Бюллетень ЕАПВ "Изобретения (евразийские заявки и евразийские патенты)"
Бюллетень 1´2010

  

(11) 

012931 (13) B1       Разделы: A B C D E F G H    

(21) 

200601534

(22) 

2005.02.24

(51) 

H05B 6/62(2006.01)
H05B 6/48
(2006.01)
H05B 6/50
(2006.01)
H05B 6/54
(2006.01)
H05B 3/02
(2006.01)
H05B 3/78
(2006.01)
E21B 7/15
(2006.01)
E21B 43/24
(2006.01)
E21B 43/00
(2006.01)
E21B 43/16
(2006.01)
E21B 36/04
(2006.01)
E21B 36/00
(2006.01)
E21B 29/02
(2006.01)

(31) 

10/801,458

(32) 

2004.03.15

(33) 

US

(43) 

2007.02.27

(86) 

PCT/US2005/006137

(87) 

WO 2005/091883 2005.10.06

(71) 

(73) ХИТ ЭНЕРДЖИ & ЭССОУШИЭЙТИД ТЕКНОЛОДЖИЗ ИНТЕРНЭШНЛ ЭлЭлСи (US)

(72) 

Кинзер Двайт Эрик (US)

(74) 

Дементьев В.Н. (RU)

(54) 

СПОСОБ ДОБЫЧИ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ФОРМАЦИЙ И СПОСОБ ОБРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ФОРМАЦИЙ

(57) 1. Способ извлечения и управляемого нагрева углеводородной среды, или по меньшей мере одного соединения, или химической композиции углеводородной среды, содержащихся в подземной содержащей углеводород формации, причем углеводородную среду выбирают из группы, в которую входят нефтеносный сланец, битуминозный песок, нефтеносный песок, уголь, битум и/или кероген, заключающийся в том, что на подземную углеводородную формацию воздействуют электрическим полем переменного тока, генерируемым радиочастотным колебанием или колебаниями в заданном диапазоне частот, которое нагревает углеводородную среду, тем самым уменьшая ее вязкость, и извлекают нагретую углеводородную среду на поверхность, причем:

(a) осуществляют автоматическую регулировку частоты или частот радиочастотного колебания или множества радиочастотных колебаний, генерируемых блоком генерирования радиосигнала переменной частоты, на основании сигнала обратной связи по меньшей мере одного измеренного in situ параметра путем измерения по меньшей мере одного параметра обратной связи in situ, определения значения или значений частоты или частот с использованием заданного отношения частоты и параметра и изменения фактической частоты или фактических частот радиочастотного колебания или радиочастотных колебаний на заданное значение или значения; и/или

(b) осуществляют автоматическую регулировку эффективного импеданса нагрузки для согласования с выходным импедансом блока генерирования сигнала путем измерения эффективного импеданса нагрузки, первоначально зависящего от импеданса углеводородной среды, сравнения эффективного импеданса нагрузки с выходным импедансом блока генерирования сигнала, который генерирует радиочастотное колебание или колебания.

2. Способ по п.1, в котором выходной импеданс блока генерирования сигнала заранее устанавливают постоянным.

3. Способ по п.2, в котором выходной импеданс блока генерирования сигнала лежит в диапазоне от 20 до 100 Ом, предпочтительно около 50 Ом.

4. Способ по п.1, в котором измерение эффективного импеданса нагрузки включает в себя измерение напряжения через углеводородную среду и измерение результирующего электрического поля, созданного в углеводородной среде.

5. Способ по п.1, в котором измерение эффективного импеданса нагрузки включает в себя измерение тока радиочастотного колебания, протекающего через углеводородную среду.

6. Способ по п.1, в котором измерение эффективного импеданса нагрузки включает в себя измерение напряжения и тока радиочастотного колебания, протекающего через углеводородную среду, и определение фазового угла между измеренным напряжением и измеренным током.

