BRPI1104237A2 - dispositivo de aquecimento subsuperficial, mÉtodo para aquecer uma zona subsuperficial e mÉtodo para recuperaÇço de àleo de xisto - Google Patents

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BRPI1104237A2
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Sherif Hatem Abdulla Mohamed
Ahmed Mostafa Elkady
Andrei Tristan Evulet
James William Bray
Michael Francis Xavier Gigliotti Jr
Richard Blair Sheldon
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Gen Electric
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Abstract

DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO SUBSUPERFICIAL, MÉTODO PARA AQUECER UMA ZONA SUBSUPERFICIAL E MÉTODO PARA RECUPERAÇçO DE àLEO DE XISTO. Trata-se de invenção que fornece um dispositivo de aquecimento subsuperficial que compreende: (a) um estojo de conduto de combustão que define um conduto de combustão; (b) pelo menos duas câmaras de combustão posicionadas dentro do estojo de conduto de combustão; (c) pelo menos um conduto de fornecimento de combustível; d) pelo menos um conduto de fornecimento de oxigênio configurado para fornecer oxigênio para pelo menos uma câmara de combustão; e (e) uma saída de gás de produto de combustão. As pelo menos duas câmaras de combustão são caracterizadas por uma distância entre câmara de combustão de pelo menos mil pés e uma potência de combustão de pelo menos 3,41 milhões de BTU por hora. O pelo menos um conduto de fornecimento de combustível é configurado para fornecer um combustível inflamável para pelo menos uma câmara de combustão. Também é fornecido em outro aspecto da presente invenção um método para aquecer uma zona subsuperficial.

Description

"DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO SUBSUPERFICIAL, MÉTODO PARA AQUECER UMA ZONA SUBSUPERFICIAL E MÉTODO PARA RECUPERAÇÃO DE ÓLEO DE XISTO" Antecedentes Da Invenção
Existem amplos reservatórios de hidrocarboneto distribuídos ao redor do mundo que, no futuro próximo, representam fontes importantes de energia para o desenvolvimento econômico contínuo do mundo. Estes reservatórios amiúde contêm um preparado hidrocarboneto viscoso, chamado de "alcatrão", "óleo pesado," ou "óleo ultra pesado", que tipicamente tem uma viscosidade na faixa a partir de cerca de 3.000 a 1.000.000 centipoise quando medido em torno de 37,5°C. Muitas formações geológicas apresentando hidrocarboneto contêm tais preparados de hidrocarboneto que não permitem um fluxo contínuo do conteúdo de hidrocarboneto para uma boca de poço para extração devido a sua alta viscosidade. Em certos reservatórios de hidrocarboneto, por exemplo, reservatórios de óleo de xisto, os componentes de hidrocarboneto devem ser fracionados termicamente em compostos de menor peso molecular para efetuar sua recuperação a partir do reservatório. Em certas ocorrências, o reservatório deve ser aquecido até uma temperatura acima de 300 0C para efetuar mesmo a extração parcial de hidrocarbonetos a partir de um reservatório de hidrocarboneto.
Três diferentes tipos de processos são conhecidos por intensificar a extração de hidrocarboneto a partir de reservatórios subterrâneos de hidrocarboneto. Estes processos podem ser classificados geralmente como processos térmicos, processos químicos e processos de deslocamento miscível.
Um conhecido e notável processo térmico envolve uma técnica de combustão "in situ" no qual o reservatório, servindo como sua própria fonte de combustível, é inflamado através de um poço de injeção e uma zona de combustão é propagada a partir do poço de injeção em direção a um poço de produção. A combustão pode ser controlada de certa forma pela posição do poço de injeção e o modo de distribuição do oxigênio exógeno necessário para efetuar combustão dentro da zona de combustão. Devido à natureza e complexidade do combustível envolvido, tais técnicas de combustão in situ produzem uma complexa variedade de gases de produto de combustão que devem ser cuidadosamente administrada para evitar sua liberação descontrolada ao meio-ambiente.
Os fenômenos de condução de calor dentro e em torno do reservatório pode cumprir um papel crucial nas taxas de recuperação de hidrocarboneto, e tais taxas podem ser limitadas ainda por uma tendência dos componentes de hidrocarboneto do reservatório para sofrer cozimento. A taxa de transferência de calor a partir de uma fonte de calor para o reservatório pode ser limitada pela temperatura de cozimento e pela temperatura ambiente do reservatório que contém hidrocarboneto. Logo, métodos envolvendo aquecimento de um reservatório de hidrocarboneto devem balancear a taxa em cujo calor é introduzido no reservatório contra a temperatura de cozimento dos componentes de hidrocarboneto do reservatório e a taxa na qual o calor pode ser conduzido a partir da fonte de calor para o reservatório.
