RU2505669C2 - Способ и устройство для транспортировки "in-situ" битума или особо тяжелой фракции нефти - Google Patents
Способ и устройство для транспортировки "in-situ" битума или особо тяжелой фракции нефти Download PDFInfo
- Publication number
- RU2505669C2 RU2505669C2 RU2011111733/03A RU2011111733A RU2505669C2 RU 2505669 C2 RU2505669 C2 RU 2505669C2 RU 2011111733/03 A RU2011111733/03 A RU 2011111733/03A RU 2011111733 A RU2011111733 A RU 2011111733A RU 2505669 C2 RU2505669 C2 RU 2505669C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inductors
- tank
- reservoir
- generator
- conductors
- Prior art date
Links
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title claims description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 43
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 8
- 239000003027 oil sand Substances 0.000 claims description 7
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000411 inducer Substances 0.000 abstract 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 11
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000004058 oil shale Substances 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 238000010796 Steam-assisted gravity drainage Methods 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- GLGNXYJARSMNGJ-VKTIVEEGSA-N (1s,2s,3r,4r)-3-[[5-chloro-2-[(1-ethyl-6-methoxy-2-oxo-4,5-dihydro-3h-1-benzazepin-7-yl)amino]pyrimidin-4-yl]amino]bicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2-carboxamide Chemical compound CCN1C(=O)CCCC2=C(OC)C(NC=3N=C(C(=CN=3)Cl)N[C@H]3[C@H]([C@@]4([H])C[C@@]3(C=C4)[H])C(N)=O)=CC=C21 GLGNXYJARSMNGJ-VKTIVEEGSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002066 L-histidyl group Chemical group [H]N1C([H])=NC(C([H])([H])[C@](C(=O)[*])([H])N([H])[H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229940125758 compound 15 Drugs 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
- E21B43/2401—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection by means of electricity
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
- Road Paving Machines (AREA)
- Working-Up Tar And Pitch (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к транспортировке «in-situ» битума или особо тяжелой фракции нефти из подземных резервуаров - месторождений нефтеносного песка и горючих сланцев. Обеспечивает повышение эффективности изобретений. Сущность изобретений: подземный резервуар нагружают тепловой энергией для снижения вязкости битума или особо тяжелой фракции нефти. Для этого предусмотрено по меньшей мере одно электрическое/электромагнитное нагревание, а также предусмотрена транспортирующая труба для отвода сжиженного битума или особо тяжелой фракции нефти. На заданной глубине резервуара проведены по меньшей мере два линейно протяженных проводника по меньшей мере на участках параллельно в горизонтальной ориентации. При этом концы проводников внутри или вне резервуара электропроводно соединены и совместно образуют проводящий шлейф, а также вне резервуара подключены к внешнему генератору переменного тока для выработки электрической мощности. Согласно изобретению параметры, важные для электрического/электромагнитного нагревания резервуара, являются переменными по времени и/или по месту и их изменяют извне резервуара для оптимизации объемного расхода при транспортировке битума или особо тяжелой фракции нефти. При этом передают электрическую мощность от генератора, по меньшей мере одного, последовательно во времени на соседние и обратные индукторы таким образом, что исключают взаимное ослабление полей при индуктивном нагревании подземного резервуара, или передают электрическую мощность на упомянутые индукторы одновременно, но с различными частотами, с разной силой тока и сдвигом фазы на 180° между соседними индукторами. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Группа изобретений относится к способу транспортировки «in-situ» битума или особо тяжелой фракции нефти из месторождений нефтеносного песка как резервуара согласно родовому понятию пункта 1 формулы изобретения. Наряду с этим изобретение относится к соответствующему устройству для осуществления способа.
Для транспортировки особо тяжелых фракций нефти или битумов из месторождений нефтеносного песка или месторождений горючего сланца посредством систем трубопроводов, которые возводятся посредством скважин, текучесть имеющихся в твердой консистенции исходных материалов должна быть значительно повышена. Это может быть достигнуто посредством повышения температуры месторождения в резервуаре.
Если для этого применяется индуктивный нагрев исключительно или для поддержки обычного способа SAGD (поддерживаемый паром гравитационный дренаж), то возникает проблема, состоящая в том, что на соседние, одновременно обтекаемые током индукторы может оказываться негативное воздействие в противоположном направлении. Таким образом, соседние, одновременно обтекаемые током индукторы ослабляются в отношении подаваемой в резервуар мощности нагрева.
В более ранних неопубликованных немецких патентных заявках AZ 10 2007 0082926, AZ 10 2007 0368323, а также AZ 10 2007 0406055 отдельные пары индукторов, то есть прямой и обратный проводники, в заданной геометрической конфигурации обтекаются током, чтобы нагревать резервуар индуктивным способом. При этом сила тока используется для установления желательной мощности нагрева, в то время как фазовое положение 180о постоянно устанавливается между соседними индукторами. Это противофазное обтекание током получается вынужденным образом из работы пары индукторов с прямым и обратным проводниками к генератору. В параллельной патентной заявке того же заявителя под названием «Установка для добычи «in-situ» углеродсодержащего вещества», в числе прочего, описано управление распределением мощности нагрева в случае решетки индукторов, причем это достигается за счет возможности регулировки амплитуд и фазового положения соседних пар индукторов. Все поданные до сих пор заявки на выдачу патента исходят из того, что обтекание током в течение больших промежутков времени от дней до месяцев испытывает лишь незначительные настройки и имеет место постоянное сопоставление генератора паре индукторов.
