкГн/м. Поперечная (шунтирующая) емкость на единицу длины при названных размерах находится в пределах лишь от 10 до 100 пФ/м, так что емкостными поперечными токами можно пренебречь. При этом следует избегать волновых эффектов. Волновая скорость определяется емкостью и индуктивностью на единицу длины конфигурации проводников. Характеристическая частота схемы обусловлена длиной шлейфа и скоростью распространения волн вдоль схемы двойного проводника 10, 20. Поэтому длину шлейфа следует выбирать настолько малой, чтобы не возникали помеховые волновые эффекты.
В основной патентной заявке показывается, что моделируемое распределение плотности мощности помех в плоскости, перпендикулярной проводникам, - как оно образуется при противофазных токах верхнего и нижнего проводников - спадает радиально.
На фиг.3, которая в принципе представляет комбинацию фиг.1 и 2 в проекции, выбраны следующие обозначения:
0: участок резервуара нефти, повторяющийся многократно по обе стороны
1': пара горизонтальных труб (пара скважин) с инжекционной трубой а и трубой b нефтепродукта, представление в поперечном сечении
А: 1 горизонтальный параллельный индуктор
В: 2 горизонтальный параллельный индуктор
4: индуктивное возбуждение током за счет электрического соединения на концах индукторов (согласно фиг.3)
w: ширина резервуара, расстояние от одной из пары скважин до другой (в типовом случае 50-200 м)
h: высота резервуара, толщина геологического нефтеносного пласта (в типовом случае 20-60 м)
d1: горизонтальное расстояние от А до 1 равно w/2
d2: вертикальное расстояние от А и В до а: от 0,1 м до 0,9*h (в типовом случае 20-60 м)
Специально посредством расположения частичных проводников шлейфа проводников непосредственно над трубой нефтепродукта (продуктопроводом) получают преимущество, состоящее в том, что битум в окрестности над продуктопроводом в сравнительно короткое время нагревается и тем самым становится жидким. Это обуславливает то, что спустя короткое время (например, спустя 6 месяцев) начинается производство, которое сопровождается снижением давления резервуара. В типовом случае давление резервуара ограничено и зависит от толщины покрывающих пород, чтобы предотвратить прорыв преобразованной в пар воды (например, 12 бар на глубине 120 м, 40 бар на глубине 400 м и т.д.). Так как из-за электрического нагрева давление в резервуаре повышается, необходимо линейную токовую нагрузку для нагрева регулировать в зависимости от давления. Это, в свою очередь, означает, что повышенная мощность нагрева возможна только после начавшегося производства. Более ранняя транспортировка становится возможной за счет более близкого расположения индукторов. Близкое расположение двух противофазных (со сдвигом 180оС) индукторов, которые соединены проводящим шлейфом, невозможно, так как тогда индуктивное нагревание сильно снизилось бы, и требуемая линейная токовая нагрузка в кабеле была бы слишком высокой.
Соответствующая электрическая схема соединений следует из фиг.4-6: при этом следует различать, имеются ли два или три частичных проводника.
На фиг.4: А представляет собой первый индуктивный частичный проводник (прямой проводник), а В - второй индуктивный частичный проводник (обратный проводник), к которым подключен инвертор/высокочастотный генератор 60 по фиг.2.
На фиг.5 показан вариант включения, в котором используются три индуктора, причем два из них переносят половинный ток. На фиг.5: А представляет собой первый индуктивный частичный проводник, В - второй индуктивный частичный проводник и С - третий индуктивный частичный проводник, причем частичные проводники В и С включены параллельно. Также возможны другие комбинации частичных проводников. Имеется инвертор/ высокочастотный генератор.
На фиг.6 показан вариант включения, в котором также используются три индуктора, которые, однако, подключены к генератору трехфазного тока и поэтому все имеют одинаковую линейную токовую нагрузку со сдвигом фазы 120°. На фиг.6: А представляет собой первый индуктивный частичный проводник, В - второй индуктивный частичный проводник и С - третий индуктивный частичный проводник. Все частичные проводники подключены к инвертору/высокочастотному генератору трехфазного тока.