Portanto, há uma necessidade para dispositivos de aquecimento subsuperficiais que utilizam combustíveis limpos como gás natural e efetua uma distribuição controlada de quantidades substanciais de calor a partir do dispositivo para o reservatório tal que cozimento pode ser minimizado enquanto maximiza a eficiência de recuperação de hidrocarboneto.
Breve Descrição Da Invenção
Em um aspecto, a presente invenção fornece um dispositivo de aquecimento subsuperficial que compreende: (a) um estojo de conduto de combustão que define um conduto de combustão; (b) pelo menos duas câmaras de combustão posicionadas dentro do estojo de conduto de combustão; (c) pelo menos um conduto de fornecimento de combustível configurado para fornecer um combustível inflamável para pelo menos uma câmara de combustão; d) pelo menos um conduto de fornecimento de oxigênio configurado para fornecer oxigênio para pelo menos uma câmara de combustão; e (e) uma saída de gás de produto de combustão. As pelo menos duas câmaras de combustão são caracterizadas por uma distância entre câmara de combustão de pelo menos 304,8m (mil pés) e uma potência de combustão de pelo menos 3,41 milhões de BTUs por hora. Em outro aspecto, a presente invenção fornece um método para
aquecer uma zona subsuperficial, que compreende: (i) produzir uma cavidade de acomodação para um dispositivo de aquecimento subsuperficial; (ii) instalar o dispositivo de aquecimento subsuperficial; e (iii) operar o dispositivo de aquecimento subsuperficial. O dispositivo de aquecimento subsuperficial compreende (a) um estojo de conduto de combustão que define um conduto de combustão; (b) pelo menos duas câmaras de combustão posicionadas dentro do estojo de conduto de combustão; (c) pelo menos um conduto de fornecimento de combustível configurado para fornecer um combustível inflamável para pelo menos uma câmara de combustão; d) pelo menos um conduto de fornecimento de oxigênio configurado para fornecer oxigênio para pelo menos uma câmara de combustão; e (e) uma saída de gás de produto de combustão. As pelo menos duas câmaras de combustão são caracterizadas por uma distância entre câmara de combustão de pelo menos 304,8m (mil pés) e uma potência de combustão de pelo menos 3,41 milhões de BTUs por hora. Ainda em outro aspecto, a presente invenção fornece um método
para recuperação de óleo de xisto que compreende: (i) produzir uma cavidade de acomodação para um dispositivo de aquecimento subsuperficial; (ii) instalar o dispositivo de aquecimento subsuperficial dentro da cavidade de acomodação; e (iii) operar o dispositivo de aquecimento subsuperficial. O dispositivo de aquecimento subsuperficial compreende (a) um estojo de conduto de combustão que define um conduto de combustão; (b) pelo menos duas câmaras de combustão posicionadas dentro do estojo de conduto de combustão; (c) pelo menos um conduto de fornecimento de combustível configurado para fornecer um combustível inflamável para pelo menos uma câmara de combustão; d) pelo menos um conduto de fornecimento de oxigênio configurado para fornecer oxigênio para pelo menos uma câmara de combustão; e (e) uma saída de gás de produto de combustão. As pelo menos duas câmaras de combustão são caracterizadas por uma distância entre câmara de combustão de cerca de 304,8m (1.000 pés) e em que um produto térmico de uma primeira câmara de combustão é de cerca de 1,5 a cerca de 2,5 vezes um produto térmico de uma câmara de combustão seguinte espaçada à distância entre câmara de combustão de cerca de 304,8m (1.000 pés).
Breve Descrição Das Figuras
Estes e outros recursos, aspectos, e vantagens da presente invenção serão mais bem compreendidas quando a seguinte descrição detalhada for lida com referência aos desenhos em anexo nos quais caracteres correspondentes representam partes correspondentes ao longo dos desenhos, em que:
A Figura 1 é uma representação esquemática de um dispositivo de aquecimento subsuperficial de acordo com uma realização da invenção.
Descrição Detalhada No relatório descritivo a seguir e nas reivindicações, que seguem,
será feita referência a diversos termos, que serão definidos por apresentar os seguintes significados.
As formas singulares "um", "uma" e "o(a)" incluem equivalentes no plural exceto se o contexto definir explicitamente em contrário.
"Opcional" ou "opcionalmente" significa que o evento ou circunstância subseqüentemente descrito pode ou não ocorrer, e que a descrição inclui ocorrências em que o evento ocorre e ocorrências em que não ocorre.
Também é compreendido que termos como "topo", "fundo", "para fora", "para dentro", e similares são palavras de conveniência e não devem ser interpretadas como termos limitantes. Além disso, sempre que um recurso em particular da invenção é dito por compreender ou consistir de pelo menos um de diversos elementos de um grupo e combinações dos mesmos, é compreendido que o recurso pode compreender ou consistir de quaisquer dos elementos do grupo, seja individualmente ou em combinação com qualquer dos outros elementos de tal grupo.