7. Способ по п.1, в котором измерение эффективного импеданса нагрузки включает в себя измерение уровня прямой мощности радиочастотного колебания генерирующего напряжение тока через углеводородную среду и уровня обратной мощности радиочастотного колебания, отраженной от эффективной нагрузки.

8. Способ по п.7, который дополнительно предусматривает вычисление коэффициента стоячей волны из уровня прямой мощности и уровня обратной мощности.

9. Способ по п.8, который дополнительно предусматривает повтор операции автоматической регулировки эффективного импеданса нагрузки до тех пор, пока коэффициент стоячей волны не составит около 2:1 или меньше, предпочтительно около 1:1.

10. Способ по п.1, в котором автоматическое согласование импеданса нагрузки с выходным импедансом блока генерирования сигнала предусматривает регулировку выбранной частоты или частот приложенного радиочастотного колебания или колебаний.

11. Способ по п.1, в котором автоматическое согласование импеданса нагрузки с выходным импедансом блока генерирования сигнала предусматривает подстройку перестраиваемой схемы согласования импедансов, подключенной к эффективной нагрузке.

12. Способ по п.1, который дополнительно предусматривает периодическое измерение in situ по меньшей мере одной температуры углеводородной среды в ходе нагрева и использование измеренной температуры при автоматической регулировке эффективного импеданса нагрузки для его согласования с выходным импедансом блока генерирования сигнала.

13. Способ по п.1, в котором радиочастотное колебание или колебания имеет длину волны, превышающую геометрический размер углеводородной среды.

14. Способ по п.1, в котором выбранная частота радиочастотного колебания или колебаний превышает 300 кГц и предпочтительно лежит в диапазоне от 1 до 300 МГц.

15. Способ по п.1, в котором углеводородную среду нагревают с использованием радиочастоты или радиочастот и освобождают под давлением.

16. Способ по п.1, в котором по меньшей мере одну специфическую химическую композицию, содержащуюся в углеводородной среде, избирают мишенью для нагрева при помощи радиочастоты или радиочастот.

17. Способ по п.1, в котором углеводородная среда открыта к несущей среде, причем несущая среда позволяет прохождение радиочастотных колебаний для нагрева углеводородной среды.

18. Способ по п.1, в котором параметр обратной связи представляет собой по меньшей мере один из следующих параметров: температуру, прямую мощность, приложенную к эффективной нагрузке, обратную мощность, отраженную от эффективной нагрузки, напряжение при нагрузке, ток при нагрузке, электропроводность, диэлектрическую проницаемость, магнитную проницаемость, напряженность поля, магнитную индукцию.

19. Способ по п.17, в котором углеводородную среду нагревают, когда она открыта в резервуар несущей среды.

20. Способ по п.17, в котором углеводородную среду, которая находится в непосредственной близости от резервуара, нагревают, причем температуру несущей среды в резервуаре поддерживают в диапазоне температур ниже температуры кипения несущей среды.

21. Способ по п.17, в котором желательное соединение, полученное за счет нагрева углеводородной среды, образует возместимый слой внутри резервуара несущей среды, причем возместимый слой может быть экстрагирован из резервуара во время операции откачивания.

22. Способ по пп.2, 6 и 7, дополнительно включающий операцию измерения фактического импеданса содержащей углеводород формации и автоматического согласования эффективного импеданса нагрузки с выходным импедансом блока генерирования сигнала за счет, по меньшей мере, регулировки частоты радиочастотного колебания или подстройки перестраиваемого импеданса схемы согласования так, чтобы эффективно подстроенный импеданс нагрузки стал ориентировочно равен выходному импедансу блока генерирования сигнала.

23. Способ по п.1, в котором электрическое поле переменного тока генерируется радиочастотным колебанием или колебаниями с частотой или частотами не выше 300 МГц.

