BRPI0707035A2 - processo para extrair hidrocarbonetos lìquidos de um reservatório subterráneo e métodos para extrair hidrocarbonetos lìquidos a partir de um reservatório subterráneo - Google Patents
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Abstract
PROCESSO PARA EXTRAIR HIDROCARBONETOS LIQUIDOS DE UM RESERVATóRIO SUBTERRáNEO E MéTODO PARA EXTRAIR HIDROCARBONETOS LIQUIDOS A PARTIR DE UM RESERVATóRIO SUBTERRáNEO, um processo para segurança e produtividade melhoradas ao empreender a recuperação de petróleo de um reservatório subrerrâneo através do processo de combustão ín situ dedo-ao-calcanhar empregando um poço de produção horizontal; o dióxido de carbono, que atua como um solvente gasoso, é injetado no reservatório para aprimorar a recuperação em um processo de recuperação de combustão in situ, via um poço de injeção, um poço horizontal, ou ambos.
Description
"PROCESSO PARA EXTRAIRHIDROCARBONETOS LÍQUIDOS DE UM RESERVATÓRIO SUBTERRÂNEO EMÉTODO PARA EXTRAIR HIDROCARBONETOS LÍQUIDOS A PARTIR DE UMRESERVATÓRIO SUBTERRÂNEO".
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se aum processo para segurança e produtividade aprimoradas aoempreender a recuperação de petróleo de um reservatóriosubterrâneo pelo processo de combustão in situ dedo-ao-calcanhar empregando os poços de produção horizontais, taiscomo, aqueles revelados nas Patentes Norte-Americanas N0S5.626.191 e 6.412.557. Mais especificamente, refere-se a umprocesso de combustão in situ em que um gás não oxidante,isto é, o dióxido de carbono que atua como um solventegasoso, é injetado no reservatório para aprimorar arecuperação em um processo de recuperação de combustão insitu.
HISTÓRICO DA INVENÇÃO
As Patentes Norte-Americanas5.626.191 e 6.412.557, aqui incorporadas em.sua totalidade,revelam os processos de combustão in situ para produzirpetróleo de um reservatório subterrâneo (100) utilizando umpoço de injeção (102) colocado relativamente alto em umreservatório de petróleo (100) e um poço de produção (103-106) preenchido relativamente baixo no reservatório (100). 0poço de produção possui uma perna horizontal (107) orientadageralmente de forma perpendicular a uma frente de combustãogeralmente linear e lateralmente estendendo-se eretapropagada a partir do poço de injeção (102). A perna (107) éposicionada no caminho da frente de combustão em avanço. Oar, ou outro gás oxidante, tal como o ar enriquecido deoxigênio, é injetado através dos poços 102, que podem serpoços verticais, poços horizontais ou combinações de taispoços. 0 processo da Patente Norte-Americana 5.626.191 édenominado "THAI™", um acrônimo para "injeção de ar de dedo-ao-calcanhar" e o processo da Patente Norte-Americana6.412.557 é denominado "Capri™", as Marcas Comerciais sendodetidas pela Archon Technologies Ltd., uma subsidiária daPetrobank Energy and Resources Ltd., Calgary, Alberta,Canadá.
A Injeção de Ar de Alta
Pressão, HPAI, é um processo de combustão in situ que éaplicado em reservatórios comprimidos contendo petróleoleve. Nesses reservatórios, um liquido, tal como água, nãopode ser efetivamente injetado devido à baixa permeabilidadedo reservatório. 0 ar é injetado nos limites superiores doreservatório e o petróleo drena em um poço horizontalcolocado baixo no reservatório. 0 processo fornece algumcalor pela oxidação do petróleo de baixa temperatura e, deforma mais importante, fornece a manutenção de pressão parapermitir as altas taxas sustentadas de petróleo. Esseprocesso pode ser aplicado em qualquer reservatório quecontém o petróleo que é móvel nas condições do reservatório.
