專利名稱：重質(zhì)碳?xì)浠衔锪黧w的增產(chǎn)和開采的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及碳?xì)浠衔锪黧w的開采(recovery),特別涉及碳?xì)浠?物流體的現(xiàn)場熱增產(chǎn)(thermal stimulation )和開采。
背景技術(shù)：
重油和超重油和瀝青是世界上最大的沉淀物類型的可開采碳?xì)浠衔铩?例如，加拿大艾伯特的探明的可開采的重油儲量大于中東的所有輕油儲量。 這里使用的重油和超重油是指具有不多于約22.5° API的美國石油組織 (API)重力或比重的含碳?xì)浠衔锏牟牧?，而瀝青指具有不多于約10° API 的API重力的含碳?xì)浠衔锊牧?。通過比較，輕原油被定義為具有高于約 31.1API的API重力，且中油被定義為具有約22.3API至3UAPI之間的API 重力。瀝青在常溫下或不稀釋時(shí)不流動，且通常被"加濃"至31API至33API 的API重力。該加濃的油#皮稱為合成油。
為了開采重油和瀝青，要降低其粘度。在一種通常的商用開采中油和瀝 青的方法中，蒸汽被加壓注入到含油地層中。蒸汽加熱包括油和/或?yàn)r青的地 層，使得其在蒸汽(和/或其它(一種或多種)流體)壓力下流動到開采井， 在那里被泵送到表面以供精煉。在一個(gè)稱為SAGD或蒸汽輔助重力引流 (Steam Assisted Gravity Drainage )的蒸汽輔助技術(shù)中，蒸汽被用于力口熱石油， 該石油隨后(在流體壓力或重力的作用下)向下流動到位于石油地層下的水 平開采井。另一種重油開采方法點(diǎn)燃注射氣體以建立高溫高壓的火焰鋒面， 其掃過石油地層，推動其前面的一些石油。在另一重油開采方法中，實(shí)施各 種形式的流體注入(例如二氧化碳、水、蒸汽、表面活性劑(其降低石油和 地質(zhì)地層之間的流體層的粘度)、堿性化學(xué)物質(zhì)、聚合物等)。
使用電磁能量(通常為電或射頻或RF)來加熱重油地層已為人熟知多 年。該技術(shù)在1970年代被引入，當(dāng)時(shí)廣泛地關(guān)注于開發(fā)油頁巖儲量。該技 術(shù)具有多種變化，從相對較低的頻率到射頻和微波。這些包括多探針"封閉"場加熱配置，單探針加熱配置和輻射結(jié)構(gòu)。
例如，Bell的US2799641披露了 一種通過電解裝置的增產(chǎn)方法，其中 直流電使得石油流過電滲透裝置。另一種電滲透技術(shù)披露于Kermabon的 US4466484。其它公開內(nèi)容(例如Gill的US3507330、 Kern的US3874450 和Whitting的US4084638 )描述了通過電方法嘗試加熱靠近井孔區(qū)域以及更 遠(yuǎn)距離的部分儲油層。
Kasevich在US4301865中披露了使用RF發(fā)射棒的地下陣列，其圍繞一 要加熱的限定體積。該陣列具體用于油頁巖油母質(zhì)的開采。
Bridges等人在US4140180、 4144935、 4790375、 5293936、 5621844、 4485868和5713415中披露了地下RF加熱元件的配置和相關(guān)變壓器和電纜 裝置，這些都用于在生產(chǎn)井或附近的封閉限定空間的體積加熱。
Elligsen在US6499536中||_出在井中注入RF吸收材料作為增強(qiáng)局部加 熱效果的方法。
Yuan在US6631761中提出井周圍的電極裝置作為另 一種控制加熱效果 的方法，與如Bridges等人提出的RP探針相協(xié)作。
Haagensen在US4620593和Jeambey在US4912971都提出用于RF (和 微波)加熱的實(shí)際地下天線。Haagensen還提出一種放置在井套中的改良的 波導(dǎo)。但是，在僅能用的相關(guān)微波頻率下，該波導(dǎo)對于安裝在任意標(biāo)準(zhǔn)井套 中來說還是太大。
Supernaw的US5109927描述了使用 一種假設(shè)定向天線(hypothetical directional antenna)來選擇性地把能量引導(dǎo)到生產(chǎn)區(qū)的下部區(qū)域以改善蒸汽 開采。
總體上，RF加熱增產(chǎn)技術(shù)已遇到多個(gè)缺陷。
這些缺陷包括加熱探針周圍的局部碳化、有限的場穿透、電子井下元件 失效等。這些缺陷引起了在電元件上的改進(jìn)以及試圖在整個(gè)加熱區(qū)域內(nèi)建立 更均勻的能量分布。
使用聲能來增產(chǎn)重油開采長時(shí)間來已為人所知。Bodine的US3378075 和Williams的US4437518描述了使用聲波傳送器作為油井增產(chǎn)的手段。 Sherborne的US2670801是披露使用聲波能量用于該目的的最早的文獻(xiàn)之一。 Wesley在US4345650中還還披露了使用爆炸性的、腐蝕性的電火花作為在 地下石油地層處或其附近產(chǎn)生高強(qiáng)度聲波的手段來增產(chǎn)石油。最近，Wegener等人的US6186228和6279653披露了在井孔內(nèi)使用電-聲轉(zhuǎn)換器來改善從含油地層生產(chǎn)石油。Huffman等人和Thomas等人的 US6227293和6427774分別描述了 ，與前述可能在井孔內(nèi)直接產(chǎn)生聲波相比， 在離井孔更遠(yuǎn)的距離處，產(chǎn)生結(jié)合的電磁和聲波脈沖增產(chǎn)石油。推測產(chǎn)生的 電磁脈沖在超過6000英尺的延伸距離處可保持可感知的能量密度。Meyer 等人在US6405796中教導(dǎo)使用接近聲學(xué)慢波頻率的聲波激發(fā)配合流體注入 置換作為激發(fā)石油流動的手段。Abramov等人在US7059413中描述了在井 孔底部使用高強(qiáng)度超聲場來產(chǎn)生熱量和直接降低石油粘度。該技術(shù)使用高頻 電加熱井套來保持石油處于相對較低的粘度下。
現(xiàn)有技術(shù)具有缺陷。
