BRPI0707522A2 - método e sistema para extração de hidrocarbonetos de xisto betuminosos - Google Patents

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BRPI0707522A2
BRPI0707522A2 BRPI0707522-7A BRPI0707522A BRPI0707522A2 BR PI0707522 A2 BRPI0707522 A2 BR PI0707522A2 BR PI0707522 A BRPI0707522 A BR PI0707522A BR PI0707522 A2 BRPI0707522 A2 BR PI0707522A2
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B. O'brien Thomas
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Shale And Sands Oil Recovery Llc
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Abstract

METODO E SISTEMA PARA EXTRAçãO DE HIDROCARBONETOS DE XISTOS BETUMINOSOS A presente invenção se refere um sistema e método para extrair produtos de hidrocarboneto de xistos betuminosos usando fontes de energia nuclear para que a energia frature as formações de xistos betuminosos e forneça calor e pressão suficientes para produzir produtos líquidos e gasosos do hidrocarboneto. As modalidades da presente invenção também revelam as etapas de extrair produtos de hidrocarboneto das formações de xistos betuminosos.

Description

MÉTODO E SISTEMA PARA EXTRAÇÃO DE HIDROCARBONETOS DEXISTOS BETUMINOSOS
REFERÊNCIA CRUZADA RELACIONADA AO PEDIDO
Este pedido de patente reivindica o benefício dopedido de patente americano número de série provisório60/765,667, depositado em 06 de fevereiro de 2006, e opedido de patente de utilidade americano número de sérieprovisório 11/600,992, depositados em 17 de novembro de2006, sendo todo o conteúdo destes pedidos incorporado aquipor referência em sua totalidade.
Campo da invenção
A presente invenção se relaciona a utilização defontes de energia alternativas para criar um método e umsistema que minimize o custo de produzir hidrocarbonetosúteis proveniente de xistos ricos em hidrocarboneto ouxistos betuminosos. O projeto vantajoso da presenteinvenção, inclui um sistema e um método para a recuperaçãode hidrocarbonetos que fornece diversos benefícios,incluindo economizar custos e minimização de energia,limitando o uso da água e reduzindo a emissão de gases deefeito estufa e outras emissões e efluências, tais comodióxido de carbono e outros gases e líquidos.
Antecedente da Invenção
A descoberta de sistemas e métodos melhorados eeconômicos para extrair hidrocarbonetos de formaçõesrochosas ricas organicamente, tais como o xisto betuminoso,foi um desafio por muitos anos. Historicamente, umaquantidade substancial de hidrocarbonetos é produzida dosreservatórios subterrâneos.
Os reservatórios podem incluir o xisto ricoorganicamente dos quais os hidrocarbonetos se derivam. Oxisto contém um precursor do hidrocarboneto conhecido comoquerogênio. O querogênio é um material orgânico complexoque pode amadurecer naturalmente em hidrocarbonetos quandoé exposto a temperaturas acima de 100°C. Este processo,entretanto, pode ser extremamente lento e ocorre sobre otempo geológico.
As formações imaturas de xistos betuminosos sãoaquelas que ainda liberam seu querogênio sob a forma dehidrocarbonetos. Estas formações rochosas ricasorganicamente representam uma vasta fonte de energia.Entretanto, o querogênio deve ser recuperado das formaçõesde xistos betuminosos, que sob métodos anterioresconhecidos pode ser um empreendimento complexo e caro, quepode ter um impacto ambiental negativo tal como gases deefeito estufa e outras emissões e efluências, tais comodióxido de carbono e outros gases e líquidos.
Em um método conhecido, os xistos betuminososcontendo querogênio próximo da superfície podem ser minadose comprimidos e, em um processo conhecido como retortar, oxisto comprimido pode então ser aquecido a altastemperaturas para converter o querogênio em hidrocarbonetoslíquidos. Entretanto, há uma série de inconvenientes para aprodução de xistos betuminosos que inclui custos elevadosde mineração, compressão, e retortagem do xisto, e umimpacto ambiental negativo, que também inclui custo deeliminação de entulho do xisto, local de descontaminação elimpeza. Adicionalmente, muitos depósitos de xistosbetuminosos são profundos, o que torna a superfície demineração impraticável.
Várias tentativas foram feitas para superar osinconvenientes dos métodos anteriores conhecidos derecuperação empregando in situ (isto é, "no local")processos. Os processos in situ podem incluir técnicas nasquais o querogênio é sujeito ao aquecimento in situ atravésde combustão, aquecimento com outro material ou poraquecedores elétricos e pelas radiofreqüências na própriaformação do xisto. 0 xisto é retortado e o óleo resultanteé drenado para o fundo do entulho de modo que o óleo éproduzido dos poços. Ainda em outras tentativas, astécnicas in situ foram descritas incluindo fraturar eaquecer as formações de xisto no subsolo para liberar gasese óleos. Estes tipos de técnicas tipicamente requeremhidrocarbonetos acabados para produzir energia térmica eelétrica e aquecer o xisto, e podem empregar técnicas defratura convencionais ou materiais explosivos. Entretanto,estas tentativas, também continuam a sofrer desvantagenstais como impactos ambientais negativos, custos elevadoscom combustível para produzir a energia térmica para oaquecimento e/ou eletricidade, assim como o alto consumo deágua. Adicionalmente, estes métodos podem ter um impactoambiental negativo tal como gases de efeito estufa e outrasemissões e efluências, tais como dióxido de carbono eoutros gases e líquidos. Conseqüentemente, seria desejávelsuperar as desvantagens e os inconvenientes da arte préviacom um método e um sistema para recuperar produtos dehidrocarboneto de formações rochosas, tais como o xistobetuminoso, que aquece o xisto betuminoso através daenergia induzida elétrica ou termicamente produzida por umreator nuclear. Seria desejável se o método e o sistemapudessem acelerar o processo de maturação dos precursoresdo óleo cru e do gás natural. É mais desejável que o métodoe o sistema da presente invenção fossem vantajosamenteempregados para minimizar os custos de entrada de energia,usar a água limitadamente e reduzir a emissão de gases deefeito estufa e outras emissões e efluências, tais como odióxido de carbono e outros gases e líquidos.
Resumo da Invenção
De acordo com o descrito, um método e sistema sãorevelados para recuperar produtos de hidrocarboneto deformações rochosas, tais como xisto betuminoso, que aquecemo xisto betuminoso através da energia térmica produzida porum reator nuclear para superar as desvantagens e osinconvenientes da arte prévia. Desejavelmente, o método esistema podem acelerar o processo de maturação dosprecursores de óleo cru e gás natural. 0 método e o sistemapodem ser vantajosamente empregados para minimizar oscustos de entrada de energia, para limitar o uso da água ereduzir a emissão de gases de efeito estufa e outrasemissões e efluências, tais como dióxido de carbono eoutros gases e líquidos.
No método e sistema É contemplado que o materialsupercrítico será injetado na formação para produzir afratura e a porosidade que maximizarão a produção dehidrocarbonetos úteis da formação de xistos betuminosos.
Em uma modalidade particular, de acordo com apresente divulgação, um método para recuperar produtos dehidrocarboneto é fornecido. 0 método inclui as etapas de:produzir energia térmica usando um reator nuclear; fornecerenergia térmica a um gerador de gás quente; fornecer um gásao gerador de gás quente; produzir um fluxo de gás quentede alta pressão do gerador de gás quente usando uma bombade alta pressão; injetar fluxo de gás quente de altapressão em poços de injeção onde os poços de injeção sãodispostos em uma formação de xistos betuminosos; retortar oxisto betuminoso na formação de xistos betuminosos usando ocalor do fluxo de gás quente para produzir produtos dehidrocarboneto; e extrair os produtos de hidrocarboneto dopoço de recuperação.