É de preocupação a segurançados processos THAI™ e Capri™ com relação à entrada deoxigênio no poço horizontal, que provocaria a combustão dopetróleo no poço e temperaturas extremamente altas quedestruiriam o poço. Tal ruptura do oxigênio não ocorreria seas taxas de injeção fossem mantidas baixas, entretanto, astaxas de injeção mais altas são muito desejáveis com afinalidade de manter as altas taxas de produção de petróleoe um alto fluxo de oxigênio na frente de combustão. Um altofluxo de oxigênio é conhecido por manter a combustão no modode oxidação de alta temperatura (HTO), atingindotemperaturas superiores a 350 °C, e combustando ocombustível substancialmente ao dióxido de carbono. No fluxobaixo de oxigênio, a oxidação de baixa temperatura (LTO)ocorre e as temperaturas não excedem ca. 350 °C. No modo deLT0, o oxigênio torna-se incorporado nas moléculasorgânicas, formando os compostos polares que estabilizam asemulsões prejudiciais de água-petróleo e aceleram a corrosãodevido à formação dos ácidos carboxilicos. Em conclusão, ouso das taxas de injeção relativamente baixas não é ummétodo aceitável para impedir a combustão no furohori zontal.
O que é necessário é um ou maismétodos para aumentar a taxa de injeção do gás oxidanteenquanto impede a entrada de oxigênio no furo horizontal. Apresente invenção fornece tais métodos.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Os processos THAI™ e Capri™dependem das duas forças para movimentar o petróleo, água egases de combustão no furo horizontal para transporte àsuperfície. Essas são drenagem por gravidade e pressão. Oslíquidos, principalmente o petróleo, drenam ao furo sob aforça de gravidade, já que o furo é colocado na regiãoinferior do reservatório. Tanto os líquidos quanto os gasesfluem a jusante no furo horizontal sob a gradiente depressão que é estabelecida entre o reservatório e o furo.
Durante a etapa de pré-aquecimento do reservatório, ou procedimento de partida, ovapor é circulado no poço horizontal através de um tubo quese estende ao dedo do poço. 0 vapor flui de volta àsuperfície através do espaço anular do invólucro. Esseprocedimento é imperativo nos reservatórios de betume,devido ao petróleo frio que pode entrar no poço ser muitoviscoso e fluir de forma deficiente, possivelmente tampandoo furo. O vapor também é circulado através do poço injetor etambém é injetado no reservatório na região entre os poçosinjetores e o dedo dos poços horizontais para aquecer opetróleo e aumentar sua mobilidade antes de iniciar ainjeção do gás oxidante no reservatório.
As Patentes acima mencionadasdemonstram que com a injeção contínua do gás oxidante umafrente de combustão quase vertical desenvolve-se emovimenta-se lateralmente a partir da direção do dedo dopoço horizontal em direção ao calcanhar. Dessa forma, asduas regiões do reservatório são desenvolvidas relativas àposição da zona de combustão. Em direção ao dedo, fica aregião destituída de petróleo que é preenchidasubstancialmente com o gás oxidante, e no outro lado fica aregião do reservatório contendo o petróleo frio ou betume.Em taxas mais altas de injeção oxidante, a pressão doreservatório aumenta e a taxa de deposição do combustívelpode ser excedida, de modo que o gás contendo o oxigênioresidual possa ser forçado no furo horizontal na regiãodestituída de petróleo.
A conseqüência de ter opetróleo e oxigênio juntos em um furo é a combustão epotencialmente uma explosão com a obtenção de altastemperaturas, talvez em excesso de 1000°C. Isso podeprovocar dano irreparável ao furo, incluindo a falha dastelas de retenção da areia. A presença do oxigênio e astemperaturas de furo superiores a 425°C devem ser evitadaspara operações seguras e contínuas da produção de petróleo.
Diversos métodos para impedir aentrada do oxigênio no furo de produção são com base naredução da pressão diferencial entre o reservatório e o furohorizontal. Esses são 1. para reduzir a taxa de injeção dogás oxidante com a finalidade de reduzir a pressão doreservatório, e 2. para reduzir a taxa de diminuição dofluido para aumentar a pressão do furo. Ambos esses métodosresultam na redução das taxas petróleo, que é economicamenteprejudicial. O pensamento convencional também declararia quea injeção do fluido diretamente no furo aumentaria a pressãodo furo, porém seria muito prejudicial às taxas de produção.
