Внутрипластовая добыча из содержащего углеводороды пласта с использованием барьеров

Внутрипластовая добыча из содержащего углеводороды пласта с использованием барьеров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится, в целом, к способам и системам для обработки подземных пластов. В частности, данное изобретение относится к формированию барьеров вокруг зоны обработки с целью воспрещения перемещения флюидов в или из зоны обработки.

Уровень техники

Углеводороды, добываемые из подземных (например, осадочных) пластов, часто используют в качестве источников энергии, сырья и продуктов потребления. Беспокойство по поводу истощения доступных углеводородных ресурсов и понижение общего качества добываемых углеводородов привело к разработке процессов для более эффективного извлечения, обработки и/или использования доступных углеводородных ресурсов. Внутрипластовые процессы можно использовать для извлечения углеводородных материалов из подземных пластов. Химические и/или физические свойства углеводородных материалов внутри подземного пласта иногда необходимо изменять для обеспечения более простого извлечения из подземных пластов. Химические и физические изменения могут включать внутрипластовые реакции, в результате которых могут образовываться удаляемые флюиды, изменения состава, изменения растворимости, изменения плотности, изменения фазы и/или изменения вязкости углеводородного материала внутри пласта. Флюид может быть, но, не ограничиваясь этим, газом, жидкостью, эмульсией, суспензией и/или потоком твердых частиц, который имеет характеристики потока, аналогичные потоку жидкости.

Были приложены значительные усилия для разработки способов и систем для экономичной добычи углеводородов, водорода и/или других продуктов из содержащих углеводороды пластов. Однако в настоящее время все еще имеются содержащие углеводороды пласты, из которых нельзя экономически выгодно добывать углеводороды, водород и/или другие продукты. Таким образом, все еще имеется потребность в улучшенных способах и системах для добычи углеводородов, водорода и/или других продуктов из различных содержащих углеводороды пластов.

Некоторые содержащие углеводороды пласты содержат природные географические признаки, которые воспрещают перемещение флюидов в и/или из содержащих углеводороды пластов. Перемещение флюидов в или из содержащего углеводороды пласта, который подлежит использованию для добычи желаемых продуктов, необходимо иногда воспрещать для экономически выгодного и благоприятного для окружающей среды использования содержащего углеводороды пласта.

Раскрытие изобретения

В одном варианте выполнения углеводороды внутри содержащего углеводороды пласта (например, пласта, содержащего уголь, нефтеносный сланец, тяжелые углеводороды или их комбинации) можно подвергать внутрипластовой переработке внутри пласта с целью получения смеси углеводородных продуктов высокого качества, водорода и/или других продуктов. Можно использовать источники тепла для нагревания части содержащего углеводороды пласта до температур, которые обеспечивают пиролиз углеводородов. В некоторых вариантах выполнения из содержащего углеводороды пласта можно добывать синтез-газ.

Углеводороды, водород и другие флюиды пласта можно удалять из пласта через эксплуатационные скважины. В некоторых вариантах выполнения флюиды пласта можно извлекать в парообразной фазе. В других вариантах выполнения флюиды пласта можно извлекать в жидкой и парообразной фазах или в жидкой фазе. Для добычи из пласта улучшенных продуктов температурой и давлением, по меньшей мере, в одной части пласта можно управлять во время пиролиза.

В некоторых вариантах выполнения можно воспрещать миграцию флюидов в и/или из обрабатываемой зоны. Воспрещение миграции флюидов можно осуществлять перед, во время и/или после внутрипластового процесса обработки. Например, миграцию флюидов можно воспрещать во время подачи тепла от источников тепла, по меньшей мере, в часть обрабатываемой зоны. Для воспрещения миграции в и/или из обрабатываемой зоны в пласте можно использовать барьеры. Барьеры могут включать, но, не ограничиваясь этим, естественно возникающие части и/или устанавливаемые части. В некоторых вариантах выполнения барьер является низкотемпературной зоной или замороженным барьером, образованным с помощью скважин замораживания, установленных вокруг периметра обрабатываемой зоны.

