MX2010008938A - Un proceso modificado para recuperacion de hidrocarburos utilizando combustion in situ. - Google Patents

Abstract

Un método modificado de recuperación de hidrocarburos in situ desde una formación subterránea que contiene hidrocarburos. Se proporciona un pozo de producción en forma de "L", que tiene una sección superior vertical y una pata inferior que se extiende horizontalmente la cual está colocada abajo en la formación de hidrocarburos. La pata horizontal se conecta a la sección vertical del pozo de producción en una porción de talón y tiene una porción de pié en un extremo opuesto de la misma. Un gas oxidante es inyectado en la formación cerca de la sección vertical del pozo de producción. Se crea un frente de combustión vertical el cual es barrido hacia fuera desde dicho frente y lateralmente dentro de la formación por arriba de la pata horizontal, desde el talón al pie de la pata horizontal, ocasionando que los hidrocarburos en la formación por arriba de la pata horizontal sean cargados y licuados, y por lo tanto drenados hacia abajo a la pata horizontal la cual es permeable, y en donde dichos hidrocarburos licuados entonces son entregados a la superficie a través de tubería de producción. Un gas no oxidante es inyectado en la porción de talón de la pata horizontal a través de la tubería de inyección contenida dentro de la sección vertical del pozo de producción. Beneficios del método modificado de recuperación in situ incluyen costos aminorados e impacto ambiental reducido.

Description

UN PROCESO MODIFICADO PARA RECUPERACION DE HIDROCARBUROS UTILIZANDO COMBUSTION IN SITU i CAMPO DE LA INVENCION Esta invención se refiere a un proceso modificado para la recuperación de hidrocarburos desde un depósito subterráneo mediante combustión in situ empleando un pozo de producción horizontal.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION La Patente estadounidense 5,626,191 comúnmente cedida y otorgada el 6 de mayo de 1997 (en lo sucesivo la patente ? 91 ) divulga un proceso de combustión in situ para producir hidrocarburos a partir de un depósito subterráneo de hidrocarburos utilizando (i) al menos un pozo de inyección colocado relativamente elevado en un depósito de petróleo para inyectar un gas oxidante en la formación de hidrocarburos, y (ii) un pozo de producción para producir hidrocarburos licuados o gasificados a partir del depósito de ? hidrocarburos. El pozo de producción tiene una sección vertical la cual está en comunicación con una pata horizontal que se extiende sustancialmente de ¡ i manera perpendicular hacia fuera de la sección vertical y que tiene una porción de "pie" y una porción de "talón". La pata horizontal es completaba relativamente abajo en el depósito, y en una porción de "talón" de la misnia está en comunicación con la sección vertical. Aire, u otro gas oxidante, tal como aire enriquecido con oxígeno, es inyectado a través del pozo de inyección al depósito de hidrocarburos, por lo regular a través de perforaciones en la parte superior de un pozo de inyección vertical, ubicado en las inmediaciones del "pie" de la pata horizontal del pozo de producción. La pata horizontal del pozo de producción está orientada generalmente de forma perpendicular a un frente de combustión generalmente casi-vertical de hidrocarburo de combustión el cual es producido al momento de la ignición de una porción del hidrocarburo n el depósito cerca del pozo de inyección. Dicho frente de combustión es abastecido con gas oxidante a través del pozo de inyección. La porción de "pie" de la pata horizontal está colocado en la trayectoria del frente de combustión de avance. El frente de combustión resultante se propaga desde el "pie" de la pata horizontal y a lo largo de ésta en la dirección de y hacia la porción de "talón". Durante este proceso, el hidrocarburo calentado previamente en el depósito del frente de combustión en movimiento es licuado o gasificado y fluye en la pata horizontal, y desde dicha pata posteriormente es removido a la superficie a través de la sección vertical del pozo de producción. Este proceso de la Patente estadounidense número 5,626,191 es denominado "THAI™", un acrónimo para "toe-to hell"["inyección de. aire de pie-a-talón"], y es una marca registrada [te Archon Technologies Ltd:i"uná subsidiaria de Petrobank Energy and Resourcjes Ltd., Calgary, Alberta, Ganada.

La Patente estadounidense número 6,412,557, también comúnmente cedida, describe un proceso similar pero modificado que tiene el paso adicional de I colocar un catalizador de enriquecimiento de hidrocarburo a lo largo de, denjtro de, o alrededor de la pata horizontal para disminuir sustancialmente ! la viscosidad del hidrocarburo y mejórar la calidad del hidrocarburo e incrementar el flujo de hidrocarburo desde el depósito hacia la pata horizontal del pozo de producción para su posterior remoción a la superficie. Dicho proceso modificado es conocido en la industria por la marca CAPRI™, de igual forma es una marca registrada de Árchon Technologies Ltd.

El documento WO2005121504 (PCT/CA2005/000833) publicado el 12 de diciembre de 2005, también comúnmente cedido, enseña un proceso similar a aquél de THAI™, que además comprende el paso adicional de proporcionar tubería de inyección en el interior del pozo de producción dentro de la sección vertical y sustancialmente a lo largo de la longitud de la pata horizontal a una posición cercana al "pie" de la misma, con el propósito de inyectar un medio no oxidante constituido por vapor, agua o un gas no oxidante a través de dicha tubería a la región de "pie" de la referida pata horizontal. La inyección de dicho medio no oxidante en la región de "pie" de la pata horizontal tiene el efecto e desplazar cualquier gas oxidante en dicha área y, de este modo, evitar j la combustión del hidrocarburo; enriquecido el cual ha fluido hacia la pata horizontal, y además aumenta la presión ambiental en la pata horizontal para . .. · . · . ' · í evitar o reducir aún más el flujo de entrada del gas oxidante desde el pozo de inyección el cual está inyectando gas oxidante en el depósito de hidrocarburos.