Em uma modalidade alternativa, o método inclui asetapas de: gerar eletricidade usando uma turbina de vapornuclear; retortar o xisto betuminoso em uma formação dexistos betuminosos usando aquecedores elétricos alimentadospor eletricidade para produzir produtos de hidrocarboneto;e extrair os produtos de hidrocarboneto do poço de injeção.
Em uma outra modalidade alternativa, o método incluias etapas de: produzir a energia térmica usando um reatornuclear; fornecer energia térmica a um gerador de salfundido ou metal líquido; fornecer um sal ou metal aogerador de sal fundido ou metal líquido; produzir salfundido ou fluxo de metal fundido do gerador de sal fundidoou metal líquido usando uma bomba, injetar o sal fundido oudo fluxo do metal líquido nas baionetas dos poços deinjeção onde os poços de injeção são dispostos em umaformação de xistos betuminosos, retortar o xisto betuminosona formação de xistos betuminosos usando o calor do salfundido ou o fluxo do metal líquido para produzir produtosde hidrocarboneto; e extrair os produtos de hidrocarbonetodo poço de recuperação.
Em uma outra modalidade alternativa, o método incluias etapas de gerar eletricidade usando uma turbina de vapornuclear; retortar o xisto betuminoso em uma formação dexistos betuminosos usando as radiofreqüências energizadaspela eletricidade para produzir produtos de hidrocarboneto;e extrair os produtos de hidrocarboneto do poço derecuperação.
A presente invenção fornece um sistema e um métodopara extração de produtos de hidrocarboneto de xistosbetuminosos usando fontes do reator nuclear para que aenergia frature as formações de xistos betuminosos eforneça calor suficiente e/ou a energia elétrica paraproduzir produtos líquidos e gasosos do hidrocarboneto. Asmodalidades da presente invenção também revelam as etapasde extrair os produtos de hidrocarboneto das formações dexistos betuminosos.
O xisto betuminoso contém os precursores de óleo crue gás natural. O método e o sistema podem ser empregadospara acelerar artificialmente o processo de maturaçãodestes precursores, fraturando primeiro a formação usandomateriais supercríticos para aumentar a porosidade e apermeabilidade, e então aquecem o xisto para aumentar atemperatura da formação acima do aquecimento natural criadopor uma pressão de sobrecarga. O uso de um reator nuclearpode reduzir o custo de entrada da energia em comparação àutilização de hidrocarbonetos acabados para a produção deenergia térmica e/ou produto. Os reatores nuclearesproduzem temperatura supercrítica na faixa de 200° a IlOO0C(dependendo do material a ser usado) necessária paraaumentar a pressão usada no processo de fratura comparado àfratura hidráulica convencional e/ou uso de explosivos. Noxisto betuminoso, o máximo de fratura é vantajoso para aacumulação e à recuperação do hidrocarboneto. Geralmente,os xistos maciços em seu estado natural têm permeabilidadee porosidade muito limitadas.
Adicionalmente, limitar o uso da água é tambémbenéfico. 0 uso de grandes quantidades de água temimplicações à jusante em termos de disponibilidade epoluição da água. 0 método e o sistema podemsignificativamente reduzir o uso da água.
Mais, o uso de gás natural/carvão/óleo para uma fontede energia de entrada cria gases de efeito estufa e outrasemissões e efluências, tais como dióxido de carbono eoutros gases. Um número cada vez maior de cientistasacredita que os gases de efeito estufa contribuem para umfenômeno descrito popularmente como "aquecimento global". 0método e o sistema da presente divulgação podemsignificativamente reduzir a emissão de gases de efeitoestufa.
Breve Descrição dos Desenhos
A presente invenção, tanto em sua organização quantona sua maneira da operação, será compreendida maisperfeitamente da descrição detalhada das modalidadesilustrativas a seguir juntamente com os desenhos anexos,nos quais:
A figura 1 é um diagrama esquemático de um método esistema para fraturar o xisto betuminoso usando uma fontede energia nuclear de acordo com os princípios da presenteinvenção;
A figura 2 é um diagrama esquemático dos eixos deperfuração direcionados usados em um local da extração, deacordo com os princípios da presente invenção;
A figura 3 é um diagrama do processo de fluxo deenergia do método e sistema mostrados na figura 1;
A figura 4 é um diagrama esquemático de um método esistema para retortar o xisto betuminoso usando uma fontede energia nuclear de acordo com os princípios da presenteinvenção;
A figura 5 é um diagrama do processo de fluxo deenergia do método e sistema mostrados na figura 4;
A figura 6 é um diagrama esquemático de umamodalidade alternativa do método e sistema mostrados nafigura 4;
A figura 7 é um diagrama de fluxo da energia doprocesso do método e sistema mostrados em figura 6;
A figura 8 é um diagrama esquemático de umamodalidade alternativa do método e sistema mostrados nafigura 4;
A figura 9 é um diagrama de fluxo da energia doprocesso do método e sistema mostrados na figura 8;
A figura 10 é um diagrama esquemático de umamodalidade alternativa do método e sistema mostrados nafigura 4; e
A figura 11 é um diagrama do processo de fluxo deenergia do método e sistema mostrados na figura 10.
Descrição detalhada
As modalidades exemplificativas do método e dosistema para extrair produtos de hidrocarboneto usandofontes de energia alternativas para fraturar formações dexistos betuminosos e para aquecer o xisto para produzirprodutos líquidos e gasosos do hidrocarboneto sãodiscutidas em termos de recuperação de produtos dehidrocarboneto das formações rochosas e, maisparticularmente, em termos de recuperação de tais produtosde hidrocarboneto de xistos betuminosos através da energiatérmica produzida por um reator nuclear. O método e sistemade recuperação de hidrocarbonetos podem acelerar o processode maturação dos precursores de óleo cru e gás natural. Econtemplado que um método e sistema como revelados aquipodem ser empregados para minimizar custos de entrada deenergia, limitar o uso da água, e reduzir a emissão degases de efeito estufa e outras emissões e efluências, taiscomo dióxido de carbono e outros gases e líquidos. 0 uso deum reator nuclear para produzir energia térmica reduz oscustos de entrada de energia e evita o desperdício deprodutos de hidrocarboneto acabados para produzir energiatérmica e os inconvenientes relacionados associados a estesdiscutidos aqui. É previsto que a presente divulgação podeser empregada com uma faixa de aplicações de recuperaçãopara a extração de xistos betuminosos que inclui outrastécnicas in situ, tais como combustão e processosalternativos de aquecimento e métodos de produção dasuperfície. É ainda previsto a presente divulgação pode serusada para a recuperação de diferentes materiais dehidrocarbonetos ou dos seus precursores dispostos emposições subterrâneas.
A seguinte discussão inclui uma descrição do método esistema para recuperar hidrocarbonetos de acordo com osprincípios da presente divulgação. As modalidadesalternativas também são divulgadas. A referência será feitaagora em detalhe às modalidades exemplificativas dapresente divulgação, que são ilustradas nas figurasacompanhantes. Retornando agora a figura 1, é ilustrado ummétodo e um sistema para recuperar produtos dehidrocarboneto, como, por exemplo, um sistema 20 parafraturar e retortar o xisto betuminoso usando um reatornuclear e um sistema de transferência térmico associado, deacordo com os princípios da presente divulgação.
