ES2307147T3 - Procedimiento para la intensificacion de la produccion de petroleo de alta viscosidad y aparato para su implementacion. - Google Patents
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Abstract
Aparato para la intensificación de la producción de petróleo de alta viscosidad que contiene una unidad para la excitación ultrasónica de la zona del fondo de un pozo que consiste en un generador ultrasónico de superficie (3) y por lo menos un radiador magnetostrictivo ultrasónico (4) situado en un extremo de la tubería del pozo de petróleo (OWT) (5), que están conectados eléctricamente entre sí, caracterizado por el hecho de que el generador (3) y el radiador (4) están conectados entre sí por dos hilos (7, 8) de un cable eléctrico de tres hilos (9), y al aparato contiene, además, una unidad para el calentamiento de la tubería del pozo petrolero que consiste en un generador de alta frecuencia de superficie (10) y una línea para el calentamiento de la tubería del pozo petrolero, que está distribuido a lo largo de toda la longitud de la tubería del pozo petrolero y caliente la tubería del pozo petrolero por corrientes de alta frecuencia, incluyendo dicha línea un tercer hilo (11) del cable eléctrico de tres hilos (9).
Description
Procedimiento para la intensificación de la
producción de petróleo de alta viscosidad y aparato para su
implementación.
La invención se aplica a la industria de
producción de petróleo y que está destinada a la intensificación de
los procesos para aumentar el rendimiento de pozos petroleros
utilizados para la producción de petróleo de alta viscosidad.
Actualmente, se conoce actualmente un número
bastante grande de procedimientos y aparatos que permiten mejorar
los procesos de producción para petróleos de alta viscosidad. En la
mayoría de los casos, estas técnicas emplean procedimientos
fisicoquímicos de influencia en un estrato (zonas del fondo del
pozo) y en los sistemas de transporte que transportan petróleo del
estrato a la superficie. En particular, se propone añadir diferentes
reactivos en un pozo e influenciar los estratos a través de
vibraciones elásticas de distinta frecuencia, ondas de choque,
campos magnéticos y eléctricos o combinaciones los mismos. En
algunos casos, se dispone el uso de dispositivos que incluyen
fuentes de vibraciones elásticas y sistemas de calentamiento por
inducción.
Un procedimiento para la intensificación de la
producción de petróleo a través de la excitación de vibraciones
elásticas en un estrato y la zona del fondo del pozo es conocido (US
5.950.726 A, publicada el 31 de Enero de 1991). Las vibraciones
elásticas son excitadas por medio de un generador de vibraciones
hidráulico, a través de un cambio cíclico de presión en líquido que
se suministra. La excitación de vibraciones elásticas da lugar a
una disminución de la viscosidad del petróleo, un aumento de la
permeabilidad de un depósito y un aumento de la producción de un
pozo.
El inconveniente de este procedimiento es que no
prevé los efectos en el petróleo durante su transporte por las
tuberías de los pozos de petróleo, disminuyendo así la eficacia del
procedimiento.
Un prototipo del primer objeto de la invención
propuesta es un procedimiento para el desarrollo de un yacimiento
petrolífero (RU 2184842 C2, publicada el 10 de Julio de 2002), en el
cual se propone la estimulación de la formación de producción con
una fuente de calor y una fuente de vibraciones elásticas. Una
fuente de calor es parte interior colocado al pozo de la inyección.
En el interior de un pozo de inyección se dispone una fuente de
calor. El tratamiento con la fuente de calor se realiza con una
variación periódica de su potencia. En la superficie de la cabeza
del pozo productor de petróleo se instala una fuente de vibraciones
elásticas. La fuente de calor y la fuente de vibraciones elásticas
funcionan a la misma frecuencia y a una diferencia de fases
periódicamente constante. El efecto obtenido es la más completa
extracción de petróleo debido a la variación de la viscosidad del
petróleo y la permeabilidad en fase del depósito para agua y
petróleo.
El inconveniente del procedimiento es su
insuficiente eficacia ya que no prevé el efecto sobre el petróleo
durante su transporte por las tuberías del pozo petrolero.
Se conoce un dispositivo para la producción de
petróleo de alta viscosidad (RU 2198284 C2, publicado el 10 de
Febrero de 2003) que implica el uso de un calefactor eléctrico de
inducción del pozo. En este dispositivo, una tubería del pozo de
petróleo (OWT) provista de anillos metálicos con hendiduras, es una
cubierta y, al mismo tiempo, un núcleo magnético. Se disponen unos
hilos de una bobina de inducción en la superficie exterior de la
cubierta a través de unas hendiduras. El uso del dispositivo permite
el calentamiento del petróleo que está siendo extraído debido a la
conversión de energía eléctrica en energía térmica.
