相關(guān)專利

本專利申請要求于2014年11月25日提交的美國臨時申請?zhí)?1/084,210的優(yōu)先權(quán)。本專利申請通過參考全文引入以下文獻(xiàn)中的每一篇：wellington等的美國專利號6,688,387；sumnu-dindoruk等的美國專利號6,991,036；karanikas等的美國專利號6,698,515；wellington等的美國專利號6,880,633；derouffignac等的美國專利號6,782,947；vinegar等的美國專利號6,991,045；vinegar等的美國專利號7,073,578；vinegar等的美國專利號7,121,342；fairbanks的美國專利號7,320,364；mckinzie等的美國專利號7,527,094；mo等的美國專利號7,584,789；hinson等的美國專利號7,533,719；miller的美國專利號7,562,707；vinegar等的美國專利號7,841,408；和burns等的美國專利號8,172,335；burns等的美國專利申請公開號2009-0189617；karanikas等的美國專利申請公開號2010/0258265；harris的美國專利申請公開號2011/0247806；nguyen的美國專利申請公開號2011/0247808；marino等的美國專利申請公開號2011/0247820；karanikas等的美國專利申請公開號2011/0247814；daub等的美國專利申請公開號2012/0255730；和cao等于2012年10月4日提交的標(biāo)題為“treatinghydrocarbonformationsusinghybridinsituheattreatmentandsteammethods”的美國專利申請?zhí)?3/903,433。

背景

本發(fā)明總體涉及用于從各種地面下地層例如含烴地層中生產(chǎn)烴和/或其它產(chǎn)品的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

從地下地層中獲得的烴常常用作能源、原料和消費品。對可獲得的烴資源耗盡的擔(dān)心和對所產(chǎn)出的烴的總質(zhì)量下降的擔(dān)心已經(jīng)導(dǎo)致開發(fā)了更加有效地回收、加工和/或使用可獲得的烴資源的方法?？墒褂迷环椒◤牡叵碌貙又幸瞥鍪褂每色@得的方法此前難以接近和/或太昂貴而不能提取的烴材料?？赡苄枰淖兊叵碌貙觾?nèi)的烴材料的化學(xué)和/或物理性能，以允許更加容易地從地下地層中移出烴材料和/或提高烴材料的價值。化學(xué)和物理變化可包括產(chǎn)生可移出流體、組成變化、溶解性變化、密度變化、相變和/或地層內(nèi)烴材料的粘度變化的原位反應(yīng)。

可以將油頁巖地層原位加熱和/或干餾以增加地層的滲透性和/或?qū)⒂湍笌r轉(zhuǎn)化為api比重大于10°的烴。在油頁巖地層的常規(guī)加工中，通常將含油母巖的油頁巖地層的部分加熱到大于370℃的溫度以形成低分子量烴、碳氧化物和/或分子氫。由油頁巖地層產(chǎn)出瀝青的一些方法包括加熱油頁巖至溫度高于油頁巖的天然溫度，直到將油頁巖的一些有機(jī)組分轉(zhuǎn)化為瀝青和/或可流動材料。

通過參考引入本文的prats的美國專利號3,515,213描述了在較長時間段內(nèi)使在中等溫度受熱的流體從地層內(nèi)的一個點循環(huán)至另一個點，直到油頁巖地層內(nèi)包含的大部分有機(jī)組分均被轉(zhuǎn)化為油頁巖衍生的可流動材料。

vinegar等人的美國專利號5,392,854公開了從硅藻巖或油頁巖地層產(chǎn)出烴的方法，其中提供生產(chǎn)井，并用裂縫完成。提供數(shù)排加熱器，其中各排平行于生產(chǎn)井的各裂縫。

miller的美國專利號7,562,707和karanikas的美國專利號7,635,024描述了用于處理含烴地層的方法和加熱器，其中包括由多個加熱器提供熱量以使烴地層中的烴移動，這兩個專利通過參考引入本文。

vinegar等人的美國專利號7,798,220、stegemeier的美國專利號7,717,171、vinegar等人的美國專利號7,841,401、stegemeier等人的美國專利號7,739,947、mundunuri等人的美國專利號7,681,647、hsu的美國專利號7,677,314、vinegar等人的美國專利號7,677,310和vinegar等人的美國專利號7,673,681描述了處理烴地層的方法，其包括結(jié)合了驅(qū)動和/或氧化流體的用加熱器加熱烴層，這些專利都通過參考引入本文。

