專利名稱：作為加熱地下地層的傳熱流體的熔融鹽的制作方法
技術領域：
在另外的實施方案中，具體實施方案的特征可以與其它實施 方案的特征組合。例如一個實施方案的特征可以與任意其它實施方案 的特征組合。曱烷的解吸和水的氣化在階段1加熱期間發(fā)生。通過階段1 對地層的加熱可以盡可能快地進行。例如當對含烴地層初始加熱時， 地層中地烴使吸附的甲烷解吸。解吸的曱烷可以從地層中產出。如果 對含經地層進一步加熱，則含烴地層中的水氣化。在一些含烴地層中， 水可能占據地層中孔體積的10-50%。在其它地層中，水占據更大或 更小比例的孔體積。在600-7000 kPa絕壓的壓力下，水通常在 160-285。C下于地層中氣化。在一些實施方案中，氣化的水導致地層中 潤濕性變化和/或地層壓力增大。潤濕性變化和/或增大的壓力可能影 響地層中的熱解反應或其它反應。在某些實施方案中，氣化的水從地 層中產出。在其它實施方案中，氣化的水用于在地層內或在地層外蒸 汽提取和/或蒸餾。從地層中脫除水和增大地層中的孔體積提升了孔體 積中烴的儲存空間。在烴熱解之后，大量的碳和一些氫可能仍然存在于地層中。 地層中剩余的大部分的碳可以以合成氣形式從地層中產出。合成氣產出可能在

圖1中描繪的階段3加熱期間發(fā)生。階段3可以包括將含烴 地層加熱至足以允許合成氣產出的溫度。例如合成氣可以在約 400-1200°C、約500-1100。C或約550-1000。C的溫度范圍內產出。當將 合成氣生成流體加入地層中時，地層的加熱部分的溫度決定了地層中 產出的合成氣的組成。產生的合成氣可以通過生產井從地層中脫除。
0065在整個熱解和合成氣產出期間，從含烴地層中生產的流體的 總能量含量可以保持相對恒定。在相對低的地層溫度下熱解期間，大 部分的產出流體可以是具有高能量含量的可冷凝烴。但在更高的熱解 溫度下，更少的地層流體可能含有可冷凝烴。更多的不可冷凝地層流 體可能從地層中產出。在主要生產不可冷凝地層流體期間，每單位體 積產出流體的能量含量可能略微下降。在合成氣產出期間，與熱解流 體的能量含量相比，每單位體積產出合成氣的能量含量明顯下降。但 在許多情況下，產出合成氣的體積將明顯增加，從而補償下降的能量 含量。熱源202》文置于至少一部分地層中。熱源202可以包括加熱 器例如絕緣導體、管線內導體加熱器、表面燃燒器、無火焰分布式燃 燒器和/或自然分布式燃燒器。熱源202還可包括其它類型的加熱器。 熱源202向至少一部分地層提供熱量，以加熱地層中的烴。能量可以 通過供應管線204供應至熱源202。根據用于加熱地層的熱源的類型， 供應管線204可以在結構上不同。熱源的供應管線204可以為電加熱器送電、可以為燃燒器輸送燃料、或可以輸送在地層中循環(huán)的換熱流 體。在一些實施方案中，用于原位熱處理法的電流可以通過核電廠提 供。使用核電可以允許原位熱處理法減少或消除二氧化碳排放。
0068I生產井206用于從地層中脫除地層流體。在一些實施方案 中，生產井206包括熱源。生產井中的熱源可以加熱在生產井處或其 附近的地層的一個或多個部分。在一些原位熱處理法實施方案中，對 于每米生產井從生產井供應至地層的熱量小于對于每米熱源從加熱地 層的熱源施加至地層的熱量。
0069在一些實施方案中，生產井206中的熱源允許從地層中氣相 脫除地層流體。在生產井處或通過生產井提供加熱可以(1)當這些 產出流體在鄰近上覆地層的生產井中運動時，抑制產出流體的冷凝和/ 或回流，(2)增大至地層中的熱量輸入，(3)與沒有熱源的生產井相比， 增大生產井的生產率，(4)抑制在生產井中冷凝高碳數化合物(C6和以 上)，和/或(5)增大在生產井處或其附近的地層滲透性。在一些實施方案中，材料220使電流從絕緣導體216返回地 面(即所述材料作為絕緣導體的返回或接地導體)。材料220提供具有 低電阻的電流路徑，使得在管線218中可使用長絕緣導體216。由于 導電材料220的存在，長加熱器可以在對于加熱器長度而言低的電壓 下操作。在圖3中描繪的實施方案中，絕緣導體216的芯222直徑為 約1 cm，電絕緣體224的外徑為約1.6 cm，和夾套226的外徑為約1.8 cm。在其它實施方案中，絕緣導體更小。例如芯222的直徑為約0.5 cm， 電絕緣體224的外徑為約0.8 cm，和夾套226的外徑為約0.9 cm?？?以使用其它絕緣導體結構。為在管線處達到相同溫度，對于相同尺寸 的管線218，更小的絕緣導體216結構可能導致絕緣導體更高的操作 溫度。因為制造成本、重量和其它因素，更小的絕緣導體結構可能是 明顯更經濟有利的。材料220的熔點可以高于地層中烴的熱解溫度。材料220的熔點可以高于375。C、高于400。C或高于425°C?？梢詫^緣導體供電以加熱地層。來自絕緣導體的熱量可以使地層中的烴熱解。井孔附近，來自絕緣導體216的熱量可以導致焦化，所述焦化降低了滲透性和堵塞井孔212附近的地層。