Desafortunadamente, en cada uno de los estados de la técnica anterior para la recuperación de hidrocarburos licuados y/o gasificados desde una formación jde hidrocarburos, se necesita inyectar gas oxidante cerca del pie de la pata horizontal, y lejos de la sección vertical del pozo de producción. Dicho sitio ¡de inyección de gas oxidante está alejado de la sección vertical del pozo de producción, la superficie del pozo de producción es la ubicación dónele típicamente se genera el gas oxidante. Las secciones de inyección y la vertical del pozo de producción pueden estar separadas por un (1 ) kilómetro o más. Por lo tanto, dichos estado de la técnica anterior típicamente requieren el transporte del gas oxidante al sitio del pozo de inyección a través de tubería desde el pozo de producción, o alternativamente requieren la instalación de equipo en el sijtio del pozo de inyección para permitir la generación de gases oxidantes para su posterior inyección. Esto requiere un acceso libre, a través de un corte cla 'o, y/o el aumento de espacio en el sitio del pozo de inyección para acomodar instalaciones adicionales de suministro y/o generación y compresión de gas oxidante, incrementando así la "huella" ambiental y el impacto de l¡as operaciones de perforación en el ambiente, y también por lo regular produce como resultado un costo incrementado.

Por lo tanto, existe la necesidad de un proceso modificado de THAI CAPRI™ en donde dichos inconvenientes sean eliminados.

COMPENDIO DE LA INVENCIO El método de la presente invención es para un proceso modificado de recuperación de hidrocarburos in situ que en lugar de inyectar gas oxidante cerca de la porción de "pie" de la pata horizontal inyecta gas oxidante erl o cerca de la sección de producción vertical del pozo de producción (es decir, ;en la porción de "talón"). El proceso modificado evita la necesidad de una placa |de producción/perforación separada para inyección de gas oxidante, reduciendo así el costo y disminuyendo el impacto ambiental perjudicial de los métodos ¿le recuperación in situ.

Convenientemente, el proceso de la presente invención, en particular en lia tercera modalidad que se describe a continuación, además elimina la necesidad de un pozo de inyección de gas oxidante separado, ya que en dicho refinamiento la sección vertical del pozo de producción también sirve como el pozo de inyección, reduciendo así los costos de perforación del pozo | y reduciendo los costos de capital.

Específicamente, en lugar de ser un proceso "pie-a talón", el proceso de la presente invención es un proceso "talón-a-pie". El punto de inyección del gas oxidante es modificado para; que se encuentre en el "talón" en oposición al "p e" de manera que el frente de combustión se mueve en la dirección opuesta de aquella del proceso THAI™ , concretamente de la dirección del "talón" del pozo horizontal hacia el "pie".

En la presente invención se desarrollan tres regiones del depósito con relación a la posición de la zona de combustión. Cerca del "talón" y después de que el frente de combustión ha avanzado lejos del "talón" yace la zona quemada de petróleo reducido que es lo que resulta después de la inyección del gas oxidante y después que el frente de combustión ha avanzado durante un periodo hacia fuera y lejos del pozo de inyección y de la porción de "talón" de la pata horizontal. Dicha zona quemada es rellenada sustancialmente con gas oxidante. A continuación yace . la zona de coque, la cual es esencialmente l área dentro del depósito a la cual ha tenido acceso el gas oxidante para después penetrar en el depósito, y es esencialmente el área en la cual existe el frente de combustión (la combustión que ocurre es aquella del coque restante que es el hidrocarburo que permanece después que los hidrocarburos más ligeros dentro de dicho depósito y delante del frente de combustión han sido licuados o gasificados y han fluido en la pata horizontal para posteriormente ser removidos a la superficie. Por último, hacia el "pie" del pozo horizontal yace la región del depósito que contiene los hidrocarburos hacia los cuales está avanzando el frente de combustión.

A mayores tasas de inyección del oxidante aumenta la presión del depósito y el gas oxidante en la zona quemada, que contiene oxígeno residual, puede ser forzado a la pata horizontal del pozo de producción. Esto se evita en el proceso de la presente invención inyectando, ya sea durante un tiempo limitado, o de manera continua, un medio tal como un gas no oxidante como es el caso del dióxido de carbono, y/o vapor o agua, para aumentar la presión dentro de la pata horizontal del pozo de producción.