Исходя из этого, задачей изобретения является предложить подходящие способы и создать соответствующие устройства, которые служат повышению эффективности при добыче из резервуаров с запасами нефтеносного песка и горючих сланцев.
Указанная задача в способах вышеназванного типа решается признаками пункта 1 формулы изобретения. Соответствующее устройство приведено в пункте 13 формулы изобретения. Варианты осуществления способа и соответствующего устройства приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Предметом изобретения является то, чтобы при электрическом нагреве резервуара существенные для этого параметры необходимых электрических генераторов мощности выполнить переменными по времени и/или по местоположению, и предусмотреть возможность изменять эти параметры извне резервуара для оптимизации объемного расхода во время транспортировки битумов или особо тяжелых фракций нефти. Для этого создаются широкие возможности управления для обтекания (запитки) током индукторов, причем, в особенности, также локально определяемые температуры могут использоваться в качестве параметров регулирования. Для этого температуры в резервуаре могут измеряться локально распределенным образом, например, у отдельных индукторов, но при необходимости также вне резервуара, в именно, в так называемых покрывающих слоях, то есть в областях породы выше резервуара или в нижних слоях, то есть в областях породы под резервуаром.
В отдельности изобретение включает в себя различные комбинационные возможности из отдельных индукторов и сопоставляемых с ними генераторов. В частности, возможны следующие мероприятия:
1. В соответствии с изобретением предложено проводить запитку током соседних индукторов во времени последовательно и предпочтительно применять пространственно далеко разнесенные прямой и обратный проводники. Далее ниже для примера показано последовательное во времени переключение четырех пар индукторов. При этом индукторы, которые служат в качестве прямых и обратных проводников, могут выбираться посредством отдельных переключателей.
2. Запитка током пар индукторов может осуществляться, например, в одинаковые временные интервалы. При этом, ввиду высокой теплоемкости резервуара, могут выбираться большие временные интервалы в диапазоне часов или суток, если термическая нагрузочная способность индукторов не превышается.
3. Временные интервалы запитки током могут выбираться различными для отдельных пар индукторов и изменяться на разных фазах эксплуатации резервуара.
4. Комбинация прямого и обратного проводников для образования пары индукторов может изменяться на разных фазах эксплуатации резервуара.
5. Для регулирования временных интервалов, а также для комбинирования индукторов в пары прямого и обратного проводников может привлекаться температура индукторов или окружающего их резервуара. Так термически незначительно нагруженные индукторы могут предпочтительно запитываться током, или области резервуара с более низкой температурой могут предпочтительно нагреваться.
6. Образование пар индукторов может использоваться для воздействия на составляющие мощности нагрева в покрывающих слоях, резервуаре и нижних слоях. В течение различных временных фаз эксплуатации резервуара может выполняться переключение между обоими типами запитки током - последовательной во времени или одновременной запитки током с несколькими генераторами.
7. Может осуществляться пространственно близко расположенное направление проводки через покрывающие слои к стороне генератора и/или соединения, чтобы избежать нежелательного нагрева покрывающих слоев или снизить его.
8. Вместо переключателей на прямых и обратных проводниках могут применяться несколько постоянным образом соединенных генераторов, которые могут работать последовательно во времени или одновременно с одинаковыми или разными частотами.
9. При запитке током соседних индукторов с различными частотами не возникают никакие эффекты компенсации, и общая мощность (и ее распределение) получается из суммы мощностей нагрева (или их распределений) отдельных индукторов.
10. Эффективное сопротивление, которое представляет резервуар в качестве вторичной обмотки, для далеко разнесенных прямого и обратного проводников намного выше, чем в случае рядом расположенных проводников, за счет чего при сравнительно низких токах в индукторе (первичной обмотке) в резервуар могут вводиться высокие мощности нагрева.
11. При работе генераторов с различными частотами выгодным образом предотвращается индуктивная связь генераторов на основной и высших гармониках, которая иначе могла бы привести к неисправностям или высоким нагрузкам генераторов.
12. Емкостным образом скомпенсированные индукторы в принципе могут быть изготовлены с настройкой на любую рабочую частоту. Если генераторы могут формировать малую часть создаваемой в целом реактивной мощности или их компенсация посредством емкостных или индуктивных соединений может осуществляться непосредственно в генераторе, могут применяться единые выполнения индукторов, которые настроены на среднюю рабочую частоту. С помощью этих внешних компенсационных схем в остальном одинаковые индукторы могут работать при незначительно отличающихся частотах, что является достаточным, чтобы избегать эффектов компенсации.
Изобретение основывается на знании, полученном при глубоких исследованиях, что с помощью вышеизложенных мер реализуются существенные преимущества по сравнению с уровнем техники. Ими являются следующие:
1: Действительное сопротивление индуктивного нагрева резервуара существенно увеличивается, например, в 4 раза. Это означает, что при одинаковой амплитуде тока в индукторах мощность нагрева в резервуаре может иметь в 4 раза более высокое значение по отношению к одновременной запитке током.
В рамках изобретения одновременно проводились вычисления на модели: по методу «конечных элементов» (FEM) исходили из такой модели, которая содержит непосредственно одну пару индукторов, причем четыре такие участка размещены рядом друг с другом, и по одному другому участку без индукторов образуют левый и правый краевой диапазон.