0 reator nuclear e os componentes térmicos do sistema20 são apropriados para aplicações de recuperação. Exemplosdeste reator nuclear e dos componentes térmicos são aquifornecidos, embora equipamentos alternativos possam serselecionados e/ou preferidos, como determinado por alguémversado na técnica. As modalidades detalhadas da presentedivulgação são aqui reveladas, entretanto, deve sercompreendida que as modalidades descritas são meramenteexemplos de divulgação, que pode ser modificadas de váriasformas. Conseqüentemente, os detalhes funcionaisespecíficos aqui revelados não devem ser interpretados comolimitativos, mas meramente como uma base para asreivindicações e como uma base representativa para que umapessoa versada na arte empregue variações a presentedivulgação de qualquer modalidade detalhada de maneiraapropriadamente. Em um aspecto do sistema 20 e seu métodode operação associado, um local de extração 22 do xistobetuminoso é selecionado para a recuperação de produtos dehidrocarboneto e o tratamento de precursores de óleo e gás.A seleção de local será baseada no mapeamento dasubsuperfície usando dados existentes da perfuração taiscomo perfis geofísicos e testemunhos de poços e finalmenteos dados do novo poço de perfuração dentro de uma graderegular. As áreas com elevadas concentrações de querogêniorelativamente maduro e de litologia favorável à fraturaserão selecionadas. Os dados de perfis geofísicos de poçosquando disponíveis, incluindo resistividade,condutibilidade, perfis sônicos e etc. serão empregados. Osdados sísmicos são desejáveis; entretanto, o testemunho dospoços é um método confiável para determinar a porosidade ea permeabilidade reais que estão relacionadas aoaquecimento eficiente e à extração do produto acabado,hidrocarbonetos úteis. O tamanho e a distribuição do grãotambém são desejáveis porque os xistos levam areias. Asáreas onde há uma densidade elevada de perfuração e dadosconfiáveis com indicações positivas nos dados seriamideais. A análise geoquímica é também desejável aoprocesso, como os xistos tendem a ter característicasgeoquímicas muito complexas. A geoquímica da superfície édesejável em um sentido localizado. As característicasestruturais e os ambientes deposicionais são desejáveis emmais área ou sentido regional. A reconstrução de ambientesdeposicionais e a dinâmica pós-deposicional são desejáveis.Por exemplo, os xistos betuminosos ao longo da costacentral da Califórnia apresentam muita fratura naturaldevido à dobradura pós-deposicional e fratura dos leitos. Amodelagem computacional tridimensional fornecida é bastantecom dados precisos seria desejável. Enquanto, a experiênciaé obtida nos parâmetros ótimos para a exploração, todo oprocesso e sistema podem ser modulados em sua aplicação aosdiferentes ambientes subsuperficiais. No local selecionado22, um nível de superfície 24 é perfurado para a extraçãodos testemunhos de poços (não mostrados) usando oequipamento de perfuração apropriado para uma aplicação naformação da rocha, como é conhecido por uma pessoa versadana arte. Os testemunhos de poços são extraídos do local 22e a informação geológica é tomada dos testemunhos de poços.Estes testemunhos de poços estão analisados para determinarse o local selecionado 22 é apropriado para a recuperaçãode hidrocarbonetos e o tratamento dos precursores de óleo ede gás.
Se os testemunhos de sondagem têm as características desejadas, o local 22 será considerado apropriado paratentar extrair hidrocarbonetos do xisto betuminoso. Assim,uma estratégia e um projeto são formulados para construirpoços de fratura e poços de injeção da retorta, como serádiscutido abaixo. As junções, as fraturas e as fraquezas deposicional serão exploradas para maximizar o efeito destemétodo de fratura. Áreas ideais podem ser identificadas comum grau relativamente alto de fratura natural devido àsdobras e falhas como observado nas áreas da costa centralda Califórnia. Disposições de tubulações serão orientadasem concerto com estas fraquezas existentes para criar orompimento máximo da matriz da rocha. A colocação do reatornuclear também será formulada e planejada porimplementação, bem como todas as outras colocações deinfra-estruturas necessárias para a execução do método esistema. É contemplado que caso os testemunhos de sondagemtomados do local selecionado não sejam considerados comotendo as características desejadas, um local alternativopode ser selecionado. 0 local 22 é também preparado para ainstalação e construção relativa de um gerador de materialsupercrítico 28 e de outros componentes incluindo as bombasde alta pressão 30 e equipamento de perfuração (nãomostrado).
Em um outro aspecto do sistema 20, a instalação e aconstrução relacionada do reator nuclear 26 e doscomponentes do sistema de transferência térmica no local 22são realizadas. O equipamento de encanamento (não mostrado)é construído e instalado. Um material de suprimento 34 éconectado ao equipamento de encanamento e aos componentesdo sistema de transferência térmico. O equipamento elétrico(não mostrado) é preso e instalado. As conexões elétricasfora do local (se disponível) são feitas ao equipamentoelétrico. Se as conexões elétricas fora do local não estãodisponíveis, então uma pequena corrente de energia doreator nuclear pode ser gerada usando um gerador elétricoconvencional (não mostrado). É contemplado que equipamentode encanamento e o equipamento elétrico que são empregados,também são apropriados para uma aplicação da extração dexistos betuminosos e, mais particularmente, para arecuperação de hidrocarbonetos e para o tratamento de seusprecursores, como é conhecido por aqueles versados natécnica.
É previsto que o reator nuclear 26 pode ser um reatornuclear de pequena ou grande escala empregado no sistema 20de acordo com os princípios da presente divulgação. Oreator nuclear 26 é uma fonte térmica usada para fornecer aenergia térmica 32 para fraturar uma formação de xistosbetuminosos (não mostrada). O reator nuclear 26 édimensionado para ser localizado próximo ou na formação dexistos betuminosos do local 22. É previsto que a faixatérmica do reator nuclear 26 está entre 20 MWth a 3000MWth. Por exemplo, um reator nuclear, tal como o reatorToshiba 4S, pode ser usado. Estes reatores podem incluirreatores de todas as gerações III, III+ e IV, incluindo,mas não limitados aos reatores de água pressurizada,reatores de água de ebulição, reatores de CANDU, reatoresavançados de gás, ESBWR, reatores de temperatura muitoalta, reatores de refrigeração a hélio ou outros gases,reatores de sal fundido, reatores de água supercríticos etodas as próximas gerações de projetos de plantas nucleares.O gerador material supercrítico 28 é construído einstalado no local 22. O reator nuclear 26 é acoplado aogerador de material supercrítico 28, como é conhecido poraqueles versados na técnica, para transferência de energiatérmica 32. A fonte fornecedora de material 34 entrega omaterial 35 ao gerador de material supercrítico 28. Osistema 20 emprega o gerador de material supercrítico 28,em colaboração com o reator nuclear 26 como a fontetérmica, para produzir o material supercrítico 36 parafraturar as formações de xistos betuminosos. É contempladoque um número de materiais pode ser gerado pelo gerador dematerial supercrítico 28 para fraturar, tal como a água,dióxido de carbono e nitrogênio, entre outros.
O uso do material supercrítico 36 é empregado pararealçar a permeabilidade e a porosidade da formação dexistos betuminosos com fratura. Os estudos mostraram que omaterial supercrítico pode eficazmente ser usado parapermear e fraturar as formações rochosas. (Veja, porexemplo: 14th International Conference on the Properties ofWater and Steam in Kyoto, Sergei Fomin*. Shin-ichi Takizawaand Toshiyuki Hashida, Mathematical Model of the LaboratoryExperiment that Simulates the Hydraulic Fracturing of Rocksunder Supercritical Water Conditions, Fracture andReliability Research Institute, Tohoku University, Sendai980-8579, Japan), que é incorporado aqui em sua totalidade.Outro material supercrítico tem sido usado em outrasaplicações.
Os sistemas para controlar pressões extremamente altasdevem ser instalados para operar com segurança em todo oaparelho. A colocação de dispositivos anti-rupturas eválvulas de escape de pressão será integrada no sistema emonitorada cautelosamente no inicio do processo de teste.
