Спрессовывание электроизоляции для соединения изолированных проводников

Спрессовывание электроизоляции для соединения изолированных проводников

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системам для изолированных проводников, используемых в нагревательных элементах. Более конкретно, изобретение относится к способам и установке для сращивания между собой изолированных проводящих кабелей.

Уровень техники

Углеводороды, добываемые из подземных пластов, часто используются в качестве источников энергии, сырья для промышленности и изготовления потребительских товаров. Опасения относительно истощения имеющихся запасов углеводородов и опасения относительно снижения в целом качества добываемых углеводородов стали причиной разработки процессов, направленных на повышение эффективности извлечения, обработки и/или использования углеводородных ресурсов. Процессы на месте залегания могут использоваться для удаления из подземных пластов углеводородных материалов, которые ранее были недоступны и/или слишком дорогостоящи для извлечения при помощи существующих способов. Для более легкого извлечения углеводородного материала из подземного пласта и/или увеличения стоимости углеводородного материала может потребоваться изменение химических и/или физических свойств углеводородного материала в подземном пласте. Химические и физические изменения могут включать в себя реакции на месте залегания, в результате которых образуются удаляемые флюиды, происходят изменения состава, изменения растворимости, изменения плотности, фазовые переходы и/или изменения вязкости углеводородного материала в пласте.

Нагреватели могут помещаться в стволы скважин для нагрева пласта во время процессов на месте залегания. Существует много разных типов нагревателей, которые могут использоваться для нагревания пласта. Примеры процессов на месте залегания, в которых используются скважинные нагреватели, описаны в документах US 2634961 на имя Люнгстрэм; US 2732195 на имя Люнгстрэм; US 2780450 на имя Люнгстрэм; US 2789805 на имя Люнгстрэм; US 2923535 на имя Люнгстрэм; US 4886118 на имя Ван Мюрс и соавт.; а также US 6688387 на имя Уэллингтон и соавт., каждый из которых в полном объеме включен здесь по ссылке.

Кабели с минеральной изоляцией (МИ) (изолированные проводники), предназначенные для эксплуатации в подземных условиях, например, в отдельных областях применения для нагрева углеводородсодержащих пластов, имеют увеличенную длину, могут иметь увеличенный внешний диаметр и могут использоваться при более высоких напряжениях и температурах по сравнению с общепринятыми значениями для кабелей с минеральной изоляцией. При производстве и/или монтаже изолированных проводников большой длины существует много потенциальных проблем.

Например, существуют потенциальные электрические и/или механические проблемы из-за разрушения со временем электроизоляции, используемой в изолированном проводнике. Также существуют потенциальные проблемы с электрическими изоляторами, которые приходится решать при монтаже нагревателя с изолированным проводником. При монтаже нагревателя с изолированным проводником могут возникать такие проблемы как вздутие сердечника или другие механические неисправности. Подобные неполадки могут создать проблемы с электропитанием во время использования нагревателя и потенциально могут сделать нагреватель непригодным для выполнения поставленной для него задачи.

Кроме этого, в подземных областях применения может потребоваться соединение нескольких кабелей с минеральной изоляцией для получения кабелей с минеральной изоляцией достаточной длины, уходящих на такую глубину и расстояние, чтобы можно было эффективно нагревать подземный пласт и соединять сегменты с разной функциональностью, например, соединять вводные кабели с секциями нагревателя. Для подобных длинных нагревателей также требуется повышенное напряжение для подачи достаточного количества электроэнергии на удаленные концы нагревателей.

Традиционные сращенные конструкции кабелей с минеральной изоляцией обычно не подходят для напряжений свыше 1000 В, свыше 1500 В или свыше 2000 В и не могут функционировать длительное время без поломок при повышенных температурах, например, свыше 650°C (примерно 1200°F), свыше 700°C (примерно 1290°F) или свыше 800°C (примерно 1470°F). Для подобных областей применения с высоким напряжением и высокой температурой обычно приходится спрессовывать минеральный изоляционный материал в сростке таким образом, чтобы он был расположен как можно ближе к уровню спрессовывания или находился над уровнем спрессовывания непосредственно в самом изолированном проводнике (кабеле с минеральной изоляцией).