現(xiàn)有技術(shù)通常使用 一種或多種增產(chǎn)技術(shù)配合一個(gè)或多個(gè)井孔，該井孔從 地面鉆探以與地下含油地層中的至少一個(gè)含油層相交。垂直管柱引入阻止該 技術(shù)商業(yè)應(yīng)用的多種天然障礙，或至少引入涉及能量損耗和把電裝置定位在 石油地層上的地表面上(能量必須從這里向下從鉆孔傳輸以到達(dá)石油地層) 的必要性的大量附加成本或工程難度。這些障礙包括增產(chǎn)設(shè)備在放置后不易 接近、增產(chǎn)設(shè)備的操作的不可靠性和從設(shè)備在井套內(nèi)的位置難于維修、難于 防止有害和/或易燃液體與設(shè)備隔離、井套與增產(chǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不相容性、需要 在鉆筒的底部構(gòu)建一裝置以由此能量可被傳輸?shù)降貙又?、以及不能回收安裝 的硬件。特別地，標(biāo)準(zhǔn)鉆筒的有限尺寸以及超尺寸套筒的昂貴成本，大大限 制了可被可靠地放置在其中的構(gòu)件的尺寸和復(fù)雜度。
現(xiàn)有技術(shù)尋求在從整個(gè)儲層生產(chǎn)高達(dá)五年或十年的時(shí)期后的一個(gè)時(shí)間 熱增產(chǎn)整個(gè)儲層。為了實(shí)現(xiàn)這，整個(gè)儲層必須在儲層的生產(chǎn)壽命期間定期被 熱增產(chǎn)。生產(chǎn)一桶含碳?xì)浠衔锊牧纤璧膯挝粺崃肯鄬^高。此外，熱量 在遇到儲層附近的原巖和地下水時(shí)遭到損失。
許多現(xiàn)有技術(shù)使用垂直地而非水平地沿典型較長的井孔從儲層移出碳 氪化合物的技術(shù)。由于克服重力效應(yīng)所需的泵送壓力和/或驅(qū)動壓力(例如來 自引入到儲層的蒸汽)，垂直碳?xì)浠衔镆瞥黾夹g(shù)可能提高開采成本和降低 碳?xì)浠衔锏拈_采。
現(xiàn)有技術(shù)通常不能在某位置開采多于約20%的重油，導(dǎo)致資源潛力的總 的低效和損失。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各種實(shí)施例和配置解決了這些和其它需要。本發(fā)明涉及用于從 地下地層開采含碳?xì)浠衔锏牟牧咸貏e是重油、瀝青和油母質(zhì)的方法和系 統(tǒng)。這里使用的"碳?xì)浠衔?非排它性地由碳元素和氬元素形成。碳?xì)寤?合物主要源自含碳?xì)浠衔锏牟牧?，例如油。碳?xì)浠衔锞哂袃煞N主要類型， 即脂肪族的(直鏈)和環(huán)狀(閉環(huán))。含碳?xì)寤衔锏牟牧习ㄈ我獍?氫化合物的材料，例如重油、瀝青和油母質(zhì)。
在一個(gè)實(shí)施例中，提供了 一種用于開采地下的含碳?xì)寤衔锊牧系姆?br> 法。該方法包括步驟
(a)從靠近地下含碳?xì)浠衔锏貙痈浇目臻g的有人操縱的掘洞，發(fā) 射輻射到地層的選定區(qū)域，以降低該選擇區(qū)域內(nèi)的含碳?xì)浠衔锏牟牧系恼?度；和
(b )從靠近選定區(qū)域的生產(chǎn)井開采被輻射的含碳?xì)浠衔锊牧稀?"有人操縱的掘洞"是指可直接被人接近的掘洞。換句話說，輻射傳送 器可被工人安裝、安裝后接近和去除而不需要井下設(shè)備，例如纜線裝置。典 型的有人操縱掘洞具有正交于挖掘方向的至少 一個(gè)尺寸，其為至少約4英尺。 在一個(gè)實(shí)施例中，輻射具有多樣的、相異的波長，以提供影響粘度的效 果。例如， 一個(gè)或多個(gè)波長處于電磁波長范圍內(nèi)，微波波長為優(yōu)選，且一個(gè) 或多個(gè)其它波長處于聲能范圍內(nèi)，超聲波長(ultrasonic and supersonic
wavelengths)為優(yōu)選。在輻射發(fā)射前后，表面活性劑可被引入到含碳?xì)浠?物的地層中，，以進(jìn)一步降低含碳?xì)浠衔锊牧系恼扯取?yīng)理解，"表面活性 劑"是表面活性介質(zhì)。通過應(yīng)用聲能與該地層，用于實(shí)現(xiàn)把粘度降低高期望 程度的表面活性劑的量被減少。電-茲能量可加熱波導(dǎo)組件下的含碳?xì)浠衔?地層的一部分。使用例如兩個(gè)平行波導(dǎo)組件使得可以橫向地"掃掠(sweep)" 電磁束，以使得包括加熱區(qū)域內(nèi)的較寬部分的地層。目的不是要如同其它增 產(chǎn)技術(shù)中那樣加熱整個(gè)石油地層增產(chǎn)技術(shù)，而是要僅僅快速加熱地層內(nèi)的有 限區(qū)域。
注入的表面活性劑可提供化學(xué)促進(jìn)劑，其可降低含-灰氬化合物材料和地 層基質(zhì)材料(其通常包括沙子和粘土)之間的表面結(jié)合。
超聲波傳送器可把高能量聲波引入到被加熱區(qū)域，該被加熱區(qū)域包括與 地層基質(zhì)內(nèi)的原生水和注入的表面活性劑混合的石油。超聲波用于快速第驅(qū)散液體表面活性劑和和原生水以及大大降低直接位于石油和沙粒之間的界 面處的被加熱的石油的粘度，由此使得石油更快速地穿過地層基質(zhì)流動。
這些增產(chǎn)技術(shù)的結(jié)合的總的結(jié)果是，使得被加熱區(qū)域內(nèi)的較大部分含碳 氫化合物材料在重力的作用下向下遷移，以被直接位于石油地層之下的水平 生產(chǎn)井收集。
通過本發(fā)明的技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)粘度的充分降低。典型地，含碳?xì)寤衔锏?br> 材料特別是重油、瀝青和油母質(zhì)的粘度可被降低至少約200%,更典型地至 少約300%,且甚至更典型地至少約350%。例如，重油、瀝青和油母質(zhì)的粘 度典型地被從至少約20000Cp的第一粘度降低到不多于約10Cp的第二粘 度。
