Способ обработки подземного пласта (варианты) и моторное топливо, полученное с использованием способа

Способ обработки подземного пласта (варианты) и моторное топливо, полученное с использованием способа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в целом к способам и системам для получения углеводородов, водорода и/или других продуктов из различных подземных пластов, таких как углеводородные пласты (например, пластов битуминозных песков).

Уровень техники

Углеводороды, получаемые из подземных пластов, часто используются в качестве энергетических ресурсов, в качестве сырья и в качестве потребительских продуктов. Озабоченность по поводу истощения существующих углеводородных ресурсов и озабоченность по поводу снижения в целом качества производимых углеводородов привели к разработке способов более эффективных добычи, переработки и/или применения имеющихся углеводородных ресурсов. Для извлечения углеводородных материалов из подземных пластов могут использоваться процессы in situ. С целью обеспечения более легкого удаления углеводородного материала из подземного пласта может потребоваться изменение химических и/или физических свойств углеводородного материала в подземном пласте. Химические и физические изменения могут включать в себя реакции in situ, результатом которых становятся удаляемые флюиды, изменения состава, изменения растворимости, изменения плотности, фазовые изменения и/или изменения вязкости углеводородного материала в пласте. Флюидом может быть (но без ограничения этим) газ, жидкость, эмульсия, суспензия и/или поток твердых частиц, которые имеют характеристики текучести, подобные характеристикам текучести потока жидкости.

Большие залежи тяжелых углеводородов (тяжелой нефти и/или смолы), содержащиеся в относительно проницаемых пластах (например, в битуминозных песках) находятся в Северной Америке, Южной Америке, Африке и Азии. Смолу можно добывать открытым способом и превращать в более легкие углеводороды типа сырой нефти, лигроина, керосина и/или газойля. С помощью проводимых на поверхности процессов дробления можно дополнительно отделять битум от песка. Отделенный битум может быть превращен в легкие углеводороды с использованием традиционных нефтезаводских способов. Добыча и повышение качества битуминозного песка, как правило, значительно более дороги, чем производство легких углеводородов из традиционных нефтяных коллекторов.

Производство углеводородов in situ из битуминозного песка может производиться с помощью нагрева пласта и/или закачки в него газа. В патентах США №№5211230 (Ostapovich et al.) и 5339897 (Leaute) описаны горизонтальные добывающие скважины, расположенные в нефтеносных коллекторах. Для закачки окислительного газа в коллектор с целью сжигания in situ могут использоваться вертикальные трубопроводы.

В патенте США №2780450 (Ljugstrom) описан нагрев битуминозных геологических пластов in situ с целью превращения или крекинга жидкого смолообразного вещества в нефти или газы.

В патенте США №4597441 (Ware et al.) описано одновременное воздействие на нефть в коллекторе теплом и водородом. Гидрогенизация может усилить извлечение нефти из коллектора.

В патенте США №№5046559 (Glandt) и 5060726 (Glandt et al.) описан подогрев частей пластов битуминозного песка между нагнетательными скважинами и добывающими скважинами. Для добычи углеводородов из добывающих скважин в пласт из нагнетательных скважин может закачиваться водяной пар.

Как было сказано выше, предпринимаются значительные усилия для разработки способов и систем для экономичной добычи углеводородов, водорода и/или других продуктов из углеводородсодержащих пластов. Однако в настоящее время все еще имеется много углеводородсодержащих пластов, из которых невозможно экономично добывать углеводороды, водород и/или другие продукты. Например, при добыче углеводородов из подземных пластов в пласте могут образовываться кокс и/или остаточные углеводороды. Добыча и переработка кокса и/или остаточных углеводородов не могут производиться экономично. Следовательно, все еще существует потребность в улучшенных способах и системах для экономичной добычи из углеводородсодержащих пластов углеводородов, водорода и/или других продуктов.

Раскрытие изобретения

Описанные в заявке варианты осуществления относятся в целом к системам и способам обработки подземных пластов.