Por consiguiente, en un aspecto amplio del proceso de la presente invención, para observar la ventaja de poder inyectar el gas oxidante en la sección vertical del pozo de producción o cerca de ésta, se divulga un proceso modificado para recuperar hidrocarburos licuados o gasificados desde un depósito subterráneo de hidrocarburos, que comprende los pasos de: (a) proporcionar al menos un pozo de producción que tiene una pata sustancialmente horizontal colocada relativamente abajo en dicho depósito, dicha pata horizontal tiene al menos en un extremo de la misma una porción de talón y en un extremo opuesto de la misma una porción de pie, la pata horizontal estará adaptada para permitir el flujo de entrada de hidrocarburo a un interior de dicha pata horizontal, dicho pozo de producción tiene una sección sustancialmente vertical conectada a dicha pata horizontal cerca de dicha porción de talón de la misma; (b) proporcionar tubería de producción dentro de dicho pozo jde producción extendiéndose dentro de la sección vertical y dentro de al men'os una porción de la pata horizontal para recolectar el hidrocarburo que fluye hacia la pata horizontal; (c) inyectar de manera periódica o continua un medio en la pata horizontal cerca de la porción de talón de la misma, en donde dicho medió les seleccionado del grupo de medios que comprenden solos o en combinación, ¡un gas no oxidante tal como dióxido de carbono, vapor o agua; (d) suministrar un gas oxidanté a dicho depósito subterráneo, al menos inicialmente, en la ubicación de la sección vertical del pozo de producciói o cerca de ésta; (e) encender el hidrocarburo dentro de dicho depósito de hidrocarburos cerca de la referida sección vertical del pozo de producción, para ocasionar jla combustión de una porción del hidrocarburo en el depósito de hidrocarburos cerca de la sección vertical y así crear un frente de combustión el cual, avanza hacia fuera y lejos de dicho pozo de inyección en al menos una dirección alio largo de la pata horizontal y hacia la porción de pie de la misma; (f) ocasionar qué el hidrocarburo calentado de dicho depósito fluya desde las regiones superiores del mismo y se recolecte en la pata horizontal; y En un primer refinamiento/modalidad del proceso anterior de la presente invención, la inyección del gas oxidante cerca de la sección vertical del pozo de producción se logra a través de la perforación de un pozo de inyección inyección para lograr los beneficios anteriores, así como el beneficio adicional que consiste en que la porción superior de la sección vertical del pozo de producción pueda ser utilizada cuando se perfore el pozo de entrada lateral, de talón; (d) inyectar un medio en dicho pozo de producción a través de la tubería de inyección en donde dicho medio es seleccionado del grupo de medios q¿ie comprenden solos o en combinación, un gas no oxidante, vapor, agua, dióxido de carbono; (e) proporcionar un pozo de inyección como una re-entrada de carril lateral desde la sección vertical del pozo de producción, dicho pozo de inyección se extiende hacia la formación de hidrocarburos; (f) suministrar un gas oxidante a una porción de dicha formación ¿le hidrocarburos a través de dicho pozo de inyección; (g) encender dicho hidrocarburo en dicha formación de hidrocarburos cerca de la sección vertical para ocasionar la combustión de una porción del hidrocarburo en la formación de- ¦> hidrocarburos, y así crear un frente de combustión el cual avanza hacia fuera y lejos de la sección vertical en al men[)s una dirección a lo largo de la pata horizontal y hacia la porción de pie de ¡la misma; y (h) remover del pozo de producción, a través de dicha tubería ele producción, el hidrocarburo que ha fluido hacia dicha pata horizontal.

En una tercera modalidad preferida, la presente invención comprende un método para producir hidrocarburo a partir de un depósito de hidrocarburos Ln donde se elimina por completo la necesidad de un pozo de inyección para inyectar el gas oxidante, reduciendo así el costo de implementar el proceso in situ de la presente invención.

Específicamente, en dicha tercera modalidad preferida de la presente invención, la sección vertical del pozo de producción es perforada para permjtir que un gas oxidante (el cual es proporcionado a dicha sección vertical) escape I hacia la formación de hidrocarburos cerca de la sección vertical. De esta manera se elimina la necesidad de perforar un pozo de inyección separado.

Una vez más, como parte del método de la presente invención, un medio en la forma de un gas no oxidante tal como dióxido de carbono, vapor o agua es inyectado ya sea de manera continua o intermitente en el pozo de producciórj a través de tubería de inyección, la cual se extiende a la porción de talón del pozo de producción. Se puede proporcionar una serie de "empaquetadores" ubicados en el pozo de producción para aislar el gas oxidante suministrado a la sección vertical del pozo de producción desde la porción de talón de la pata horizontal del pozo de producción la cual se abastece del medio no oxidante.

Por lo tanto, en dicha tercera modalidad preferida, del método de la presente invención comprende un proceso para recuperar hidrocarburos licuadosj o gasificados desde un depósito subterráneo de hidrocarburos, que comprende los pasos de: (a) proporcionar al menos un pozo de producción que tiene una pata sustancialmente horizontal colocada relativamente abajo en dicho depósitb, dicha pata horizontal tiene en un extremo de la misma una porción de talón y en un extremo opuesto de la misma una porción de pie, la pata horizontal estará adaptada para permitir el flujo de entrada de hidrocarburo licuado en un interior de dicha pata horizontal, dicho pozo de producción tiene una sección sustancialmente vertical conectada a la pata horizontal cerca de la porción de talón de la misma; (b) proporcionar tubería de producción en dicho pozo de producción, que se extienda desde una superficie de dicho pozo de producción hasta al menos la porción de talón de dicho pozo de producción para recolectar el hidrocarburo que fluye hacia dicha pata horizontal; (c) proporcionar tubería de inyección en dicho pozo de producción, dicha tubería de inyección se extiende hacia abajo en la sección vertical a una posición que se extiende hasta al menos a la porción de talón de dicha pata horizontal; (d) inyectar un medio en el pozo de producción, en donde dicho medio es seleccionado del grupo de medios que comprenden solos o en combinación, un gas no oxidante tal como dióxido de carbono, vapor o agua; (e) proporcionar perforaciones en dicha sección vertical del pozo de producción en una posición por arriba de la porción de talón; (f) suministrar un gas oxidante a dicha sección vertical y, por lo tanto, a una porción del depósito de hidrocarburos a través de las referidas perforaciones en dicha sección vertical; (g) encender dicho hidrocarburo en dicho depósito de hidrocarburos cerca de la sección vertical para ocasionar la combustión de una porción del hidrocarburo en el depósito de hidrocarburos y así crear un frente de combustión el cual avanza hacia fuera y lejos de la sección vertical en al menos una dirección a lo largo de la pata horizontal y hacia la porción de pie del la misma; y (h) ocasionar que el hidrocarburo calentado de dicho depósito fluya desde las regiones superiores del mismo y se recolecte en la pata horizontal; (i) remover del pozo de producción, a través de la tubería de producción, el hidrocarburo que ha fluido hacia la pata horizontal.

