RU2610084C2 - Генерация пара - Google Patents
Генерация пара Download PDFInfo
- Publication number
- RU2610084C2 RU2610084C2 RU2014106326A RU2014106326A RU2610084C2 RU 2610084 C2 RU2610084 C2 RU 2610084C2 RU 2014106326 A RU2014106326 A RU 2014106326A RU 2014106326 A RU2014106326 A RU 2014106326A RU 2610084 C2 RU2610084 C2 RU 2610084C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- fluid
- circulating
- equipment
- steam
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 48
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 48
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 48
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 26
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 22
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 12
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 9
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 14
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010795 Steam Flooding Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B36/00—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
- E21B36/04—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones using electrical heaters
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
- E21B43/2406—Steam assisted gravity drainage [SAGD]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
- F22B1/28—Methods of steam generation characterised by form of heating method in boilers heated electrically
- F22B1/282—Methods of steam generation characterised by form of heating method in boilers heated electrically with water or steam circulating in tubes or ducts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
- F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
- F22B37/10—Water tubes; Accessories therefor
- F22B37/101—Tubes having fins or ribs
- F22B37/103—Internally ribbed tubes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
- H05B6/107—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for continuous movement of material
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
- H05B6/108—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
- E21B43/2401—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection by means of electricity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
- F22B1/28—Methods of steam generation characterised by form of heating method in boilers heated electrically
- F22B1/281—Methods of steam generation characterised by form of heating method in boilers heated electrically other than by electrical resistances or electrodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области добычи углеводородов. Оборудование для добычи углеводородов содержит: скважину, проходящую от поверхности до содержащего углеводороды пласта. Устройство (10) генерации пара расположено в скважине и предназначено для генерации пара из текучей среды. Устройство содержит трубу (12) для циркуляции текучей среды, содержащую электропроводный и теплопроводный материал, и по меньшей мере один индуктивный кабель (14), изготовленный из электропроводного материала и намотанный вокруг трубы для циркуляции текучей среды. Причем труба для циркуляции текучей среды выполнена с возможностью образования частично замкнутого пространства с внутренним давлением. Оборудование для добычи углеводородов выполнено с возможностью управления внутренним давлением, которому подвергается текучая среда при нагреве. Также предложен способ добычи углеводородов. При использовании изобретения улучшается генерация пара. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Данное изобретение относится к генерации пара, более конкретно к устройству и способу генерации пара.
Генерация пара используется во многих областях промышленности, в частности, при добыче углеводородов. Например, при добыче вязкой нефти, тяжелой или нет, может потребоваться разжижение нефти (то есть снижение вязкости нефти) перед извлечением. Подобное разжижение еще более полезно для тяжелой нефти, содержащейся в песках, например в асфальтовых песках (встречающихся, в частности, в Канаде и Венесуэле). Однако снижение вязкости нефти получают, как правило, путем использования тепловой энергии. Для этого широко используется впрыскивание в пласт пара.
В настоящее время используют различные методы закачивания пара (например, стимуляция циклическим закачиванием пара (CCS), вытеснение паром, парогравитационный дренаж (SAGD)). Генерацию пара обычно осуществляют на поверхности с использованием специальных установок или различного типа парогенераторов. После этого пар передают в пласт по трубе, частично расположенной на поверхности. Таким образом, данным парогенераторам необходима определенная зона обслуживания, что осложняет размещение производственного оборудования. К примеру, бывает трудно установить дополнительные парогенераторы на небольших морских буровых платформах. Кроме того, поверхностная генерация пара влечет потери тепла в частях трубы, расположенных на поверхности и в скважине. Потери тепла в скважине приводят к нагреву участка, примыкающего к скважине, а не только пласта (который обычно находится в нижней части скважины). Данные тепловые потери представляют собой особенную проблему, если скважина проходит в вечной мерзлоте. Тепловые потери ухудшают качество пара. Обычно тепловые потери заставляют уменьшать глубину скважин. Поверхностные парогенераторы обычно работают на ископаемых видах топлива (газ, рециркуляционная часть добываемой нефти). Упомянутые выше тепловые потери снижают КПД установки впрыска пара.
В документе WO 1988/000276 A1 раскрыт тепловой генератор для нефтяных скважин, содержащий удлиненную камеру, в которой расположена пара неконцентрических электродов, по меньшей мере частично погруженных в воду. Во время работы на электроды подают электроэнергию, и они нагревают воду. Впрочем, генератор, раскрытый в данном документе, в свете упоминаемых выше недостатков не является вполне удовлетворительным.