當(dāng)含液態(tài)烴地層不具有天然再補(bǔ)給體系時，由含液態(tài)烴地層生產(chǎn)液態(tài)烴可能是成問題的。當(dāng)含烴地層含有氣體時，所述氣體可能提供天然再補(bǔ)給體系，原因在于當(dāng)移出地層中的一些烴時，所述地層內(nèi)的壓力將降低，并且所述地層中的任何氣體將膨脹。因此，烴就是由地層如此產(chǎn)生的。

其它天然再補(bǔ)給體系可能包括與含水層連通，其中鹽水或水能替代任何移出烴并且地層內(nèi)的壓力將被維持。如果沒有天然再補(bǔ)給體系，液態(tài)烴的生產(chǎn)是成問題的。當(dāng)鉆產(chǎn)物井并在此種地層內(nèi)完井時，一些液態(tài)烴將排入生產(chǎn)井中，并可能產(chǎn)出，但是在產(chǎn)出所存在的液態(tài)烴的5-8％后，由于缺乏將烴推入生產(chǎn)井眼中的力會導(dǎo)致極其緩慢的后續(xù)生產(chǎn)。液態(tài)烴的少量回收并不能證明從此種地層產(chǎn)出油實用。

一些輕質(zhì)致密油地層不含有足夠的氣體來將油驅(qū)動到生產(chǎn)井，并且一般認(rèn)為這些地層不可經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)。一般而言，認(rèn)為在輕質(zhì)致密油地層中的孔空間的至少15體積％的氣體含量對于所述地層可通過現(xiàn)有方法生產(chǎn)是必要的。

如上所述，已經(jīng)做了大量努力來從含烴地層產(chǎn)出烴。但目前仍有許多不能經(jīng)濟(jì)地開采的含烴地層。因此，存在對于加熱含有油母巖或烴的含烴地層和由所述含烴地層產(chǎn)出具有所需性質(zhì)的液態(tài)烴的改進(jìn)方法的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本文描述了處理地面下烴地層的方法和系統(tǒng)。在一些實施方案中，提供了處理地面下烴地層的方法，其中所述烴地層包括與含液態(tài)烴且不具有天然再補(bǔ)給體系的地層鄰接的含油母巖地層，所述方法包括以下步驟：在所述含油母巖地層中提供熱源；為所述熱源增能以加熱所述含油母巖地層；將所述含油母巖地層的至少一部分加熱到一定溫度并保持一段時間，所述溫度和保持時間足以使所述油母巖的至少一些熱解；限制熱解烴的產(chǎn)生以致所述熱解烴使所述含液態(tài)烴地層內(nèi)的壓力增加；和由所述含液態(tài)烴地層產(chǎn)出烴。

在其它實施方案中，可組合來自具體實施方案的特征和來自其它實施方案的特征。例如，來自一個實施方案的特征可與來自任何其它實施方案的特征組合。

由于缺乏天然再補(bǔ)給體系，地層可能不能與高壓源連接。此外，天然驅(qū)動力可能來自原位氣體。這經(jīng)常是輕質(zhì)致密油地層的情況。不含有足夠氣體的輕質(zhì)致密油地層據(jù)認(rèn)為缺乏天然再補(bǔ)給體系。當(dāng)?shù)貙泳哂行∮诖蠹s一毫達(dá)西的滲透率，并含有少于大約15體積％的氣體時，所述地層據(jù)認(rèn)為缺乏天然再補(bǔ)給體系。更可滲透地層在所述地層缺乏驅(qū)動液體到生產(chǎn)井的能量源的情況下也可能缺乏天然再補(bǔ)給體系。

在其它實施方案中，使用在這里描述的任何方法、系統(tǒng)、電源供應(yīng)或加熱器，進(jìn)行地面下地層的處理。

在其它實施方案中，可添加附加的特征到在這里描述的具體實施方案中。

附圖說明

在受益于下述詳細(xì)說明并參考附圖的情況下，本發(fā)明的優(yōu)點對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將變得顯而易見，其中：

圖1描述了用于處理含烴地層的原位熱處理系統(tǒng)的一部分的實施方案的示意圖。

圖2描述了用于處理含烴地層的原位熱處理系統(tǒng)的一部分的備選實施方案的示意圖。

圖3描述了本發(fā)明備選實施方案的示意圖。

盡管本發(fā)明易于進(jìn)行各種改進(jìn)和替代形式，但其具體實施方案在附圖中通過舉例方式給出，且可在這里詳細(xì)描述。附圖可能不是按比例的。然而，應(yīng)當(dāng)理解，附圖及其詳細(xì)說明不打算將本發(fā)明限制到所公開的特定形式，相反，本發(fā)明擬覆蓋落在所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)的所有改進(jìn)方案、等效方案和備選方案。