De manera conveniente, la tercera modalidad de la presente invención también elimina la necesidad, como en el estado de la técnica anterior, de "cerrar" (utilizando un obturador de cemento o similar) la pata horizontal de cada pozo de producción cuando uria serie de pozos de producción están situados extremo a extremo y cuando la sección vertical de un primer pozo | de ¦ ¦ ' · i producción posteriormente es convertida en un pozo de inyección (ver US ? 91 , col 6, líneas 47-col 7, línea 9 y figuras 14D-F del mismo). El método in situ de! la presente invención, en particular la tercera modalidad, es un método para reducir aún más el costo de la recuperación in situ al reducir el número de pasos, incluyendo no solamente la eliminación de la necesidad de perforar pozos de inyección sino también la eliminación de la necesidad de "cerrar" otros pozos como se requería en los métodos in situ del estado de la técnica anterior, tal como se ejemplificó en US ? 91 arriba.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS j En las figuras acompañantes, las cuales ilustran un número de modalidades I ejemplares de la invención: I i La figura 1A es una vista esquemática en perspectiva de un arreglo 'de recuperación in situ del estado de la técnica anterior en un depósito de ¡ hidrocarburos, mostrando pozos de inyección de aire situados en el pie de cada . . . . ¡ una de las patas horizontales correspondientes de los pozos de producción asociados; La figura 1 B es una sección transversal a través de un pozo de inyección y el pozo de producción asociado que se muestra en la figura 1 A; La figura 2A es una sección .transversal esquemática (no a escala) a través de un pozo de inyección y el pozo de producción asociado de la primera modalidad frente de combustión; La figura 4 es una sección transversal parcial esquemática a través de µ? depósito de hidrocarburos que contiene una formación que contiene hidrocarburos, la cual muestra una tercera modalidad preferida de la preseite invención, concretamente una sección transversal a través de un pozo jde producción (no a escala) que emplea el método de la presente invención jde ocasionar que un frente de combustión se propague en la dirección del "pie" ;de la pata horizontal del pozo de producción, en un punto en tiempo cercano al tiempo de encendido del hidrocarburo y la propagación inicial del frente Ide combustión; y La figura 5 es una vista esquemática en perspectiva de un método de recuperación in situ de la figura 4, que muestra la tercera modalidad preferida del método de la presente invención para recuperar hidrocarburos desde lun depósito de hidrocarburos.

DESCRIPCION DE LA MODALIDAD PREFERIDA La figura 1 A muestra una vista esquemática, semi-transparente de un arregló a ' ' i los pozos utilizados en el estado de la técnica anterior para recuperación jde hidrocarburos in situ desdé un depósito o formación subterránea de hidrocarburos 10. ' Específicamente, la figura 1 A muestra de manera esquemática el estado de la combustión 26, mediante la conducción de calor y la creación de gases quemados calentados dentro de la formación 10, calienta los hidrocarburos en la formación 10 directamente por adelantado y por anticipado del frente de combustión 26, ocasionando que más compuestos de hidrocarburos volátiles en la formación 10 se gasifiquen y ocasionando además el enriquecimiento de una porción de los sólidos o betunes de hidrocarburo en la formación incrementando simultáneamente su viscosidad para crear hidrocarburos licuados móviles 30. Los hidrocarburos más pesados restantes permanecen, particularmente el coque, sirven de combustible para el frente de combustión 26 de avance y sostienen el avance del frente de combustión 26 y la combustión in situ y el proceso de enriquecimiento del hidrocarburo. Después, los hidrocarburos licuados móviles 30 y los componentes gasificados (algunos de los cuales posteriormente se pueden condensar como líquidos 30), entonces fluyen hacia abajo mediante la acción de la gravedad a través de la formación y son recolectados en una región más inferior de la formación 10 fluyendo hacia la pata horizontal 16 que se extiende horizontalmente del pozo de producción 12. La pata horizontal 16 del pozo de producción 12 generalmente tiene] al i menos por un tiempo limitado, una presión de gas en la misma menor que aquélla de la formación 10 - (debido a la remoción de hidrocarburos líquic os recolectados 30 así como de hidrocarburos gaseosos de la misma). Dicha presión gaseosa reducida en la pata horizontal 16 en oposición al interior de la formación 10 por adelante del frente de combustión 26 ayuda en la afluencia de hidrocarburos líquidos y gaseosos desde la formación de hidrocarburos 10 hacia la pata horizontal 16. En otros tiempos, debido a la inyección del medio 52 a través de tubería de inyección 50 (que se analiza a continuación) en pata horizontal 16, la pata horizontal 16 en ocasiones puede tener una presión gaseosa cercana a, o incluso en exceso de la presión de gas dentro de la formación 10.

De manera importante, en el estado de la técnica anterior de la recuperación in situ, tal como se muestra en las figuras 1 A y 1 B y se describió anteriormente, los pozos de inyección 22 están situados cerca del "pie" de la pata horizontal 16, y un gas oxidante es inyectado en la formación en estas ubicaciones a través de los pozos de inyección 22. El frente de combustión 26, el cual recibe el gas oxidante 24, entonces se deja avanzar hacia fuera desde el pozo Le inyección 22, y perpendicular a los pozos horizontales y a lo largo de éstos 16 en una dirección desde la porción de "pie" a la porción de "talón".