De forma importante, foidescoberto que em um processo de combustão in situ de modogeral, se o dióxido de carbono for injetado no reservatórioao longo com o gás oxidante, a taxa de recuperação dopetróleo é aumentada. Isso é verdadeiro se o processo de ISCfor do tipo tradicional, THAI™, Capri™, HPAI ou qualqueroutro tipo.
Especificamente, quando o gásnão oxidante injetado, que é injetado com o oxigênio somentecompreende o dióxido de carbono na ausência do nitrogênio, amelhoria pode ser dramática.
Dessa forma, em umaconfiguração preferida da invenção, o gás não oxidanteinjetado é o dióxido de carbono.
De forma vantajosa, em umprocesso de recuperação de combustão in situ, quando o 02 éinjetado sozinho, o gás de combustão recuperado, quesubstancialmente compreende o CO2, pode ser comprimido emisturado com o oxigênio. Qualquer proporção do 02 para CO2pode ser atingida ao ajustar a porcentagem do CO2 produzidoreciclado.
Se o gás de combustão produzidocontém impurezas, esses não serão estabelecidos se umacorrente de deslize apropriada do gás de combustão fordescartada.
Considerando que o gásdescartado será tipicamente em cerca de 95 % de CO2, elepode ser vendido sem purificação para a recuperaçãoaprimorada do petróleo através de inundação miscivel, oupode ser descartado em um aqüífero profundo.
Não é exigido que o CO2 sejamiscivel (i.e., solúvel em todas as proporções) no petróleosob as condições de reservatório. A solubilidade parcial éadequada.
Enquanto a mecânica de comoadicionar um gás não oxidante especifico, tal como, CO2,conforme oposto aos outros gases não oxidantes, aindaaumenta a mobilidade dos hidrocarbonetos em um reservatórionão é precisamente entendida, e sem estar de qualquer modoretido a uma explicação com relação ao motivo pelo qual taisaumentos importantes na possibilidade de recuperação sãoobtidos em decorrência da injeção de CO2, é suspeito que oCO2 atua como um solvente e diminui a viscosidade dopetróleo à frente da zona de combustão, assim aprimorando oprocesso de combustão e, dessa forma, liqüefazendo opetróleo à frente da zona de combustão. A dissoluçãoadicionada de algum CO2 na frente de combustão tambémfacilita a transferência do calor a partir do gás decombustão ao petróleo, que também reduz a viscosidade dopetróleo, assim aumentando a recuperação.
Desse modo, com a finalidade desuperar as desvantagens da técnica anterior, e paraaprimorar a segurança ou produtividade da recuperação dohidrocarboneto de um reservatório subterrâneo, a presenteinvenção de forma correspondente em uma primeira amplaconfiguração compreende um processo para extrairhidrocarbonetos líquidos de um reservatório subterrâneocompreendendo as etapas de:
(a) fornecimento de pelo menos um poço de injeção parainjetar um gás oxidante ao reservatório subterrâneo;(b) fornecimento de pelo menos um poço de produção tendo umaperna substancialmente horizontal e um poço de produçãosubstancialmente vertical conectado à mesma, caracterizadopelo fato de que a perna substancialmente horizontalestende-se em direção ao poço de injeção, a perna horizontaltendo uma porção de calcanhar na adjacência de sua conexãoao poço de produção vertical e uma porção de dedo naextremidade oposta da perna horizontal, caracterizada pelofato de que a porção de dedo é mais próxima ao poço deinjeção do que a porção de calcanhar;
(c) injeção de um gás oxidante através do poço de injeçãopara conduzir a combustão In sítu, de modo que os gases decombustão sejam produzidos de modo a fazer com que os gasesde combustão progressivamente avancem como uma frente,substancialmente perpendicular à perna horizontal, nadireção a partir da porção de dedo à porção de calcanhar daperna horizontal, e os fluidos drenam à perna horizontal;
(d) fornecimento de uma tubulação dentro do poço de produçãopara fins de injetar o vapor, água ou gás não oxidante na referidaporção de perna horizontal do referido poço de produção;
(e) injeção de um meio composto do gás de dióxido de carbonona referida tubulação de modo que o referido meio étransportado próximo à referida porção de dedo da referidaporção da perna horizontal via a referida tubulação; e
(f) recuperação dos hidrocarbonetos na perna horizontal dopoço de produção a partir do referido poço de produção.
