СПОСОБ РЕЗИСТИВНОГО НАГРЕВА ПОДЗЕМНОЙ ЗОНЫ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА КОЛЛЕКТОРА Российский патент 2010 года по МПК E21B43/24 

Настоящее изобретение относится, в общем, к усовершенствованным способу и устройству для извлечения высоковязкой нефти из подземных залежей. В соответствии с одним аспектом изобретение относится к способу резистивного нагрева подземного пласта для снижения вязкости нефти. В соответствии с другим аспектом изобретение относится к нагревательному и добывающему устройству, содержащему гибкие эксплуатационные насосно-компрессорные трубы. В соответствии с другим аспектом изобретение относится к способу заканчивания скважины путем спуска в буровую скважину, заполненную буровым раствором, эксплуатационных насосно-компрессорных труб с плавучим корпусом.

Тяжелая нефть является нефтью природного происхождения с очень высокой вязкостью, которая часто содержит примеси, например серу. В то время как обычная легкая нефть имеет вязкости в пределах от приблизительно 0,5 сантипуаз (сП) до приблизительно 100 сП, тяжелая нефть характеризуется вязкостями, которые изменяются от 100 сП до значений выше 1000000 сП. Запасы тяжелой нефти оцениваются в приблизительно 15% от суммарных остающихся мировых запасов нефти. Только в США запасы тяжелой нефти оценивают в приблизительно 30,5 млрд. баррелей, и добыча тяжелой нефти составляет существенную долю объема нефтедобычи внутри страны. Например, только в Калифорнии добыча тяжелой нефти составляет свыше 60% от общего объема добычи штата. Из-за того что поиск новых запасов обычной легкой нефти все более усложняется, все более важными становятся усовершенствованные способы извлечения тяжелой нефти. К сожалению, извлечение тяжелой нефти, как правило, стоит дорого, и обычные способы обеспечивают значения коэффициентов нефтеотдачи только около 10-30% тяжелой нефти из существующих запасов нефти. Поэтому существует настоятельная потребность в разработке более эффективных и производительных средств для извлечения тяжелой нефти.

Один из способов, которым можно извлекать тяжелую нефть, является электромагнитное возбуждение. Данный способ вызывает снижение вязкости тяжелой нефти путем ее нагрева электроэнергией. Существуют несколько разных способов электромагнитного возбуждения, включая, например, индуктивный нагрев, микроволновый нагрев и резистивный нагрев. Для индуктивного нагрева используют скважинный нагревательный элемент, который непосредственно превращает ток в тепло. Для микроволнового нагрева используют очень высокочастотную энергию для нагрева коллектора. Для резистивного нагрева используют электрод, который заземляют в соседнюю скважину или наземную поверхность. Электрический ток от электрода, по данному способу, проводится связанной минерализованной водой в коллекторе. Резистивный нагрев, по существу, нагревает подземную формацию, окружающую тяжелую нефть, что приводит к нагреву нефти и снижению ее вязкости.

Электромагнитное возбуждение теоретически является идеальным способом снижения вязкости тяжелой нефти, так как электроэнергия широко доступна и так как данный способ требует наличия минимума поверхности. Однако результаты не достигли согласия с теорией. Предлагалось множество различных проектов для электромагнитного возбуждения запасов тяжелой нефти, но ни один не работал достаточно хорошо для широкого распространения. Главной причиной является то, что на существующем уровне технике не было разработано экономичной и прочной системы скважинной системы для электромагнитного возбуждения.

Среди способов электромагнитного возбуждения резистивный нагрев представляется наиболее перспективным в качестве надежного средства снижения вязкости тяжелой нефти. Одна из причин заключается в том, что резистивный нагрев не требует никаких нагнетаний, так как ток просто протекает по электропроводящей минерализованной воде в нефтяной скважине. Однако, как при других видах электромагнитного возбуждения, существует потребность в широко распространенной системе для резистивного нагрева. Следовательно, остается потребность в электромагнитной системе нагрева, которая эффективно повышает отдачу коллектора тяжелой нефти.

Нефтяные и/или газовые скважины часто бурят горизонтально в нескольких направлениях от устья одной скважины по многим причинам. Однако одна из проблем заканчивания горизонтальных скважин состоит в трудности продолжения эксплуатационных насосно-компрессорных труб до конца скважины. Поэтому существует также потребность в способе более эффективного заканчивания горизонтальной скважины.

В связи с вышеописанными и другими проблемами существует потребность в создании более эффективного и производительного способа извлечения тяжелой нефти.

Кроме того, существует потребность в создании устройства, которое обеспечивает эффективное средство резистивного нагрева подземного нефтяного коллектора, чтобы можно было извлекать тяжелую нефть.

Кроме того, существует потребность в создании более эффективного средства для заканчивания горизонтальной нефтяной и/или газовой скважины.

