Регулируемый трансформатор с переключаемыми ответвлениями

Регулируемый трансформатор с переключаемыми ответвлениями

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системам электропитания для нагревателей подземных пластов. Конкретнее, изобретение относится к регулируемым трансформаторам напряжения, используемым для подачи электроэнергии к нагревателям подземных пластов.

Известный уровень техники.

Однофазные регуляторы напряжения с переключаемыми ответвлениями, начиная с их создания в 1930 годах, являются надежными изделиями общего назначения. Регуляторы напряжения с переключаемыми ответвлениями применялись на дальнем конце промышленных систем распределения для стабилизации напряжения у потребителя в местах, отдаленных от источников электроснабжения. Регуляторами напряжения обеспечивается надежная регулировка для стабилизации напряжения (например, плюс или минус 10%). Регуляторы напряжения являются автотрансформаторами с типичными диапазонами регулировки напряжения от 7200 B до 19900 B. Переключателями ответвлений трансформатора с 10% диапазоном регулировки обеспечивается регулировка +10% или -10% от напряжения на входной линии. Например, регулятор напряжения с номинальным входным напряжением 13200 В будет обеспечивать регулировку 13200 B плюс 1320 B (или вплоть до 14520 B) и будет обеспечивать регулировку 13200 B минус 1320 B (или вплоть до 11880 B).

Современные регуляторы напряжения общего назначения имеют микропроцессорные контроллеры, которые регулируют выходное напряжение, обеспечивая переключение ответвлений вверх или вниз, чтобы, соответственно, установить желаемую величину напряжения. Типичные контроллеры обеспечивают контроль тока и могут обладать способностью дистанционной передачи данных. Встроенное программное обеспечение контроллера может быть изменено для регулировки по току (например, регулировки, желательной для поддержания постоянной потребляемой мощности, поскольку сопротивление нагревателя изменяется с температурой). Контроль сопротивления нагрузки, так же как и анализ других электрических параметров, основанный на расчете, является возможным, поскольку контроллер может определять как ток, так и напряжение. Типичные переключатели ответвлений трансформатора выдерживают допустимую кратковременную токовую нагрузку, составляющую 200% от номинальной. Таким образом, контроллер регулятора может быть запрограммирован реагировать на токи перегрузки посредством операции переключения ответвлений трансформатора.

Могут использоваться электронные устройства управления нагревателем, например, кремниевые управляемые тиристоры (SCR) для обеспечения подачи электроэнергии к нагревателям подземных пластов и их регулировки. Использование кремниевых управляемых тиристоров (SCR) является дорогим, и может наблюдаться избыточный расход электроэнергии в силовой сети. Также кремниевые управляемые тиристоры (SCR) могут создавать гармонические искажения при регулировке мощности нагревателей подземных пластов. Гармонические искажения могут вносить шумы в силовую линию и нагружать нагреватели. Кроме того, кремниевые управляемые тиристоры (SCR) могут чрезмерно нагружать нагреватели, переключая электропитание между двумя положениями «полностью включено» и «полностью выключено», вместо того чтобы регулировать электропитание в диапазоне установки оптимального тока или вблизи него. В результате может быть существенное завышение и/или занижение температуры при расчетном токе для нагревателей с ограничением температуры (например, для нагревателей, использующих ферромагнитные материалы для самоограничения температуры). Таким образом, имеется необходимость в более равномерной и менее искаженной регулировке тока, подающегося на нагреватели электросопротивления, в особенности на нагреватели с ограничением температуры, которые используются для нагрева нефтеносных подземных пластов.

Регулируемый трансформатор напряжения с переключением ответвлений, в основе которого лежит конструкция регулятора с переключением ответвлений, может использоваться для подачи электропитания к нагревателям подземных пластов и для их регулировки, осуществляемых более просто и без гармонических искажений, связанных с электронной регулировкой нагревателя. Регулируемый трансформатор напряжения может быть соединен с системами распределения электропитания посредством простых недорогих плавких выключателей. Регулируемый трансформатор напряжения может действовать как экономичный независимый полнофункциональный регулятор нагревателя и разделительный трансформатор.