Em uma configuração amplaadicional da invenção, a presente invenção compreende umprocesso para extrair os hidrocarbonetos líquidos de umreservatório subterrâneo, compreendendo as etapas de:
(a) fornecimento de pelo menos um poço de injeção parainjetar um gás oxidante em uma parte superior de umreservatório subterrâneo;
(b) fornecimento de pelo menos um poço de injeção parainjetar o gás de dióxido de carbono em uma parte inferior deum reservatório subterrâneo;
(c) fornecimento de pelo menos um poço de produção tendo umaperna substancialmente horizontal e um poço de produçãosubstancialmente vertical conectado à mesma, caracterizadopelo fato de que a perna substancialmente horizontalestende-se em direção ao poço de injeção, a perna horizontaltendo uma porção de calcanhar na adjacência de sua conexãoao poço de produção vertical e uma porção de dedo naextremidade oposta da perna horizontal, caracterizada pelofato de que a porção de dedo é mais próxima ao poço deinjeção do que a porção de calcanhar;
(d) injeção de um gás oxidante através do poço de injeçãopara combustão in situ, de modo que os gases de combustãosejam produzidos, caracterizado pelo fato de que os gases decombustão progressivamente avançam como uma frente,substancialmente perpendicular à perna horizontal, nadireção a partir da porção de dedo à porção decalcanhar da perna horizontal, e os fluidos drenam àperna horizontal;
(e) injeção do referido dióxido de carbono no referido poçode injeção; e(f) recuperação dos hidrocarbonetos na perna horizontal dopoço de produção a partir do referido poço de produção.
Em uma configuração aindaadicional da invenção, a presente compreende a combinaçãodas etapas acima para injetar um meio à formação via o poçode injeção, e como poço injetando um meio compreendendo odióxido de carbono via a tubulação na perna horizontal. Deforma correspondente, nessa configuração adicional, apresente invenção compreende um método para extrair oshidrocarbonetos liguidos de um reservatório subterrâneo,compreendendo, as etapas de:
(a) fornecimento de pelo menos um poço de injeção parainjetar um gás oxidante em uma parte superior de umreservatório subterrâneo;
(b) fornecimento de pelo menos um poço de injeção parainjetar dióxido de carbono em uma parte inferior de umreservatório subterrâneo;
(c) fornecimento de pelo menos um poço de produção tendo umaperna substancialmente horizontal e um poço de produçãosubstancialmente vertical conectado à mesma,caracterizado pelo fato de gue a pernasubstancialmente horizontal estende-se em direção aopoço de injeção, a perna horizontal tendo uma porçãode calcanhar na adjacência de sua conexão ao poço deprodução vertical e uma porção de dedo na extremidadeoposta da perna horizontal, caracterizada pelo fatode gue a porção de dedo é mais próxima ao poço de injeção dogue a porção de calcanhar;(d) fornecimento de uma tubulação dentro do poço de produçãopara fins de injetar o gás de dióxido de carbono na referidaporção da perna horizontal do referido poço de produção;
(e) injeção de um gás oxidante através do poço de injeçãopara combustão in situ, de modo que os gases de combustãosejam produzidos, caracterizado pelo fato de que os gases decombustão progressivamente avancem como uma frente,substancialmente perpendicular à perna horizontal, nadireção a partir da porção de dedo à porção de calcanhar daperna horizontal, e os fluidos drenam à perna horizontal;
(f) injeção do gás de dióxido de carbono no referido poço deinjeção e na referida tubulação; e
(g) recuperação dos hidrocarbonetos na perna horizontal dopoço de produção a partir do referido poço de produção.