Краткое описание чертежей

Преимущества данного изобретения следуют для специалистов в данной области техники из последующего подробного описания вариантов выполнения со ссылками на чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - вариант выполнения части обрабатываемых зон, образованных с помощью периферийных скважин, на виде сверху;

фиг.2 - вариант выполнения системы внутрипластового процесса переработки, используемой для обработки тонкого богатого пласта, на виде сбоку;

фиг.3 - вариант выполнения системы внутрипластового процесса переработки, на виде сбоку;

фиг.4 - вариант выполнения системы внутрипластового процесса переработки с одним установленным верхним периферийным барьером и одним установленным нижним периферийным барьером, на виде сбоку;

фиг.5 - вариант выполнения обрабатываемых зон, образованных с помощью периферийных барьеров, имеющих дуговые части, при этом центры дуговых частей образуют сетку из равносторонних треугольников, на виде сверху;

фиг.6 - вариант выполнения обрабатываемых зон, образованных с помощью периферийных барьеров, расположенных радиально вокруг центральной точки, на виде сверху;

фиг.7 - часть обрабатываемой зоны, заданной двойным кольцом скважин замораживания, на виде сверху;

фиг.8 - скважина замораживания, которая направленно пробурена в пласте, так что скважина замораживания входит в пласт в первом вскрытии и выходит из пласта во втором вскрытии, на виде сбоку;

фиг.9 - скважины замораживания, которые образуют барьер вдоль сторон и концов падающего содержащего углеводороды слоя в пласте, на виде сбоку;

фиг.10 - вариант выполнения скважины замораживания и вариант выполнения источника тепла, которые можно использовать во время внутрипластового процесса конверсии;

фиг.11 - вариант выполнения скважины замораживания, которая воспрещает протекание воды;

фиг.12 - вариант выполнения скважины замораживания для содержащего углеводороды пласта;

фиг.13 - вариант выполнения обрабатываемой зоны, окруженной двумя кольцами скважин замораживания и кольцом скважин для мониторинга;

фиг.14 - вариант выполнения обрабатываемой зоны, окруженной кольцом водопонижающих скважин;

фиг.15 - вариант выполнения обрабатываемой зоны, окруженной двумя кольцами водопонижающих скважин.

Хотя возможны различные модификации и альтернативные варианты выполнения, на чертежах показаны специальные варианты выполнения в качестве примеров, описание которых приводится ниже. Чертежи могут не соответствовать масштабу. Однако следует отметить, что чертежи и их подробное описание не должны ограничивать данное изобретение раскрытыми частными вариантами выполнения, а наоборот, изобретение охватывает все модификации, эквиваленты и альтернативы, входящие в идею и объем данного изобретения, заданный прилагаемой формулой изобретения.

Осуществление изобретения

Последующее описание относится, в целом, к системам и способам для обработки содержащего углеводороды пласта (например, пласта, содержащего уголь (включая лигнит, сапропелит и т.д.), нефтеносный сланец, углистый сланец, шунгиты, кероген, битумы, нефть, кероген и нефть в породе с низкой проницаемостью, тяжелые углеводороды, асфальтиты, природные минеральные воски, пласты, в которых кероген блокирует добычу других углеводородов и т.д.). Такие пласты можно обрабатывать для получения углеводородных продуктов относительно высокого качества, водорода и других продуктов.

"Углеводороды" обозначают молекулы, образованные первично с помощью атомов углерода и водорода. Углеводороды могут содержать также другие элементы, такие как, но, не ограничиваясь этим, галогены, металлические элементы, азот, кислород и/или сера. Углеводороды могут быть, но, не ограничиваясь этим, керогеном, битумом, пиробитумом, нефтью, природными минеральными восками и асфальтитами. Углеводороды могут быть расположены внутри или смежно с минеральными породами внутри земли. Породы могут включать, но, не ограничиваясь этим, осадочную породу, пески, силицилиты, карбонаты, диатомиты и другие пористые среды. "Углеводородные жидкости" являются жидкостями, которые содержат углеводороды. Углеводородные жидкости могут включать, увлекать или быть увлеченными неуглеводородными жидкостями (например, водородом ("Н₂"), азотом ("N₂"), моноксидом углерода, диоксидом углерода, сероводородом, водой и аммиаком).

