RU2728160C2 - Устройство и способ фокусированного электрического нагрева на месте залегания нефтегазоносных пластов - Google Patents
Устройство и способ фокусированного электрического нагрева на месте залегания нефтегазоносных пластов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2728160C2 RU2728160C2 RU2017138256A RU2017138256A RU2728160C2 RU 2728160 C2 RU2728160 C2 RU 2728160C2 RU 2017138256 A RU2017138256 A RU 2017138256A RU 2017138256 A RU2017138256 A RU 2017138256A RU 2728160 C2 RU2728160 C2 RU 2728160C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- focusing
- injection
- electrodes
- voltage
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 title abstract 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 37
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 37
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 7
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 12
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 7
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 6
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 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
- E21B43/2401—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection by means of electricity
-
- 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
- H05B6/46—Dielectric heating
- H05B6/48—Circuits
- H05B6/50—Circuits for monitoring or control
-
- 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
- H05B6/46—Dielectric heating
- H05B6/62—Apparatus for specific applications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2214/00—Aspects relating to resistive heating, induction heating and heating using microwaves, covered by groups H05B3/00, H05B6/00
- H05B2214/03—Heating of hydrocarbons
Landscapes
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится, в общем, к способам и системам для получения углеводородов из подземных пластов. Система для электрического нагрева на месте нефтегазоносного пласта включает в себя инструмент, выполненный с возможностью спуска в скважинную обсадную колонну. Инструмент имеет множество металлических рычагов, выполненных с возможностью выдвижения радиально в обсадной колонне вспомогательной скважины. Каждый из металлических рычагов включает в себя инжекционный электрод, фокусирующий электрод и первый и второй контрольные электроды. Изолирующий элемент закреплен на каждом металлическом рычаге. Изолирующий элемент разработан и выполнен с возможностью входить в контакт с обсадной колонной и предотвращать прямой контакт металлического рычага с обсадной колонной. Обеспечен переключатель, выполненный с возможностью электрического соединения сразу с множеством электродов одного металлического рычага. Каротажный кабель с множеством проводов соединен на одном конце с переключателем и на втором конце с контрольно-измерительными приборами на поверхности земли. Способ для извлечения углеводородов включает в себя спуск инструмента в скважинной обсадной колонне до нефтегазоносного пласта или на место вблизи него и создание эквипотенциальной поверхности на протяжении по меньшей мере отрезка длины инструмента и выходящей в направлении от осевой линии скважинной обсадной колонны. Тепловой пучок создается посредством фокусирования тока инжекционного и фокусирующего электродов для нагрева зоны, содержащей углеводороды, и последующего извлечения углеводородов из эксплуатационной скважины. Техническим результатом является повышение эффективности нагрева пласта. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 8 ил.
Description
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[1] Данная заявка испрашивает приоритет по временной патентной заявке U.S. Provisional Application Ser. No. 62/178,148, зарегистрирована 3 апреля 2015 г., включена в виде ссылки в данном документе для всех целей.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область техники, к которой относится изобретение
[2] Настоящее изобретение относится, в общем, к способам и системам для получения углеводородов из подземных пластов.
2. Описание уровня техники
[3] Углеводороды разведывают и извлекают из подземных пластов в течение нескольких десятилетий. Со временем, добыча углеводородного сырья из нефтяных и газовых скважин уменьшается, и в некоторый момент требуется капитальный ремонт для увеличения добычи углеводородного сырья. С годами разработаны различные процедуры для интенсификации притока нефти из подземных пластов, как в новых, так и в существующих скважинах.
[4] Хорошо известно, что на каждый баррель углеводородного сырья, извлеченного из подземного коллектора с начала нефтеразведки, приходятся по меньшей мере два барреля нефти, остающейся в нем. Указанное происходит, поскольку нефть в поровых пространствах в пласте прилипает к поверхности и увеличивает вязкость. Предпринимали ряд попыток извлечения данной нефти. Один подход заключается в бурении вспомогательных или нагнетательная скважин вокруг эксплуатационной скважины. Пар высокого давления, детергенты, двуокись углерода и другие газы подают насосами в данные вспомогательные скважины для вытеснения нефти. Результаты оказались минимально эффективными при высоких затратах. Пар показал некоторые перспективы. Пар может генерировать давление и нагрев. Нагрев уменьшает вязкость, и давление вытесняет нефть к эксплуатационной скважине. Вместе с тем, вода кипит при более высоких температурах под более высоким давлением. Пар, генерируемый на поверхности и закачиваемый вниз на глубину в тысячи футов (1 фут=0,3 м), не способен вымывать углеводороды.