Infortunadamente, con este estado de la técnica anterior, no sólo se necesita crear una placa de perforación 32 para el pozo de producción 12, sino que se necesita crear una placa de perforación adicional y separada para el pozo de inyección 22, y dicho pozo de inyección 22 separado necesita ser perforado en dicha formación. Además, el equipo de creación e inyección de oxígeno (que no se muestra) debe ser arrastrado e instalado en la superficie de dicho pozo de inyección 22, ya que dicho pozo de inyección está lejos de la superficie del pozo de producción 12. Estos dos requerimientos añaden de forma significativa el costo de llevar a cabo los estados de la técnica anterior de recuperación de hidrocarburos ¡n situ.

Las figuras 2A-2C presentes muéstran un (primer) proceso de recuperación in situ modificado, el cual está expresamente adaptado para eliminar al menos uno de los gastos anteriores en los estados de la técnica anterior de recuperación de hidrocarburos in situ, concretamente el gasto de crear una placa de perforación separada para el pozo de inyección 22.

Específicamente, tal como se' observa en las figuras 2A-2C, se crea una sola placa de perforación 32 quitando los árboles y otros obstáculos, y se erige una sola plataforma de perforación en la misma. Un pozo de producción 12 es perforado utilizando técnicas de perforación convencionales, comprendiendo una sección vertical 14, y una pata horizontal adicional 22 en comunicación con la sección vertical 14. La pata horizontal 16 tiene una porción de "pie" 18 y una porción de "talón" 20 donde se encuentra con la sección vertical 14. El pozo de producción 12 es completado mediante el proceso normal de revestimiento del pozo 12, y además mediante la inserción dentro de dicho pozo de producción 12 de tubería de producción 40, la cual se extiende hacia abajo en la sección vertical 14 a dicha porción de talón 20 y de preferencia a lo largo de la pata horizontal 16, de preferiblementé hasta la porción de pie 18 de la misma, dicha tubería de producción 40 tiene un extremo abierto 42 dentro de dicha pata horizontal 16. La tubería de producción 40 por lo regular es tubería en espiral tal como se utiliza de manera convencional en operaciones de perforación.

Tubería de inyección adicional 50, de igual forma típicamente tubería en espiral tal como se utiliza de manera convencional en operaciones de perforación, es proporcionada para la inyección de un medio 52 en el pozo de producción l|2, dicho medio 52 que comprende un gas no oxidante, de preferencia dióxido ele i carbono debido a su efecto diluyente en los hidrocarburos, o alternativamente o en combinación, vapor o agua p algún otro medio fluible no combustible. Tal como se observa a partir de Jas figuras 2A-2C, la tubería de inyección 50 se extiende hacia la porción de "talón" 20 de la pata horizontal 16. Se proporciona al menos un empaquetador de aislamiento 54 para permitir que el medio 52 sea inyectado, si así se desea, en un estado presurizado ocasionalmente o que sea inyectado de manera continua, a fin de presurizar ocasionalmente o de manera continua, si así se desea, la pata horizontal 16 para ayudar a forzar ¡el hidrocarburo licuado 30 en la tubería de producción 40 e inhibiendo la entrada I I de gas oxidante en la pata horizontal 16.

Al utilizar la placa de perforación sencilla 32, se perfora un pozo de inyección 22 adicional, extendiéndose al menos a la región superior de la formación ele hidrocarburos 10. El pozo de inyección 22 por lo regular tiene perforaciones 75 ¦ i en un extremo inferior del mismo para permitir la infusión e inyección de un gas oxidante 24 tal como aire u oxígeno en la región que contiene hidrocarburos de la formación de hidrocarburos 10.

El método de la presente invención, en la primera modalidad mostrada en las figuras 2A-2C, opera de la siguiente forma: Gas oxidante 24 es inyectado en la formación 10 a través del pozo de inyección 22. De manera conveniente, equipo (que no se muestra) utilizado para crear gas oxidante 24 é inyectar dicho gas oxidante 24 no necesita estar ubicado lejos del pozo de producción 12, sino que más bien puede, en virtud del método de la presente invención, estar ubicado cerca del pozo de producción 12, y en particular, si así se desea, puede estar ubicado en la placa de perforación 32 o muy cerca de la misma, eliminando así la necesidad de despejar y crear una placa de perforación separada en un sitio remoto tal como ocurriría si el pozo de inyección 22 estuviera ubicado hacia el "pie" del pozo horizontal 16. También, la operación y mantenimiento del equipo de suministro de gas oxidante de manera conveniente se pueden realizar en el sitio de tratamiento de petróleo ubicado cerca del pozo 12. Hidrocarburos ubicados cerca del pozo de inyección 22 son encendidos, y debido al suministro del gas oxidante 24 se crea un frente de combustión 26, el cual, en el método que se muestra en las figuras 2A-2C, avanza como un frente que se extiende en forma lateral sustancialmente vertical (ver también las figura 5 aquí) desde el "talón" 20 de la pata horizontal 16 hacia el "pie" 18. Hidrocarburos viscosos y de a ta viscosidad, incluyendo el betún, en la formación de hidrocarburos 10 por anticipado del avance del frente dé combustión 26, debido al calor generado, se subliman y se vuelven líquidos, y en el proceso se vuelven menos viscosos Algunos hidrocarburos en la formación 10 en anticipación del frente 26 se gasificarán. Hidrocarburos licuados 30 e hidrocarburos gasificados, ahora móviles, fluyen hacia abajo y en la pata horizontal 16 la cual es porosa ('es decir, tiene aberturas 60 en una porción superior de la misma) para permitir la infusión de dichos hidrocarburos 30 y, por lo tanto, la recolección de dichos hidrocarburos 30. la perforación de pozo, incluyendo la falla de los tamices de retención de arena ¦ :" ·¦ · ¦·¦ ; ¦ I (que no se muestran). La presencia de oxígeno y las temperaturas de a perforación de pozo por arriba de 425°C se deben evitar para operaciones de producción de petróleo continuas y seguras. En segundo lugar, la inyección del medio 52 puede servir para presurizar la pata horizontal 16 y para ayudar en !el impulso de hidrocarburos licuados y gaseosos 30 recolectados en la pa horizontal 16 en el extremo abierto 42 de la tubería de producción 4p, ayudando así a descender dichos líquidos 30 y producir dichos hidrocarburos 30 a partir del pozo de producción 12. En tercer lugar, el medio 52 puede sjer calentado cuando es inyectado a través de tubería de inyección 50. De manera conveniente, en este método, los recursos para calentar dicho medio 52 tienen la capacidad de estar ubicados en la superficie del pozo de producción 12 y en la placa de perforación 32 o cerca de ésta. Por último, en la situación donde el medio inyectado 52 es dióxido de carbono, la inyección del mismo en el pozo horizontal 16 sirve no solamente^ como un "sumidero" de carbono conveniente para permitir el desecho dé dicho gas de efecto invernadero, sino ademas debido a las propiedades diluyentes en el dióxido de carbono sobre los hidrocarburos líquidos 30, reduce la viscosidad de los mismos y, por lo tanto, ayuda en el descenso de los hidrocarburos líquidos recolectados 30 a través ele la tubería de producción 40.