Следует отметить, что все вышеперечисленные цели должны достигаться настоящим изобретением, и другие объекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из последующего описания и прилагаемой формулы изобретения.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения предлагается способ резистивного нагрева подземной зоны. Способ заключается в том, что вызывают протекание электроэнергии через зону между, по меньшей мере, двумя разнесенными электродами. Электроды соединены с эксплуатационными насосно-компрессорными трубами, расположенными в зоне.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения предлагается способ для резистивного нагрева подземной зоны. Способ заключается в том, что вызывают протекание электроэнергии через зону между, по меньшей мере, двумя электродами. Электроды соединены с общим отрезком длины эксплуатационных насосно-компрессорных труб и разнесены между собой по длине насосно-компрессорных труб.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения предлагается устройство нагрева коллектора, выполненное с возможностью соединения с эксплуатационными насосно-компрессорными трубами. Устройство содержит удлиненный электрически изолирующий корпус и множество электропроводящих электродов. Устройство можно переводить из демонтированной конфигурации, в которой устройство отсоединено от насосно-компрессорных труб, в собранную конфигурацию, в которой устройство соединено с эксплуатационными насосно-компрессорными трубами, и обратно. Электроды разнесены между собой по длине корпуса, когда устройство находится в собранной конфигурации. Корпус электрически изолирует электроды от насосно-компрессорных труб, когда устройство находится в собранной конфигурации.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения предлагается система для резистивного нагрева подземной зоны. Система содержит первый отрезок длины эксплуатационных насосно-компрессорных труб; второй отрезок длины эксплуатационных насосно-компрессорных труб, отстоящий от первого отрезка длины эксплуатационных насосно-компрессорных труб; ряд электрически соединенных первых электродов, разнесенных по длине первого отрезка длины эксплуатационных насосно-компрессорных труб; и ряд электрически соединенных вторых электродов, разнесенных по длине второго отрезка длины эксплуатационных насосно-компрессорных труб.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения предлагается способ заканчивания скважин, заключающийся в том, что: (a) присоединяют корпус с низкой плотностью к отрезку длины эксплуатационных насосно-компрессорных труб и (b) спускают отрезок длины эксплуатационных насосно-компрессорных труб в ствол скважины, содержащий флюид большей плотности, чем корпус.

Ниже приведено описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на фигуры на прилагаемых чертежах, на которых:

Фиг.1 - принципиальная схема, представляющая устройство нагрева тяжелой нефти в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, в частности представляющая нагревательное устройство, соединенное с отрезком длины эксплуатационных насосно-компрессорных труб, продолжающейся в горизонтальном участке ствола скважины;

Фиг.2 - увеличенный местный вид сбоку участка нагревательного устройства, показанного на фиг.1, в частности, представляющий изолирующий корпус и разнесенные электроды нагревательного устройства;

Фиг.3 - увеличенный вид в изометрии участка нагревательного устройства, показанного на фиг.1, в частности, представляющий как силовые линии, электроды и изолирующий корпус соединены с эксплуатационными насосно-компрессорными трубами и расположены вокруг них;

Фиг.4 - вид в разрезе нагревательного устройства по линии 4-4 на фиг.2, дополнительно представляющий как силовые линии, электроды и изолирующий корпус соединены с эксплуатационными насосно-компрессорными трубами и расположены вокруг нее;

Фиг.5 - вид в разрезе по линии 5-5 на фиг.4, дополнительно представляющий электрод, изолирующий корпус и силовые линии;

Фиг.6 - вид сверху альтернативной системы нагрева тяжелой нефти в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, в частности, представляющий три секции нагревательного устройства, расположенные в трех радиально продолжающихся горизонтальных стволах скважин;

Фиг.7 - принципиальная схема, представляющая систему нагрева тяжелой нефти в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, расположенную внутри двух параллельных стволов скважин; и

Фиг.8 - принципиальная схема, представляющая заканчивание нефтяной и/или газовой скважины в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, в частности, представляющая продолжение эксплуатационных насосно-компрессорных труб, снабженных плавучим корпусом, в горизонтальную скважину, заполненную жидкостью.

Сначала, на фиг.1 показан ствол 10 скважины, продолжающийся в подземный пласт 12, находящийся вблизи нефтеносного участка 14 подземного пласта 12. Ствол 10 скважины содержит обсаженную секцию 16 и необсаженную секцию 18. Обсаженная секция 16 ствола 10 скважины обсажена обсадной трубой 20 и продолжается, по существу, вертикально. Необсаженная секция 18 ствола 10 скважины не обсажена. В одном варианте осуществления настоящего изобретения необсаженная секция 18 ствола 10 скважины продолжается, по существу, горизонтально, вблизи нефтеносного участка 14 подземного пласта 12. В другом варианте осуществления настоящего изобретения необсаженная секция 18 ствола 10 скважины продолжается, по существу, вертикально, вблизи нефтеносного участка 14 подземного пласта 12. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения необсаженная секция 18 ствола 10 скважины продолжается, по существу, наклонно, вблизи нефтеносного участка 14 подземного пласта 12. Эксплуатационные насосно-компрессорные трубы 22 расположены внутри ствола 10 скважины. В предпочтительном варианте эксплуатационные насосно-компрессорные трубы 22 представляют собой обычные гибкие металлические насосно-компрессорные трубы, например гибкие насосно-компрессорные трубы малого диаметра. В качестве альтернативы, эксплуатационные насосно-компрессорные трубы 22 состоят, по существу, из непроводящего материала, например пластика или стеклопластика. В дополнительном альтернативном варианте эксплуатационные насосно-компрессорные трубы 22 являются обычными гибкими металлическими насосно-компрессорными трубами, содержащими электрические изоляторы между каждой секцией насосно-компрессорных труб. Немодифицированный участок 24 эксплуатационных насосно-компрессорных труб 22 продолжается в обсаженную секцию 16 ствола 10 скважины, тогда как модифицированный участок 26 эксплуатационных насосно-компрессорных труб 22 продолжается в необсаженную секцию 18 ствола 10 скважины. Модифицированный участок 26 эксплуатационных насосно-компрессорных труб 22 перфорирован, чтобы нефть, расположенная в необсаженной секции 18 ствола 10 скважины и исходящая из нефтеносного участка 14 подземного пласта 12, поступала в эксплуатационные насосно-компрессорные трубы 22.