"Пласт" включает один или более содержащих углеводород слоев, один или более неуглеводородных слоев, покрывающий слой и/или подстилающий слой. "Покрывающий слой" и/или "подстилающий слой" включают один или более типов непроницаемых материалов. Например, покрывающий слой и/или подстилающий слой могут включать скальную породу, сланец, аргиллит или влажный/плотный карбонат (т.е. непроницаемый карбонат без углеводородов). В некоторых вариантах выполнения процесса внутрипластовой конверсии покрывающий слой и/или подстилающий слой могут включать содержащий углеводороды слой или содержащие углеводороды слои, которые являются относительно непроницаемыми и не подвергаются воздействию температуры во время процесса внутрипластовой конверсии, что приводит к значительному изменению характеристик содержащих углеводороды слоев покрывающего слоя и/или подстилающего слоя. Например, подстилающий слой может содержать сланец или аргиллит. В некоторых случаях покрывающий слой и подстилающий слой могут быть в некоторой степени проницаемыми.

Понятия "флюиды пласта" или "добываемые флюиды" относятся к флюидам, удаляемым из содержащего углеводороды пласта, и могут включать флюид пиролиза, синтез-газ, подвижный углеводород и воду (пар). Понятие "подвижный флюид" относится к флюидам внутри пласта, которые способны течь в результате тепловой обработки пласта. Флюиды пласта могут включать углеводородные флюиды, а также неуглеводородные флюиды.

"Источником тепла" является любая система для обеспечения нагревания, по меньшей мере, части пласта по существу посредством переноса тепла с помощью проводимости и/или излучения. Например, источник тепла может включать электрические нагреватели, такие как изолированный проводник, удлиненный элемент и/или проводник, размещенный внутри канала. Источник тепла может также включать источники тепла, которые генерируют тепло посредством сжигания топлива снаружи или внутри пласта, такие как поверхностные горелки, забойные газовые горелки, беспламенные распределенные топки и природные распределенные топки. Дополнительно к этому предусмотрено, что в некоторых вариантах выполнения тепло, создаваемое или генерируемое в одном или более источниках тепла, может подаваться с помощью других источников энергии. Другие источники тепла могут непосредственно нагревать пласт, или же энергия может подаваться в среду переноса тепла, которая непосредственно или опосредованно нагревает пласт. Следует отметить, что один или более источников тепла, которые подают тепло в пласт, могут использовать различные источники энергии. Например, при заданном пласте некоторые источники тепла могут подавать тепло из электрических резистивных нагревателей, некоторые источники тепла могут подавать тепло за счет сгорания, а некоторые источники тепла могут создавать тепло из одного или более других источников энергии (например, химических реакций, солнечной энергии, ветровой энергии, биомассы или других источников возобновляемой энергии). Химическая реакция может включать экзотермическую реакцию (например, реакцию окисления). Источник тепла может содержать нагреватель, который обеспечивает тепло для зоны, близкой или окружающей место нагревания, такого как нагревательная скважина.

"Нагреватель" является любой системой для генерирования тепла в скважине или в зоне вблизи скважины. Нагреватели могут быть, но, не ограничиваясь этим, электрическими нагревателями, горелками, камерами сгорания, которые вступают с реакцию с материалом внутри пласта или же добываемым из пласта (например, природные распределенные топки), и/или их комбинациями. "Блок источников тепла" обозначает несколько источников тепла, которые образуют группу, которая повторяется для создания схемы источников тепла внутри пласта.

"Скважина" означает отверстие в пласте, выполненное посредством бурения или ввода канала в пласт. Скважина может иметь по существу круговое поперечное сечение или другие формы поперечного сечения (например, круговые, овальные, прямоугольные, треугольные, щелевые или другие регулярные или нерегулярные формы). В данном описании понятия "скважина" и "отверстие", когда они относятся к отверстию в пласте, могут использоваться взаимозаменяемо понятием "стволы скважины".

"Теплопроводность" является свойством материала, которое определяет скорость распространения тепла в устойчивом состоянии между двумя поверхностями материала при заданной разнице температур между двумя поверхностями.

"Конденсируемые углеводороды" являются углеводородами, которые конденсируются при температуре 25°С и абсолютном давлении в одну атмосферу. Конденсируемые углеводороды могут включать смесь углеводородов, имеющих число атомов углерода более 4. "Неконденсируемые углеводороды" являются углеводородами, которые не конденсируются при температуре 25°С и абсолютном давлении в одну атмосферу. Неконденсируемые углеводороды могут включать углеводороды, имеющие число атомов углерода менее 5.