As bombas de alta pressão 30 são instaladas eacopladas no local 22, o gerador de material supercrítico28 para injetar material supercrítico 36 nas formações dexistos betuminosos. As bombas de alta pressão 30 entregammaterial supercrítico 36 aos poços de fratura de xistosbetuminosos 38 em alta pressão. O material supercrítico 36é entregue em altas pressões às formações de xistosbetuminosos para conseguir a permeabilidade máxima noxisto. É previsto que as bombas da alta pressão 30 entregampressões na escala entre 50 e 500 MPa ou maior. Estasbombas podem ser centrífugas ou outros tipos de bombas. Asbombas de alta pressão e as estações de bombeamento remotasexigidas (não mostradas) podem ser projetadas para aoperação remota usando os sistemas de tubulações paraAquisição de Dados e Controle Supervisório (SCADA) e podemser equipadas com o equipamento de proteção tal comocontroladores de pressão da entrada e descarga edispositivos de fechamento automático em caso de partidadas condições de funcionamento do projeto.
É ainda previsto que um parâmetro ótimo de injeçãopode ser determinado baseado nas características daformação e em outros fatores. Os ambientes geológicos podemvariar localmente e regionalmente. Assim como discutidoacima, o sistema 20 pode incluir várias configurações debomba de alta pressão tais como uma série de bombasmúltiplas para conseguir ótimos resultados. 0 sistema dedistribuição material supercrítico descrito é construído einstalado no local 22, como conhecido por aqueles versadosna técnica. Todos os sistemas são testados e uma integraçãode distorção é executada.
Uma infra-estrutura 3 9 para fratura de poços 3 8 (afigura 1) é construída no local 22, como mostrado na figura2. Um equipamento de perfuração 4 0 com o equipamentoprojetado para a perfuração direcional precisa é trazidopara o local. Isto será muito importante para determinarexatamente a posição do pedaço ao perfurar. Muitasinovações recentes em sondas de perfuração e nos projetosde equipamento tornam isto possível. As sondas deperfuração podem ser alugadas por dia ou por profundidadeperfurada e são trazidas parte por parte no caso de sondasde perfuração grandes e podem ser montadas sobre o caminhãono caso de sondas pequenas. As sondas de perfuraçãomontadas sobre caminhões podem perfurar a profundidades de682 metros (2200 pés) ou mais do local 22, como é conhecidopor aqueles versados na técnica. A sonda de perfuração 40 édisposta adjacente a um furo de perfuração vertical 42 doqual o furo de perfuração horizontais 44, que pode serdisposto nas direções ortogonal, angular ou não-ortogonalem relação ao furo de perfuração vertical 42, é formado. 0xisto betuminoso que fraturado os poços 3 8 é instalado cominfra-estrutura 39 do local 22. Os poços de fratura dexistos betuminosos 38 injetam material supercrítico 36 nosfuros de perfuração 42, 44 de formação de xistosbetuminosos e local 22.
A perfuração direcional é empregada para maximizar oaumento na permeabilidade e porosidade da formação dexistos betuminosos e para maximizar a exposição da formaçãode xistos betuminosos ao calor induzido. A configuração dosfuros de perfuração horizontais 44 pode ser formuladabaseada em características geológicas da formação de xistosbetuminosos como determinado pelas amostras de perfuração epela investigação geofísica. Estas características incluemas desconformidades deposicionais, orientação dos planos deleito, xistosidade, assim como rompimentos estruturaisdentro dos xistos em conseqüência das tectônicas. Asfraquezas existentes nas formações de xistos betuminosospodem ser exploradas incluindo desconformidadesdeposicionais, fraturas de esforço e falhas.Uma ilustração do fluxo de energia do sistema 20 paraoperações de fratura do xisto betuminoso (figura 1) , comomostrado na figura 3, inclui energia nuclear 46 gerada doreator nuclear 26. A energia nuclear 46 cria a energia5 térmica 32 que é transferida para o gerador de materialsupercrítico 28 para produzir o material supercrítico 36. Omaterial supercrítico 36 é entregue às bombas de altapressão 30. A energia da bomba 48 coloca materialsupercrítico 36 sob alta pressão.
As bombas de alta pressão 3 0 entregam materialsupercrítico 36 para os poços de fratura 38 com energiasuficiente 50 para causar fratura nas formações de xistosbetuminosos. Tal força de fratura aumenta a porosidade e apermeabilidade da formação de xistos betuminosos com aestimulação hidráulica sob circunstâncias supercrítica. Osmateriais supercríticos residuais das operações de fraturasão recuperados através de um sistema de recuperação dematerial 45 e é reintroduzido ao gerador de materialsupercrítico 28 através da fonte de material 34 usandocanalizações apropriadas, como é de conhecimento daquelesversados na técnica. É previsto que um sistema derecuperação de material é empregado para minimizar oconsumo de material usado para fraturar a formação dexistos betuminosos. Um sistema de reciclagem pode serdesdobrado para minimizar também qualquer poluição da águasubterrânea e reciclar o material sempre que for possível.
Em um outro aspecto do sistema 20, as operações defratura que empregam o sistema de distribuição materialsupercrítico descrito e os poços de fratura 38 de xistosbetuminosos 38 são iniciadas. 0 reator nuclear 26 e osistema de distribuição de material estão funcionando. Afratura das formações de xistos betuminosos através dospoços 3 8 é conduzida para aumentar a permeabilidade e aporosidade da formação de xistos betuminosos por indução docalor. 0 processo de fratura na formação de xistosbetuminosos no local 22 é seguido através das tomadas deleituras. Baseado nestes valores de leitura, as formulaçõessão conduzidas para determinar quando a fratura estáavançada a um nível desejado. Um método de determinação donível de fratura seria tomar alguns tipos de materialbasicamente inerte, circulando-o pelo buraco, e lendo aquantidade e a taxa de perda material. Em outras palavras,medir a "perda" na formação. Os gases também podem serempregados com a quantidade de perda de pressão sendo usadapara medir o grau da fratura. Estas medidas seriamcomparadas ao nível "pré-fratura". Este método seriaparticular útil no caso de microfratura. Os testemunhos depoços são extraídos da formação fraturada de xistosbetuminosos. Estes testemunhos são analisados. A análisedos resultados é usada para formular e implementar umesquema da perfuração para os poços de injeção para poçosde perfuração e retortagem para a recuperação de produto.
Em um outro aspecto do sistema 20, poços de fratura38 de xistos betuminosos 38 são desmantelados da infra-estrutura 39. Inicialmente, o funcionamento do reatornuclear 26 é interrompido temporariamente na paradaprogramada fria ou quente dependendo particularmente do dascaracterísticas do reator. Os poços de fratura 38 de xistosbetuminosos 3 8 são desmontados e removidos da infra-estrutura 3 9 do local 22. Os poços de retorta e os poços derecuperação de perfuração (não mostrados) são construídoscom a infra-estrutura 39, no lugar de poços de fratura 3 8de xistos betuminosos 38, e instalados no local 22 emconexão com os furos de perfuração 42, 44. As modalidadesexemplares dos sistemas de retorta para o uso com sistema20, de acordo com os princípios da presente divulgação,estas serão descritas em detalhe com relação às figuras 4 a11 e discutidas abaixo.
Os poços de retorta transferem materiais aquecidos àsformações de xistos betuminosos fraturadas para induzir oaquecimento. A exposição de xistos betuminosos ao calor emrelação à alta pressão acelera a maturação dos precursoresde hidrocarboneto, tais como querogênio, que formamprodutos de hidrocarboneto liqüefeitos e gasosos. Duranteas operações de retortagem, os hidrocarbonetos acumulam. Umsistema apropriado de recuperação é construído para arecuperação do hidrocarboneto, como será discutido. 0reator nuclear 26 é reiniciado para as operações deretortagem, como descrito. Todos os sistemas são testados euma integração de distorção é executada.