Como se observa a partir de las figuras 2A-2C, durante el avance del frente de combustión 26, el coque es depositado en el depósito 10 y sirve como combustible para el proceso de combustión ¡n situ. Los gases de combustión calientes 70 avanzan en la formación 10 calentando el hidrocarburo en ¡ la misma y cualquier agua congénita que esté presente. Una porción de estos hidrocarburos se licúa y dichos hidrocarburos licuados 30 fluyen, junto con os gases de combustión, en lá. páta horizontal 16 a través de las perforaciones <»0, como se muestra en las figuras 2A-2C. Los hidrocarburos licuados 30 fluyen a lo largo de la pata horizontal 16 y hacia el "pie" 18 de la misma y entran al extremo abierto 42 de la tubería de producción 40 en la misma, y fluyen be regreso y después hacia arriba a la superficie. El proceso es estable y continuo, i con el frente de combustión 26 avanzando continuamente hacia el "pie" 18 de¡ la pata horizontal 16.

El gas oxidante 24, típicamente aire, oxígeno o aire enriquecido con oxígeno, i es inyectado en la parte superior del depósito 10. El coque que fue previameijte colocado consume el oxígeno de forma que solamente gases libres de oxígeno entran en contacto con el petróleo a partir de la zona de coque en el frente be combustión 26. Las temperaturas del gas de combustión típicamente de 600°C y tan altas como 1?00 seilogran a partir de las altas temperaturas que jse obtienen de la oxidación del combustible de coque. En la zona de petróleo móvil 80 en anticipación del frente de combustión 26, estos gases calientes jzo y vapor calientan el petróleo a más de 400°C, fracturando parcialmente ' el i petróleo, vaporizando algunos componentes y reduciendo en gran medidaj la viscosidad del petróleo. Los componentes más pesados del petróleo, tal como asfáltenos, permanecen en la roca y constituirán el combustible de coque más . .. i adelante cuando el frente de combustión 26 llegue a esa ubicación. En la zona de petróleo móvil 80, gases y petróleo se drenan hacia abajo a la pata i horizontal 16, jalados por la gravedad y, en ocasiones, por el sumidero de baja presión de la pata horizontal 16 cuando no están presurizados. La zona de coque en el frente de combustión 26 y la zona de petróleo móvil 80 se mueven lateralmente desde la dirección del talón 20 hacia el pie 18 del pozo horizontal 16. La sección de la zona quemada 100 detrás del frente de combustión es vaciada de líquidos (petróleo y agua) y es suministrada con gas oxidante 24. La sección del pozo horizontal 16 opuesta a esta zona quemada 100 está én peligro de recibir oxígeno o gas oxidante 24 el cual quemará el petróleo presente dentro del pozo horizontal 16 creando temperaturas de perforación ele pozo extremadamente altas que dañarían el recubrimiento de acero especialmente los tamices de arena que se utilizan para permitir la entrada †e fluidos 30 pero que excluyen la arena. Si fallan los tamices de arena, arena de depósito no consolidada entrará a la perforación de pozo horizontal 16 y se necesitará el cierre para la [limpieza y remediación con tapones de cemento.

Esta operación es muy difícil y peligrosa debido a que la perforación de pozo horizontal 16 puede contener niveles explosivos de petróleo y oxígeno.

El método de la presente invención contempla un número de formas para evitar el influjo de gas oxidante 24 desde la formación 10 hacia la pata horizontal 1¡6.

Un primer método es reducir la velocidad de inyección del gas oxidante 24 a fin de reducir la presión del depósito en la formación 10. Un segundo método es reducir la velocidad de descensó ^del hidrocarburo licuado 30 a través de la tubería de producción 40 (es decir, reducir la velocidad de producción a través de la tubería de producción 40) para así incrementar la presión de la perforación del pozo én lá pata horizontal 16. Estos dos métodos tienen cortio resultado la reducción de las tasas de producción de hidrocarburos, lo cual es económicamente perjudicial. Un método alternativo y preferido es, tal como se describió aquí antes, es concretamente la inyección del medio no oxidante 52 en la pata horizontal 16 a través de tubería de inyección 50, la cual se cree que tiene poco efecto sobre el drenaje por gravedad de hidrocarburos líquidos en el pozo horizontal 16. En cualquier caso, dicha inyección del medio 52 se puede realizar periódicamente y solo por un tiempo suficiente para reducir las concentraciones de oxígeno dentro de la pata horizontal 16 a concentraciones menores-que-explosivas. En una operación típica, un nervio termopar puecle ser colocada a lo largo o dentro de la sección horizontal, y la incidencia de temperaturas elevadas señalará la intrusión de gas oxidante de manera que agua de vapor puede ser ágrégáda a través de la tubería 52 para reducir las temperaturas de la perforación del pozo, diluir el oxígeno presénte l e incrementar la presión dé l perforación de pozo para inhibir aún más ¡la entrada de gas oxidante.