Относительно большой наружный диаметр и большая длина кабелей с минеральной изоляцией для некоторых областей применения требуют, чтобы сращивание кабелей осуществлялось при горизонтальном положении кабелей. Также осуществляется сращивание кабелей с минеральной изоляцией, которые были уложены горизонтально для других областей применения. Подобная технология обычно предусматривает выполнение небольшого отверстия, через которое минеральная изоляция (например, порошковый оксид магния) заполняется в место сращивания и слегка спрессовывается за счет вибрации или утрамбовывания. Подобные способы не обеспечивают достаточного спрессовывания минеральной изоляции, либо вообще не обеспечивают никакого спрессовывания минеральной изоляции и не подходят для осуществления сращиваний при использовании в условиях высоких напряжений, необходимых для подобных подземных областей применения.

Поэтому существует потребность в сростках для изолированных проводников, которые просты, но при этом могут функционировать при высоких напряжениях и температурах в подземных условиях в течение длительного времени, без поломок. Кроме этого, для предотвращения поломки сростка при весовой нагрузке и температурах, которым могут подвергаться кабели под землей, сростки должны обладать высокой прочностью на изгиб и прочностью на растяжение. Также можно использовать технологии и способы для снижения интенсивности электрического поля в сростках таким образом, чтобы уменьшить токи потерь в сростках и увеличить интервал между рабочим напряжением и электрическим пробоем. Снижение интенсивности электрического поля позволяет увеличить напряжение и рабочий диапазон температур для сростков.

Помимо этого, могут возникать проблемы, связанные с увеличением напряжения изолированных проводников во время монтажа и/или установки изолированных проводников под землей. Например, наматывание или разматывание изолированных проводников на катушки перед транспортировкой и установкой изолированных проводников может приводить к механическому напряжению электрических проводников и/или других компонентов изолированных проводников. Поэтому нужны более надежные системы и способы уменьшения или исключения потенциальных проблем во время изготовления, монтажа и/или установки изолированных проводников.

Раскрытие изобретения

Рассматриваемые здесь варианты осуществления, в целом, относятся к системам, способам и нагревателям для обработки подземных пластов. Рассматриваемые здесь варианты осуществления также, в целом, относятся к нагревателям, в которых используются инновационные компоненты. Подобные нагреватели могут быть получены с использованием рассматриваемых здесь систем и способов.

По отдельным вариантам осуществления изобретением предлагается одна или несколько систем, способов и/или нагревателей. По отдельным вариантам осуществления системы, способы и/или нагреватели используются для обработки подземных пластов.

По некоторым вариантам осуществления способ для соединения концов двух изолированных проводников включает в себя: соединение концевого участка сердечника первого изолированного проводника с концевым участком сердечника второго изолированного проводника, при этом по меньшей мере часть концевых участков сердечников по меньшей мере частично оголена; помещение оголенных участков сердечников внутрь короба, причем концевой участок оболочки первого изолированного проводника находится в первом отверстии для проводника на первой стороне короба, а концевой участок оболочки второго изолированного проводника находится во втором отверстии для проводника на второй стороне короба; помещение электроизоляционного порошкового материала в короб; помещение первого плунжера в первое плунжерное отверстие короба; приложение усилия к первому плунжеру для спрессовывания порошкового материала, при этом порошковый материал спрессовывается в спрессованный порошковый материал, который по меньшей мере частично окружает часть оголенных участков сердечников; придание спрессованному порошковому материалу, по существу, цилиндрической формы, наружный диаметр которой относительно схож с наружным диаметром по меньшей мере одного изолированного проводника; а также помещение втулки поверх спрессованного порошкового материала и соединение втулки с оболочками изолированных проводников