Модифицированный участок 26 эксплуатационных насосно-компрессорных труб 22 оборудован нагревательным и добывающим устройством 28. Нагревательное и добывающее устройство 28 обычно содержит электрически изолирующий корпус 30 и множество электродов 32. Изолирующий корпус 30 соединен с отрезком длины модифицированного участка 26 эксплуатационных насосно-компрессорных труб 22 и продолжается вдоль данного отрезка длины. Электроды 32 обычно имеют кольцевую форму и соединены с изолирующим корпусом 30, и продолжаются вокруг него. Электроды 32 изготовлены из электрически проводящего материала, предпочтительно металла, наиболее предпочтительно нержавеющей стали. Электроды 32 разнесены между собой по длине модифицированного участка 26 эксплуатационных насосно-компрессорных труб 22. Как подробно описано ниже, на электроды 32 может подаваться электроэнергия, чтобы вызвать резистивный нагрев нефтеносного участка 14 подземного пласта 12. Изолирующий корпус 30 функционально предназначен для электрической изоляции эксплуатационных насосно-компрессорных труб 22 от электродов 32. Нагревательное устройство 28 содержит предпочтительно, по меньшей мере, 2 электрода 32, предпочтительнее, по меньшей мере, 4 электрода 32, предпочтительнее всего 6-20 электродов 32. Электроды 32 разнесены между собой по длине эксплуатационных насосно-компрессорных труб 22 на расстояние предпочтительно от приблизительно 25 до приблизительно 500 футов, предпочтительнее от приблизительно 50 до приблизительно 200 футов. Каждый электрод 32 имеет длину предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 10 футов, предпочтительнее от приблизительно 2 до приблизительно 5 футов. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения изолирующий корпус 30 продолжается непрерывно по значительной длине (предпочтительно всей длине) модифицированного участка 26 эксплуатационных насосно-компрессорных труб 22. Изолирующий корпус 30 непрерывно продолжается предпочтительно, по меньшей мере, на приблизительно 300 футов по длине эксплуатационных насосно-компрессорных труб 22, предпочтительнее на приблизительно от 400 до приблизительно 2000 футов по длине эксплуатационных насосно-компрессорных труб 22.

Как показано на фиг.2-5, в предпочтительном варианте осуществления изобретения, нагревательное и добывающее устройство 28 содержит изолирующий корпус 30, электроды 32, силовые линии 34, изолирующие муфты 36, крепежные муфты 38 и C-образные зажимы 40. Изолирующий корпус 30 содержит множество, предпочтительно четыре, отдельных корпусных секций 42a, b, c, d. Каждая из предпочтительно четырех силовых линий 34a, b, c, d расположена между соответствующими корпусными секциями 42a, b, c, d. C-образные зажимы 40 предпочтительно выполнены из гибкого, электрически изолирующего материала, например пластика. Каждый C-образный зажим 40a, b, c, d скрепляет соответствующую пару корпусных секций 42a, b, c, d и фиксирует соответствующую силовую линию 34a, b, c, d в рабочем положении внутри изолирующего корпуса 30. Таким образом, изолирующий корпус 30 функционально предназначен для электрической изоляции силовых линий 34a, b, c, d между собой, от эксплуатационных насосно-компрессорных труб 22 и от электродов 32. Изолирующие муфты 36 функционально предназначены для дополнительной изоляции электродов 32 и эксплуатационных насосно-компрессорных труб 22 от силовых линий 34. Крепежные муфты 38 функционально предназначены для надежного присоединения изолирующих муфт 36 к изолирующему корпусу 30. Кроме того, крепежные муфты 38 помогают скреплять отдельные корпусные секции 42a, b, c, d. Каждый электрод 32 продолжается вокруг соответствующей изолирующей муфты 36 и соединен с ней. Как, возможно, лучше всего показано на фиг.3-5, каждый электрод 32 образует множество перфораций 44 электрода, каждая изолирующая муфта 36 образует множество перфораций 46 муфты, изолирующий корпус 30 образует множество перфораций 48 изолирующего корпуса, эксплуатационные насосно-компрессорные трубы 22 образуют множество перфораций 50 насосно-компрессорных труб. Как, возможно, лучше всего показано на фиг.4 и 5, перфорации 44, 46 и 48, соответственно, электрода, муфты и корпуса предпочтительно, по существу, совмещены так, чтобы формировать канал 52 для потока, который позволяет флюиду протекать насквозь и в эксплуатационные насосно-компрессорные трубы 22.