Finalmente, em um amplo aspectoadicional da presente invenção para uso em um processo derecuperação de hidrocarboneto de combustão in situ a partirde depósitos subterrâneos, o método da presente invençãocompreende as etapas de:
(a) fornecimento de pelo menos um poço de injeção parainjetar um gás oxidante em uma parte superior de umreservatório subterrâneo;
(b) o referido pelo menos um poço de injeção ainda adaptadopara injetar dióxido de carbono em uma parte inferior de umreservatório subterrâneo;
(c) fornecimento de pelo menos um poço de produção;
(d) injeção de um gás oxidante através do poço de injeção paracombustão in situ, de modo que os gases de combustão sejam produzidos;(e) injeção do dióxido de carbono sozinho ou em combinaçãocom o oxigênio no referido poço de injeção; e
(f) recuperação dos hidrocarbonetos a partir do referidopoço de produção.
Em outra variação do acima, ométodo da presente invenção compreende um processo paraextrair hidrocarbonetos líquidos de um reservatóriosubterrâneo, compreendendo as etapas de:
(a) fornecimento de pelo menos um poço de injeção do gásoxidante para injetar um gás oxidante em uma parte superiorde um reservatório subterrâneo;
(b) fornecimento de pelo menos um outro poço de injeçãopara injetar o dióxido de carbono em uma parte inferior deum reservatório subterrâneo;
(c) fornecimento de pelo menos um poço de produção;
(d) injeção de um gás oxidante através do poço de injeçãooxidante para combustão in situ, de modo que os gases decombustão sejam produzidos;
(e) injeção do dióxido de carbono sozinho ou em combinaçãocom o oxigênio no referido outro poço de injeção; e
(f) recuperação dos hidrocarbonetos a partir do referidopoço de produção.
Deve ser observado que, no casoem que o CO2 for injetado no poço de injeção, um ou maisgases não oxidantes adicionais também poderiam ser injetadosao mesmo tempo em combinação com o CO2.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
a figura 1 é um diagrama esquemático do processo decombustão in situ THAI™ com a rotulagemconforme segue: O Item A representa o nívelsuperior de um reservatório de petróleo pesadoou betume, e B representa o nível inferior detal reservatório/formação. C representa um poçovertical com D mostrando o ponto geral deinjeção de um gás oxidante, tal como o ar.E representa um local geral para a injeção dovapor ou um gás não oxidante no reservatório.
Essa é parte da presente invenção. F representaum invólucro do poço horizontal parcialmenteperfurado. Os fluidos entram no invólucro e sãotipicamente transportados diretamente àsuperfície pelo levantamento do gás naturalatravés de outra tubulação localizada no calcanhar dopoço horizontal (não mostrado) . G representa umatubulação colocada dentro da perna horizontal.
A extremidade aberta da tubulação pode estarlocalizada próxima à extremidade do invólucro,conforme representada, ou em qualquer local. Atubulação pode ser a 'tubulação em espiral' quepode ser facilmente transferida dentro doinvólucro. Essa é parte da presente invenção.
Os elementos EeG são parte da presenteinvenção e o vapor ou gás não oxidante pode serinjetado em E e/ou G. E pode ser parte de umpoço separado ou pode ser parte do mesmo poçousado para injetar o gás oxidante. Esses poçosde injeção podem ser poços verticais,inclinados ou horizontais ou de outro modo ecada um pode servir diversos poços horizontais.