Em um outro aspecto do sistema 20, as operações deretortagem que empregam poços de retorta e poços derecuperação da perfuração são iniciadas para a recuperaçãode produto. Os poços de retorta e os poços de perfuraçãosão funcionais e operacionais. Em uma modalidadeparticular, como mostrado na figura 4, o sistema 20 incluium sistema de retortagem 120 para operações de retortagemem relação às formações de xistos betuminosos fraturadas nolocal 22, similar àquelas descritas com relação às figuras1 a 3. 0 local 22 é preparado para a instalação e arelativa construção do sistema de retortagem 120, queinclui o aparelho de manutenção do gás e os componentes dosistema transferência térmica,.que serão descritos.
O sistema de retortagem 120 utiliza gases quentes quesão injetados nas formações de xistos betuminososfraturadas para induzir o aquecimento e acelerar o processode maturação dos precursores do hidrocarboneto comodiscutido. O reator nuclear 26, discutido acima, é umafonte térmica que fornece energia térmica 132 para retortara formação de xistos betuminosos in si tu. 0 reator nuclear26 é dimensionado para ser colocado próximo ou no local 22da formação fraturada de xistos betuminosos. É previsto quea faixa térmica do reator nuclear 26 está entre 20 MWth a3 000 MWth. É também contemplado que o hidrogênio geradopelo reator nuclear 2 6 pode ser usado para aumentar o valordo material contendo carbono, que pode se assemelhar aocarvão e ser recuperável. Um gerador de hidrogênio (nãomostrado) térmico, eletrólise, ou outro pode ser ligado aoreator nuclear 26 para gerar hidrogênio para este uso. Umsistema de injeção de gás 134 é instalado no local 22. Osistema de injeção de gás 134 entrega o gás a um gerador degás quente 128. O gerador de gás quente 128 é construído einstalado no local 22. Há muitos tipos de geradores a gásquente disponíveis para este tipo de aplicação que inclui,mas não está limitado, às caldeiras e similares. O reatornuclear 26 é acoplado ao gerador de gás quente 12 8, como éconhecido por aqueles versados na técnica, paratransferência de energia térmica 132. 0 sistema 20 empregao gerador de gás quente 12 8, em colaboração com o reatornuclear 26, como fonte térmica para produzir gás quente 136para a retorta das formações de xistos betuminososfraturadas.
É previsto que a saída térmica do reator nuclear 26pode ser usada para aquecer vários tipos de gás parainjeção para a retortar as formações de xistos betuminosos,tais como ar, dióxido de carbono, oxigênio, nitrogênio,metano, ácido acético, vapor ou outros gases apropriados eoutras combinações apropriadas. Outros gases também podemser injetados secundariamente para maximizar o processopara retortagem se apropriado.
As bombas de alta pressão 130 são instaladas no local22 e acopladas ao gerador de gás quente 128 para injetargás quente 13 6 nas formações de xistos betuminososfraturadas. As bombas de alta pressão 130 colocam gásquente 136 em um estado de alta pressão para promover aretorta das formações de xistos betuminosos. É previsto queo sistema 2 0 pode incluir as várias configurações de bombade alta pressão que incluem as bombas múltiplas e gasesmúltiplos para maximizar a eficácia da operação de retorta.
Os poços de injeção de retorta 138 do aquecimento dexistos betuminosos ativo são instalados com a infra-estrutura do sistema 20, como discutidos. 0 gás quente 136é transferido para os poços de injeção 138 e injetados naformação fraturada de xistos betuminosos. 0 uso daperfuração horizontal descrito com relação à figura 3, podeser empregado para maximizar a exposição da formação dexistos betuminosos ao calor necessário para formar tantohidrocarbonetos gasosos como liqüefeitos. Isto pode levarentre 2 a 4 anos para que se forme querogênio suficientepara ser comercialmente. recuperável. Após essa recuperaçãopode ocorrer em um nível comercial entre 3 a 30 anos oumais.
Um sistema de recuperação de produto 160 é construídono local 22. O sistema de recuperação de produto 160 podeser um sistema convencional de recuperação dohidrocarboneto ou outro sistema apropriado que atenda asexigências de recuperação e é acoplado nos poços derecuperação de perfuração 120 (não mostrados) para a coletade hidrocarbonetos gasosos e liqüefeitos que são liberadosdurante o processo para retortagem. Uma ilustração do fluxode energia do sistema 20 com sistema de retortagem 120 paraoperações de retortagem de xistos betuminosos (figura 4) ,como mostrado na figura 5, inclui energia nuclear 146gerada do gás do reator nuclear 26 é entregue do sistema deinjeção de gás 134 para o gerador de gás quente 128. Aenergia nuclear 146 gera energia térmica 132 que étransferida ao gerador de gás quente 128 para produzir gásquente 136. O gás quente 136 é entregue as bombas de altapressão 130. A bomba de energia 148 coloca gás quente 136sob alta pressão.
As bombas de alta pressão 130 entregam gás quente 136aos poços de injeção de retorta 138 com energia 150suficiente para transferir gás quente 136 às formações dexistos betuminosos fraturadas para induzir o aquecimentopara operações de retortagem. A exposição de xistosbetuminosos ao calor em relação à alta pressão acelera amaturação dos precursores do hidrocarboneto, tais como,querogênio que forma hidrocarbonetos liqüefeitos e gasosos.
Durante as operações de retortagem, os produtos dehidrocarboneto 162 acumulam. Os produtos de hidrocarboneto162 são extraídos e coletados pelo sistema de recuperaçãodo produto 160. 0 gás residual das operações de retortagemé recuperado através de um sistema de reciclagem do gás 145e injetado novamente no gerador de gás quente 128 atravésdo sistema de injeção de gás 134. É previsto que um sistemade recuperação de gás seja usado para minimizar o consumode gás usado para retortar a formação de xisto betuminosofraturada.
Em uma modalidade alternativa como mostrado na figura6, o sistema 20 inclui um sistema de retortagem 220 paraoperações de retortagem em relação às formações de xistosbetuminosos fraturadas no local 22, similar àquelesdescritos. 0 local 22 é preparado para a instalação e aconstrução relativa do sistema de retortagem 220, queinclui um gerador de vapor e componentes do sistematransferência térmica, como será descrito.
0 sistema de retortagem 220 emprega o calor geradopelos aquecedores elétricos introduzidos nos furosperfurados nas formações de xistos betuminosos fraturadasdo local 22. O calor gerado induz o aquecimento dasformações de xistos betuminosos fraturadas para acelerar oprocesso de maturação dos precursores do hidrogênio, comodiscutido. 0 reator nuclear 26 discutido acima, é uma fontetérmica que coopera com um gerador de vapor 22 8 paraalimentar uma turbina de vapor 23 0 para gerar o vapor quepode ser usado para conduzir um gerador elétrico 234 aproduzir energia elétrica para retortar à formaçãofraturada de xistos betuminosos in si tu. Caso o reator deágua pressurizada convencional ou reator de não ebulição deágua similar forem usados, um trocador de calor (nãomostrado) pode ser requerido. O reator nuclear 26 édimensionado para ser encontrado no local 22, ou pertodeste, da formação fraturada de xistos betuminosos. Éprevisto que a faixa de capacidade elétrica do reatornuclear 26 está entre 50 MWe a 2000 MWe. É contemplado queo hidrogênio gerado pelo reator nuclear 26 pode ser usadopara aumentar o valor do material constante do carbono, quepode se assemelhar ao carvão, podendo assim serrecuperável. Um gerador de hidrogênio (não mostrado),térmico, eletrólise, ou outro pode ser ligado ao reatornuclear 26 para gerar hidrogênio para este uso.