具體實施方式

下述描述總體上涉及處理地層內(nèi)的烴的系統(tǒng)和方法?？商幚磉@種地層獲得烴產(chǎn)品、氫氣和其它產(chǎn)品。

“api比重”是指在15.5℃(60℉)的api比重。api比重是通過astm方法d6822或astm方法d1298測定的。

“流體”可以是，但不限于氣體、液體、乳液、淤漿和/或具有類似于流體流動的流動特性的固體顆粒料的流。

“地層”包括一層或多層含烴層、一層或多層非烴層、上覆地層和/或下伏地層。“烴層”指地層中含烴的層。所述烴層可以包含非烴材料和烴材料?！吧细驳貙印焙?或“下伏地層”包括一類或更多不同類型的不可滲透材料。例如，上覆地層和/或下伏地層可包括巖石、頁巖、泥巖或濕/致密碳酸鹽。在原位復(fù)合處理方法的一些實施方案中，上覆地層和/或下伏地層可包括一層含烴層或多層含烴層，所述含烴層相對不可滲透且沒有經(jīng)歷導(dǎo)致上覆地層和/或下伏地層中含烴層的顯著特性變化的原位復(fù)合處理方法過程中的溫度。例如，下伏地層可包含頁巖或泥巖，但不允許加熱下伏地層到原位復(fù)合處理方法期間的熱解溫度。在一些情況下，上覆地層和/或下伏地層可具有一些滲透性。

“地層流體”是指存在于地層內(nèi)的流體，且可包括熱解流體、合成氣、流動化的烴和水(蒸汽)。地層流體可包括烴流體以及非烴流體。術(shù)語“流動化的流體”是指作為熱處理地層的結(jié)果能夠流動的含烴地層內(nèi)的流體。“產(chǎn)出流體”是指從地層中移出的流體。

“熱源”是基本通過傳導(dǎo)和/或輻射傳熱提供熱量到至少一部分地層的任何系統(tǒng)。例如，熱源可包括導(dǎo)電材料和/或電加熱器，例如絕緣導(dǎo)體、伸長構(gòu)件和/或在導(dǎo)管內(nèi)布置的導(dǎo)體。熱源也可包括導(dǎo)電材料和/或提供熱量到與加熱位置例如加熱器井相鄰的區(qū)域和/或圍繞加熱位置例如加熱器井的區(qū)域的加熱器。

“加熱器”是在井內(nèi)或者在附近的井眼區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生熱的任何系統(tǒng)或熱源。熱源可以是，但不限于，電加熱器。

“烴”一般定義為主要由碳和氫原子形成的分子。烴也可包括其它元素，例如但不限于鹵素、金屬元素、氮、氧和/或硫。烴可以是，但不限于，油母巖、瀝青、焦瀝青、油、天然礦物蠟和瀝青巖。烴可位于地殼內(nèi)的礦物母巖內(nèi)或者與之相鄰。母巖可包括但不限于，沉積巖、砂子、硅酸鹽、碳酸鹽、硅藻土和其它多孔介質(zhì)?！盁N流體”是包含烴的流體。烴流體可包括、夾帶或者被夾帶在非烴流體內(nèi)，非烴流體例如氫氣、氮氣、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、水和氨氣。

“原位轉(zhuǎn)化方法”指由熱源加熱含烴地層以將至少一部分地層的溫度升高到熱解溫度之上從而在地層中產(chǎn)生熱解流體的方法。

“絕緣導(dǎo)體”指能夠?qū)щ姾腿炕虿糠直浑娊^緣材料包覆的任意延伸材料。

“油母巖”是由天然降解而轉(zhuǎn)化的且主要包含碳、氫、氮、氧和硫的固態(tài)不溶性烴。煤和油頁巖是含油母巖的材料的典型實例。

“熱解”是由于施加熱量導(dǎo)致的化學(xué)鍵斷裂。例如，熱解可包括僅通過加熱將化合物轉(zhuǎn)化成一種或多種其它物質(zhì)。熱量可轉(zhuǎn)移到一部分地層上以引起熱解。

“熱解流體”或“熱解產(chǎn)品”是指基本上在烴的熱解過程中產(chǎn)生的流體。通過熱解反應(yīng)產(chǎn)生的流體可與地層內(nèi)的其它流體混合?；旌衔飳⒈灰暈闊峤饬黧w或熱解產(chǎn)物。這里所使用的“熱解區(qū)”是指反應(yīng)了或者正在反應(yīng)以形成熱解流體的地層體積(例如相對可滲透地層，如焦油砂地層)。