Варианты включения согласно фиг.4-6 используются, чтобы реализовать описанные далее с помощью фиг.7-10 конфигурации индукторов в резервуаре. При этом индуктор, например индуктивный частичный проводник А или А', служит в качестве прямого проводника, а индуктор В или В' - в качестве обратного проводника, причем прямой и обратный проводники в этом случае переносят одну и ту же силу тока со сдвигом фазы на 180° по отношению к изображениям в сечении на фиг.7 и 8.
Согласно фиг.5, также индуктор А может служить в качестве прямого проводника, а два индуктора В и С - в качестве обратных проводников. При этом параллельно включенные обратные проводники В и С переносят, соответственно, половинную силу тока со сдвигом фазы на 180о по отношению к току в прямом проводнике А.
Наконец, один индуктор может служить в качестве прямого проводника, а более чем два индуктора - в качестве обратных проводников, причем сдвиг фазы токов прямого проводника ко всем обратным проводникам составляет 180°, а сумма токов обратных проводников соответствует току прямого проводника.
Соответственно фиг.6, три индуктора А, В и С могут переносить одну и ту же силу тока, и сдвиг фазы между ними может составлять, соответственно, 120°. Три индуктора А, В и С со стороны входа запитываются от генератора трехфазного тока, а со стороны выхода соединены с нулевой точкой в соединении звездой, которая может лежать внутри или снаружи резервуара и соответствует элементу 15 соединения. При этом также возможно, что три индуктора А, В и С переносят не равные силы тока, и имеют сдвиги фазы иные, чем 120°. Силы тока и сдвиги фаз выбираются таким образом, чтобы была возможной схема соединения с нулевой точкой в соединении звездой. В этом случае в любой момент времени сумма токов прямых проводников соответствует сумме токов обратных проводников.
На фиг.7 показан первый предпочтительный вариант изобретения для EMGD-способа. Имеются первый индуктор над продуктопроводом и второй индуктор на линии симметрии. Выбраны следующие обозначения:
0: участок резервуара нефти, повторяющийся многократно по обе стороны
b: продуктопровод, представление в поперечном сечении
А: 1 горизонтальный параллельный индуктор
В: 2 горизонтальный параллельный индуктор
А': 1 горизонтальный параллельный индуктор соседнего участка резервуара
4: индуктивное возбуждение током за счет электрического соединения на концах индукторов (согласно фиг.4)
w: ширина резервуара, расстояние от одной пары скважин до следующей (в типовом случае 50-200 м)
h: высота резервуара, толщина геологического нефтеносного пласта (в типовом случае 20-60 м)
d1: горизонтальное расстояние от А до В (w/2)
d2: вертикальное расстояние от В до b: предпочтительно от 2 до 20 м
d3: вертикальное расстояние от А до b: предпочтительно от 10 до 20 м.
На фиг.8 показан другой предпочтительный вариант изобретения для EMGD-способа. Имеются первый индуктор над продуктопроводом и второй индуктор на линии симметрии, причем в отличие от фиг.7 выбраны два отдельных токовых контура. Выбраны следующие обозначения:
0: участок резервуара нефти, повторяющийся многократно по обе стороны
b: продуктопровод, представление в поперечном сечении
А: 1 горизонтальный параллельный индуктор
В: 2 горизонтальный параллельный индуктор
А': 1 горизонтальный параллельный индуктор соседнего участка резервуара
В': 1 горизонтальный параллельный индуктор соседнего участка резервуара
4: индуктивное возбуждение током за счет электрического соединения на концах индукторов (согласно фиг.5)
w: ширина резервуара, расстояние от одной пары скважин до следующей (в типовом случае 50-200 м)
h: высота резервуара, толщина геологического нефтеносного пласта (в типовом случае 20-60 м)
d1: горизонтальное расстояние от А до В (w/2)
d2: вертикальное расстояние от В до b: предпочтительно от 2 до 20 м
d3: вертикальное расстояние от А до b: предпочтительно от 10 до 20 м.