Термин "Падение" относится к пласту, который наклонен вниз или отклоняется относительно плоскости, параллельной поверхности земли, при предположении, что поверхность является плоской (т.е. горизонтальной поверхностью). "Наклон" является углом, который страт или сходный объект образует с горизонтальной плоскостью. Термин "Круто падающий пласт, содержащий углеводороды", относится к пласту, содержащему углеводороды, лежащему под углом, по меньшей мере, 20° к горизонтальной плоскости. "Наклон вниз" относится к направлению вниз относительно направления падения пласта. "Наклон вверх" относится к направлению вверх относительно направления падения пласта. Термин "Простирание" относится к направлению в углеводородном пласте, которое перпендикулярно направлению падения.

Термин "Оседание" означает направление вниз относительно исходного уровня поверхности пласта.

Углеводороды внутри содержащего углеводороды пласта (например, пласта, содержащего уголь, нефтеносный сланец, тяжелые углеводороды или их комбинации) можно подвергать внутрипластовой конверсии внутри пласта с целью получения смеси углеводородных продуктов высокого качества, водорода и/или других продуктов. Можно использовать источники тепла для нагревания части содержащего углеводороды пласта до температур, которые обеспечивают пиролиз углеводородов. Углеводороды, водород и другие флюиды пласта можно удалять из пласта через одну или более эксплуатационных скважин. Можно использовать барьеры как препятствие к перемещению флюидов (например, созданных флюидов и/или подземных вод) в и/или из части пласта, подвергаемой процессу внутрипластовой переработки. Барьеры можно создавать в части пласта перед, во время и/или после подачи тепла из одного или более источников тепла в обрабатываемую зону. Например, барьеры можно создавать в части пласта, которая перед этим подвергалась процессу переработки.

Объем пласта, который подвергается, подлежит или был подвержен процессу внутрипластовой обработки, можно называть обрабатываемой зоной. В некоторых вариантах выполнения барьеры могут ограничивать обрабатываемую зону. В качестве альтернативного решения барьеры можно создавать в части обрабатываемой зоны. Барьеры могут включать, но, не ограничиваясь этим, естественно возникающие части (например, покрывающий слой и подстилающий слой), скважины замораживания, зоны замороженных барьеров, зоны низкотемпературных барьеров, стены из жидкого цементного раствора, стены из серы, водопонижающие скважины, нагнетательные скважины, барьер, образованный гелем, созданным в пласте, барьер, созданный с помощью осаждения солей в пласте, барьер, образованный с помощью реакции полимеризации в пласте, листы, принудительно введенные в пласт, и их комбинации.

Естественно возникающие части пласта, которые образуют часть периметра барьера, могут включать непроницаемые по существу слои пласта. В некоторых вариантах выполнения установленные части периферийного барьера можно создавать по необходимости для задания отдельных обрабатываемых зон. Скважины внутрипластового процесса переработки (ICP-скважины) могут быть расположены внутри обрабатываемых зон. Скважины внутрипластового процесса переработки включают источники тепла, водопонижающие скважины обрабатываемой зоны, скважины мониторинга и другие типы скважин, используемых во время внутрипластовой переработки.

Процесс внутрипластовой переработки может включать обеспечение тепла для части содержащего углеводороды пласта и управление температурой, скоростью нарастания температуры и/или давлением внутри нагреваемой части. Температурой и/или скоростью повышения температуры нагреваемой части можно управлять посредством изменения энергии, подаваемой в источники тепла в пласте.

Управление давлением и температурой внутри содержащего углеводороды пласта влияет на свойства добываемых флюидов пласта. Например, состав и качество добываемых из пласта флюидов можно изменять путем варьирования среднего давления и/или средней температуры в выбранной области нагреваемой части пласта. Качество добываемых флюидов можно оценивать на основе характеристик флюидов, таких как, но, не ограничиваясь этим, плотность API, процентное содержание олефинов в добываемых флюидах пласта, отношение этена к этану, атомное отношение водорода к углероду, процентное содержание углеводородов в добываемых флюидах пласта, имеющих число атомов углерода более 25, общая эквивалентная добыча (газа и жидкости), общая добыча жидкостей и/или выход жидкости в процентах при анализе Фишера.