A linguagem aproximada, como utilizada nesta invenção ao longo da especificação e reivindicações, pode ser aplicada para modificar qualquer representação quantitativa que possa permissivamente variar sem resultar em uma mudança na função básica a qual é relacionada. Desta forma, um valor modificado por um termo ou termos, como "cerca de", não deve ser limitado o valor preciso especificado. Em algumas ocorrências, a linguagem aproximada pode corresponder à precisão de um instrumento para medir o valor. De forma similar, "livre" pode ser utilizado em combinação com um termo, e pode incluir um número insignificante, ou quantidades mínimas, enquanto ainda sendo considerado livre do termo modificado.
Como discutido em detalhe abaixo, realizações da presente invenção incluem um dispositivo de aquecimento subsuperficial que compreende: (a) um estojo de conduto de combustão que define um conduto de combustão; (b) pelo menos duas câmaras de combustão posicionadas dentro do estojo de conduto de combustão; (c) pelo menos um conduto de fornecimento de combustível configurado para fornecer um combustível inflamável para pelo menos uma câmara de combustão; d) pelo menos um conduto de fornecimento de oxigênio configurado para fornecer oxigênio para pelo menos uma câmara de combustão; e (e) uma saída de gás de produto de combustão. As pelo menos duas câmaras de combustão são caracterizadas por uma distância entre câmara de combustão de pelo menos 304,8m (1.000 pés) e uma potência de combustão de pelo menos 3,41 milhões de BTUs por hora.
Em uma realização da presente invenção, como ilustrado pela Figura 1, o dispositivo de aquecimento subsuperficial 10 inclui um estojo de conduto de combustão 12. O estojo de conduto de combustão 12 define tipicamente um conduto de combustão 30. Em uma realização, o estojo de conduto de combustão 12 é composto de pelo menos um material selecionado a partir do grupo consistindo em aço, aço inoxidável, inconel, e ligas de alta resistência à corrosão. Em outra realização, o estojo de conduto de combustão 12 é composto de um tubo de aço.
O estojo de conduto de combustão 12 tem posicionado dentro de si pelo menos duas câmaras de combustão 14. A câmara de combustão 14 é pelo menos uma selecionada a partir de aquecedores elétricos, bicos de gás, câmaras de combustão sem chama distribuída, câmaras de combustão naturalmente distribuída, ou condutos carreadores de gás quente. Em uma realização, a câmara de combustão 14 é uma câmara de combustão de gás natural de baixa emissão como aquelas encontradas em turbinas avançadas de gás. Em uma realização, as pelo menos duas câmaras de combustão 14 são acopladas em série. Em outra realização, as pelo menos duas câmaras de combustão 14 são acopladas em paralelo. De forma típica, as pelo menos duas câmaras de combustão 14 são separadas por uma distância vertical e permite uma cobertura maior da área aquecida. O dispositivo de aquecimento subsuperficial 10 inclui pelo menos duas câmaras de combustão que são posicionadas com o estojo de conduto de combustão 12 e é caracterizado por uma distância entre câmara de combustão 16. Em uma realização, a distância entre câmara de combustão 16 entre as pelo menos duas câmaras de combustão 14 é de pelo menos 304,8m (1.000 pés). Em outra realização, a distância entre câmara de combustão 16 entre as pelo menos duas câmaras de combustão 14 é em uma faixa a partir de cerca de 304,8m (1.000 pés) a cerca de 914,4m (3000 pés). Ainda em outra realização, a distância entre câmara de combustão 16 entre as pelo menos duas câmaras de combustão 14 é cerca de 609,6 (2000 pés). Em uma realização, as pelo menos duas câmaras de combustão 14 são independentemente móveis com relação ao estojo de conduto de combustão 12. Em outra realização, as câmaras de combustão são fixadas a uma plataforma móvel, por exemplo, um trilho, em que a plataforma móvel é fixada a uma superfície interior do estojo de conduto de combustão 12. Tipicamente, a câmara de combustão 14 tem uma potência de
combustão de pelo menos cerca de 3,41 milhões de BTUs por hora. Em outra realização, a câmara de combustão 14 tem uma potência de combustão em um faixa de cerca de 3,41 milhões de BTUs por hora a cerca de 10,23 milhões de BTUs por hora. Ainda em outra realização, cada uma das pelo menos duas câmaras de combustão 14 tem uma potência de combustão de cerca de 3,41 BTU por hora. Em uma realização, cada uma das pelo menos duas câmaras de combustão pode ter potência de combustão similar. Em uma realização alternativa, cada uma das pelo menos duas câmaras de combustão pode ter potência de combustão diferente. O dispositivo de aquecimento subsuperficial 10 inclui um conduto
de fornecimento de combustível 18 configurado para fornecer um combustível para pelo menos uma câmara de combustão 14. O dispositivo de aquecimento subsuperficial 10 inclui um conduto de fornecimento de oxigênio 20 que é configurado para fornecer oxigênio para pelo menos uma câmara de combustão 14. Como ilustrado na Figura 1, em uma realização, o conduto de fornecimento de combustível 18 e o conduto de fornecimento de oxigênio 20 podem ser colocados paralelos um ao outro (por exemplo, um tipo de disposição lado a lado). Em outra realização, o conduto de fornecimento de combustível 18 e o conduto de fornecimento de oxigênio 20 pode formar um par concêntrico. Em algumas realizações ilustrativas (Figura 1), o conduto de fornecimento de combustível 18 pode ser ramificado para fornecer combustível para as câmaras de combustão 14 que são posicionadas no estojo de conduto de combustão 12.