Por exemplo, usando um arranjo de pernahorizontal paralela conforme descrita nasPatentes Norte-Americanas 5.626.191 e6.412.557, o vapor, água ou gás não oxidantepode ser injetado em qualquer posição entre aspernas' horizontais na adjacência do dedo daspernas horizontais;
a figura 2 é um diagrama esquemático do reservatório deModelo. O esquemático não está em escala.Somente um 'elemento de simetria' é mostrado. Oespaçamento total entre as pernas horizontais éde 50 metros, porém somente metade doreservatório precisa ser definida no softwarede computador STARS™. Isso economiza o tempo decomputação. As dimensões gerais do Elemento deSimetria são: comprimento A-E é de 250 m;largura A-F é de 25 m; altura F-G é de 20 m. Asposições dos poços são conforme segue: 0 poçode injeção do gás oxidante J é colocado em B noprimeiro bloco de grade 50 metros (A-B) de umcanto A. O dedo do poço horizontal K está noprimeiro bloco de grade entre A e F e é de 15 m(B-C) compensado ao longo do comprimento doreservatório a partir do poço injetor J. Ocalcanhar do poço horizontal K fica em D e é de50 m a partir do canto do reservatório, Ε. Aseção horizontal do poço horizontal K é de 135m (C-D) em comprimento e é colocada 2,5 m acimada base do reservatório (A-E) no terceiro blocode grade. O poço injetor J é perfurado em 2(dois) locais. As perfurações em H são ospontos de injeção para o gás oxidante, enguantoas perfurações em I são os pontos de injeçãopara vapor ou gás não oxidante. A pernahorizontal (C-D) é 50% perfurada e contém atubulação aberta próxima ao dedo (não mostrado,vide Figura 1); e
a figura 3 é um gráfico delineando a taxa de produção dopetróleo vs. Taxa de CO2 no gás produzido,desenho no Exemplo 7 abaixo discutido.
DESCRIÇÃO DA CONFIGURAÇÃO PREFERIDA
A operação do processo THAI™foi descrita nas Patentes Norte-Americanas 5.626.191 e6.412.557 e será brevemente revisada. 0 gás oxidante,tipicamente o ar, oxigênio ou ar enriquecido de oxigênio, éinjetado na parte superior do reservatório. 0 coque que foipreviamente depositado consome o oxigênio de modo quesomente os gases livres de oxigênio entram em contato com opetróleo à frente da zona de coque. As temperaturas do gásde combustão de tipicamente 600 0C e tão alta quanto 1000 0Csão atingidas a partir da oxidação de alta temperatura docombustível de coque. Na Zona de Petróleo Móvel (MOZ), essesgases quentes e vapor aquecem o petróleo em mais de 400 °C,parcialmente quebrando o petróleo, vaporizando algunscomponentes e reduzindo muito a viscosidade do petróleo. Oscomponentes mais pesados do petróleo, tais como, asfaltenos,permanecem na pedra e constituirão o combustível de coqueposteriormente quando a frente de combustão chega a tallocal. Na MOZ, os gases e petróleo drenam a jusanteno poço horizontal, retirados por gravidade e porsubmersão de baixa pressão do poço. As zonas de coquee MOZ movimentam-se lateralmente a partir da direçãodo dedo em direção ao calcanhar do poço horizontal. Aseção atrás da frente de combustão é rotulada comoRegião Queimada. À frente da MOZ está o petróleo frio.
Com o avanço da frente decombustão, a Zona Queimada do reservatório é destituída delíquidos (petróleo e água) e é preenchida com o gásoxidante. A seção do poço horizontal oposto a essa ZonaQueimada está em risco de receber o oxigênio que combustaráo petróleo presente dentro do poço e criará as temperaturasde furo extremamente altas que danificariam o invólucro deaço e especialmente as telas de areia que são usadas parapermitir a entrada de fluidos, porém excluem a areia. Se astelas de areia caírem, a areia não consolidada doreservatório entrará no furo e necessitará ofechamento do poço para limpeza e remediação comtampas de cimento. Essa operação é muito difícil eperigosa, já que o furo pode conter níveis explosivos depetróleo e oxigênio.Com a finalidade de quantificaro efeito da injeção de fluido no furo horizontal, um númerode simulações numéricas de computador do processo foiconduzido. 0 vapor foi injetado em uma variedade de taxas nopoço horizontal através de dois métodos: 1. via tubulaçãocolocada dentro do poço horizontal, e 2. via um poçoseparado próximo à base do reservatório na adjacência dodedo de poço horizontal. Ambos esses métodos reduzem apredileção do oxigênio para entrar no furo, porém forneceubenefícios surpreendentes e contra-intuitivos: o fator derecuperação de petróleo aumentou e o estabelecimento docoque no furo diminuiu. Conseqüentemente, as taxas deinjeção do gás oxidante poderiam ser usadas ao manter aoperação segura.