В одном варианте выполнения внутрипластового процесса переработки давление внутри выбранной части содержащего углеводороды пласта можно увеличивать до выбранного давления во время пиролиза. Выбранное давление может быть внутри диапазона, приблизительно, от около 2 бар (абсолютное значение) до 72 бар (абсолютное значение) или же в некоторых вариантах выполнения, приблизительно, от 2 бар (абсолютное значение) до 36 бар (абсолютное значение). В качестве альтернативного решения выбранное давление может быть внутри диапазона, приблизительно, от 2 бар (абсолютное значение) до 18 бар (абсолютное значение). В некоторых вариантах выполнения внутрипластового процесса переработки большинство углеводородных флюидов можно добывать из пласта, имеющего давление в диапазоне, приблизительно, от 2 бар (абсолютное значение) до 18 бар (абсолютное значение). Давление во время пиролиза может изменяться или его можно изменять. Давление можно варьировать для изменения и/или управления составом добываемых флюидов пласта, для управления процентным содержанием конденсируемого флюида по сравнению с не конденсируемым флюидом, и/или для управления плотностью API добываемого флюида. Например, уменьшение давления может приводить к большему содержанию конденсируемого флюида. Конденсируемый флюид может иметь большее процентное содержание олефинов.

Нагревание пласта от источников тепла, расположенных в пласте, может обеспечивать равномерную по существу проницаемость нагреваемой части содержащего углеводороды пласта. Равномерная по существу проницаемость может замедлить перетекание флюидов пласта и позволить добычу всех частей нагреваемой части. Оцениваемая (например, вычисленная или оцениваемая) проницаемость любой выбранной части в пласте, имеющей равномерную по существу проницаемость, не может изменяться более чем в 10 раз от оцениваемой средней проницаемости выбранной части.

Проницаемость выбранного участка внутри нагреваемого углеводородсодержащего пласта может быстро возрастать, если выбранный участок нагревается.

Проницаемость слабопроницаемого углеводородсодержащего пласта может быть менее 0,1 миллидарси (9,9·10^-17 м²) перед обработкой. В некоторых вариантах выполнения пиролиз, по меньшей мере, части содержащего углеводороды пласта может превышать проницаемость внутри выбранной части, примерно, 10 миллидарси, 100 миллидарси, 1 дарси, 10 дарси, 20 дарси или 50 дарси. Проницаемость выбранной секции части может увеличиться, примерно, в 100, 1000, 10000, 100000 или более раз.

На фиг.1 показан вариант выполнения обрабатываемых зон 100, окруженных периферийным барьером 102. Каждая обрабатываемая зона 100 может быть участком пласта, который подвергается, будет подвержен или подвергался процессу внутрипластовой переработки. Периферийный барьер 102 может включать установленные части и естественно залегающие части пласта. Естественно залегающие части пласта, которые образуют часть периферийного барьера, могут включать не проницаемые по существу слои пласта. Примеры естественно залегающих периферийных барьеров включают покрывающие слои и подстилающие слои. Установленные части периферийного барьера 102 могут быть образованы по необходимости для задания отдельных обрабатываемых зон 100.

Внутри обрабатываемых зон 100 могут быть расположены скважины внутрипластового процесса переработки 104. Скважины внутрипластового процесса переработки 104 могут включать источники тепла, эксплуатационные скважины, водопонижающие скважины обрабатываемой зоны, скважины мониторинга и другие типы скважин, используемые во время внутрипластовой переработки. Как показано на фиг.1, скважины замораживания 106 образуют зоны замораживания 108 вокруг обрабатываемых зон 100.