Настоящее изобретение предлагает выгодный способ обработки углеводородсодержащих пластов, который включает в себя: подачу тепла к первой части пласта от множества нагревателей в этой первой части, причем по меньшей мере два из нагревателей расположены в нагревательных скважинах первой части; добычу флюидов из одной или более добывающих скважин во второй части пласта, в то время как вторая часть по крайней мере частично тесно прилегает к первой части; через заданное время уменьшение или прекращение подачи тепла, подаваемого в первую часть; подачу окислительного флюида через одну или более нагревательных скважин в первой части; подачу тепла к первой части и второй части путем окисления по крайней мере некоторого количества углеводородов в первой части и перемещение флюида, нагретого в результате этого окисления, из первой части к второй части; и добычу флюидов через по меньшей мере одну из добывающих скважин во второй части, причем добытые флюиды содержат по крайней мере некоторое количество окисленных углеводородов, образующихся в первой части.

Изобретение предлагает способ обработки подземного пласта, включающий: нагрев первой части от одного или более нагревателей, расположенных в первой части; добычу углеводородов из первой части; через заданное время уменьшение или прекращение подачи тепла, подаваемого в первую часть; закачку окислительного флюида в первую часть, что обеспечивает достаточно большое повышение температуры в первой части для окисления углеводородов в первой части и в третьей части, находящейся в существенной степени под первой частью; нагрев второй части теплом, переносимым из первой части и/или третьей части, и/или от одного или более нагревателей, расположенных во второй части, так, чтобы средняя температура во второй части была равной по меньшей мере примерно 100°С, причем вторая часть расположена в существенной степени вплотную к первой части; обеспечение перетока углеводородов из второй части в первую часть и/или третью часть; уменьшение или приостановку закачки окислительного флюида в первую часть; и добычу дополнительного количества углеводородов из первой части пласта, причем эти дополнительные углеводороды включают окисленные углеводороды из первой части, по крайней мере некоторое количество углеводородов из второй части, по крайней мере некоторое количество углеводородов из третьей части пласта или их смеси, в то время как температура первой части ниже 600°С.

В изобретении предлагается способ обработки подземного пласта, включающий: добычу углеводородов из первой части и/или третьей части с помощью процесса термической обработки in situ; нагрев второй части с помощью одного или более нагревателей до средней температуры примерно 100°С, причем первая часть и третья часть отделены одна от другой второй частью; через заданное время уменьшение или прекращение подачи тепла, подаваемого в первую часть; закачку окислительного флюида в первую часть, что обеспечивает достаточно большое повышение температуры в первой части для окисления углеводородов в первой части; закачку и/или создание вытесняющего флюида и/или окислительного флюида в третьей части, что заставляет некоторое количество углеводородов перемещаться из третьей части через вторую часть к первой части углеводородного слоя; уменьшение или приостановку закачки окислительного флюида в первую часть; и добычу дополнительного количества углеводородов и/или синтез-газа, содержащих по крайней мере некоторое количество углеводородов, из второй и третьей частей пласта.

В изобретении предлагается способ обработки подземного пласта, включающий: добычу по меньшей мере одной трети углеводородов из первой части с помощью процесса термической обработки in situ, при которой средняя температура первой части ниже 350°С; закачку окислительного флюида в первую часть, что обеспечивает достаточно большое повышение средней температуры в первой части для окисления углеводородов в первой части и повышает при этом среднюю температуру в первой части выше 350°С; и закачку тяжелого углеводородного флюида в первую часть с образованием разбавителя и/или вытесняющего флюида, причем этот тяжелый углеводородный флюид содержит один или более конденсируемых углеводородов.

В других вариантах осуществления отличительные признаки отдельных вариантов осуществления могут быть объединены с отличительными признаками любых других вариантов осуществления.

В других вариантах осуществления обработка подземного пласта производится с использованием любых описанных в заявке способов и/или систем.

В других вариантах осуществления к отдельным, описанным в заявке вариантам осуществления могут быть добавлены дополнительные признаки.

Краткое описание чертежей

Преимущества настоящего изобретения могут стать очевидными специалистам в данной области благодаря следующему детальному описанию со ссылками на сопровождающие чертежи, из которых:

фиг.1 - схематический вид варианта осуществления части обработочной системы in situ, предназначенной для обработки углеводородсодержащего пласта.