Кроме того, в некоторых документах, например в EP 0387125 и GB 427838, предлагается нагрев жидкости, протекающей через трубу, образующую вторичную цепь электрического трансформатора. В данных трансформаторах используется замкнутый ферромагнитный сердечник. Например, первичная цепь (снабжаемая электроэнергией) намотана вокруг первой ветки, а вторичная цепь (образуемая трубой) намотана вокруг ветки, параллельной первой ветке. В результате два из трех габаритных размеров (высота, ширина и длина) устройств, описываемых в данных документах, оказываются слишком велики, чтобы, при определенном расходе генерируемого пара, устройства можно было ввести в скважину. Поэтому они не являются оптимальными для использования в нефтяных скважинах.
Задачей данного изобретения является создание усовершенствованных устройства и способа генерации пара, по меньшей мере частично лишенных упомянутых выше недостатков.
Для этого данное изобретение относится к устройству генерации пара. Устройство содержит трубу для циркуляции текучей среды, содержащую электропроводный и теплопроводный материал, и по меньшей мере один индуктивный кабель, изготовленный из электропроводного материала и намотанный вокруг трубы.
Данное изобретение также относится к способу генерации пара посредством устройства генерации пара. Способ содержит циркуляцию воды в трубе и, одновременно, подачу электроэнергии в индуктивный кабель.
Данное изобретение также относится к способу добычи углеводородов, содержащему генерацию пара согласно способу генерации пара.
Данное изобретение также относится к оборудованию для добычи углеводородов, содержащему устройство генерации пара.
Согласно предпочтительным вариантам осуществления изобретение содержит один или большее количество следующих признаков:
- труба имеет по меньшей мере один выступ на внутренней стенке;
- труба является цилиндрической;
- выступ представляет собой трапецию, расположенную по спирали вдоль трубы;
- трапеция является непрерывной или прерывистой;
- устройство также содержит оболочку, изготовленную из ферромагнитного материала, расположенного вокруг индуктивного кабеля;
- индуктивный кабель образует соленоид;
- индуктивный кабель является полым;
- труба имеет диаметр меньше 20 см, предпочтительно меньше 15 см;
- труба имеет длину меньше 30 м, предпочтительно меньше 20 м, и/или больше 5 м, предпочтительно больше 10 м;
- устройство также содержит источник электроэнергии, подаваемой в кабель;
- источник электроэнергии подает ток силой больше 500 A, предпочтительно больше 900 A;
- устройство содержит несколько труб для циркуляции воды, подсоединенных друг к другу.
Другие признаки и преимущества изобретения очевидны из нижеследующего описания одного предпочтительного варианта осуществления изобретения, предлагаемого в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 проиллюстрирован пример способа генерации пара;
на фиг.2 и 3 показан пример устройства генерации пара;
на фиг.4 изображен пример приемника;
на фиг.5 показан пример силовых линий магнитного поля в устройстве генерации пара.
Предлагается устройство генерации пара. Устройство содержит трубу для циркуляции текучей среды, содержащую электропроводный и теплопроводный материал, и по меньшей мере один индуктивный кабель, изготовленный из электропроводного материала и намотанный вокруг трубы. Такое устройство способствует улучшению генерации пара.
Труба для циркуляции воды позволяет воде циркулировать в направлении от впускного отверстия трубы к выпускному отверстию трубы. Труба содержит электропроводный материал, например сталь. Она может быть полностью либо частично изготовлена из упомянутого электропроводного (то есть способного проводить электричество) и теплопроводного (то есть способного эффективно проводить тепло) материала. Индуктивный кабель изготовлен из электропроводного материала и, таким образом, представляет собой электрический кабель, изготовленный, например, из меди. Индуктивный кабель может быть любой формы. Например, индуктивный кабель может иметь квадратное сечение. Сечение кабеля может быть больше 9 мм2, предпочтительно больше 36 мм2, и/или меньше 144 мм2, предпочтительно меньше 64 мм2.
Поскольку индуктивный кабель намотан, у него есть витки. Соответственно, индуктивный кабель может индуцировать сильное магнитное поле внутри упомянутых витков, при условии, что в индуктивный кабель подают электроэнергию. Электропроводный материал трубы позволяет генерировать токи Фуко при воздействии на него данного магнитного поля. Таким образом, под действием данного магнитного поля токи Фуко нагревают трубу за счет теплового эффекта Джоуля и передают тепловую энергию текучей среде, которая может присутствовать в трубе, так, чтобы было возможно образование пара. Индуктивный кабель намотан вокруг трубы и, таким образом, обеспечивает возможность возникновения магнитного поля в том месте, где индуктивный кабель намотан вокруг трубы. Одним из преимуществ такой расположения также является полезная для нагревания длина трубы. Фактически, нагрев происходит по всей длине намотки индуктивного кабеля вокруг трубы, причем он происходит постепенно по мере того, как в трубе циркулирует текучая среда. Такое устройство обеспечивает высокий КПД (выход) и, соответственно, высококачественное испарение воды (если текучая среда представляет собой воду). Качество пара представляет собой соотношение между количеством воды в виде насыщенного пара и общим количеством воды (то есть жидкость плюс насыщенный пар). Кроме того, вытянутая форма устройства делает его особенно подходящим для применения в нефтяных скважинах. Действительно, устройство легко вводится в скважину. Такое устройство позволяет также получать прямолинейный поток, а также более эффективно поддерживать входное давление.