Раскрытие изобретения

Описанные здесь варианты осуществления изобретения, в общем, касаются систем электропитания для нагревателей подземных пластов. Определенные варианты осуществления изобретения касаются регулируемых трансформаторов напряжения, используемых для подачи электроэнергии нагревателям подземных пластов.

В определенных вариантах осуществления изобретения регулируемый трансформатор напряжения содержит первичную обмотку, сформированную таким образом, чтобы она была соединена с источником электропитания, который снабжает первичную обмотку первичным напряжением; вторичную обмотку, электрически изолированную от первичной обмотки, причем вторичная обмотка сформирована для понижения первичного напряжения до вторичного напряжения, которое составляет заданный процент от первичного напряжения; многоступенчатый переключатель ответвлений трансформатора, соединенный с вторичной обмоткой, причем переключатель ответвлений трансформатора делит вторичное напряжение на выбранное количество ступеней напряжения, при этом напряжение ступенчато увеличивается от напряжения, составляющего выбранный минимальный процент от вторичного напряжения, до напряжения, составляющего выбранный максимальный процент от вторичного напряжения; причем электрическая нагрузка сформирована таким образом, чтобы она была соединена с многоступенчатым переключателем ответвлений трансформатора для подачи электроэнергии к нагрузке при выбранном напряжении, при этом многоступенчатый переключатель ответвлений трансформатора сформирован таким образом, чтобы он мог подключаться к выбранной ступени напряжения для обеспечения подачи выбранного напряжения к электрической нагрузке.

В некоторых вариантах осуществления изобретения система регулируемого трансформатора напряжения для подачи электропитания к трехфазной электрической нагрузке включает первый регулируемый трансформатор напряжения, соединенный с первым плечом трехфазной электрической нагрузки; второй регулируемый трансформатор напряжения, соединенный со вторым плечом трехфазной электрической нагрузки; третий регулируемый трансформатор напряжения, соединенный с третьим плечом трехфазной электрической нагрузки. Каждый из регулируемых трансформаторов напряжения, а именно первый, второй и третий, содержит первичную обмотку, сформированную таким образом, чтобы она была соединена с источником электропитания, который снабжает первичную обмотку первичным напряжением; вторичную обмотку, электрически изолированную от первичной обмотки, причем вторичная обмотка сформирована для понижения первичного напряжения до вторичного напряжения, которое составляет заданный процент от первичного напряжения; многоступенчатый переключатель ответвлений трансформатора, соединенный с вторичной обмоткой, причем переключатель ответвлений трансформатора делит вторичное напряжение на выбранное количество ступеней напряжения, при этом ступени напряжения увеличиваются от выбранного минимального процента от вторичного напряжения до выбранного максимального процента от вторичного напряжения. Соответствующее плечо трехфазной электрической нагрузки сформировано таким образом, чтобы быть соединенным с многоступенчатым переключателем ответвлений трансформатора для обеспечения подачи электроэнергии к нагрузке при выбранном напряжении. Многоступенчатый переключатель ответвлений трансформатора сформирован таким образом, чтобы подключаться к выбранной ступени напряжения для обеспечения подачи выбранного напряжения к соответствующему плечу.