фиг.2 - схематическое изображение одного из вариантов осуществления первой стадии обработки пласта битуминозных песков нагревателями;

фиг.3 - схематическое изображение одного из вариантов осуществления второй стадии обработки пласта битуминозных песков путем закачки флюида и окисления;

фиг.4 - схематическое изображение одного из вариантов осуществления третьей стадии обработки пласта битуминозных песков путем закачки флюида и окисления;

фиг.5 - вид сбоку, представляющий первую стадию одного из вариантов осуществления обработки частей в подземном пласте нагревателями, окислением и/или закачкой флюида;

фиг.6 - вид сбоку, представляющий вторую стадию одного из вариантов осуществления обработки частей в подземном пласте нагревателями, окислением и/или закачкой флюида;

фиг.7 - вид сбоку, представляющий один из вариантов осуществления обработки частей в подземном пласте нагревателями, окислением и/или закачкой флюида;

фиг.8 - изображение одного из вариантов осуществления обработки подземного пласта с использованием цилиндрической схемы;

фиг.9 - изображение одного из вариантов осуществления обработки множества частей подземного пласта по прямоугольной схеме;

фиг.10 - схематический вид сверху схемы, изображенной на фиг.9.

Хотя изобретение может иметь различные модификации и альтернативные формы, его конкретные варианты осуществления показаны с помощью примера и чертежей и могут здесь быть описаны детально. Чертежи могут не быть соразмерными. Следует иметь, однако, в виду, что чертежи и их подробное описание не предусмотрены для ограничения изобретение конкретной раскрытой формой, но, напротив, изобретение предполагает охват всех модификаций, эквивалентов и альтернатив настоящего изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения.

Осуществление изобретения

Приведенное ниже описание относится в целом к системам и способам обработки углеводородов в пластах. Такие пласты могут обрабатываться с целью добычи углеводородных продуктов, водорода и других продуктов.

Под «API-плотностью» подразумевается API-плотность при 15,5°С (60°F) API-плотность определяют по методу ASTM D6822 или по методу ASTM D1298.

«Конденсируемыми углеводородами» являются углеводороды, которые конденсируются при 25°С и одной атмосфере абсолютного давления. Конденсируемые углеводороды могут включать в себя смесь углеводородов с числом атомов углерода более 4. «Неконденсируемыми углеводородами» являются углеводороды, которые не конденсируются при 25°С и одной атмосфере абсолютного давления. Неконденсируемые углеводороды могут включать в себя углеводороды с числом атомов углерода менее 5.

«Крекинг» подразумевает процесс, включающий декомпозицию и молекулярную рекомбинацию органических соединений, в результате которых образуется большее число молекул, чем было изначально. При крекинге протекает ряд реакций, сопровождаемых переносом атома водорода между молекулами. Например, лигроин может претерпевать реакцию термического крекинга, в результате которого образуются этен и Н₂.

«Давлением флюида» является давление, которое флюид развивает в пласте. «Литостатическим давлением» (иногда называемым «литостатическим напряжением») является давление в пласте, равное весу на единицу площади вышележащей массы породы. «Гидростатическим давлением» является давление в пласте, создаваемое столбом воды.

«Пласт» включает в себя один или более углеводородсодержащих слоев, один или более неуглеводородных слоев, покрывающий слой и/или подстилающий слой. Выражение «углеводородные слои» относится к слоям в пласте, которые содержат углеводороды. Углеводородные слои могут содержать неуглеводородный материал и углеводородный материал. «Покрывающий слой» и/или «подстилающий слой» включают в себя один или более разных типов непроницаемых материалов. Например, покрывающий слой и/или подстилающий слой могут включать скальную породу, сланец, аргиллит или влажный/плотный карбонат. В некоторых вариантах осуществления процессов термической обработки in situ покрывающий слой и/или подстилающий слой включают углеводородсодержащий слой или углеводородсодержащие слои, которые относительно непроницаемы и не подвергаются действию температуры во время проведения термической обработки in situ, результатом которой являются значительные изменения характеристик углеводородсодержащих слоев покрывающего слоя и/или подстилающего слоя. Например, покрывающий слой может содержать сланец или аргиллит, но покрывающий слой нельзя нагревать до температур пиролиза в процессе термической обработки in situ. В некоторых случаях покрывающий слой и/или подстилающий слой могут быть до некоторой степени проницаемыми.