Индуктивный кабель может образовывать соленоид. В частности, индуктивный кабель может образовывать катушку, длина которой по меньшей мере в два раза больше диаметра катушки. Это позволяет создавать мощное магнитное поле возле трубы и, соответственно, обеспечивать высокий показатель теплового эффекта Джоуля. Предпочтительно, индуктивный кабель намотан вокруг трубы на участке, длина которого больше чем в 50 раз превышает диаметр трубы, предпочтительно больше чем в 200 раз превышает диаметр трубы, что обеспечивает нагрев большого участка трубы по ее длине.
Устройство может содержать оболочку, изготовленную из ферромагнитного материала и расположенную вокруг индуктивного кабеля. Оболочка направляет магнитное поле для оптимизации нагрева. Кроме того, если устройство введено в обсадную колонну (то есть в металлическую трубу, прикрепленную с помощью цемента к стенке скважины), оболочка защищает обсадную колонну от магнитного потока. Ферромагнитный материал оболочки может представлять собой мягкое железо или любой другой материал, имеющий характеристики мягкого ферромагнитного материала.
Труба может иметь по меньшей мере один выступ на внутренней стенке. Здесь и далее термин «приемник» означает выступ или все выступы, при наличии. Приемник может представлять собой часть трубы, выступающую вовнутрь трубы. Приемник увеличивает внутреннюю поверхность трубы и создает «горячие точки» (температура которых может превышать 300°C и составлять, например, от 350 до 400°C). Соответственно, приемник улучшает нагрев текучей среды в трубе. Кроме того, приемник создает турбулентность во время циркуляции данной текучей среды. Турбулентность формирует токи, гомогенизирующие текучую среду и, таким образом, распределяющие тепло для улучшения качества нагрева. Приемник также вызывает потери давления (то есть локальные потери давления), благоприятствующие генерации пара.
Приемники могут быть различной формы. Для улучшения нагрева приемник может образовывать трапецию, расположенную по спирали вдоль трубы, которая может быть цилиндрической. Трапеция может быть непрерывной или прерывистой. Если трапеция является прерывистой, приемник содержит несколько выступов, расположенных на воображаемой спиральной линии внутри трубы.
Индуктивный кабель может быть полым. В данном случае кабель содержит свободный проход в его центре. Этот проход позволяет охлаждающей жидкости, например воде, циркулировать внутри индуктивного кабеля, что дает возможность избежать повреждений индуктивного кабеля. Охлаждение индуктивного кабеля может также служить для предварительного нагрева испаряемой воды. Например, проход в индуктивном кабеле может быть соединен с трубой выше по потоку трубы. В результате, независимо от способа генерации пара, использующего устройство, вода может циркулировать в индуктивном кабеле перед поступлением, уже в предварительно нагретом виде, в трубу, где воде будет легче испаряться.
Труба может иметь (наружный) диаметр меньше 20 см, предпочтительно меньше 15 см. Обсадные колонны скважины имеют диаметр приблизительно 30 см. Внутренний диаметр трубы может быть меньше 16 см, предпочтительно меньше 10 см. Таким образом, размеры трубы позволяют обеспечить пространство для намотки индуктивного кабеля вокруг трубы. Соответственно, устройство хорошо подходит для обычно используемых диаметров стволов скважин, то есть 23-25 см.
Труба может иметь длину меньше 13 м, предпочтительно меньше 10 м, и/или больше 5 м, предпочтительно 8 м, предпочтительно равную или по меньшей мере приблизительно равную 9 м. Данные размеры представляют собой хороший компромисс между простотой монтажа и используемой полезной длиной. В сущности, чем длиннее труба, тем больший нагрев можно обеспечить на длинном участке трубы. Длину участков, однако, ограничивают для лучшей адаптации к стандартным буровым установкам (то есть буровому оборудованию).
Кроме того, устройство может содержать источник электроэнергии, подаваемой в индуктивный кабель. Источник электроэнергии может быть расположен на поверхности и передавать электроэнергию в обмотку индуктивного кабеля/кабелей вокруг трубы/труб (в скважине в пласте) посредством одного или большего количества передающих кабелей. Такой парогенератор может работать без ископаемых видов энергии. Он не может генерировать газов, вызывающих парниковый эффект, во всяком случае, в избыточно сконцентрированных количествах. Поэтому такой парогенератор экологически безопаснее и имеет высокий КПД, поскольку электроэнергию легко передавать на низких частотах с меньшими потерями при передаче. Такое устройство способствует увеличению выхода пара, поскольку отсутствуют тепловые потери. Фактически, пар генерируется непосредственно в скважине, ближе к пласту, чем к устью скважины, и с поверхности не переносится.