В некоторых вариантах осуществления изобретения способ регулировки напряжения, подаваемого на один или более электронагревателей, включает снабжение электроэнергией первого нагревателя при выбранном напряжении с использованием регулируемого трансформатора напряжения, причем регулируемый трансформатор напряжения содержит: первичную обмотку, сформированную таким образом, чтобы она была соединена с источником электропитания, который обеспечивает подачу первичного напряжения на первичную обмотку; вторичную обмотку, электрически изолированную от первичной обмотки, причем вторичная обмотка сформирована для понижения первичного напряжения до вторичного напряжения, которое составляет заданный процент от первичного напряжения; многоступенчатый переключатель ответвлений трансформатора, соединенный с вторичной обмоткой, причем переключатель ответвлений трансформатора делит вторичное напряжение на выбранное количество ступеней напряжения, при этом напряжение ступенчато увеличивается от напряжения, составляющего выбранный минимальный процент от вторичного напряжения, до напряжения, составляющего выбранный максимальный процент от вторичного напряжения, и многоступенчатый переключатель ответвлений трансформатора подключает выбранную ступень напряжения для обеспечения подачи выбранного напряжения к первому нагревателю; определение изменения электрического сопротивления первого нагревателя за выбранный промежуток времени; и корректировку выбранного напряжения, подаваемого на первый нагреватель, посредством подключения многоступенчатым переключателем ответвлений трансформатора выбранной ступени напряжения, причем выбранное напряжение изменяется в ответ на изменение электрического сопротивления первого нагревателя.

В некоторых вариантах осуществления изобретения способ регулировки напряжения, подаваемого на один или более электронагревателей, включает снабжение электроэнергией первого нагревателя при выбранном напряжении с использованием регулируемого трансформатора напряжения, причем регулируемый трансформатор напряжения содержит: первичную обмотку, сформированную таким образом, чтобы она была соединена с источником электропитания, который обеспечивает подачу первичного напряжения на первичную обмотку; вторичную обмотку, электрически изолированную от первичной обмотки, причем вторичная обмотка сформирована для понижения первичного напряжения до вторичного напряжения, которое составляет заданный процент от первичного напряжения; многоступенчатый переключатель ответвлений трансформатора, соединенный с вторичной обмоткой, причем переключатель ответвлений трансформатора делит вторичное напряжение на выбранное количество ступеней напряжения, при этом напряжение ступенчато увеличивается от напряжения, составляющего выбранный минимальный процент от вторичного напряжения, до напряжения, составляющего выбранный максимальный процент от вторичного напряжения, и многоступенчатый переключатель ответвлений трансформатора подключает выбранную ступень напряжения для обеспечения подачи выбранного напряжения к первому нагревателю; определение изменения электрического сопротивления первого нагревателя; обеспечение подачи электроэнергии при первом выбранном напряжении до тех пор, пока электрическое сопротивление первого нагревателя не достигнет выбранного значения; определение электрического сопротивления первого нагревателя за выбранный промежуток времени, и определение наличия изменений электрического сопротивления первого нагревателя при втором выбранном напряжении за выбранный промежуток времени; и корректировку второго выбранного напряжения, подаваемого на первый нагреватель, посредством подключения многоступенчатым переключателем ответвлений трансформатора выбранной ступени напряжения, причем выбранное напряжение изменяется в ответ на изменение электрического сопротивления первого нагревателя.

В некоторых вариантах осуществления изобретения способ регулировки напряжения, подаваемого на один или более электронагревателей, включает обеспечение электроэнергией первого нагревателя при выбранном напряжении с использованием регулируемого трансформатора напряжения, причем регулируемый трансформатор напряжения содержит: первичную обмотку, сформированную таким образом, чтобы она была соединена с источником электропитания, который обеспечивает подачу первичного напряжения на первичную обмотку; вторичную обмотку, электрически изолированную от первичной обмотки, причем вторичная обмотка сформирована для понижения первичного напряжения до вторичного напряжения, которое составляет заданный процент от первичного напряжения; многоступенчатый переключатель ответвлений трансформатора, соединенный с вторичной обмоткой, причем переключатель ответвлений трансформатора делит вторичное напряжение на выбранное количество ступеней напряжения, при этом напряжение ступенчато увеличиваются от напряжения, составляющего выбранный минимальный процент от вторичного напряжения, до напряжения, составляющего выбранный максимальный процент от вторичного напряжения, и многоступенчатый переключатель ответвлений трансформатора подключает выбранную ступень напряжения для обеспечения подачи выбранного напряжения к первому нагревателю; определение электрического сопротивления первого нагревателя при выбранном напряжении; и циклическое изменение выбранных напряжений, подаваемых на первый нагреватель, посредством переключения многоступенчатым переключателем ответвлений трансформатора между выбранными ступенями напряжения, по меньшей мере, между двумя ступенями напряжения таким образом, чтобы выбранное напряжение циклически изменялось, по меньшей мере, между двумя напряжениями при выбранной продолжительности времени подачи каждого из этих, по меньшей мере, двух напряжений.