Под "пластовыми флюидами" подразумеваются текучие среды, которые присутствуют в пласте и могут включать в себя пиролизный флюид, синтез-газ, подвижные флюиды, флюиды и воду (водяной пар). Пластовые флюиды могут включать в себя как углеводородные флюиды, так и неуглеводородные флюиды. Выражение "подвижный флюид" относится к флюидам в углеводородсодержащем пласте, которые приобрели текучесть в результате термической обработки пласта. Под "добытыми флюидами" подразумеваются флюиды, извлеченные из пласта.

"Тепловым источником" является любая система для подачи тепла в по крайней мере какую-либо часть пласта в основном путем контактного и/или радиационного теплопереноса. Тепловым источником могут быть, например, электронагреватели типа изолированного проводника, удлиненного элемента и/или проводника, расположенного в кабелепроводе. Нагревателем могут также быть системы, которые производят тепло за счет сжигания топлива вне пласта или в пласте. Этими системами могут быть наземные горелки, скважинные газовые горелки, беспламенные рассредоточенные комбустеры и естественные рассредоточенные комбустеры. В некоторых вариантах осуществления тепло, подаваемое или произведенное в одном или более тепловых источниках, может быть получено от других источников энергии. Другие источники энергии могут нагревать пласт непосредственно либо же их энергия может передаваться теплоносителю, который непосредственно или опосредованно нагревает пласт. Следует иметь в виду, что в одном или более тепловых источниках, которые подают тепло в пласт, могут использоваться различные источники энергии. Так, например, для данного пласта некоторые тепловые источники могут подавать тепло от электронагревателей сопротивления, некоторые тепловые источники могут подавать тепло сгорания, а некоторые тепловые источники могут подавать тепло от одного или более других источников энергии (например, химических реакций, солнечной энергии, энергии ветра, биомассы или других источников возобновляемой энергии). Химической реакцией может быть экзотермическая реакция (например, реакция окисления). Тепловым источником может также быть нагреватель, который передает тепло в зону вблизи и/или окружающую место нагрева, например нагревательная скважина.

"Нагреватель" представляет собой любую систему или тепловой источник для подачи тепла в скважину или в область вблизи ствола скважины. Нагревателями могут быть, но не ограничиваясь ими, электронагреватели, горелки, камеры сгорания, которые реагируют с материалом в пласте или материалом, полученным из пласта, и/или их комбинации.

«Тяжелые углеводороды» являются вязкими углеводородными жидкостями. Тяжелые углеводороды могут включать в себя очень вязкие углеводородные жидкости, такие как тяжелая нефть, смола и/или асфальт. Тяжелые углеводороды могут содержать как углерод и водород, так и в меньших концентрациях серу, кислород и азот. В тяжелых углеводородах могут также присутствовать в следовых количествах и другие элементы. Тяжелые углеводороды могут классифицироваться по плотности в градусах API. Обычно тяжелые углеводороды имеют плотность ниже приблизительно 20°. Тяжелая нефть, например, обычно имеет плотность около 10-20°, в то время как смола обычно имеет плотность ниже приблизительно 10°. Вязкость тяжелых углеводородов обычно выше, чем примерно 100 сП при 15°С. Тяжелые углеводороды могут содержать ароматические или другие сложные циклические углеводороды.

Тяжелые углеводороды могут находиться в относительно проницаемом пласте. Относительно проницаемый пласт может содержать тяжелые углеводороды, захваченные, например, песком или карбонатом. "Относительно проницаемый" определяется (в отношении пласта или его части) как средняя проницаемость, равная 10 миллидарси или более (например, 10 или 100 миллидарси). "Относительно низкая проницаемость" определяется (в отношении пласта или его части) как средняя проницаемость, равная менее чем примерно 10 миллидарси. Один дарси приблизительно равен 0,99 квадратным микрометрам. Непроницаемый слой обычно имеет проницаемость менее чем примерно 0,1 миллидарси.