Электроэнергия, подаваемая в кабель, может представлять собой электрический ток силой больше 500 A, предпочтительно больше 900 A. Для снижения потерь при такой силе тока устройство предпочтительно содержит несколько передающих кабелей. В таком случае, источник электроэнергии адаптирован для обеспечения соответствующего напряжения. Диапазон допустимых напряжений может составлять от 5 до 10 кВ.
Труба может также представлять собой частично замкнутое пространство, на давление внутри которого давление пласта влияет мало. Это позволяет управлять давлением, которому подвергается текучая среда при нагреве. Таким образом, возможно легко определять характеристики генерируемого пара (если текучая среда является водой) и эффективно регулировать генерацию пара в течение продолжительного периода времени. Размеры изобретения являются функцией характеристик пласта, в частности давление пара, подаваемого системой согласно изобретению, выше давления пласта, который предстоит разрабатывать.
Устройство может содержать несколько труб для циркуляции воды, подсоединенных друг к другу. Трубы могут быть подсоединены друг к другу с возможностью передачи текучей среды посредством механических соединений для последующей циркуляции воды внутри всех труб. Кабели, намотанные вокруг труб, соединены посредством электрических соединений. Возможно, например, подсоединить друг к другу три трубы.
Устройство может содержаться в оборудовании для добычи углеводородов. Устройство, в частности, может быть расположено в скважине так, чтобы генерация пара осуществлялась непосредственно у пласта. Это делает оборудование компактным и позволяет выполнять разработку любых месторождений высоковязких углеводородов, что обусловлено качеством генерируемого пара, возможностью управления характеристиками генерируемого пара и компактностью оборудования, что, в частности, дает возможность использовать данное оборудование на морских буровых платформах.
Оборудование для добычи может содержать буровую установку. В таком случае, расположение устройства может содержать:
- позиционирование трубы, с намотанным по меньшей мере одним электрическим кабелем, в буровой установке;
- опускание трубы в скважину, при этом к верхней части трубы остается доступ со стороны буровой установки;
- позиционирование новой трубы в буровой установке;
- соединение новой трубы, с намотанным по меньшей мере одним электрическим кабелем, с предыдущей трубой, содержащее соединение кабеля новой трубы с кабелем предыдущей трубы;
причем перечисленные выше этапы повторяют до тех пор, пока друг к другу не будут подсоединены, например, три трубы.
Как показано на фиг.1, устройство может использоваться в способе генерации пара, содержащем циркуляцию (S1) воды в трубе и, одновременно, подачу (S2) электроэнергии в кабель. Электроэнергия кабеля индуцирует магнитное поле, нагрев электропроводного материала трубы и нагрев воды, циркулирующей в трубе, до температуры испарения, одновременно с подачей электроэнергии. Такое устройство, соответственно, обеспечивает испарение воды с высоким КПД и высоким качеством пара.
Как говорилось выше, вода может быть нагрета предварительно. Для этого способ может содержать предварительную циркуляцию воды в кабеле для его охлаждения.
Данный способ может содержаться в способе добычи углеводородов. Генерация пара может быть осуществлена непосредственно у пласта, и, следовательно, он может быть впрыснут напрямую в пласт без тепловых потерь. Это упрощает извлечение углеводородов, что особенно важно в случае добычи вязкой или тяжелой нефти.
Согласно данному способу пар можно генерировать в количестве 100-300 тонн в сутки, предпочтительно 200 тонн в сутки. Способ добычи углеводородов может быть осуществлен путем циклического закачивания пара в пласт (H&P, Huff & Puff) или путем вытеснения паром, то есть непрерывного промывания пласта паром (Steam Drive). Одно и то же устройство может обеспечить впрыск пара в обоих указанных выше режимах. Таким образом, устройство является универсальным.
Далее примеры осуществления устройства описаны со ссылками на фиг.2-5. На фиг.2 показан один пример устройства 10 генерации пара в продольном разрезе. На фиг.2 устройство 10 показано вместе с трубой 12 для циркуляции текучей среды, содержащей электропроводный и теплопроводный материал, а также индуктивным кабелем 14, изготовленным из электропроводного материала и намотанным вокруг трубы 12. На фиг.3 изображена секция устройства 10, показанного на фиг.2, перпендикулярная продольной центральной оси 22 устройства 10 и содержащая часть 29 трубы 12, вокруг которой намотан индуктивный кабель 14.