В дополнительных вариантах осуществления изобретения признаки определенных вариантов осуществления изобретения могут быть объединены с признаками других вариантов осуществления изобретения. Например, признаки одного варианта осуществления изобретения могут быть объединены с признаками любого из вариантов осуществления изобретения.

В дополнительных вариантах осуществления изобретения обработка подземного пласта месторождения выполняется при применении любого из способов, любых систем, любого электропитания или любых нагревателей, описанных здесь.

В дополнительных вариантах осуществления изобретения к определенным вариантам осуществления изобретения, описанным здесь, могут быть добавлены дополнительные признаки.

Краткое описание чертежей

Преимущества настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники из следующего детального описания изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - схема участка системы внутрипластовой тепловой обработки для обработки пласта, содержащего углеводород, согласно одному из вариантов осуществления изобретения;

фиг.2 - схема известного регулятора напряжения с переключаемыми ответвлениями обычной конструкции;

фиг.3 - схема регулируемого трансформатора напряжения с переключаемыми ответвлениями;

фиг.4 - один из вариантов регулируемого трансформатора и регулятора согласно изобретению.

Наряду с тем что изобретение может подвергаться различным модификациям и могут использоваться альтернативные конфигурации, определенные варианты его осуществления представлены примерами, сопровождаемыми чертежами, которые далее будут подробно описаны. Чертежи приведены не в масштабе. Следует понимать, что чертежи и подробное их описание не предназначены для ограничения изобретения конкретной раскрытой конфигурацией, а напротив, намерение изобретателей состоит в том, чтобы охватить все модификации, эквиваленты и альтернативы, находящиеся в рамках существа и объема настоящего изобретения, как определено в нижеследующей формуле изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Термин «переменный ток» относится к изменяющемуся во времени току, который изменяет свое направление, по существу, синусоидально. При прохождении переменного тока в ферромагнитном проводнике имеет место поверхностный эффект.

«Точка Кюри» представляет собой температуру, выше которой ферромагнитный материал теряет все свои ферромагнитные свойства. Кроме потери всех своих ферромагнитных свойств выше точки Кюри, ферромагнитный материал начинает терять свои ферромагнитные свойства, когда через ферромагнитный материал проходит увеличивающийся электрический ток.

«Пласт» включает один или более слоев, содержащих углеводороды, и один или более слоев, не содержащих углеводороды, покрывающих и/или подстилающих отложений. Термин «нефтегазоносные слои» относится к слоям в пласте, которые содержат углеводороды. Нефтегазоносные слои могут содержать неуглеводородный материал и углеводородный материал. «Покрывающие» и/или «подстилающие» отложения включают непроницаемые материалы различных типов. Например, покрывающие и/или подстилающие отложения могут включать скальную породу, сланец, аргиллит или влажную/плотную карбонатную породу. Покрывающие и/или подстилающие отложения могут включать слой, содержащий углеводород, или слои, содержащие углеводород, которые являются относительно непроницаемыми и не подвергаются нагреву во время проведения процесса внутрипластовой тепловой обработки, что приводит к значительным изменениям характеристик слоев, содержащих углеводород, в покрывающих и/или подстилающих отложениях. Например, подстилающие отложения могут содержать сланец или аргиллит, однако подстилающие отложения по время проведения процесса внутрипластовой тепловой обработки не позволяют обеспечить нагрев до температур пиролиза. В некоторых случаях покрывающие и/или подстилающие отложения могут быть до некоторой степени проницаемыми.