Определенные типы слоев, которые включают в себя тяжелые углеводороды, могут также включать (но не ограничиваясь ими) природные минеральные воски или природные асфальтиты. «Природные минеральные воски» обычно встречаются в по существу трубчатых жилах, которые могут иметь ширину в несколько метров, иметь длину в несколько километров и сотни метров в глубину. «Природные асфальтиты» включают в себя твердые углеводороды ароматического состава и обычно встречаются в больших жилах. Извлечение in situ углеводородов из пластов, таких как минеральные воски и природные асфальтиты, может включать расплавление с образованием жидких углеводородов и/или добычу углеводородов из пластов в виде растворов.

«Углеводороды» определяются в общем случае как молекулы, образованные преимущественно атомами углерода и водорода. Углеводороды могут также включать другие элементы, например (но не ограничиваясь ими) галогены, металлические элементы, азот, кислород и/или серу. Углеводороды могут быть (но не ограничиваясь ими) керогеном, битумом, пиробитумом, нефтями, природными минеральными восками и асфальтитами. Углеводороды могут находиться внутри или непосредственно примыкать к минеральным матрицам в земле. Матрицами могут быть (но не ограничиваясь ими) осадочная порода, пески, силицилиты, карбонаты, диатомиты и другие пористые среды. "Углеводородные флюиды" представляют собой флюиды, которые содержат углеводороды. Углеводородные флюиды могут включать, захватывать или быть захваченными неуглеводородными флюидами, например водородом, азотом, оксидом углерода, диоксидом углерода, сероводородом, водой и аммиаком.

«Процесс конверсии in situ» представляет собой процесс нагрева углеводородсодержащего пласта от тепловых источников с целью повышения температуры по крайней мере части пласта выше температуры пиролиза, в результате чего в пласте образуется пиролизный флюид.

«Процесс тепловой обработки in situ» представляет собой процесс нагрева углеводородсодержащего пласта от тепловых источников с целью повышения температуры по крайней мере части пласта выше некоторой температуры, что приводит к возникновению подвижного флюида, висбрекингу и/или пиролизу углеводородсодержащего материала, так что в пласте образуются подвижные флюиды, флюиды висбрекинга и/или флюиды пиролиза.

«Пиролиз» представляет собой разрыв химических связей в результате воздействия тепла. Например, пиролиз может включать в себя превращение какого-либо соединения в одно или более других веществ только за счет тепла. Чтобы вызвать пиролиз, тепло может подаваться в какую-либо секцию или часть пласта.

"Наложение тепла" подразумевает подачу тепла от двух или более тепловых источников к выбранному участку пласта таким образом, чтобы тепловые источники влияли на температуру пласта в по меньшей мере одном месте между тепловыми источниками.

«Пласт битуминозных песков» представляет собой пласт, в котором углеводороды присутствуют преимущественно в форме тяжелых углеводородов и/или смолы, захваченной в минеральном зернистом каркасе или другой принимающей литологии (например, песке или карбонате). Примеры пластов битуминозных песков включают такие пласты, как пласт в районе Атабаска, пласт в Кросмонте и пласт в районе Пис ривер (все три в провинции Альберта, Канада) и пласт в районе Фаха-дель-Ориноко (Венесуэла).

"Толщина" слоя подразумевает толщину поперечного сечения слоя, где поперечное сечение перпендикулярно лицевой поверхности слоя.

«Обогащение» подразумевает повышение качества углеводородов. Например, обогащение тяжелых углеводородов может привести к увеличению API-плотности тяжелых углеводородов.

«Висбрекинг» относится к распутыванию молекул во флюиде во время термической обработки и/или разрыв больших молекул на меньшие во время термической обработки, что приводит к снижению вязкости флюида.

С целью получения множества разных продуктов пласт может быть обработан различными способами. Для обработки пласта во время термической обработки in situ могут использоваться разные стадии или процессы. В некоторых вариантах осуществления одну или более секций пласта разрабатывают с использованием раствора, удаляя из этих секций растворимые минералы. Извлечение минералов в виде раствора может проводиться до, во время и/или после проведения процесса термической обработки in situ. В некоторых вариантах осуществления средняя температура одной или более секций, в которых осуществляют разработку с использованием раствора, может поддерживаться ниже примерно 120°С.