Как показано на чертежах, жидкая вода 16 может проникать в трубу 12, циркулировать в ней и выходить из нее в виде пара (содержание жидкости в нем является функцией достигнутого качества). В кабель 14 подают электрическое напряжение от источника 19 электроэнергии, и кабель нагревает трубу 12 посредством магнитного поля, индуцируемого по всей длине обмотки. В данном примере устройство 10 содержит передающие кабели 24, по которым электроэнергия поступает в кабель 14, и приемник 20, расположенный на внутренней стенке трубы 12 (выступы, направленные вовнутрь трубы 12, то есть к оси 22). Таким образом, достигается высокий тепловой КПД. В результате происходит испарение воды 16. Как показано на чертежах, устройство 10 является компактным и имеет вытянутую форму. Длина устройства 10 по меньшей мере в два раза превышает его ширину. Соответственно, устройство 10, не имеющее большого объема, подходит для ввода в скважину.
Кроме того, устройство может содержать несколько труб (три трубы), подсоединенных друг к другу посредством соединений и образующих трубу с общей длиной 29 м (например, 27 м), вокруг которой намотан кабель 14, причем длина каждой из труб 12, вокруг которой намотан кабель 14, составляет 9 м. Также показано устройство 10, установленное внутри скважины. Как, в частности, показано на чертежах, обсадная колонна 23 скважины окружена цементом 13. Возле кабеля 14 геологический грунт содержит углеводороды и, таким образом, образует пласт 25. Таким образом, расположение труб 12, вокруг которых намотан кабель 14, в пласте позволяет избежать тепловых потерь. Благодаря этому не происходит бесполезного нагрева части 26 подстилающего слоя грунта, ближайшего к поверхности 15 и не содержащего углеводородов. На чертежах также показана оболочка 27, защищающая обсадную колонну 23 от слишком высоких температур.
На фиг.4 показан приемник 50 в виде расположенной по спирали трапеции в трубе 12, которая может быть использована в устройстве 10, показанном на фиг.2 и 3. В поперечном разрезе трубы 12, показанном на фиг.4, находящийся в плоскости разреза приемник 50 имеет вид выступов, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Приемник 50 может быть изготовлен из электропроводного и теплопроводного материала, что позволит увеличить поверхность теплообмена с текучей средой, как это показано на чертеже.
На фиг.5 схематически показан пример графического представления силовых линий 40 магнитного поля в одном из вариантов осуществления устройства 10 генерации пара. Силовые линии 40 магнитного поля получены посредством программного обеспечения, разработанного для расчетов методом конечных элементов. Устройство частично показано в продольном разрезе. Показана только половина устройства. Показанное в данном примере устройство соответствует фиг.2 и 3 и, в частности, содержит оболочку 27 вокруг кабеля 14. Как показано на чертеже, оболочка 27 позволяет сосредоточить магнитное поле на трубе 12 и защитить обсадную колонну 23, в некоторой степени также подверженную воздействию магнитного поля. Устройство 10 позволяет добиться хорошего эффекта Джоуля для нагрева трубы 12 с меньшим ущербом для обсадной колонны 23.
Очевидно, что данное изобретение никоим образом не ограничено описанными и проиллюстрированными примерами осуществления изобретения и может содержать любые альтернативные варианты, известные специалисту в области техники.
Claims (43)
1. Оборудование для добычи углеводородов, предназначенное для добычи углеводородов из содержащего углеводороды пласта, причем оборудование для добычи углеводородов содержит:
- скважину, проходящую от поверхности до содержащего углеводороды пласта;
- устройство (10) генерации пара, расположенное в скважине и предназначенное для генерации пара из текучей среды, причем устройство содержит:
- трубу (12) для циркуляции текучей среды, содержащую электропроводный и теплопроводный материал; и
- по меньшей мере один индуктивный кабель (14), изготовленный из электропроводного материала и намотанный вокруг трубы для циркуляции текучей среды;
причем труба для циркуляции текучей среды выполнена с возможностью образования частично замкнутого пространства с внутренним давлением;
при этом оборудование для добычи углеводородов выполнено с возможностью управления внутренним давлением, которому подвергается текучая среда при нагреве.
2. Оборудование для добычи углеводородов по п. 1, в котором труба для циркуляции текучей среды имеет по меньшей мере один выступ (50) на внутренней стенке.
3. Оборудование для добычи углеводородов по п. 2, в котором труба для циркуляции текучей среды является цилиндрической, а выступ представляет собой трапецию, расположенную по спирали вдоль трубы для циркуляции текучей среды.
4. Оборудование для добычи углеводородов по п. 3, в котором трапеция является непрерывной или прерывистой.
