[发明专利]蒸汽注入式矿物绝缘加热器设计

说明书

相关专利

本申请要求2013年11月20日提交的美国临时申请No.61/906725的权益，该申请在这里作为参考引入。

背景

技术领域

本发明总体涉及用于从各种地下地层例如含烃地层中产出烃和/或其它产品的方法和系统。

背景技术

从地下地层中获得的烃常常用作能源、作为原料和作为消费品。对可获得的烃源耗尽的担心和对所产出的烃的总质量下降的担心已经导致开发了更加有效地采收、加工和/或使用可获得的烃源的方法。可使用原位法从地下地层中移出以前应用可用方法难以接近和/或提取太昂贵的烃物质。可能需要改变地下地层内的烃物质的化学和/或物理性能，以允许烃物质更加容易地从地下地层中移出和/或提高烃物质的价值。化学和物理变化可包括产生可移出流体、组成变化、溶解度变化、密度变化、相变和/或地层内烃物质的粘度变化的原位反应。

在北美、南美、非洲和亚洲发现在相对不可渗透的地层中(例如在焦油砂中)包含的大的重质烃(重质油和/或沥青)贮量。焦油可以地面采矿和提质成较轻的烃如原油、石脑油、煤油和/或瓦斯油。地面选矿处理可进一步使沥青与砂子分离。分离的沥青可以使用常规的精炼方法转化成轻质烃。与从常规油储层中产出较轻烃相比，采矿和提质焦油砂通常明显更贵一些。

从焦油砂中原位产出烃可采用加热和/或将流体注入地层来实现。Todd的美国专利US4,084,637、Glandt等的US4,926,941、Glandt的US5,046,559和Glandt的US5,060,726均描述了由地下地层产出粘性物质的方法，所述方法包括使电流通过地下地层，所有这些专利均在这里作为参考引入。可以由注入井向地层中注入蒸汽以产出烃。

可以使油页岩地层原位加热和/或干馏以增加地层的渗透性和/或将油母岩质转化为API比重度大于10°的烃。在油页岩地层的常规处理中，通常将含油母岩质的部分油页岩地层加热到大于370℃的温度以形成低分子量烃、碳的氧化物和/或分子氢。由油页岩地层产出沥青的一些方法包括加热油页岩至温度高于油页岩的天然温度直到油页岩的一些有机组分转化为沥青和/或可流动物质。

Prats的美国专利US3,515,213描述了在相对较长时间段内使在中等温度受热的流体从地层内的一个点循环至另一个点，直到油页岩地层内包含的大部分有机组分均转化为油页岩衍生的可流动物质，该专利在这里作为参考引入。

Miller的美国专利US7,562,707和Karanikas的美国专利US7,635,024描述了用于处理含烃地层的方法和加热器，其中包括由多个加热器提供热量以使烃地层中的烃移动，这两个专利在这里作为参考引入。

Vinegar等的美国专利US7,798,220、Stegemeier的US7,717,171、Vinegar等的US7,841,401、Stegemeier等的US7,739,947、Mundunuri等的US7,681,647、Hsu的US7,677,314、Vinegar等的US7,677,310和Vinegar等的US7,673,681描述了处理烃地层的方法，其包括结合驱动和/或氧化流体，应用加热器加热烃层。这些专利在这里作为参考引入。

Vinegar等的美国专利US7,073,578(其在这里作为参考引入)描述了在衬里和加热器之间的开孔内放置管道。所述衬里包括允许通过所述衬里的开孔。可以为管道提供蒸汽以防止在衬里的长度方向上发生结焦，从而衬里中的开孔不会堵塞且可以维持流体通过所述开孔。

Reynolds等的美国专利公开US2009/0260812(其在这里作为参考引入)描述了通过一个或多个井孔向至少一部分含烃地层提供水和在氧源的存在下在一个井孔内放置的一个或多个加热器中使含硫化氢的至少一部分燃料物流燃烧以产生燃烧副产品物流。燃烧热量被传递给部分含烃地层。燃烧副产品物流包含一种或多种硫的氧化物。通过使至少一部分燃烧副产品物流与一部分水和/或含烃地层中的一部分水接触释放出溶解热。

如上所述，已经做了大量努力来从含烃地层产出烃和/或沥青。但目前仍有许多不能经济开采的含烃地层。因此，对于加热包含例如沥青的含烃地层和由所述含烃地层产出具有所需性质的沥青和/或液态烃的改进方法存在需求。

发明内容