RU2475629C2

RU2475629C2 - Segment of well liner for hydrocarbons enrichment and method of hydrocarbons enrichment

Info

Publication number: RU2475629C2
Application number: RU2011119535/03A
Authority: RU
Inventors: Конрад АЯССЕ
Original assignee: Арчон Текнолоджиз Лтд.
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2013-02-20
Also published as: CN102257241B; CO6362064A2; WO2010043034A1; MX2011004043A; EP2350435A4; PE20110919A1; AR073875A1; EP2350435A1; CN102257241A; AU2009304547A1; ECSP11011059A; RU2011119535A; CU20110086A7; BRPI0920156A2

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention presents extended, generally cylindrical outer element of liner and extended inner element of liner located concentrically inside it. Catalyst for hydrocarbons enrichment is located in pore space between two elements. Outer elements of liner may have thread connection with each other. Means for sliding connection between outer segment of liner and inner segment of liner is provided to consider various thermal expansion between two segments of liner. Also method of use of segments of well liner including initially a catalyst for enrichment of hydrocarbons and method of well liner segment making are proposed.

EFFECT: increasing efficiency of hydrocarbon production from subsurface.

16 cl, 14 dwg

Description

Область применения изобретенияThe scope of the invention

Настоящее изобретение в общем имеет отношение к горизонтальным обсадным хвостовикам, а более конкретно к сегментам обсадного хвостовика, который позволяет производить in situ (на месте) обогащение углеводородов во время добычи из подземного коллектора, а также имеет отношение к способу их изготовления и к способу in situ обогащения и добычи с использованием горизонтальных сегментов обсадного хвостовика.The present invention relates generally to horizontal casing liners, and more particularly to segments of a casing liner that enables in situ (on-site) enrichment of hydrocarbons during production from an underground reservoir, and also relates to a method for their manufacture and to an in situ method enrichment and production using horizontal segments of the casing liner.

Предпосылки к созданию изобретения и известный уровень техникиBACKGROUND OF THE INVENTION AND PRIOR ART

Катализатор обогащения нефти, такой как стандартный катализатор гидрообработки/HDS типа Ketjenefine™ (товарный знак фирмы Akzo Chemie Nederaland bv Amsterdam для катализатора гидрообработки) 742-1, 3AQ производства фирмы Akzo Chemie Nederaland bv Amsterdam, уже используют на месторождениях нефти для процессов in situ обогащения углеводорода такого типа, который описан в патенте США 6,412,557.An oil enrichment catalyst, such as the standard Ketjenefine ™ type hydrotreating / HDS catalyst (trademark of Akzo Chemie Nederaland bv Amsterdam for hydroprocessing catalyst) 742-1, 3AQ manufactured by Akzo Chemie Nederaland bv Amsterdam, is already used in oil fields for in situ enrichment processes a hydrocarbon of the type described in US Pat. No. 6,412,557.

В частности, в патенте США 6,412,557 описан способ обогащения углеводородов внутри коллектора нефти, за счет размещения такого известного катализатора гидрообработки вокруг внешнего периметра расположенной по центру перфорированной трубы, установленной в горизонтальной ветви горизонтального ствола скважины, для обогащения и добычи нефти из пласта тяжелой (битуминозной) нефти.In particular, US Pat. oil.

В частности, как это можно понять из описанного в патенте США 6,412,557 способа in situ обогащения и из известной методологии, связанной с таким обогащением, бурят скважину с поверхности вниз в заданную зону коллектора нефти нефтяного пласта. Скважина имеет изгиб, так что она становится горизонтальной, когда доходит до заданной зоны коллектора нефти. Горизонтальную секцию скважины типично создают поблизости от самого нижнего базового участка заданной зоны коллектора, причем она идет в боковом направлении вдоль самого нижнего базового участка, образуя горизонтальную скважину, которая типично идет на сотни метров до заданной пятки горизонтальной скважины. Вертикальная секция такой скважины является обсаженной. Если порода коллектора укреплена, то горизонтальную секцию можно оставить открытой и не обсаженной, однако в некоторых случаях перфорированный обсадной хвостовик вводят в горизонтальную секцию, чтобы уменьшить поступление мелкого песка. Если порода коллектора не укреплена, то обязательно нужно установить перфорированный обсадной хвостовик, чтобы избежать полного обрушения скважины. После завершения бурения скважины, металлическую трубу заталкивают в скважину, типично до заданной пятки горизонтальной скважины. Введенную в горизонтальную секцию такую трубу называют 'хвостовиком'. Хвостовик имеет отверстия, размер которых позволяет коллекторным флюидам входить внутрь хвостовика для дальнейшего подъема на поверхность, но исключает поступление песка, который может забивать хвостовик или вызывать затруднения при обработке нефти на поверхности. Отверстиями в хвостовике могут быть узкие щели, и в этом случае хвостовик называют 'хвостовиком с щелевидными отверстиями', или это могут быть узкие отверстия между рядами проволоки, которая намотана вокруг хвостовика, имеющего относительно большие отверстия, и в этом случае хвостовик называют 'песочным фильтром с проволочной обмоткой'. Как хвостовики с щелевидными отверстиями, так и песочные фильтры с проволочной обмоткой обычно широко используют в горизонтальных скважинах. Промежуток между хвостовиком и невозмущенным коллектором является малым, типично в диапазоне 1-2 дюйма, когда хвостовик расположен по центру. Несмотря на то что ствол скважины может быть расширен за счет операций расширения, чтобы иметь большее пространство между хвостовиком и коллектором, следует иметь в виду, что это связано с дополнительными расходами.In particular, as can be understood from the in situ enrichment method described in US Pat. No. 6,412,557 and the well-known methodology associated with such enrichment, a well is drilled from the surface down into a predetermined zone of the oil reservoir of the oil reservoir. The well has a bend so that it becomes horizontal when it reaches a given zone of the oil reservoir. A horizontal well section is typically created in the vicinity of the lowest base portion of a given reservoir zone, with it going laterally along the lowest base portion to form a horizontal well that typically extends hundreds of meters to a given heel of a horizontal well. The vertical section of such a well is cased. If the reservoir rock is strengthened, then the horizontal section can be left open and not cased, however, in some cases, the perforated casing liner is inserted into the horizontal section to reduce the flow of fine sand. If the reservoir rock is not reinforced, then it is imperative to install a perforated casing liner to avoid complete collapse of the well. After drilling is completed, the metal pipe is pushed into the well, typically up to a predetermined heel of a horizontal well. Introduced into the horizontal section, such a pipe is called a 'liner'. The shank has holes, the size of which allows the collector fluids to enter the shank for further rise to the surface, but excludes the entry of sand, which can clog the shank or cause difficulties when processing oil on the surface. The holes in the shank can be narrow slots, in which case the shank is called a “slit-like shank”, or it can be narrow holes between rows of wire that is wound around a shank having relatively large holes, in which case the shank is called a “sand filter” with wire '. Both slit-shaped shanks and wire-wound sand filters are commonly used in horizontal wells. The gap between the shank and the undisturbed manifold is small, typically in the 1-2 inch range when the shank is centered. Despite the fact that the wellbore can be expanded through expansion operations in order to have more space between the liner and the reservoir, it should be borne in mind that this is associated with additional costs.

Как это описано в известных публикациях, например в патенте США 6,412,557, кольцевое поровое пространство размером 1-2 дюйма, которое существует между не расширенным стволом скважины (типично имеющим диаметр около 12.25 дюйма) и внешним диаметром расположенного по центру обсадного хвостовика (типично составляющим около 9.6 дюйма), заполнено катализатором описанного выше типа или аналогичным катализатором, за счет нагнетания такого катализатора вниз в скважину, в такое поровое пространство. Катализатор позволяет производить обогащение нефти непосредственно до входа в перфорированный обсадной хвостовик, что позволяет повысить текучесть добытой нефти внутри горизонтальной скважины и упростить подъем такой нефти на поверхность.As described in well-known publications, for example, US Pat. inch), is filled with a catalyst of the type described above or a similar catalyst, by injecting such a catalyst down into the well, into such a pore space. The catalyst allows for the enrichment of oil immediately before entering the perforated casing liner, which allows to increase the fluidity of the produced oil inside a horizontal well and to simplify the rise of such oil to the surface.

К сожалению, однако, в таком известном способе, так как результирующий вертикальный путь дренированных флюидов (нефти) в перфорированном хвостовике является очень коротким, то время нахождения нефти в поровом пространстве, которое содержит такой катализатор, также является очень коротким, и часовая объемная скорость газа и жидкости ("LHSV") будет очень высокой. В качестве примера можно указать, что для скважины с указанными размерами и с производительностью 100 м³ в день добытой нефти, имеющей кольцевую зону катализатора 1 дюйм, LHSV составляет около 2670 час^-1 и время нахождения составляет только около 11 секунд. Несмотря на то что это короткое время нахождения позволяет производить некоторое обогащение, было бы желательно иметь конструкции размещения катализатора, в которых может быть обеспечено намного большее время нахождения нефти, в течение которого на нее воздействует такой катализатор обогащения.Unfortunately, however, in such a known method, since the resulting vertical path of the drained fluids (oil) in the perforated liner is very short, the residence time of the oil in the pore space that contains such a catalyst is also very short, and the gas hourly space velocity and fluid ("LHSV") will be very high. As an example, it can be pointed out that for a well with the indicated dimensions and with a productivity of 100 m ³ per day of produced oil having a 1 inch annular catalyst zone, the LHSV is about 2670 h ⁻¹ and the residence time is only about 11 seconds. Although this short residence time allows some enrichment to be made, it would be desirable to have catalyst placement designs in which a much longer residence time of the oil can be provided during which such an enrichment catalyst is exposed.

В связи с изложенным, существует реальная необходимость создания обсадных хвостовиков и усовершенствованного способа обогащения углеводородов на месте (in situ), в месторождении нефти, который позволяет увеличить время воздействия катализатора обогащения на добытую нефть, чтобы за счет этого улучшить текучесть нефти и повысить эффективность добычи из подземных нефтяных пластов, а в частности, из содержащих битуминозные пески пластов.In connection with the above, there is a real need to create casing shanks and an improved method for in-situ hydrocarbon enrichment in an oil field, which allows to increase the time that the enrichment catalyst acts on the produced oil in order to improve the fluidity of the oil and increase the efficiency of production from underground oil reservoirs, and in particular, from tar sands.

Краткое изложение изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение имеет отношение к конструкциям горизонтальных обсадных хвостовиков, которые позволяют увеличить время воздействия или степень воздействия катализатора обогащения на добытую нефть во время in situ добычи углеводородов, а также имеет отношение к усовершенствованным способам добычи углеводородов с использованием in situ способов добычи углеводородов, в которых предусмотрено использование сегментов обсадного хвостовика, содержащих катализатор, для обогащения нефти во время ее добычи.The present invention relates to designs of horizontal casing liners that can increase the exposure time or the degree of effect of the enrichment catalyst on the oil produced during in situ hydrocarbon production, and also relates to improved hydrocarbon production methods using in situ hydrocarbon production methods, which provide the use of casing shank segments containing a catalyst to enrich the oil during its production.

В частности, в соответствии с широким вариантом осуществления настоящего изобретения, предлагается сегмент обсадного хвостовика для обогащения углеводородов во время их сбора (накопления), что позволяет улучшить сбор углеводородов из подземного коллектора углеводородов. Такой сегмент обсадного хвостовика имеет первый и второй взаимно противоположные концы и выполнен с возможностью присоединения горизонтальным образом на обоих указанных взаимно противоположных концах к другим удлиненным сегментам обсадного хвостовика, чтобы образовать удлиненный обсадной хвостовик.In particular, in accordance with a broad embodiment of the present invention, a casing liner segment is provided for enriching hydrocarbons during their collection (accumulation), which improves the collection of hydrocarbons from an underground hydrocarbon reservoir. Such a casing shank segment has first and second mutually opposite ends and is configured to horizontally attach at both of these mutually opposite ends to other elongated casing shank segments to form an elongated casing shank.