[5] В последнее время добычу углеводородов стали улучшать с помощью методики, известной как гидроразрыв пласта. Горизонтальные стволы скважин малого диаметра бурят в сланцевых пластах. Огромное давление, прикладываемое к текучей среде в данных скважинах, разрывает сланец для высвобождения захваченных углеводородов. Для получения данного давления требуется много энергии и других ресурсов.
[6] В различных зонах по всему миру имеются большие запасы вязких углеводородов, известных как битуминозные пески, оцениваемые, как альтернатива извлекаемым без тепловой обработки запасам. В настоящее время данные залежи разрабатывают и извлекают на поверхность где их плавят и дистиллируют для получения полезных продуктов. Разработка данных залежей наносит вред окружающей среде, и горную разработку нельзя применять для добычи глубоко залегающих углеводородов.
[7] Во время второй мировой войны в Германии, испытывающей дефицит углеводородов, открыли методику, называемую технологией Фишера-Тропша, для получения углеводородов из угля. Технология требует большого количества теплоты. Горная разработка данных угольных залежей наносит вред окружающей среде и ее нельзя применять для добычи глубоких залежей угля.
[8] В океанах, вблизи полюсов, учеными открыты большие запасы гидратов. Гидраты являются замерзшими газообразными углеводородами. Для извлечения гидратов требуется большое количество теплоты.
[9] Требуется создание способов и систем для обеспечения нагрева для получения углеводородов из подземных пластов, которые не причиняют вреда окружающей среде и являются экономически эффективными.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[10] Вариант осуществления настоящего изобретения дает возможность генерирования давления в горизонтальных стволах скважин, одинакового с требуемым во время гидроразрыва, но за долю стоимости последнего. В варианте осуществления изобретения можно экономически эффективно подавать значительное количество теплоты, требуемой для извлечения вязких углеводородов и углеводородов из залежей гидратов и угля, без вреда для окружающей среды.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[11] Для детального понимания элементов, преимуществ и аспектов вариантов осуществления настоящего изобретения, кратко описанных выше в разделе «сущность изобретения», ниже приведено подробное описание изобретения со ссылками на его предпочтительные варианты осуществления, показанные на прилагаемых чертежах, которые являются частью описания.
[12] Вместе с тем, следует отметить, что прилагаемые чертежи иллюстрируют только обычные варианты осуществления данного изобретения и не ограничивают его объем, изобретение допускает другие равно эффективные варианты осуществления.
[13] На фиг. 1 показан вид сбоку с частью в виде сечения инструмента предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, спущенного в обсаженную скважину.
[14] На фиг. 1A показано сечение по линии 1A-1A, фиг. 1.
[15] На фиг. 2 показано с увеличением сечение участка узла металлического рычага и электродов.
[16] На фиг. 2A показано сечение по линии 2A-2A, фиг. 2.
[17] На фиг. 3 показана функциональная схема четырехполюсного вращающегося переключателя для соединения каротажного кабеля с электродами на индивидуальных металлических рычагах.
[18] На фиг. 4 показаны эквипотенциальные поверхности, проходящие снаружи от трубы.
[19] На фиг. 5 показана электрическая схема электронного оборудования системы согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения.
[20] На фиг. 6 показаны инструменты согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, применяемые в нагнетательных скважинах, окружающих эксплуатационную скважину.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[21] На эквипотенциальной поверхности, погруженной в проводящую среду, если электрический ток инжектируют нормально на одной стороне эквипотенциальной поверхности, ток должен проходить нормально до поверхности с сечением, одинаковым с инжектированным током. Ток должен поддерживать одинаковое сечение на некотором расстоянии. Данное расстояние должно зависеть от протяженности эквипотенциальной поверхности, удельной электропроводности среды, частоты тока и единообразия проводящей среды. Данный ток должен увеличивать температуру среды на данном расстоянии вследствие прохождения тока в сечении. Можно получить любую требуемую температуру посредством регулирования абсолютной величины и продолжительности электрического тока в сечении.
[22] Настоящее раскрытие описывает способ создания указанной эквипотенциальной поверхности и теплового пучка в проводящей среде. Рассмотрим проводящую металл трубу, P, зарытую в проводящей среде G, такой как геологическая среда, как показано на фиг. 1. Каротажный инструмент 10 с металлическими рычагами 12, предпочтительно гибкими металлическими рычагами, спущен в трубе P. Каждый металлический рычаг 12 имеет изолирующие ролики 14 которые создают контакт со стенкой трубы P, когда рычаги 12 выдвинуты. Инструмент 10 с полностью выдвинутыми рычагами в металлической трубе P показан на фиг. 1. Рычаги 12 предпочтительно выдвигаются в виде рычагов зонта и создают контакт со стенкой трубы P через непроводящие ролики 14. Предпочтительно, имеется достаточно рычагов 12, перекрывающих трубу по периметру. В варианте трубы P меньшего диаметра, рычаги 12 перекрываются.