Tipicamente, o combustível empregado para o dispositivo de aquecimento subsuperficial 10 é um combustível inflamável que pode ser selecionado a partir de gás natural, hidrocarbonetos como metano, propano etc., gás sintético (por exemplo, uma mistura que inclui hidrogênio e monóxido de carbono), gás natural misturado com componentes mais pesados como etano, propano, butano, ou monóxido de carbono, uma pré-mistura de metano e ar, diesel, óleo quente, combustível de avião a jato tipo querosene. Em uma realização, o combustível inflamável é um combustível líquido. Em outra realização, o combustível líquido é um combustível de avião a jato. Em algumas realizações, o combustível pode incluir ainda um gás não-inflamável como nitrogênio. Em algumas realizações, o combustível pode incluir ainda produtos a partir de um pesado processo de gaseificação de carvão ou óleo. Em geral, após iniciar a combustão de combustível e mistura oxidante na câmara de combustão 14, a composição do combustível pode ser variada para intensificar a estabilidade operacional da câmara de combustão 14.
Em uma realização, o conduto de fornecimento de combustível 18 fornece gás natural para pelo menos uma câmara de combustão 14. Em outra realização, o conduto de fornecimento de combustível 18 fornece óleo quente para pelo menos uma câmara de combustão 14. Em uma realização, o combustível é introduzido no conduto de fornecimento de combustível 18 por uma bomba 26. O conduto de fornecimento de combustível 18 pode fornecer combustível para pelo menos uma câmara de combustão 14 posicionada no estojo de conduto de combustão 12. Em algumas realizações ilustrativas (Figura 1), o conduto de fornecimento de combustível 18 pode ser ramificado, tal que as ramificações do conduto de fornecimento de combustível 18 para fornecer combustível para as câmaras de combustão 14 que são posicionadas no estojo de conduto de combustão 12. Em algumas realizações, uma pluralidade de condutos de fornecimento de combustível pode ser empregada para habilitar o fornecimento de combustível para ser interrompido a uma ou mais câmaras de combustão sem afetar as outras câmaras de combustão. De forma típica, múltiplos conduto de fornecimento de combustível 18 também pode ajudar a ajustar a quantidade de combustível a ser fornecida para a câmara de combustão 14 durante início e quando operação uniforme da câmara de combustão é estabelecida. Em uma realização, o conduto de fornecimento de combustível 18 pode fornecer uma quantidade igual de combustível à pluralidade de câmaras de combustão 14 posicionada no estojo de conduto de combustão 12. Ainda em outra realização, o conduto de fornecimento de combustível 18 pode fornecer quantidade variada de combustível à pluralidade de câmaras de combustão 14 posicionada no estojo de conduto de combustão 12. Em uma realização, a quantidade de combustível fornecida para a câmara de combustão adjacente da pluralidade de câmaras de combustão 14 pode diminuir a partir da primeira câmara de combustão para a segunda câmara de combustão adjacente e similares. Em várias realizações, o conduto de fornecimento de combustível 18 pode compreender ainda um ou mais orifícios (não mostrados) para controlar seletivamente a perda de pressão ao longo do conduto de fornecimento de combustível 18. O dispositivo de aquecimento subsuperficial 10 inclui um conduto de fornecimento de oxigênio 20. Em uma realização, o estojo de conduto de combustão 12 que define um conduto de combustão 30 é configurado para servir como um conduto de fornecimento de oxigênio 20. De forma típica, o conduto de fornecimento de oxigênio 20 pode conduzir ainda gás selecionado a partir de ar, gases inertes como argônio, nitrogênio, ar enriquecido com oxigênio, misturas sintéticas de oxigênio e um ou mais gases. Em outra realização, o conduto de fornecimento de oxigênio 20 pode conduzir gás que contém pelo menos cerca de 70 porcento por peso de oxigênio. Ainda em outra realização, o conduto de fornecimento de oxigênio 20 pode conduzir gás que contém pelo menos cerca de 90 porcento por peso de oxigênio. Em uma realização ilustrativa mostrada na Figura 1, o conduto de fornecimento de oxigênio 20 é configurado para receber uma saída a partir de um compressor 24.