В некоторых вариантах осуществления одну или более секций пласта нагревают с целью удаления воды из этих секций и/или для удаления из этих секций метана и других летучих углеводородов. В некоторых вариантах осуществления во время удаления воды и летучих углеводородов средняя температура может быть повышена от температуры окружающей среды до температуры ниже примерно 220°С.

В некоторых вариантах осуществления одну или более секций пласта нагревают до температур, которые обеспечивают перемещение и/или висбрекинг углеводородов в пласте. В некоторых вариантах осуществления среднюю температуру одной или более секций пласта повышают до температур подвижности углеводородов в секциях (например, до температуры в пределах от 100 до 250°С, от 120 до 240°С или от 150 до 230°С).

В некоторых вариантах осуществления одну или более секций пласта нагревают до температур, которые обеспечивают пиролизные реакции в пласте. В некоторых вариантах осуществления средняя температура может быть повышена до температур пиролиза углеводородов в секциях (например, до температуры в пределах от 230 до 900°С, от 240 до 400°С или от 250 до 350°С).

Нагрев углеводородсодержащего пласта с помощью множества тепловых источников может привести к установлению тепловых градиентов вокруг тепловых источников, которые повышают температуру углеводородов в пласте до заданных значений при заданных скоростях нагрева. Скорость повышения температуры в диапазоне температур подвижности углеводородов и/или в диапазоне температур пиролиза для целевых продуктов может повлиять на качество и количество пластовых флюидов, добываемых из углеводородсодержащего пласта. Медленное повышение температуры пласта в диапазоне температур подвижности и/или в диапазоне температур пиролиза может обеспечить добычу из пласта высококачественных, обладающих высокой API-плотностью углеводородов. Медленное повышение температуры пласта в диапазоне температуры подвижности углеводородов и/или в диапазоне температур пиролиза может обеспечить извлечение в качестве углеводородного продукта большого количества находящихся в пласте углеводородов.

В некоторых вариантах осуществления термической обработки in situ вместо медленного повышения температуры в каком-либо температурном диапазоне одну из частей пласта нагревают до какой-либо заданной температуры. В некоторых вариантах осуществления заданная температура равна 300, 325 или 350°С. В качестве заданной температуры могут быть выбраны и другие температуры.

Наложение тепла от тепловых источников позволяет относительно быстро и эффективно устанавливать в пласте заданную температуру. Чтобы поддерживать температуру в пласте на заданном уровне можно регулировать поступление в пласт энергии от тепловых источников.

Продукты разжижения до текучего состояния и/или продукты пиролиза могут добываться из пласта через добывающие скважины. В некоторых вариантах осуществления среднюю температуру одной или более секций поднимают до температуры подвижности углеводородов и добывают углеводороды через добывающие скважины. После того как обусловленная подвижностью добыча уменьшится ниже установленного значения, средняя температура одной или более секций может быть поднята до температур пиролиза. В некоторых вариантах осуществления температуру одной или более секций поднимают до температур пиролиза без осуществления значительной добычи до тех пор, пока не будут достигнуты температуры пиролиза. Пластовые флюиды, включая продукты пиролиза, могут добываться через добывающие скважины.

В некоторых вариантах осуществления температуру одной или более секций поднимают до температур, достаточных для того, чтобы обеспечить добычу синтез-газа после разжижения до состояния текучести и/или пиролиза. В некоторых вариантах осуществления температуру углеводородов повышают в достаточной степени для того, чтобы обеспечить образование синтез-газа без проведения значительной добычи до тех пор, пока не будут достигнуты температуры, достаточные для обеспечения образования синтез-газа. Например, синтез-газ может образовываться в пределах температур от примерно 400 до примерно 1200°С, от примерно 500 до примерно 1100°С или от примерно 550 до примерно 1000°С. Образующий синтез-газ флюид (например, водяной пар и/или воду) можно вводить в секции для генерирования там синтез-газа. Синтез-газ можно добывать из добывающих скважин.