По некоторым вариантам осуществления установка для соединения концов двух изолированных проводников включает в себя: короб, имеющий первую сторону, вторую сторону, первое отверстие для проводника, которое расположено на первой стороне и предназначено для помещения в него концевого участка оболочки первого изолированного проводника, второе отверстие для проводника, которое расположено на второй стороне и предназначено для помещения в него концевого участка оболочки второго изолированного проводника, и первое плунжерное отверстие; первый плунжер, предназначенный для помещения в первое плунжерное отверстие в коробе; и приводной механизм, предназначенный для приложения усилия к первому плунжеру; за счет этого, когда два изолированных проводника установлены по месту таким образом, что концевые участки оболочек находятся в первом и втором отверстиях для проводников, а сердечники по меньшей мере частично оголены и в коробе находится электроизоляционный порошок, в результате приведения в действие приводного механизма порошковый материал спрессовывается, по существу, до цилиндрической формы таким образом, что его внешний диаметр примерно соответствует внешнему диаметру по меньшей мере одного из изолированных проводников.

По дополнительным вариантам осуществления признаки из конкретных вариантов осуществления могут комбинироваться с признаками из других вариантов осуществления. Например, признаки из одного варианта осуществления могут комбинироваться с признаками из любых других вариантов осуществления.

По дополнительным вариантам осуществления обработка подземного пласта осуществляется с использованием любых рассматриваемых здесь способов, систем, источников электропитания или нагревателей.

По дополнительным вариантам осуществления в конкретные рассматриваемые здесь варианты осуществления могут добавляться дополнительные признаки.

Краткое описание чертежей

Признаки и преимущества способов и установки по настоящему изобретения станут более понятны со ссылкой на следующее подробное описание на данный момент предпочтительных, но, тем не менее, иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения совместно с прилагаемыми чертежами.

На фиг.1 показан схематический вид одного из вариантов осуществления части системы тепловой обработки на месте залегания для обработки углеводородсодержащего пласта;

на фиг.2 - один из вариантов осуществления теплового источника изолированного проводника;

на фиг.3 - один из вариантов осуществления теплового источника изолированного проводника;

на фиг.4 - один из вариантов осуществления теплового источника изолированного проводника;

на фиг.5 - вид сбоку, в сечении одного из вариантов осуществления фитинга для соединения изолированных проводников;

на фиг.6 - один из вариантов осуществления режущего инструмента;

на фиг.7 - вид сбоку, в сечении другого варианта осуществления фитинга для соединения изолированных проводников;

на фиг.8A - вид сбоку, в сечении одного из вариантов осуществления резьбового фитинга для соединения трех изолированных проводников;

на фиг.8B - вид сбоку, в сечении одного из вариантов осуществления сварного фитинга для соединения трех изолированных проводников;

на фиг.9 - один из вариантов осуществления моментного инструмента;

на фиг.10 - один из вариантов осуществления зажимного устройства, которое может использоваться для механического спрессовывания фитинга при соединении изолированных проводников;

на фиг.11 - изображение в разобранном виде одного из вариантов осуществления гидравлической спрессовывающей установки;

на фиг.12 - изображение одного из вариантов осуществления собранной гидравлической спрессовывающей установки;

на фиг.13 - один из вариантов осуществления фитинга и изолированных проводников, закрепленных в зажимных устройствах перед спрессовыванием фитинга и изолированных проводников;

на фиг.14 - вид сбоку еще одного, другого варианта осуществления фитинга для соединения изолированных проводников;

на фиг.15 - вид сбоку одного из вариантов осуществления фитинга с отверстием, закрытым вставкой;

на фиг.16 - один из вариантов осуществления фитинга с устройствами уменьшения электрического поля, расположенными между оболочками изолированных проводников и втулками, а также у концов изолированных проводников;

на фиг.17 - один из вариантов осуществления устройства уменьшения напряженности электрического поля;

на фиг.18 - вид в сечении фитинга в тот момент, когда изолированные проводники помещаются в фитинг;

на фиг.19 - вид в сечении фитинга после соединения изолированных проводников внутри фитинга;