Em uma realização, o conduto de fornecimento de combustível 18
é acoplado a pelo menos um jato de combustível ou abertura combustível (não mostrado) que libera combustível na câmara de combustão, e o conduto de fornecimento de oxigênio 20 é acoplado a pelo menos um bocal de oxigênio (ar)/abertura de oxigênio (não mostrado) que libera um gás contendo oxigênio (por exemplo, ar, oxigênio, ou um mistura sintética de oxigênio e um ou mais gases na câmara de combustão 14. Em outra realização, o pelo menos um jato de combustível ou bocal de oxigênio regula a pressão dentro da câmara de combustão 14, em adição a regular o fluxo do combustível e do oxigênio respectivamente na câmara de combustão 14. Em uma realização, a mistura de combustível e oxigênio pode ser inflamada por um ignitor (não mostrado) posicionado no estojo de conduto de combustão 12, por exemplo, o ignitor pode ser um queimador de chama aberta pequeno, um fio eletricamente aquecido, ou um dispositivo de fagulha. Uma vez inflamado, a chama pode propagar em uma combustão/zona de reação da câmara de combustão 14.
Em uma realização, cada uma das câmaras de combustão 14 é independentemente operável, ou seja, uma câmara de combustão pode ser ativada ou desativada independentemente sem afetar o estado de outras câmaras de combustão no dispositivo de aquecimento subsuperficial 10. Logo, em uma realização, durante operação uma primeira câmara de combustão localizada em uma posição de referência denominada 1 ao longo do eixo definido pelo estojo de conduto de combustão 12 é "ativada" (ou seja, o jato de combustível associado e o bocal de oxigênio (ar) são abertos e a mistura oxigênio-combustível que emerge de lá queima) enquanto uma segunda câmara de combustão localizada adjacente à primeira câmara de combustão ao longo do eixo definido pelo estojo de conduto de combustão 12 é "desativada" (ou seja, o jato de combustível associado e o bocal de oxigênio (ar) são fechados). Ainda em outra realização, a quantidade de calor produzido em qualquer dado tempo na pelo menos uma câmara de combustão 14 pode ser variada independentemente ao variar parâmetros como pressão do combustível inflamável, pressão do oxigênio, ou variar a razão do oxigênio para o combustível inflamável. Em uma realização, o produto térmico de uma primeira câmara de combustão é cerca de 1 a cerca de 5 vezes o produto térmico de uma câmara de combustão seguinte. Em outra realização, o produto térmico de uma primeira câmara de combustão é cerca de 1,5 a cerca de 2,5 vezes o produto térmico de uma câmara de combustão seguinte.
Em várias realizações, o pelo menos um jato de combustível e bocal de oxigênio (ar) associado é controlado tal que eles são abertos, parcialmente abertos ou fechados dependendo da necessidade. Sistemas convencionais de controle podem ser empregados. Em uma realização, os componentes mecânicos dos queimadores (por exemplo, o jato de combustível, os bocais oxigênio (ar) associados, e o ignitor do queimador) e um conjunto de sensores operacionais (sensor de ativação/desativação de chama, sensor de válvula aberta/fechada, sensor de temperatura, sensor de pressão, sensor de ativação/desativação de ignitor) são ligados a um controlador por um cabo de controle isolado arranjado ao longo do eixo de e dentro do estojo de conduto de combustão 12. Em uma realização, o dispositivo de aquecimento subsuperficial pode incluir ainda uma pluralidade de sensores (não mostrado). Em uma realização, o sensor é um sensor de temperatura. Em uma realização, a sensor de temperatura pode ser posicionado dentro do dispositivo de aquecimento subsuperficial 10. Em outra realização, a sensor de temperatura pode ser posicionado fora de uma superfície externa do estojo de conduto de combustão 12 do dispositivo de aquecimento subsuperficial 10. Em outra realização, o sensor de temperatura é configurado para fornecer dados para um sistema de controle.