El inconveniente de este dispositivo es que
prevé el efecto adicional en el estrato y el petróleo en la zona
del fondo del pozo, disminuyendo la eficacia del dispositivo.
Un prototipo del segundo objeto de la invención
propuesta es un aparato de pozo termo-acústico (SU
1086131 A, publicada el abril 15.1984) que permite realizar el
calentamiento e irradiación simultáneos del estrato del petróleo en
la zona del fondo del pozo con ultrasonidos utilizando un radiador
magnetostrictivo, que aumenta la entrada de petróleo en un pozo.
El inconveniente del dispositivo es que el
tratamiento se realiza solamente en el estrato del petróleo sin el
calentamiento del OWT, lo que reduce la eficacia del dispositivo
durante la producción de petróleo.
La solicitud de patente US 10/615.230 relativa a
un procedimiento y dispositivo de recuperación acústica de pozos
propone un procedimiento para la estimulación acústica y los
dispositivos para llevarlo a cabo, caracterizado por el hecho de
que comprende un generador eléctrico y un sistema vibrador situado
en el interior del pozo. El procedimiento propuesto en la solicitud
de Patente, US. 10/615.230, favorece la formación de vibraciones
cortantes en la zona de extracción. El inconveniente de dicha
aplicación en relación a la producción de líquidos de alta
viscosidad radica en el hecho de que no considera ni el calor
generado en las zonas de extracción ni la estimulación de líquidos
recuperados durante el transporte a la superficie a través de las
tuberías de los pozos petroleros. US 4790375ª describe un sistema
calefactor para pozos de minerales con una fuente de energía
eléctrica conectada a la cubierta del pozo y unas tuberías de
producción para proporcionar calor al pozo. US 4558737A describe un
aparato termoacústico que presenta las características del preámbulo
de la reivindicación 1.
En el primero y el segundo objeto de la
invención, se obtiene un resultado técnico que radica en el aumento
de la eficacia de producción de petróleo de alta viscosidad durante
el desarrollo de pozos mediante procedimientos convencionales
utilizados en la industria del petróleo debido a un aumento de la
permeabilidad de un depósito y a una reducción de la viscosidad del
petróleo y en el aumento en la seguridad ambiental debido a la
ausencia de reactivos químicamente activos (ácidos) y generadores de
vapor.
En el primer objeto de la invención -un
procedimiento para la intensificación de la producción de petróleo
de alta viscosidad, el resultado técnico especificado se consigue de
la siguiente manera.
En el procedimiento de intensificación de la
producción de petróleo de ala viscosidad, la viscosidad del petróleo
en la zonas del fondo del pozo se reduce por el efecto de un campo
ultrasónico de alta potencia en el mismo. El campo ultrasónico
excitado provoca, además, el calentamiento de la zona del fondo del
pozo. La viscosidad del petróleo conseguida se mantiene durante su
transporte durante el día a través del calentamiento de las
tuberías del pozo de petróleo (OWT) por corrientes de alta
frecuencia.
En el segundo objeto de la invención -un aparato
para la intensificación de la producción de petróleo de alta
viscosidad, el resultado técnico especificado se consigue de la
siguiente manera.
Un aparato para la intensificación de la
producción de petróleo de alta viscosidad contiene la unidad de
excitación ultrasónica de la zona del fondo del pozo que incluye un
generador ultrasónico de superficie y por lo menos un radiador
magnetostrictivo ultrasónico dispuesto en el extremo de la tubería
del pozo de petróleo (OWT) aislado eléctricamente de la tubería de
revestimiento de un pozo, que están conectados eléctricamente entre
sí por dos hilos de un cable eléctrico de tres hilos. La unidad de
calentamiento de la OWT consiste en un generador de alta frecuencia
de superficie diurna y una línea de calentamiento del OWT, que está
distribuida a lo largo de todo el OWT y caliente por corrientes de
alta frecuencia, incluyendo el tercer hilo del cable eléctrico de
tres hilos.