“熱疊加”指由兩個或更多個熱源向地層的選定區(qū)域提供熱量，以致在熱源間的至少一個位置處的地層溫度受所述熱源影響。

層“厚度”是指層橫截面的厚度，其中橫截面與層表面垂直。

術(shù)語“井眼”指通過向地層中鉆探或插入管道而形成的地層中的孔。井眼可以具有基本圓形的橫截面或另一種橫截面形狀。當(dāng)涉及地層中的開口時，這里所使用的術(shù)語“井”和“開口”可以與術(shù)語“井眼”互換使用。

現(xiàn)參照圖1，示出了本發(fā)明實施方案的示意圖。顯示含油母巖地層101與含液態(tài)烴地層102相鄰。含油母巖地層可能是油頁巖，或煤地層，并可能含有其它烴。例如，油母巖可能是部分熟化油母巖，其中一些烴已由油母巖產(chǎn)生，并且任選地，所產(chǎn)生的烴的至少一些已被排出并且一些烴殘留在含油母巖地層內(nèi)的孔體積中。此種地層可能幾乎不含原生水，而是可能改為含有液態(tài)烴。此種烴的存在顯著地改進(jìn)所述方法的經(jīng)濟(jì)狀況，原因在于烴產(chǎn)出更早開始，并且一般以較高價值烴開始。此種烴可能是較輕質(zhì)烴例如具有20-40的api比重的烴。

所謂的含油母巖地層和相鄰的含液態(tài)烴地層，應(yīng)理解相鄰不意在排除被中間層隔離的地層，只要所述含油母巖層和含液態(tài)烴地層之間有連通。例如，兩個地層之間可能有較薄的可滲透巖層，或不可滲透巖的斷續(xù)架，或這兩者，只要產(chǎn)生的烴能從含油母巖地層流到含液態(tài)烴地層。

本發(fā)明還能施用于可能被一個或多個含液態(tài)烴地層隔離的多個含油母巖地層。在此種應(yīng)用中，所述含油母巖地層中的一個或多個能配備有熱源例如加熱器。加熱器能在原位轉(zhuǎn)化方法中運轉(zhuǎn)以從油母巖產(chǎn)生烴，并且產(chǎn)出的烴能為與所述經(jīng)加熱的含油母巖地層相鄰的含液態(tài)烴地層提供推進(jìn)力。

含液態(tài)烴地層102可能含有已經(jīng)產(chǎn)生并從含油母巖地層排出的至少一些液態(tài)烴，或可能含有來自其它源巖的液態(tài)烴。含液態(tài)烴地層102不含有顯著的(超過5wt％)油母巖。含液態(tài)烴地層將一般具有比含油母巖地層更高的初始滲透率，并可能具有至少十達(dá)西的滲透率。在一個實施方案中，當(dāng)含液態(tài)烴地層具有大于十達(dá)西的滲透率時，可能不必須破裂地層以在來自含油母巖地層的熱解流體將地層加壓并提供驅(qū)動能以使烴移動到生產(chǎn)井后產(chǎn)生烴。

在本發(fā)明的一個實施方案中，含油母巖地層配備有熱源103。在圖1中，顯示熱源與所述附圖的平面垂直。熱源可能是電加熱器，例如礦物質(zhì)絕緣加熱器，或可能是熱介質(zhì)例如煙道氣或熔鹽流過的管狀物，或可能是含燃燒器的管狀物。礦物質(zhì)絕緣加熱器可能包括具有導(dǎo)電性芯的絕緣導(dǎo)體，該導(dǎo)電性芯當(dāng)電通過所述芯時產(chǎn)生熱。加熱器源也可能是接納射頻的天線。圖1中的加熱器源顯示為水平加熱器，但是可以使用垂直加熱器，特別是如果地層不大深并且地層較厚時，例如，三百至一千米深且兩百或更多英尺厚。

圖1中的熱源顯示為三角形布局，但是能使用導(dǎo)致覆蓋具有合乎需要井空間的地層的橫截面的任何布局。對于比大約三百米還深的地層，提供水平井一般不如提供垂直井那么昂貴。熱源是較緊密間隔的以便為地層提供足夠的熱以導(dǎo)致在合理的時間段中產(chǎn)生熱解流體。例如，熱源能彼此間隔5-50米，或在其它實施方案中，彼此間隔10-20米。

含油母巖地層還包括生產(chǎn)井104。顯示生產(chǎn)井104沿著含油母巖地層的底部設(shè)置。將生產(chǎn)井設(shè)置在地層底部可以導(dǎo)致液體的更多產(chǎn)出，然而將生產(chǎn)井設(shè)置在地層頂部可以導(dǎo)致更多氣體產(chǎn)物的產(chǎn)出。