на фиг.20 - вид в сечении еще одного, другого варианта осуществления фитинга в тот момент, когда изолированные проводники помещаются в фитинг;

на фиг.21 - вид в сечении еще одного, другого варианта осуществления фитинга после соединения изолированных проводников внутри фитинга;

на фиг.22 - один из вариантов осуществления блоков из электроизоляционного материала, расположенных вокруг сердечников соединенных изолированных проводников;

на фиг.23 - один из вариантов осуществления четырех блоков из электроизоляционного материала, расположенных вокруг сердечников соединенных изолированных проводников;

на фиг.24 - один из вариантов осуществления внутренней втулки, установленной вокруг изолированных проводников;

на фиг.25 - один из вариантов осуществления внешней втулки, установленной вокруг внутренней втулки и соединенных изолированных проводников;

на фиг.26 - один из вариантов осуществления скошенного конца изолированного проводника после спрессовывания;

на фиг.27 - один из вариантов осуществления первой половины спрессовывающего устройства, используемого для спрессовывания электроизоляционного материала при соединении изолированных проводников;

на фиг.28 - один из вариантов осуществления устройства, соединенного вокруг изолированных проводников;

на фиг.29 - вид сбоку изолированного проводника внутри устройства, когда первый плунжер находится в положении над изолированным проводником с оголенным сердечником;

на фиг.30 - вид сбоку изолированного проводника внутри устройства, когда первый плунжер находится в положении над изолированным проводником с оголенным сердечником;

на фиг.31A-D - другие варианты осуществления другого плунжера;

на фиг.32 - один из вариантов осуществления, при этом вторая половина устройства удалена, а первая половина оставлена для спрессовывания электроизоляционного материала вокруг места соединения между изолированными проводниками;

на фиг.33 - один из вариантов осуществления электроизоляционного материала, расположенного вокруг соединения между изолированными проводниками;

на фиг.34 - один из вариантов осуществления втулки, помещенной вокруг электроизоляционного материала;

на фиг.35 - один из вариантов осуществления гидравлического пресса, который может использоваться для приложения усилия к плунжеру для гидравлического спрессовывания электроизоляционного материала внутри устройства;

на фиг.36A - вид сбоку одного из вариантов осуществления короба, используемого для спрессовывания электроизоляционного материала при соединении изолированных проводников;

на фиг.36B - вид в сечении короба по фиг.36A вдоль линии A-A;

на фиг.37A - вид короба по фиг.36A, плунжеры находятся в убранном положении;

на фиг.37B - вид короба по фиг.36A, плунжеры находятся в выдвинутом положении;

на фиг.38A - изометрический вид короба по фиг.36A, плунжеры находятся в убранном положении;

на фиг.38B - изометрический вид короба по фиг.36A, плунжеры находятся в выдвинутом положении;

на фиг.39 - один из вариантов осуществления втулки, которая используется для окружного механического спрессовывания;

на фиг.40 - один из вариантов осуществления втулки на изолированных проводниках после того как втулка и ребра были спрессованы по окружности;

на фиг.41 - один из вариантов осуществления усилительных втулок на соединенных изолированных проводниках;

на фиг.42 - изображение в разобранном виде другого варианта осуществления фитинга, используемого для соединения трех изолированных проводников;

на фиг.43-50 - один из вариантов осуществления способа установки фитинга на концах изолированных проводников;

на фиг.51 - один из вариантов осуществления спрессовывающего инструмента, который может использоваться для спрессовывания электроизоляционного материала;

на фиг.52 - один из вариантов осуществления другого спрессовывающего инструмента, который может использоваться для спрессовывания электроизоляционного материала;

на фиг.53 - один из вариантов осуществления спрессовывающего инструмента, который может использоваться для окончательного спрессовывания электроизоляционного материала.

Хотя изобретение допускает различные модификации и альтернативные формы, на чертежах, в качестве примера, показаны конкретные варианты его осуществления, которые будут рассмотрены далее более подробно. Чертежи могут быть даны не в масштабе. Следует понимать, что чертежи и подробное описание изобретения не преследуют целью ограничение изобретения конкретной раскрываемой формой, наоборот, изобретение охватывает любые модификации, аналоги и альтернативные варианты, не выходящие за объем и сущность настоящего изобретения, в том виде как оно определено в прилагаемой формуле изобретения.