En uno de los casos de implementación de la
invención, el generador de alta frecuencia de superficie diurno de
la unidad de calentamiento de la OWT está conectado eléctricamente
mediante un cable puesto a tierra a la OWT. La OWT está aislada
eléctricamente de la tubería de revestimiento de un pozo. En la
ubicación del radiador ultrasónico, el generador de alta frecuencia
de superficie está conectado a la OWT por el tercer hilo del cable
eléctrico de tres hilos.
En el otro caso de implementación de la
invención, una salida del generador de alta frecuencia de superficie
diurno de la unidad de calentamiento de la OWT se conecta a una de
las salidas del generador ultrasónico de superficie, y el hilo del
cable eléctrico de tres hilos que está conectado a esta salida es un
hilo común para ambos generadores. Esa segunda salida del generador
de alta frecuencia de superficie diurno está conectada por el
tercer hilo del cable eléctrico de tres hilos en el lugar de la
ubicación del radiador magnetostrictivo ultrasónico al hilo común
del cable eléctrico de tres hilos.
Además, la línea del calentamiento de la OWT,
por corrientes de alta frecuencia, contiene además por lo menos dos
inductores colocados en la OWT y conectados al tercer hilo del cable
eléctrico de tres hilos.
El radiador magnetostrictivo ultrasónico
presenta forma de cilindro hueco, cuyo diámetro interior coincide
con el diámetro interior de la OWT.
La figura 1 muestra la estructura general del
pozo petrolero.
La figura 2 muestra un aparato para la
implementación del procedimiento para la intensificación de la
producción de petróleo de alta viscosidad.
La figura 3 muestra un aparato para la
implementación del procedimiento para la intensificación 15 de la
producción de petróleo de alta viscosidad utilizando un hilo
común.
La figura 4 muestra un aparato para la
implementación del procedimiento para la intensificación de la
producción de petróleo de alta viscosidad usando un hilo común e
inductores.
La invención se ilustra en las figuras
1-4, por medio de un dibujo esquemático en el cual
se muestra un aparato para la implementación del procedimiento para
la intensificación de la producción de petróleo de alta viscosidad
con diferentes casos para la conexión de la línea de calentamiento
de la unidad de calentamiento de la OWT por corrientes de alta
frecuencia.
La figura 1 muestra la estructura general del
pozo petrolero y un dispositivo de superficie 20 en el nivel 1 de
luz del día (que contiene el generador ultrasónico de superficie 3 y
el generador de la alta frecuencia de superficie diurno 10) y el
radiador magnetostrictivo ultrasónico 4 en el extremo de la tubería
del pozo petrolero 5, conectado a través del cable eléctrico de
tres hilos 9.
Lo siguiente se muestra en figura 2: el nivel 1
de luz del día, el depósito con estrato 2, la unidad de excitación
ultrasónica de la zona del fondo del pozo que incluye el generador
ultrasónico de superficie 3 y por lo menos un radiador
magnetostrictivo ultrasónico 4 colocado en el extremo de la OWT
5.
El radiador magnetostrictivo ultrasónico 4 tiene
forma de cilindro hueco, cuyo diámetro interior coincide con el
diámetro interior de la OWT 5.
El generador ultrasónico de superficie 3 y el
radiador magnetostrictivo ultrasónico 4 están conectados
eléctricamente entre sí por dos hilos 7 y 8 del cable eléctrico de
tres hilos 9.
La unidad de calentamiento de la OWT consiste en
el generador de alta frecuencia de superficie 10 y la línea de la
unidad de calentamiento de la OWT, que se distribuye a lo largo de
toda la longitud de la OWT 5, calentada por corrientes de alta
frecuencia, incluyendo el tercer hilo 11 del cable eléctrico de tres
hilos 9.
En uno de los casos de la realización de la
invención (figura 2), en la línea del calentamiento de la OWT 5 por
corrientes de alta frecuencia una salida del generador de alta
frecuencia de superficie 10 en la superficie 1 de la luz del día
está conectada eléctricamente a la OWT 5 por un hilo puesto a tierra
12. La otra salida del generador de alta frecuencia de superficie
10 está conectada directamente a la OWT 5 por el tercer hilo 11 del
cable 9 en la zona del fondo del pozo en el lugar de la ubicación
del radiador magnetostrictivo ultrasónico 4. La OWT 5 se aísla
eléctricamente de la tubería 6 de la cubierta del pozo con el uso de
aislantes 13.