Горная разработка с помощью раствора, извлечение летучих углеводородов и воды, разжижение до состояния текучести углеводородов, пиролиз углеводородов, генерирование синтез-газа и/или другие процессы могут проводиться во время процесса термической обработки in situ. В некоторых вариантах осуществления некоторые процессы проводятся после процесса термической обработки in situ. В число таких процессов могут входить (но не ограничиваясь ими) рекуперация тепла из обработанных секций, сохранение флюидов (например, воды и/или углеводородов) в предварительно обработанных секциях и/или связывание диоксида углерода в предварительно обработанных секциях.

На фиг.1 приведен схематический вид варианта осуществления части системы термической обработки in situ для обработки углеводородсодержащего пласта. Система термической обработки in situ может включать в себя барьерные скважины 200. Барьерные скважины используются для создания барьера вокруг обрабатываемого участка. Барьер препятствует потоку флюидов к обрабатываемому участку и/или из него. Барьерными скважинами могут быть (но не ограничиваются ими) обезвоживающие скважины, вакуумные скважины, захватывающие скважины, нагнетательные скважины, растворные скважины, замораживающие скважины или их комбинации. В некоторых вариантах осуществления барьерными скважинами 200 являются обезвоживающие скважины. Обезвоживающие скважины могут удалять жидкую воду и/или препятствовать поступлению жидкой воды в часть предназначенного для нагрева пласта или в нагреваемый пласт. В приведенном на фиг.1 варианте осуществления барьерные скважины 200 показаны проходящими только вдоль одной стороны тепловых источников 202, но барьерные скважины могут опоясывать все используемые тепловые источники 202, либо использоваться для нагрева обрабатываемого участка пласта.

Тепловые источники 202 помещают в по крайней мере часть пласта. Тепловыми источниками 202 могут быть нагреватели, такие как изолированные проводники, проводники в проводящих нагревателях, горелки на поверхности, беспламенные рассредоточенные камеры сгорания и/или естественные рассредоточенные камеры сгорания. Тепловыми источниками 202 могут быть и другие типы нагревателей. Для нагрева углеводородов в пласте тепловые источники 202 подают тепло по крайней мере к части пласта. Энергия может подводиться к тепловым источникам 202 по подводящим линиям 204. Подводящие линии 204 могут быть структурно разными в зависимости от типа теплового источника или тепловых источников, используемых для нагревания пласта. Подводящие линии 204 для тепловых источников могут пропускать электричество для электронагревателей, могут транспортировать топливо для камер сгорания, либо же могут транспортировать циркулирующую в пласте теплообменную текучую среду. В некоторых вариантах осуществления электричество для процесса термической обработки in situ подается от атомной электростанции или от атомных электростанций. Использование энергии атомных электростанций позволяет снизить или устранить выбросы диоксида углерода при процессе термической обработки in situ.

Добывающие скважины 206 используются для удаления из пласта пластового флюида. В некоторых вариантах осуществления добывающая скважина 206 включает в себя какой-либо тепловой источник. Тепловой источник в добывающей скважине может нагревать одну или более частей пласта в добывающей скважине или вблизи нее. В некоторых вариантах осуществления процесса обработки in situ количество тепла, подаваемого в пласт от добывающей скважины с одного метра добывающей скважины меньше количества тепла, подаваемого в пласт тепловым источником, который нагревает пласт, в расчете на один метр теплового источника.

В некоторых вариантах осуществления тепловой источник в добывающей скважине 206 позволяет удалять из пласта паровую фазу пластовых флюидов. Обеспечение нагрева в или через добывающую скважину может: (1) препятствовать конденсации и/или возврату флегмы добываемого флюида, когда этот добываемый флюид движется в добывающей скважине вблизи покрывающего слоя; (2) увеличивать поступление тепла в пласт; (3) повышать скорость добычи из добывающей скважины по сравнению с добывающей скважиной без теплового источника; (4) препятствовать конденсации соединений с большим числом атомов углерода (С₆ и выше) в добывающей скважине; и/или (5) повышать проницаемость пласта в добывающей скважине или вблизи нее.