Em uma realização, a câmara de combustão 14 pode incluir três zonas (não mostradas) que incluem uma zona de mistura, uma zona de ignição e uma zona de reação. A zona de reação pode também ser referida como uma zona de combustão à medida que a combustão ocorre na zona de reação. Em outra realização, as três zonas presentes na câmara de combustão 14 podem ser facilmente distinguíveis. Em uma realização, o oxigênio e o combustível entram na zona de mistura da câmara de combustão 14. Uma mistura inflamável de combustível e oxigênio passa a partir de zona de mistura para uma zona de chama que compreende o ignitor que inicia a reação do combustível e oxigênio para fornecer calor e gás de produto de combustão. De forma típica, o gás de produto de combustão logo produzido pode fluir através do conduto de combustão 30. Em outra realização mostrada na Figura 1, o gás de produto de combustão formado como resultado da reação na câmara de combustão 14 é removido do conduto de combustão 30 por um tubo de saída 34. Em uma realização, o gás de produto de combustão pode fornecer calor à medida que flui ao longo do comprimento do estojo de conduto de combustão 12. O calor fornecido pelo gás de produto de combustão ao longo do comprimento de estojo de conduto de combustão 12, em adição ao calor produzido na câmara de combustão 14 pode aumentar a quantidade de calor transferido para a formação a partir do estojo de conduto de combustão 12 pelo alojamento externo transmissor de calor. Em uma realização, o estojo de conduto de combustão 12 é configurado para acomodar uma substância de transferência de calor como um líquido orgânico de transferência de calor ou, um sal fundido que serve para transferir o calor produzido na câmara de combustão 14 mais uniformemente à formação. Em várias realizações, o gás de produto de combustão 34 após troca de calor no estojo de conduto de combustão 12 é direcionado por uma saída de gás de produto de combustão 22 no tubo de saída 34 para uma unidade de tratamento de gás. Em outra realização, a saída de gás de produto de combustão 22 é configurada para entregar amostras de gases de produto de combustão 34 para um analisador de gás. Exemplos não-limitantes de analisador de gás incluem cromatografia de gás e sensor de óxido de metal. Ainda em outra realização, a saída de gás de produto de combustão 22 é configurada para retornar pelo menos uma porção dos gases de produto de combustão 34 em uma direção paralela ao estojo de conduto de combustão 12.
Como será verifica pela pessoa de habilidade comum na técnica, os tubos de combustível e de ar (ou seja, o conduto de fornecimento de combustível 18 e o conduto de fornecimento de oxigênio 20) podem estar em proximidade íntima à zona de combustão do dispositivo de aquecimento subsuperficial 10 e há uma tendência de o calor fluir em direção ao centro do dispositivo de aquecimento subsuperficial 10 assim como ser irradiado para fora do dispositivo de aquecimento subsuperficial 10. Como um resultado do fluxo para fora do combustível e do oxigênio contendo gás a partir do conduto de fornecimento de combustível 18 e o conduto de fornecimento de oxigênio 20 respectivamente, a temperatura dentro cada um dos condutos pode ser mantida em temperatura relativamente baixa durante operação do dispositivo de aquecimento subsuperficial 10. Velocidades de fluxo e perdas de pressão mais baixas são um resultado, das temperaturas relativamente baixas que prevalecem dentro do combustível e oxigênio contendo condutos de fornecimento de gás.
Outro aspecto da invenção fornece um método para aquecer uma zona subsuperficial, que compreende: (a) produzir uma cavidade de acomodação para um dispositivo de aquecimento subsuperficial 10; (b) instalar o dispositivo de aquecimento subsuperficial 10; e (c) operar o dispositivo de aquecimento subsuperficial 10.
Em uma realização, a cavidade de acomodação pode ser produzida em um reservatório de hidrocarboneto. Como utilizado nesta invenção, o termo "hidrocarboneto" é definido como compostos que compreendem carbono e hidrogênio. Entretanto, reservatórios contendo hidrocarboneto podem conter uma série de componentes que compreendem elementos diferentes de carbono e hidrogênio, por exemplo, halogênios, nitrogênio, oxigênio, metais, enxofre, e selênio. Exemplos não-limitantes de componentes que podem estar presentes em um reservatório de hidrocarboneto incluem hidrocarbonetos de cadeia reta e ramificada, por exemplo, eicosano (um hidrocarboneto de cadeia reta C20) e fitano (um hidrocarboneto ramificado C2o), betume, alcatrões de óleo, minerais, asfaltitas, querogênio. O reservatório de hidrocarboneto é tipicamente contido dentro uma matriz geológica, como rocha sedimentar, areias, silicilatos, carbonatos, diatomitas. Em uma realização, o reservatório de hidrocarboneto é uma formação subterrânea viscosa contendo óleo. Em uma realização, o reservatório de hidrocarboneto é contido dentro uma formação de areia de alcatrão de óleo pesado. Em outra realização, reservatório de hidrocarboneto é contido dentro uma formação de óleo de xisto. Em uma realização, a cavidade de acomodação pode ser subterrânea, localizada sob tundra, embaixo do mar ou poços baseados no interior do continente. Os métodos fornecidos pela presente invenção podem ser praticados em conjunto com uma ampla variedade de técnicas de recuperação de hidrocarboneto incluindo recuperação vertical, recuperação horizontal, e técnicas de drenagem gravitacional assistida por vapor (SAGD). Em outra realização, a cavidade de acomodação pode ser produzida em uma zona próxima à superfície. Exemplos aplicáveis de zonas próximas à superfície incluem, mas não estão limitados às zonas de atividade de construção, zonas de contenção de água, zonas de transporte de água (por exemplo, distribuição municipal de água e remoção de água de despejo), e zonas de tratamento de água como usinas municipais de tratamento de água.