Совместно получается предпочтительным образом 2d-FEM-модель с восемью отдельными индукторами, которые, например, образуют четыре отдельные пары индукторов (1/5), (2/6), (3/7) и (4/8), а также соответствующие краевые области. Эта 2d-FEM-модель может применяться для исследования распределения мощности нагрева при различных запитках током.
Путем вычисления получается затем соответствующее распределение мощности нагрева, если первый индуктор служит как прямой проводник и по возможности далеко разнесенный индуктор служит как обратный проводник. Общая мощность нагрева составляет Р1 в Вт/м при продолжительной запитке индукторов током заданной амплитуды I1 при заданной частоте F1. Предпочтительным образом при этом исходят из частоты 10 кГц, причем принципиально пригодны частоты от 1 до 500 кГц.
При одновременном обтекании током всех индукторов с одинаковой амплитудой I1 при одинаковой частоте F1 получается другое распределение мощности нагрева. При этом токи соседних индукторов имеют, соответственно, сдвиг фазы 180о. Но полная мощность нагрева составляет при этом вновь примерно Р1 в Вт/м.
2: Если в приведенном в (1) примере запитываются током, например, четыре отдельные пары индукторов (1/5), (2/6), (3/7) и (4/8), соответственно, в течение четверти (25%) времени, то для этого требуется только один генератор (преобразователь переменного тока), который может поставлять ток с указанной амплитудой тока (1350 А) с 4-кратной действительной мощностью, но при этом не повышается потребная реактивная мощность. Тем самым в среднем по времени одинаковая мощность нагрева вводилась бы в резервуар, как при одновременной запитке током согласно пункту 1. Это означает, что вместо четырех генераторов, которые должны предоставлять по ¼ желательной мощности нагрева в качестве действительной мощности и дополнительно реактивную мощность, зависимую от индуктора, требуется только один генератор с 4-кратной действительной мощностью, не требуя повышения потребной реактивной мощности.
3: Теперь может достигаться регулирование распределения мощности нагрева согласно соответствующим требованиям. Так, например, можно компенсировать неоднородности в температурном распределении ввиду неравномерного нагрева из-за инжекции пара в границах.
4: Как по пункту (3), для этого может осуществляться регулирование распределения мощности нагрева.
5: Временные вариации запитки током в комбинации со свободным выбором прямых и обратных проводников могут предпочтительно использоваться для того, чтобы защитить индукторы от слишком высоких температур, ввиду их омических потерь, которые имеют место дополнительно к внешнему нагреву, в резервуаре.
6: На составляющие мощности нагрева в покрывающих слоях, резервуаре и нижних слоях может оказываться влияние через запитку током индукторов в границах, что будет дополнительно описано ниже.
7: С помощью последних названных мер минимизируются потери в покрывающих слоях. Совместная проводка всех линий через покрывающие слои обеспечивает возможность свободного группирования прямых и обратных проводников с преимуществами по пунктам 3-6.
8: Предпочтительным образом теперь возможна простая смена типов запитки током.
9: Альтернативным образом предлагается запитывать током соседние индукторы одновременно, но с различными частотами. Например, возможно соединение четырех пар индукторов с четырьмя генераторами различных частот.
10: Каждый генератор питает пару прямого и обратного проводников индукторов, причем отдельные проводники пространственно по возможности удалены друг от друга.
11: Частоты используемых генераторов при последнем способе действия не должны быть целым кратным друг друга.
12: Частоты используемых генераторов могут быть почти равными, например, отличаться друг от друга менее чем на 5%.
Другие особенности и преимущества изобретения следуют из последующего описания чертежей и примеров выполнения со ссылками на чертежи, в связи с пунктами формулы изобретения.
На чертежах показано следующее:
Фиг.1 - сечение через резервуар нефтеносного песка с повторяющимися блоками в виде резервуара и соответствующей горизонтально проходящей в резервуаре электрической структурой проводников,
Фиг.2 - схема соединения четырех пар индукторов с последовательной во времени запиткой током,
Фиг.3 - схема соединения четырех пар индукторов с одновременной запиткой током с отдельными генераторами, которые могут иметь различные частоты, причем соответствующие прямой и обратный проводники пространственно далеко разнесены друг от друга, и
Фиг.4 - схема соединения четырех пар индукторов с отдельными генераторами различных частот, причем соответствующие прямой и обратный проводники расположены рядом друг с другом.
В то время как фиг.1 показывает пространственное представление как линейно повторяющуюся конфигурацию (массив), фиг.2-4 изображают соответствующие виды в плане, то есть горизонтальные сечения в плоскости индукторов при наблюдении сверху, причем покрывающие породы (покрывающие слои) расположены по обе стороны напротив. Одинаковые элементы на чертежах имеют одинаковые ссылочные позиции. Чертежи далее описываются частично совместно.
Для транспортировки особо тяжелых фракций нефти или битумов из месторождений нефтеносного песка или месторождений горючего сланца посредством систем трубопроводов, которые возводятся посредством скважин, текучесть битумов, подобных твердому веществу или вязких особо тяжелых фракций нефти, должна быть значительно повышена. Это может быть достигнуто посредством повышения температуры месторождения (резервуара), что вызывает понижение вязкости битумов или особо тяжелых фракций нефти.
Более ранние патентные заявки заявителя были направлены преимущественно на то, чтобы применять индуктивный нагрев для поддержки обычного SAGD-способа. При этом прямой и обратный проводники индукторных линий, которые совместно образуют индукционный шлейф, предпочтительно размещены на большом расстоянии порядка 50-150 м. Взаимное ослабление противоположно обтекаемых током прямого и обратного проводников является незначительным и может допускаться.