5. Оборудование для добычи углеводородов по п. 1, в котором устройство также содержит оболочку (27), изготовленную из ферромагнитного материала и расположенную вокруг индуктивного кабеля.
6. Оборудование для добычи углеводородов по п. 1, в котором индуктивный кабель образует соленоид.
7. Оборудование для добычи углеводородов по п. 1, в котором индуктивный кабель является полым.
8. Оборудование для добычи углеводородов по п. 1, в котором труба для циркуляции текучей среды имеет диаметр меньше 20 см, предпочтительно меньше 15 см.
9. Оборудование для добычи углеводородов по п. 1, в котором труба для циркуляции текучей среды имеет длину меньше 30 м, предпочтительно меньше 20 м, и/или больше 5 м, предпочтительно больше 10 м.
10. Оборудование для добычи углеводородов по п. 1, в котором устройство также содержит источник (19) электроэнергии, подаваемой в кабель.
11. Оборудование для добычи углеводородов по п. 10, в котором источник электроэнергии подает ток силой больше 500 А, предпочтительно больше 900 А.
12. Оборудование для добычи углеводородов по п. 1, в котором устройство содержит несколько труб для циркуляции воды, подсоединенных друг к другу.
13. Способ добычи углеводородов, причем способ содержит генерацию пара согласно способу генерации пара, при этом способ генерации пара содержит:
- обеспечение наличия оборудования для добычи углеводородов, предназначенного для добычи углеводородов из содержащего углеводороды пласта, причем оборудование для добычи углеводородов содержит:
- скважину, проходящую от поверхности до содержащего углеводороды пласта;
- устройство (10) генерации пара, расположенное в скважине и предназначенное для генерации пара из текучей среды, причем устройство содержит:
- трубу (12) для циркуляции текучей среды, содержащую электропроводный и теплопроводный материал; и
- по меньшей мере один индуктивный кабель (14), изготовленный из электропроводного материала и намотанный вокруг трубы для циркуляции текучей среды;
причем труба для циркуляции текучей среды выполнена с возможностью образования частично замкнутого пространства с внутренним давлением;
при этом оборудование для добычи углеводородов выполнено с возможностью управления внутренним давлением, которому подвергается текучая среда при нагреве;
- циркуляцию (S1) воды в трубе для циркуляции текучей среды; и, одновременно
- подачу (S2) электроэнергии в кабель;
- закачивание в пласт пара, генерируемого посредством устройства генерации пара.
14. Способ добычи углеводородов по п. 13, в котором устройство генерации пара оборудования для добычи углеводородов генерирует пар в количестве 100-300 тонн в сутки.
15. Способ добычи углеводородов по п. 14, в котором устройство генерации пара оборудования для добычи углеводородов генерирует пар в количестве 200 тонн в сутки.
16. Способ расположения оборудования для добычи углеводородов, предназначенного для добычи углеводородов из содержащего углеводороды пласта, причем оборудование для добычи углеводородов содержит:
- скважину, проходящую от поверхности до содержащего углеводороды пласта;
- устройство (10) генерации пара, расположенное в скважине и предназначенное для генерации пара из текучей среды, причем устройство содержит:
- трубу (12) для циркуляции текучей среды, содержащую электропроводный и теплопроводный материал; и
- по меньшей мере один индуктивный кабель (14), изготовленный из электропроводного материала и намотанный вокруг трубы для циркуляции текучей среды;
причем труба для циркуляции текучей среды выполнена с возможностью образования частично замкнутого пространства с внутренним давлением;
при этом оборудование для добычи углеводородов выполнено с возможностью управления внутренним давлением, которому подвергается текучая среда при нагреве;
причем способ содержит следующие этапы:
- позиционирование первой трубы для циркуляции текучей среды с намотанным вокруг нее по меньшей мере одним электрическим кабелем в буровой установке;
- опускание первой трубы для циркуляции текучей среды в скважину, при этом к верхней части первой трубы для циркуляции текучей среды остается доступ со стороны буровой установки;
- позиционирование второй трубы для циркуляции текучей среды с намотанным вокруг нее по меньшей мере одним электрическим кабелем в буровой установке;