在一些實施方案中，將含油母巖地層的一個或多個部分加熱到允許地層中發(fā)生熱解反應(yīng)的溫度。在一些實施方案中，可以將地層的一個或多個部分的平均溫度提升到該部分中的烴的熱解溫度(例如，230℃-900℃，240℃-400℃或大約250℃-350℃的溫度)。熱解產(chǎn)物112由于壓力梯度流動到生產(chǎn)井104。在熱解之前，可以使原生水蒸發(fā)到產(chǎn)物蒸汽中。由于壓力差，這種蒸汽還朝生產(chǎn)井流動此外還朝含烴液體的地層102流動。當(dāng)含油母巖地層含有碳酸鹽巖時，還可能產(chǎn)生二氧化碳，并且含油母巖地層內(nèi)的液態(tài)烴可能蒸發(fā)，從而朝含烴液體的地層102或生產(chǎn)井104流動。熱解產(chǎn)物的這種流動也從熱源附近傳遞熱。

含油母巖地層最初可能具有低滲透性。例如，油頁巖可能具有小于10毫達(dá)西的滲透率。在熱源103附近產(chǎn)生的蒸氣因此產(chǎn)生高壓。在熱源附近的壓力由于水或液態(tài)烴的蒸發(fā)將隨著熱源附近的溫度上升而提高，并且在達(dá)到熱解溫度后，產(chǎn)生熱解產(chǎn)物，直到達(dá)到破裂壓力。地層將產(chǎn)生裂縫，為在熱源附近產(chǎn)生的蒸氣提供路徑以流動來降低壓力區(qū)域，例如生產(chǎn)井104或含液態(tài)烴地層102。在油母巖的一部分轉(zhuǎn)化成熱解產(chǎn)物后，含油母巖地層的滲透率由于油母巖的熱解和由熱解產(chǎn)生的產(chǎn)物的壓力而產(chǎn)生的裂縫導(dǎo)致的物質(zhì)雙重移除而顯著增加。

用多個熱源加熱含烴地層可以在熱源周圍建立熱梯度，以致按期望的加熱速率將地層中的烴的溫度提高到期望的溫度。溫度升高經(jīng)過所需產(chǎn)物的流動化溫度范圍和/或熱解溫度范圍的速率可以影響由含烴地層產(chǎn)出的地層流體的數(shù)量和質(zhì)量。將地層的溫度緩慢地提高經(jīng)過流動化溫度范圍和/或熱解溫度范圍可能允許從地層產(chǎn)出高質(zhì)量、高api比重的烴。將地層的溫度緩慢地提高經(jīng)過流動化溫度范圍和/或熱解溫度范圍可能允許地層中存在的大量烴作為烴產(chǎn)物移除。

來自熱源的熱疊加允許在地層中較迅速地且高效地建立所需的溫度?？梢哉{(diào)節(jié)從熱源向地層中的能量輸入以將地層中的溫度基本上維持在所需的溫度。

熱解產(chǎn)物可以經(jīng)由生產(chǎn)井由地層產(chǎn)出。在一些實施方案中，可以為具有相似長度的每個生產(chǎn)井提供4-20個熱源?；蚩梢詾槊恳幻组L度的生產(chǎn)井提供4-20米的熱源。在其它實施方案中，可能為每一米生產(chǎn)井提供5-10米的熱源。本發(fā)明的一個特征是熱源或熱源長度與生產(chǎn)井或生產(chǎn)井總長度的這種比例可以涵蓋含液態(tài)烴地層和含油母巖地層兩者中的全部井。例如，全部熱源可能在含油母巖地層中并且全部生產(chǎn)井可能在含液態(tài)烴地層中。

顯示生產(chǎn)井在含液態(tài)烴地層105中。含液態(tài)烴地層105中的生產(chǎn)井可以是水平井，并配備了壓裂口(fracks)106，所述壓裂口可以平行于加熱器源103，并基本上置于熱源之間的中心處，以致與所述壓裂口相鄰的含油母巖地層將是含油母巖地層的最低溫度，并因此是含油母巖地層的可最小滲透部分。

含液態(tài)烴地層內(nèi)的生產(chǎn)井可以提供在含液態(tài)烴地層的下部中。這樣能提高液態(tài)烴從液態(tài)烴地層的產(chǎn)出。本發(fā)明的特征可以是生產(chǎn)井置于含液態(tài)烴地層的底部的4米內(nèi)，或大約0.1米-3米。

