[发明专利]含有碳氢化合物的地层中的多个层的时序加热

说明书

政府利益

按照在美国能源部的主合同No.DE-ACO5-00OR22725下运行的 UT Battelle，LLC和壳牌勘探和生产公司之间的协议No. ERD-05-2516，美国政府拥有本发明中的某些权益。

技术领域

本发明一般涉及用于从各种地下地层(比如含有碳氢化合物的地 层)生产碳氢化合物、氢和/或其他产品的方法和系统。特别是，某些 实施例涉及按照时序方法处理含有碳氢化合物的地层中的多个层。

背景技术

从地下地层获得的碳氢化合物常常用作能源、原料和消费品。由 于对可利用的碳氢化合物资源的枯竭的担忧和对产出的碳氢化合物的 总体质量下降的担忧，已经开发了用于更有效地回收、处理和/或使用 可利用的碳氢化合物资源的方法。原地处理可用于从地下地层中移出 碳氢化合物材料。地下地层中的碳氢化合物材料的化学和/或物理性质 可能需要进行变化以便允许碳氢化合物材料更容易从地下地层中移 出。该化学和物理变化可以包括生产可移出流体的原地反应、地层中 的碳氢化合物材料的组分变化、溶解度变化、密度变化、相变和/或粘 度改变。流体可能是，但不限于气体、液体、乳状液、泥浆、和/或具 有类似于液体流的流动特性的固体颗粒流。

在北美洲、南美洲、非洲和亚洲发现了包含在比较可渗透的地层 中(例如在沥青砂中)的重质碳氢化合物类(重油和/或焦油)的大矿 床。焦油可以被露天生产并被改质为轻质碳氢化合物(比如原油、石 脑油、煤油、和/或气油)。露天采矿过程可以进一步将沥青从沙中分 离出来。分离出的沥青可以使用传统的精炼方法转变为轻质碳氢化合 物。通常，生产和改质焦油砂基本上比从传统的油储层中生产轻质碳 氢化合物更昂贵。

由焦油砂原地生产碳氢化合物可以通过加热和/或将气体注入地 层中来实现。Ostapovich等人的美国专利5,211,230和Leaute的美国 专利5,339,897描述了位于含油储层中的水平生产井。竖直管路可被用 来将氧化剂气体注入该储层中以用于原地燃烧。

Ljungstrom的美国专利2,780,450描述了原地加热含沥青的地质 层来将液态的焦油类物质转换或者裂解为油和气体。

Ware等人的美国专利4,597,441描述了在储层中同时接触油、热 量和氢气。氢化作用可以提高油从储层的采收率。

Glandt的美国专利5,046,559和Glandt等人的美国专利5,060,726 描述了对注入井和生产井之间的一部分焦油砂地层进行预加热。可从 注入井将蒸汽注入到地层中，从而在生产井处生产出碳氢化合物。

如上所概述的，已进行大量努力来研发用于从含有碳氢化合物的 地层经济地生产出碳氢化合物、氢气和/或其他产品的方法和系统。然 而，目前仍有许多不能从其中经济地生产碳氢化合物、氢气和/或其他 产品的含有碳氢化合物的地层。因此，仍需要用于从各种含有碳氢化 合物的地层中生产碳氢化合物、氢气和/或其他产品的改进方法和系 统。具体地说，需要一种或多种方法来处理带有被不渗透层分隔开的 两个或多个碳氢化合物层的地层。按照时序方法对这些层进行生产可 以提高处理这种地层的经济生存能力。

发明内容

在此描述的实施例一般涉及用于处理地下地层的系统、方法和加 热器。在此描述的实施例一般还涉及具有其中的新颖部件的加热器。 这种加热器可以通过使用在此描述的系统和方法而获得。

在某些实施例中，本发明提供一种或多种系统、方法和/或加热器。 在某些实施例中，所述系统、方法和/或加热器用于处理地下地层。

在某些实施例中，本发明提供一种用于处理含有碳氢化合物的地 层的方法，所述方法包括：从位于地层开口中的第一加热器向地层中 的第一碳氢化合物层提供热量持续第一时间量，该开口和第一加热器 具有位于地层中的第一碳氢化合物层中的大体水平或倾斜的部分和至 少一个在该大体水平或倾斜部分和地面之间延伸的连接部分；从该开 口移出第一加热器的至少一个连接部分；将隔离材料放在该开口中， 从而使得该隔离材料至少部分地隔离第一加热器的大体水平或倾斜部 分所位于的层；在第二碳氢化合物层中形成另一个大体水平或倾斜的 开口部分，该另一个部分从该开口的连接部分中的至少一个延伸出； 将第二加热器放在该另一个大体水平的开口部分中；以及从第二加热 器向第二碳氢化合物层提供热量。