Каждый сегмент обсадного хвостовика содержит:Each casing shank segment contains:

(i) удлиненный по существу полый внешний элемент хвостовика, имеющий продольную ось и содержащий множество отверстий по меньшей мере на верхнем или нижнем участке его периметра, каждое из которых имеет размер, достаточный для протекания через него текучего углеводорода;(i) an elongated substantially hollow outer element of the liner having a longitudinal axis and comprising a plurality of holes at least in the upper or lower portion of its perimeter, each of which is large enough to allow flowing hydrocarbon through it;

(ii) удлиненный по существу полый внутренний элемент хвостовика, концентрически расположенный внутри указанного внешнего элемента хвостовика, вдоль его указанной продольной оси, так что образуется поровое пространство между указанным внутренним элементом хвостовика и указанным внешним элементом хвостовика, также имеющий множество отверстий на верхнем или нижнем участке его периметра, позволяющих втекать частично обогащенному углеводороду из указанного порового пространства внутрь указанного внутреннего элемента хвостовика;(ii) an elongated substantially hollow inner liner element concentrically located inside said liner outer element along its longitudinal axis so that a pore space is formed between said liner internal element and said liner external element, also having a plurality of holes in the upper or lower portion its perimeter, allowing partially enriched hydrocarbon to flow from the specified pore space into the specified inner element of the shank;

причем указанное поровое пространство выполнено с возможностью заполнения катализатором, чтобы обогащать указанный углеводород и повышать его текучесть, когда указанный углеводород протекает через указанный поровой проход и после этого в указанный внутренний элемент хвостовика через указанные отверстия в нем.wherein said pore space is configured to be filled with a catalyst to enrich said hydrocarbon and increase its fluidity when said hydrocarbon flows through said pore passage and then into said inner liner element through said openings therein.

В первом конструктивном варианте, сегмент обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением выполнен с возможностью пропускания внутрь радиального потока добытой нефти. В частности, отверстия во внешнем и внутреннем элементах хвостовика расположены так, что нефть может протекать радиально внутрь через отверстия во внешнем элементе хвостовика в поровое пространство, где такая нефть контактирует с катализатором, и (после этого) продолжает протекать прямо радиально внутрь или, альтернативно, по окружности относительно внутреннего элемента хвостовика и после этого радиально внутрь через радиально совмещенные отверстия во внутреннем элементе хвостовика, и накапливается во внутреннем элементе хвостовика, после чего такую обогащенную нефть откачивают или перемещают соответствующим образом на поверхность (далее такую конфигурацию называют конфигурацией "радиального потока").In a first structural embodiment, the casing shank segment in accordance with the present invention is configured to allow radial flow of produced oil to pass through. In particular, the holes in the external and internal elements of the liner are arranged so that oil can flow radially inward through the holes in the external element of the liner into the pore space, where such oil contacts the catalyst, and (after that) continues to flow directly radially inward or, alternatively, around the circumference relative to the inner element of the shank and then radially inward through radially aligned holes in the inner element of the shank, and accumulates in the inner element of the shank, after which such enriched oil is pumped out or transferred accordingly to the surface (hereinafter, such a configuration is called a “radial flow” configuration).

Повышение времени воздействия катализатора за счет использования такой конструкции горизонтального обсадного хвостовика можно оценить математически. Например, в известных технических решениях, как уже было указано здесь выше, внешний диаметр не расширенного горизонтального ствола скважины типично составляет 12.25 дюйма, а диаметр трубы известного обсадного хвостовика с одной трубой составляет около 9.6 дюйма, при толщине стенки обсадного хвостовика.25 дюйма, при этом эффективная длина перемещения нефти через катализатор во внешнем пространстве между горизонтальным стволом скважины и обсадным хвостовиком составляет всего только 1.075 дюйма (то есть {[12.25-2×(.25)-9.6]/2}, и результирующая область поперечного сечения такого пространства составляет [π×(11.75²-9.6²)/4=36 квадратных дюймов, при условии, что обсадной хвостовик концентрически установлен в стволе скважины.The increase in the exposure time of the catalyst due to the use of such a design of a horizontal casing liner can be estimated mathematically. For example, in prior art technical solutions, as mentioned above, the outside diameter of an unexpanded horizontal wellbore is typically 12.25 inches, and the pipe diameter of a known single-liner casing is about 9.6 inches, with a wall thickness of 25 inches, this, the effective length of oil movement through the catalyst in the external space between the horizontal wellbore and the casing liner is only 1.075 inches (that is, {[12.25-2 × (.25) -9.6] / 2}, and the resulting region p the cross section of such a space is [π × (11.75 ² -9.6 ² ) / 4 = 36 square inches, provided that the casing liner is concentrically mounted in the wellbore.

В отличие от этого, для внешнего элемента обсадного хвостовика диаметром 9.6 дюйма в соответствии с настоящим изобретением и внутреннего элемента с внешним диаметром 5.0 дюймов, при толщине трубы.25 дюйма, эффективная радиальная длина перемещения нефти через катализатор в полученном поровом пространстве между внешним элементом и внутренним элементом, расположенным по центру внутри такого внешнего элемента, с учетом толщины стальной трубы, увеличивается до 2.0 дюймов (то есть [9.6-2×(.25)-5.0]/2=2.0, и результирующая область поперечного сечения порового пространства, в которое введен катализатор, увеличивается соответственно и составляет: [π(9.6-.25×2)²-5.0²)/4]=45.4 квадратных дюйма. Если катализатор также введен в поровое пространство между горизонтальным стволом скважины и внешним элементом хвостовика, то эффективная радиальная длина перемещения нефти увеличивается до 3.075 дюйма (то есть 1.075+2.0 дюйма), что почти в 3 раза увеличивает радиальное расстояние прохождения нефти через катализатор и, таким образом, аналогично увеличивает время воздействия катализатора на нефть.In contrast, for an external casing element with a diameter of 9.6 inches in accordance with the present invention and an internal element with an external diameter of 5.0 inches, with a pipe thickness of 25 inches, the effective radial length of oil transfer through the catalyst in the resulting pore space between the external element and the internal an element centered inside such an external element, taking into account the thickness of the steel pipe, increases to 2.0 inches (that is, [9.6-2 × (.25) -5.0] /2=2.0, and the resulting cross-sectional region is porous of the space into which the catalyst is introduced increases accordingly and amounts to: [π (9.6-.25 × 2) ² -5.0 ² ) / 4] = 45.4 square inches. If the catalyst is also introduced into the pore space between the horizontal wellbore and the external element of the liner, the effective radial length of oil movement increases to 3.075 inches (i.e. 1.075 + 2.0 inches), which increases the radial distance of oil passage through the catalyst by almost 3 times and, therefore, Thus, similarly increases the time of exposure of the catalyst to oil.

Во втором альтернативном конструктивном варианте обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением, который также служит для увеличения времени воздействия катализатора или степени такого воздействия, отверстия расположены во внешнем элементе хвостовика относительно внутреннего элемента хвостовика так, что нефть у одного конца внешнего элемента хвостовика может втекать в поровое пространство, причем после этого такая нефть протекает в боковом направлении вдоль такого порового пространства и втекает в отверстия во внутреннем элементе хвостовика, расположенные поблизости от противоположного конца сегмента обсадного хвостовика, ранее дренирования или протекания нефти во внутренний элемент хвостовика, за счет чего увеличивается время воздействия катализатора на нефть или степень воздействия катализатора, который набит в такое поровое пространство (далее такую конфигурацию называют конфигурацией "бокового потока"). За счет бокового потока значительно увеличивается время нахождения дренированных флюидов в контакте с катализатором. Например, если длина бокового перемещения нефти в поровом проходе между не совмещенными отверстиями внешнего и внутреннего элементов хвостовика составляет 15 дюймов, то время нахождения в конфигурации бокового потока в соответствии с настоящим изобретением будет более чем в 10 раз больше, чем в известной конфигурации радиального потока, при одинаковых объемных расходах флюида, когда эффективная длина перемещения нефти через катализатор составляет только 1.075 дюйма. Несмотря на то что желательно сделать щелевидные сегменты короче, это должно быть сбалансировано, для увеличения времени нахождения, ожидаемым снижением объемных расходов, так как меньше щелей на внешнем элементе хвостовика будут открыты в коллектор.In a second alternative embodiment of the casing liner in accordance with the present invention, which also serves to increase the exposure time of the catalyst or the degree of such exposure, the holes are located in the outer element of the liner relative to the inner element of the liner so that oil at one end of the outer element of the liner can flow into the pore space, and after that, such oil flows laterally along such a pore space and flows into the holes in an element of the liner, located near the opposite end of the casing liner segment, before draining or flowing oil into the inner liner element, thereby increasing the exposure time of the catalyst to oil or the degree of exposure of the catalyst that is packed into such a pore space (hereinafter referred to as a configuration " lateral flow "). Due to the lateral flow, the residence time of the drained fluids in contact with the catalyst is significantly increased. For example, if the length of the lateral movement of oil in the pore passage between the not aligned holes of the external and internal elements of the liner is 15 inches, then the time spent in the configuration of the side flow in accordance with the present invention will be more than 10 times longer than in the known radial flow configuration, at the same volumetric flow rates of fluid, when the effective length of the oil through the catalyst is only 1.075 inches. Although it is desirable to make the slit segments shorter, this should be balanced to increase the residence time by the expected reduction in volumetric expenses, since fewer slots on the outer element of the shank will open into the collector.

Таким образом, в таком втором альтернативном конструктивном варианте обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением, отверстия в указанном внешнем элементе расположены поблизости от первого конца взаимно противоположных концов сегмента обсадного хвостовика, а отверстия во внутреннем элементе расположены поблизости от противоположного второго конца сегмента обсадного хвостовика.Thus, in such a second alternative embodiment of the casing liner in accordance with the present invention, the holes in said outer element are located near the first end of the mutually opposite ends of the casing liner segment, and the holes in the inner element are located near the opposite second end of the casing liner segment.

Специфическое расположение таких отверстий соответственно во внутреннем и внешнем элементах хвостовика, а именно расположение отверстий во внешнем элементе поблизости от его указанного первого конца, позволяет указанному углеводороду входить в поровое пространство и после этого протекать продольно вдоль сегмента обсадного хвостовика и внутри указанного порового пространства в направлении указанного второго конца, при одновременном контактировании с указанным катализатором, что приводит к обогащению, и после этого проходить в указанный внутренний элемент через отверстия в указанном внутреннем элементе поблизости от указанного второго конца, чтобы накапливаться в указанном внутреннем элементе указанного сегмента обсадного хвостовика.The specific location of such holes in the inner and outer elements of the liner, namely, the location of the holes in the outer element close to its specified first end, allows the specified hydrocarbon to enter the pore space and then flow longitudinally along the casing shank segment and inside the specified pore space in the direction of the specified the second end, while contacting with the specified catalyst, which leads to enrichment, and then go to the decree the said inner element through the holes in the specified inner element close to the specified second end to accumulate in the specified inner element of the specified segment of the casing shank.