其它優(yōu)點(diǎn)也可通過本發(fā)明的具體配置實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明可提供人對于含碳?xì)?化合物地層的直接訪問，由此消除了與井下鉆柱相關(guān)的障礙。這些障礙包括 增產(chǎn)設(shè)備在放置后無法接近、在表面和井下端處的完井、增產(chǎn)設(shè)備的操作的 不可靠性和從井套內(nèi)的設(shè)備位置難于維修、難于把潛在的有害和/或易燃液體 與設(shè)備隔離、井套與增產(chǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不相容、在鉆套的底部構(gòu)建一裝置以使 得能量可被傳輸?shù)降貙觾?nèi)、以及不能回收安裝的硬件。通過使用經(jīng)濟(jì)的、現(xiàn) 代隧道技術(shù)，這變得可能，其由此允許直接引入更多可靠的且有效的電磁和 聲波增產(chǎn)技術(shù)到石油地層中。直接接近地層的能力可允許各種輻射傳送器被 手工定位和操作，以在要加熱的地層的選懺的整個(gè)區(qū)域內(nèi)提供相當(dāng)均勺的能 量分布。使用有人操縱的掘洞可消除傳統(tǒng)方法中由標(biāo)準(zhǔn)井筒的有限尺寸和超 尺寸套筒的昂貴成本導(dǎo)致的在構(gòu)件尺寸和可靠性上的限制。本發(fā)明通常不尋 求同時(shí)熱增產(chǎn)整個(gè)儲層。而是，其優(yōu)選地在一個(gè)時(shí)間僅增產(chǎn)地層的選擇的部 分，隨后從該部分地層生產(chǎn)。相對于傳統(tǒng)的增產(chǎn)技術(shù)，這樣的選擇性的增產(chǎn) 可降低生產(chǎn)一桶含碳?xì)浠衔锊牧纤璧哪芰?。不同于現(xiàn)有技術(shù)，該現(xiàn)有技 術(shù)垂直地而非水平地沿典型的較長井孔從儲層移出碳?xì)浠衔铮景l(fā)明可使 用位于含碳?xì)浠衔锏貙又谢蛭挥谄湎碌乃骄讈硎占細(xì)浠衔?。相?于傳統(tǒng)技術(shù)，這樣的水平移出技術(shù)可降低開采成本且增加碳?xì)浠衔锏拈_采 量。最后，與現(xiàn)有技術(shù)開采約20。/。的重油相比，本發(fā)明可顯著地多開采，且 通常為現(xiàn)有技術(shù)的幾倍。這些和其它優(yōu)點(diǎn)從這里包括的本發(fā)明披露內(nèi)容可顯 露出來。
這里使用的"至少一個(gè)"、"一個(gè)或多個(gè)"和"和/或"是開放性的表述，其在操作中同時(shí)包括連續(xù)性和分離性的。例如，"A、 B和C中的至少一個(gè)"、
"A、 B或C至的至少一個(gè)"、"A、 B和C中的一個(gè)或多個(gè)"、"A、 B或C 中的一個(gè)或多個(gè)"和"A、 B和/或C"表示單獨(dú)A、單獨(dú)B、單獨(dú)C、 A和 B—起、A和C一起、B和C一起、或者A、 B和C一起。
注意，"a"或者"an"實(shí)體是指一個(gè)或多個(gè)該實(shí)體。同樣,"a(或"an，，)"、 "一個(gè)或多個(gè)"和"至少一個(gè)"在這里可被互換使用。還應(yīng)注意，"包括"、 "包含"和"具有"可被互換使用。
上述實(shí)施例和配置既不是完全的也不是詳盡的。應(yīng)認(rèn)識到，本發(fā)明的其 它實(shí)施例也可單獨(dú)或組合使用上述的或下文描述的一個(gè)或多個(gè)特征。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的現(xiàn)場碳?xì)浠衔镌霎a(chǎn)和生產(chǎn)系統(tǒng)的沿圖2 的線2-2截取的橫截面?zhèn)纫晥D2是圖1的現(xiàn)場碳?xì)浠衔镌霎a(chǎn)和生產(chǎn)系統(tǒng)的沿圖1的線1-1截取的 橫截面前—見圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多個(gè)地下掘洞的橫截面前視圖4示出了微波增產(chǎn)的Cold Lake儲層的增產(chǎn)性能，其使用單個(gè)lOOKw 注入器和垂直生產(chǎn)；
圖5A和5B示出了微波增產(chǎn)的Cold Lake儲層的增產(chǎn)性能，使用單個(gè) 100Kw注入器和水平生產(chǎn)；和
圖6示出了微波增產(chǎn)的Cold Lake儲層的增產(chǎn)性能，使用四個(gè)25Kw注 入器和水平生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式
在一優(yōu)選實(shí)施例中，提供了含碳?xì)浠衔锊牧咸貏e是重油(或者稱為低 API油)的現(xiàn)場增產(chǎn)，其包括下列操作
1. 在含碳?xì)浠衔飳踊虻貙又谢蚱渖线吔绺浇诰虻叵滤淼溃?br> 2. 沿所述隧道的底部、側(cè)部和或頂部縱向設(shè)置一個(gè)或多個(gè)微波波導(dǎo)，以 使得波導(dǎo)的表面直接或間接接觸含碳?xì)浠衔锏貙樱?. 合并輻射槽或固定裝置到波導(dǎo)的下表面中；
4. 在波導(dǎo)和含碳?xì)浠衔锏貙又g合并介質(zhì)材料或阻抗轉(zhuǎn)換器，以把微 波能量有效地從波導(dǎo)傳輸?shù)皆摰貙又校?br> 5. 使用頻段從約100MHz到約3000MHz的微波能量激勵(lì)波導(dǎo)，以局部 地加熱含碳?xì)浠衔锏貙拥目拷霾▽?dǎo)裝置的選擇的部分；
6. 把超聲波傳送器沿靠近波導(dǎo)的隧道底部插入到含碳?xì)寤衔锏貙又校?超聲波傳送器在從約10KHz到約40KHz頻段中操作；
7. 沿隧道的底部，注入高壓表面活性劑(或類似的表面張力調(diào)節(jié))流體 到含碳?xì)浠衔锏貙又校?br> 個(gè)或多個(gè)開采井；和
9. 使用開采井抽取生產(chǎn)的流體，包括激發(fā)的含碳?xì)浠衔锊牧?、原生?或表面活性劑流體；和
10. 使得抽取的流體在地面上可以供處理，以分離至少大多數(shù)且更優(yōu)選 地基本上所有的抽取的含碳?xì)浠衔锊牧?，和適用于隨后的處理或使用的 水。
許多世界上的重油沉淀位于相對較淺的深度(小于2000英尺)，而其它 的更深。淺地層對于傳統(tǒng)的注水和蒸汽注入增產(chǎn)生產(chǎn)存在問題，因?yàn)榈孛鎻?qiáng) 度較差和破裂和溝道，所有這些都導(dǎo)致非常低的凈油開采率。在更大深度處， 熱流體注入技術(shù)必須經(jīng)受在井下通道中較高的能量損失，且其它增產(chǎn)技術(shù)例 如電和聲增產(chǎn)的缺點(diǎn)在于連接纜線的功率損失、纜線石皮損、以及包括電構(gòu)件
的執(zhí)行單元難于準(zhǔn)確地放置和往往不能回收硬件。