La figura 3 ilustra esquemáticamente una modalidad más preferible del método i de la presente invención, que tiene componentes similares a aquellos identificados en las figuras 2A-2C, y que tiene una metodología similar. Una vez más, se inyecta un gas oxidante en la formación 10 a través del pozo de inyección 22, y se crea un frente de combustión 26 el cual ha "barrido" desde el talón 20 al pie 18 de la pata horizontal 16, ocasionando que hidrocarburos de la invención mostrada en lá figura 3, incluye como un componente integral del método, la creación de un frente de combustión 26 el cual ha "barrido" .. ..... . · . I desde el "talón" 20 al "pie" 18 de la pata horizontal 16, ocasionando así que hidrocarburos líquidos 30 sean recolectados en la pata horizontal 16, y posteriormente descendidos por la tubería de producción 40 y producidos a la superficie.

No obstante, de manera importante, en esta tercera modalidad del método de la presente invención que se muestra en la figura 4, no hay un paso de perforación de un pozo de inyección 22. Por el contrario, las perforaciones 110 se realizan en la sección vertical 16 del pozo de producción 12, y un gas oxidante 24 es inyectado en dicha sección vertical 16 y, por lo tanto, en la formación 10. Se evita la inyección del gas oxidante 24 en la pata horizontal 16 mediante la presencia de empaquetadores de aislamiento 54 los cuales separan, de manera efectiva los hidrocarburos licuados producidos en la pata horizontal 16 del gas oxidante 24 tal como oxígeno, evitando así la formación de mezclas explosivas. Lá tubería de inyección 50 aún sirve, al igual que en las modalidades previas, para permitir la inyección esporádica o continua de g^s no oxidante 52 en la pata horizontal 16 para evitar que el gas oxidante 24 dentro de la zona quemada 80 de la formación penetre en la pata horizontal 16.

Convenientemente, al utilizar el método mostrado en la figura 4, el costo de¡ la perforación de un pozo de inyección 22 se elimina completamente. Por consiguiente, con el método mostrado en la figura 4, no solo se observan

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1 .- Un proceso para recuperar hidrocarburos licuados o gasificados de un depósito subterráneo de hidrocarburos que comprende los pasos de: (a) proporcionar al menos un pozo de producción que tiene una pajta sustancialmente horizontal colocada relativamente abajo en dicho depósito, dicha pata horizontal tiene en un extremo de la misma una porción de talón y en un extremo opuesto de la misma una porción de pie, dicha pata horizontal i esta adaptada para permitir el flujo de entrada de hidrocarburo licuado en ¿n interior de dicha pata horizontal, dicho pozo de producción tiene una sección sustancialmente vertical conectada a dicha pata horizontal cerca de dicha porción de talón de la misma; (b) proporcionar tubería de producción dentro de dicho pozo de producción extendiéndose dentro de la sección vertical y dentro de al menos una porción de la porción horizontal para recolectar dicho hidrocarburo licuado el cual fluye hacia dicha pata horizontal; (c) inyectar un medio en el pozo de producción, en donde dicho medio és seleccionado del grupo de medios que comprenden solos o en combinación, †n gas no oxidante, vapor, agua, ó dióxido de carbono; i (d) suministrar un gas oxidante a dicho depósito subterráneo, al menos inicialmente en una ubicación de la sección vertical o cerca de ésta, en el pozo de producción; (e) encender el hidrocarburo dentro de dicho depósito de hidrocarburos cerca de la sección vertical del pozo de producción, para ocasionar la combustión de una porción del hidrocarburo en dicho depósito de hidrocarburos cerca de la sección vertical y así crear un frente de combustión el cual avanza hacia fuera y lejos del pozo de inyección en al menos una dirección a lo largo de la pata horizontal y hacia la porción de pie de la misma; (f) ocasionar que el hidrocarburo licuado calentado de dicho depósito drene desde las regiones superiores del mismo y se recolecte en dicha pajta horizontal; y (g) remover del pozo de producción, a través de dicha tubería ele producción, el hidrocarburo que ha fluido hacia dicha pata horizontal.

2.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque dicho paso de suministrar el gas oxidante se logra suministrando dicho gas i oxidante a la formación de hidrocarburos a través de perforaciones en un pozo de inyección. | . . . : · _ 35

3.- El proceso de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque dicha sección vertical del pozo de producción y el pozo de inyección son una¡ y el mismo.

4.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque |el pozo de inyección es una re-entrada de carril lateral de la sección vertical del pozo productor, y se extiende hacia una región superior del depósito.

5. - El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque jel i suministro de gas oxidante se logra perforando un pozo de inyección cerca de dicha sección vertical del pozo de producción, y dicho pozo de inyección es vertical, inclinado, u horizontal.

6. - El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque dicha sección vertical del pozo de producción es perforada en una parte superior del mismo, y dicho paso de suministrar un gas oxidante se logra, al menos en parte, suministrando dicho gas oxidante a través de dicha sección vertical del pozo de producción.