熱源在圖1中可能是基本上等間隔的，但是本發(fā)明另一個特征可能是含油母巖地層中的接近于含液態(tài)烴地層內(nèi)的裂縫的熱源之間的距離可能大于所述地層其余部分中的熱源的間距。在這個實施方案中，接近裂縫的含油母巖地層可能保持較冷，并因此不如所述含油母巖地層其余部分可滲透。這可能減少或延遲熱解產(chǎn)物直接地從含油母巖地層流入裂縫，并推動熱解產(chǎn)物更多流入所述裂縫之間的含烴液體的地層，而導(dǎo)致液態(tài)烴的更多回收。例如，最靠近裂縫的熱源之間的井間距109可能是不接近所述裂縫的井間距110的1.1-2倍。此外，在所示的三角形布局中，熱源111可能從熱源的布局中排除。這一實施方案還將產(chǎn)物井以較冷位置置于含油母巖地層104中。采用直接地設(shè)置在裂縫下，并因此在含油母巖地層的較冷部分中的生產(chǎn)井，流體流入含油母巖地層104中的生產(chǎn)井將傳遞更多顯熱到地層，更冷產(chǎn)出，并在方法的能量效率，和減少對冷卻產(chǎn)出流體的要求這兩方面達(dá)到略微改善。

通過以加壓地層液體形式提供能量，最初在含液態(tài)烴地層102內(nèi)生產(chǎn)的液態(tài)烴到裂縫106中通過限制從生產(chǎn)井104的產(chǎn)出以維持含油母巖地層101和含液態(tài)烴地層兩者內(nèi)的高壓而被加強(qiáng)。本發(fā)明的另一個特征是液體由生產(chǎn)井104產(chǎn)出，并且由生產(chǎn)井104產(chǎn)出蒸氣被最小化。通過最初在含油母巖地層中的原生水或液體油的熱解、蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸氣，或通過天然焦炭的解離產(chǎn)生的二氧化碳被推動到含液態(tài)烴地層。

在一個實施方案中，當(dāng)含液態(tài)烴地層102低于含油母巖地層101時，可以排除在含油母巖地層中提供生產(chǎn)井，并且可能從含液態(tài)烴地層內(nèi)的生產(chǎn)井捕獲蒸氣和液體產(chǎn)物的流體。或者，當(dāng)含油母巖地層在含液態(tài)烴地層上方時，在含油母巖地層中包括生產(chǎn)井可能是有益的，例如，控制含油母巖地層中的壓力來防止由于相鄰地層的破裂引起的烴損失。

可能提供人工舉升系統(tǒng)113。例如，可能提供電動潛水泵、氣力舉升機(jī)或桿式泵作為人工舉升系統(tǒng)。從井眼移除液體將使地層上的壓力最小化并增加流體流入井眼，并增加產(chǎn)出流體從油母巖的清掃。降低生產(chǎn)井的壓力可能增加產(chǎn)出流體從含油母巖地層經(jīng)過含液態(tài)烴地層的清掃。降低生產(chǎn)井中的壓力還降低其中發(fā)生熱解的區(qū)域中的含油母巖地層中的壓力，而使更重質(zhì)烴能夠在該位置蒸發(fā)。

人工舉升系統(tǒng)可能從生產(chǎn)井移除液態(tài)熱解產(chǎn)物和產(chǎn)出的液態(tài)烴料流115。取決于生產(chǎn)井105的溫度，可能從地面經(jīng)由管道114向人工舉升系統(tǒng)113提供流體以控制所述人工舉升系統(tǒng)的溫度。所述流體可能是水、再循環(huán)產(chǎn)出流體或所述產(chǎn)出流體流的一部分。這些冷卻流體可能在沒有用此種冷卻流體的原位轉(zhuǎn)化方法的一段運行期后提供。在從生產(chǎn)井105的初始生產(chǎn)后，生產(chǎn)井周圍的地層將仍足夠冷以致將不需要所述冷卻流體。最終，生產(chǎn)井和產(chǎn)出流體108的溫度可能達(dá)到升高的溫度并且人工舉升系統(tǒng)113的運行可能通過冷卻流體的提供而加強(qiáng)。

圖1中描述的系統(tǒng)可能按滿足在運轉(zhuǎn)過程內(nèi)液態(tài)烴的產(chǎn)出增加的方式運轉(zhuǎn)。例如，通過限制從生產(chǎn)井105的蒸氣流動來控制含液態(tài)烴地層中的背壓，可以影響含液態(tài)烴地層和含油母巖地層兩者中的壓力。一般而言，可能如下使生產(chǎn)井105中的壓力最小化：使對蒸氣從在地面處為生產(chǎn)井105提供的井頭的流動的限制最小化，或使用壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、噴射機(jī)或真空泵從生產(chǎn)井抽吸蒸氣。此外，可能如下降低由地層表現(xiàn)的壓力：使生產(chǎn)井105內(nèi)的任何流體最小化以使被看作地層上在裂縫106附近的背壓的水力壓頭最小化。這可能通過使用人工舉升移除液體達(dá)到。