[23] Каждый рычаг 12 соединен с каждым другим рычагом 12 электрическим кабелем 48, при этом все они имеют одинаковый потенциал. Каротажный кабель 16 имеет четыре провода. Четыре провода каротажного кабеля 16 соединены с четырехполюсным вращающимся переключателем 18, показанным на фиг. 3. Функцией вращающегося переключателя 18 является соединение четырех электродов каждого рычага 12 через каротажный кабель 16 с контрольно-измерительными приборами на поверхности, как показано на фиг. 5, каждый раз одного рычага 12.
[24] Четыре полюса вращающегося переключателя 18 механически соединены так, что все рычаги перемещаются вместе, когда поворачиваются. Каждый из четырех проводов каротажного кабеля 16 соединяется с одним из центральных рычагов 18A-18D, как показано на фиг. 3. Вращающийся переключатель 18 имеет столько положений, сколько имеется металлических рычагов 12. Положения с центральным рычагом 18A соединены проводом со всеми рычажными инжекционными электродами. Аналогично, положения с центральными рычагами 18B, 18C и 18D соединены проводом со всеми фокусирующими и контрольными электродами всех рычагов. При любом положении вращающегося переключателя 18 все электроды в одном металлическом рычаге 12 соединены с контрольно-измерительными приборами на поверхности. Возвратные электроды 22, 24 инжекционного и фокусирующего тока на поверхности зарыты в землю, как показано на фиг. 1.
[25] Токи инжектируют в металлические рычаги 12 через центральный инжекционный электрод A и окружающий коаксиальный фокусирующий электрод B как показано на фиг. 2 и 2A. Контрольные коаксиальные электроды C и D лежат между электродами A и B, как показано на фиг. 2 и 2A. Непроводящий материал 46 обернут вокруг электродов A, C, D и B. Металлический рычаг 12 изолирован от фокусирующего электрода B но электрически соединен с контрольным электродом D. Площади сечения инжекционного электрода A и фокусирующего электрода B выполнены одинаковыми. Падение напряжения вдоль путь тока в однородной среде должно быть одинаковым. Мониторинг напряжения между контрольными электродами C и D осуществляют на поверхность и его могут регулировать, варьируя напряжение фокусирующего источника. Напряжение фокусирующего источника регулируют до получения нулевой разности напряжений и фаз между контрольными электродами C и D. Когда указанное происходит, создается эквипотенциальная поверхность 26 по всей длине инструмента 10 и за его пределами. Данный эквипотенциал существует для большого расстояния от центра трубы P. Схема эквипотенциальной поверхности 26 показана на фиг. 4.
[26] В зависимости от длины трубы P, частоты сигнала, удельной электропроводности и однородности среды, эквипотенциальные поверхности 26 существуют параллельно поверхности трубы P на большом протяжении. Токи, выходящие из электродов A и B, должны проходить нормально к эквипотенциальной поверхности 26, устанавливая одинаковое сечение. Если напряжение электродов A и B поднимается до некоторого уровня, при котором ток в зоне фокусирования значительно увеличивается, в такой зоне создается тепловой пучок, как показано на фиг. 6. Поскольку ток является постоянным на данном отрезке длины, температура должна быть постоянной. Можно получить и поддерживать любую требуемую температуру посредством регулирования напряжения задающего генератора.
[27] Базовое электронное оборудование показано на фиг. 5. Низкочастотный задающий генератор 28 подает питание на трансформатор 30 с двумя одинаковыми вторичными обмотками. Одна из обмоток приводит в действие усилитель мощности 32 и выходная мощность подается на инжекционный электрод A. С другой вторичной обмотки подается питание на усилитель 34 фазового сдвига и регулируемый по амплитуде усилитель 36. Выходная мощность подается на усилитель 38 мощности, выходная мощность которого приводит в действие фокусирующий электрод B через выходной трансформатор 40. Контрольные электроды C и D соединены с фазовым детектором 42 и дифференциальным амплитудным детектором 44. Сигналы с данных детекторов 42, 44 передаются на усилитель 34 фазового сдвига и регулируемый по амплитуде усилитель 36 как показано на фиг. 5. Данная система управления с обратной связью должна регулировать фазу и амплитуду на передающем сигнал электроде B так, что разность напряжения и фаз между контрольными электродами C и D должна быть равна нулю. Когда указанное достигается, должна создаваться эквипотенциальная поверхность 26 на поверхности трубы P, как показано на фиг. 4.