Em uma realização, o dispositivo de aquecimento subsuperficial 10 pode ser operado em um ambiente pressurizado. Em outra realização, o pode ser operável em pressões variadas de combustível e oxigênio ao longo de diversos milhares de pés em comprimento. Em uma realização, o dispositivo de aquecimento subsuperficial 10 pode ser baixado na cavidade de acomodação de uma maneira que é paralela à superfície da terra. Em algumas realizações, o dispositivo de aquecimento subsuperficial 10 pode ser baixado na cavidade de acomodação de uma maneira que é angulada com relação à superfície da terra. Em outra realização, o dispositivo de aquecimento subsuperficial 10 pode ser baixado na cavidade de acomodação de uma maneira que está em uma posição vertical com relação à superfície da terra. Ainda em outro aspecto, a presente invenção fornece um método
para recuperação de óleo de xisto que compreende: (i) produzir uma cavidade de acomodação para um dispositivo de aquecimento subsuperficial; (ii) instalar o dispositivo de aquecimento subsuperficial dentro da cavidade de acomodação; e (iii) operar o dispositivo de aquecimento subsuperficial. O dispositivo de aquecimento subsuperficial compreende (a) um estojo de conduto de combustão que define um conduto de combustão; (b) pelo menos duas câmaras de combustão posicionadas dentro do estojo de conduto de combustão; (c) pelo menos um conduto de fornecimento de combustível configurado para fornecer um combustível inflamável para pelo menos uma câmara de combustão; d) pelo menos um conduto de fornecimento de oxigênio configurado para fornecer oxigênio para pelo menos uma câmara de combustão; e (e) uma saída de gás de produto de combustão. As pelo menos duas câmaras de combustão são caracterizadas por uma distância entre câmara de combustão de cerca de 304,8m (1.000 pés) e em que um produto térmico de uma primeira câmara de combustão é cerca de 1,5 a cerca de 2,5 vezes um produto térmico de uma câmara de combustão seguinte espaçada à distância entre câmara de combustão de cerca de 304,8m (1.000 pés). Esta descrição por escrito utiliza exemplos para descrever a
invenção, incluindo o melhor modo, e também para capacitar qualquer pessoa versada na técnica a praticar a invenção, incluindo produzir e utilizar quaisquer dispositivos ou sistemas e realizar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorrem àqueles versados na técnica. Tais outros exemplos pretendem estar dentro do escopo das reivindicações se eles tiverem elementos estruturais que não difiram da linguagem literal das reivindicações, ou se eles incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais das linguagens literais das reivindicações.

Claims (10)

1. DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO SUBSUPERFICIAL 10, que compreende: (a) um estojo de conduto de combustão 12 que define um conduto de combustão 30; (b) pelo menos duas câmaras de combustão 14 posicionadas dentro do estojo de conduto de combustão 12, e caracterizadas por uma distância entre a câmara de combustão 16 de pelo menos 304,8 metros (mil pés) e uma potência de combustão de pelo menos 3,14 milhões de BTUs por hora; (c) pelo menos um conduto de fornecimento de combustível 18 configurado para fornecer um combustível inflamável para pelo menos uma câmara de combustão 14; (d) pelo menos um conduto de fornecimento de oxigênio 20b configurado para fornecer oxigênio para pelo menos uma câmara de combustão 14; e (e) uma saída de gás de produto de combustão 22.
2. DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO SUBSUPERFICIAL 10, de acordo com a reivindicação 1, em que o conduto de combustão 30 serve como o conduto de fornecimento de oxigênio.
3. DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO SUBSUPERFICIAL 10, de acordo com a reivindicação 1, em que as câmaras de combustão 14 são independentemente móveis em relação ao estojo de conduto de combustão 12.
4. DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO SUBSUPERFICIAL 10, de acordo com a reivindicação 1, que compreende, ainda, pelo menos um sensor configurado para fornecer dados para um controlador remoto.
5. DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO SUBSUPERFICIAL 10, de acordo com a reivindicação 1, em que o estojo de conduto de combustão 12 é composto de pelo menos um material selecionado a partir do grupo consistindo em tubo de aço, aço inoxidável, inconel, e ligas resistentes à corrosão.
6. DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO SUBSUPERFICIAL 10, de acordo com a reivindicação 1, em que a saída de gás de produto de combustão 22 é configurada para retornar pelo menos uma porção dos gases de produto de combustão 34 em uma direção paralela ao estojo de conduto de combustão 30.
7. MÉTODO PARA AQUECER UMA ZONA SUBSUPERFICIAL, que compreende: (i) criar uma cavidade de acomodação para um dispositivo de aquecimento subsuperficial 10; sendo que o dito dispositivo de aquecimento subsuperficial 10 compreende (a) um estojo de conduto de combustão 12 que define um conduto de combustão 30; (b) pelo menos duas câmaras de combustão 14 dispostas dentro do estojo de conduto de combustão 12 e caracterizadas por uma distância entre câmara de combustão 16 de pelo menos 304,8 metros (mil pés) e uma potência de combustão de pelo menos 3,14 milhões de BTUs por hora; (c) pelo menos um conduto de fornecimento de combustível 18 configurado para fornecer um combustível inflamável para pelo menos uma câmara de combustão 14; (d) pelo menos um conduto de fornecimento de oxigênio 20b configurado para fornecer oxigênio para pelo menos uma câmara de combustão 14; e (e) uma saída de gás de produto de combustão 22; (ii) instalar o dispositivo de aquecimento subsuperficial 10 dentro da cavidade de acomodação; e (iii) operar o dispositivo de aquecimento subsuperficial 10.