Осуществление изобретения

Следующее описание, в целом, относится к системам и способам обработки углеводородов в пластах. Обработка подобных пластов может осуществляться для извлечения углеводородных продуктов, водорода, а также других продуктов.

Термин «переменный ток» относится к изменяющемуся во времени току, который изменяет свое направление, по существу, синусоидально. Переменный ток создает в ферромагнитном проводнике поверхностный эффект при протекании тока.

Термин «соединенный» означает либо непосредственное соединение, либо опосредованное соединение (например, одно или несколько промежуточных соединений) между одним или несколькими объектами или компонентами. Фраза «непосредственно соединенный» означает непосредственное соединение между объектами или компонентами таким образом, что объекты или компоненты соединены непосредственно друг с другом так, что объекты или компоненты функционируют в режиме «по месту использования».

Термин «пласт» включает в себя один или несколько углеводородсодержащих слоев, один или несколько неуглеводородных слоев, перекрывающую и/или подстилающую породу. Термин «углеводородные слои» относится к слоям пласта, которые содержат углеводороды. Углеводородные слои могут содержать неуглеводородный материал и углеводородный материал. «Перекрывающие» и/или «подстилающие» породы включают в себя один или несколько разных типов непроницаемых материалов. Например, перекрывающая и/или подстилающая порода может включать в себя скальные породы, сланцы, аргиллит или мокрый/непроницаемый карбонат. По отдельным вариантам осуществления процессов тепловой обработки по месту залегания, перекрывающая и/или подстилающая порода может включать в себя углеводородсодержащий слой или углеводородсодержащие слои, которые являются относительно непроницаемыми и не подвергаются воздействию температур во время тепловой обработки на месте залегания, которая в результате приводит к значительным изменениям параметров углеводородсодержащих слоев в перекрывающей и/или подстилающей породе. Например, подстилающая порода может содержать сланцы или аргиллит, но подстилающую породу не нагревают до температур пиролиза во время процесса обработки по месту залегания. В отдельных случаях перекрывающая и/или подстилающая порода может быть частично проницаемой.

Термин «пластовые флюиды» относится к флюидам, присутствующим в пласте, и может включать в себя пиролизованный флюид, синтез-газ, подвижные углеводороды и воду (пар). Пластовые флюиды могут включать в себя углеводородные флюиды, а также неуглеводородные флюиды. Термин «подвижный флюид» относится к флюидам в углеводородсодержащем пласту, которые способны перетекать в результате тепловой обработки пласта. Термин «добываемый флюид» относится к флюидам, извлекаемым из пласта.

«Тепловой источник» является любой системой для обеспечения нагрева по меньшей мере части пласта, по существу, за счет теплопроводности и/или теплопередачи излучением. Например, тепловой источник может включать в себя электропроводящий материал и/или электронагреватели, такие как изолированный проводник, удлиненный элемент и/или проводник, находящийся в кабельном канале. Тепловой источник также может включать в себя системы, которые создают тепло за счет сжигания топлива, полученного за пределами или в пределах пласта. Системы могут быть поверхностными горелками, скважинными газовыми горелками, беспламенными распределенными топками и натуральными распределенными топками. По отдельным вариантам осуществления тепло, подаваемое или создаваемое одним или несколькими тепловыми источниками, может поступать от других источников энергии. Другие источники энергии могут непосредственно нагревать пласт, либо энергия может подаваться в передаточную среду, которая непосредственно или опосредованно нагревает пласт. Следует понимать, что один или несколько тепловых источников, которые подают тепло в пласт, могут использовать разные источники энергии. Так, например, для определенного пласта отдельные тепловые источники могут подавать тепло за счет использования электропроводящих материалов, нагревателей с электрическим сопротивлением, некоторые тепловые источники могут подавать тепло за счет сжигания, а некоторые тепловые источники могут подавать тепло из одного или нескольких источников (например, за счет химических реакций, солнечной энергии, энергии ветра, биомассы или иных источников возобновляемой энергии). Химические реакции могут включать в себя экзотермическую реакцию (например, реакцию окисления). Тепловой источник также может включать в себя электропроводящий материал и/или нагреватель, обеспечивающий подачу тепла в область, прилегающую и/или окружающую место нагрева, такую как скважину нагревателя.