Как показано на фиг.4 и 5, нагревательное и добывающее устройство 28 также содержит электрическое соединительное средство для электрического соединения каждого электрода 32 с одной из силовых линий 34. В одном варианте осуществления настоящего изобретения данное электрическое соединительное средство обеспечивается соединительным винтом 54, который продолжается сквозь электрод 32, сквозь изолирующую муфту 36, сквозь C-образный зажим 40 и в контакт с силовой линией 34. Как показано на фиг.4, в другом варианте осуществления настоящего изобретения электрическое соединительное средство обеспечивается переключателем 56. Переключатель 56 содержит первый проводящий элемент 58, соединенный с одной из силовых линий 34, и второй проводящий элемент 60, соединенный с электродом 32. Управляющая линия 62 может быть обеспечена для селективной подачи электроэнергии в электрод 32 включением и выключением переключателя 56. Следовательно, в данном варианте осуществления можно по отдельности включать и выключать каждый электрод 32, разнесенный по длине эксплуатационных насосно-компрессорных труб 22. В другом варианте осуществления настоящего изобретения обеспечена термопара 64 по длине эксплуатационных насосно-компрессорных труб 22. Термопара 64 предпочтительно является волоконно-оптическим кабелем и функционально предназначена для измерения температуры ствола 10 скважины и подземного пласта 12.

Как показано на фиг.3-5 и упоминалось выше, эксплуатационные насосно-компрессорные трубы 22 могут быть обычными насосно-компрессорными трубами, которые модифицированы так, чтобы содержать нагревательное и добывающее устройство 28, после изготовления эксплуатационных насосно-компрессорных труб 22, или, в качестве альтернативы, эксплуатационные насосно-компрессорные трубы 22 могут состоять из непроводящего материала, который модифицирован так, чтобы содержать нагревательное и добывающее устройство 28. В другом варианте осуществления настоящего изобретения эксплуатационные насосно-компрессорные трубы 22 могут содержать традиционные эксплуатационные насосно-компрессорные трубы, которые содержат изоляторы между каждой секцией насосно-компрессорных труб и модифицированы так, чтобы содержать нагревательное и добывающее устройство 28. Для модификации эксплуатационных насосно-компрессорных труб 22 под включение в них нагревательного и добывающего устройства 28 следует перевести нагревательное и добывающее устройство 28 из демонтированной конфигурации (в которой устройство 28 отсоединено от насосно-компрессорных труб 22) в собранную конфигурацию (в которой устройство 28 присоединено к эксплуатационным насосно-компрессорным трубам 22). Для соединения нагревательного и добывающего устройства 28 с эксплуатационными насосно-компрессорными трубами 22 силовые линии 34a, b, c, d располагают между корпусными секциями 42a, b, c, d; корпусные секции 42a, b, c, d располагают вокруг эксплуатационных насосно-компрессорных труб 22, C-образные зажимы 40a, b, c, d используют закрепления корпусных секций 42a, b, c, d на эксплуатационных насосно-компрессорных трубах 22; изолирующую муфту 36 располагают над изолирующим корпусом 30; крепежные муфты 38 располагают вокруг изолирующей муфты 36 и электрод 32 располагают над изолирующей муфтой 36.

Как также показано на фиг.1-5, чтобы нагреть нефтеносный участок 14 подземного пласта 12, питают электроэнергией или заземляют, по меньшей мере, два электрода 32. Питание электродов 32 электроэнергией вызывает протекание электроэнергии сквозь подземный пласт 12 от электрода под напряжением к заземленному электроду 32. Электрическое сопротивление, оказываемое подземным пластом 12, резистивно нагревает подземный пласт 12 и флюиды, содержащиеся в нем. Нефтеносный участок 14 подземного пласта 12 предпочтительно содержит высоковязкую нефть. Резистивный нагрев подземного пласта 14 приводит к снижению вязкости высоковязкой нефти, поэтому она может легко протекать в необсаженный участок 18 ствола 10 скважины. После попадания в ствол 10 скважины нагретую нефть можно легко извлекать из ствола 10 скважины по эксплуатационным насосно-компрессорным трубам 22.

Как также показано на фиг.1-5, в одном варианте осуществления изобретения силовые линии 34a, b, c питают трехфазной электроэнергией, а силовая линия 34d служит заземлением. В данном варианте осуществления переключатель 56 функционально предназначен для соединения электрода 32 с одной из силовых линий 34a, b, c, d. Следовательно, все электроды 32 на устройстве 28 можно питать электроэнергией заданной фазы. В другом варианте осуществления настоящего изобретения термопары 60 служат для формирования температурного профиля подземного пласта 12. На основе данного профиля электроды 32 питают электроэнергией или заземляют, чтобы оптимизировать температурный профиль нефтеносного участка 14 подземного пласта 12 для попадания тяжелой нефти в эксплуатационные насосно-компрессорные трубы 22.