- соединение первой трубы для циркуляции текучей среды со второй трубой для циркуляции текучей среды, содержащее электрическое соединение индуктивного кабеля первой трубы для циркуляции текучей среды с индуктивным кабелем второй трубы для циркуляции текучей среды.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1156726 | 2011-07-25 | ||
| FR1156726A FR2978527A1 (fr) | 2011-07-25 | 2011-07-25 | Generation de vapeur |
| PCT/EP2012/063952 WO2013014023A1 (en) | 2011-07-25 | 2012-07-17 | Steam generation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014106326A RU2014106326A (ru) | 2015-08-27 |
| RU2610084C2 true RU2610084C2 (ru) | 2017-02-07 |
Family
ID=46508370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014106326A RU2610084C2 (ru) | 2011-07-25 | 2012-07-17 | Генерация пара |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140166301A1 (ru) |
| EP (1) | EP2737248A1 (ru) |
| CN (1) | CN103717968A (ru) |
| AP (1) | AP2014007446A0 (ru) |
| AU (1) | AU2012289013A1 (ru) |
| BR (1) | BR112014001532A2 (ru) |
| CA (1) | CA2842340A1 (ru) |
| FR (1) | FR2978527A1 (ru) |
| RU (1) | RU2610084C2 (ru) |
| WO (1) | WO2013014023A1 (ru) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014205428A1 (en) * | 2013-06-22 | 2014-12-24 | Inductotherm Corp. | Electric induction fluid heaters for fluids utilized in turbine-driven electric generator systems |
| US9752422B2 (en) | 2013-11-04 | 2017-09-05 | Donaldson Engineering, Inc. | Direct electrical steam generation for downhole heavy oil stimulation |
| FR3014170B1 (fr) * | 2013-12-03 | 2015-11-20 | Total Sa | Refroidissement d'un dispositif de generation de vapeur |
| WO2017192766A1 (en) | 2016-05-03 | 2017-11-09 | Energy Analyst LLC. | Systems and methods for generating superheated steam with variable flue gas for enhanced oil recovery |
| CN107356097B (zh) * | 2016-08-31 | 2019-02-22 | 青岛科技大学 | 一种智能温度控制的蒸汽干燥机 |
| CN107356094B (zh) * | 2016-08-31 | 2019-02-22 | 青岛科技大学 | 一种蒸汽流量智能控制的蒸汽干燥机 |
| CN109780522B (zh) * | 2016-08-31 | 2020-03-24 | 青岛科技大学 | 一种管束间距控制加热均匀性的蒸汽干燥机 |
| CN106837279B (zh) * | 2017-03-31 | 2023-10-10 | 中嵘能源科技集团有限公司 | 井下组合加热装置及其加热方法 |
| RU184808U1 (ru) * | 2018-09-07 | 2018-11-12 | Общество с ограниченной ответственностью "В-Плазма" | Прямоточный электрический парогенератор |
| WO2022037751A1 (en) * | 2020-08-17 | 2022-02-24 | Leonid Surguchev | Downhole electric steam generator with heating elements |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU935671A1 (ru) * | 1980-04-04 | 1982-06-15 | Уфимский филиал Московского технологического института | Индукционный котел |
| UA24078C2 (ru) * | 1993-11-26 | 1998-08-31 | Юрій Костянтинович Гонтарев | Установка для получения тепла (система обогрева) |
| CA2304938A1 (en) * | 1999-08-31 | 2001-02-28 | Suncor Energy Inc. | Slanted well enhanced extraction process for the recovery of heavy oil and bitumen using heat and solvent |
| WO2004062320A1 (ja) * | 2003-01-06 | 2004-07-22 | Ono Foods Industrial Co.,Ltd. | 流体加熱ヒータ |
| US20090008088A1 (en) * | 2007-07-06 | 2009-01-08 | Schultz Roger L | Oscillating Fluid Flow in a Wellbore |
| EP2360432A1 (en) * | 2008-10-23 | 2011-08-24 | Hoshizaki Denki Kabushiki Kaisha | Steam generator |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB427838A (en) | 1934-02-08 | 1935-05-01 | James Kendall Delano | Transformer coupled induction heater |
| US4783585A (en) | 1986-06-26 | 1988-11-08 | Meshekow Oil Recovery Corp. | Downhole electric steam or hot water generator for oil wells |
| CA1253556A (fr) * | 1986-10-01 | 1989-05-02 | Richard J. Marceau | Un chauffe-fluide comprenant un noyau magnetique non conducteur ayant un enroulement primaire de fils conducteurs d'electricite |
| FR2644313B1 (fr) | 1989-03-10 | 1996-05-31 | Novatome | Dispositif de chauffage electrique par induction d'un fluide contenu dans une conduite |
| US6967315B2 (en) * | 2002-06-12 | 2005-11-22 | Steris Inc. | Method for vaporizing a fluid using an electromagnetically responsive heating apparatus |
| CN201184181Y (zh) * | 2008-04-24 | 2009-01-21 | 林森 | 电磁感应井下热注装置 |
| WO2010132924A1 (en) * | 2009-05-18 | 2010-11-25 | Martin De Silva | System, method and components for steam power |