Альтернативно, может быть предусмотрено такое расположение отверстий, которое позволяет комбинировать конфигурацию "бокового потока" и конфигурацию "радиального потока".Alternatively, a hole arrangement may be provided that allows a combination of a sidestream configuration and a radial flow configuration.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, на одном конце сегмента обсадного хвостовика, внешний элемент хвостовика прикреплен к внутреннему элементу хвостовика, а на другом конце, внешний элемент хвостовика установлен с возможностью скольжения относительно внутреннего элемента хвостовика (как это описано далее более подробно для различных возможных конфигураций), так чтобы обеспечивать возможность некоторого продольного перемещения внутреннего элемента хвостовика относительно внешнего элемента хвостовика, чтобы исключить коробление или перенапряжение внешнего или внутреннего элементов хвостовика за счет различного теплового расширения внутреннего и внешнего элементов хвостовика, что в противном случае могло бы возникать в in situ способах добычи, в которых используют сегменты обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением.According to a preferred embodiment of the present invention, at one end of the casing shank segment, the outer liner element is attached to the inner liner element, and at the other end, the outer liner element is slidably mounted relative to the inner liner element (as described in more detail below for various possible configurations), so as to enable some longitudinal movement of the inner element of the shank relative to the external element shank ment in order to prevent warping or overstrain of the outer or inner liner elements due to different thermal expansion of the inner and outer liner elements, which otherwise might occur in in situ production methods that use casing shank segments in accordance with the present invention.

Таким образом, в соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, внутренний элемент хвостовика расположен по центру во внешнем элементе хвостовика, что обеспечено за счет кольца на одном конце, приваренного к внешней поверхности внутреннего элемента хвостовика и к внутренней поверхности внешнего элемента хвостовика. На противоположном конце, внутренний элемент хвостовика концентрически расположен внутри внешнего элемента хвостовика за счет двух концентрических колец, первое из которых приварено к внутренней поверхности внешнего элемента хвостовика, а второе установлено снаружи от внутреннего элемента хвостовика, причем указанные концентрические кольца позволяют тепловое расширение внутреннего элемента хвостовика относительно внешнего элемента хвостовика, если различный нагрев внутреннего и внешнего элементов хвостовика происходит во время использования. Как указанное одно кольцо, так и концентрические кольца позволяют удерживать катализатор внутри поровой области между внутренним и внешним элементами хвостовика.Thus, in accordance with one preferred embodiment of the present invention, the inner element of the shank is centrally located in the outer element of the shank, which is provided by a ring at one end welded to the outer surface of the inner element of the shank and to the inner surface of the outer element of the shank. At the opposite end, the inner element of the shank is concentrically located inside the outer element of the shank due to two concentric rings, the first of which is welded to the inner surface of the outer element of the shank, and the second is installed outside of the inner element of the shank, and these concentric rings allow thermal expansion of the inner element of the shank the external element of the shank, if different heating of the internal and external elements of the shank occurs during use. Both said single ring and concentric rings allow the catalyst to be retained within the pore region between the internal and external elements of the liner.

В альтернативной конфигурации предусмотрено средство скользящего соединения внутреннего элемента хвостовика с внешним элементом хвостовика, у соответствующего конца каждого внутреннего и внешнего элементов хвостовика, чтобы исключить смещение внутреннего элемента хвостовика из внешнего элемента хвостовика, но одновременно позволить некоторое продольное перемещение со скольжением у одного конца внутреннего элемента хвостовика относительно внешнего элемента хвостовика. Более конкретно, предусмотрено средство скользящего соединения указанного внутреннего элемента хвостовика с указанным внешним элементом хвостовика у одного конца, которое содержит первый кольцевой элемент, прочно прикрепленный к указанному внешнему элементу хвостовика, который дополнительно имеет скользящий контакт с указанным внутренним элементом хвостовика, так что возможно продольное перемещение со скольжением указанного внутреннего элемента хвостовика относительно внешнего элемента хвостовика. Альтернативно, средство соединения указанного внутреннего элемента хвостовика с указанным внешним элементом хвостовика содержит первый кольцевой элемент, прочно прикрепленный к указанному внутреннему элементу хвостовика, который имеет скользящий контакт с указанным внешним элементом хвостовика, так что возможно продольное перемещение со скольжением указанного внутреннего элемента хвостовика относительно внешнего элемента хвостовика.In an alternative configuration, means are provided for slidingly connecting the inner element of the shank with the outer element of the shank, at the corresponding end of each inner and outer element of the shank, in order to prevent displacement of the inner element of the shank from the outer element of the shank, but at the same time to allow some longitudinal movement with sliding at one end of the inner element of the shank relative to the outer element of the shank. More specifically, means are provided for slidingly connecting said inner liner element to said outer liner element at one end, which comprises a first annular element firmly attached to said outer liner element, which further has sliding contact with said inner liner element, so that longitudinal movement is possible with the slip of the specified inner element of the shank relative to the outer element of the shank. Alternatively, the means for connecting said inner shank element to said outer shank element comprises a first annular element firmly attached to said inner shank element, which has sliding contact with said outer shank element, so that longitudinal movement with sliding of said inner shank element relative to the outer element is possible shank.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, средство соединения указанного внутреннего элемента хвостовика с указанным внешним элементом хвостовика содержит пару первого и второго кольцевых элементов, расположенных поблизости от одного конца указанного сегмента обсадного хвостовика, причем указанный первый кольцевой элемент прочно прикреплен к указанному внутреннему внешнему элементу хвостовика, а указанный второй кольцевой элемент прочно прикреплен к внешнему элементу хвостовика, при этом указанные первый и второй кольцевые элементы имеют скользящее зацепление друг с другом, так что они позволяют продольное перемещение объединенных внутреннего и внешнего элементов хвостовика друг относительно друга.According to a preferred embodiment of the present invention, the means for connecting said inner liner element to said liner outer element comprises a pair of first and second annular elements located adjacent to one end of said casing liner segment, said first annular element being firmly attached to said inner outer element the shank, and the specified second annular element is firmly attached to the outer element of the shank, while said first and second annular elements have sliding engagement with each other, so that they allow longitudinal movement of the combined internal and external elements of the shank relative to each other.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предлагается in situ способ обогащения углеводородов, при сборе указанных углеводородов из подземного коллектора углеводородов.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided an in situ method for enriching hydrocarbons by collecting said hydrocarbons from an underground hydrocarbon reservoir.

Такой усовершенствованный in situ способ в соответствии с настоящим изобретением включает в себя следующие операции:Such an improved in situ method in accordance with the present invention includes the following operations:

(i) использование по меньшей мере одной эксплуатационной скважины, имеющей по существу горизонтальную ветвь и соединенную с ней по существу вертикальную эксплуатационную скважину, причем по существу горизонтальная ветвь имеет участок носка в окрестности ее соединения с вертикальной эксплуатационной скважиной и участок пятки у противоположного конца горизонтальной ветви, причем указанная горизонтальная ветвь указанной эксплуатационной скважины расположена в нижней части указанного коллектора углеводородов;(i) using at least one production well having a substantially horizontal branch and a substantially vertical production well connected to it, the substantially horizontal branch having a toe portion in the vicinity of its connection to the vertical production well and a heel portion at the opposite end of the horizontal branch wherein said horizontal branch of said production well is located at the bottom of said hydrocarbon reservoir;

(ii) использование по меньшей мере одной нагнетательной скважины, для нагнетания окисляющего газа в указанный коллектор углеводородов;(ii) using at least one injection well to inject oxidizing gas into said hydrocarbon reservoir;

(iii) соединение вместе множества удлиненных сегментов обсадного хвостовика, флюидно связанных друг с другом, чтобы образовать горизонтальный обсадной хвостовик внутри указанной горизонтальной ветви, причем каждый из указанных сегментов обсадного хвостовика имеет следующие элементы:(iii) joining together a plurality of elongated casing liner segments fluidly connected to each other to form a horizontal casing liner within said horizontal branch, each of said casing liner segments having the following elements:

(a) удлиненный по существу полый внешний элемент хвостовика, имеющий продольную ось и содержащий множество отверстий на верхнем участке его периметра, каждое из которых имеет размер, достаточный для протекания через него текучего углеводорода;(a) an elongated substantially hollow outer element of the liner having a longitudinal axis and comprising a plurality of holes in the upper portion of its perimeter, each of which is large enough to allow flowing hydrocarbon through it;

(b) удлиненный по существу полый внутренний элемент хвостовика, концентрически расположенный внутри указанного внешнего элемента хвостовика, вдоль его указанной продольной оси, так что образуется поровое пространство между указанным внутренним элементом хвостовика и указанным внешним элементом хвостовика, также имеющий множество отверстий на верхнем участке его периметра, позволяющих втекать частично обогащенному углеводороду из указанного порового пространства внутрь указанного внутреннего элемента хвостовика; причем(b) an elongated substantially hollow inner liner element concentrically located inside said liner outer element along its longitudinal axis, so that a pore space is formed between said liner internal element and said liner external element, also having a plurality of holes in the upper portion of its perimeter allowing the partially enriched hydrocarbon to flow from the specified pore space into the specified inner element of the liner; moreover

(c) указанное поровое пространство заполнено катализатором, чтобы обогащать указанный углеводород и повышать его текучесть, когда указанный углеводород протекает через указанный поровой проход и после этого в указанный внутренний элемент хвостовика через указанные отверстия в нем;(c) said pore space is filled with a catalyst in order to enrich said hydrocarbon and increase its fluidity when said hydrocarbon flows through said pore passage and then into said inner liner element through said openings therein;

(iv) нагнетание окисляющего газа через нагнетательную скважину, чтобы провести in situ сжигание и за счет этого получить газообразные продукты сгорания (горючие газы), которые постепенно перемещаются вперед в виде фронта, по существу перпендикулярно к горизонтальной ветви, в направлении от участка пятки к участку носка горизонтальной ветви, причем флюиды дренируют в горизонтальный обсадной хвостовик внутри указанной горизонтальной ветви и в указанное поровое пространство, заполненное катализатором, контактируют с указанным катализатором и за счет этого становятся обогащенными; и(iv) injecting oxidizing gas through an injection well to conduct in situ combustion and thereby produce gaseous products of combustion (combustible gases) that gradually move forward in the form of a front, essentially perpendicular to the horizontal branch, in the direction from the heel to the the sock of the horizontal branch, and the fluids drain into the horizontal casing liner inside the specified horizontal branch and into the specified pore space filled with the catalyst in contact with the specified catalyst and thereby become enriched; and

(v) добыча указанных частично обогащенных углеводородов, которые втекают в указанный внутренний элемент хвостовика внутри каждого указанного сегмента указанного горизонтального обсадного хвостовика.(v) producing said partially enriched hydrocarbons that flow into said inner liner element within each said segment of said horizontal casing liner.