Как показано на фиг.6, в другом варианте осуществления изобретения нагревательное и добывающее устройство 100 содержит первую добывающую ветвь 102, вторую добывающую ветвь 104 и третью добывающую ветвь 106. Первая добывающая ветвь 102 содержит первый изолирующий корпус 108, продолжающийся вокруг эксплуатационных насосно-компрессорных труб, и первый набор электродов 110; вторая добывающая ветвь 104 содержит второй изолирующий корпус 112, продолжающийся вокруг эксплуатационных насосно-компрессорных труб, и второй набор электродов 114; и третья добывающая ветвь 106 содержит третий изолирующий корпус 116, продолжающийся вокруг эксплуатационных насосно-компрессорных труб, и третий набор электродов 118. Каждую добывающую ветвь можно собирать, по существу, таким же образом, как нагревательное и добывающее устройство 28 на фиг.1-5, описанное выше. Первая добывающая ветвь 102 расположена в первом стволе 120 скважины; вторая добывающая ветвь 104 расположена во втором стволе 122 скважины; и третья добывающая ветвь 106 расположена в третьем стволе 124 скважины. Первую добывающую ветвь 102, вторую добывающую ветвь 104 и третью добывающую ветвь 106 собирают и эксплуатируют таким же образом, как описано выше для фиг.2-5. Первый, второй и третий наборы электродов можно питать трехфазной электроэнергией таким образом, что каждый из первого, второго и третьего наборов электродов питают электроэнергией с разной фазой. Первый оконечный электрод 126, второй оконечный электрод 128 и третий оконечный электрод 130 предпочтительно подсоединены к заземляющей силовой линии, поэтому каждый оконечный электрод нейтрален. При получении электроэнергии электроды обеспечивают передачу электроэнергии в подземную зону, в которой расположены стволы 120, 122, 124 скважин. Электроэнергия протекает через электрически проводящую минерализованную воду и служит для нагрева тяжелой нефти в зоне, что снижает вязкость нефти и придает ей способность протекания в эксплуатационные насосно-компрессорные трубы устройства 100.

Как показано на фиг.7, другой вариант осуществления настоящего изобретения содержит два отрезка длины эксплуатационных насосно-компрессорных труб, расположенных в стволе 202 скважины. Ствол 202 скважины содержит один вертикальный участок 204, первый горизонтальный участок 206 и второй горизонтальный участок 208. Ствол 202 скважины продолжается сквозь нефтеносный подземный участок 210. Вертикальный участок 204 ствола 202 скважины обсажен обсадной трубой 212. Первый горизонтальный участок 206 и второй горизонтальный участок 208 ствола 202 скважины являются необсаженными. Внутри первого горизонтального участка 206 ствола 202 скважины расположено первое нагревательное и добывающее устройство 214. Первое нагревательное и добывающее устройство 214 содержит первые эксплуатационные насосно-компрессорные трубы 216, первый электрически изолирующий корпус 218 и первый набор электродов 220. Внутри второго горизонтального участка 208 ствола 202 скважины расположено второе нагревательное и добывающее устройство 222. Второе нагревательное и добывающее устройство 222 содержит вторые эксплуатационные насосно-компрессорные трубы 224, второй электрически изолирующий корпус 226 и второй набор электродов 228. В обоих нагревательных и добывающих устройствах 214, 222 изолирующие корпуса 218, 226, наборы электродов 220, 228 и эксплуатационные насосно-компрессорные трубы 216, 224 перфорированы для протекания флюида в соответствующие эксплуатационные насосно-компрессорные трубы. Первое нагревательное устройство 214 и второе нагревательное устройство 222 можно собирать и эксплуатировать, по существу, таким же образом, как описано выше со ссылкой на фиг.1-6.

Как показано на фиг.8, другой вариант осуществления изобретения предусматривает заканчивание нефтяной и/или газовой скважины 300. В данном варианте осуществления нагревательное и добывающее устройство 302 содержит эксплуатационные насосно-компрессорные трубы 304, электрически изолирующий корпус 306 и множество электродов 308. Изолирующий корпус 306 выполнен из материала низкой плотности с удельным весом меньше, чем приблизительно 1, предпочтительно меньше, чем приблизительно 0,75. Низкая плотность изолирующего корпуса 306 позволяет устройству 302 всплывать на жидкости 310 в стволе 312 скважины. Так как устройство 302 всплывает на жидкости 310, то устройство 302 легче перемещать к концу ствола 312 скважины.

Вышеописанные предпочтительные варианты осуществления изобретения следует использовать только для иллюстрации и нельзя истолковывать в смысле ограничения объема настоящего изобретения. Специалистами в данной области техники могут быть легко разработаны очевидные модификации вышеописанных примерных вариантов осуществления, без выхода за пределы существа настоящего изобретения.