«Нагреватель» является любой системой или тепловым источником для создания тепла в скважине или рядом с областью скважинного ствола. Нагреватели могут быть, но не только, электрическими нагревателями, горелками, топками, которые вступают в реакцию с материалом, находящимся в пласте или получаемым из пласта, и/или комбинацией из них.

«Углеводороды», в целом, можно определить как молекулы, состоящие преимущественно из атомов углерода и водорода. Углеводороды также могут включать в себя другие элементы, такие как, включая, но не ограничиваясь, галогены, элементы металлов, азот, кислород и/или серу. Углеводороды могут быть, но не ограничены только ими, керогеном, битумом, пиробитумом, маслами, природными минералами восками и асфальтитами. Углеводороды могут находиться в минеральных матрицах в земле или рядом с ними. Матрицы могут включать в себя, но не ограничены только ими, осадочные горные породы, пески, силицилиты, карбонаты, диатомиты и другие пористые среды. «Углеводородные флюиды» - это флюиды, которые включают в себя углеводороды. Углеводородные флюиды могут включать в себя, содержать или содержаться в неуглеводородных флюидах, таких как водород, азот, монооксид углерода, диоксид углерода, сероводород, вода и аммиак.

Термин «процесс преобразования на месте залегания» относится к процессу нагревания углеводородсодержащего пласта за счет теплового источника для увеличения температуры по меньшей мере части пласта выше температуры пиролиза таким образом, чтобы в пласте образовывался пиролизованный флюид.

Термин «процесс тепловой обработки по месту залегания» относится к процессу нагрева углеводородсодержащего пласта за счет тепловых источников для увеличения температуры по меньшей мере части пласта выше температуры при которой происходит перемещение флюида, легкий крекинг и/или пиролиз углеводородсодержащего материала таким образом, чтобы в пласте происходило образование подвижных флюидов, флюидов, полученных в результате легкого крекинга и/или пиролизованных флюидов.

Термин «изолированный проводник» относится к любому удлиненному материалу, способному проводить электричество, который закрыт полностью или частично электроизоляционным материалом.

Термин «нитрид» относится к соединению из азота и одного или нескольких других элементов периодической таблицы. Нитриды включают в себя, но не ограничены только ими, нитрид кремния, нитрид бора или нитрид окиси алюминия.

Термин «перфорирования» включает в себя отверстия, щели, вырезы или проемы в стенке канала, трубы, трубки или иной магистрали для прохождения потока, позволяющие потоку входить или выходить из канала, трубы, трубки или иной магистрали для прохождения потока.

«Пиролиз» - разрушение химических связей за счет подачи тепла. Например, пиролиз может включать в себя преобразование соединения в одну или несколько субстанций лишь за счет нагрева. Для начала пиролиза тепло может подаваться на один из участков пласта.

Термин «пиролизованные флюиды» или «продукты пиролиза» относится к флюидам, полученным, по существу, во время пиролиза углеводородов. Флюид, полученный в результате реакции пиролиза, может смешиваться с другими флюидами в пласте. Смесь считается пиролизованным флюидом или пиролизованным продуктом. Используемый здесь термин «зона пиролиза» относится к объему пласта (например, относительно проницаемому пласту, такому как пласт из песка), который вступил в реакцию или вступает в реакцию для образования пиролизованного флюида.

Термин «толщина» слоя относится к толщине сечения слоя, в котором сечение проходит перпендикулярно поверхности слоя.