在淺和深的地層情形中，如果可以直接接近含碳?xì)浠衔锏貙?，幾乎?有的伴隨工程和生產(chǎn)困難可被消除。因此，本發(fā)明建立地下掘洞，例如隧道， 以提供從地面到含碳?xì)浠衔锏貙拥慕咏?。該掘洞使得可以對基本上全部關(guān) 注的含碳氪化合物地層區(qū)域進(jìn)行地層激發(fā)，在這樣做時(shí)，使得可以從該區(qū)域 獲得高的含碳?xì)浠衔锊牧系膬糸_釆率，由此充分地釆空該地層區(qū)域。該掘 洞，配合這里披露的增產(chǎn)技術(shù)，使得含碳?xì)浠衔锏貙涌梢赃B續(xù)地和系統(tǒng)地 排油， 一個(gè)區(qū)域接一個(gè)區(qū)域，而不需要同時(shí)增產(chǎn)整個(gè)地層區(qū)域，如其它增產(chǎn) 方法那樣。由于天然的高粘度含碳?xì)浠衔锊牧舷鄬Σ荒茏杂闪鲃哟┻^地 層， 一個(gè)區(qū)域中的未開采的含> 友氬化合物材料基本不可能回流到相鄰的采空區(qū)域。在一個(gè)配置中，通過在含碳?xì)浠衔锏貙?交付區(qū)"的底部或其附近 直接鉆探水平的且基本上沿隧道方向的井的方法，碳氪化合物被開采。
如應(yīng)被認(rèn)識到的，本發(fā)明與傳統(tǒng)的、表面安裝型的用于把釋放的油向下 朝生產(chǎn)井驅(qū)動的增強(qiáng)驅(qū)動方法(例如氣體注入)完全兼容。
參考圖1-2,現(xiàn)在描述根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的增產(chǎn)和開采系統(tǒng)。該系統(tǒng)在被
原巖或原生巖104覆蓋的地下含碳?xì)浠衔锏貙?00的角度來描述，。地層 100通常相對較薄，僅有幾英尺厚，且可包括多個(gè)靠近的間隔區(qū)域。
系統(tǒng)108包括帶襯接近掘洞(lined access excavation ) 112，帶襯增產(chǎn)掘 洞116,沿著增產(chǎn)掘洞116長度延伸的電^f茲輻射發(fā)生、傳輸和發(fā)射組件120, 沿掘洞116的長度間隔地定位的表面活性劑注入井124a-c,和也沿掘洞116 的長度間隔地定位的聲能發(fā)射器128a-c。
帶襯接近掘洞112可以是任意合適的掘洞，其提供從表面132的接近。 例子包括豎井、斜面和斜坡。
帶襯增產(chǎn)掘洞116從帶襯接近掘洞112延伸，基本上相對于周圍的地層 流體密封，且可以是任意合適的掘洞，其基本上沿著含碳?xì)浠衔锏貙拥淖?向和/或傾向。合適的掘洞116的例子包括隧道、采掘面、坑道和溜井。掘洞 116可被定位在含碳?xì)浠衔锏貙?00之上、之中或之下。優(yōu)選地，掘洞116 沿地層100的頂部設(shè)置，以使得可在掘洞地面上直接接近地層100。該掘洞 典型地相對較小(例如從約4到約15英尺且更典型地從約6到約8英尺的 直徑)，具有襯套如混凝土或水泥，且被適當(dāng)?shù)卦鰪?qiáng)且在襯套中具有孔，以 把地層100暴露于輻射發(fā)射器。
電磁輻射發(fā)生、傳輸和發(fā)射組件120施加一個(gè)或多個(gè)選擇波長段的電磁 輻射到含碳?xì)浠衔锏貙?00的選擇的部分或區(qū)域。如應(yīng)認(rèn)識到的，電磁輻 射的頻率越高，其衰減越高且地層中的穿透深度越低，而頻率越低，其衰減 越低且地層中的穿透深度越高。輻射的頻率優(yōu)選地從約直流電(DC)到約 10GHz的范圍，更優(yōu)選地電力頻率波段從約DC到約60Hz交流電、從約 10KHz到約100MHz的短波段、和/或從約100MHz到約10GHz的微波段， 從約100MHz到約3GHz范圍的微波段是特別優(yōu)選的。
當(dāng)輻射處于微波波段時(shí)，組件120包括波導(dǎo)136、發(fā)生器144和調(diào)諧器 148，其中波導(dǎo)136具有多個(gè)^L則地間隔的天線或輻射元件140a-k。波導(dǎo)136 可具有任意合適的配置用于設(shè)定要被該波導(dǎo)136傳輸?shù)妮椛漕l率。例如，示例性波導(dǎo)可包括具有任意需要的橫截面形狀的金屬柱體，其通常為矩形。同 樣，天線元件的具體配置依賴于要發(fā)射的輻射頻率的具體設(shè)定。例如，每個(gè) 元件可被配置為諧振槽。在一個(gè)配置中，發(fā)射的電磁輻射(示出為從每個(gè)元 件140發(fā)射的弧)是一組不同頻率，這些不同的頻率具有到地層中的不同穿 透深度，以加熱該地層至不同的程度。如應(yīng)認(rèn)識到的，較低的頻率在地層中
傳播時(shí)比較高的頻率具有較小的衰減。發(fā)生器144可以是任意合適的發(fā)生裝 置，例如磁控管或速調(diào)管。最后，調(diào)諧器148可以是任意合適的調(diào)諧裝置， E^供在波導(dǎo)內(nèi)的傳播特性，—其充分地降低或最小化反射的電磁輻射。例如 調(diào)諧器148可以是可調(diào)諧的介電材料，例如薄或厚的膜或塊狀鐵氧體、鐵磁 體、或非鐵金屬化材料。
天線元件140a-k的每個(gè)都具有相應(yīng)的阻抗轉(zhuǎn)換器152a-k,其定位在掘 洞村套中以匹配波導(dǎo)場阻抗至地層100的阻抗且耦合電石茲輻射至相鄰地層。 由于地層IOO可通過掘洞的襯套直接接近，不需要鉆孔以把天線元件放置在 地層中，而這是所有其它RF或微波增產(chǎn)方法中的情形。此外，組件120在 增產(chǎn)處理完成后可被完全移除。
盡管可使用任意合適的一種或多種阻抗匹配材料，優(yōu)選的阻抗轉(zhuǎn)換器 152a-k是特殊材料，例如陶瓷材料，的"枕頭'，塊其為波導(dǎo)和地層IOO之間 的界面。阻抗轉(zhuǎn)換器的主要性質(zhì)是其固有阻抗，該固有阻抗必須被設(shè)計(jì)為兩 個(gè)被"匹配，，的阻抗的近似平均數(shù)值，在這種情況下，典型的空氣填充波導(dǎo) (具有約377ohms的固有阻抗)且地層100的固有阻抗由以下給出 r| = V(jco|i)/(a+jco￡)
其中C0 = 27lf是角頻率
f=915 MHz
p=自由空間的f茲導(dǎo)率
cj = 0.001是介質(zhì)電導(dǎo)率