24. Способ разделения, нагрева и извлечения по меньшей мере одного углеводородного соединения углеводородной среды, причем углеводородную среду выбирают из группы, в которую входят нефтеносный сланец, битуминозный песок, нефтеносный песок, уголь, битум и/или кероген, происходящей из подземной, содержащей углеводород формации, заключающийся в том, что, по меньшей мере, в области размещения одного углеводородного соединения воздействуют на подземную углеводородную среду электрическим полем переменного тока, причем электрическое поле генерируется радиочастотным колебанием или колебаниями, тем самым уменьшая вязкость углеводородной среды и по меньшей мере одного углеводородного соединения, и извлекают нагретое по меньшей мере одно углеводородное соединение на поверхность, причем

периодически измеряют импеданс по меньшей мере одного углеводородного соединения и нежелательных органических и неорганических композиций, в результате чего получают выходной сигнал датчика;

определяют рассогласования импедансов на основании разности между последним измеренным импедансом и известным импедансом и осуществляют генерирование при помощи компьютера соответствующего выходного сигнала управления, соответствующего указанной разности; и

по мере повышения температуры по меньшей мере одного углеводородного соединения и нежелательных органических и неорганических композиций регулируют частоту радиочастотного колебания или колебаний при помощи выходного сигнала управления с компьютера для согласования импеданса с последним измеренным импедансом.

25. Способ по п.24, в котором углеводородная формация открыта в подземный резервуар, при этом резервуар содержит флюидную несущую среду, причем флюидная несущая среда способна пропускать радиочастотные колебания в углеводородную формацию для повышения температуры и снижения вязкости углеводородного соединения, в результате чего по меньшей мере одно углеводородное соединение всплывает на поверхность резервуара и отделяется от другого материала, который осаждается в виде отстоя или другого слоя на дне резервуара.

26. Способ по одному из пп.1-25, в котором

испытывают первый образец углеводородной среды для определения первого импеданса при нескольких различных температурах;

сохраняют полученную информацию, характеризующую зависимость первого импеданса от температуры для углеводородной среды в памяти компьютера;

пропускают сигнал через второй образец углеводородной среды, содержащей углеводородный материал, причем сигнал, воздействующий на углеводородную среду, представляет собой радиочастоту не выше 300 МГц;

измеряют импеданс по меньшей мере одного участка второго образца;

определяют при помощи компьютера зависимость между последним измеренным импедансом углеводородной среды и скоростью нагрева углеводородной среды;

регулируют скорость нагрева углеводородной среды на основании указанной зависимости.

27. Способ по п.26, в котором углеводородную среду освобождают под давлением.

28. Способ по п.26, в котором автоматически поддерживают согласование импедансов между импедансом химической композиции и заданной постоянной, причем заданная постоянная отражает наличие возможной флюидной несущей среды, на которую не влияет указанная частота или частоты, приложенная(ые) к химической композиции.

29. Способ по п.28, в котором флюидную несущую среду выбирают из группы, в которую входят вода, солевой раствор и/или углекислота.

30. Способ по п.28, в котором флюидную несущую среду нагревают указанной частотой колебания или колебаний и освобождают под давлением.

31. Устройство для емкостного радиочастотного диэлектрического нагрева и извлечения углеводородной среды из подземной, содержащей углеводород формации, причем углеводородную среду выбирают из группы, в которую входят нефтеносный сланец, битуминозный песок, нефтеносный песок, уголь, битум и/или кероген, содержащее

источник радиочастотного сигнала переменного тока с радиочастотой не выше 300 МГц для генерации электрического поля переменного тока для нагрева углеводородной среды (24; 124; 304; 334), находящейся в подземной, содержащей углеводород формации;

по меньшей мере, пару смещенных друг от друга электродов для размещения на противоположных сторонах по меньшей мере части подземной углеводородной формации, подключенных к блоку генерирования радиочастотного сигнала переменного тока и/или схеме;