Предусмотрено введение в поровое пространство катализатора, который представляет собой катализатор обогащения углеводородов, выбранный из группы, в которую входят:The introduction into the pore space of the catalyst, which is a hydrocarbon enrichment catalyst selected from the group consisting of:

(i) гранулированные катализаторы; и/или(i) granular catalysts; and / or

(ii) зернистые катализаторы, причем такой катализатор имеет размер гранул (зерен), достаточный для того, чтобы по существу предотвратить их прохождение через любое из указанных отверстий в указанных внешнем или внутреннем элементах хвостовиках, так чтобы по существу предотвратить потерю указанного катализатора после введения указанного катализатора в указанное поровое пространство.(ii) granular catalysts, wherein such a catalyst has a granule (grain) size sufficient to substantially prevent them from passing through any of said shafts in said external or internal elements, so as to substantially prevent loss of said catalyst after introduction of said catalyst into said pore space.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, катализатор обогащения нефти представляет катализатор гидродесульфуризации, а предпочтительнее, катализатор гидрообработки/HDS типа Ketjenefine™ 742-1, 3AQ производства фирмы Akzo Chemie Nederaland bv Amsterdam.According to a preferred embodiment of the present invention, the oil enrichment catalyst is a hydrodesulfurization catalyst, and more preferably, a Ketjenefine ™ 742-1, 3AQ hydrotreatment / HDS catalyst manufactured by Akzo Chemie Nederaland bv Amsterdam.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, предлагается способ изготовления сегмента обсадного хвостовика, имеющего внешний элемент хвостовика и внутренний элемент хвостовика, расположенный внутри указанного внешнего элемента хвостовика, который включает в себя следующие операции:In accordance with another aspect of the present invention, a method for manufacturing a casing liner segment having an outer liner element and an inner liner element located inside said liner outer element, which includes the following operations:

(i) сварка по меньшей мере одного кольцевого уплотнителя по меньшей мере с одним из указанных внутреннего и внешнего элементов хвостовика, поблизости от одного его конца;(i) welding of at least one annular seal with at least one of said inner and outer shank elements, in the vicinity of one end thereof;

(ii) ведение указанного внутреннего элемента хвостовика внутрь указанного внешнего элемента хвостовика; и(ii) maintaining said inner shank element inside said outer shank element; and

(iii) ведение гранул катализатора в поровое пространство, созданное между указанным внутренним элементом хвостовика и указанным внешним элементом хвостовика.(iii) leading the catalyst granules into the pore space created between said inner liner element and said liner outer element.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, такой способ включает в себя следующую дополнительную операцию:In accordance with a preferred embodiment of the present invention, such a method includes the following additional step:

(iv) ведение кольцевого элемента между указанными внутренним и внешним элементами хвостовика у конца каждого противоположного указанного кольцевого уплотнителя, чтобы за счет этого капсулировать указанные гранулы катализатора внутри указанного порового пространства между указанным кольцевым уплотнителем и указанным кольцевым элементом.(iv) leading an annular element between said inner and outer liner elements at the end of each opposite said annular seal so as to encapsulate said catalyst granules within said pore space between said annular seal and said annular element.

Указанные ранее и другие характеристики и преимущества изобретения будут более ясны из последующего детального описания различных не ограничительных вариантов осуществления изобретения, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.The foregoing and other characteristics and advantages of the invention will be more apparent from the following detailed description of various non-limiting embodiments of the invention, given with reference to the accompanying drawings.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 схематично показана система каталитического обогащения нефти с использованием сегментов обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением, которую используют в применениях in situ добычи нефти.1 schematically shows a catalytic oil enrichment system using casing shank segments in accordance with the present invention, which is used in in situ oil production.

На фиг.2 показан вид в перспективе сегмента обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением.2 is a perspective view of a casing liner segment in accordance with the present invention.

На фиг.3 показан разрез по линии А-А фиг.2 первого конструктивного варианта обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением, а именно, показан разрез сегмента обсадного хвостовика так называемой конфигурации "радиального потока".Figure 3 shows a section along the line AA of figure 2 of a first embodiment of a casing liner in accordance with the present invention, namely, a section is shown of a section of a casing liner of the so-called "radial flow" configuration.

На фиг.4а показан разрез по линии В-В фиг.2 сегмента обсадного хвостовика, показанного на фиг.2.On figa shows a section along the line BB in figure 2 segment of the casing shank shown in figure 2.

На фиг.4b показан вид сегмента обсадного хвостовика, аналогичный показанному на фиг.4а, где показана модификация совмещения отверстий каждого из внешних элементов хвостовика и каждого из внутренних элементов хвостовика, так чтобы обеспечить более значительный радиальный поток и увеличить время воздействия катализатора в поровой области (в поровом пространстве) между внешним и внутренним элементами хвостовика.Fig. 4b shows a casing shank segment view similar to that shown in Fig. 4a, which shows a modification of the alignment of the holes of each of the external elements of the liner and each of the internal elements of the liner, so as to provide a greater radial flow and increase the exposure time of the catalyst in the pore region ( in the pore space) between the external and internal elements of the shank.

На фиг.5 показано сечение пары флюидно связанных сегментов обсадного хвостовика, показанного на фиг.3, где можно видеть, как такая пара сегментов обсадного хвостовика соединена вместе и как нефть направляют через катализатор, содержащийся в поровом пространстве, для так называемой конфигурации радиального потока.FIG. 5 shows a cross section of a pair of fluidly connected casing shank segments shown in FIG. 3, where you can see how such a pair of casing shank segments are connected together and how oil is directed through the catalyst contained in the pore space for the so-called radial flow configuration.

На фиг.6 показано сечение альтернативного конструктивного варианта обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением, а именно показан сегмент обсадного хвостовика так называемой конфигурации "бокового потока".Figure 6 shows a cross section of an alternative embodiment of the casing liner in accordance with the present invention, namely, a segment of the casing liner of the so-called "side stream" configuration is shown.

На фиг.7 показано сечение пары флюидно связанных сегментов обсадного хвостовика, показанного на фиг.6, где можно видеть, как такая пара сегментов обсадного хвостовика соединена вместе и как нефть направляют через катализатор, содержащийся в поровом пространстве, для так называемой конфигурации бокового потока.Fig. 7 shows a cross section of a pair of fluidly connected casing shank segments shown in Fig. 6, where it can be seen how such a pair of casing shank segments are connected together and how oil is directed through the catalyst contained in the pore space for the so-called sidestream configuration.

На фиг.8 показано поперечное сечение сегмента обсадного хвостовика так называемой конфигурации "радиального потока", причем в показанном конструктивном варианте предусмотрено особое средство у противоположных концов внутреннего элемента обсадного хвостовика, обеспечивающее прямую флюидную связь одного внутреннего элемента обсадного хвостовика с другим.Fig. 8 shows a cross section of a casing liner segment of the so-called "radial flow" configuration, and in the shown embodiment there is a special means at the opposite ends of the inner element of the casing liner, providing direct fluid communication of one inner element of the casing liner with another.

На фиг.9 показано сечение пары флюидно связанных сегментов обсадного хвостовика, показанного на фиг.8, где можно видеть, как такая пара сегментов обсадного хвостовика соединена вместе и как нефть направляют через катализатор, содержащийся в поровом пространстве, для так называемой конфигурации радиального потока.Fig. 9 shows a cross section of a pair of fluidly connected casing shank segments shown in Fig. 8, where it can be seen how such a pair of casing shank segments are connected together and how oil is directed through the catalyst contained in the pore space for the so-called radial flow configuration.

На фиг.10 показано сечение сегмента обсадного хвостовика так называемой конфигурации "бокового потока", причем в показанном конструктивном варианте предусмотрено другое средство у противоположных концов внутреннего элемента обсадного хвостовика, обеспечивающее прямую флюидную связь одного внутреннего элемента обсадного хвостовика с другим.Figure 10 shows a cross section of the casing liner segment of the so-called "side stream" configuration, and in the shown embodiment another means is provided at opposite ends of the inner element of the casing liner, providing direct fluid communication of one inner element of the casing liner with another.

На фиг.11 показано поперечное сечение пары флюидно связанных сегментов обсадного хвостовика, показанного на фиг.10, где можно видеть, как такая пара сегментов обсадного хвостовика соединена вместе и как нефть направляют через катализатор, содержащийся в поровом пространстве, для так называемой конфигурации бокового потока.FIG. 11 shows a cross-section of a pair of fluidly connected casing shank segments shown in FIG. 10, where it can be seen how such a pair of casing shank segments are connected together and how oil is guided through a catalyst contained in the pore space for the so-called sidestream configuration .

На фиг.12 показано сечение сегмента обсадного хвостовика так называемой конфигурации "бокового потока", но по сравнению с вариантом, показанным на фиг.10, введено изменение, за счет которого внутренний элемент обсадного хвостовика может быть концентрически расположен внутри внешнего элемента хвостовика, за счет использования кольцевого уплотнителя.FIG. 12 shows a section of the casing liner segment of the so-called “lateral flow” configuration, but a change has been introduced as compared to the embodiment shown in FIG. 10, due to which the inner element of the casing liner can be concentrically located inside the outer liner element, due to use of a ring seal.

На фиг.13 показано сечение сегмента обсадного хвостовика так называемой конфигурации "бокового потока", но по сравнению с вариантом, показанным на фиг.10 и 12, введено другое изменение, за счет которого внутренний элемент обсадного хвостовика может быть концентрически расположен внутри внешнего элемента хвостовика, за счет использования кольцевого уплотнителя.On Fig shows a section of the casing shank segment of the so-called "side flow" configuration, but compared with the variant shown in figures 10 and 12, another change is introduced, due to which the inner element of the casing shank can be concentrically located inside the outer element of the shank due to the use of O-rings.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

На фиг.1 схематично показана усовершенствованная система 2 in situ добычи углеводородов из содержащего углеводороды пласта 1, с использованием множества удлиненных сегментов 10 обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением, расположенных внутри горизонтального ствола скважины 3.Figure 1 schematically shows an improved in situ hydrocarbon production system 2 from a hydrocarbon containing formation 1 using a plurality of elongated casing shank segments 10 in accordance with the present invention located within a horizontal wellbore 3.

Такая система 2 добычи углеводородов позволяет направлять углеводороды, а в частности, вязкую нефть 15, которую, при работе такой системы 2 добычи углеводородов, извлекают из содержащего углеводороды пласта 1 и направляют через набитое катализатором поровое пространство 12 внутри каждого сегмента 10 обсадного хвостовика, для последующего подъема на поверхность 13.Such a hydrocarbon production system 2 makes it possible to direct hydrocarbons, and in particular viscous oil 15, which, when such a hydrocarbon production system 2 operates, is extracted from the hydrocarbon containing formation 1 and sent through the pore space 12 filled with catalyst inside each casing shank segment 10, for subsequent lifting to the surface 13.

Показаны множество сегментов 10 обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением, каждый из которых имеет резьбовое соединение с соседними другими сегментами 10 обсадного хвостовика, чтобы образовать обсадной хвостовик 6, такой как показанный на фиг.1, для использования в способах in situ добычи углеводородов.A plurality of casing shank segments 10 are shown in accordance with the present invention, each of which is threaded to adjacent other casing shank segments 10 to form a casing shank 6, such as that shown in FIG. 1, for use in in situ hydrocarbon production methods.

При работе системы, нефть 15, которая нагрета при помощи in situ процессов сжигания или, альтернативно, при помощи гравитационного режима пласта с содействием пара (SAGD), и которая вытекает из такого содержащего углеводороды пласта 1, обогащается при проходе в сегменты 10 обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением, и после этого более легко протекает внутри обсадного хвостовика 6 и затем доставляется к поверхности 13 скважины.When the system is operating, oil 15 that is heated by in situ combustion processes or, alternatively, by the gravity mode of the steam assisted formation (SAGD), and which flows from such hydrocarbon containing formation 1, is enriched as it passes into the casing shank segments 10 in in accordance with the present invention, and then more easily flows inside the casing liner 6 and then delivered to the surface 13 of the well.