[28] Осуществляется мониторинг токов, проходящих в инжекционном и фокусирующем электродах A и B, соответственно. По ним можно определить удельное сопротивление пласта на пути сфокусированного пучка. Рычаги 12 инструмента 10 являются аналогичными наклономеру. Посредством перемещения инструмента 10 вверх и вниз и переключения электропитания между всеми рычагами можно проводить каротаж токов со всех рычагов 12 по глубине. С помощью избирательного переключения рычагов 12 можно определить удельное сопротивление, связанное с каждым из рычагов 12, на каждой глубине. Можно получить наклон во всех направлениях и, таким образом, определять направление каждого рычага 12, нацеленного на пласт. Зная пористость пласта, можно определить насыщение углеводородами. Таким образом, обеспечивая оператору на поверхности выявление рычага 12, который следует запитать высоким током для вымывания углеводородов. Когда углеводороды вымываются, удельное сопротивление пласта увеличивается и можно выявлять количество остаточных углеводородов, остающихся в пласте.
[29] На фиг. 6 показаны инструменты 10 согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, применяемые в нагнетательных скважинах 50, окружающих эксплуатационную скважину 52. С инструментом 10 в одной или нескольких вспомогательных или нагнетательных скважинах 50, спущенных в несущую остаточную нефть зону R, и возвратными электродами 22, 24, зарытыми в землю, тепловой пучок 54 может генерировать температуры, значительно выше 300° C для нагрева всего вокруг и вытеснения нефти в эксплуатационную скважину 52. В каждой нагнетательной скважине 50 тепловой пучок 54 можно сканировать по вертикали посредством перемещения инструмента 10 вверх и вниз в обсадной колонне P. Пучок 54 можно сканировать радиально посредством переключения электропитания между рычагами 12. Таким образом, всю нефтегазоносную зону R можно подвергать воздействию теплового пучка 54. По контрольным токам можно определить степень и процент истощения. Таким образом, коллектор можно полностью дренировать.
[30] Отрезок длины сфокусированного тока теплового пучка 54 существует, когда существуют эквипотенциальные поверхности 26. После этого имеет место растекание 56 тока и больше нет какого-либо сопротивления току до достижения им возвратного электрода. На фиг. 6 показана линия тока в зоне, где он остается сфокусированным, позиция 54 и затем линия тока, где имеет место его растекание 56, когда ток становится расфокусированным.
[31] В различных зонах по всему миру имеются большие запасы вязких углеводородов, известных как битуминозные пески, оцениваемые, как альтернатива извлекаемым без тепловой обработки запасам. В настоящее время данные залежи разрабатывают и извлекают на поверхность, где их плавят и дистиллируют для получения полезных продуктов. Указанное, во первых, наносит вред окружающей среде и, во вторых, неприменимо для добычи глубоко залегающих углеводородов.
[32] Применяя эксплуатационную скважину 52, окруженную несколькими нагнетательными скважинами 50, и применяя горизонтальное бурение, можно бурить скважины между данными скважинами и эксплуатационными скважинами. В данные скважины подается насосом смесь токопроводящей текучей среды и керосина. Установив данное устройство 10 в каждую из данных скважин на глубине, где пробурены горизонтальные стволы, можно нагревать смесь текучей среды и керосина до очень высокой температуры для плавления битуминозных песков, уменьшения их вязкости и обеспечения притока из них в эксплуатационную скважину 52. Данный процесс не загрязняет окружающую среду, и его можно применять для извлечения нефти из битуминозных песков на любой глубине.
[33] Система 10 настоящего изобретения может генерировать давление в горизонтальных стволах одинаковое с требуемым во время гидроразрыва, но за долю стоимости последнего.
[34] В океанах, вблизи полюсов учеными открыты большие запасы гидратов. Гидраты являются замерзшими газообразными углеводородами. Извлечение гидратов требует большого расхода тепловой энергии. Указанное устройство 10 идеально подходит для данной цели.
[35] Во время второй мировой войны в Германии, испытывающей дефицит углеводородов, открыли методику, называемую технологией Фишера-Тропша, для получения углеводородов из угля. Технология требует большого количества теплоты. Применяя данный инструмент, можно генерировать углеводороды из угля на глубинах, слишком больших для сегодняшних горных разработок и также, не загрязняя окружающую среду.
[36] С учетом изложенного выше становится очевидным, что варианты осуществления настоящего изобретения дают возможность достижения некоторых или всех аспектов и признаков, изложенных выше, вместе с другими аспектами и признаками, присущими устройству, раскрытому в данном документе.