Преимущественно рассматриваются так называемые EMGD-способы, в которых индуктивный нагрев должен использоваться как единственный способ нагрева резервуара, без ввода горячего пара, что, в числе прочего, имеет преимущество пониженного или практически отсутствующего расхода воды.
При одном только индуктивном нагреве индукторы должны размещаться ближе к продуктопроводу для битумов, чтобы обеспечить возможность своевременного начала добычи при одновременном пониженном давлении в резервуаре. Тем самым прямой и обратный проводники также придвинуты ближе друг к другу. Это несет собой проблему, заключающуюся в том, что взаимное ослабление поля противоположно запитываемых током прямого и обратного проводников является значительным и ведет к сниженной мощности нагрева. Это может, в принципе, компенсироваться посредством более высоких индукторных токов, за счет чего, однако, требования к токонесущей способности проводников и, тем самым, затраты на их изготовление заметно повысились бы.
Является возможным пространственно близко расположенные соседние проводники запитывать током во времени последовательно, то есть не одновременно, за счет чего проблема ослабления поля не возникает. При этом предпочтительным является то, что генератор (преобразователь переменного тока) может быть использован для нескольких проводящих шлейфов. Но при этом недостатком является то, что индукторы запитываются током только в течение доли времени и только тогда способствуют нагреву резервуара. Это поясняется ниже со ссылками на фиг.2-4.
На фиг.1 представлено устройство для индуктивного нагрева. Оно может быть образовано посредством длинного, то есть длиной от нескольких 100 м до 1,5 км, проложенного в резервуаре проводящего шлейфа 10-20, причем прямой проводник 10 и обратный проводник 20 проведены рядом друг с другом, то есть на одинаковой глубине, на заданном расстоянии и на конце с помощью элемента 15 соединены друг с другом как проводящий шлейф внутри или вне резервуара 100. Вначале проводники 10 и 20 вертикально или под заданным углом в скважинах проводятся вниз через покрывающие породы (покрывающие слои) и запитываются электрической мощностью от высокочастотного генератора 60, который может быть размещен во внешнем корпусе.
В частности, проводники 10 и 20 проходят на одинаковой глубине либо рядом друг с другом, либо один над другим. При этом целесообразным может являться сдвиг проводников. Типичные расстояния между прямым и обратным проводниками 10, 20 составляют от 30 до 60 м при внешнем диаметре проводника от 10 до 50 см (0,1-0,5 м).
Электрический двойной проводник 10, 20 на фиг.1 с вышеназванными типовыми размерами имеет индуктивность на единицу длины линии от 1,0 до 2,7 мкГн/м. Поперечная емкость на единицу длины при названных размерах составляет от 10 до 100 пФ/м, так что емкостными поперечными токами сначала можно пренебречь. При этом волновых эффектов следует избегать. Волновая скорость определяется емкостью и индуктивностью на единицу длины конфигурации проводников.
Характеристическая частота конфигурации индукторов по фиг.1 обусловлена длиной шлейфа и скоростью распространения волн вдоль конфигурации двойной линии 10, 20. Поэтому длину шлейфа следует выбирать настолько короткой, чтобы здесь не возникали мешающие волновые эффекты.
На фиг.2 показано, каким образом могут быть соединены четыре пары индукторов с последовательной во времени запиткой током. При этом ссылочной позицией 60 вновь обозначен высокочастотный генератор мощности, выходы которого подаются на переключающие блоки 61, 61'. Переключающие блоки 61, 61' имеют, соответственно, четыре различных контакта, причем переключающий блок 61 подключен к четырем индукторам 1, 2, 3, 4 в качестве прямых проводников, а переключающий блок 61' - к четырем индукторам 5, 6, 7, 8 в качестве обратных проводников. Датчик 62 такта переключения обеспечивает переключение или подключение генераторного напряжения к отдельным проводникам 1-8.
Отдельные индукторы 1-8 размещены согласно фиг.1 в резервуаре 100. С обеих сторон резервуара 100 имеются области 105, которые не должны нагреваться и феноменологически представляют покрывающие породы (слои). Кроме того, к концам индукторов подключено соединение 15, которое соединяет между собой прямой и обратный проводники. Соединение 15 может быть размещено над землей или под землей.
С последней конфигурацией возможно при управлении, соответственно, нагревать отдельные соседние области резервуара. Это может осуществляться, в особенности, во времени друг за другом, то есть последовательно. Датчик 62 такта переключения может при этом управляться от отдельного управляющего блока 63, который, в частности, учитывает температуру Т в резервуаре 100. Для этого не показанные на фиг.2 датчики температуры могут, например, размещаться на отдельных индукторах или проводниках индукторов, чтобы там измерять локальные температуры Тi и передавать в управляющий блок 63 для оценки. Таким образом, могут учитываться, в частности, превышения температур на индукторах.
Но также возможно измерять температуры локально в других местах в резервуаре 100 или также в покрывающих слоях и/или нижних слоях и учитывать при управлении генераторами. При этом является существенным, что таким образом отдача мощности генераторами может изменяться и согласовываться с соответствующими требованиями, которые изменяются на временных фазах эксплуатации месторождения. Это справедливо, особенно из-за того, что временные фазы при эксплуатации являются длительными, например, годы и более.