На фиг.1-13 показаны сегменты 10 обсадного хвостовика, каждый из которых содержит щелевидный внешний элемент 20 хвостовика или внешний элемент 20 хвостовика с проволочной обмоткой, типично имеющий внешний диаметр около 9.6 дюйма. Такой внешний элемент 20 хвостовика находится в контакте (в частности, вдоль нижнего участка его внешнего периметра) с внутренним диаметром не расширенного горизонтального ствола скважины 3, как это показано на фиг.1, причем последний типично имеет диаметр около 12.2 дюйма, так что поровое пространство 24 может быть образовано между внешним элементом 20 обсадного хвостовика и горизонтальным стволом скважины 3.1 to 13, casing shank segments 10 are shown, each of which comprises a slit-like outer shank element 20 or an outer wire shank element 20, typically having an outer diameter of about 9.6 inches. Such an external element 20 of the liner is in contact (in particular along the lower portion of its external perimeter) with the inner diameter of the non-expanded horizontal wellbore 3, as shown in FIG. 1, the latter typically having a diameter of about 12.2 inches, so that the pore space 24 may be formed between the outer casing liner 20 and the horizontal wellbore 3.

Предусмотрен щелевидный внутренний элемент 22 хвостовика или внутренний элемент 22 хвостовика с проволочной обмоткой, концентрически расположенный внутри внешнего элемента 20 хвостовика, чтобы образовать поровое пространство 12, причем такой внутренний элемент 22 хвостовика имеет внутренний объем/область 80 для сбора обогащенного углеводорода и создания условий для его подъема на поверхность 13 при помощи процесса откачки или другого процесса перемещения.A slit-like inner element 22 of the shank or an inner element 22 of the shank with a wire winding is provided concentrically located inside the outer element 20 of the shank to form a pore space 12, and such an internal element 22 of the shank has an internal volume / region 80 for collecting enriched hydrocarbon and creating conditions for it lifting to the surface 13 using a pumping process or other moving process.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, каждый внешний элемент 20 хвостовика и внутренний элемент 22 хвостовика сегмента 10 обсадного хвостовика представляет собой цилиндрический удлиненный элемент, который может быть введен в цилиндрический горизонтальный ствол скважины 3, как это показано на фиг.1. Поровое пространство 12, которое образовано между внутренним диаметром внешнего элемента 20 хвостовика и внешним диаметром внутреннего элемента 22 хвостовика, представляет собой кольцевое поровое пространство 12, как это лучше всего показано на фиг.4а и 4b.According to a preferred embodiment of the present invention, each outer liner element 20 and inner liner element 22 of the casing liner segment 10 is a cylindrical elongated element that can be inserted into a cylindrical horizontal wellbore 3, as shown in FIG. 1. The pore space 12, which is formed between the inner diameter of the outer element 20 of the shank and the outer diameter of the inner element 22 of the shank, is an annular pore space 12, as is best shown in figa and 4b.

На фиг.2 показан вид в перспективе предпочтительного конструктивного варианта сегмента 10 обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением, который имеет на своем первом конце 60а охватываемый резьбовой участок 61 (преимущественно стандартную трубную резьбу NPT (стандартная американская резьба)) для резьбового соединения с противоположным концом 60b соседнего сегмента 10 обсадного хвостовика, причем этот противоположный конец 60b имеет внутренний охватывающий резьбовой участок 61, как это показано на фиг.5, 7 и 9.FIG. 2 shows a perspective view of a preferred embodiment of a casing shank segment 10 in accordance with the present invention, which has at its first end 60a a male threaded portion 61 (preferably a standard NPT pipe thread (standard American thread)) for a threaded connection with an opposite end 60b of an adjacent casing shank segment 10, this opposite end 60b having an inner female threaded portion 61, as shown in FIGS. 5, 7 and 9.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, как это лучше всего показано на фиг.2, внешний элемент 20 изготовлен из катаной стали толщиной 0.25 дюйма и имеет внешний диаметр около 10 дюймов. Отверстия 31 во внешнем элементе 20 представляют собой множество щелей, каждая из которых имеет ширину меньше размера гранул катализатора 40, чтобы исключить выход гранул такого катализатора 40 из порового пространства 12, причем ширина щелей является достаточно малой, чтобы по существу исключить поступление песка и других отходов, таких как буровой шлам, во внешний элемент 20, однако достаточно большой, чтобы позволить вводить текучие углеводороды.According to a preferred embodiment of the present invention, as best shown in FIG. 2, the outer member 20 is made of 0.25 inch thick rolled steel and has an outer diameter of about 10 inches. The holes 31 in the outer element 20 are many slots, each of which has a width less than the size of the granules of the catalyst 40, to exclude the exit of granules of such a catalyst 40 from the pore space 12, and the width of the slots is small enough to substantially eliminate the entry of sand and other waste , such as drill cuttings, into the outer member 20, however large enough to allow fluid hydrocarbons to be introduced.

Таким образом, ширина таких отверстий/щелей 31 лежит в диапазоне от.005 до 0.025 дюйма (от 0.128 до 0.625 мм), а длина типично составляет от 6 до 8 дюймов, причем около 50 таких отверстий/щелей 31 равномерно распределены по периметру внешнего элемента 20. Само собой разумеется, что могут быть использованы другое распределение отверстий и щели другой длины, которые позволяют максимально повысить введение углеводородов и исключить, в разумных пределах, поступление песка и других отходов во внешний элемент 20.Thus, the width of such holes / slots 31 is in the range of from 005 to 0.025 inches (0.128 to 0.625 mm), and the length is typically 6 to 8 inches, with about 50 such holes / slots 31 being evenly distributed around the perimeter of the outer element 20. It goes without saying that a different distribution of holes and slots of a different length can be used, which can maximize the introduction of hydrocarbons and exclude, within reasonable limits, the entry of sand and other waste into the external element 20.

В первом конструктивном варианте, который показан на фиг.2 и 4а, отверстия/щели 31 равномерно распределены по периметру внешнего элемента 22. Аналогично, отверстия/щели 41 равномерно распределены по периметру внутреннего элемента 22. Отверстия/щели 41 типично имеют больший размер, чем отверстия/щели 31, так как они не должны "фильтровать" песок из вязкой нефти 15, поступающей во внутренний элемент 22. Таким образом, вязкая нефть 15 прямо (непосредственно) протекает радиально внутрь через катализатор 40 в поровое пространство 12 во внутренней области 80 внутреннего элемента 22, как это показано на фиг.4а.In the first embodiment shown in FIGS. 2 and 4a, the holes / slots 31 are evenly distributed around the perimeter of the outer element 22. Similarly, the holes / slots 41 are evenly distributed around the perimeter of the inner element 22. The holes / slots 41 typically have a larger size than holes / slots 31, since they should not “filter” sand from viscous oil 15 entering the inner element 22. Thus, viscous oil 15 directly (directly) flows radially inward through the catalyst 40 into the pore space 12 in the inner region 80 in interior element 22, as shown in figa.

Альтернативно, как это показано на фиг.4b, отверстия/щели 31 во внешнем элементе 20 могут быть расположены только на верхнем участке внешнего элемента 20, а отверстия/щели 41 во внутреннем элементе 22 могут быть расположены на его нижнем участке. Возможно также и инверсное расположение. В любой из указанных альтернативных конфигураций, вязкая нефть 15, как это показано на фиг.4b, обязательно будет проходить по окружности некоторое расстояние в поровом пространстве 12, за счет чего создается большее время воздействия катализатора 40 в поровом пространстве 12, в результате чего улучшается обогащение такой вязкой нефти 15.Alternatively, as shown in FIG. 4b, the holes / slots 31 in the outer member 20 can only be located in the upper portion of the outer member 20, and the holes / slots 41 in the inner member 22 can be located in its lower portion. An inverse arrangement is also possible. In any of these alternative configurations, the viscous oil 15, as shown in FIG. 4b, will necessarily circle a certain distance in the pore space 12, thereby creating a longer exposure time of the catalyst 40 in the pore space 12, thereby improving enrichment such viscous oil 15.

На фиг.3 показан разрез по линии А-А фиг.2 сегмента 10 обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением, где можно видеть первый вариант сегмента 10 обсадного хвостовика, а именно сегмент так называемой конфигурации "радиального потока". На фиг.5 показаны множества таких сегментов 10 обсадного хвостовика так называемой конфигурации "радиального потока", причем все соседние внешние элементы 20 имеют резьбовое соединение друг с другом на противоположных концах 60а, 60b и образуют горизонтальный обсадной хвостовик 6. Как это лучше всего показано на фиг.4а, 4b и на фиг.5, при конфигурации "радиального потока", вязкая нефть 15 из содержащего углеводороды пласта 1 втекает радиально внутрь через отверстия/щели 31 во внешнем элементе 20, и затем протекает радиально внутрь через катализатор 40, набитый в поровое пространство 12, при этом такая вязкая нефть 15 по меньшей мере частично обогащается, и затем протекает радиально внутрь через отверстия 41 во внутреннем элементе 22 во внутреннюю область 80, после чего такую обогащенную нефть поднимают на поверхность 13.FIG. 3 shows a section along line AA of FIG. 2 of a casing shank segment 10 in accordance with the present invention, where a first embodiment of a casing shank segment 10 can be seen, namely a segment of the so-called “radial flow” configuration. FIG. 5 shows a plurality of such casing shank segments 10 of a so-called “radial flow” configuration, with all adjacent outer members 20 threaded to each other at opposite ends 60a, 60b and form a horizontal casing shank 6. As best shown in FIG. figa, 4b and figure 5, with the configuration of the "radial flow", viscous oil 15 from the hydrocarbon containing formation 1 flows radially inward through the holes / slots 31 in the outer element 20, and then flows radially inward through the catalyst 40, stuffed into the pore space 12, while such a viscous oil 15 is at least partially enriched, and then flows radially inward through the holes 41 in the inner element 22 into the inner region 80, after which such enriched oil is lifted to the surface 13.

Сегмент 10 обсадного хвостовика при конфигурации "радиального потока", показанный на фиг.3 и 5, позволяет нефти 15 протекать в радиальном направлении, перпендикулярно к продольной оси 30 такого сегмента 10 обсадного хвостовика, как это показано стрелками на фиг.5. Как это показано на фиг.3, 4а и 5, отверстия 31, которые предусмотрены на верхнем участке 25 внешнего элемента 20 хвостовика, позволяют нефти 15 втекать в поровое пространство 12.The casing shank segment 10 in the “radial flow” configuration shown in FIGS. 3 and 5 allows oil 15 to flow radially perpendicularly to the longitudinal axis 30 of such a casing shank segment 10, as shown by the arrows in FIG. 5. As shown in FIGS. 3, 4a and 5, the openings 31, which are provided in the upper portion 25 of the outer liner element 20, allow oil 15 to flow into the pore space 12.

Поровое пространство 12 типично набивают во время изготовления такого сегмента 10 обсадного хвостовика катализатором 40 обогащения углеводорода. Одним таким катализатором 40 обогащения углеводорода, который подходит для использования в соответствии с настоящим изобретением, является стандартный катализатор гидрообработки/HDS типа Ketjenefine™ 742-1, 3AQ, выпускаемый фирмой Akzo Chemie Nederaland bv Amsterdam.The pore space 12 is typically packed during the manufacture of such a casing shank segment 10 with a hydrocarbon enrichment catalyst 40. One such hydrocarbon enrichment catalyst 40 that is suitable for use in accordance with the present invention is the Ketjenefine ™ 742-1, 3AQ standard hydrotreatment / HDS catalyst manufactured by Akzo Chemie Nederaland bv Amsterdam.

Преимущественно, катализатор 40 обогащения углеводорода, который вводят в такое поровое пространство 12 во время изготовления такого сегмента 10 обсадного хвостовика, является гранулированным и имеет номинальный размер гранул больше размера отверстий 31, чтобы исключить потерю катализатора из порового пространства 12 через отверстия 31.Advantageously, the hydrocarbon enrichment catalyst 40, which is introduced into such a pore space 12 during the manufacture of such casing shank segment 10, is granular and has a nominal granule size larger than the size of the openings 31 to prevent loss of catalyst from the pore space 12 through the openings 31.