Подземное давление в пласте может соответствовать создаваемому в пласте давлению флюида. При повышении температур в нагретой части пласта давление в нагретой части может возрастать в результате теплового расширения флюидов, повышенного образования флюидов и испарения воды. Регулирование скорости вывода флюидов из пласта может позволить контролировать давление в пласте. Давление в пласте может определяться в нескольких разных участках, вблизи или в самих добывающих скважинах, вблизи или в самих тепловых источниках, или в мониторинговых скважинах.

В некоторых углеводородсодержащих пластах добычу углеводородов из пласта задерживают до тех пор, пока по крайней мере некоторая часть углеводородов в пласте не окажется подвижной и/или не подвергнется пиролизу. Пластовый флюид можно добывать из пласта тогда, когда пластовый флюид соответствует заданному качеству. В некоторых вариантах осуществления заданное качество включает API-плотность, равную по меньшей мере 15, 20, 25, 30 или 40°. Задержка добычи до тех пор, пока по крайней мере некоторая часть углеводородов не окажется подвижной и/или не подвергнется пиролизу, может повысить превращение тяжелых углеводородов в легкие углеводороды. Задержка начала добычи может минимизировать добычу из пласта тяжелых углеводородов. Добыча значительных количеств тяжелых углеводородов может потребовать дорогостоящего оборудования и/или уменьшить срок службы добывающего оборудования.

После достижения температур подвижности или пиролиза и начала добычи из пласта давление в пласте можно менять с целью изменения и/или регулирования состава добытого пластового флюида, регулирования содержания конденсируемого флюида по отношению к неконденсируемому флюиду в пластовом флюиде и/или регулирования API-плотности добываемого пластового флюида. Например, снижение давления может иметь результатом добычу большего количества конденсируемого компонента флюида. Конденсируемый компонент флюида может иметь большую долю олефинов.

В некоторых вариантах осуществления процесса термической обработки in situ давление в пласте можно поддерживать достаточно высоким, чтобы стимулировать добычу пластового флюида с API-плотностью выше 20°. Поддержание повышенного давления в пласте может препятствовать оседанию пласта под давлением во время термической обработки in situ. Поддержание повышенного давления может уменьшить или устранить необходимость компримирования пластовых флюидов на поверхности с целью отправки этих флюидов в сборных трубопроводах на обработочные устройства.

Поддержание повышенного давления в нагретой части пласта может неожиданным образом позволить добывать большие количества углеводородов повышенного качества с относительно низким молекулярным весом. Можно поддерживать такое давление, при котором добываемый пластовый флюид имел бы минимальное количество соединений с числом атомов углерода бóльшим заданного. Заданное число атомов углерода может быть в пределах от до 25, до 20, до 12 или до 8. Некоторое количество соединений с большим числом атомов углерода может быть захвачено паром в пласте и может быть вынесено из пласта с паром. Поддержание повышенного давления в пласте может препятствовать вынесению паром соединений с большим числом атомов углерода и/или многоядерных углеводородных соединений. Соединения с большим числом атомов углерода и/или многоядерные углеводородные соединения могут оставаться в жидкой фазе в пласте в течение значительных периодов времени. Эти значительные периоды времени могут обеспечить соединениям достаточно времени для того, чтобы быть подвергнутыми пиролизу с образованием соединений с меньшим числом атомов углерода.

Пластовый флюид, добытый из добывающих скважин 206, может транспортироваться по сборному трубопроводу 208 к обработочным устройствам 210. Пластовые флюиды могут также выводиться из тепловых источников 202. Например, флюид может выводиться из тепловых источников 202 с целью регулирования давления в пласте по соседству с тепловыми источниками. Флюид, выводимый из тепловых источников 202, может транспортироваться через систему труб или трубопровод непосредственно к обработочным устройствам 210. В число обработочных устройств 210 могут входить разделительные установки, реакционные установки, облагораживающие установки, топливные элементы, турбины, емкости-хранилища и/или другие системы и установки для переработки добытых пластовых флюидов. Обработочные устройства могут произв