[发明专利]加热地下地层以转化有机物成为烃流体的电传导方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2008年10月29日提交、名称为ELECTRICALLY CONDUCTIVE METHODS FOR HEATING A SUBSURFACE FORMATION TO CONVERT ORGANIC MATTER INTO HYDROCARBON FLUIDS(加热地下地层以转化有机物成为烃流体的电传导方法)的美国临时申请61/109,369的权益，该临时申请通过引用以其全部内容并入本文。

发明背景

技术领域

本发明涉及从地下地层采收烃的领域。更具体地，本发明涉及从富含有机物岩层原位采收烃流体，所述岩层包括例如油页岩地层、煤地层和焦油砂地层。本发明还涉及使用电能加热地下地层的方法。本申请涉及在审的美国非临时专利申请号12/074,899，律师文案号2007EM026，其在2008年3月7日提交，名称为“Granular Electrical Connections for In Situ Formation Heating(用于原位地层加热的粒状电连接)”，并且通过引用以整体并入本文。美国申请号12/074,899又要求在2007年3月22日提交的在审美国临时专利申请号60/919,391的权益，该临时申请名称也是“Granular Electrical Connections for In Situ Formation Heating(用于原位地层加热的粒状电连接)”，并且通过引用以其整体并入本文。

技术讨论

已知某些地质地层包含被称为“干酪根(kerogen)”的有机物。干酪根是固体含碳物质。当干酪根被嵌在岩层中时，该混合物被称为油页岩。实际上，不管该矿物质事实上在技术上是不是页岩，它都是由致密粘土形成的岩石。

干酪根暴露于热一段时间后经历分解。加热后，干酪根在分子水平上分解以产生油、气和含碳焦炭。还可以产生少量的水。油、气和水流体在该岩石基体内变得可以流动，而含碳焦炭保持基本上不动。

在世界范围内的各个地区包括美国都发现了油页岩地层。此类地层主要在怀俄明州、科罗拉多州和犹他州发现。油页岩地层往往位于相对浅的深度，并且通常的特征在于有限的渗透性。一些人认为油页岩地层是这样的烃沉积物，其还没有经历认为是形成常规油和气储量所需的多年热和压力。

干酪根分解产生流动烃的速率依赖于温度。在许多岁月的期间一般超过270℃(518℉)的温度对于大量转化来说可能是必需的。在更高的温度下大量转化可以在更短的时间内发生。当干酪根被加热至所需温度时，化学反应将形成固体干酪根的较大分子裂解成较小的油和气分子。热转化工艺被称为热解或干馏。

从油页岩地层提取油已经尝试了许多年。近地表油页岩在地表被开采并干馏已经一个多世纪。在1862年，James Young开始加工苏格兰油页岩。该工业持续了大约100年。商业上通过地表开采的油页岩干馏也已经在其它国家进行。这些国家包括澳大利亚、巴西、中国、爱沙尼亚、法国、俄罗斯、南非、西班牙和瑞典。然而，因为它证实是不经济的或者由于废页岩处理上的环境限制，该实践在最近几年已经大部分停止。(参见T.F.Yen和G.V.Chilingarian，“Oil Shale，”Amsterdam，Elsevier，p.292，其全部公开内容通过引用并入本文)。此外，地表干馏需要开采油页岩，这限于对非常浅地层的应用。

在美国，自从20世纪00年代早期就已经知道在西北的科罗拉多州存在油页岩沉积物。尽管时不时在该地区开展研究项目，但是还没有进行认真的商业开发。大部分对油页岩生产的研究在20世纪00年代后期进行。该研究主要是针对页岩油地质学、地球化学以及在地表设备中的干馏。

在1947年，美国专利号2,732,195授予Ljungstrom。该发明名称为“Method of Treating Oil Shale and Recovery of Oil and Other Mineral Products Therefrom”的专利提议在高温下将热原位施加于油页岩地层。这种原位加热的目的是蒸馏烃和将它们采收到表面。该′195 Ljungstrom专利通过引用并入本文。