На фиг.9 показан третий предпочтительный вариант изобретения для EMGD-способа. Имеются первый индуктор над продуктопроводом и два индуктора на линии симметрии, причем токовый контур разветвлен. Выбраны следующие обозначения:
0: участок резервуара нефти, повторяющийся многократно по обе стороны
b: труба нефтепродукта, представление в поперечном сечении
А: 1 горизонтальный параллельный индуктор непосредственно над продуктопроводом b
В: 2 горизонтальный параллельный индуктор на линии симметрии к соседнему участку резервуара
С: 3 горизонтальный параллельный индуктор на линии симметрии к соседнему участку резервуара
4: индуктивное возбуждение током за счет электрического соединения на концах индукторов (согласно фиг.5 или 6)
5: второе индуктивное возбуждение током за счет электрического соединения на концах индукторов
w: ширина резервуара, расстояние от одной пары скважин до следующей (в типовом случае 50-200 м)
h: высота резервуара, толщина геологического нефтеносного пласта (в типовом случае 20-60 м)
d1: горизонтальное расстояние от А до С (w/2)
d2: вертикальное расстояние от А до b: предпочтительно от 2 до 20 м
d3: вертикальное расстояние от С до b: предпочтительно от 10 до 20 м.
На фиг.10 показан четвертый предпочтительный вариант изобретения для EMGD-способа. Имеются первый индуктор над продуктопроводом и два других индуктора с боковым смещением, причем вновь имеется разветвленный токовый контур. Выбраны следующие обозначения:
0: участок резервуара нефти, повторяющийся многократно по обе стороны
b: продуктопровод, представление в поперечном сечении
А: 1 горизонтальный параллельный индуктор непосредственно над продуктопроводом b
В: 2 горизонтальный параллельный индуктор
С: 3 горизонтальный параллельный индуктор
4: индуктивное возбуждение током за счет электрического соединения на концах индукторов (согласно фиг.5 или 6)
w: ширина резервуара, расстояние от одной пары скважин до следующей (в типовом случае 50-200 м)
h: высота резервуара, толщина геологического нефтеносного пласта (в типовом случае 20-60 м)
d1: горизонтальное расстояние от А до С, а также от В до А (w/2)
d2: вертикальное расстояние от А до b: предпочтительно от 2 до 20 м
d3: вертикальное расстояние от С и В до b: предпочтительно от 5 до 20 м.
Выше были описаны различные варианты, которые конкретизируют предмет основной патентной заявки для EMGD-способа. В качестве особенно предпочтительных рассматриваются следующие варианты:
- Фиг.7 с вариантом включения по фиг.4. Индуктор В находится над продуктопроводом b, второй индуктор А находится на границе симметрии с соседним частичным резервуаром.
- Фиг.8 с двумя токовыми контурами и вариантом включения по фиг.4. Два индуктора А и А' находятся на границе симметрии с соседним частичным резервуаром. Два индуктора В и В' находятся над продуктопроводом b, а также не показанным здесь продуктопроводом соседнего частичного резервуара.
- Фиг.9 с вариантом включения по фиг.5 или 6. Индуктор А находится над продуктопроводом b, второй индуктор В находится на границе симметрии с левым соседним частичным резервуаром. Третий индуктор С находится на границе симметрии с правым соседним частичным резервуаром.
- Фиг.10 с вариантом включения по фиг.5 или 6. Индуктор А находится над продуктопроводом b, второй индуктор В находится на горизонтальном расстоянии d1 от последнего. Третий индуктор С находится на горизонтальном расстоянии d1, но на другой стороне.
Существенным компонентом устройства является, как уже описано выше, что индуктор находится непосредственно над продуктопроводом. Кроме того, приведены типы схем соединения (фиг.5 и 6) в комбинации позиционированием индукторов (фиг.8-10), которые обеспечивают варьирование распределение тока и, тем самым, распределения мощности нагрева между индуктором непосредственно над продуктопроводом и удаленными от него индукторами. Тем самым EMGD-способ особенно предпочтительным образом может быть осуществлен, как описано ниже.