На фиг.3 показана конфигурация согласно фиг.2, видоизмененная в том, что имеется четыре высокочастотных генератора 60', 60”, 60”' и 60””, которые, соответственно, попарно управляют двумя из индукторов 1-8. Вновь имеется наземное или подземное соединение 15. При такой конфигурации в особенности можно запитывать током четыре индуктора одновременно с различными силами тока при различных частотах.
Конфигурация согласно фиг.3 может быть видоизменена в том, что также применяются различные частоты. Это представлено на фиг.4, где вновь восемь индукторов 1-8 размещены в резервуаре параллельно друг другу. Соответственно по два индуктора 1-8 управляются от отдельного генератора 60'-60””. При этом в данном случае выбираются такие генераторы, которые генерируют различные задаваемые частоты. Например, генератор 60' имеет частоту f1, генератор 60” - частоту f2, генератор 60”' - частоту f3, генератор 60”” - частоту f4. За счет питания токами различных частот теперь целенаправленным образом по-разному нагреваются отдельные области.
На основе примеров было показано, что на составляющие мощности нагрева в покрывающих слоях (ОВ), резервуаре 100 и нижних слоях (UB) через дифференцированное обтекание током индукторов может оказываться влияние в заданных пределах. Эти составляющие представляются ниже для детально исследованного примера:
а: При запитке током, например, индукторов 1-5 получается, например, процентное распределение потерь:
ОВ 31,3%, резервуар 45,5% и UB 23,2%.
b: При одновременной запитке током всех индукторов получается, напротив:
ОВ 24,2%, резервуар 62,8% и UB 13,0%.
Последнее означает, что большая часть мощности нагрева в резервуаре затем передается на хранение, если осуществляется одновременная запитка током индукторов, а именно, со сдвигом фазы φ=180 между соседними индукторами. Поэтому предпочтительным может быть переключение между типами запитки током в зависимости от временного процесса эксплуатации месторождения, в частности, в зависимости от желательного распределения мощности нагрева генераторов или используемого при этом количества генераторов.
В заключение следует отметить, что при размещении генераторов мощности вне резервуара также возможна подземная установка генератора, что при обстоятельствах может быть предпочтительным. В этом случае электрическая мощность при более низкой частоте, то есть 50-60 Гц, или при необходимости также как постоянный ток может проводиться вниз, и под землей может выполняться преобразование в кГц-диапазон, так что не возникает никаких потерь в покрывающих слоях.
В целом может быть установлено, что электрические параметры, важные для нагрева резервуара, задаются переменными по времени и/или по месту и могут изменяться извне резервуара для оптимизации объемного расхода во время транспортировки битума. В соответствующем устройстве имеется по меньшей мере один генератор, но предпочтительно несколько генераторов, причем его/их электрические параметры (I, fi, φ) являются переменными.
Claims (22)
1. Способ транспортировки «in-situ» битума или особо тяжелой фракции нефти из месторождений нефтеносного песка в качестве резервуара, причем резервуар нагружают тепловой энергией для снижения вязкости битума или особо тяжелой фракции нефти, для чего предусмотрено по меньшей мере одно электрическое/электромагнитное нагревание и предусмотрена транспортирующая труба для отвода сжиженного битума или особо тяжелой фракции нефти, и на заданной глубине резервуара проведены по меньшей мере два линейно протяженных проводника по меньшей мере на участках параллельно в горизонтальной ориентации, причем концы проводников внутри или вне резервуара электропроводно соединены и совместно образуют проводящий шлейф, а также вне резервуара подключены к внешнему генератору переменного тока для выработки электрической мощности, отличающийся тем, что параметры, важные для электрического/электромагнитного нагревания резервуара, являются переменными по времени и/или по месту и их изменяют извне резервуара для оптимизации объемного расхода при транспортировке битума или особо тяжелой фракции нефти, при этом передают электрическую мощность от генератора, по меньшей мере одного, последовательно во времени на соседние и обратные индукторы таким образом, что исключают взаимное ослабление полей при индуктивном нагревании подземного резервуара, или передают электрическую мощность на упомянутые индукторы одновременно, но с различными частотами, с разной силой тока и сдвигом фазы на 180° между соседними индукторами.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что индуктивное нагревание резервуара осуществляют посредством ввода электрической мощности по меньшей мере одного генератора мощности по проводникам и индукторам, причем электрическая мощность по меньшей мере одного генератора мощности является переменной и во время транспортировки битума или особо тяжелой фракции нефти изменяется и согласуется с соответствующими потребностями.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что на различных временных фазах эксплуатации месторождений нефтеносного песка запитку током индукторов изменяют.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что по меньшей мере один генератор мощности для индуктивного нагревания эксплуатируют с различными при необходимости переменными частотами.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что выходные токи по меньшей мере одного генератора мощности являются переменными и во время транспортировки битума или особо тяжелой фракции нефти их изменяют и согласуют с соответствующими потребностями.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при применении нескольких генераторов мощности, которые запитывают соответственно индукционный шлейф, фазовые положения электрических токов являются переменными относительно друг друга и согласованы с соответствующими потребностями.
7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что температуры внутри резервуара локально определяют и применяют для управления последовательной во времени запиткой током индукторов и/или для управления амплитудами тока генераторов мощности.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что температуру резервуара определяют локально на индукторах.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что верхние пределы температуры индукторов и проводных соединений применяют для управления последовательно во времени запиткой током.