Различные обрабатываемые зоны 100 могут совместно использовать барьерные секции для минимизации длины периферийного барьера 102, подлежащего образованию. Периферийный барьер 102 может замедлять перетекание флюидов в обрабатываемую зону 100, подвергаемую внутрипластовой переработке. В основном периферийный барьер 102 может воспрещать перемещение воды пласта в обрабатываемую зону 100. Пластовая вода обычно включает воду и растворенный в воде материал (например, соли). Если разрешить перемещение пластовой воды в обрабатываемую зону 100 во время внутрипластового процесса переработки, то плановая стоимость процесса увеличится, поскольку добавится стоимость дополнительной энергии, связанной с испарением воды пласта, и стоимость дополнительной обработки флюидов, связанной с удалением, разделением и обработкой дополнительной воды во флюиде пласта, извлекаемом из пласта. Большое количество воды пласта, перемещающейся в обрабатываемую зону, может препятствовать повышению температуры с помощью источников тепла внутри частей обрабатываемой зоны 100 до желаемых температур.

Периферийный барьер 102 может замедлить нежелательное перемещение флюидов пласта из обрабатываемой зоны 100 во время внутрипластового процесса переработки. Периферийные барьеры 102 между смежными обрабатываемыми зонами 100 могут обеспечивать выполнение в смежных обрабатываемых зонах различных процессов внутрипластовой переработки. Например, первая обрабатываемая зона может подвергаться пиролизу, вторая обрабатываемая зона, смежная с первой обрабатываемой зоной, может подвергаться генерированию синтез-газа, а в третьей обрабатываемой зоне, смежной с первой обрабатываемой зоной и/или второй обрабатываемой зоной, может выполняться внутрипластовой процесс добычи растворов. Рабочие условия внутри различных обрабатываемых зон могут иметь различные температуры, давления, темпы добычи, скорости нагнетания тепла и т.д.

Периферийный барьер 102 может задавать ограниченный объем пласта, который подвергается процессу внутрипластовой переработки. Ограниченный объем пласта известен как обрабатываемая зона 100. Задание ограниченного объема пласта, подлежащего обработке, может обеспечивать более простое управление рабочими параметрами внутри ограниченного объема. В некоторых пластах слой, содержащий углеводороды, который перерабатывается по месту залегания, расположен в той части пласта, которая является проницаемой и/или имеет трещины. Без периферийного барьера 102 флюиды пласта, созданные во время внутрипластовой переработки, могут перемещаться из объема пласта, подвергаемого обработке. Поток флюида пласта из объема пласта, подвергаемого обработке, может препятствовать поддерживанию желаемого давления внутри части пласта, подвергаемой обработке. Таким образом, задание ограниченного объема пласта, подлежащего обработке, путем использования периферийного барьера 102 может обеспечивать управление давлением внутри ограниченного объема. Управление количеством флюида, удаляемого из обрабатываемой зоны 100 через скважины стравливания давления, эксплуатационные скважины и/или источники нагревания, обеспечивает управление давлением внутри обрабатываемой зоны. В некоторых вариантах выполнения скважины стравливания давления являются перфорированными обсадными трубами, расположенными внутри или вблизи скважин источников тепла, которые имеют герметичные обсадные трубы, такие как беспламенные распределенные топки.

Использование периферийных барьеров некоторых типов (например, замороженных барьеров и цементированных стенок) может позволить контроль давления в отдельно взятой обрабатываемой зоне 100.

Неуправляемый поток или перемещение флюида пласта из обрабатываемой зоны 100 может отрицательно влиять на возможность эффективного поддерживания желаемой температуры внутри обрабатываемой зоны 100. Периферийный барьер 102 может воспрещать перемещение горячего флюида пласта из обрабатываемой зоны 100. Замедление перемещения флюида через периметр обрабатываемой зоны 100 может ограничивать конвективные потери тепла во флюиде, удаляемом из пласта через эксплуатационные скважины, и/или во флюиде, удаляемом для управления давлением внутри обрабатываемой зоны.

Возможность управления составом продуктов пиролиза, образующихся при обработке пласта, иллюстрируют, в частности, экспериментальные данные. Например, обработка нефтеносных сланцев Грин Ривер при различных давлениях и температуре показала, что изменение отношения олефина к парафину в продуктах пиролиза имеет вполне устойчивые закономерности. Более высокие давления и более низкие температуры способствуют получению самых низких отношений олефина к парафину. При заданной температуре отношение быстро уменьшается с повышением давления. При температуре около 325°С и абсолютном давлении около 2,5 бар отношение олефина к парафину составляет приблизительно 0,07; при той же температуре, но давлении около 4,5 бар отношение уменьшается до 0,04; повышение давления до 7,9 бар приводит к уменьшению отношения приблизительно до 0,01, а при давлении около 14,8 бар отношение составляет приблизительно 0,005.