s = (20 - j0.45) x 8.854xl0"2是介質(zhì)介電常數(shù) 介電常數(shù)值依賴于溫度、頻率和相對的土壤/水比，其對于典型的重油地 層，產(chǎn)生約80ohms的阻抗。優(yōu)選的轉(zhuǎn)換器因此具有從約377ohms到約80ohms 階梯的或漸變的阻抗(stepped or graded impedance )。替換地，通過在波導(dǎo)內(nèi) 設(shè)計(jì)輻射槽以具有較低的近場阻抗，即，電場對磁場幅度的比為大約80,阻 抗轉(zhuǎn)換可被合并到天線元件中。這樣，電磁能量可被有效地耦合到地層100。天線元件140a-k優(yōu)選地間歇地發(fā)射輻射到含碳?xì)寤衔锏貙又小２ㄊ?br> 制或掃描技術(shù)可被用于把輻射導(dǎo)向到選定區(qū)域內(nèi)而不是其它區(qū)域中和/或引
導(dǎo)不同量的輻射到不同區(qū)域內(nèi)。例如，不是照射180度弧，如所示，波束控 制可被使用以照射90度弧。在另一例子中，輻射可被波束控制，以使得其 從天線元件以與風(fēng)擋雨刷移動跨過車輛風(fēng)擋相同的方式發(fā)射。
如應(yīng)認(rèn)識到的，可使用植入到含碳?xì)浠衔锏貙?00中的傳感器系統(tǒng)和 計(jì)算機(jī)(未示出)來控制來自組件120的電磁輻射的發(fā)生和發(fā)射。計(jì)算機(jī)接 收來自一連接到遙測線路(未示出)的接口的控制反饋信號。遙測線路依次 連接到傳感器。每個(gè)傳感器監(jiān)測到達(dá)傳感器所在的地下位置的輻射量和/或該 位置處的地層溫度。優(yōu)選地，選擇的地層區(qū)域的地層溫度被保持在從約200 到約350攝氏度且更優(yōu)選地從約250至約300攝氏度。在這些溫度下，重油 和瀝青通常具有不超過約10Cp的粘度且更常見的是從約1至約5Cp的粘度。
在一個(gè)操作配置中，發(fā)生器144被開關(guān)以僅在選擇的離散的時(shí)間周期內(nèi) 發(fā)射輻射到地層100中。該時(shí)間周期可具有均勻的長度或不同的長度，這依 賴于具體應(yīng)用?？梢源_信地層IOO的選定區(qū)域的間歇照射可產(chǎn)生比持續(xù)照射 該區(qū)域產(chǎn)生更大的含碳?xì)浠衔锊牧狭?。沉淀物的間歇照射還使得開采選擇 的體積的含碳?xì)浠衔锊牧系臒崃肯牡秃头乐固炀€元件附近過熱，由此允 許積淀的熱能通過選擇的地層區(qū)域消散且使得可以最大化地使用可用微波 功率。
在一個(gè)4喿作配置中，輻射，至少在開頭，以逐漸增加的輻射功率被發(fā)射。 如在在前實(shí)施例中所述，輻射可被間歇地發(fā)射。
在一個(gè)操作配置中，交替的天線元件組被在不同時(shí)間被賦能。換句話說， 第 一組天線元件被在第一時(shí)間賦能，而第二組天線元件被在通常不重疊的第 二時(shí)間賦能。這允許發(fā)射的微波能量影響更大部分的地層且允許熱量在交替 的循環(huán)之間被消散到地層中。
輻射的電磁輻射的作用加熱地層100內(nèi)的流體(水和瀝青是良好的受 體)，由此充分地降低流體粘度。對于單個(gè)波導(dǎo)，受影響的加熱區(qū)域?qū)⑹侵?接位于波導(dǎo)之下的角形帶寬，為從垂直(法向)方向大約+/-60度。給定相 對較小厚度的典型地層"產(chǎn)區(qū)"，微波頻率的使用是有利的，因?yàn)椴恍枰?長距離內(nèi)傳輸高功率密度，如在所有其它RF和微波加熱技術(shù)中那樣。這樣 的益處在于易于接收的油和水分子在這些頻率下的具有較高的吸收。表面活性劑注入井124a-c在壓力下(經(jīng)由泵200) 4巴包括一種或多種表 面活性劑的水溶劑引入到地層100中。水流體的主要目的不是要引起含碳氪 化合物材料的大體積流體置換，而是與聲和微波增產(chǎn)的組合互相促進(jìn)，以有 效地降低含碳?xì)寤衔锊牧系恼扯群驮鰪?qiáng)其從地層基質(zhì)的釋放。例如，這可 能是由于穿過產(chǎn)區(qū)的厚度的流體流動通道的建立，其已知可以增強(qiáng)聲學(xué)增產(chǎn) 的效率。不同于大多數(shù)其它流體傳輸增強(qiáng)技術(shù)，"溝流"的發(fā)生在本發(fā)明中 不是有害的且流體流動方向在重力的作用下是向下的，而不是在垂直井之間 橫向地流動。就這一點(diǎn)，本發(fā)明有點(diǎn)類似于重力引流。
表面活性劑可以是降低含碳?xì)浠衔锊牧匣蚝牧现械谋砻鎻埩?、?者降低兩種液體或一種液體與周圍地層之間界面張力的任意物質(zhì)。例如，表 面活性劑可以是去污劑、濕潤劑或乳化劑。優(yōu)選的表面活性劑包括水堿溶液 (由氫氧化物、硅酸鹽和/或碳酸鹽形成)，有機(jī)化合物的氧化的含氧有機(jī)產(chǎn) 物(例如含氧官能團(tuán)，例如乙醛、酮、酒精和羥基酸，其比原始有機(jī)化合物 更可溶和具有極性)、反乳化劑(例如松油和其它萜烯烴派生物)和其混合 物。
由于表面活性劑與聲能組合的相互促進(jìn)，需要的表面活性劑濃度較低。 聲能發(fā)射器128a-c把聲能(如從發(fā)射器發(fā)射的弧所示)引入到地層100 中，以分散表面活性劑和使得含碳?xì)浠衔锊牧系恼扯冉档?。雖然不希望被 任意理論限制，相信穿過粘性液體如水的聲波導(dǎo)致一振動樣式，其使得液體 處于運(yùn)動中。該聲振動樣式形成對水分子層的拉伸、壓縮、彎曲和松弛。相 互作用的層產(chǎn)生細(xì)微的真空空間，稱為液體內(nèi)的氣穴。爆聚的氣穴擦洗表面 且推離外力物質(zhì)。
一般認(rèn)為當(dāng)聲能被施加到含碳?xì)浠衔锏貙訒r(shí)，可實(shí)現(xiàn)地層特性的一種 或多種下述改變由于非線性聲學(xué)效果(例如孔隙內(nèi)湍流、聲波的流動、氣 穴和局部壓力中的擾動)導(dǎo)致的濕潤膜到巖石基質(zhì)的粘著降低；由于聲能加
熱導(dǎo)致的表面張力、密度和粘度的降低、表面活性劑的溶度的增加和表面活 性成分的吸附的減低、固體石蠟和瀝青的沉淀、由于孔隙的形成和細(xì)微物質(zhì) 的去除或由于穩(wěn)定相的邊界層的減少導(dǎo)致的流動的增加導(dǎo)致的滲透性和孔 隙度增加、由于表面膜的破壞導(dǎo)致的毛細(xì)力的降低、由于使得水連續(xù)流動的 Bjerknes力導(dǎo)致含碳?xì)浠衔锊牧系木劢Y(jié)下降、由于氣穴泡以及巖石和流體 內(nèi)的聲/機(jī)械振動產(chǎn)生的力導(dǎo)致毛細(xì)作用收集的含碳?xì)浠衔锊牧系恼袷幒图?lì)降低、強(qiáng)烈聲震和天然或引入的表面活性劑的存在產(chǎn)生的乳化、聲致毛 細(xì)效應(yīng)、和/或孔隙壁的變形導(dǎo)致的蠕動傳送。