Термин «пластовые текучие среды» относится к текучим средам, которые присутствуют в пласте, и могут включать текучие среды, полученные при пиролизе, синтез-газ, подвижные углеводороды и воду (пар). Пластовые текучие среды могут включать как углеводородные текучие среды, так и неуглеводородные текучие среды. Термин «подвижные текучие среды» относится к текучим средам в пласте, содержащем углеводороды, которые приобретают текучесть в результате тепловой обработки пласта. Термин «добытые текучие среды» относятся к текучим средам, удаленным из пласта.

«Источником тепла» является любая система, обеспечивающая нагрев, по меньшей мере, части пласта, по существу, при кондуктивной и/или радиационной передаче тепла. Например, источник тепла может включать электронагреватели в виде изолированного проводника, вытянутого элемента, и/или проводника, расположенного в трубопроводе. Источник тепла может также включать системы, которые генерируют тепло, при сжигании топлива вне пласта или в пласте. Системы могут быть поверхностными горелками, забойными газовыми горелками, беспламенными топочными камерами рассредоточенного горения и обычными топочными камерами рассредоточенного горения. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения тепло, генерированное одним или более источниками, может подводиться другими источниками энергии. Другие источники энергии могут непосредственно нагревать пласт, или энергия может передаваться теплоносителю, который прямо или косвенно нагревает пласт. Следует понимать, что в одном или более источников тепла, которые подводят тепло к пласту, могут использоваться различные источники энергии. Таким образом, например, для данного пласта некоторые источники тепла могут поставлять тепло от электрических нагревателей сопротивления, некоторые источники тепла могут давать тепло, полученное при сгорании, и некоторые источники тепла могут давать тепло от одного или более других источников энергии (например, химических реакций, солнечной энергии, энергии ветра, биомассы или других источников возобновляемой энергии). Химическая реакция может включать экзотермическую реакцию (например, реакцию окисления). Источник тепла может также являться нагревателем, который обеспечивает подачу тепла к зоне, ближайшей и/или окружающей нагреваемый пласт, например скважинным нагревателем.

«Нагревателем» является любая система или источник тепла для генерирования тепла в скважине или вблизи ствола скважины. Нагреватели могут являться, но не ограничиваясь этим, электронагревателями, горелками, топочными камерами, которые взаимодействуют с материалом в пласте или выработанным из пласта, и/или используется их комбинация.

«Углеводороды» обычно состоят из молекул, сформированных, прежде всего, атомами углерода и водорода. Углеводороды могут также содержать другие элементы, например, но не ограничиваясь этим, галогены, металлические элементы, азот, кислород и/или серу. Углеводороды могут являться, но не ограничиваясь этим, керогеном, битуминозной нефтью, асфальтеном, нефтью, натуральным минеральным воском и нефтяным битумом. Углеводороды могут быть расположены в или близко к минеральной скелетной породе в грунте. Скелетная порода может включать, но не ограничиваясь этим, осадочную породу, песчаные пласты, силицилиты, карбонаты, диатомиты и другие пористые среды. «Углеводородные текучие среды» являются текучим средами, которые включают углеводороды. Углеводородные текучие среды могут включать, захватывать или сами могут быть захвачены неуглеводородными текучим средами, например, водородом, азотом, оксидом углерода, диоксидом углерода, сероводородом, водой и аммиаком.

Термин «процесс внутрипластовой тепловой обработки» относится к процессу нагрева пласта, содержащего углеводород, источниками тепла с целью повышения температуры, по меньшей мере, на участке пласта выше температуры, обеспечивающей подвижность текучей среды, висбрекинг, и/или пиролиз материала, содержащего углеводород, что приводит к созданию в пласте подвижных текучих сред, текучих сред, образующихся при вискбрекинге, и/или текучих сред, образующихся при пиролизе.