EMGD может быть разделен на три фазы.
Фаза 1 образует нагревание резервуара, при этом не происходит добыча битума. При этом осуществляется расплавление битума в непосредственной окрестности от индукторов. Расплавленные зоны еще изолированы одна от другой, также не существует никакой коммуникации к продуктопроводу.
В фазе 2 битум в окрестности индуктора, который расположен непосредственно над продуктопроводом, расплавлен настолько, что возникает соединение с продуктопроводом. Добыча из этой средней зоны резервуара осуществляется с сопровождающим снижением давления. По-прежнему не существует никакой коммуникации к расплавленным зонам расположенных дальше внешних индукторов.
В фазе 3 средняя и внешне расположенные расплавленные зоны соединяются, что сопровождается снижением давления во внешних зонах. Добыча осуществляется из всего резервуара до полной эксплуатации месторождения.
Для предпочтительного выполнения EMGD в фазе 1 мощность нагрева концентрируется на индукторе непосредственно над продуктопроводом, чтобы достичь по возможности более ранней добычи. В последующих фазах 2 и 3 осуществляется непрерывное или поэтапное смещение составляющих мощности нагрева от средней зоны во внешние зоны, с учетом нагрузочной способности по давлению соответствующей зоны резервуара. Это требует, в зависимости от типа соединения и позиционирования индукторов, различных способов действий:
В случае конфигурации соответственно фиг.8 применяются различные, отдельно управляемые генераторы для подачи тока в А, А' и В, В'. Тем самым возможно независимое, соответствующее потребностям нагревание средней зоны и внешних зон посредством управления соответствующими генераторами.
В случае конфигураций соответственно фиг.9 и 10, в комбинации со схемой соединения соответственно фиг.6, вклады мощности нагрева в средней зоне и внешних зонах не являются независимыми друг от друга, а в определенных границах устанавливаются с помощью следующих режимов работы:
i) Для максимальной концентрации составляющих мощности нагрева на средней зоне (предпочтительно в фазе 1) индуктор А должен работать как прямой проводник, а индукторы В и С - как обратные проводники. При этом генератор служит в качестве источника переменного тока, и сдвиг фаз между А и В, С составляет 180о. При однородной электрической проводимости резервуара составляющие мощности нагрева равны Ѕ (А, средняя зона) к ј (В) и ј (С).
ii) При подаче тока с одинаковыми амплитудами и сдвигом фазы на 120о (трехфазный ток) получается равномерная составляющая мощности нагрева по 1/3 полной мощности для А, В и С, что предпочтительно применяется в фазах 2 и 3.
iii) После достаточного нагрева средней зоны там в конечном счете не требуется вводить дальнейшую мощность нагрева, и подача тока в индуктор А может полностью прерываться (по меньшей мере временами). Для этого осуществляется работа генератора переменного тока с индуктором В в качестве прямого проводника и индуктора С в качестве обратного проводника. Составляющие мощности нагрева равны 0 для А и по S для В и С.
В соответствии с требованиями к распределению мощности нагрева EMGD-фаз устанавливается один из описанных выше режимов работы i)-iii). Между этими режимами работы в пределах EMGD-фаз может производиться многократное переключение.
В качестве варианта режима работы ii) также возможны другие амплитудные соотношения и сдвиги фаз, которые также могут привести к асимметричным распределениям мощности нагрева, если условия резервуара этого требуют. В качестве экстремального случая является возможным, один из расположенных внешним образом индукторов (В или С) оставить обесточенным, а в индуктор А в качестве прямого проводника и в индуктор С или В в качестве обратного проводника подавать ток, для чего генератору требуется вырабатывать только переменный ток.