A fonte de água 34 entrega água ao gerador de vapor228, que é construído e instalado no local 22. O reatornuclear 26 é acoplado ao gerador de vapor 228, como éconhecido por aqueles versados na técnica, paratransferência de energia térmica 232. O sistema 20 empregao gerador de vapor 228, em colaboração com o reator nuclear26, como fonte térmica para produzir vapor 236 para ativara turbina de vapor 23 0 para operar um gerador elétrico quefornece energia elétrica para a retorta das formações dexistos betuminosos fraturadas. Caso o reator de águapressurizada convencional ou reator de não ebulição de águasimilar forem usados, um trocador de calor (não mostrado)pode ser requerido.
O gerador de vapor 22 8 é acoplado a turbina de vapor230, de modo conhecido por aqueles versados na técnica. 0vapor 236 do gerador de vapor 228 flui na turbina de vapor230 para fornecer energia mecânica 237 para geradorelétrico 234. A turbina de vapor 230 é acoplada ao geradorelétrico 234, de modo conhecido por aqueles versados natécnica, e a energia mecânica 237 gera corrente 239 dogerador elétrico 234. É contemplado que a corrente 239 podeincluir corrente alternada ou corrente contínua.
A corrente 239 do gerador elétrico 234 é entregueaos poços de injeção de retorta 13 8 que aqueceeletricamente o xisto betuminoso ativo. Os poços de injeção238 utilizam aquecedores de resistência elétrica (nãomostrados), que são montados nos furos perfurados nasformações de xistos betuminosos fraturadas do local 22,para promover a retorta do óleo betuminoso (veja, porexemplo, a discussão em "Shell to take 61% stake in ChinaOil Shale Venture", Green Car Congress, Internet article,September 1, 2005, incorporado aqui como referência). Osaquecedores de resistência elétrica aquecem a subsuperfíciedas formações de xistos betuminosos fraturadas aaproximadamente 343°C (650°F) durante um período de 3 a 4anos. Durante este período de tempo, a produção dehidrocarbonetos gasosos e liqüefeitos é recuperada em umsistema de recuperação de produto 260.
O sistema de recuperação de produto 260 é construídono local 22. 0 sistema de recuperação de produto 260 éacoplado com poços de injeção 238 ou poços de recuperaçãoda perfuração para a coleta de hidrocarbonetos gasosos eliqüefeitos que são liberados durante o processo daretorta. Uma ilustração do fluxo de energia do sistema 20com sistema de retortagem 220 (figura 6) para operações deretortagem de xistos betuminosos, como mostrado na figura7, inclui a energia nuclear 246 gerada do reator nuclear26. A energia nuclear 246 gera a energia térmica 232 que étransferida ao gerador de vapor 228 para produzir o vapor236. Caso o reator de água pressurizada convencional oureator de não ebulição de água similar forem usados, umtrocador de calor (não mostrado) pode ser requerido. Ovapor 236, que produz a energia mecânica 237 é entregue àturbina de vapor 230. A energia mecânica 237 gera acorrente 239 do gerador elétrico 234.
A corrente 239 entrega a energia elétrica 241 aoselementos de aquecimento elétrico para aquecer as formaçõesde xistos betuminosos fraturadas para induzir oaquecimento. A exposição de xistos betuminosos ao caloracelera a maturação dos precursores do hidrocarboneto, taiscomo o querogênio, que forma hidrocarbonetos liqüefeitos egasosos. Durante as operações de retortagem, os produtos dehidrocarboneto acumulam. Os produtos de hidrocarboneto sãoextraídos e coletados pelo sistema de recuperação doproduto 260.
Em uma outra modalidade alternativa, como mostrado nafigura 8, o sistema 20 inclui um sistema de retortagem 320para as operações de retortagem em relação às formações dexistos betuminosos fraturadas no local 22, similar àqueledescrito. O local 22 é preparado para a instalação econstrução relativa do sistema de retortagem 320, queinclui um gerador de sal fundido ou metal líquido, osaquecedores da baioneta e os componentes de sistematransferência térmica, que serão descritos.
O sistema de retortagem 320 emprega os sais fundidosou o metal líquido, que são injetados nas formações dexistos betuminosos fraturadas para acelerar o processo dematuração dos precursores do hidrocarboneto como discutido.O reator nuclear 26 é uma fonte térmica que fornece energiatérmica 332 para retortar a formação fraturada de xistosbetuminosos in situ. 0 reator 26 de Nucleai é dimensionadopara ser colocado próximo ou no local 22 da formaçãofraturada de xistos betuminosos. É previsto que a faixatérmica do reator nuclear 26 está entre 20 MWth a 3000MWth. É também contemplado que o hidrogênio gerado peloreator nuclear 26 pode ser usado para aumentar o valor domaterial contendo carbono, que pode se assemelhar ao carvãoe ser recuperável. Um gerador de hidrogênio (não mostrado)térmico, eletrólise, ou outro pode ser ligado ao reatornuclear 26 para gerar hidrogênio para este uso.
Um sistema de injeção de sal 334 é instalado no local22. O sistema de injeção de sal 334 entrega sais a umgerador de sal fundido 328. O gerador de sal fundido 328 éconstruído e instalado no local 22. O reator nuclear 26 éacoplado ao gerador de sal fundido 328, como é conhecidopor aqueles versados na arte, para transferência de energiatérmica 332. O sistema 20 emprega o gerador de sal fundido328, em colaboração com o reator nuclear 26 como fontetérmica para produzir o sal fundido 336 para a retorta dasformações de xistos betuminosos fraturadas.
É previsto que a saída térmica do reator nuclear 26pode ser usada para aquecer vários tipos de sais para ainjeção na retortagem do xisto betuminoso, tal como saishalogenetos, sais nitrato, sais de fluoreto, e sais decloreto. É previsto também que os metais líquidos podem serusados com sistema de retortagem 320 como uma alternativaaos sais, que inclui o uso de um sistema de injeção dometal e de um gerador metal líquido. A saída térmica doreator nuclear 26 pode ser usada para aquecer vários tiposde metais para injeção para retortar o xisto betuminosoincluindo os metais alcalinos, tal como o sódio.
As bombas 330 são instaladas no local 22 e acopladasao gerador de sal fundido 328 para injetar sal fundido 336nas formações de xistos betuminosos fraturadas. As bombas330 são acopladas aos poços de injeção de aquecimento deretorta do xisto betuminoso ativo 338 para entregar o salfundido 336 para a retorta das formações de xistosbetuminosos fraturadas. É previsto que o sistema 20 podeincluir as várias configurações de bomba que incluem asbombas múltiplas para maximizar a eficácia da operação daretorta. É previsto também que as bombas 331 podem serempregadas para recuperar o sal fundido residual, após asoperações de retortagem, para retornar ao gerador de salfundido 328, como parte da recuperação e o sistema dereciclagem do sistema de retortagem 320, discutido abaixo.
Os poços de injeção de aquecimento de retorta doxisto betuminoso ativo 338 é instalado com a infra-estrutura do sistema 20, como discutido. 0 sal fundido 336é transferido para os poços de injeção 338 e injetado naformação fraturada de xistos betuminosos. 0 uso daperfuração horizontal descrito em relação à figura 3, podeser empregado para maximizar a exposição da formação dexistos betuminosos para o aquecimento necessário para formahidrocarbonetos gasosos e liqüefeitos. Isto pode levarentre 2 a 4 anos para a formação de querogênio suficientepara ser comercialmente recuperável. Após essa recuperaçãopode ocorrer em um nível comercial entre 3 a 30 anos ou mais.