10. Способ по п.8, отличающийся тем, что температуру на индукторах применяют для управления амплитудами токов, протекающих через индукторы.
11. Способ по п.7, отличающийся тем, что температуры вне резервуара определяют, в частности, локально в покрывающих слоях и/или нижних слоях резервуара и применяют для целей управления.
12. Способ по любому из пп.1-6, 8-11, отличающийся тем, что посредством дополнительно введенных в резервуар индукторов осваивают не использованные для добычи области месторождения нефтеносного песка.
13. Устройство для осуществления способа по любому из пп.1-12 с проведенными в резервуаре проводниками в качестве отдельных индукторов и расположенным вне резервуара соответствующим по меньшей мере одним генератором мощности, отличающееся тем, что по меньшей мере один генератор (60; 60', 60", 60"', 60"") для электрической мощности выполнен переменным относительно его определяющих выходную мощность параметров (I, fi, φ), при этом по меньшей мере один генератор имеет средства, обеспечивающие возможность последовательного во времени подключения соседних прямых и обратных индукторов для исключения взаимного ослабления полей при индуктивном нагревании подземного резервуара, или по меньшей мере один генератор имеет выходы с различными частотами для обеспечения возможности одновременного подключения прямых и обратных индукторов с разной силой тока и сдвигом фазы на 180° между соседними индукторами.
14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что имеются средства для последовательного подключения отдельных выходов по меньшей мере одного генератора (60; 60', 60", 60"', 60"") к индукторам (1-8).
15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что по меньшей мере один генератор (60; 60', 60", 60"', 60"") имеет отдельные выходы для различных частот (fi).
16. Устройство по п.13, отличающееся тем, что имеется несколько генераторов (60; 60', 60", 60"', 60"") для различных частот (fi).
17. Устройство по п.13, отличающееся тем, что проводники для электромагнитного нагревания в резервуаре (100) проведены горизонтально и образуют отдельные индукторы (1-8).
18. Устройство по любому из пп.13-17, отличающееся тем, что проводники (1-8) для электромагнитного нагревания имеют проводящий шлейф (15).
19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что проводящие шлейфы из индукторов (1-8) и соединение (15) оснащены датчиками для определения температур (Ti).
20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что имеются внешние средства переключения, которые соединяют соответственно различные проводники индукторов (1-8) со шлейфом индуктора.
21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что посредством переключения с помощью внешних средств переключения (62, 63) выбрано расстояние между проводниками индуктора (1-8) и, тем самым, вводимая мощность нагревания.
22. Устройство по любому из пп.19-21, отличающееся тем, что датчики температуры для определения температур (Ti) размещены внутри и/или вне резервуара (100) и применены для последовательного во времени управления и/или управления амплитудами тока генераторов (60; 60', 60", 60"', 60"").
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102008044955A DE102008044955A1 (de) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | Verfahren und Vorrichtung zur "in-situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl |
| DE102008044955.5 | 2008-08-29 | ||
| PCT/EP2009/059218 WO2010023035A1 (de) | 2008-08-29 | 2009-07-17 | Verfahren und vorrichtung zur "in-situ"-förderung von bitumen oder schwerstöl |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011111733A RU2011111733A (ru) | 2012-10-10 |
| RU2505669C2 true RU2505669C2 (ru) | 2014-01-27 |
Family
ID=41259551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011111733/03A RU2505669C2 (ru) | 2008-08-29 | 2009-07-17 | Способ и устройство для транспортировки "in-situ" битума или особо тяжелой фракции нефти |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8813835B2 (ru) |
| EP (1) | EP2321496A1 (ru) |
| CN (1) | CN102197191B (ru) |
| AU (1) | AU2009286936B2 (ru) |
| BR (1) | BRPI0917926A2 (ru) |
| CA (1) | CA2735357C (ru) |
| DE (1) | DE102008044955A1 (ru) |
| MX (1) | MX2011002135A (ru) |
| RU (1) | RU2505669C2 (ru) |
| UA (1) | UA105366C2 (ru) |
| WO (1) | WO2010023035A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568084C1 (ru) * | 2014-01-09 | 2015-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Газ-Проект Инжиниринг" ООО "Газ-Проект Инжиниринг" | Способ транспортировки и слива высоковязких текучих сред |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2008262537B2 (en) | 2007-05-25 | 2014-07-17 | Exxonmobil Upstream Research Company | A process for producing hydrocarbon fluids combining in situ heating, a power plant and a gas plant |
| DE102009019287B4 (de) | 2009-04-30 | 2014-11-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Aufheizen von Erdböden, zugehörige Anlage und deren Verwendung |
| US8863839B2 (en) | 2009-12-17 | 2014-10-21 | Exxonmobil Upstream Research Company | Enhanced convection for in situ pyrolysis of organic-rich rock formations |
| DE102010020154B4 (de) | 2010-03-03 | 2014-08-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur "in-situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl |
| DE102010043720A1 (de) * | 2010-11-10 | 2012-05-10 | Siemens Aktiengesellschaft | System und Verfahren zum Extrahieren eines Gases aus einem Gas-Hydrat-Vorkommen |
| AU2013256823B2 (en) | 2012-05-04 | 2015-09-03 | Exxonmobil Upstream Research Company | Systems and methods of detecting an intersection between a wellbore and a subterranean structure that includes a marker material |
| CA2893876A1 (en) | 2012-12-06 | 2014-06-12 | Wintershall Holding GmbH | Arrangement and method for introducing heat into a geological formation by means of electromagnetic induction |
| AU2014340644B2 (en) | 2013-10-22 | 2017-02-02 | Exxonmobil Upstream Research Company | Systems and methods for regulating an in situ pyrolysis process |
| US9394772B2 (en) | 2013-11-07 | 2016-07-19 | Exxonmobil Upstream Research Company | Systems and methods for in situ resistive heating of organic matter in a subterranean formation |
| EP2886793A1 (de) * | 2013-12-18 | 2015-06-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren für das Einbringen einer Induktorschleife in eine Gesteinsformation |
| DE102014223621A1 (de) * | 2014-11-19 | 2016-05-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Lagerstättenheizung |
| CA2966977A1 (en) | 2014-11-21 | 2016-05-26 | Exxonmobil Upstream Research Comapny | Mitigating the effects of subsurface shunts during bulk heating of a subsurface formation |
| US10760392B2 (en) * | 2016-04-13 | 2020-09-01 | Acceleware Ltd. | Apparatus and methods for electromagnetic heating of hydrocarbon formations |
| CA3083827A1 (en) | 2017-12-21 | 2019-06-27 | Acceleware Ltd. | Apparatus and methods for enhancing a coaxial line |
| CN108798623B (zh) * | 2018-06-27 | 2020-02-21 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种天然气掺稀气举工艺参数优选方法 |
| CA3105830A1 (en) | 2018-07-09 | 2020-01-16 | Acceleware Ltd. | Apparatus and methods for connecting sections of a coaxial line |
| US11773706B2 (en) | 2018-11-29 | 2023-10-03 | Acceleware Ltd. | Non-equidistant open transmission lines for electromagnetic heating and method of use |
| CA3130635A1 (en) | 2019-03-06 | 2020-09-10 | Acceleware Ltd. | Multilateral open transmission lines for electromagnetic heating and method of use |
| US11898428B2 (en) | 2019-03-25 | 2024-02-13 | Acceleware Ltd. | Signal generators for electromagnetic heating and systems and methods of providing thereof |
| US11946351B2 (en) | 2020-04-24 | 2024-04-02 | Acceleware Ltd. | Systems and methods for controlling electromagnetic heating of a hydrocarbon medium |
| CA3183639A1 (en) | 2020-06-24 | 2021-12-30 | Lynn P. Tessier | Methods of providing wellbores for electromagnetic heating of underground hydrocarbon formations and apparatus thereof |
| AU2021309134A1 (en) | 2020-07-16 | 2023-03-09 | Acceleware Ltd. | Systems and methods for generating signals |
| US12176594B2 (en) | 2021-05-04 | 2024-12-24 | Acceleware Ltd. | Apparatus and methods for providing a coaxial transmission line |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2634137A1 (de) * | 1976-07-29 | 1978-02-02 | Fisher | Erwaermung einer kohlenwasserstoff- ablagerung |
| DE2636530A1 (de) * | 1976-07-15 | 1978-05-03 | Fisher | Erwaermung von halbleitern |
| RU2097544C1 (ru) * | 1991-07-02 | 1997-11-27 | Петролео Брасилейро С.А.-Петробрас | Способ увеличения добычи нефти из нефтяного коллектора и устройство для его осуществления |
| WO2007084763A2 (en) * | 2006-01-19 | 2007-07-26 | Pyrophase, Inc. | Radio frequency technology heater for unconventional resources |
| DE102007008292A1 (de) * | 2007-02-16 | 2008-08-21 | Siemens Ag | Vorrichtung und Verfahren zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz unter Herabsetzung deren Viskosität aus einer unterirdischen Lagerstätte |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4116273A (en) * | 1976-07-29 | 1978-09-26 | Fisher Sidney T | Induction heating of coal in situ |
| US4140179A (en) * | 1977-01-03 | 1979-02-20 | Raytheon Company | In situ radio frequency selective heating process |
| US4144935A (en) * | 1977-08-29 | 1979-03-20 | Iit Research Institute | Apparatus and method for in situ heat processing of hydrocarbonaceous formations |
| US4449585A (en) * | 1982-01-29 | 1984-05-22 | Iit Research Institute | Apparatus and method for in situ controlled heat processing of hydrocarbonaceous formations |
| US4645004A (en) * | 1983-04-29 | 1987-02-24 | Iit Research Institute | Electro-osmotic production of hydrocarbons utilizing conduction heating of hydrocarbonaceous formations |
| US20020040781A1 (en) * | 2000-04-24 | 2002-04-11 | Keedy Charles Robert | In situ thermal processing of a hydrocarbon containing formation using substantially parallel wellbores |
| WO2001083945A1 (en) | 2000-04-24 | 2001-11-08 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | A method for treating a hydrocarbon containing formation |
| RU2215872C2 (ru) | 2002-01-17 | 2003-11-10 | Исаев Мидхат Кавсарович | Способ воздействия на нефтяной пласт |
| CN100392206C (zh) | 2003-06-24 | 2008-06-04 | 埃克森美孚上游研究公司 | 处理地下地层以将有机物转化成可采出的烃的方法 |
| US7091460B2 (en) * | 2004-03-15 | 2006-08-15 | Dwight Eric Kinzer | In situ processing of hydrocarbon-bearing formations with variable frequency automated capacitive radio frequency dielectric heating |