隨著原位轉(zhuǎn)化方法進(jìn)行，烴108從含油母巖地層的生產(chǎn)可以繞過含液態(tài)烴地層102的數(shù)部分。初始，當(dāng)含液態(tài)烴地層102的滲透率低時，例如，小于20毫達(dá)西時，將產(chǎn)出接近裂縫的液體。這可以相當(dāng)于，例如，最初在地層內(nèi)的液體的2-5％。在這種初始產(chǎn)出后，液體產(chǎn)出將降低直到含油母巖地層中的加熱器附近產(chǎn)生的蒸氣提供驅(qū)動力以將含液態(tài)烴地層內(nèi)的烴朝生產(chǎn)井或由生產(chǎn)井提供的裂縫推動。將顯而易見的是由熱解或巖石分解產(chǎn)生的蒸氣將烴向生產(chǎn)井驅(qū)動，原因在于液體的產(chǎn)生將增加而不是減少。

最終，正由生產(chǎn)井產(chǎn)出的蒸氣的組成將改變，并反映熱解產(chǎn)物更加典型的組成，這說明來自含油母巖地層的蒸氣正繞過地層的仍然含有液態(tài)烴的部分并指向生產(chǎn)井。例如，蒸氣可以含有增加量的二氧化碳、乙烷和烯烴。當(dāng)檢測到二氧化碳、乙烷或烯烴在產(chǎn)出氣體中的濃度的這種增加時，生產(chǎn)井105中的壓力可能增加，例如，增加500-5000kpa。增加所述壓力可能減少蒸氣對生產(chǎn)井的繞過，并在地層內(nèi)形成氣帽，并更加有效地替代含液態(tài)烴地層中的液態(tài)烴。

在原位轉(zhuǎn)化方法期間增加含油母巖地層中的壓力一般將阻礙液態(tài)烴的產(chǎn)出，所以本發(fā)明另一個方面是在增加壓力和實現(xiàn)從含液態(tài)烴地層產(chǎn)出額外的液態(tài)烴后，則可能再次降低壓力，以進(jìn)一步加強(qiáng)從含油母巖地層產(chǎn)出烴。這種壓力降低可能在液體從生產(chǎn)井的產(chǎn)出減小到某種程度后進(jìn)行，這種程度相似于，等于或小于壓力增加之前那時的生產(chǎn)速率。

現(xiàn)參照圖2，本發(fā)明的備選實施方案用如圖1中編號的類似元素顯示。顯示含油母巖地層101在含液態(tài)烴地層102下面，熱源103顯示在所述含油母巖地層內(nèi)且生產(chǎn)井104在含油母巖地層中在下部熱源的水平下方。顯示垂直生產(chǎn)井201在含液態(tài)烴地層內(nèi)，注水泥固定套管202在上覆地層203內(nèi)，且填砂篩網(wǎng)204在含液態(tài)烴地層內(nèi)?？赡芴峁┤斯づe升系統(tǒng)。

當(dāng)含液態(tài)烴地層具有低滲透率時，在地層中提供裂縫可以顯著地增加產(chǎn)出。將地層壓裂的方法是本領(lǐng)域中已知的，并且此種壓裂口通常如下提供：首先將井眼穿孔，然后以超過觸發(fā)地層中的裂縫所必要的壓力的壓力將壓裂流體泵送到所述穿孔中，并繼續(xù)泵送含支撐劑例如砂子或陶瓷顆粒的流體到裂縫中，從而使所述裂縫從井眼擴(kuò)散開來。在正被泵送到裂縫中的流體的壓力降低后，裂縫107內(nèi)的支撐劑則保持裂縫打開。裂縫，或壓裂口則為待從地層產(chǎn)出的流體提供額外的流路。具有一些液態(tài)烴，但是具有低滲透率的地層經(jīng)常稱為輕質(zhì)致密油地層。此種地層一般需要被破裂以容許烴的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，但是即使當(dāng)破裂時，除非地層含有足夠的氣體，否則仍沒有足夠的驅(qū)動力將液體推動到裂縫。

裂縫106可能是合乎需要的，這取決于含液態(tài)烴地層的滲透率。存在許多影響提供裂縫的愿望的變量，包括決定提供裂縫多么困難和多么昂貴連同地層的初始滲透率的因素。