Um sistema de recuperação de produto 360 é construídono local 22. O sistema de recuperação de produto 360 podeser acoplado nos poços de injeção 33 8 para a coleta dehidrocarbonetos gasosos e liqüefeitos que são liberadosdurante o processo para retortagem ou pode ser poços derecuperação de perfuração. Uma ilustração do fluxo deenergia do sistema 20 com o sistema de retortagem 320(figura 8) para operações de retortagem de xistosbetuminosos, como mostrado na figura 9, inclui energianuclear 346 gerada do reator nuclear 26. O sal é entreguedo sistema de injeção de sal 334 para o gerador de salfundido 328.
A energia nuclear 346 cria a energia térmica 332 queé transferida ao gerador de sal fundido 328 para produzir osal fundido 336. O sal fundido 336 é entregue às bombas 330e a energia da bomba 348 entrega o sal fundido 336 para ospoços de injeção de retorta 338 com energia suficiente 350para transferir o sal fundido 336 para as formações dexistos betuminosos fraturadas para induzir o aquecimento. Aexposição do xisto betuminoso ao aquecimento acelera amaturação dos precursores do hidrocarboneto, tais como oquerogênio, que forma hidrocarbonetos liqüefeitos egasosos. Durante as operações de retortagem, os produtos dohidrocarboneto 362 acumulam. Os produtos do hidrocarboneto362 são extraídos e coletados pelo sistema de recuperaçãodo produto 360. 0 sal fundido residual 364 das operações deretortagem é recuperado através de um sistema derecuperação de sal 34 5 e injetada novamente ao gerador desal fundido 328 através das bombas 331 e do sistema deinjeção de sal 334. É previsto que o sistema de recuperaçãode sal 345 seja empregado para minimizar o consumo de salusado para retortar a formação de xisto betuminosofraturada.
Em uma outra modalidade alternativa, como mostrado nafigura 10, o sistema 20 inclui um sistema de retortagem 420para operações de retortagem em relação às formações dexistos betuminosos fraturadas no local 22, similar àquelasdescritas. 0 local 22 é preparado para a instalação e aconstrução relativa do sistema de retortagem 420, queinclui um gerador de vapor, osciladores e componentes dosistema de transferência térmica, como será descrito.O sistema de retortagem 42 0 emprega o calor geradopelos osciladores, que são montados com as formações dexistos betuminosos fraturadas do local 22. O calor geradoinduz o aquecimento das formações de xistos betuminososfraturadas para acelerar o processo de maturação dosprecursores do hidrogênio, como discutido. O reator nuclear26, discutido acima, é uma fonte térmica que coopera com umgerador de vapor 228 para alimentar a turbina de vapor 230para gerar a energia elétrica para retortar a formação fraturada de xistos betuminosos in situ. 0 reator nuclear26 é dimensionado para ser colocado próximo ou no local 22da formação fraturada de xistos betuminosos. É previsto quea taxa da capacidade elétrica do reator nuclear 26 estáentre 50 MWe a 3000 MWe. É contemplado que o hidrogêniogerado pelo reator nuclear 26 pode ser usado para aumentaro valor do material contendo carbono, que pode seassemelhar ao carvão, e assim ser recuperável. Um geradorde hidrogênio (não mostrado) térmico, eletrólise, ou outropode ser ligado ao reator nuclear 26 para gerar hidrogêniopara este uso.
A fonte de água 34 entrega água ao gerador de vapor228, que é construído e instalado no local 22. O reatornuclear 26 é acoplado ao gerador de vapor 228, de modoconhecido por aqueles versados na técnica, para transferira energia térmica 232. O sistema 20 emprega o gerador devapor 228, em conjunto com o reator nuclear 26 como fontetérmica, para produzir o vapor 236 para ativar a turbina devapor 230 para a retorta das formações de xistosbetuminosos fraturadas.
0 gerador de vapor 22 8 é acoplado à turbina de vapor230, de modo conhecido por aqueles versados na técnica. 0vapor 236 do gerador de vapor 228 flui na turbina de vapor230 para fornecer a energia mecânica 237 a um geradorelétrico 234. A turbina de vapor 230 é acoplada ao geradorelétrico 234, e a energia mecânica 237 gera a corrente 239do gerador elétrico 234. É contemplado que a corrente 239pode incluir corrente alternada ou corrente contínua.
A corrente 239 do gerador elétrico 234 é entregue aososciladores 438. A energia elétrica entregue aososciladores 438 através da corrente 239 cria umaradiofreqüência que tem um comprimento de onda onde aatenuação é compatível com o afastamento do poço parafornecer calor substancialmente uniforme.
Um sistema de recuperação de produto 460 é construídono local 22. O sistema de recuperação de produto 460 éconectado com os poços de recuperação para a coleta dehidrocarbonetos gasosos e liqüefeitos que são liberadosdurante o processo de retortagem. Uma ilustração do fluxode energia do sistema 20 com sistema de retortagem 420(figura 10) para operações de retortagem de xistosbetuminosos, como mostrado na figura 11, inclui a energianuclear 446 gerada do reator nuclear 26. A energia nuclear446 cria a energia térmica 232 que é transferida para ogerador de vapor 228 para produzir o vapor. 0 vapor 236 éentregue à turbina de vapor 23 0, que produz a energiamecânica 237. A energia mecânica 237 gera a corrente 239proveniente do gerador elétrico 234.
A corrente 239 entrega a energia elétrica aososciladores 438 para criar as radiofreqüências 241 paraaquecer as formações de xistos betuminosos fraturadas parainduzir o aquecimento. A exposição do xisto betuminoso aocalor acelera a maturação dos precursores dohidrocarboneto, tais como o querogênio, que formahidrocarbonetos liqüefeitos e gasosos durante as operaçõesde retortagem, os produtos de hidrocarboneto acumulam. Osprodutos de hidrocarboneto são extraídos e coletados pelosistema de recuperação do produto 460.
Será compreendido que várias modificações podem serfeitas nas modalidades aqui reveladas. Conseqüentemente, adescrição acima não deve ser interpretada como limitativa,mas meramente como exemplos das várias modalidades. Aquelesversados na técnica poderão prever outras modificaçõesdentro do escopo e espírito das reivindicações aqui anexas.

Claims (20)

1. Método para recuperar produtos de hidrocarboneto, ométodo sendo CARACTERIZADO por compreender as etapas de:produzir energia térmica usando um reator nuclear;fornecer a dita energia térmica a um gerador dematerial supercrítico;fornecer um material ao dito gerador de materialsupercrítico;produzir um fluxo de material supercrítico do ditogerador de material supercrítico usando uma bomba de altapressão;injetar o dito fluxo do material supercrítico nospoços de fratura onde os ditos poços de fratura sãodispostos em uma formação de xistos betuminosos; efraturar a dita formação de xistos betuminosos usandoo calor do dito fluxo do material supercrítico dos ditospoços de fratura.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO por adicionalmente compreender as etapas de:fornecer a dita energia térmica a um gerador de gásquente;fornecer um gás ao dito gerador de gás quente;produzir um fluxo de gás quente de alta pressão dogerador de gás quente usando uma bomba de alta pressão;einjetar o dito fluxo de gás quente de alta pressão emdispostos na dita formação de xisto betuminoso.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2,CARACTERIZADO por adicionalmente compreender as etapas de:retortar o xisto betuminoso na dita formação de xistobetuminoso usando o calor do dito fluxo de gás quente paraproduzir produtos de hidrocarboneto; e extrair os ditosprodutos de hidrocarboneto dos ditos poços de injeção.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3,CARACTERIZADO por a etapa de extração incluir um sistema derecuperação de produto acoplado aos ditos poços de injeçãoem uma configuração para a coleção de hidrocarbonetosgasosos e liqüefeitos liberados durante a etapa deretortagem.