En el otro caso particular mostrado en la figura
3, en la línea del calentamiento de la OWT 5 por corrientes de alta
frecuencia, una salida del generador de alta frecuencia de
superficie 10 se conecta en la superficie 1 a una de las salidas
del generador ultrasónico de superficie diurno 3, y el hilo 8 del
cable de tres hilos 9 que está conectado a esta salida es un hilo
común para ambos generadores 3 y 10. La segunda salida del generador
de alta frecuencia de superficie 10 está conectada por medio del
tercer hilo 11 del cable 9 al hilo común 8 del cable 9 en la zona
del fondo del pozo en el lugar de la ubicación del radiador
magnetostrictivo ultrasónico 4.
La línea de calentamiento de la OWT por
corrientes de alta frecuencia para un calentamiento más intensivo
de la OWT 5 y, por lo tanto, para la facilitación del transporte de
petróleo puede contener además por lo menos dos inductores 14 y 15
(figura 4) colocados en la OWT 5 y conectados al tercer hilo 11 del
cable 9.
Un ejemplo de realización del procedimiento es
como sigue.
Las vibraciones ultrasónicas de alta potencia
del generador ultrasónico de superficie 3 se transmiten a través de
los hilos 7 y 8 del cable de tres hilos 9 al radiador
magnetostrictivo ultrasónico 4. La potencia de las vibraciones
ultrasónicas inducidas por el generador ultrasónico de superficie 3
depende de la viscosidad y la cantidad de petróleo que se está
produciendo. Regulando la potencia de las vibraciones ultrasónicas
se consigue la optimización del procedimiento de producción de
petróleo.
En función del aumento del grosor de un estrato
y de la viscosidad y la cantidad de petróleo que se produce, el
número de radiadores ultrasónicos varía a partir de 1 a más,
variando hacia un aumento. Para un grosor de estrato de más de 20
m, una permeabilidad inferior a 0,2 x 10^{-13} m^{2} (20
millidarcy) una porosidad de menos de un 20% produce
15000-20000 Kg/día (15-20
toneladas/día) y una viscosidad de aproximadamente 0,05
Pascal-segundo (50 centipoises), es necesario
instalar por lo menos 2 radiadores de alta potencia.
Bajo la excitación de un campo ultrasónico por
los radiadores magnetostrictivos, ocurre lo siguiente:
- intensificación de los procesos de
calentamiento y transferencia de masa en la zona del fondo del pozo
en un campo ultrasónico,
- disminución de la viscosidad del petróleo en
el campo ultrasónico (en aproximadamente un 30% en espacio libre, y
substancialmente en mayor medida en un medio poroso bajo un efecto
sonocapilar. La extensión de la disminución de la viscosidad viene
determinada por las características de la porosidad del medio y los
parámetros de un campo ultrasónico.)
- calentamiento de la zona del fondo del pozo
debido a la pérdida de energía en un radiador magnetostrictivo,
debido a que su eficacia no supera el 50%, y transmisión térmica a
la zona del fondo del pozo,
- uso de un radiador magnetostrictivo como
transductor electroacústico como resultado de un punto de Curie más
alto comparado con el uso de materiales piezocerámicos no permite
aumentar substancialmente la temperatura de funcionamiento para
llevar a cabo el procedimiento.
Desde la zona del fondo del pozo, el petróleo
entra en la OWT 5. La OWT 5 se calienta por corrientes de alta
frecuencia de la siguiente manera.
Tanto en el primer como en el segundo caso de la
conexión del tercer hilo 11 del cable 9 a la OWT 5 directamente o a
través del hilo común 8, su calentamiento por inducción se produce
por corrientes de alta frecuencia.
En el primer caso (figura 2), las corrientes de
alta frecuencia del generador de alta frecuencia de la superficie
diurna 10 directamente a través del tercer hilo 11 entran en la OWT
5 y la calientan. Sin embargo, es necesario el aislamiento de la
OWT 5 de la tubería de revestimiento 6 con el uso de aislantes 13.
Este procedimiento puede utilizarse en condiciones de extracción de
petróleo más desfavorables.
En el segundo caso (figura 3), las corrientes de
alta frecuencia del generador de alta frecuencia de superficie
diurna 10 a través de la unión del tercer hilo 11 y el hilo común 8
entran en la OWT 5 y la calientan. En este caso no es necesario el
aislamiento de la OWT 5. Este caso particular puede producirse de
una manera más fácil, pero entonces, hay una limitación en el
aumento de las condiciones de temperatura de la producción de
petróleo por la estabilidad de la temperatura del cable, y en este
sentido es aconsejable para el uso en condiciones de producción de
petróleo menos adversas.