Изобретатели настоящим заявляют свое намерение опираться на теорию эквивалентов при определении и оценке обоснованно точного объема настоящего изобретения в отношении любого устройства, несущественно выходящего за пределы буквального объема изобретения, определенного нижеследующей формулой изобретения.

Группа изобретений относится к нефтегазовой отрасли, конкретно к способу и устройству для извлечения высоковязкой нефти из подземных залежей. Обеспечивает повышение эффективности способа и надежности работы устройства. Сущность изобретения: один из вариантов способа заключается в том, что вызывают протекание электроэнергии через зону между первым набором из, по меньшей мере, двух электродов, причем электроды упомянутого первого набора расположены в необсаженном стволе скважины. Электроды упомянутого первого набора соединяют с общим отрезком первых эксплуатационных насосно-компрессорных труб и разносят между собой по длине первых эксплуатационных насосно-компрессорных труб. Вызывают протекание электроэнергии через зону между упомянутым первым набором электродов и вторым набором электродов, соединенным с общим отрезком длины вторых эксплуатационных насосно-компрессорных труб. При этом электроды упомянутого второго набора разносят между собой по длине вторых эксплуатационных насосно-компрессорных труб. Упомянутые вторые эксплуатационные насосно-компрессорные трубы отстоят на расстояние от первых эксплуатационных насосно-компрессорных труб и продолжены, по существу, параллельно им. При этом упомянутые первые эксплуатационные насосно-компрессорные трубы содержат первый электрически изолирующий корпус, соединенный с ними. Упомянутые вторые эксплуатационные насосно-компрессорные трубы содержат второй электрически изолирующий корпус, соединенный с ними. Упомянутые первые и вторые эксплуатационные насосно-компрессорные трубы, упомянутые электроды и упомянутые изолирующие корпусы перфорируют, чтобы обеспечить протекание флюида сквозь них и в соответствующие эксплуатационные насосно-компрессорные трубы. 5 н. и 21 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ резистивного нагрева подземной зоны в, по меньшей мере, одном необсаженном стволе скважины, при этом упомянутый способ заключается в том, что:
вызывают протекание электроэнергии через зону между, по меньшей мере, двумя разнесенными электродами, при этом
упомянутые электроды соединены с эксплуатационными насосно-компрессорными трубами и разнесены вдоль упомянутых труб, расположенных в упомянутой зоне; и
упомянутые электроды электрически изолированы от эксплуатационных насосно-компрессорных труб электрически изолирующим корпусом, соединенным с упомянутыми эксплуатационными насосно-компрессорными трубами.

2. Способ по п.1, при этом упомянутые электроды располагают в необсаженном стволе скважины, в частности, упомянутый ствол скважины ориентирован, по существу, горизонтально.

3. Способ по п.1, при этом упомянутые электроды рассредоточивают в, по меньшей мере, двух необсаженных стволах скважин, в частности, упомянутые стволы скважин, по существу, параллельны между собой, упомянутая электроэнергия предпочтительно протекает между стволами скважин.

4. Способ по п.1, при этом упомянутая подземная зона содержит высоковязкую нефть, и упомянутую нефть резистивно нагревают электроэнергией, протекающей через зону, для приведения, тем самым, нефти в менее вязкое состояние; или упомянутые электроды располагают в, по меньшей мере, двух, по существу, горизонтальных и, по существу, компланарных необсаженных стволах скважин, и упомянутая электроэнергия протекает между упомянутыми стволами скважин.

5. Способ по п.1, при этом упомянутые электроды присоединяют вокруг наружной поверхности эксплуатационных насосно-компрессорных труб, в частности, каждый из упомянутых электродов продолжают по всей окружности эксплуатационных насосно-компрессорных труб.

6. Способ по п.1, при этом упомянутый изолирующий корпус продолжают по всей окружности эксплуатационных насосно-компрессорных труб, в частности, упомянутый изолирующий корпус продолжают непрерывно вдоль, по меньшей мере, 91,44 м - 300 футов длины эксплуатационных насосно-компрессорных труб.

7. Способ по п.1, при этом упомянутые электроды присоединяют вокруг изолирующего корпуса, в частности, упомянутый изолирующий корпус, упомянутые электроды и упомянутые эксплуатационные насосно-компрессорные трубы перфорируют, чтобы допускать протекание флюида сквозь них и в эксплуатационные насосно-компрессорные трубы, по значительной длине эксплуатационных насосно-компрессорных труб.

8. Способ по п.1, при этом каждый из упомянутых электродов электрически соединяют с одним из множества электрических проводников, продолжающихся вдоль эксплуатационных насосно-компрессорных труб, в частности, упомянутые проводники электрически изолированы от эксплуатационных насосно-компрессорных труб изолирующим корпусом, упомянутый изолирующий корпус предпочтительно электрически изолирует каждый из электродов от, по меньшей мере, одного из проводников.