5. Método, de acordo com a reivindicação 3,CARACTERIZADO por adicionalmente compreender as etapas derecuperar o gás residual da etapa de retortagem através deum sistema de reciclagem, o dito gás residual é injetado como dito gerador de gás quente.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO por adicionalmente compreender as etapas de:fornecer a dita energia térmica a um gerador de vapor;fornecer água ao dito gerador de vapor;produzir vapor do dito gerador de vapor;injetar do dito vapor em uma turbina de vapor paragerar energia mecânica;fornecer dita energia mecânica a um gerador elétrico;gerar corrente do dito gerador elétrico da ditaenergia mecânica; ealimentar os aquecedores de resistência elétrica comos a dita corrente, os ditos aquecedores são dispostos nospoços de injeção nos quais os ditos poços de injeção sãodispostos na dita formação de xistos betuminosos.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6,CARACTERIZADO por adicionalmente compreender as etapas de:retortar o xisto betuminoso na dita formação de xistosbetuminosos usando o calor dos ditos aquecedores paraproduzir produtos de hidrocarboneto; eextrair os ditos produtos de hidrocarboneto dos ditospoços de injeção.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7,CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de extração inclui umsistema de recuperação de produto acoplado aos ditos poçosde injeção em uma configuração para a coleta dehidrocarbonetos gasosos e liqüefeitos liberados durante aetapa de retortagem.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO por adicionalmente compreender as etapas de:fornecer a dita energia térmica ao gerador de metallíquido ou sal fundido;fornecer sal ou metal ao dito gerador de metal líquidoou sal fundido;produzir um sal fundido ou um fluxo do metal líquidodo dito gerador de metal líquido ou sal fundido usando umabomba; einjetar o dito fluxo de sal fundido ou metal líquidona baioneta dos poços de injeção onde os ditos poços deinjeção são dispostos na dita formação de xistosbetuminosos.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9,CARACTERIZADO por adicionalmente compreender as etapas de:retortar o xisto betuminoso na dita formação de xistosbetuminosos usando o calor do dito sal fundido ou do fluxodo metal líquido para produzir produtos de hidrocarboneto; e extrair os ditos produtos de. hidrocarboneto do ditopoço de injeção.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO por a etapa de extração incluir um sistema derecuperação do produto acoplado aos ditos poços de injeçãoem uma configuração para a coleta de hidrocarbonetos gasosose liqüefeitos liberados durante a etapa de retortagem.
12. Método, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO por adicionalmente compreender a etapa derecuperar sal ou metal residual da etapa de retortagematravés de um sistema de reciclagem, o dito sal residual oumetal sendo injetado no dito gerador de sal fundido ou metallíquido.
13. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO por adicionalmente compreender as etapas de:fornecer a dita energia térmica a um gerador de vapor;fornecer água ao dito gerador de vapor;produzir vapor do dito gerador de vapor;injetar o dito vapor em uma turbina de vapor paragerar energia mecânica;fornecer a dita energia mecânica a um geradorelétrico;gerar corrente ao dito gerador elétrico da ditaenergia mecânica; ealimentar os osciladores com a dita corrente paracriar radiofreqüências para produzir calor, os ditososciladores sendo disposto com poços de injeção onde osditos poços de injeção são dispostos na dita formação dexistos betuminosos.
14. Método, de acordo com a reivindicação 13,CARACTERIZADO por adicionalmente compreender as etapas de:retortar o xisto betuminoso na dita formação de xistosbetuminosos usando o calor dos ditos osciladores paraproduzir produtos de hidrocarboneto; eextrair os ditos produtos de hidrocarboneto dos ditospoços de injeção.
15. Método, de acordo com a reivindicação 13,CARACTERIZADO por compreende a etapa de extração inclui umsistema de recuperação de produto acoplado aos ditos poçosde injeção em uma configuração para a coleta dehidrocarbonetos gasosos e liqüefeitos liberados durante aetapa de retortagem.
16. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO por adicionalmente compreender a etapa deconstruir uma infra-estrutura na dita formação de xistosbetuminosos, a dita infra-estrutura sendo formada pelaperfuração na direção horizontal e vertical em umaconfiguração que aumenta a permeabilidade e a porosidade dadita formação do xisto betuminoso.
17. Método para recuperar produtos de hidrocarboneto,o método sendo CARACTERIZADO por compreender as etapas de:produzir a energia térmica usando um reator nuclear;fornecer a dita energia térmica a um gerador de gásquente;fornecer um gás ao dito gerador de gás quente;produzir um fluxo de gás quente de alta pressão dodito gerador de gás quente usando uma bomba de alta pressão;injetar o dito fluxo de gás quente de alta pressão empoços de injeção onde os ditos poços de injeção sãodispostos em uma formação de xistos betuminosos;retortar o xisto betuminoso na dita formação de xistosbetuminosos usando o calor do dito fluxo de gás quente paraproduzir produtos de hidrocarboneto; eextrair os ditos produtos de hidrocarboneto dos ditospoços de injeção.
18. Método para recuperar produtos de hidrocarboneto,o método sendo CARACTERIZADO por compreender as etapas de:produzir energia térmica usando um reator nuclear;fornecer a dita energia térmica a um gerador de vapor;fornecer água ao dito gerador de vapor;produzir vapor ao dito gerador de vapor;injetar o dito vapor em uma turbina de vapor paragerar energia mecânica;fornecer a dita energia mecânica a um geradorelétrico;gerar a corrente do dito gerador elétrico da ditaenergia mecânica;energizar os aquecedores de resistência elétrica com adita corrente, os ditos aquecedores sendo dispostos compoços de injeção onde os ditos poços de injeção sãodispostos em uma formação de xisto betuminoso;retortar o xisto betuminoso na dita formação de xistobetuminoso usando o calor dos ditos aquecedores paraproduzir produtos de hidrocarboneto; eextrair os ditos produtos de hidrocarboneto dos ditospoços de injeção.
19. Método para recuperar produtos de hidrocarboneto,o método sendo CARACTERIZADO por compreender as etapas de:produzir energia térmica usando um reator nuclear;fornecer a dita energia térmica a um gerador de salfundido ou metal líquido;fornecer sal ou metal a dito gerador de sal fundido oumetal líquido;produzir um sal fundido ou fluxo do matai liquido dodito gerador da sal fundido ou metal Uquido usando umabomba;injetar o dito sal fundido ou fluxo da matai liquidonas baionetas dos poços da injeção onde os ditos poços dainjação são dispostos em uma formação da xisto batuminoso;retortar o xisto betuminoso na dita formação de xistosbetuminosos usando o calor do dito sal fundido ou fluxo dometal líquido para produzir produtos de hidrocarboneto; eextrair os ditos produtos de hidrocarboneto do poço deinjeção.
20. Método para recuperar produtos de hidrocarboneto,o método sendo CARACTERIZADO por compreender as etapas de:produzir energia térmica usando um reator nuclear;fornecer a dita energia térmica a um gerador de vapor;fornecer água ao dito gerador de vapor;produzir vapor ao dito gerador de vapor;injetar o dito vapor em uma turbina de vapor paragerar energia mecânica;fornecer a dita energia mecânica a um geradorelétrico;gerar corrente do dito gerador elétrico da ditaenergia mecânica;alimentar os osciladores com a dita corrente paracriar radiofreqüências para produzir calor, os ditososciladores sendo dispostos em poços de injeção onde osditos poços de injeção são dispostos em uma formação dexistos betuminosos;retortar o xisto betuminoso na dita formação de xistosbetuminosos usando o calor dos ditos osciladores paraproduzir produtos de hidrocarboneto; eextrair os ditos produtos de hidrocarboneto dos ditospoços de injeção.
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