Bajo condiciones de producción de petróleo más
adversas, es apropiado el uso de un calentamiento adicional de la
OWT 5, lo que se lleva a cabo con el uso de inductores 14 y 15.
El petróleo transportado por la tubería
calentada de esta manera retiene su viscosidad reducida y por lo
tanto aumenta la eficacia de producción de petróleo.
En la invención propuesta se consigue un aumento
de la permeabilidad de un depósito, una reducción de la viscosidad
del petróleo y, en consecuencia, un aumento de la eficacia de la
producción de petróleo, así como un aumento de la seguridad
ambiental debido a lo siguiente:
Disminución de la viscosidad del petróleo en la
zona del fondo del pozo debido al tratamiento de ultrasonidos y
térmico combinados.
Disminución de la viscosidad del petróleo en la
OWT debido a su calentamiento por corrientes de alta frecuencia.
Claims (8)
1. Aparato para la intensificación de la
producción de petróleo de alta viscosidad que contiene una unidad
para la excitación ultrasónica de la zona del fondo de un pozo que
consiste en un generador ultrasónico de superficie (3) y por lo
menos un radiador magnetostrictivo ultrasónico (4) situado en un
extremo de la tubería del pozo de petróleo (OWT) (5), que están
conectados eléctricamente entre sí, caracterizado por el
hecho de que el generador (3) y el radiador (4) están conectados
entre sí por dos hilos (7, 8) de un cable eléctrico de tres hilos
(9), y al aparato contiene, además, una unidad para el calentamiento
de la tubería del pozo petrolero que consiste en un generador de
alta frecuencia de superficie (10) y una línea para el calentamiento
de la tubería del pozo petrolero, que está distribuido a lo largo
de toda la longitud de la tubería del pozo petrolero y caliente la
tubería del pozo petrolero por corrientes de alta frecuencia,
incluyendo dicha línea un tercer hilo (11) del cable eléctrico de
tres hilos (9).
2. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la unidad para el
calentamiento de la tubería del pozo petrolero incluye un generador
de alta frecuencia de superficie (10) en una superficie de la luz
del día (1), estando conectado eléctricamente dicho generador de la
alta frecuencia por un hilo puesto a tierra (12) a la tubería del
pozo petrolero (5), que está aislado eléctricamente de la tubería de
revestimiento de un pozo, y en una ubicación de dicho radiador
magnetostrictivo ultrasónico (4), el generador de alta frecuencia
de superficie (10) está conectado a la tubería del pozo petrolero
(5) a través del tercer hilo (11) del cable eléctrico de tres hilos
(9).
3. Aparato de la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que el radiador
magnetostrictivo ultrasónico (4) tiene un diámetro interior que
coincide con el diámetro interior de la tubería del pozo petrolero
(5).
4. Aparato de la reivindicación 3,
caracterizado por el hecho de que el radiador
magnetostrictivo ultrasónico (4) tiene forma de cilindro hueco o
forma similar.
5. Aparato de la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la unidad de calentamiento
de la tubería del pozo petrolero incluye una salida del generador
de alta frecuencia de superficie (10) conectada en una superficie
de la luz del día (1) a una primera salida del generador ultrasónico
de superficie (3) y un hilo (8) del cable eléctrico de tres hilos
(9) que está conectado a esta primera salida es un hilo común para
ambos generadores, y una segunda salida del generador de alta
frecuencia de superficie (10) está conectada, a través del tercer
hilo (11) del cable eléctrico de tres hilos (9) en la ubicación del
radiador magnetostrictivo ultrasónico (4), a un hilo común del cable
eléctrico de tres hilos (9).
6. Aparato de la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho de que dicha línea para el
calentamiento de la tubería del pozo petrolero, por corrientes de
alta frecuencia, contiene además por lo menos dos inductores (14,
15) colocados en la tubería del pozo petrolero (5) y conectados a
dicho tercer hilo (11) del cable eléctrico de tres hilos (9).
7. Aparato de la reivindicación 6,
caracterizado por el hecho de que el radiador
magnetostrictivo ultrasónico (4) tiene un diámetro interior que
coincide con el diámetro interior de la tubería del pozo petrolero
(5).
8. Aparato de la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que el radiador
magnetostrictivo ultrasónico (4) tiene forma de cilindro hueco o
forma similar.
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|---|---|---|---|
| US805117 | 1991-12-10 | ||
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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