[37] Хотя несколько конкретных геометрических построений раскрыты подробно в данном документе, многие другие геометрические вариации, реализующие базовые принципы и идеи данного изобретения, являются возможными. Приведенное выше раскрытие и описание изобретения являются только его иллюстрацией и объяснением, и различные изменения в размере, форме и материалах, а также в деталях показанной конструкции, можно выполнять без отхода от сущности изобретения. Представленные варианты осуществления, поэтому, следует считать чисто иллюстративными и не ограничивающими объем изобретения, определяемый его формулой, а не приведенным выше описанием, и все изменения, которые соответствуют по значению и диапазону его эквивалентам по пунктам формулы, относятся к его объему.
Claims (47)
1. Способ для извлечения углеводородов из нефтегазоносного пласта, включающий следующие этапы, на которых
предусматривают эксплуатационную скважину, проходящую до нефтегазоносного пласта;
предусматривают по меньшей мере одну нагнетательную скважину, расположенную вблизи эксплуатационной скважины и проходящую до нефтегазоносного пласта или вблизи него;
спускают инструмент со множеством электродов по меньшей мере в одну нагнетательную скважину до нефтегазоносного пласта или вблизи него;
создают эквипотенциальную поверхность на протяжении по меньшей мере длины инструмента, выходящую в направлении от указанной по меньшей мере одной нагнетательной скважины;
создают тепловой пучок посредством фокусирования тока по меньшей мере двух из множества электродов для нагрева зоны, содержащей углеводороды; и
извлекают углеводороды из эксплуатационных скважин,
причем множество электродов содержит центральный инжекционный электрод, первый контрольный электрод, окружающий инжекционный электрод и расположенный вблизи него, второй контрольный электрод, окружающий первый контрольный электрод и коаксиальный с ним, и фокусирующий электрод, окружающий второй контрольный электрод и коаксиальный с ним, причем второй контрольный электрод расположен вблизи фокусирующего электрода, а также непроводящий материал, электрически отделяющий каждый из электродов друг от друга,
при этом этап создания эквипотенциальной поверхности включает
инжектирование синусоидальных токов одинаковой частоты через инжекционный электрод и фокусирующий электрод;
мониторинг амплитуды и фазы напряжения на первом и втором контрольных электродах;
варьирование амплитуды и фазы напряжения фокусирующего электрода до достижения разностей амплитуды и фазы напряжения между первым и вторым контрольный электродами, равных нулю.
2. Способ по п.1, в котором этап создания теплового пучка для нагрева зоны, содержащей углеводороды, обеспечивает вытеснение углеводородов в эксплуатационную скважину.
3. Способ по п.1, дополнительно включающий этап, на котором перемещают инструмент с тепловым пучком вверх и вниз по меньшей мере в одной нагнетательной скважине для сканирования вертикальной зоны нефтегазоносного пласта.
4. Способ по п.1, дополнительно включающий этап радиального сканирования теплового пучка.
5. Способ по п.1, в котором этап создания теплового пучка включает повышение напряжения на инжекционном электроде и фокусирующем электроде до уровня значительного увеличения тока в зоне фокусирования.
6. Способ по п.5, дополнительно включающий этап, на котором регулируют напряжение на инжекционном электроде и фокусирующем электроде для получения требуемой температуры.
7. Способ по п.1, дополнительно включающий этап, на котором измеряют ток в инжекционном и фокусирующем электродах на металлическом рычаге, выбранном посредством переключателя, для определения удельного сопротивления пласта на пути сфокусированного пучка.
8. Способ по п.7, дополнительно включающий этапы, на которых выполняют измерения удельного сопротивления на каждом металлическом рычаге; определяют угол наклона в направлении каждого металлического рычага.
9. Способ по п.8, дополнительно включающий этап, на котором определяют направление каждого металлического рычага.
10. Способ по п.7, в котором этап повышения напряжения на инжекционном электроде и фокусирующем электроде до уровня значительного повышения тока в зоне фокусирования включает увеличение напряжения на инжекционном электроде и фокусирующем электроде металлического рычага, обращенного к эксплуатационной скважине, для создания теплового пучка для получения достаточного нагрева и давления для вытеснения углеводородов в эксплуатационную скважину.
11. Способ по п.10, дополнительно включающий этап радиального сканирования теплового луча посредством переключения электропитания между металлическими рычагами.
12. Способ по п.10, дополнительно включающий этап, на котором определяют степень истощения углеводородов в пласте посредством мониторинга токов в инжекционном и фокусирующем электродах.