частотный контроллер для регулировки частоты или частот радиочастотного сигнала или сигналов в диапазоне различных радиочастот;

математическую модель, определяющую на основе известного отношения частоты и параметра и измеренных in situ параметров импеданс среды для измеренных параметров; и/или

датчик импеданса для измерения данных импеданса углеводородной среды; и/или

компьютер, запрограммированный на получение данных импеданса от датчика импеданса и обработку данных импеданса с использованием математической модели, которая прогнозирует импеданс углеводородной среды в функции по меньшей мере одного измеренного in situ параметра, и подачу сигнала управления на частотный контроллер, чтобы регулировать частоту радиочастотного сигнала для согласования измеренного импеданса с заданным импедансом; и

насос для извлечения нагретой углеводородной среды на поверхность земли.

32. Устройство по п.31, в котором источник радиочастотного сигнала переменного тока представляет собой генератор частоты, подключенный к усилителю мощности.

33. Устройство по п.32, которое дополнительно содержит схему согласования импедансов, подстраиваемую для согласования выходного импеданса усилителя мощности с импедансом нагрузки, содержащей пару электродов и углеводородную среду в подземной, содержащей углеводород формации, между двумя электродами.

34. Устройство по п.32, которое дополнительно содержит направленный ответвитель, подключенный к линии передачи от усилителя мощности, для приема сигналов, пропорциональных уровням мощности с выхода усилителя.

35. Устройство по п.34, в котором направленный ответвитель содержит участок прямой мощности, который получает сигналы, пропорциональные мощности, выдаваемой усилителем, и участок обратной мощности, который получает сигналы, пропорциональные мощности, отраженной назад к усилителю.

36. Устройство по п.35, которое содержит измеритель, получающий соответствующие сигналы от участков прямой и обратной мощности.

37. Устройство по п.36, в котором измеритель вычисляет напряжение коэффициента стоячей волны.

38. Устройство по п.37, в котором измеритель вычисляет коэффициент отражения нагрузки.

39. Устройство по п.36, в котором компьютер подключен к измерителю и получает от него входные сигналы, причем принятые входные сигналы обрабатываются вместе с данными температуры, для генерирования сигналов управления.

40. Устройство по п.31, в котором пара электродов включает первый электрод, подключенный к источнику, и второй электрод, подключенный к источнику, который установлен с промежутком от первого электрода, так что образуется зона обработки продукта между электродами, причем радиочастотный сигнал проходит через углеводородную среду, расположенную внутри зоны обработки продукта, причем устройство дополнительно содержит средство согласования импедансов, предназначенное для согласования импеданса углеводородной среды, нагреваемой до заданной постоянной, за счет регулировки частоты радиочастотного сигнала.

41. Устройство по п.40, в котором каждый из первого и второго электродов имеет множество электродных элементов, которые электрически изолированы друг от друга, причем элементы первого электрода расположены напротив соответствующих элементов второго электрода, чтобы создать множество пар противоположных электродных элементов.

42. Устройство по п.41, которое дополнительно снабжено управляемым компьютером переключателем, который подключен к каждой паре противоположных электродных элементов, так что индивидуальные пары противоположных электродных элементов могут быть включены и выключены при помощи компьютера.

43. Устройство по п.40, которое дополнительно содержит датчики температуры и в котором, по меньшей мере, некоторые из датчиков температуры установлены на первом электроде.

44. Устройство емкостного радиочастотного диэлектрического нагрева по п.31, дополнительно содержащее

схему генерирования сигнала, подключенную к электродам, причем схема генерирования сигнала позволяет создать радиочастотный сигнал переменного тока для заряда электродов и генерирования электрического поля переменного тока в зоне тепловой обработки;

схему измерения импеданса, подключенную к электродам и к схеме генерирования сигнала, причем схема измерения импеданса измеряет импеданс электродов и по меньшей мере одной химической композиции внутри углеводородной среды, расположенной в зоне тепловой обработки; и

контроллер, подключенный к схеме измерения импеданса и к схеме генерирования сигнала, причем контроллер управляет схемой генерирования сигнала и генерированием электрического поля переменного тока, на основании импеданса, измеренного при помощи схемы измерения импеданса.