裂縫將出于各種原因傾向于在目標(biāo)地層和相鄰地層之間的界面附近停止擴(kuò)散，包括這兩個層之間的不太粘結(jié)，允許使壓裂口擴(kuò)散的能量在相鄰地層的更大面積內(nèi)消散并不使裂縫持續(xù)到下一個地層中。因此，將水平生產(chǎn)井置于含液態(tài)烴地層中在所述地層的下部可能是合乎需要的。讓生產(chǎn)井眼在地層的下部將能夠通過使裂縫內(nèi)的流體降低到生產(chǎn)井眼下面實現(xiàn)液態(tài)烴的更高回收。

在本發(fā)明的一個實施方案中，提供在含液態(tài)烴地層中的生產(chǎn)井眼，并且在觸發(fā)含油母巖地層中的原位轉(zhuǎn)化方法之前觸發(fā)液態(tài)烴產(chǎn)出。因此，降低含烴地層內(nèi)的壓力，并且能夠?qū)崿F(xiàn)和增加熱解流體108從含油母巖地層向含液態(tài)烴地層中的流動。

現(xiàn)參照圖3，在含烴地層301內(nèi)顯示本發(fā)明的實施方案。在這個實施方案中的含烴地層可以具有小于10毫達(dá)西的滲透率，并可以含有少于15％的氣體含量，并因而，將會缺乏將液體從地層推動到生產(chǎn)井或裂縫的天然驅(qū)動力。生產(chǎn)井302顯示為配有用支撐劑304撐開的裂縫303的水平井。裂縫可能按例如，100米-1000米，優(yōu)選150米-300米的間隔布置。熱源305顯示在水平井中，與所述裂縫基本上平行，并且在所示實施方案中，基本上在相鄰的裂縫的中心處。在這個實施方案中，一個熱源顯示在生產(chǎn)井上面并且一個熱源顯示在生產(chǎn)井下面。熱源顯示在水平井中，但是特別在厚的淺地層中，熱源可能置于垂直井中。這一實施方案的特征是可能在每一相鄰組的裂縫之間提供僅僅一個水平熱源，并且此種熱源可能提供在生產(chǎn)井下面在所述地層的下部中。

在圖3的實施方案中，僅將地層的較小部分最終加熱到熱解溫度。例如，將地層的3-15％或5-10％最終加熱到熱解溫度。將地層加熱到熱解溫度產(chǎn)生蒸氣烴，連同蒸發(fā)的原生水，并且，如果碳酸鹽巖存在于地層中，則連同由該碳酸鹽巖產(chǎn)生二氧化碳，提供使烴移動到生產(chǎn)井中的驅(qū)動力，或如果提供裂縫，則產(chǎn)生裂縫。由于可能由熱源周圍的高溫產(chǎn)生的高壓，熱解產(chǎn)物通過形成微裂縫產(chǎn)生有效的驅(qū)動力。

應(yīng)理解本發(fā)明不限于所描述的特定系統(tǒng)，這些系統(tǒng)當(dāng)然可以改變。還應(yīng)理解的是，這里所使用的各種術(shù)語僅是為了描述特定實施方案且沒有用來限制的意圖。當(dāng)用于本說明書中時，單數(shù)形式“一(a)”、“一種(an)”、和“所述”包括復(fù)數(shù)指示，除非上下文明顯指示相反。因此，例如，當(dāng)提到“芯”時包括兩個或更多個芯的組合，當(dāng)提到“材料”時包括材料的混合物。

在本專利中，通過參考引入了某些美國專利和美國專利申請。但這些美國專利和美國專利申請的內(nèi)容僅作為參考引入，其引入程度不能導(dǎo)致所引入內(nèi)容和這里所描述的內(nèi)容和附圖之間存在沖突。在沖突存在時，則通過參考引入的美國專利和美國專利申請的這些沖突內(nèi)容不特別通過參考引入本專利。

基于本說明書，本發(fā)明各個方面的進(jìn)一步修改和備選實施方案對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是明顯的。因此，本說明書僅是描述性的，并且目的在于指導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員實施本發(fā)明的通用方式。應(yīng)該理解的是，這里所給出和描述的本發(fā)明的形式據(jù)認(rèn)為是目前優(yōu)選的實施方案。元素和材料可以替換為這里所示例和描述的那些，部件和過程可以顛倒，并且本發(fā)明的某些特性可以獨立應(yīng)用，所有這些對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說在受益于本發(fā)明本說明書之后都是明顯的。在不偏離由如下權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，對于這里所描述的元素可以進(jìn)行改變。