13. Система для электрического нагрева нефтегазоносного пласта на месте, содержащая
инструмент, выполненный с возможностью спуска в скважинную обсадную колонну и содержащий
множество металлических рычагов, выдвигающихся радиально в скважинной обсадной колонне, причем каждый из множества металлических рычагов включает в себя инжекционный электрод, фокусирующий электрод и первый и второй контрольные электроды;
по меньшей мере один ролик, закрепленный на каждом металлическом рычаге, причем по меньшей мере один ролик установлен и выполнен с возможностью входа в контакт с обсадной колонной; и
переключатель, выполненный с возможностью электрического соединения сразу с множеством электродов одного металлического рычага;
каротажный кабель с множеством проводов, причем один конец каротажного кабеля соединен с переключателем, а второй конец каротажного кабеля соединен с контрольно-измерительными приборами на поверхности земли;
источник инжекционного напряжения, электрически соединенный с переключателем; и
источник фокусирующего напряжения, электрически соединенный с переключателем,
при этом для каждого металлического рычага переключатель имеет отдельное положение, в котором источник инжекционного напряжения питает инжекционный электрод, а источник фокусирующего напряжения питает фокусирующий электрод.
14. Система по п.13, в которой переключатель управляется на поверхности земли.
15. Система по п.13, в которой для каждого металлического рычага
инжекционный электрод является центральным;
первый контрольный электрод окружает инжекционный электрод и является коаксиальным с ним;
второй контрольный электрод окружает первый контрольный электрод и является коаксиальным с ним; и
фокусирующий электрод окружает второй контрольный электрод и является коаксиальным с ним,
при этом непроводящий материал электрически отделяет каждый из электродов друг от друга.
16. Система по п.15, в которой для каждого металлического рычага второй контрольный электрод электрически соединен с металлическим рычагом.
17. Система по п.15, в которой для каждого металлического рычага инжекционный электрод и фокусирующий электрод имеют по существу равные площади сечения.
18. Система по п.15, в которой для каждого металлического рычага
первый контрольный электрод установлен и выполнен с возможностью мониторинга напряжения на инжекционном электроде; и
второй контрольный электрод установлен и выполнен с возможностью мониторинга напряжения на фокусирующем электроде.
19. Система по п.18, дополнительно содержащая
усилитель с регулированием амплитуды, установленный и выполненный с возможностью такого регулирования амплитуды напряжения источника фокусирующего напряжения, питающего фокусирующий электрод, при котором разность амплитуды напряжения между первым и вторым контрольными электродами равна нулю.
20. Система по п.19, дополнительно содержащая усилитель с регулированием сдвига по фазе, установленный и выполненный с возможностью такого регулирования фазы напряжения источника фокусирующего напряжения, питающего фокусирующий электрод, при котором разность фаз напряжения между первым и вторым контрольными электродами равна нулю.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201562178148P | 2015-04-03 | 2015-04-03 | |
US62/178,148 | 2015-04-03 | ||
PCT/US2016/025903 WO2016161439A1 (en) | 2015-04-03 | 2016-04-04 | Apparatus and method of focused in-situ electrical heating of hydrocarbon bearing formations |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017138256A RU2017138256A (ru) | 2019-05-06 |
RU2017138256A3 RU2017138256A3 (ru) | 2019-11-25 |
RU2728160C2 true RU2728160C2 (ru) | 2020-07-28 |
Family
ID=57004702
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017138256A RU2728160C2 (ru) | 2015-04-03 | 2016-04-04 | Устройство и способ фокусированного электрического нагрева на месте залегания нефтегазоносных пластов |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US10697280B2 (ru) |
EP (1) | EP3277919B1 (ru) |
CN (1) | CN107709698B (ru) |
AU (1) | AU2016244116B2 (ru) |
BR (1) | BR112017021156B1 (ru) |
CA (2) | CA2981594C (ru) |
MX (1) | MX2017012748A (ru) |
RU (1) | RU2728160C2 (ru) |
WO (1) | WO2016161439A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110331961A (zh) * | 2018-03-30 | 2019-10-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 天然气撬装集气装置 |
CN110345385A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-18 | 哈尔滨理工大学 | 一种油田油管电磁加热装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4127169A (en) * | 1977-09-06 | 1978-11-28 | E. Sam Tubin | Secondary oil recovery method and system |