9. Способ резистивного нагрева подземной зоны, при этом, упомянутый способ заключается в том, что:
вызывают протекание электроэнергии через зону между первым набором из, по меньшей мере, двух электродов,
причем электроды упомянутого первого набора расположены в необсаженном стволе скважины; электроды упомянутого первого набора соединяют с общим отрезком первых эксплуатационных насосно-компрессорных труб и разносят между собой по длине первых эксплуатационных насосно-компрессорных труб;
вызывают протекание электроэнергии через зону между упомянутым первым набором электродов и вторым набором электродов, соединенным с общим отрезком длины вторых эксплуатационных насосно-компрессорных труб;
при этом электроды упомянутого второго набора разносят между собой по длине вторых эксплуатационных насосно-компрессорных труб;
упомянутые вторые эксплуатационные насосно-компрессорные трубы отстоят на расстояние от первых эксплуатационных насосно-компрессорных труб и продолжены, по существу, параллельно им;
при этом упомянутые первые эксплуатационные насосно-компрессорные трубы содержат первый электрически изолирующий корпус, соединенный с ними;
упомянутые вторые эксплуатационные насосно-компрессорные трубы содержат второй электрически изолирующий корпус, соединенный с ними;
упомянутые первые и вторые эксплуатационные насосно-компрессорные трубы, упомянутые электроды и упомянутые изолирующие корпусы перфорируют, чтобы допускать протекание флюида сквозь них и в соответствующие эксплуатационные насосно-компрессорные трубы.

10. Способ по п.9, при этом упомянутые первые и вторые эксплуатационные насосно-компрессорные трубы располагают в двух отдельных, по существу, горизонтальных, по существу, параллельных необсаженных стволах скважин.

11. Способ по п.9, при этом упомянутые электроды разнесены между собой на, по меньшей мере, 7,62 м - 25 футов, в частности, упомянутые электроды разнесены на расстояние от приблизительно 15,24 м - 50 футов до приблизительно 60,96 м - 200 футов, или упомянутый первый набор электродов содержит, по меньшей мере, четыре отдельных электрода.

12. Способ резистивного нагрева подземной зоны, при этом упомянутый способ заключается в том, что:
вызывают протекание электроэнергии через зону между первым набором из, по меньшей мере, двух электродов, причем
электроды упомянутого первого набора расположены в необсаженном стволе скважины; электроды упомянутого первого набора соединяют с общим отрезком первых эксплуатационных насосно-компрессорных труб и разносят между собой по длине первых эксплуатационных насосно-компрессорных труб;
вызывают протекание электроэнергии через зону между упомянутым первым набором электродов и вторым набором электродов, соединенным с общим отрезком длины вторых эксплуатационных насосно-компрессорных труб;
при этом электроды упомянутого второго набора разносят между собой по длине вторых эксплуатационных насосно-компрессорных труб;
упомянутые вторые эксплуатационные насосно-компрессорные трубы отстоят на расстояние от первых эксплуатационных насосно-компрессорных труб и продолжены, по существу, параллельно им;
при этом упомянутые первые эксплуатационные насосно-компрессорные трубы содержат первый электрически изолирующий корпус, соединенный с ними, упомянутые вторые эксплуатационные насосно-компрессорные трубы содержат второй электрически изолирующий корпус, соединенный с ними;
при этом каждый из упомянутых первого и второго изолирующих корпусов вмещает, по меньшей мере, четыре силовых линии, три из упомянутых силовых линий выполнены с возможностью проведения трехфазной электроэнергии, четвертая из силовых линий выполнена с возможностью выполнения функции заземления.

13. Способ по п.12, в котором упомянутые электроды содержат металлические кольца, сквозь которые проходят силовые линии, каждый из упомянутых электродов подсоединен к, по меньшей мере, одной из силовых линий контактным средством, чтобы, тем самым, питать электроэнергией или заземлять электрод;
причем способ предпочтительно дополнительно содержит этап, заключающийся в том, что:
применяют множество разнесенных термопар, присоединенных по длине первых эксплуатационных насосно-компрессорных труб для создания температурного профиля подземной зоны, причем в более предпочтительном варианте, способ предпочтительно дополнительно содержит этап, заключающийся в том, что:
селективно питают электроэнергией или заземляют электроды, чтобы оптимизировать температурный профиль.

14. Устройство нагрева коллектора, выполненное с возможностью соединения с эксплуатационными насосно-компрессорными трубами, при этом упомянутое устройство содержит:
удлиненный электрически изолирующий корпус и множество электрически проводящих электродов,
причем упомянутое устройство можно переводить из демонтированной конфигурации, в которой устройство отсоединено от насосно-компрессорных труб, в собранную конфигурацию, в которой устройство соединено с эксплуатационными насосно-компрессорными трубами, и обратно;
упомянутые электроды разнесены между собой по длине корпуса, когда устройство находится в собранной конфигурации; и
упомянутый корпус электрически изолирует электроды от насосно-компрессорных труб, когда устройство находится в собранной конфигурации.