На фиг.6 показана альтернативная конфигурация сегмента 10 обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением, приспособленная для бокового потока нефти 15 в поровое пространство 12, чтобы повысить степень и продолжительность контактирования нефти 15 с катализатором 40 обогащения. Такую альтернативную конфигурацию сегмента обсадного хвостовика далее называют конфигурацией "бокового потока". На фиг.7 показаны множество сегментов 10 обсадного хвостовика с конфигурацией "бокового потока", которые имеют резьбовое соединение друг с другом у взаимно противоположных концов 60а, 60b, чтобы образовать обсадной хвостовик 6. Как это показано стрелками на фиг.1 и 7, вязкая нефть из пласта 1, во время процесса добычи углеводородов (такого как in situ процесс сжигания, описанный в патенте США 6,412,557 или в заявке №20080066907 от 20 марта 2008 г.), которую дренируют из пласта 1, втекает в отверстия/щели 31 во внешних элементах, поблизости от конца 60а, и поступает в поровое пространство 12. После этого нефть 15 протекает в боковом направлении внутри такого порового пространства 12, в направлении стрелок, пока не доходит, на противоположном конце 60b сегмента 10 обсадного хвостовика, до отверстий 41 во внутреннем элементе 22 хвостовика, после чего нефть 15 втекает во внутреннее пространство 80 внутреннего элемента 22, и после этого ее поднимают, обычно за счет откачки, на поверхность 13. Этот процесс повторяется в каждом сегменте обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением, когда множество сегментов 10 обсадного хвостовика введены в горизонтальный ствол 3 скважины.FIG. 6 shows an alternative configuration of the casing liner segment 10 in accordance with the present invention adapted for lateral flow of oil 15 into the pore space 12 in order to increase the degree and duration of contact of the oil 15 with the enrichment catalyst 40. Such an alternative casing liner segment configuration is hereinafter referred to as a “lateral flow” configuration. FIG. 7 shows a plurality of casing shank segments 10 with a “side flow” configuration that are threaded to each other at mutually opposite ends 60a, 60b to form a casing shank 6. As shown by the arrows in FIGS. 1 and 7, the viscous oil from formation 1, during a hydrocarbon production process (such as the in situ combustion process described in US Pat. No. 6,412,557 or in application No. 20080066907 dated March 20, 2008), which is drained from formation 1, flows into openings / slots 31 in external elements near the end of 60a, and enters the pore ov space 12. After this, oil 15 flows laterally inside such a pore space 12, in the direction of the arrows, until it reaches, on the opposite end 60b of the casing shank segment 10, to the holes 41 in the inner element 22 of the liner, after which the oil 15 flows into the inner space 80 of the inner element 22, and after that it is raised, usually by pumping, to the surface 13. This process is repeated in each segment of the casing shank in accordance with the present invention, when many segments Liner casing oscillator 10 introduced into the horizontal shaft 3 wells.

В вариантах сегментов 10 обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением, с конфигурацией как "радиального потока", так и "бокового потока", как это лучше всего показано соответственно на фиг.3 и 5, и на фиг.6 и 7, внутренние элементы 22 могут быть концентрически расположены внутри внешних элементов 20, и прикреплены к их одному концу 60b через конический кольцевой элемент 68, который прикреплен к каждому из внешних и внутренних элементов 20, 22 при помощи кольцевой сварки 72. Как это описано далее более подробно, конический кольцевой элемент 68 служит не только для концентрической установки и крепления внутреннего элемента 22 к внешнему элементу 20 на одном его конце, причем такой конический кольцевой элемент 68 обеспечивает также удержание катализатора 40 в поровом пространстве 12.In embodiments of casing shank segments 10 in accordance with the present invention, with both a “radial flow” and a “side flow” configuration, as best shown in FIGS. 3 and 5, and FIGS. 6 and 7, respectively, internal elements 22 may be concentrically disposed within the outer members 20, and attached to their one end 60b through a conical ring member 68, which is attached to each of the outer and inner members 20, 22 by ring welding 72. As described in more detail below, the conical ring eleme t 68 serves not only for concentric mounting and fixing of the inner member 22 to outer member 20 at one end thereof, and a tapered annular member 68 also provides a catalyst retention space 40 in pore 12.

Аналогично, на противоположном конце 60а сегмента 10 обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением, с конфигурацией как "радиального потока", так и "бокового потока", как это лучше всего показано соответственно на фиг.3 и 5, и на фиг.6 и 7, предусмотрено преимущественно скользящее уплотнение 52. Это скользящее уплотнение 52 обеспечивает изменение расстояния между внутренним элементом 22 и внешним элементом 20 за счет теплового расширения. Это скользящее уплотнение 52 может иметь различные формы и конфигурации, что известно специалистам в данной области.Similarly, at the opposite end 60a of the casing liner segment 10 in accordance with the present invention, with both a “radial flow” and a “lateral flow” configuration, as best shown in FIGS. 3 and 5, respectively, and FIG. 6 and 7, a predominantly sliding seal 52 is provided. This sliding seal 52 allows for a change in the distance between the inner member 22 and the outer member 20 due to thermal expansion. This sliding seal 52 may have various shapes and configurations as is known to those skilled in the art.

В первом конструктивном варианте, как это показано на фиг.3 и 5-11, такое скользящее уплотнение 52 содержит первый (внешний) кольцевой элемент 50, жестко прикрепленный при помощи кольцевого сварного шва 72 к внешнему элементу 20 хвостовика, и второй (внутренний) кольцевой элемент 54, также жестко прикрепленный при помощи другого кольцевого сварного шва к внутреннему элементу 22, причем указанные кольцевые элементы 50, 54 вместе обеспечивают концентрическую установку внутреннего элемента 22 хвостовика во внешнем элементе 20 хвостовика.In a first embodiment, as shown in FIGS. 3 and 5-11, such a sliding seal 52 comprises a first (external) annular element 50 rigidly attached by means of an annular weld 72 to the external element 20 of the shank, and a second (internal) annular an element 54, also rigidly attached by another ring weld to the inner element 22, said ring elements 50, 54 together providing a concentric installation of the inner element 22 of the shank in the outer element 20 of the shank.

Во втором конструктивном варианте, первое исполнение которого показано на фиг.12, скользящее уплотнение 52 содержит только один (внешний) кольцевой элемент 50, жестко прикрепленный к указанному внешнему элементу 20 хвостовика, как это показано на фиг.12, что позволяет не только продольное (тепловое) расширение указанного внутреннего элемента 22 хвостовика относительно указанного внешнего элемента 20 хвостовика, но и обеспечивает также некоторый (радиальный) зазор 55, позволяющий некоторое тепловое расширение в радиальном направлении. Во втором исполнении, показанном на фиг.13, скользящее уплотнение 52 содержит только один (внутренний) кольцевой элемент 54, жестко прикрепленный к внутреннему элементу 22 хвостовика при помощи кольцевого сварного шва 72, что позволяет не только продольное (тепловое) расширение/сжатие указанного внутреннего элемента 22 хвостовика относительно указанного внешнего элемента 20 хвостовика, но и обеспечивает также некоторый радиальный зазор 55, позволяющий некоторое тепловое расширение в радиальном направлении. Важно, что, во всех конфигурациях, скользящее уплотнение 52 позволяет не только концентрически установить внутренний элемент 22 хвостовика внутри внешнего элемента 20 хвостовика, но и одновременно обеспечивает также продольное перемещение со скольжением внутреннего элемента 22 хвостовика относительно внешнего элемента 20 хвостовика, чтобы учитывать различное тепловое расширение внешнего элемента 20 хвостовика относительно внутреннего элемента 22 хвостовика, которое происходит во время процессов нагревания для сбора нефти из коллекторов углеводородов, в том числе при использовании in situ способов добычи углеводородов.In a second embodiment, the first embodiment of which is shown in FIG. 12, the sliding seal 52 contains only one (outer) annular element 50, which is rigidly attached to the specified outer element 20 of the shank, as shown in FIG. 12, which allows not only longitudinal ( thermal) expansion of the specified inner element 22 of the shank relative to the specified external element 20 of the shank, but also provides some (radial) clearance 55, allowing some thermal expansion in the radial direction. In the second embodiment, shown in Fig. 13, the sliding seal 52 contains only one (inner) annular element 54, rigidly attached to the inner element 22 of the shank with an annular weld 72, which allows not only the longitudinal (thermal) expansion / contraction of the specified inner element 22 of the shank relative to the specified outer element 20 of the shank, but also provides some radial clearance 55, allowing some thermal expansion in the radial direction. It is important that, in all configurations, the sliding seal 52 allows not only concentrically to install the inner element 22 of the shank inside the outer element 20 of the shank, but also simultaneously provides longitudinal movement with sliding of the inner element 22 of the shank relative to the outer element 20 of the shank, to take into account different thermal expansion the outer element 20 of the liner relative to the internal element 22 of the liner that occurs during heating processes to collect oil from the reservoirs glevodorodov, including using in situ hydrocarbon extraction methods.

В конструктивных вариантах, показанных на фиг.3 и 5-7, как уже было указано здесь выше, конический кольцевой элемент 68 может быть прикреплен к каждому из внешнего и внутреннего элементов 20, 22 при помощи соответствующего кольцевого сварного шва 72, чтобы концентрически установить внутренний элемент 22 хвостовика внутри внешнего элемента 20 хвостовика и дополнительно удержать катализатор 40 в поровом пространстве 12. Альтернативно, и как это лучше всего показано на фиг.8-11, вместо этого кольцевой фиксатор 59 может быть предусмотрен на внутреннем элементе 22 хвостовика, который может упираться в кольцевой заплечик 92 на внешнем элементе 20 хвостовика. Кроме того, может быть предусмотрено стопорное кольцо 57 для крепления и удержания фиксатора 59 и связанного с ним внутреннего элемента 22 хвостовика внутри внешнего элемента 20 хвостовика. Стопорное кольцо 57 имеет внешнюю резьбу 69, позволяющую ввинчивать стопорное кольцо 57 во внутреннюю резьбу конца 60b внешнего элемента 20, как это лучше всего показано на фиг.8. Альтернативно, стопорное кольцо 57 может быть исключено, при этом внутренний элемент 22 хвостовика может быть закреплен во внешнем элементе 20 хвостовика при помощи одного из своих концов 60b, когда соседние сегменты 10 обсадного хвостовика по резьбе соединены вместе, как это показано на фиг.11. Однако, в этом конструктивном варианте, использование такого имеющего внешнюю резьбу стопорного кольца 57 является предпочтительным, так как оно позволяет предотвращать случайное извлечение такого внутреннего элемента 22 хвостовика из указанного внешнего элемента 20 хвостовика во время отгрузки или транспортирования индивидуальных сегментов 10 обсадного хвостовика.In the structural embodiments shown in FIGS. 3 and 5-7, as already mentioned above, the conical ring element 68 can be attached to each of the external and internal elements 20, 22 using the corresponding annular weld 72 to concentrically install the inner the shank element 22 inside the outer shank element 20 and additionally hold the catalyst 40 in the pore space 12. Alternatively, and as best shown in FIGS. 8-11, an annular retainer 59 may instead be provided on the inner Mente shank 22 which can abut the annular shoulder 92 on the outer member 20 of the shank. In addition, a retaining ring 57 may be provided for fastening and holding the latch 59 and the associated inner member 22 of the shank inside the outer member 20 of the shank. The retaining ring 57 has an external thread 69 that allows the retaining ring 57 to be screwed into the internal thread of the end 60b of the outer member 20, as best shown in FIG. Alternatively, the snap ring 57 can be omitted, with the inner liner 22 being secured to the outer liner 20 with one of its ends 60b when adjacent casing shank segments 10 are threaded together as shown in FIG. 11. However, in this embodiment, the use of such an externally threaded retaining ring 57 is preferred since it prevents the accidental removal of such inner liner element 22 from said outer liner element 20 during shipment or transportation of individual casing liner segments 10.