7.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , que además comprende los pasos de: proporcionar tubería de inyección en dicho pozo de producción, ¡ dicha tubería de inyección se extiende hacia abajo en la sección vertical hasta acercarse a la porción de talón de la pata horizontal, y dicho paso de inyección del medio en el pozo de producción es ,;> ' . .. · i realizado mediante la inyección de dicho medio a través de la tubería ¿le inyección.

8.- El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque un extremo abierto de la tubería de producción está situado en las inmediaciones de la porción de pie de la pata horizontal.

9.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque dicho medio además comprende un diluyente condensado de hidrocarburo.

10.- El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , 7, u 8, caracterizado porque dicho medio es inyectado de manera continua o periódica en dicho pozo de producción para mantener una presión positiva dentro de la pata horizontal y así ayudar a evitar el ingreso de dicho gas oxidante desde el depósito hacia la pata horizontal del pozo de producción.

1 1 .- El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 |8, caracterizado porque el catalizador es colocado en, sobre o alrededor de ] la pata horizontal del pozo de producción.

12.- El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 {8, caracterizado porque el gas oxidante es una mezcla de oxígeno y dióxido ele carbono.

13.- Un proceso para recuperar hidrocarburos licuados o gasificados desde un depósito subterráneo de hidrocarburos que comprende los pasos de: (a) proporcionar al menos un pozo de producción que tiene una pata sustancialmente horizontal colocada relativamente abajo en dicho depósi':o, dicha pata horizontal tiene en un extremo de la misma una porción de talón y en un extremo opuesto de la misma una porción de pie, la pata horizontal está adaptada para permitir el flujo de entrada de hidrocarburo licuado en un interior . · · · ' ; · ·. . ' ! de dicha pata horizontal, dicho pozo de producción tiene una sección sustancialmente vertical conectada a la pata horizontal cerca de la porción de talón de la misma; (b) proporcionar tubería de producción en dicho pozo de producción, extendiéndose desde una superficié de dicho pozo de producción al menos a la porción de talón del pozo de producción para recolectar el hidrocarburo qhe fluye hacia la pata horizontal; (c) proporcionar tubería dé inyección en dicho pozo de producción, dicha tubería de inyección se extiende hacia abajo en la sección vertical a Jna posición que se extiende a al menos la porción de talón de dicha pata horizontal; (d) inyectar un medió én la pata horizontal, en donde dicho medio es seleccionado del grupo de medios que comprenden solos o en combinación, un gas no oxidante, vapor, agua, o dióxido de carbono; (e) proporcionar perforaciones en la sección vertical de dicho pozo de producción en una posición por arriba de la porción de talón; (f) suministrar un gas oxidante a dicha sección vertical y, por lo tanto, una porción del depósito de hidrocarburos a través de las perforaciones referidas en la sección vertical; (g) encender el hidrocarburo en dicho depósito de hidrocarburos cerca de la sección vertical para ocasionar la combustión de una porción djel hidrocarburo en el depósito de hidrocarburos y así crear un frente de i combustión el cual avanza hacia fuera y lejos de la sección vertical en al menos una dirección a lo largo de dicha pata horizontal y hacia la porción de pie de la misma; y (h) ocasionar que el hidrocarburo licuado calentado del depósito drene desde las regiones superiores del mismo y se recolecte en dicha pata horizontal; y (i) remover de dicho pozo de producción, a través de dicha tubería de producción, dicho hidrocarburo que ha fluido hacia la pata horizontal. !

El: proceso dé conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque un extremo abierto de la tubería de producción está situado en lás inmediaciones de la porción de pie de la pata horizontal.

15.- El proceso de conformidad , con la reivindicación 13 o 14, caracterizado porque vapor o agua son inyectados de manera continua o periódica en dicha tubería de inyección para mantener una presión positiva dentro de la pdta horizontal y así ayudar a evitar la entrada de dicho gas oxidante desde ¡el depósito hacia la pata horizontal del pozo de producción.

16.- Un proceso para recuperar hidrocarburos licuados o gasificados desde una formación subterránea de hidrocarburos que comprende los pasos de: j j (a) proporcionar al menos un pozo de producción que tiene una pata i sustancialmente horizontal colocada relativamente abajo en dicha formación, dicha pata horizontal tiene en un extremo de la misma una porción de talón y ¡ en un extremo opuesto de la misma una porción de pie situada en la formación ligeramente más abajo en elevación que dicha porción de talón, dicha pata horizontal adaptada para permitir el flujo de entrada de hidrocarburo licuado en i un interior de dicha pata horizontal, dicho pozo de producción tiene una sección sustancialmente vertical conectada a dicha pata horizontal cerca de dicha porción de talón de la misma; : v (b) proporcionar tubería de producción dentro de dicho pozo de producción que se extiende hacia abajo dentro de dicha sección vertical y a lo largo de dicha pata horizontal a dicha porción de pie, para recolectar dicliío hidrocarburo el cual fluye hacia dicha pata horizontal; (c) proporcionar tubería de inyección en dicho pozo de producción, dicha tubería de inyección se extiende hacia abajo en dicha sección vertical a dicha porción de talón; de pie de la misma; y (h) remover de dicho pozo de producción, a través de dicha tubería de producción, hidrocarburo qué ha fluido hacia dicha pata horizontal.

17.- El proceso de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque vapor o agua es inyectado de manera continua o periódica en el pozo de producción para mantener una presión sustancialmente positiva dentro de la pata horizontal del mismo y así ayudar a evitar la entrada de dicho gas oxidan'te desde la formación hacia la pata horizontal del pozo de producción.