Термин «нагреватель с ограничением температуры» обычно относится к нагревателю, в котором регулируется тепловая мощность (например, снижается), ограничивая подъем температуры выше заданной температуры, без использования внешних средств управления, например, терморегуляторов, регуляторов мощности, выпрямителей или других устройств. Нагревателями с ограничением температуры могут являться нагреватели электросопротивления, питаемые переменным током или модулированным (например, «прерывистым») постоянным током.

Термин «ствол скважины» относится к отверстию в пласте, выполненному бурением или при установке трубопровода в пласт. Ствол скважины может иметь, по существу, круглое поперечное сечение или поперечное сечение другой формы. Используемые здесь термины «скважина» и «отверстие», относящиеся к отверстию в пласте, могут использоваться наравне с термином «ствол скважины».

Пласт может обрабатываться различными способами для получения многих различных продуктов. При проведении внутрипластовой тепловой обработки могут использоваться различные стадии или процессы для обработки пласта. В некоторых вариантах осуществления изобретения в одном или более участков пласта проводится добыча растворением для удаления растворимых ископаемых из данного участка. Добыча минералов растворением может быть выполнена до, во время и/или после выполнения процесса внутрипластовой тепловой обработки. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения средняя температура одного или более участков при добыче растворением может поддерживаться ниже примерно 120°C.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения один или более участков пласта нагревается для удаления воды из участка и/или удаления метана и других летучих углеводородов из этих участков. В некоторых вариантах осуществления изобретения средняя температура может повышаться от температуры окружающей среды до температур ниже примерно 220°C во время удаления воды и летучих углеводородов.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения один или более участков пласта нагревают до температур, при которых в пласте углеводороды становятся подвижными и/или происходит висбрекинг углеводородов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения среднюю температуру в одном или нескольких участках пласта повышают до температур, при которых углеводороды становятся подвижными на участках пласта (например, до температур в диапазоне от 100°C до 250°C, от 120°C до 240°C или от 150°C до 230°C).

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения один или более участков пласта нагревают до температур, при которых в пласте происходят реакции пиролиза. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения средняя температура в одном или нескольких участках пласта может быть повышена до температур пиролиза углеводородов (например, до температур в диапазоне от 230°C до 900°C, от 240°C до 400°C или от 250°C до 350°C).

Нагревая пласт, содержащий углеводород, при использовании множества источников тепла можно создать температурные градиенты вокруг источников тепла, которые повышают температуру углеводородов в пласте до желаемой температуры при желаемой скорости нагрева. Скорость повышения температуры вплоть до диапазона температур подвижности и/или диапазона температур пиролиза для получения желаемых продуктов может оказать влияние на качество и количество текучих сред в пласте, получаемых из углеводородов, содержащихся в пласте. Медленный подъем температуры пласта вплоть до диапазона температур подвижности и/или диапазона температур пиролиза может обеспечить добычу из пласта высококачественных углеводородов с высокой плотностью в градусах API. Медленный подъем температуры в пласте вплоть до диапазона температур подвижности и/или диапазона температур пиролиза может позволить удалить большое количество углеводородов, присутствующих в пласте в виде нефтепродуктов.

В некоторых вариантах осуществления внутрипластовой тепловой обработки согласно изобретению участок пласта нагревают до желаемой температуры вместо того, чтобы медленно повышать температуру вплоть до вышеуказанного диапазона температур. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения желаемая температура составляет 300°C, 325°C или 350°C. В качестве желаемой температуры может быть выбрана другая температура.

Сложение тепла от источников тепла позволяет относительно быстро и эффективно устанавливать в пласте желаемую температуру. Ввод энергии в пласт от источников тепла можно регулировать для поддержания в пласте, по существу, желаемой температуры.