US5621845A (en) * | 1992-02-05 | 1997-04-15 | Iit Research Institute | Apparatus for electrode heating of earth for recovery of subsurface volatiles and semi-volatiles |
RU2182716C2 (ru) * | 1995-09-14 | 2002-05-20 | Вестерн Этлес Интернэшнл, Инк. | Способ измерения удельного сопротивления земных формаций с помощью обсадной трубы с использованием одножильного электрокаротажного кабеля (варианты) и устройство для осуществления способа |
RU2204696C1 (ru) * | 2001-09-25 | 2003-05-20 | Открытое акционерное общество "Научно-технологическая компания "Российский межотраслевой научно-технический комплекс "Нефтеотдача" | Забойный водонагреватель для нагнетательной скважины |
US20050134279A1 (en) * | 2003-12-22 | 2005-06-23 | Halliburton Energy Services, Inc. | Multi-mode microresistivity tool in boreholes drilled with conductive mud |
RU2276798C1 (ru) * | 2003-12-12 | 2006-05-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В | Инструмент и способ для каротажа скважины |
Family Cites Families (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3503446A (en) | 1968-05-13 | 1970-03-31 | Clarence W Brandon | Method and apparatus for forming and/or augmenting an energy wave |
US3547193A (en) * | 1969-10-08 | 1970-12-15 | Electrothermic Co | Method and apparatus for recovery of minerals from sub-surface formations using electricity |
US3848671A (en) | 1973-10-24 | 1974-11-19 | Atlantic Richfield Co | Method of producing bitumen from a subterranean tar sand formation |
US3958636A (en) | 1975-01-23 | 1976-05-25 | Atlantic Richfield Company | Production of bitumen from a tar sand formation |
US4084637A (en) | 1976-12-16 | 1978-04-18 | Petro Canada Exploration Inc. | Method of producing viscous materials from subterranean formations |
US4140179A (en) * | 1977-01-03 | 1979-02-20 | Raytheon Company | In situ radio frequency selective heating process |
US4345979A (en) * | 1977-06-17 | 1982-08-24 | Carpenter Neil L | Method and apparatus for recovering geopressured methane gas from ocean depths |
US4185691A (en) * | 1977-09-06 | 1980-01-29 | E. Sam Tubin | Secondary oil recovery method and system |
USRE30738E (en) | 1980-02-06 | 1981-09-08 | Iit Research Institute | Apparatus and method for in situ heat processing of hydrocarbonaceous formations |
US4444255A (en) | 1981-04-20 | 1984-04-24 | Lloyd Geoffrey | Apparatus and process for the recovery of oil |
US4545435A (en) | 1983-04-29 | 1985-10-08 | Iit Research Institute | Conduction heating of hydrocarbonaceous formations |
US4612988A (en) | 1985-06-24 | 1986-09-23 | Atlantic Richfield Company | Dual aquafer electrical heating of subsurface hydrocarbons |
HUT51766A (en) * | 1988-05-25 | 1990-05-28 | Magyar Allami Eoetvoes Lorand | Method and apparatus for discriminative measuring the hydraulically conductive open cracks and non-conductive closed cracks of hard rocks crossed by bore holes |
US4926941A (en) | 1989-10-10 | 1990-05-22 | Shell Oil Company | Method of producing tar sand deposits containing conductive layers |
US5046559A (en) | 1990-08-23 | 1991-09-10 | Shell Oil Company | Method and apparatus for producing hydrocarbon bearing deposits in formations having shale layers |
US5060726A (en) | 1990-08-23 | 1991-10-29 | Shell Oil Company | Method and apparatus for producing tar sand deposits containing conductive layers having little or no vertical communication |
WO2004038175A1 (en) | 2002-10-24 | 2004-05-06 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Inhibiting wellbore deformation during in situ thermal processing of a hydrocarbon containing formation |
US7091460B2 (en) * | 2004-03-15 | 2006-08-15 | Dwight Eric Kinzer | In situ processing of hydrocarbon-bearing formations with variable frequency automated capacitive radio frequency dielectric heating |
US7677673B2 (en) | 2006-09-26 | 2010-03-16 | Hw Advanced Technologies, Inc. | Stimulation and recovery of heavy hydrocarbon fluids |
US8496054B2 (en) * | 2007-01-17 | 2013-07-30 | Schlumberger Technology Corporation | Methods and apparatus to sample heavy oil in a subterranean formation |
US7598742B2 (en) * | 2007-04-27 | 2009-10-06 | Snyder Jr Harold L | Externally guided and directed field induction resistivity tool |
US8622133B2 (en) * | 2007-03-22 | 2014-01-07 | Exxonmobil Upstream Research Company | Resistive heater for in situ formation heating |
US20100101783A1 (en) | 2008-10-13 | 2010-04-29 | Vinegar Harold J | Using self-regulating nuclear reactors in treating a subsurface formation |
US8453739B2 (en) | 2010-11-19 | 2013-06-04 | Harris Corporation | Triaxial linear induction antenna array for increased heavy oil recovery |