這些效應(yīng)支配依賴于聲能的頻率和強(qiáng)度。在較高的強(qiáng)度，機(jī)械應(yīng)力顯著 地增加且因此溫度增加。頻率在波的傳播、衰減和熱量耗散中起著重要作用。
盡管可使用處于亞音速和更低和更高音速波段的聲能頻率，聲能的優(yōu)選 頻率是處于超聲波或超音速頻率頻譜中且能量的強(qiáng)度處于緊鄰聲能變換器
附近每平方英寸至少約10瓦特，且更優(yōu)選地為每平方英寸約50至約100瓦 特范圍。該聲能可以為模擬的(正弦)或數(shù)字(脈沖)的形式。數(shù)字聲能容 許響應(yīng)具體應(yīng)用來調(diào)節(jié)氣穴。
在一個(gè)配置中，多種聲能頻率被相互混合以使用上述的多種效應(yīng)。在該
配置中，復(fù)合的或^:調(diào)制的振動波源自于不同頻率的多個(gè)正弦波的組合。復(fù) 合波的波分量可具有相互的諧波關(guān)系，即，分量波中的所有的除了一個(gè)(基 波)頻率可以是一個(gè)基波的整數(shù)倍。這樣的復(fù)合波可使用多波發(fā)生器來形成。
每個(gè)發(fā)射器128包括能量源204、波發(fā)生器208、換能介質(zhì)216、和位于 能量源204和發(fā)生器208之間的耦合器212。盡管發(fā)射器128被描述為被定 位在鉆孔中，應(yīng)理解，發(fā)射器128可以是平板式換能器的形式，其通過螺栓 或其它方式固定到地層。平板的使用是允許的，因?yàn)榈貙覫OO可通過襯套接 近。 一旦完成增產(chǎn)程序，這些發(fā)射器被拆除并在其它地方重復(fù)使用。
能量源204可以是機(jī)械的(如發(fā)動機(jī)或電機(jī))或電的(如發(fā)電機(jī)、電磁、 電容組等)。
發(fā)生器208可被機(jī)械地或電驅(qū)動且能把大量聲能引入到地層100中。
合適的機(jī)械發(fā)生器208包括，例如，音速泵和電機(jī)組件。在機(jī)械波發(fā)生 器的一個(gè)例子中，電機(jī)和發(fā)生器組件被定位在增產(chǎn)掘洞中。電機(jī)(或能量源 204)旋轉(zhuǎn)凸輪(未示出)，以使得擱置在凸輪上的滾珠軸承垂直運(yùn)動。該滾 珠軸承被固定到繞一點(diǎn)樞轉(zhuǎn)的桿且被可調(diào)配重平衡。另 一配合桿通過樞軸被 連接到該桿。凸輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生桿穿過軸承的往復(fù)運(yùn)動。該運(yùn)動被配合桿傳輸 到鉆孔內(nèi)的換能介質(zhì)，其把聲能釋放到地層100中。前述示例性發(fā)生器和其 它可能的機(jī)械發(fā)生器設(shè)計(jì)在US2670801中有述，其通過引用合并于此。
合適的電發(fā)生器208包括音速和超音波喇p八、與低或高頻振蕩電流耦合 的壓電晶體、位于交變磁場中的磁致伸縮裝置等。
轉(zhuǎn)換器或換能介質(zhì)216優(yōu)選地是固定或液體介質(zhì)。在特定情況下，例如那些主要處于高壓中的地層，可使用氣體介質(zhì)。例如，換能介質(zhì)可以是水或 其它液體、水泥或混凝土、塑料、熔化的或凝固的合金、或容納在地層100 中或其附近的某些其它材料。
表面活性劑注入和聲能發(fā)生的相對時(shí)間依賴于應(yīng)用。表面活性劑可在聲 能發(fā)射之前和/或過程中注入。在一個(gè)配置中，表面活性劑在被稱為聲學(xué)慢波
的點(diǎn)凈皮注入，該該點(diǎn)固體和孔隙(pore)液體的運(yùn)動為180度異相。在該點(diǎn)， 孔隙液體和固體具有最大量的相對運(yùn)動。當(dāng)在該慢波頻率被激勵(lì)時(shí)，在交替 聲波半周上，最大可能量的孔隙液體被從靠近滲透流動路徑的先前不能到達(dá) 的孔隙移動到流動路徑以供去除和收集。在其間的聲波半周上，來自滲透流 動路徑的含表面活性劑的流體被注入到巖石中的環(huán)繞的孔隙中，由此增加滲 透流動區(qū)域的尺寸。因此，兩個(gè)超聲波半周執(zhí)行有用的功能，用于二次油開 采，即，從圍繞滲透流動路徑的巖石移出先前不能接近的油且增大表面活性 劑可接近的石油儲層的面積和滲透流。不管表面活性劑和聲能發(fā)射的具體定 時(shí)，粘度可被基本上降低四個(gè)數(shù)量級。
碳?xì)浠衔锊牧希诒┞队陔姶泡椛浜吐暷芮医佑|表面活性劑之后，流 動到生產(chǎn)井170,該井位于掘洞116附近且通常具有平行于掘洞116的方位 的方位。生產(chǎn)井170優(yōu)選地通過定向鉆孔技術(shù)形成且位于地層100的被照射 區(qū)域或增產(chǎn)區(qū)域內(nèi)。當(dāng)?shù)貙?00包括多個(gè)區(qū)域時(shí)，井170被置于最下區(qū)域之 下。生產(chǎn)井170被覆蓋有井套(未示出)，其從表面延伸到靠近地層100的 附近，且穿孔的襯套51包括穿孔(未示出)，含碳?xì)浠衔锊牧洗┻^該孔且 被井170收集。泵管(未示出)延伸到井170中且安裝有固定閥(未示出)， 其允許向上的流體流動且防止返流。向上的流動由游動閥(未示出)維持， 該游動閥被抽油桿(未示出)促動。抽油桿依次由表面132上的電機(jī)(未示 出)促動。井套由套筒頭(未示出)密封。套筒頭安裝有填料壓蓋(未示出)， 泵管穿過該壓蓋。收集的含碳?xì)寤衔锊牧媳粌Υ嬖诒砻?32的儲存罐(未 示出)內(nèi)。參考圖3，通常需要多個(gè)增產(chǎn)掘洞116來開采地層100的全部寬 度。在這種情況下，相鄰掘洞116被設(shè)置，以使得被增產(chǎn)區(qū)域300a和b重 疊，僅留下非常小部分的產(chǎn)區(qū)未開采。典型地，相鄰掘洞116基本上是平行 的且^皮分開大約300到約500英尺的距離。
為了促進(jìn)更有效的電磁加熱作用和充分地最小化產(chǎn)區(qū)的未開采部分，通 過合并沿掘洞地面在第一波導(dǎo)旁并從第一波導(dǎo)分離至少約4英寸距離(或915MHz的微波的約四分之一波長)的第二波導(dǎo)(未示出)，電磁束被橫向 地操縱(沿橫向掘洞方向)。通過調(diào)節(jié)相鄰波導(dǎo)內(nèi)的微波信號的相位，可有 效地操縱輻射束，以使得增加橫向覆蓋且能更寬的隧道間隔，僅相當(dāng)小量的 產(chǎn)區(qū)未開采。如下文更充分的披露，與其它增產(chǎn)方法相比，在更短的時(shí)間周 期內(nèi)可實(shí)現(xiàn)接近80%的凈含碳?xì)浠衔锊牧祥_采率。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，對于這里披露的電磁、聲學(xué)和流體增產(chǎn)技術(shù)的 組合，其具有相當(dāng)大的優(yōu)點(diǎn)。