Преимущественно, во всех вариантах исполнения сегментов 10 обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением, каждый из взаимно противоположных концов 60а, 60b внешнего элемента 20 обсадного хвостовика имеет соответственно охватываемый резьбовой конец 61 и охватывающий (внутренний) резьбовой конец 62, что позволяет произвести резьбовое соединение соответствующих концов 60а и 60b отдельных сегментов 10 обсадного хвостовика вместе, как это показано на фиг.3, 5, 7, 9, и 11, так чтобы образовать непрерывный (сплошной) обсадной хвостовик 6, в котором добытую нефть 15 направляют на поверхность 13.Advantageously, in all embodiments of the casing shank segments 10 in accordance with the present invention, each of the mutually opposite ends 60a, 60b of the outer casing shank member 20 has a male threaded end 61 and a female threaded end 62, respectively, which allows threaded connection of the respective the ends 60a and 60b of the individual casing shank segments 10 together, as shown in FIGS. 3, 5, 7, 9, and 11, so as to form a continuous (continuous) casing shank 6 into the cat Orom extracted oil 15 is sent to the surface 13.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, могут быть предусмотрены средства во внутренних элементах 22 хвостовика для их соединения вместе, как это показано на фиг.8-11. В первом исполнении этого альтернативного конструктивного варианта, которое показано на фиг.8 и 9, взаимно противоположные концы 70а, 70b каждого внутреннего элемента 22 хвостовика могут иметь соответственно не резьбовые концы 71a, 71b, которые могут быть вставлены друг в друга, как это показано на фиг.9, чтобы обеспечить флюидное соединение внутренних элементов хвостовика вместе во время резьбового соединения в месте взаимно противоположных концов 60а и 60b внешних элементов 20.In accordance with another embodiment of the present invention, means may be provided in the inner elements 22 of the shank for connecting them together, as shown in Figs. In the first embodiment of this alternative embodiment, which is shown in FIGS. 8 and 9, the mutually opposite ends 70a, 70b of each inner element 22 of the shank may have respectively non threaded ends 71a, 71b that can be inserted into each other, as shown in Fig. 9, in order to provide fluid connection of the inner elements of the liner together during a threaded connection at the mutually opposite ends 60a and 60b of the outer elements 20.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления, и как это показано на фиг.10 и 11, взаимно противоположные концы 70а, 70b каждого внутреннего элемента 22 хвостовика могут иметь соответственно охватываемый резьбовой конец 71а и охватывающий резьбовой конец 71b, что позволяет обеспечить резьбовое соединение взаимно противоположных концов 70а, 70b, когда производят резьбовое соединение взаимно противоположных концов 60а, 60b внешних элементов 20 хвостовика. Такие резьбовые противоположные концы 60а, 60b и 70а, 70b типично имеют трубную резьбу NPT (стандартная американская резьба), которую обычно используют для резьбового соединения труб в нефтяной промышленности.According to another embodiment, and as shown in FIGS. 10 and 11, the mutually opposite ends 70a, 70b of each inner element 22 of the shank may have respectively a male threaded end 71a and a female threaded end 71b, which allows for a threaded connection of mutually opposite ends 70a, 70b, when the mutually opposite ends 60a, 60b of the outer elements 20 of the shank are threaded. Such threaded opposite ends 60a, 60b and 70a, 70b typically have NPT pipe threads (standard American threads), which are commonly used for pipe threaded connections in the petroleum industry.

Следует иметь в виду, что в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы и другие подходящие средства флюидного соединения в месте сегментов 10 обсадного хвостовика, известные специалистам в данной области.It should be borne in mind that in accordance with the present invention can be used and other suitable means of fluid connections in place of segments 10 of the casing shank, known to specialists in this field.

Для получения горизонтального обсадного хвостовика длиной 414 метров, требуется 69 сегментов 10 обсадного хвостовика, каждый из которых имеет длину 6 метров. Для кольцевого порового пространства 1.5 дюйма, каждый сегмент 10 обсадного хвостовика должен содержать около 300 фунтов катализатора 40.To obtain a horizontal casing liner with a length of 414 meters, 69 segments of 10 casing liners are required, each of which has a length of 6 meters. For a 1.5 inch annular pore space, each casing shank segment 10 should contain about 300 pounds of catalyst 40.

Далее будет описано, как нефть 15 может быть собрана, обогащена и после этого поднята насосом на поверхность 13 с использованием сегментов 10 обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением в системе 2 in-situ добычи углеводородов.Next, it will be described how oil 15 can be collected, refined, and then raised by a pump to surface 13 using casing shank segments 10 of the present invention in an in-situ hydrocarbon production system 2.

В частности, в системе 2 in-situ добычи углеводородов, показанной на фиг.1, производят бурение по меньшей мере одной эксплуатационной скважины 100, имеющей по существу горизонтальную ветвь 101 и по существу вертикальную эксплуатационную скважину 102, соединенную с ней, с использованием технологий горизонтального и/или направленного бурения, которые хорошо известны и широко применяются для горизонтального бурения. По существу горизонтальная ветвь 101 имеет участок 103 носка поблизости от ее соединения с вертикальной эксплуатационной скважиной 102 и участок 104 пятки на противоположном конце горизонтальной ветви 101, причем указанная горизонтальная ветвь 101 указанной эксплуатационной скважины 100 расположена в нижней части 105 коллектора 1 углеводородов. Предусмотрена также нагнетательная скважина 107, для нагнетания окисляющего газа в верхнюю часть коллектора 1.In particular, in the in-situ hydrocarbon production system 2 of FIG. 1, at least one production well 100 is drilled having a substantially horizontal branch 101 and a substantially vertical production well 102 connected thereto using horizontal technologies and / or directional drilling, which are well known and widely used for horizontal drilling. The substantially horizontal branch 101 has a toe portion 103 in the vicinity of its connection to the vertical production well 102 and a heel section 104 at the opposite end of the horizontal branch 101, said horizontal branch 101 of said production well 100 being located at the bottom 105 of the hydrocarbon reservoir 1. An injection well 107 is also provided for injecting oxidizing gas into the upper part of the reservoir 1.

Множество удлиненных сегментов 10 обсадного хвостовика соединены вместе при помощи средства соединения, которое содержит внешние охватываемые резьбовые участки 61 и (внутренние) охватывающие резьбовые участки (62) на соответствующих концах 60а, 60b внешних элементов 20 обсадного хвостовика, и введены через горизонтальный ствол скважины 3, чтобы образовать горизонтальный обсадной хвостовик 6 в указанной горизонтальной ветви 101, как это показано на фиг.3, 5, 7 и 9. Каждый указанный сегмент 10 обсадного хвостовика содержит:A plurality of elongated casing shank segments 10 are connected together by means of a connection that comprises external male threaded portions 61 and (internal) female threaded portions (62) at respective ends 60a, 60b of the external casing liner elements 20, and inserted through a horizontal wellbore 3, to form a horizontal casing shank 6 in the specified horizontal branch 101, as shown in Fig.3, 5, 7 and 9. Each specified segment 10 of the casing shank contains:

(a) удлиненный по существу полый внешний элемент 20 хвостовика, имеющий продольную ось 30 и содержащий множество отверстий 31 по меньшей мере на верхнем участке его периметра, каждое из которых имеет размер, достаточный для протекания через него текучего углеводорода внутрь указанного внешнего элемента;(a) an elongated substantially hollow outer liner element 20 having a longitudinal axis 30 and comprising a plurality of holes 31 at least in the upper portion of its perimeter, each of which is large enough to allow fluid hydrocarbon to flow through it into said outer element;

(b) удлиненный по существу полый внутренний элемент 22, концентрически расположенный внутри указанного внешнего элемента 20 хвостовика, вдоль его указанной продольной оси 30, так что образуется поровое пространство 12 между указанным внутренним элементом 22 хвостовика и указанным внешним элементом 20 хвостовика, также имеющий множество отверстий 41 на участке его периметра, позволяющих втекать частично обогащенному углеводороду 2 из указанного порового пространства 12 внутрь указанного внутреннего элемента 22 хвостовика; причем(b) an elongated substantially hollow inner element 22, concentrically located inside said outer liner element 20, along its indicated longitudinal axis 30, so that a pore space 12 is formed between said inner liner element 22 and said outer liner element 20, also having a plurality of openings 41 at a portion of its perimeter, allowing partially enriched hydrocarbon 2 to flow from said pore space 12 into said inner liner element 22; moreover

(c) указанное поровое пространство 12 заполнено катализатором 40, чтобы обогащать указанный углеводород и повышать его текучесть, когда указанный углеводород протекает через указанный поровой проход 12 и после этого в указанный внутренний элемент 22 хвостовика через указанные отверстия 41 в нем.(c) said pore space 12 is filled with catalyst 40 to enrich said hydrocarbon and increase its fluidity when said hydrocarbon flows through said pore passage 12 and then into said inner liner element 22 through said openings 41 therein.

В частности, в системе 2 in-situ добычи углеводородов, показанной на фиг.1, в которой используют сегменты обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением, нагнетают окисляющий газ, такой как воздух или кислород, через нагнетательную скважину 107, который поступает в пласт через перфорации 108 в скважине 107. Предусмотрен источник воспламенения (не показан), позволяющий вызвать in situ горение. Альтернативно, воспламенение может происходить самопроизвольно за счет нагревания нефти поблизости от нагнетательной скважины 107. После воспламенения нефти создаются газообразные продукты сгорания (горючие газы), которые постепенно перемещаются в виде фронта горения 109, по существу перпендикулярно к горизонтальной ветви 101, в направлении от участка 104 пятки к участку 105 носка горизонтальной ветви 101, при этом флюиды дренируют в горизонтальный обсадной хвостовик 6, расположенный в указанной горизонтальной ветви 101, и в указанное поровое пространство 12, заполненное катализатором 40, контактируют с указанным катализатором 40 и за счет этого становятся обогащенными. Обогащенная и нагретая нефть дренирует за счет силы тяжести и перепада давлений в горизонтальную ветвь 101, а именно, в поровое пространство 12, где такая нефть 15 обогащается за счет входа в контакт с катализатором 40, и после этого поступает во внутренний элемент 22 хвостовика, а в частности, в его область 80 внутреннего объема, откуда такую нефть после этого откачивают на поверхность 13.In particular, in the in-situ hydrocarbon production system 2 of FIG. 1, using casing shank segments in accordance with the present invention, an oxidizing gas, such as air or oxygen, is injected through an injection well 107 that enters the formation through perforations 108 in the well 107. An ignition source (not shown) is provided to cause in situ combustion. Alternatively, ignition can occur spontaneously by heating the oil in the vicinity of the injection well 107. After the ignition of the oil, gaseous products of combustion (combustible gases) are created, which gradually move as a combustion front 109, essentially perpendicular to the horizontal branch 101, in the direction from section 104 heels to the toe section 105 of the horizontal branch 101, while the fluids drain into the horizontal casing 6 located in the specified horizontal branch 101, and in the specified pore the space 12 filled with catalyst 40 is in contact with said catalyst 40 and thereby becomes enriched. Enriched and heated oil drains due to gravity and pressure drop into the horizontal branch 101, namely, into the pore space 12, where such oil 15 is enriched by coming into contact with the catalyst 40, and then enters the inner element 22 of the liner, and in particular, in its region 80 of internal volume, from where such oil is then pumped to the surface 13.