US20130213637A1 (en) | 2012-02-17 | 2013-08-22 | Peter M. Kearl | Microwave system and method for intrinsic permeability enhancement and extraction of hydrocarbons and/or gas from subsurface deposits |
CN202788829U (zh) * | 2012-09-13 | 2013-03-13 | 中国电子科技集团公司第二十二研究所 | 一种微柱型聚焦测井仪 |
-
2016
- 2016-04-04 WO PCT/US2016/025903 patent/WO2016161439A1/en active Application Filing
- 2016-04-04 MX MX2017012748A patent/MX2017012748A/es unknown
- 2016-04-04 EP EP16774417.6A patent/EP3277919B1/en active Active
- 2016-04-04 CA CA2981594A patent/CA2981594C/en active Active
- 2016-04-04 US US15/563,467 patent/US10697280B2/en active Active
- 2016-04-04 CA CA3212909A patent/CA3212909A1/en active Pending
- 2016-04-04 BR BR112017021156-4A patent/BR112017021156B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2016-04-04 AU AU2016244116A patent/AU2016244116B2/en active Active
- 2016-04-04 RU RU2017138256A patent/RU2728160C2/ru active
- 2016-04-04 CN CN201680032569.3A patent/CN107709698B/zh active Active
-
2020
- 2020-06-30 US US16/916,522 patent/US10822934B1/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4127169A (en) * | 1977-09-06 | 1978-11-28 | E. Sam Tubin | Secondary oil recovery method and system |
US5621845A (en) * | 1992-02-05 | 1997-04-15 | Iit Research Institute | Apparatus for electrode heating of earth for recovery of subsurface volatiles and semi-volatiles |
RU2182716C2 (ru) * | 1995-09-14 | 2002-05-20 | Вестерн Этлес Интернэшнл, Инк. | Способ измерения удельного сопротивления земных формаций с помощью обсадной трубы с использованием одножильного электрокаротажного кабеля (варианты) и устройство для осуществления способа |
RU2204696C1 (ru) * | 2001-09-25 | 2003-05-20 | Открытое акционерное общество "Научно-технологическая компания "Российский межотраслевой научно-технический комплекс "Нефтеотдача" | Забойный водонагреватель для нагнетательной скважины |
RU2276798C1 (ru) * | 2003-12-12 | 2006-05-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В | Инструмент и способ для каротажа скважины |
US20050134279A1 (en) * | 2003-12-22 | 2005-06-23 | Halliburton Energy Services, Inc. | Multi-mode microresistivity tool in boreholes drilled with conductive mud |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2016244116B2 (en) | 2021-05-20 |
AU2016244116A1 (en) | 2017-11-23 |
CA2981594A1 (en) | 2016-10-06 |
EP3277919B1 (en) | 2023-11-01 |
WO2016161439A1 (en) | 2016-10-06 |
BR112017021156B1 (pt) | 2022-06-07 |
US20200332636A1 (en) | 2020-10-22 |
CN107709698A (zh) | 2018-02-16 |
CN107709698B (zh) | 2021-01-01 |
MX2017012748A (es) | 2018-03-07 |
EP3277919C0 (en) | 2023-11-01 |
EP3277919A1 (en) | 2018-02-07 |
EP3277919A4 (en) | 2020-03-04 |
BR112017021156A2 (pt) | 2018-07-03 |
WO2016161439A4 (en) | 2016-11-17 |
CA3212909A1 (en) | 2016-10-06 |
RU2017138256A (ru) | 2019-05-06 |
CA2981594C (en) | 2023-10-17 |
RU2017138256A3 (ru) | 2019-11-25 |
US20190071958A1 (en) | 2019-03-07 |
US10697280B2 (en) | 2020-06-30 |
US10822934B1 (en) | 2020-11-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2049627C (en) | Recovering hydrocarbons from hydrocarbon bearing deposits | |
US9963959B2 (en) | Hydrocarbon resource heating apparatus including upper and lower wellbore RF radiators and related methods | |
RU2524584C2 (ru) | Системы и способы обработки подземного пласта с помощью электрических проводников | |
US3211220A (en) | Single well subsurface electrification process | |
RU2426868C1 (ru) | Устройство для добычи углеводородсодержащей субстанции в местах естественного залегания | |
CA2890179C (en) | Method for producing hydrocarbon resources with rf and conductive heating and related apparatuses | |
US10508524B2 (en) | Radio frequency antenna assembly for hydrocarbon resource recovery including adjustable shorting plug and related methods | |
CA2881763C (en) | System and method for recovering bitumen from a bitumen reserve using electromagnetic heating | |
RU2728160C2 (ru) | Устройство и способ фокусированного электрического нагрева на месте залегания нефтегазоносных пластов | |
CA2988754C (en) | Hydrocarbon recovery system with slidable connectors and related methods | |
US9267366B2 (en) | Apparatus for heating hydrocarbon resources with magnetic radiator and related methods | |
US20150300141A1 (en) | Method and System for Electrically Heating an Earth Formation | |
RU2494250C1 (ru) | Способ передачи информации по электромагнитному каналу связи при эксплуатации скважины и устройство для его осуществления | |
RU2354816C1 (ru) | Скважина |