Подвижные продукты и/или продукты, полученные в результате пиролиза, могут быть созданы в пласте посредством промысловой скважины. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения среднюю температуру в одном или нескольких участках пласта повышают до температур подвижности текучих сред, и из промысловых скважин добывают углеводороды. Средняя температура в одном или нескольких участках пласта может быть повышена до температур пиролиза при вторичной добыче из-за снижения подвижности текучих сред ниже выбранной. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения средняя температура в одном или нескольких участках пласта может быть повышена до температур пиролиза при том, что до достижения температуры пиролиза не проводилась существенная добыча. Пластовые текучие среды, включая продукты, полученные при пиролизе, могут добываться посредством промысловых скважин.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения среднюю температуру в одном или нескольких участках пласта можно повысить до температуры, достаточной для производства синтез-газа, когда достигнута подвижность углеводородов и/или произошел пиролиз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения температуру углеводородов можно повысить до температуры, достаточной для производства синтез-газа, притом что до достижения этой температуры не проводилась существенная добыча. Например, синтез-газ может быть произведен в диапазоне температур от около 400°C до около 1200°C, от около 500°C до около 1100°C или от около 550°C до около 1000°C. Текучая среда (например, пар и/или вода), который генерирует синтез-газ, может быть введен в участки пласта для выработки синтез-газа. Синтез-газ может добываться из промысловых скважин.

Добыча растворением, удаление летучих углеводородов и воды, удаление подвижных углеводородов и углеводородов, полученных пиролизом, а также выработка синтез-газа и/или другие процессы могут быть выполнены во время внутрипластовой тепловой обработки. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения некоторые процессы могут быть выполнены после проведения процесса внутрипластовой тепловой обработки. Такие процессы могут включать, но не ограничиваясь этим, возвращение тепла из обработанных участков, хранение текучих сред (например, воды и/или углеводородов) в предварительно обработанных участках, и/или изолирование диоксида углерода в предварительно обработанных участках пласта.

На фиг.1 представлена схема участка системы внутрипластовой тепловой обработки для обработки пласта, содержащего углеводород, согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Система внутрипластовой тепловой обработки может включать барьерные скважины 200. Барьерные скважины используются, чтобы сформировать защиту вокруг области обработки. Барьер препятствует проникновению потока текучих сред в область обработки и/или из нее. Барьерные скважины включают, но не ограничиваясь этим, дренажные скважины, вакуумные скважины, скважины перехвата, нагнетательные скважины, заливочные скважины, скважины для замораживания или их сочетания. В соответствии с некоторыми вариантами изобретения барьерные скважины 200 являются дренажными скважинами. С помощью дренажных скважин можно удалить жидкую воду и/или воспрепятствовать поступлению жидкой воды в участок пласта, который должен нагреваться, или к нагреваемому пласту. В соответствии с вариантом осуществления изобретения, представленным на фиг.1, барьерные скважины 200 расположены только с одной стороны от источников 202 нагрева, однако барьерные скважины могут окружать все используемые источники 202 нагрева или могут использоваться для нагрева обрабатываемой области пласта.

Источники 202 тепла размещают, по меньшей мере, на одном участке пласта. Источники 202 тепла могут включать нагреватели в виде изолированных проводников, нагреватели «проводник-в-трубопроводе», поверхностные горелки, беспламенные топочные камеры рассредоточенного горения и обычные топочные камеры рассредоточенного горения. Источники 202 тепла могут также включать другие типы нагревателей. Источники 202 тепла обеспечивают нагрев, по меньшей мере, одного участка пласта, чтобы нагреть углеводороды в пласте. К источникам 202 тепла энергия может подаваться по питающей линии 204. Питающие линии 204 в конструктивном отношении могут различаться в зависимости от типа источника тепла или источников тепла, используемых для нагрева пласта. По питающим линиям 204 к источникам тепла может передаваться электроэнергия для электронагревателей, может транспортироваться топливо для топочных камер или может транспортироваться теплоноситель, который циркулирует в пласте. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения электричество для процесса внутрипластовой тепловой обработки может подаваться от атомной электростанции или атомных электростанций. Использование ядерной энергетики может позволить сократить или устранить выброс диоксида углерода при проведении процесса внутрипластовой тепловой обработки.