Во время внутрипластовой переработки тепло, подаваемое в пласт, может приводить к образованию трещин внутри обрабатываемой зоны 100. Некоторые трещины могут проходить в направлении периметра обрабатываемой зоны 100. Распространяющаяся трещина может пересекать водоносный пласт и позволять пластовой воде входить в обрабатываемую зону 100. Пластовая вода, входящая в обрабатываемую зону 100, может не допускать повышения температуры пласта с помощью источника тепла в части обрабатываемой зоны до температуры, значительно превышающей температуру испарения пластовой воды, входящей в пласт. Кроме того, трещины могут позволять флюиду пласта, образованному во время внутрипластовой переработки, перемещаться из обрабатываемой зоны 100.

Периферийный барьер 102 вокруг обрабатываемой зоны 100 может ограничивать действие распространения трещины на процесс внутрипластовой переработки. В некоторых вариантах выполнения периферийные барьеры 102 расположены достаточно далеко от обрабатываемой зоны 100, так что трещины, которые образуются в пласте, не оказывают влияния на целостность периферийного барьера. Периферийные барьеры 102 могут быть расположены на расстоянии более 10 м, 40 м или 70 м от скважин внутрипластового процесса переработки 104. В некоторых вариантах выполнения периферийный барьер 102 может быть расположен смежно с обрабатываемой зоной 100. Например, замороженный барьер, образованный с помощью скважин 106 замораживания, может быть расположен вблизи источников тепла, эксплуатационных скважин или других скважин. Скважины 104 внутрипластового процесса конверсии могут быть расположены на расстоянии менее 1 м от скважин замораживания, хотя и большее расстояние может преимущественно ограничивать влияние замороженного барьера на скважины внутрипластового процесса переработки и ограничивать влияние нагревания пласта на замороженный барьер.

В некоторых вариантах выполнения периферийного барьера и, в частности, для естественных периферийных барьеров скважины внутрипластового процесса переработки 104 могут быть расположены в периферийном барьере 102 или вблизи периферийного барьера. Например, скважины внутрипластового процесса переработки 104 можно использовать для обработки углеводородного слоя 110, который является тонким богатым углеводородным слоем. Скважины внутрипластового процесса переработки могут быть расположены в покрывающем слое 112 и/или подстилающем слое 114 вблизи углеводородного слоя 110, как показано на фиг.2. Скважины внутрипластового процесса переработки 104 могут включать нагревательные эксплуатационные скважины, которые нагревают пласт и удаляют флюид из пласта. Тонкий богатый углеводородный слой 110 может иметь толщину более около 0,2 м и менее около 8 м, и продуктивность от, приблизительно, 250 л нефти на метрическую тонну до 1670 л на метрическую тонну. Покрывающий слой 112 и подстилающий слой 114 могут быть частями периферийного барьера 102 для системы внутрипластовой переработки, используемой для обработки тонкого богатого углеводородного слоя 110. Потери тепла в покрывающем слое 112 и/или подстилающем слое 117 могут быть приемлемыми для добычи из богатого углеводородного слоя 110. В других вариантах выполнения расположения скважин внутрипластового процесса переработки для обработки тонких богатых углеводородных слоев скважины внутрипластового процесса переработки могут быть расположены внутри тонкого углеводородного слоя или тонких углеводородных слоев.

В некоторых вариантах выполнения внутрипластового процесса переработки периферийный барьер может быть самогерметизирующимся. Например, пластовая вода вблизи замороженного барьера, созданного с помощью скважин замораживания, может замерзать и герметизировать замороженный барьер, если замороженный барьер будет разрушен за счет сдвига или образования трещины в пласте. В некоторых вариантах выполнения внутрипластового процесса переработки можно наблюдать за распространением трещин в пласте. Если обнаруживается трещина, которая распространяется в направлении периметра обрабатываемой зоны, то можно регулировать управляемый параметр (например, давление или вводимую энергию) для воспрещения распространения трещины в окружающий периферийный барьер.