例1
對Cold Lake, Alberta, Canada的多個(gè)重油現(xiàn)場進(jìn)行了廣泛的計(jì)算機(jī)儲層 模型分析，以評估微波增產(chǎn)的預(yù)期性能。該儲層參數(shù)如下 產(chǎn)區(qū)厚度20m 孔隙度 0.35 滲透率 2200md Res.溫度 13攝氏度 粘度(原油)22000Cp @20攝氏度 950Cp @50攝氏度 43Cp(^100攝氏度
BHP 500KPa 水飽和度0.26 油飽和度 0.327 孔隙體積 0.446
單個(gè)垂直微波(915MHz)發(fā)射器被定位在直徑150米的圓柱形測試區(qū) 域的中央。油"開采，，被模擬為到達(dá)測試圓柱底部的油。圓柱底部與產(chǎn)區(qū)的 底部一致。該模擬運(yùn)行為在第一個(gè)150天具有100KW的微波功率且在其后 為70KW。微波功率根據(jù)溫度從300攝氏度(最大)到280攝氏度(最小) 的溫度調(diào)節(jié)裝置設(shè)定而被開關(guān)。模擬運(yùn)行時(shí)間是三年(圖4)。 1095天內(nèi)的 累計(jì)油產(chǎn)量為3404立方米，平均每天3.10立方米，且累計(jì)開采11.65%。
例2
對于與例1相同的Cold Lake儲層參數(shù)，單個(gè)^t波發(fā)射器(IOOKW、 915MHz):被定位在水平開采井的正上方150m乘150m區(qū)域的中央，該開采 井位于產(chǎn)區(qū)的底部。微波能量供應(yīng)被如例1那樣調(diào)溫地控制。增產(chǎn)時(shí)間是10年(圖5A和5B)。平均油產(chǎn)量是3.28立方米/天，且累計(jì)開采為35.3%。 例3
對于與例2相同的Cold Lake儲層配置，四個(gè)垂直4敬波發(fā)射器的配置被 沿水平開采井且離開25m定位。每個(gè)注入天線提供25KW的915MHz的微 波功率且源-波如例1那樣調(diào)溫地控制。增產(chǎn)時(shí)間是10年(圖6)。平均產(chǎn)率 為4.80立方米/天，且累計(jì)開采為59.7%。
可使用本發(fā)明的多種變化和修正?？梢蕴峁┍景l(fā)明的一些特征而不提供 其它特征。
例如在一個(gè)替換實(shí)施例中，表面活性劑不注入到地層100中，而是就地 產(chǎn)生，通過受約束的有機(jī)物(例如石油和石油產(chǎn)品，包括燃料碳?xì)浠衔铩?多環(huán)芳烴、氯代烴類和其它揮發(fā)性材料)的水合熱解/部分氧化產(chǎn)生。這些材 料被包含在地層100中的地下水中。當(dāng)被氧化時(shí)，有機(jī)材料產(chǎn)生中間氧化有 機(jī)化合物，例如表面活性劑和其先質(zhì)(precursorss)。上述中間氧化有機(jī)化合 物具有含氧官能團(tuán)，例如醛、酮、酒精和羥基酸。這些表面活性劑通過把氧 化物(例如蒸汽(或空氣)和/或礦物氧化物)、有機(jī)部分氧化物的催化劑(例 如二氧化錳或鐵氧化物)和電磁輻射形式的熱能引入到地層100中而就地形 成。
在另一替換實(shí)施例中，上述各種要素，即電磁輻射加熱、聲能增產(chǎn)和表 面活性劑注入被單獨(dú)或任意組合使用來增產(chǎn)儲層。本發(fā)明在各種實(shí)施例中包 括這里描述和說明的大部分構(gòu)件、方法、過程、系統(tǒng)和/或裝置，包括各種實(shí) 施例、子組合和其子集。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解在理解本披露內(nèi)容之后如何 實(shí)施和使用本發(fā)明。本發(fā)明在各種實(shí)施例中包括提供在這里或在其實(shí)施例中 未列舉的設(shè)備和方法，包括未列舉的已使用的前述設(shè)備或方法，例如為了改 進(jìn)性能、實(shí)現(xiàn)容易和/或降低實(shí)施成本。
本發(fā)明的前述討論是為了闡述和說明的目的。前述不是要限制本發(fā)明于 這里披露的形式。在前面的具體實(shí)施方式
中，本發(fā)明的各種特征在一個(gè)或多 個(gè)實(shí)施例中被集合在一起是處于簡潔的目的。披露的方法不被解釋為反映一 目的，即要求保護(hù)的本發(fā)明需要多于在每個(gè)權(quán)利要求中清楚記載的特征。而 是，如權(quán)利要求書所反映的，發(fā)明的方面在于少于單個(gè)前述披露實(shí)施例的所 有特征。因此，權(quán)利要求書由此被合并到該具體實(shí)施方式
中，每個(gè)權(quán)利要求 自身作為本發(fā)明的單獨(dú)的優(yōu)選實(shí)施例。而且，盡管本發(fā)明的說明書已包括一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例和特定變式和修改 的說明，其它變式和修改也在本發(fā)明的范圍內(nèi)，例如在理解本披露內(nèi)容之后 可能在本領(lǐng)域的技術(shù)和常識內(nèi)。期望獲得一些權(quán)利，包括替換實(shí)施例至允許 的程度，包括替換、交換和/或等效結(jié)構(gòu)、功能、范圍或步驟至那些要求的， 是否這些替換、交換和/或等效結(jié)構(gòu)、功能、范圍或步驟在此披露，且不是要 公開地獻(xiàn)出任一專利性主題。
權(quán)利要求