Claims (21)
1. Способ транспортировки in situ битума или тяжелой нефти из месторождений нефтеносного песка в качестве резервуара, причем резервуар нагружают тепловой энергией для снижения вязкости битума или тяжелой нефти, со следующими признаками:
- посредством по меньшей мере одного индуктивного проводящего шлейфа битум или тяжелую нефть нагревают и настолько сжижают, чтобы обеспечить возможность отведения по продуктопроводу;
- индуктивность проводящего шлейфа компенсируют на отдельных участках;
- индуктивный проводящий шлейф и продуктопровод размещают таким образом по отношению друг к другу, что производительность добычи максимизируют, причем предусматривают распределение мощности нагрева продуктопровода, в том числе асимметричное, для чего над продуктопроводом используют индуктор в качестве прямого проводника тока и индуктор или индукторы в качестве обратных проводников тока, при этом обеспечена возможность переноса одной и той же силы тока через прямой проводник и обратные проводники тока, а величину силы тока и сдвиги фаз тока выбирают такими, чтобы обеспечить возможность схемы соединения проводников с нулевой точкой в соединении звездой.
- посредством по меньшей мере одного индуктивного проводящего шлейфа битум или тяжелую нефть нагревают и настолько сжижают, чтобы обеспечить возможность отведения по продуктопроводу;
- индуктивность проводящего шлейфа компенсируют на отдельных участках;
- индуктивный проводящий шлейф и продуктопровод размещают таким образом по отношению друг к другу, что производительность добычи максимизируют, причем предусматривают распределение мощности нагрева продуктопровода, в том числе асимметричное, для чего над продуктопроводом используют индуктор в качестве прямого проводника тока и индуктор или индукторы в качестве обратных проводников тока, при этом обеспечена возможность переноса одной и той же силы тока через прямой проводник и обратные проводники тока, а величину силы тока и сдвиги фаз тока выбирают такими, чтобы обеспечить возможность схемы соединения проводников с нулевой точкой в соединении звездой.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продуктопровод и индуктивный проводящий шлейф проходят, по существу, параллельно друг другу.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что индуктивный проводящий шлейф разделяют на три частичных проводника.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что токи вводят в частичные проводники с заданным сдвигом фазы.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что на различных фазах EMGD-способа выбирают согласованные подачи тока в индукторы, соответственно режимам работы i)-iii), чтобы установить предпочтительные распределения мощности нагрева.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в фазе нагрева EMGD-способа - фаза 1 мощность нагрева концентрируют на среднюю зону, которую нагревают посредством индуктора, размещенного, по существу, над продуктопроводом.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что во время добычи битума из средней зоны резервуара - фаза 2 посредством трех индукторов индуцируют примерно одинаковую мощность нагрева, что может быть достигнуто с использованием режима трехфазного тока - режим работы ii).
8. Способ по п.6, отличающийся тем, что во время добычи битума из внешних зон резервуара - конец фазы 3 мощность нагрева индуцируют только, или преимущественно, посредством обоих внешне расположенных индукторов, что может быть достигнуто с использованием режима переменного тока, без подачи тока в средний индуктор - режим работы ii).
9. Способ по любому из пп.4-8, отличающийся тем, что во время различных EMGD-фаз последовательно во времени применяют различные режимы работы для подачи тока в индукторы i)-iii).
10. Устройство для осуществления способа по п.1 или любому из пп.2-9 для применения в резервуаре в качестве месторождения для битума и/или тяжелой нефти, отличающееся тем, что на заданной глубине резервуара 1 проведены по меньшей мере два линейно протяженных проводника 10, 20 параллельно в горизонтальной ориентации, причем концы проводников 10, 20 внутри или вне резервуара 1 электропроводно соединены и совместно образуют проводящий шлейф 10, 15, 20, который имеет возможность реализации заданного комплексного сопротивления и вне резервуара 1 подключены к внешнему генератору 60 переменного тока для электрической мощности, причем индуктивность проводящего шлейфа 10, 15, 20 на участках скомпенсирована, и причем один из проводников 10, 20 проводящего шлейфа 10, 15, 20 размещен, по существу, вертикально над продуктопроводом 102, при этом предусмотрено распределение мощности нагрева продуктопровода, в том числе асимметричное, для чего над продуктопроводом использован индуктор в качестве прямого проводника тока и индуктор или индукторы в качестве обратных проводников тока, при этом обеспечена возможность переноса одной и той же силы тока через прямой проводник и обратные проводники тока, причем величина силы тока и сдвиги фаз тока выбраны такими, чтобы обеспечить возможность схемы соединения проводников с нулевой точкой в соединении звездой.