| US8027571B2 (en) * | 2005-04-22 | 2011-09-27 | Shell Oil Company | In situ conversion process systems utilizing wellbores in at least two regions of a formation |
| US7484561B2 (en) * | 2006-02-21 | 2009-02-03 | Pyrophase, Inc. | Electro thermal in situ energy storage for intermittent energy sources to recover fuel from hydro carbonaceous earth formations |
| DE102007036832B4 (de) | 2007-08-03 | 2009-08-20 | Siemens Ag | Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz |
| DE102007040607B3 (de) * | 2007-08-27 | 2008-10-30 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur "in situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl |
| DE102008022176A1 (de) | 2007-08-27 | 2009-11-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur "in situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl |
| DE102007040605B3 (de) | 2007-08-27 | 2008-10-30 | Siemens Ag | Vorrichtung zur "in situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl |
-
2008
- 2008-08-29 DE DE102008044955A patent/DE102008044955A1/de not_active Ceased
-
2009
- 2009-07-17 CA CA2735357A patent/CA2735357C/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-07-17 RU RU2011111733/03A patent/RU2505669C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2009-07-17 EP EP09780765A patent/EP2321496A1/de not_active Withdrawn
- 2009-07-17 BR BRPI0917926A patent/BRPI0917926A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2009-07-17 CN CN200980142859.3A patent/CN102197191B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2009-07-17 WO PCT/EP2009/059218 patent/WO2010023035A1/de not_active Ceased
- 2009-07-17 AU AU2009286936A patent/AU2009286936B2/en not_active Ceased
- 2009-07-17 UA UAA201102190A patent/UA105366C2/ru unknown
- 2009-07-17 US US13/060,840 patent/US8813835B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-07-17 MX MX2011002135A patent/MX2011002135A/es active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2636530A1 (de) * | 1976-07-15 | 1978-05-03 | Fisher | Erwaermung von halbleitern |
| DE2634137A1 (de) * | 1976-07-29 | 1978-02-02 | Fisher | Erwaermung einer kohlenwasserstoff- ablagerung |
| RU2097544C1 (ru) * | 1991-07-02 | 1997-11-27 | Петролео Брасилейро С.А.-Петробрас | Способ увеличения добычи нефти из нефтяного коллектора и устройство для его осуществления |
| WO2007084763A2 (en) * | 2006-01-19 | 2007-07-26 | Pyrophase, Inc. | Radio frequency technology heater for unconventional resources |
| DE102007008292A1 (de) * | 2007-02-16 | 2008-08-21 | Siemens Ag | Vorrichtung und Verfahren zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz unter Herabsetzung deren Viskosität aus einer unterirdischen Lagerstätte |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568084C1 (ru) * | 2014-01-09 | 2015-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Газ-Проект Инжиниринг" ООО "Газ-Проект Инжиниринг" | Способ транспортировки и слива высоковязких текучих сред |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2735357A1 (en) | 2010-03-04 |
| AU2009286936B2 (en) | 2015-04-02 |
| DE102008044955A1 (de) | 2010-03-04 |
| CN102197191A (zh) | 2011-09-21 |
| US8813835B2 (en) | 2014-08-26 |
| CN102197191B (zh) | 2016-04-13 |
| WO2010023035A1 (de) | 2010-03-04 |
| MX2011002135A (es) | 2011-04-05 |
| CA2735357C (en) | 2017-06-06 |
| BRPI0917926A2 (pt) | 2015-11-17 |
| AU2009286936A1 (en) | 2010-03-04 |
| EP2321496A1 (de) | 2011-05-18 |
| UA105366C2 (ru) | 2014-05-12 |
| RU2011111733A (ru) | 2012-10-10 |
| US20110146981A1 (en) | 2011-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2505669C2 (ru) | Способ и устройство для транспортировки "in-situ" битума или особо тяжелой фракции нефти | |
| US8607862B2 (en) | Method and device for in-situ conveying of bitumen or very heavy oil | |
| RU2444616C2 (ru) | Устройство для добычи in-situ битума или сверхтяжелой нефти | |
| RU2499886C2 (ru) | Установка для добычи на месте содержащего углеводороды вещества | |
| CA2717607C (en) | Apparatus for the inductive heating of oil sand and heavy oil deposits by way of current-carrying conductors | |
| US8763691B2 (en) | Apparatus and method for heating of hydrocarbon deposits by axial RF coupler | |
| AU2011329406B2 (en) | Twinaxial linear induction antenna array for increased heavy oil recovery | |
| RU2651470C2 (ru) | Экранированная многопарная система в качестве подводящей линии к индуктивной петле для нагревания в месторождениях тяжелой нефти | |
| RU2589011C2 (ru) | УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ДОБЫЧИ НА МЕСТЕ ЗАЛЕГАНИЯ (in-situ) БИТУМА ИЛИ ТЯЖЕЛОЙ ФРАКЦИИ НЕФТИ | |
| US20170204701A1 (en) | A hydrocarbon heating system | |
| EP4077866B1 (en) | Heating systems | |
| US12362681B2 (en) | Systems and methods for generating signals | |
| US20130192820A1 (en) | Device and method for using the device for "in situ" extraction of bitumen or ultraheavy oil from oil sand deposits | |
| CA2934111C (en) | Method for introducing an inductor loop into a rock formation | |
| RU2673091C1 (ru) | Нагреватель месторождения | |
| CA2875060A1 (en) | Process and system for delivering steam |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190718 |