當材料是液體時，堵塞的地層抑制材料220從井孔212滲入地層214中。在一些實施方案中，材料220是鹽。絕緣導體216的返回電流可以通過絕緣導體的夾套226返回。通過材料220的任"f可電流可以流向大地。在材料220的上方，可以將任何剩余的返回電流限制于絕緣導體216的夾套226。[0103在一些實施方案中，除絕緣導體之外還使用其它類型的熱源加熱置于開放井孔中的材料。其它類型的熱源可以包括氣體燃燒器、其中流動通過熱傳熱流體的管、或其它類型的加熱器。圖15描述了在絕緣導體和管線之間有熔融鹽的條件下和其 中邊界條件設定在500。C下的模擬中，對于研究的三個實例溫度模擬 結果(。C)與徑向距離(mm)的關系。曲線252描述了實例1的結果，曲 線254描述了實例2的結果，和曲線256描述了實例3的結果。曲線 252的較低絕緣導體溫度(例如r = 0時)可能由于絕緣導體尺寸較大。
[0U2曲線256的絕緣導體溫度(例如在r = 0處)低于曲線254。此 外，曲線256的遠離近絕緣導體和近管線區(qū)域的熔融鹽溫度也低于曲 線252、 254。 Rayleigh數與乂3成比例，其中x是流體的徑向厚度。對 于大管線(即實例3和曲線256)， Rayleigh數是小管線(即實例2和曲 線254)的大約8倍。更大的Rayleigh數意味著大管線中鹽的自然對流 比更小管線中的自然對流強得多。更強的自然對流可以增大通過熔融 鹽的傳熱和降低絕緣導體的溫度。
[0113根據本說明書，本發(fā)明多個方面的進一步調整和替代實施方 案對于本領域技術人員可以是明顯的。因此，本說明書應僅理解為說
明性的，和用于教導本領域技術人員實現本發(fā)明的一般方式。應理解， 本文給出和描述的本發(fā)明形式被認為是當前的優(yōu)選實施方案。元素和 材料可以取代本文圖解和描述的那些、部件和過程可以反過來、和本 發(fā)明的某些特征可以獨立應用，本領域技術人員在受益于本發(fā)明的本 說明書之后，所有這些將是明顯的。在不偏離如所附權利要求中描述 的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以改變本文描述的元素。此外， 應理解在某些實施方案中，可以組合本文獨立描述的特征。
權利要求
1.一種加熱地層的方法，其包括向位于管線中的絕緣導體供電，以將至少一部分絕緣導體電阻加熱至允許熱量從絕緣導體傳遞至鄰近至少一部分絕緣導體的熔融鹽的溫度，其中絕緣導體的溫度高于熔融鹽的熔融溫度，其中熱量從熔融鹽傳遞至管線；和其中熱量從管線傳遞至地層。
2. 權利要求l的方法，還包括通過利用熔融鹽中的自然對流流動 傳熱抑制在管線的一個或多個高熱負荷區(qū)域處形成熱點。
3. 權利要求l的方法，還包括在熔融鹽上方將氣體供應至管線， 其中所述氣體是二氧化碳、氮、氦或它們的組合。
4. 權利要求1-3任一項的方法，其中至少一部分傳遞至地層的熱 量使地層中的烴運動。
5. 權利要求1-3任一項的方法，其中管線中的熔融鹽抑制管線變形。
6. —種用于地下地層的加熱系統，其包括 位于地下地層內的開口中的管線； 位于管線中的至少一個絕緣導體； 管線中與至少一個絕緣導體的一部分相鄰的鹽，和 其中構造至少一個絕緣導體以電阻加熱至足以在管線中將所述鹽維持在熔融相下的溫度。
7. 權利要求6的系統，還包括管線中在所述鹽上方的氣體，其中 所述氣體是二氧化碳、氮、氦或它們的組合。
8. 權利要求6的系統，其中管線包括內表面上的覆層，以抑制管 線被所述鹽腐蝕。
9. 權利要求6的系統，其中管線包括外表面上的覆層，以抑制管 線被地層中的地層流體腐蝕。
10. 權利要求6的系統，其中所述鹽包括鹽的混合物。
11. 一種用于地下地層的加熱系統，其包括地層中的井孔； 井孔中的熱源；以及地層和熱源之間的鹽，其中所述鹽在熱源選定操作溫度下是液體。
12. 權利要求ll的系統，其中所述熱源是絕緣導體。
13. 權利要求11的系統，其中所述熱源是一個或多個氣體燃燒器。
14. 權利要求11-13任一項的系統，其中所述材料在高于350'C的 溫度下熔化。
15. 權利要求11-13任一項的系統，還包括管線中高于所述鹽的氣 體，其中所述氣體是二氧化碳、氮、氦或它們的組合。
全文摘要
一種用于地下地層的加熱系統，其包括位于地下地層內的開口中的管線。絕緣導體位于管線中。一種材料位于管線中一部分絕緣導體和一部分管線之間。所述材料可以是鹽。所述材料在加熱系統操作溫度下是流體。熱量從絕緣導體傳遞至流體，從流體傳遞至管線，和從管線傳遞至地下地層。
文檔編號E21B36/00GK101688442SQ200880017329
公開日2010年3月31日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權日2007年4月20日
發(fā)明者H·J·文格爾, S·V·源 申請人:國際殼牌研究有限公司