Далее описан способ изготовления сегментов 10 обсадного хвостовика в соответствии с настоящим изобретением.The following describes a method of manufacturing casing shank segments 10 in accordance with the present invention.

Для конструктивных вариантов сегментов 10 обсадного хвостовика, показанных на фиг.3, 5 и 6-7, кольцевые уплотнители 50 и 54 сначала приваривают по окружности к внешнему и внутреннему элементам 20, 22 обсадного хвостовика, соответственно. Внутренний элемент 22 обсадного хвостовика затем вводят во внешний элемент 20 обсадного хвостовика, типично когда они совмещены вертикально, так что кольцевые уплотнители 50, 54 будут установлены так, как это показано на фиг.3, 5 и 6-7. Временные распорки (не показаны) могут быть временно введены по периметру внутреннего элемента 22 на его конце 70b, так чтобы концентрически установить внутренний элемент 22 во внешнем элементе 20. Затем гранулы 40 катализатора вводят в поровое пространство 12, чтобы заполнить пространство 12 катализатором 40. После этого удаляют временные распорки, вводят конический кольцевой элемент 68 и приваривают его по окружности в местоположениях 72, так чтобы удерживать внутренний элемент 22 концентрически во внешнем элементе 20 и удерживать катализатор 40 в поровом пространстве 12.For constructive variants of the casing shank segments 10 shown in FIGS. 3, 5 and 6-7, the O-rings 50 and 54 are first circumferentially welded to the outer and inner casing shank elements 20, 22, respectively. The inner casing element 22 is then inserted into the outer casing element 20, typically when they are aligned vertically, so that the O-rings 50, 54 will be mounted as shown in FIGS. 3, 5 and 6-7. Temporary spacers (not shown) can be temporarily inserted around the perimeter of the inner element 22 at its end 70b so that the inner element 22 is concentrically mounted in the outer element 20. Then, the catalyst pellets 40 are introduced into the pore space 12 to fill the space 12 with the catalyst 40. After this removes the time spacers, introduces a tapered annular element 68 and welds it around the circumference at locations 72 so as to hold the inner element 22 concentrically in the outer element 20 and to hold the catalyst 40 in pore space 12.

Для изготовления сегментов 10 обсадного хвостовика с конфигурацией, показанной на фиг.12 и 13, используют аналогичную процедуру, однако только один кольцевой уплотнитель 50 и 54 приваривают соответственно к внутреннему элементу 22 хвостовика или к внешнему элементу 20 хвостовика, в зависимости от обстоятельств.For the manufacture of casing shank segments 10 with the configuration shown in FIGS. 12 and 13, a similar procedure is used, however, only one annular seal 50 and 54 are welded respectively to the inner liner element 22 or to the outer liner element 20, as the case may be.

Для изготовления сегментов 10 обсадного хвостовика с конфигурацией, показанной на фиг.8-11, сначала приваривают по окружности кольцевые уплотнители 50 и 54 к внешнему и внутреннему элементам 20, 22 обсадного хвостовика, соответственно. Внутренний элемент 22 обсадного хвостовика затем вводят во внешний элемент 20 обсадного хвостовика, типично когда они совмещены вертикально, так что кольцевые уплотнители 50, 54 будут установлены так, как это показано на фиг.8-11. Затем вводят стопорное кольцо 57, как это показано на фиг.8-11, чтобы закрепить внутренний элемент 22 во внешнем элементе 22 в указанном местоположении. После этого гранулы 40 катализатора вводят в поровое пространство 12 через отверстие 99 в кольцевом стопорном кольце 59, чтобы заполнить пространство 12 катализатором 40. Отверстие 99 при необходимости может быть резьбовым и может быть заглушено введенной в него пробкой (не показана).For the manufacture of casing shank segments 10 with the configuration shown in FIGS. 8-11, ring seals 50 and 54 are first welded around the circumference to the outer and inner casing shank elements 20, 22, respectively. The inner casing element 22 is then inserted into the outer casing element 20, typically when they are aligned vertically, so that the O-rings 50, 54 will be mounted as shown in FIGS. 8-11. A retaining ring 57 is then inserted, as shown in FIGS. 8-11, to secure the inner member 22 to the outer member 22 at the indicated location. Thereafter, the catalyst pellets 40 are introduced into the pore space 12 through an opening 99 in the annular retaining ring 59 to fill the space 12 with the catalyst 40. The hole 99 may optionally be threaded and may be plugged with a plug (not shown).

Несмотря на то что были описаны со ссылкой на чертежи предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что настоящее изобретение не ограничивается этими специфическими вариантами осуществления изобретения, и в него специалистами в данной области могут быть внесены различные изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки приведенной далее формулы изобретения.Although preferred embodiments of the invention have been described with reference to the drawings, it is clear that the present invention is not limited to these specific embodiments of the invention, and various changes and additions may be made to it by those skilled in the art that do not, however, beyond the scope of the following claims.

Claims

1. The casing shank segment for the enrichment of hydrocarbons during their collection from the underground hydrocarbon reservoir, having first and second mutually opposite ends and configured to attach at a horizontal position at both mutually opposite ends to another segment of the casing shank to form an elongated casing shank, wherein each segment of the casing shank contains: an elongated hollow outer element of the shank having a longitudinal axis and containing many holes, at least at least in the area of its perimeter, each of which has a size sufficient for a flowing hydrocarbon to flow through it; an elongated hollow inner liner element concentrically located inside the liner outer element along its indicated longitudinal axis, so that a pore space is formed between the liner inner element and the liner outer element, also having many holes on its perimeter, allowing partially enriched hydrocarbon to flow from the first space inward the specified inner element of the shank; moreover, the specified pore space is configured to fill with a catalyst to enrich the hydrocarbon and increase its fluidity when the hydrocarbon flows through the pore passage and then into the inner element of the shank through the holes in it; moreover, the segment of the casing shank has a means of connecting the inner element of the liner with the outer element of the liner; and wherein said means for connecting the inner element of the liner to the outer element of the liner comprises means for allowing longitudinal sliding movement of the inner element of the liner relative to the external element of the liner to account for thermal expansion.

2. The casing liner segment of claim 1, wherein the catalyst is a catalyst selected from the group consisting of the following catalysts: (i) granular catalysts; and / or (ii) granular catalysts, such a catalyst having a grain size sufficient to substantially prevent them from passing through any of the holes in the outer or inner elements of the shank, so as to substantially prevent loss of catalyst after introducing it into the pore space .

3. The casing liner segment of claim 2, comprising a hydrocarbon enrichment catalyst.

4. The casing liner segment according to claim 3, wherein the hydrocarbon enrichment catalyst is a hydrodesulfurization catalyst.

5. The casing shank segment according to claim 2 or 3, in which: the holes in the outer element of the shank are located near its first end; while the holes in the inner element of the shank are located near the opposite second end; wherein said elongated casing liner, through holes in the outer element of the liner close to the first end, allows the hydrocarbon to flow into the pore space and then flow longitudinally along the casing liner segment and flow into the pore space towards the second end, while contacting the enrichment catalyst, and after that, the shank flows into the inner element of the shank through the holes in it close to its second end to accumulate in the inner element of the shank but.

6. The casing liner segment according to claim 2 or 3, which allows the hydrocarbon to enter the pore space through the holes in the external element and then flow radially inward, towards the inner element of the liner, while contacting the enrichment catalyst contained therein, and after this pass into the inner element of the liner through the holes in it, for the accumulation in this element of the segment of the casing liner.

7. The casing shank segment according to claim 1, in which each of the external elements of the liner has first and second mutually opposite ends, the first end of the external element of the liner being made with the second end of the other external element of the liner of another segment of the casing shank.

8. The casing shank segment according to claim 1, in which each of the inner elements of the liner has first and second mutually opposite ends, the first end of the inner element of the liner is configured to connect with the second end of the other inner element of another segment of the casing shank.

9. The casing shank segment according to claim 1, in which at least one of the mutually opposite ends of the specified inner element of the liner is configured to connect to the end of the inner element of the shank of another segment of the casing shank, and at least one of mutually opposite the ends of the outer element of the liner is configured to connect with the end of the outer element of the liner of another segment of the casing liner.

10. A method of enriching hydrocarbons during their collection from an underground hydrocarbon reservoir, which includes the following operations: (i) drilling at least one production well having a substantially horizontal branch and a substantially vertical production well connected to it, the essentially horizontal branch has a toe section in the vicinity of its connection with the vertical production well and a heel section at the opposite end of the horizontal branch, the horizontal branch a recovery well is located at the bottom of a hydrocarbon reservoir; (ii) joining together a plurality of elongated casing shank segments connected to each other to form a horizontal casing shank, each of the casing shank segments having the following elements: (a) an elongated hollow outer shank element having a longitudinal axis and containing a plurality of holes, at least in the area of its perimeter, each of which has a size sufficient for a flowing hydrocarbon to flow through it; (b) an elongated hollow inner liner element concentrically located inside the liner outer element along its longitudinal axis, so that a pore space is formed between the liner inner element and the liner outer element, also having many openings on its perimeter, allowing partially enriched hydrocarbon from perov to flow in space inside the inner element of the shank; moreover, (c) said pore space is filled with a catalyst in order to enrich the hydrocarbon and increase its fluidity when the hydrocarbon flows through the pore space and then into the inner element of the liner through openings in it; (d) wherein the casing shank segment has means for connecting the inner liner element to the outer liner element; which comprises means allowing longitudinal sliding movement of the inner element of the liner relative to the outer element of the liner, to account for thermal expansion; (iii) introducing casing shank segments connected together into a horizontal wellbore; (iv) heating a hydrocarbon formation; and (v) production of enriched hydrocarbons that flow into the inner element of the liner inside the horizontal casing liner.

11. The method according to claim 10, which further includes the following operations: (i) drilling at least one injection well to inject oxidizing gas into the hydrocarbon reservoir, in the vicinity of its upper region; (ii) injecting oxidizing gas through an injection well; and (iii) step (iv) of claim 10, heating the hydrocarbon formation, including initiating in situ combustion in the hydrocarbon formation, so that the combustible gases gradually move forward as a front through the formation, essentially perpendicular to the horizontal branch, and liquefied hydrocarbons drain into the horizontal casing liner inside the horizontal branch and into the indicated pore space filled with the catalyst is in contact with the specified catalyst and thereby become enriched.

12. The casing shank segment according to claim 1, containing at least one annular seal welded to at least one of the inner and outer shank elements.

13. The casing shank segment of claim 12, further comprising an annular element between the inner and outer liner elements at the end of each opposite annular seal, which encapsulates catalyst granules within the pore space between the inner and outer liner elements, and the annular seal and the annular element.

14. The casing shank segment according to claim 1, wherein the means for connecting the inner element of the liner to the external element of the liner comprises a first annular element attached to the external element of the liner and slidingly contacting the internal element of the liner.

15. The casing shank segment according to claim 1, wherein the means for connecting the inner element of the liner to the external element of the liner comprises a first annular element attached to the inner element of the liner and slidingly contacting the external element of the liner.

16. The casing shank segment according to claim 1, wherein the means for connecting the inner liner element to the outer liner element comprises a pair of first and second annular elements located adjacent to one end of the casing liner segment, said first annular element being attached to the inner liner element, and the second annular element is attached to the outer element of the shank, while the first and second annular elements interact due to mutual sliding to create the possibility of food nogo movement combined inner and outer members relative to each other of the shank.