1.一種開采地下的含碳?xì)浠衔锏牟牧系姆椒ǎ?a)從有人操縱的地下掘洞從發(fā)射器發(fā)射處于電磁和聲能范圍中的至少一個(gè)中的輻射到地下的含碳?xì)浠衔锏牡貙拥倪x定區(qū)域，以降低選定區(qū)域中的含碳?xì)浠衔锏牟牧系恼扯龋摪l(fā)射器定位在掘洞中，該掘洞至少是以下之一(i)與該地層直接物理接觸；(ii)對于電磁能量的情形，與阻抗轉(zhuǎn)換器接觸，該轉(zhuǎn)換器與該地層直接物理接觸和(iii)對于聲能的情形，與換能介質(zhì)接觸，該換能介質(zhì)與地層直接物理接觸；和(b)通過靠近選定區(qū)域的生產(chǎn)井，開采被照射的含碳?xì)浠衔锏牟牧稀?br> 2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輻射是微波輻射，其中該微波輻 射由波導(dǎo)發(fā)射，該波導(dǎo)沿著該掘洞的長度延伸，且其中至少一部分所述生產(chǎn) 井被定位在所述選定區(qū)域之下。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一個(gè)發(fā)射器與阻抗轉(zhuǎn)換器接 觸，該阻抗轉(zhuǎn)換器與地層直接物理接觸。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輻射是聲能，且其中所述阻抗轉(zhuǎn) 換器是換能介質(zhì)，聲能穿過該換能介質(zhì)，且其中所述換能介質(zhì)與所述地層直 接物理接觸。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，還包括(c) 在步驟(a)之前或在其過程中，把表面活性劑引入到所述選定區(qū)域中
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述掘洞大致沿著所述地層的走向和 傾向中的至少一個(gè)。
7. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述聲能具有處于超聲波段的頻率。
8. —種用于開采地下的含碳?xì)浠衔锏牟牧系姆椒?，包?a) 把表面活性劑？I入到地下的含碳?xì)浠衔锏牡貙拥倪x定區(qū)域中；(b) 從地下掘洞發(fā)射聲能到該選定區(qū)域中，以降低該選定區(qū)域中的含 碳?xì)浠衔锏牟牧系恼扯龋渲兴龅叵戮蚨淳哂兄辽偌s4英尺的正交于掘 洞的走向的尺寸；和(c )通過靠近所述選定區(qū)域的生產(chǎn)井開采含碳?xì)浠衔锏牟牧稀?br> 9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述聲能具有處于超聲頻譜中的頻率，其中所述聲能由定位在所述地下掘洞中的發(fā)射器發(fā)射，且其中所述反射 器與所述地層接觸或靠近該地層。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，還在步驟(c)前包括(d )從所述地下掘洞發(fā)射電磁能量到所述選定區(qū)域中。
11. 一種用于開采含碳?xì)浠衔锏牟牧系姆椒ǎ?a) 把表面活性劑引入到含碳?xì)浠衔锏牡貙拥倪x定區(qū)域中，該地層 包括至少 一種含碳?xì)浠衔锏牟牧希?b) 在表面活性劑處于所述選定區(qū)域中時(shí)，使聲能穿過該選定區(qū)域；(c) 使電磁輻射穿過所述地層的選定區(qū)域；和(d) 隨后開采所述至少一種含碳?xì)浠衔锏牟牧稀?br> 12. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述聲能具有處于超聲頻譜中的 頻率且其中所述電磁輻射具有處于微波段中的頻率。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述電磁輻射是由波導(dǎo)發(fā)射，該波 導(dǎo)定位在地下掘洞中，該掘洞位于所述地層中或靠近該地層，且其中所述地 下掘洞具有至少約4英尺的正交與掘洞的走向的尺寸。
14. 一種用于開采含^f友氫化合物的材料的系統(tǒng)，包括(a) 含碳?xì)浠衔锏牡貙?，包括含碳?xì)浠衔锏牟牧希?b) 地下掘洞；(c) 在所述地下掘洞中，至少一種電磁輻射發(fā)射器，用于把輻射導(dǎo)入 到所述地層中；和(d) 在所述地下掘洞中，至少一個(gè)聲能發(fā)射器，用于把聲能導(dǎo)入到所 述地層中。
15. 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述地下掘洞被用襯套加襯，其中 所述地下掘洞具有至少約4英尺的正交于掘洞的走向的尺寸，且其中所述襯 套包括通道，用于使接觸該通道的電磁發(fā)射器和/或阻抗轉(zhuǎn)換器與該地層物理 接觸。
16. 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述地下掘洞^f皮用襯套加襯，其中 所述地下掘洞具有至少約4英尺的正交于掘洞的走向的尺寸，且其中所述襯 套包括通道用于使接觸該通道的聲能發(fā)射器和/或換能介質(zhì)與該地層物理接 觸。
17. 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，包括(e)生產(chǎn)井，其至少一部分被定位在所述地層之下。
18. 如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述至少一部分生產(chǎn)井大致平行于 掘洞的走向。
19. 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述至少一部分生產(chǎn)井是基本上水 平的。
20. 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括(e) 多個(gè)傳感器，定位在所述地層中的不同位置；和(f) 計(jì)算機(jī)，其操作以接收來自傳感器的信號且響應(yīng)該信號控制電磁 輻射發(fā)射器和聲能發(fā)射器中的至少 一種的操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用電磁輻射、聲能和表面活性劑注入以從含碳?xì)浠衔锏牡貙又虚_采含碳?xì)浠衔锏牟牧稀?br> 文檔編號E21B43/16GK101553643SQ200780043768
公開日2009年10月7日 申請日期2007年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月26日
發(fā)明者艾倫·G·普羅沃斯特, 詹姆斯·特蘭奎拉 申請人:Hw先進(jìn)技術(shù)股份有限公司