| FR2947587A1 (fr) * | 2009-07-03 | 2011-01-07 | Total Sa | Procede d'extraction d'hydrocarbures par chauffage electromagnetique d'une formation souterraine in situ |
-
2011
- 2011-07-25 FR FR1156726A patent/FR2978527A1/fr not_active Withdrawn
-
2012
- 2012-07-17 AP AP2014007446A patent/AP2014007446A0/xx unknown
- 2012-07-17 BR BR112014001532A patent/BR112014001532A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2012-07-17 CA CA2842340A patent/CA2842340A1/en not_active Abandoned
- 2012-07-17 US US14/234,562 patent/US20140166301A1/en not_active Abandoned
- 2012-07-17 CN CN201280037166.XA patent/CN103717968A/zh active Pending
- 2012-07-17 EP EP12735158.3A patent/EP2737248A1/en not_active Withdrawn
- 2012-07-17 AU AU2012289013A patent/AU2012289013A1/en not_active Abandoned
- 2012-07-17 RU RU2014106326A patent/RU2610084C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2012-07-17 WO PCT/EP2012/063952 patent/WO2013014023A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU935671A1 (ru) * | 1980-04-04 | 1982-06-15 | Уфимский филиал Московского технологического института | Индукционный котел |
| UA24078C2 (ru) * | 1993-11-26 | 1998-08-31 | Юрій Костянтинович Гонтарев | Установка для получения тепла (система обогрева) |
| CA2304938A1 (en) * | 1999-08-31 | 2001-02-28 | Suncor Energy Inc. | Slanted well enhanced extraction process for the recovery of heavy oil and bitumen using heat and solvent |
| WO2004062320A1 (ja) * | 2003-01-06 | 2004-07-22 | Ono Foods Industrial Co.,Ltd. | 流体加熱ヒータ |
| US20090008088A1 (en) * | 2007-07-06 | 2009-01-08 | Schultz Roger L | Oscillating Fluid Flow in a Wellbore |
| EP2360432A1 (en) * | 2008-10-23 | 2011-08-24 | Hoshizaki Denki Kabushiki Kaisha | Steam generator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103717968A (zh) | 2014-04-09 |
| EP2737248A1 (en) | 2014-06-04 |
| WO2013014023A1 (en) | 2013-01-31 |
| BR112014001532A2 (pt) | 2017-02-14 |
| CA2842340A1 (en) | 2013-01-31 |
| RU2014106326A (ru) | 2015-08-27 |
| US20140166301A1 (en) | 2014-06-19 |
| AP2014007446A0 (en) | 2014-02-28 |
| AU2012289013A1 (en) | 2014-02-20 |
| FR2978527A1 (fr) | 2013-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2610084C2 (ru) | Генерация пара | |
| RU2409883C1 (ru) | Способ и устройство для передачи электрической энергии | |
| US8091632B2 (en) | Method and device for the in-situ extraction of a hydrocarbon-containing substance from an underground deposit | |
| CA2805276C (en) | Apparatus and method for heating of hydrocarbon deposits by axial rf coupler | |
| US20210308730A1 (en) | Electromagnetic induction heater | |
| CA2816101C (en) | Triaxial linear induction antenna array for increased heavy oil recovery | |
| CN102948009B (zh) | 用于加热地层中的碳氢资源的方法和装置 | |
| CN107060712B (zh) | 一种井下电磁感应稠油加热装置及加热方法 | |
| RU2010119952A (ru) | Трехфазные нагреватели с общими участками в покрывающем слое для нагрева подземных пластов | |
| JP2017535058A (ja) | 磁場を受信し、磁気誘導によって電気エネルギーを生み出すための、具体的には車両によって使用される、受信装置 | |
| NO953217L (no) | Metode og innretning ved rörbunter | |
| CA2816023A1 (en) | Twinaxial linear induction antenna array for increased heavy oil recovery | |
| BG60656B1 (bg) | Устройство за нагряване на флуиди | |
| CN102948010A (zh) | 用于连续偶极天线的双轴输电线路 | |
| US4558737A (en) | Downhole thermoacoustic device | |
| US9474108B2 (en) | Hydrocarbon resource processing apparatus for generating a turbulent flow of cooling liquid and related methods | |
| RU2198284C2 (ru) | Индукционный скважинный электронагреватель | |
| US10560984B2 (en) | Inductive heater for fluids | |
| RU2661505C1 (ru) | Коаксиальный индукционный кабель, нагревательное устройство и способ нагрева | |
| RU2594910C1 (ru) | Устройство для предотвращения образования асфальтосмолопарафиновых и гидратных отложений в нефтяных скважинах | |
| OA16703A (ru) | ||
| EP2195575B1 (en) | Overheated steam generator | |
| RU2755521C2 (ru) | Способ нагрева жидких сред | |
| Anres et al. | Qualification of a Local Heating System for Flowlines | |
| RU2121246C1 (ru) | Способ преобразования электрической энергии в тепловую и создания теплообмена |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180718 |