11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что отклонение проводящего шлейфа 10, 15, 20 от вертикального расположения над продуктопроводом 102 меньше, чем расстояние d2 от продуктопровода 102.
12. Устройство по п.10 или 11, отличающееся тем, что боковое отклонение проводящего шлейфа 10, 15, 20 от вертикального расположения над продуктопроводом 102 составляет менее 10 м.
13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что боковое отклонение проводящего шлейфа 10, 15, 20 от вертикального расположения над продуктопроводом 102 составляет менее 5 м.
14. Устройство по п.10, отличающееся тем, что проводники 10, 20 проведены на различной глубине резервуара 100 с боковым смещением на заданное расстояние, предпочтительно от 5 до 60 м.
15. Устройство по п.10, отличающееся тем, что проводники 10, 20 проведены на различной глубине резервуара 100 один над другим без бокового смещения на заданном расстоянии, предпочтительно от 5 до 60 м.
16. Устройство по любому из пп.10, 11, 13-15, отличающееся тем, что индуктор - индуктивный частичный проводник А или А' служит в качестве прямого проводника, а индуктор В или В' служит в качестве обратного проводника, причем прямой и обратный проводники А, В или А', В' имеют возможность переноса той же самой силы тока со сдвигом фазы на 180°.
17. Устройство по любому из пп.10, 11, 13-15, отличающееся тем, что индуктор А служит в качестве прямого проводника, а два индуктора В, С служат в качестве обратных проводников, причем обратные проводники В, С обеспечивают возможность переноса, соответственно, половинной силы тока со сдвигом фазы на 180° относительно тока в прямом проводнике А.
18. Устройство по любому из пп.10, 11, 13-15, отличающееся тем, что один индуктор служит в качестве прямого проводника, а более чем два индуктора служат в качестве обратных проводников, причем сдвиг фазы токов прямого проводника по отношению ко всем обратным проводникам составляет 180°, а сумма токов обратных проводников соответствует току прямого проводника.
19. Устройство по любому из пп.10, 11, 13-15, отличающееся тем, что через три индуктора А, В, С обеспечена возможность переноса той же самой силы тока, и сдвиги фазы между индукторами А, В, С составляют, соответственно 120°.
20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что три индуктора А, В, С со стороны входа имеют возможность питания от генератора трехфазного тока, а со стороны выхода соединены с нулевой точкой в соединении звездой.
21. Устройство по любому из пп.10, 11, 13-15, 20, отличающееся тем, что три индуктора А, В, С имеют возможность переноса неравной силы тока и имеют сдвиги фазы иные, чем 120°, причем силы тока и сдвиги фаз выбраны таким образом, что обеспечено соединение с нулевой точкой в соединении звездой.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102008022176.7 | 2008-05-05 | ||
| DE102008022176A DE102008022176A1 (de) | 2007-08-27 | 2008-05-05 | Vorrichtung zur "in situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010149790A RU2010149790A (ru) | 2012-06-20 |
| RU2461703C2 true RU2461703C2 (ru) | 2012-09-20 |
Family
ID=40984907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010149790/03A RU2461703C2 (ru) | 2008-05-05 | 2009-04-30 | Способ и устройство для транспортировки in situ битума или тяжелой нефти |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8607862B2 (ru) |
| EP (1) | EP2283208A1 (ru) |
| CA (1) | CA2723447C (ru) |
| RU (1) | RU2461703C2 (ru) |
| WO (1) | WO2009135806A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568084C1 (ru) * | 2014-01-09 | 2015-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Газ-Проект Инжиниринг" ООО "Газ-Проект Инжиниринг" | Способ транспортировки и слива высоковязких текучих сред |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009019287B4 (de) * | 2009-04-30 | 2014-11-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Aufheizen von Erdböden, zugehörige Anlage und deren Verwendung |