Периферийные барьеры могут быть полезными для выполнения задач регулирования и/или для исключения существенного влияния внутрипластового процесса переработки на другие зоны вблизи обрабатываемой зоны (например, на уровень грунтовых вод или другие характеристики окружающей зоны). Пласт внутри периферийного барьера можно обрабатывать с использованием внутрипластового процесса переработки. Периферийный барьер может препятствовать воздействию внутрипластового процесса переработки на пласт на другой стороне периферийного барьера. Периферийные барьеры могут замедлять перетекание флюида из обрабатываемой зоны. Периферийные барьеры могут замедлять повышение температуры до температуры пиролиза на другой стороне периферийного барьера.

Можно использовать различные типы барьеров для образования периферийного барьера вокруг обрабатываемой зоны. Периферийный барьер может быть, но, не ограничиваясь этим, замороженным барьером, окружающим обрабатываемую зону, водопонижающими скважинами, стенкой из цементного раствора, образованной в пласте, серным цементным барьером, барьером, образованным с помощью геля, создаваемого в пласте, барьером, образованным посредством осаждения солей в пласте, барьером, образованным с помощью реакции полимеризации в пласте, листами, введенными в пласт, или их комбинациями.

На фиг.3 показана на виде сбоку часть варианта выполнения обрабатываемой зоны 100, имеющей периферийный барьер 102, образованный покрывающим слоем 112, подстилающим слоем 114 и скважинами замораживания 106 (на фиг.3 показана лишь одна скважина замораживания). Часть скважины замораживания 106 и периферийный барьер 102, образованный с помощью скважины замораживания, проходит в подстилающий слой 114. Части источников 116 тепла и части эксплуатационных скважин 118 могут проходить через низкотемпературную зону 108, образованную с помощью скважин замораживания 106. В некоторых вариантах выполнения периферийный барьер 102 может не проходить в подстилающий слой 114 (например, периферийный барьер может проходить в углеводородный слой 110 достаточно близко к подстилающему слою, или же некоторая часть углеводородного слоя может служить в качестве периферийного барьера). Подстилающий слой 114 может быть слоем скальных пород, который воспрещает поток флюида в или из обрабатываемой зоны 100. В некоторых вариантах выполнения часть подстилающего слоя может быть содержащим углеводороды материалом, который не должен подвергаться внутрипластовой переработке.

Покрывающий слой 112 может проходить над обрабатываемой зоной 100. Покрывающий слой 112 может включать часть содержащего углеводороды материала, который не подлежит внутрипластовой переработке. Покрывающий слой 112 может замедлять поток флюида в или из обрабатываемой зоны 100.

Некоторые пласты могут включать подстилающий слой 114, который является проницаемым или содержит трещины, которые обеспечивают поток флюида в или из обрабатываемой зоны 100. Часть периферийного барьера 102 может быть образована ниже обрабатываемой зоны 100 для воспрещения потока флюида в обрабатываемую зону и/или для воспрещения выхода флюида пласта во время процесса внутрипластовой переработки.

Если в содержащем углеводороды материале присутствует большое количество воды, то можно использовать водопонижающие скважины 120 для удаления воды из обрабатываемой зоны после того, как периферийный барьер сформирован. Если содержащий углеводороды материал не содержит большого количества воды, то можно активировать источники тепла. Источники тепла могут испарять воду внутри пласта, а водяной пар можно удалять из обрабатываемой зоны через эксплуатационные скважины.

На фиг.4 показана обрабатываемая зона 100, имеющая часть периферийного барьера 102 ниже обрабатываемой зоны. Периферийный барьер может быть замороженным барьером, образованным с помощью скважин 106 замораживания. В некоторых вариантах выполнения периферийный барьер под обрабатываемой зоной может следовать геологическому пласту (например, вдоль линии падения угольного пласта).

Некоторые пласты могут включать покрывающий слой 112, который является проницаемым или содержит трещины, которые обеспечивают поток флюида в или из обрабатываемой зоны 100. Часть периферийного барьера 102 может быть образована над обрабатываемой зоной для препятствования потока флюида в обрабатываемую зону и/или для воспрещения выхода флюида пласта во время внутрипластовой переработки. На фиг.4 показан вариант выполнения внутрипластового процесса переработки, использующий часть периферийного барьера 102, образованную над обрабатываемой зоной 100. В некоторых вариантах выполнения периф