Промысловые скважины 206 используются для удаления из пласта текучей среды. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения промысловые скважины 206 включают источник тепла. Источник тепла в промысловой скважине может нагревать один или более участков пласта в промысловой скважине или вблизи нее. В некоторых вариантах проведения процесса внутрипластовой тепловой обработки согласно изобретению количество тепла, подаваемого из промысловой скважины в пласт, из расчета на метр промысловой скважины, меньше количества тепла, подводимого к пласту от источника тепла, нагревающего пласт, из расчета на метр источника тепла.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения применение источника тепла в промысловой скважине 206 дает возможность удалять пластовые текучие среды из пласта с помощью пара. Подача тепла в промысловую скважину или посредством промысловой скважины может: (1) препятствовать конденсации и/или стеканию добываемых текучих сред, когда такие добываемые текучие среды перемещаются в промысловой скважине вблизи покрывающего отложения, (2) увеличивать подвод тепла в пласт, (3) повышать производительность промысловой скважины по сравнению с промысловой скважиной без источника тепла, (4) препятствовать конденсации соединений с высоким углеродным числом (C₆ и выше) в промысловой скважине, и/или (5) увеличивать проницаемость пласта в промысловой скважине или вблизи промысловой скважины.

Подземное давление в пласте может соответствовать давлению текучей среды, образованному в пласте. Так как температура в нагретом участке пласта повышается, давление в нагретом участке может возрастать в результате теплового расширения текучих сред, увеличения образования текучих сред и испарения воды. При регулировании скорости удаления текучих сред из пласта можно обеспечить регулирование давления в пласте. Давление в пласте можно определять в нескольких различных местах, например, вблизи промысловых скважин или в промысловых скважинах, вблизи источников тепла или в источниках тепла или в контрольных скважинах.

В некоторых пластах, содержащих углеводород, добыча углеводородов из пласта тормозится до тех пор, пока, по меньшей мере, некоторые углеводороды в пласте не станут подвижными и/или пиролизованными. Когда пластовая текучая среда приобретает требуемые свойства, она может быть добыта из пласта. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения требуемые свойства включают плотность в градусах API, по меньшей мере, около 15°, 20°, 25°, 30° или 40°. Задержка добычи до тех пор, пока, по меньшей мере, некоторые углеводороды не станут подвижными и/или пиролизованными, может увеличить превращение тяжелых углеводородов в легкие углеводороды. Задержка начальной добычи может минимизировать добычу тяжелых углеводородов из пласта. При добыче значительных количеств тяжелых углеводородов может потребоваться дорогостоящее оборудование и/или может сократиться срок службы производственного оборудования.

После достижения температур подвижности или пиролиза углеводородов имеется возможность производить добычу из пласта, давление в пласте можно изменять, чтобы изменять и/или регулировать состав добываемого пластового текучей среды, регулировать в пластовой текучей среде процент конденсируемой текучей среды по сравнению с неконденсируемой текучей средой, и/или регулировать плотность в градусах API добываемой пластовой текучей среды. Например, снижение давления может привести к добыче большего количества компонента конденсируемой текучей среды. Конденсируемый компонент текучей среды может содержать больший процент олефинов.

При проведении некоторых процессов внутрипластовой тепловой обработки согласно изобретению в пласте можно поддерживать достаточно высокое давление, чтобы способствовать добыче пластовой текучей среды с плотностью в градусах API, составля