45. Устройство по п.44, в котором схема генерирования сигнала содержит радиочастотный генератор сигналов переменной частоты.

46. Устройство по п.44, в котором схема генерирования сигнала содержит усилитель, подключенный к радиочастотному генератору сигналов переменной частоты.

47. Устройство по п.31, дополнительно содержащее

датчик температуры, предназначенный для измерения температурных данных углеводородной среды, расположенной в зоне обработки продукта;

компьютер, запрограммированный на получение температурных данных от датчика температуры, чтобы производить обработку температурных данных с использованием математической модели для углеводородной среды и подавать сигнал управления на частотный контроллер, чтобы настраивать частоту радиочастотного сигнала на частоту дебаевского резонанса углеводородной среды при измеренной температуре в зоне обработки продукта.

48. Устройство по п.47, в котором математическая модель дает информацию относительно дебаевской резонансной частоты по меньшей мере для одной химической композиции внутри углеводородной среды, дополнительно содержащее входное устройство, которое передает в компьютер информацию относительно типа углеводородной среды, расположенной в зоне обработки продукта.

49. Устройство по п.47, в котором входное устройство передает в компьютер информацию относительно типа углеводородной среды, расположенной в зоне обработки продукта.

50. Устройство по п.47, в котором математическая модель представляет собой таблицу данных, которая содержит дебаевские резонансные частоты при различных температурах по меньшей мере для одной химической композиции внутри углеводородной среды.

51. Устройство по п.47, в котором математическая модель прогнозирует дебаевские резонансные частоты по меньшей мере для одной химической композиции, находящейся в углеводородной среде, на основании диэлектрических свойств химической композиции.

52. Устройство по п.47, которое дополнительно содержит контроллер напряженности поля, который при поступлении сигналов от компьютера регулирует уровень радиочастотного сигнала в зоне обработки продукта.

53. Устройство по п.47, в котором математическая модель дает информацию относительно дебаевской резонансной частоты по меньшей мере для одной химической композиции, находящейся в углеводородной среде; причем устройство дополнительно содержит входное устройство, которое передает в компьютер информацию о том, находится ли углеводородная среда в контакте с химической композицией, которая может функционировать в качестве несущей среды для частоты, передаваемой по меньшей мере одной химической композиции, выбранной в качестве мишени для нагрева; и при этом компьютер запрограммирован на подачу сигнала на частотный контроллер, для настройки частоты радиочастотного сигнала на частоту, которая не является дебаевской резонансной частотой несущей среды.

54. Устройство для емкостного радиочастотного диэлектрического нагрева по п.40, в котором имеется

множество датчиков температуры, предназначенных для измерения температурных данных во многих областях углеводородной среды, находящейся в зоне обработки продукта;

компьютер, который получает температурные данные от датчиков температуры, производит обработку температурных данных с использованием математической модели для углеводородной среды и регулирует по меньшей мере одну характеристику радиочастотного сигнала в ответ на изменения измеренных температур в зоне обработки.

55. Устройство по п.54, в котором каждый из первого и второго электродов имеет множество электродных элементов, которые электрически изолированы друг от друга, причем элементы первого электрода расположены напротив соответствующих элементов второго электрода, чтобы создать множество пар противоположных электродных элементов.

56. Устройство по п.55, в котором имеется управляемый компьютером переключатель, который подключен к каждой паре противоположных электродных элементов, так что индивидуальные пары противоположных электродных элементов могут быть включены и выключены при помощи компьютера.

57. Устройство по п.54, в котором, по меньшей мере, некоторые из датчиков температуры установлены на первом электроде.


наверх