8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, em que a cavidade de acomodação é produzida em um reservatório de hidrocarboneto.
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, em que o produto térmico de uma primeira câmara de combustão é de cerca de 1,5 a cerca de 2,5 vezes o produto térmico de uma câmara de combustão seguinte.
10. MÉTODO PARA RECUPERAÇÃO DE ÓLEO DE XISTO, que compreende: (i) criar uma cavidade de acomodação para um dispositivo de aquecimento subsuperficial 10; sendo que o dito dispositivo de aquecimento subsuperficial 10 compreende (a) um estojo de conduto de combustão 12 que define um conduto de combustão 30, (b) pelo menos duas câmaras de combustão 14 dispostas dentro do estojo de conduto de combustão 12 e caracterizadas por uma distância entre câmara de combustão 16 de cerca de 304,8 metros (1.000 pés), e sendo que o produto térmico de uma primeira câmara de combustão é 1,5 a 2,5 vezes o produto térmico de uma câmara de combustão seguinte espaçada à distância entre câmara de combustão 16 de cerca de 304,8 metros (1.000 pés), (c) pelo menos um conduto de fornecimento de combustível 18 configurado para fornecer um combustível líquido inflamável para pelo menos uma câmara de combustão 14, (d) pelo menos um conduto de fornecimento de oxigênio 20 configurado para fornecer oxigênio para pelo menos uma câmara de combustão 14, e (e) uma saída de gás de produto de combustão 22; (ii) instalar o dispositivo de aquecimento subsuperficial 10 dentro da cavidade de acomodação; e (iii) operar o dispositivo de aquecimento subsuperficial 10.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8881799B2 (en) * 2012-08-03 2014-11-11 K2 Technologies, LLC Downhole gas generator with multiple combustion chambers
US9353611B2 (en) * 2012-11-02 2016-05-31 Trimeteor Oil & Gas Corp. Method and apparatus for the downhole injection of superheated steam
US9382785B2 (en) 2013-06-17 2016-07-05 Baker Hughes Incorporated Shaped memory devices and method for using same in wellbores
US9531020B2 (en) 2013-11-15 2016-12-27 Delphi Technologies, Inc. Method of operating a heater
RU2652909C1 (ru) * 2017-08-28 2018-05-03 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-техническая и торгово-промышленная фирма "ТЕХНОПОДЗЕМЭНЕРГО" (ООО "Техноподземэнерго") Шахтно-скважинный газотурбинно-атомный нефтегазодобывающий комплекс (комбинат)

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU791951A1 (ru) * 1977-06-06 1980-12-30 Казанский Филиал Татарского Государственного Научно-Исследовательского И Проектного Института Нефтяной Промышленности Нагревательное устройство
FR2507204B1 (fr) * 1981-06-05 1985-07-05 Air Liquide Procede et installation de gazeification souterraine de charbon
RU2050643C1 (ru) * 1993-07-06 1995-12-20 Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики Электрохимический генератор
US6358040B1 (en) * 2000-03-17 2002-03-19 Precision Combustion, Inc. Method and apparatus for a fuel-rich catalytic reactor
CN100540843C (zh) * 2001-10-24 2009-09-16 国际壳牌研究有限公司 利用自然分布型燃烧器对含烃岩层进行就地热处理的方法
US6973968B2 (en) * 2003-07-22 2005-12-13 Precision Combustion, Inc. Method of natural gas production
CA2563583C (en) * 2004-04-23 2013-06-18 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Temperature limited heaters used to heat subsurface formations
US7665525B2 (en) * 2005-05-23 2010-02-23 Precision Combustion, Inc. Reducing the energy requirements for the production of heavy oil
US7484562B2 (en) * 2005-11-01 2009-02-03 Cnx Gas Company Llc Method and apparatus for controlling a quantity of a specific gas in a group of gases produced from a given well bore
WO2008115359A1 (en) * 2007-03-22 2008-09-25 Exxonmobil Upstream Research Company Granular electrical connections for in situ formation heating
CN101680287B (zh) * 2007-04-20 2013-12-18 国际壳牌研究有限公司 用于地下地层的加热系统和用于加热地下地层的方法
RU2363837C2 (ru) * 2007-09-05 2009-08-10 Открытое акционерное общество "Российская инновационная топливно-энергетическая компания (ОАО "РИТЭК") Способ и установка для термогазохимического воздействия на нефтяной пласт и освоения эксплуатационных и нагнетательных скважин

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