15. Устройство нагрева коллектора по п.14, при этом упомянутые эксплуатационные насосно-компрессорные трубы и упомянутый изолирующий корпус перфорированы, чтобы допускать протекание флюида в насосно-компрессорные трубы в собранной конфигурации, или упомянутые электроды разнесены на, по меньшей мере, приблизительно 7,62 м - 25 футов, когда устройство находится в собранной конфигурации, или упомянутые электроды разнесены на расстояние от приблизительно 15,24 м - 50 футов до приблизительно 60,96 м - 200 футов, когда устройство находится в собранной конфигурации.

16. Устройство нагрева коллектора по п.14, дополнительно содержащее: множество отдельных силовых линий, по меньшей мере, частично расположенных в изолирующем корпусе и продолжающихся вдоль эксплуатационных насосно-компрессорных труб, когда устройство находится в собранной конфигурации.

17. Устройство нагрева коллектора по п.16, дополнительно содержащее:
электрический соединитель, относящийся к каждому электроду и выполненный с возможностью электрического соединения электрода с одной из силовых линий, когда устройство находится в собранной конфигурации, в частности, причем упомянутый электрический соединитель содержит соединительный винт.

18. Устройство нагрева коллектора по п.16, дополнительно содержащее:
электрический соединитель, относящийся к каждому электроду и выполненный с возможностью электрического соединения электрода с одной из силовых линий, когда устройство находится в собранной конфигурации, в частности, причем упомянутый электрический соединитель содержит переключатель, в частности, при этом устройство нагрева коллектора дополнительно содержит:
управляющую линию, расположенную в изолирующем корпусе и соединенную с каждым из переключателей, когда устройство находится в собранной конфигурации, причем упомянутая управляющая линия может управлять каждым отдельным переключателем так, что возможно селективное включение или выключение электрического соединения между силовыми линиями и каждым электродом.

19. Устройство нагрева коллектора по п.16, при этом каждый из упомянутых электродов содержит электрически проводящее кольцо, окружающее изолирующий корпус и силовые линии, когда устройство находится в собранной конфигурации, в частности, упомянутые электроды имеют длину от приблизительно 0,30 м - 1 фута до приблизительно 3,5 м - 10 футов.

20. Устройство нагрева коллектора по п.14, при этом упомянутое устройство содержит, по меньшей мере, одну термопару, прикрепленную к корпусу, в частности, упомянутые термопары содержат волоконно-оптический кабель, расположенный в изолирующем корпусе.

21. Система резистивного нагрева подземной зоны, при этом упомянутая система содержит:
первый отрезок эксплуатационных насосно-компрессорных труб;
второй отрезок эксплуатационных насосно-компрессорных труб,
отстоящий от первого отрезка длины эксплуатационных насосно-компрессорных труб;
ряд электрически соединенных первых электродов, разнесенных по длине первого отрезка эксплуатационных насосно-компрессорных труб; и
ряд электрически соединенных вторых электродов, разнесенных по длине второго отрезка эксплуатационных насосно-компрессорных труб, причем упомянутые первые электроды электрически изолированы от упомянутого первого отрезка эксплуатационных насосно-компрессорных труб при помощи первого электрически изолирующего корпуса, соединенного с первым отрезком эксплуатационных насосно-компрессорных труб.

22. Система по п.21, при этом, по меньшей мере, участок упомянутых первого и второго отрезков эксплуатационных насосно-компрессорных труб ориентирован, по существу, горизонтально.

23. Система по п.21, дополнительно содержащая:
второй изолирующий корпус, соединенный со вторым отрезком эксплуатационных насосно-компрессорных труб, причем упомянутый второй изолирующий корпус изолирует вторые электроды от второго отрезка эксплуатационных насосно-компрессорных труб.

24. Система по п.21, дополнительно содержащая:
второй изолирующий корпус, соединенный со вторым отрезком эксплуатационных насосно-компрессорных труб;
при этом упомянутые первый и второй изолирующие корпусы имеют удельный вес меньше, чем приблизительно 1, в частности, удельный вес меньше, чем приблизительно 0,75.

25. Система по п.21, дополнительно содержащая:
первый набор из, по меньшей мере, двух отдельных силовых линий, соединенных с первым отрезком эксплуатационных насосно-компрессорных труб и продолжающихся вдоль него; и
второй набор из, по меньшей мере, двух отдельных силовых линий, соединенных со вторым отрезком эксплуатационных насосно-компрессорных труб и продолжающихся по его длине, в частности, упомянутые первые и вторые электроды содержат металлические кольца, сквозь которые проходят силовые линии соответственно первого и второго наборов.

26. Система по п.21, дополнительно содержащая:
первый набор из, по меньшей мере, двух отдельных силовых линий, соединенных с первым отрезком эксплуатационных насосно-компрессорных труб и продолжающихся вдоль него; и
второй набор из, по меньшей мере, двух отдельных силовых линий, соединенных со вторым отрезком эксплуатационных насосно-компрессорных труб и продолжающихся по его длине, при этом система дополнительно содержит:
электрический соединитель, относящийся к каждому электроду и выполненный с возможностью соединения каждого электрода с одной из силовых линий, в частности, упомянутый электрический соединитель является соединительным винтом или переключателем.