Термин «ствол скважины» относится к отверстию в пласте, полученному за счет бурения или помещения в пласт канала. Ствол скважины может иметь, по существу, круговое сечение или иную форму сечения. Используемые здесь термины «скважина» или «отверстие», применительно к отверстию в пласте, могут использоваться взаимозаменяемо с термином «ствол скважины».

Обработка пласта может осуществляться различными путями для получения широкого спектра разных продуктов. Во время процесса тепловой обработки по месту залегания могут использоваться разные этапы или процессы обработки пласта. По отдельным вариантам осуществления на одном или нескольких участках пласта осуществляется добыча растворением для извлечения с данных участков растворимых минералов. Добыча растворением может осуществляться до, во время и/или после процесса тепловой обработки по месту залегания. По отдельным вариантам осуществления средняя температура одного или нескольких участков, на которых производится добыча растворением, может поддерживаться ниже примерно 120°C.

По отдельным вариантам осуществления один или несколько участков пласта нагреваются для удаления воды из участков и/или удаления из участков метана и других летучих углеводородов. По отдельным вариантам осуществления во время удаления воды и летучих углеводородов средняя температура может подниматься с температуры окружающей среды до температуры примерно ниже 220°C.

По отдельным вариантам осуществления один или несколько участков пласта нагреваются до такой температуры, которая приводит к перемещению и/или легкому крекингу углеводородов в пласте. По отдельным вариантам осуществления средняя температура на одном или нескольких участках пласта увеличивается до температуры перемещения углеводородов на участке (например, до температуры в диапазоне от 100°C до 250°C, от 120°C до 240°C, или от 150°C до 230°C).

По отдельным вариантам осуществления один или несколько участков нагреваются до такой температуры, при которой в пласте начинаются реакции пиролиза. По отдельным вариантам осуществления средняя температура на одном или нескольких участках пласта может увеличиваться до температуры пиролиза углеводородов на участке (например, до температуры в диапазоне от 230°C до 900°C, от 240°C до 400°C, или от 250°C до 350°C).

Нагрев углеводородсодержащего пласта при помощи множества тепловых источников может создавать температурные градиенты вокруг тепловых источников, которые увеличивают температуру углеводородов в пласте до необходимой температуры при необходимой скорости нагрева. Увеличение температурного коэффициента за счет диапазона температур подвижности и/или диапазона температур пиролиза может влиять на качество и количество пластовых флюидов, получаемых из углеводородсодержащего пласта. Медленное увеличение температуры пласта за счет диапазона температур подвижности и/или диапазона температур пиролиза позволяет получать из пласта углеводороды высокого качества, с высокой значением плотности по шкале АНИ. Медленное увеличение температуры пласта за счет диапазона температур подвижности и/или диапазона температур пиролиза позволяет извлекать из пласта большое количество углеводородов, используемых в качестве углеводородной продукции.

По отдельным вариантам осуществления тепловой обработки по месту залегания, вместо медленного увеличения температуры во всем температурном диапазоне, до необходимой температуры нагревается один из участков пласта. По отдельным вариантам осуществления необходимая температура составляет 300°C, 325°C или 350°C. Также в качестве необходимой температуры могут использоваться другие температурные значения.

Суперпозиция тепла от тепловых источников позволяет создавать в пласте необходимую температуру относительно быстро и эффективно. Энергия, подаваемая в пласт от тепловых источников, может регулироваться для поддержания температуры пласта, по существу, на уровне необходимой температуры.

Подвижная и/или пиролизованная продукция может быть добыта из пласта через производственные скважины. По отдельным вариантам осуществления средняя температура на одном или нескольких участках увеличивается до температур подвижности и осуществляется добыча углеводородов из добывающих скважин. Средние температуры на одном или нескольких участках могут быть увеличены до температур пиролиза после добычи за счет снижения подвижности ниже заданной величины. По отдельным вариантам осуществления средняя температура на одном или нескольких участках может быть увеличена до температур пиролиза без существенной добычи, до достижения температур пиролиза. Пластовые флюиды, включая продукты пиролиза, могут быть добыты через добывающие скважины.