| DE102010020154B4 (de) * | 2010-03-03 | 2014-08-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur "in-situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl |
| US9051828B2 (en) | 2011-06-17 | 2015-06-09 | Athabasca Oil Sands Corp. | Thermally assisted gravity drainage (TAGD) |
| US9279316B2 (en) | 2011-06-17 | 2016-03-08 | Athabasca Oil Corporation | Thermally assisted gravity drainage (TAGD) |
| RU2474680C1 (ru) * | 2011-08-19 | 2013-02-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Способ и устройство для разработки месторождения тяжелой нефти или битума с использованием двухустьевых горизонтальных скважин |
| EP2623709A1 (de) * | 2011-10-27 | 2013-08-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Kondensatorvorrichtung für eine Leiterschleife einer Vorrichtung zur "in situ"-Förderung von Schweröl und Bitumen aus Ölsand-Lagerstätten. |
| EA025554B1 (ru) | 2011-12-02 | 2017-01-30 | Леони Кабель Холдинг Гмбх | Способ изготовления жилы кабеля, содержащей покрытый изоляцией провод для кабеля, в частности для индукционного кабеля, а также жила кабеля и кабель |
| WO2014086594A1 (de) | 2012-12-06 | 2014-06-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Anordnung und verfahren zum eintragen von wärme in eine geologische formation mittels elektromagnetischer induktion |
| CA2882182C (en) | 2014-02-18 | 2023-01-03 | Athabasca Oil Corporation | Cable-based well heater |
| DE102014223621A1 (de) * | 2014-11-19 | 2016-05-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Lagerstättenheizung |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4373581A (en) * | 1981-01-19 | 1983-02-15 | Halliburton Company | Apparatus and method for radio frequency heating of hydrocarbonaceous earth formations including an impedance matching technique |
| US5449251A (en) * | 1993-05-04 | 1995-09-12 | The Regents Of The University Of California | Dynamic underground stripping: steam and electric heating for in situ decontamination of soils and groundwater |
| US5898579A (en) * | 1992-05-10 | 1999-04-27 | Auckland Uniservices Limited | Non-contact power distribution system |
| RU2292676C2 (ru) * | 2002-04-18 | 2007-01-27 | Конокофиллипс Компани | Система для морской добычи нефти и способ модификации существующего подводного трубопровода с системой нагревания |
| RU2303693C2 (ru) * | 2001-10-24 | 2007-07-27 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Облагораживание и добыча угля |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4116273A (en) * | 1976-07-29 | 1978-09-26 | Fisher Sidney T | Induction heating of coal in situ |
| US4292230A (en) | 1978-09-27 | 1981-09-29 | International Business Machines Corporation | Screen-printing composition and use thereof |
| US4886118A (en) * | 1983-03-21 | 1989-12-12 | Shell Oil Company | Conductively heating a subterranean oil shale to create permeability and subsequently produce oil |
| US4645004A (en) * | 1983-04-29 | 1987-02-24 | Iit Research Institute | Electro-osmotic production of hydrocarbons utilizing conduction heating of hydrocarbonaceous formations |
| DE102004009896A1 (de) | 2004-02-26 | 2005-09-15 | Paul Vahle Gmbh & Co. Kg | Induktive Energie- und Datenübertragung mit Parallelleiteranordnung |
| US7398823B2 (en) * | 2005-01-10 | 2008-07-15 | Conocophillips Company | Selective electromagnetic production tool |
| DE102007008292B4 (de) | 2007-02-16 | 2009-08-13 | Siemens Ag | Vorrichtung und Verfahren zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz unter Herabsetzung deren Viskosität aus einer unterirdischen Lagerstätte |
| DE102007009192A1 (de) | 2007-02-26 | 2008-08-28 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zum Herstellen einer Entladungslampe, insbesondere einer Flachlampe |
| DE102007036832B4 (de) | 2007-08-03 | 2009-08-20 | Siemens Ag | Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz |
| DE102007040605B3 (de) * | 2007-08-27 | 2008-10-30 | Siemens Ag | Vorrichtung zur "in situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl |
| DE102008022176A1 (de) * | 2007-08-27 | 2009-11-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur "in situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl |
-
2009
- 2009-04-30 WO PCT/EP2009/055297 patent/WO2009135806A1/de active Application Filing
- 2009-04-30 CA CA2723447A patent/CA2723447C/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-04-30 RU RU2010149790/03A patent/RU2461703C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2009-04-30 EP EP09742024A patent/EP2283208A1/de not_active Withdrawn
- 2009-04-30 US US12/990,950 patent/US8607862B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4373581A (en) * | 1981-01-19 | 1983-02-15 | Halliburton Company | Apparatus and method for radio frequency heating of hydrocarbonaceous earth formations including an impedance matching technique |
| US5898579A (en) * | 1992-05-10 | 1999-04-27 | Auckland Uniservices Limited | Non-contact power distribution system |
| US5449251A (en) * | 1993-05-04 | 1995-09-12 | The Regents Of The University Of California | Dynamic underground stripping: steam and electric heating for in situ decontamination of soils and groundwater |
| RU2303693C2 (ru) * | 2001-10-24 | 2007-07-27 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Облагораживание и добыча угля |
| RU2292676C2 (ru) * | 2002-04-18 | 2007-01-27 | Конокофиллипс Компани | Система для морской добычи нефти и способ модификации существующего подводного трубопровода с системой нагревания |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568084C1 (ru) * | 2014-01-09 | 2015-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Газ-Проект Инжиниринг" ООО "Газ-Проект Инжиниринг" | Способ транспортировки и слива высоковязких текучих сред |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20110048717A1 (en) | 2011-03-03 |
| EP2283208A1 (de) | 2011-02-16 |
| US8607862B2 (en) | 2013-12-17 |
| WO2009135806A1 (de) | 2009-11-12 |
| RU2010149790A (ru) | 2012-06-20 |
| CA2723447C (en) | 2013-11-12 |
| CA2723447A1 (en) | 2009-11-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2461703C2 (ru) | Способ и устройство для транспортировки in situ битума или тяжелой нефти | |
| RU2444616C2 (ru) | Устройство для добычи in-situ битума или сверхтяжелой нефти | |
| RU2505669C2 (ru) | Способ и устройство для транспортировки "in-situ" битума или особо тяжелой фракции нефти | |
| RU2499886C2 (ru) | Установка для добычи на месте содержащего углеводороды вещества | |
| RU2436942C1 (ru) | Способ и устройство для добычи в естественном залегании битумов и особо тяжелой нефти | |
| US8763691B2 (en) | Apparatus and method for heating of hydrocarbon deposits by axial RF coupler | |
| Rehman et al. | Conventional versus electrical enhanced oil recovery: a review | |
| RU2465441C2 (ru) | Способ и устройство для добычи в естественном залегании битумов или особо тяжелой нефти | |
| RU2520672C2 (ru) | Способ интенсификации добычи нефти в нефтегазодобывающих скважинах и устройство для его реализации | |
| TW201218520A (en) | Continuous dipole antenna | |
| US6596142B2 (en) | Electro-thermal dynamic stripping process | |
| RU2651470C2 (ru) | Экранированная многопарная система в качестве подводящей линии к индуктивной петле для нагревания в месторождениях тяжелой нефти | |
| RU2589011C2 (ru) | УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ДОБЫЧИ НА МЕСТЕ ЗАЛЕГАНИЯ (in-situ) БИТУМА ИЛИ ТЯЖЕЛОЙ ФРАКЦИИ НЕФТИ | |
| US9267366B2 (en) | Apparatus for heating hydrocarbon resources with magnetic radiator and related methods | |
| CA2812711C (en) | Process for the "in situ" extraction of bitumen or ultraheavy oil from oil-sand deposits as a reservoir | |
| US20130192820A1 (en) | Device and method for using the device for "in situ" extraction of bitumen or ultraheavy oil from oil sand deposits |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190501 |