По отдельным вариантам осуществления средняя температура на одном или нескольких участках может быть увеличена до температур, достаточных для обеспечения добычи синтез-газа после начала подвижности и/или пиролиза. По отдельным вариантам осуществления температура углеводородов может быть увеличена до температур, достаточных для обеспечения добычи синтез-газа без значительной добычи до достижения температур, достаточных для обеспечения добычи синтез-газа. Например, синтез-газ может добываться в диапазоне температур примерно от 400°C до примерно 1200°C, примерно от 500°C до примерно 1100°C, или примерно от 550°C до примерно 1000°C. Синтез-газ может добываться из добывающих скважин.

Во время процессов тепловой обработки по месту залегания может осуществляться добыча растворением, удаление летучих углеводородов и воды, обеспечение подвижности углеводородов, пиролиз углеводородов, создание синтез-газа и/или другие процессы. По отдельным вариантам осуществления отдельные процессы могут осуществляться после процессов тепловой обработки по месту залегания. Подобные процессы могут включать в себя, но не ограничены только ими, отвод тепла из нагретых участков, хранение флюидов (например, воды и/или углеводородов) на ранее обработанных участках, и/или секвестрация диоксида углерода на ранее обработанных участках.

На фиг.1 показан схематический вид одного из вариантов осуществления части системы тепловой обработки на месте залегания для обработки углеводородсодержащего пласта. Система тепловой обработки на месте залегания может включать в себя барьерные скважины 200. Барьерные скважины используются для создания барьера вокруг обрабатываемой области. Барьер не позволяет потоку флюидов заходить и/или выходить из обрабатываемой области. Барьерные скважины включают в себя, но не ограничены только ими, дегидрационные скважины, вакуумирующие скважины, захватные скважины, нагнетающие скважины, цементирующие скважины, замораживающие скважины или комбинацию из них. По отдельным вариантам осуществления барьерные скважины 200 являются дегидрационными скважинами. Дегидрационные скважины могут удалять жидкую воду и/или препятствовать попаданию жидкой воды на разогреваемый участок пласта или в разогреваемый пласт. По варианту осуществления, изображенному на фиг.1, барьерные скважины 200 показаны проходящими лишь вдоль одной стороны тепловых источников 202, однако обычно барьерные скважины окружают тепловые источники 202, которые используются или будут использоваться для нагрева обрабатываемой области пласта.

Тепловые источники 202 помещаются по меньшей мере в часть пласта. Тепловые источники 202 могут включать в себя такие нагреватели как изолированные проводники, нагреватели с внутриканальными проводниками, поверхностные горелки, беспламенные распределенные топки и/или природные распределенные топки. Тепловые источники 202 также могут включать в себя другие типы нагревателей. Тепловые источники 202 подают тепло по меньшей мере в часть пласта для нагрева углеводородов в пласте. Энергия может подаваться в тепловые источники 202 по линиям 204 питания. Линии 204 питания могут конструктивно отличаться, в зависимости от типа теплового источника или тепловых источников, используемых для нагрева пласта. Линии 204 питания для тепловых источников могут подавать электричество для электронагревателей, могут подавать топливо для топок или могут подавать жидкий теплоноситель, циркулирующий по пласту. По отдельным вариантам осуществления электричество для процесса тепловой обработки по месту залегания может подаваться с атомной электростанции или атомных электростанций. Использование атомной энергии позволяет сократить или исключить выбросы двуокиси углерода, выделяемой в процессе тепловой обработки по месту залегания.

При нагреве пласта тепло, подаваемое в пласт, может вызывать расширение пласта и геомеханическое движение. Тепловые источники могут быть включены до, одновременно с или во время процесса дегидрации. Компьютерная эмуляция позволяет моделировать реакцию пласта на нагрев. Компьютерная эмуляция может использоваться для создания шаблона и временной последовательности приведения в действие тепловых нагревателей в пласте таким образом, чтобы геомеханическое движение пласта не оказывало негативного влияния на функционирование тепловых источников, добывающие ск