Foi constatado que ambos osmétodos para adicionar o vapor ao reservatório forneceuvantagens referentes à segurança do Processo THAI™ aoreduzir a tendência do oxigênio de entrar no furohorizontal. Também permitiu taxas de injeção mais altas dogás oxidante ao reservatório, e recuperação mais alta depetróleo.
A simulação extensiva decomputador do Processo THAI™ foi empreendida para avaliar asconseqüências para reduzir a pressão no furo horizontal aoinjetar o vapor ou gás não oxidante. O software era oSimulador de Combustão in situ STARSm fornecido pelaComputer Modelling Group, Calgary, Alberta, Canadá.
Tabela 4. Lista de Parâmetros de Modelo.Simulador: STARS ™ 2003.13, Computer Modelling Group LimitedDimensões de Modelo:
Comprimento 250 m, 100 blocos de grade, cada
Largura 25 m, 20 blocos de grade
Altura 20 m, 20 blocos de grade
Dimensões do bloco de grade: 2,5 m χ 2,5 m χ 1,0 m (LWH).
Poço de produção horizontal:
Um poço discreto com uma seção horizontal de 135 m estendendo-se do bloco de grade 26,1, 3 a 80,1,3O dedo é compensado por 15 m a partir do injetor de ar vertical.
Poço de injeção vertical:
Pontos de injeção do gás oxidante (ar): 20, 1, 1:4 (4-blocos de grade superiores)
Taxas de injeção do gás oxidante: 65,000 m3/d, 85,000 m3/d ou 100,000 m3/dpontos de injeção do vapor: 20, 1, 19:20 (2-blocos de grade inferiores)
Parâmetros de pedra/fluido:
Componentes: água, betume, upgrade, metano, CO2, CO/ N2, oxigênio, coque
Heterogeneidade: Areia homogênea.
Permeabilidade: 6,7 D (h), 3,4 D (v)
Porosidade: 33 %
Saturações: Betume 80%, água 20%, fração de Mole do gás 0,114
Viscosidade do betume: 340.000 cP em 10 0C.
Peso molecular médio do betume: 550 AMU
Viscosidade de upgrade: 664 cP em 10 0C.
Peso molecular médio de upgrade: 330 AMU
Condições Físicas:
Temperatura do reservatório: 20 0C.
Pressão nativa do reservatório: 2600 kPa.
Pressão orifício inferior: 4000 kPa.
Reações:
1.1,0 de Betume --> 0,42 de Upgrade + 1,3375 de CH4 + 20 de Coque
2. 10 de Betume + 16 de 02Λ0.05 —> 12,5 de água + 5,0 de CH4 + 9,5 de CO2 + 0,5 de CO/N2 + 15 de Coque
3. 1,0 de Coque + 1,225 de 02 —> 0,5 de água + 0,95 de CO2 + 0,05 de CO/N2
EXEMPLOS
Exemplo 1
A Tabela Ia mostra osresultados de simulação para uma taxa de injeção do ar de65.000 m3/dia (temperatura e pressão padrão) em um injetorvertical (E na Figura 1) . O caso do vapor zero injetado nabase do reservatório no ponto I no poço J na é parte dapresente invenção. Na taxa de ar de 65.000 m3/dia, não existe nenhumaentrada de oxigênio no furo horizontal, mesmo sem nenhuma injeção devapor e a temperatura máxima do furo nunca excede o alvo de 425 0C.
Entretanto, conforme pode servisto a partir dos dados abaixo, a injeção de baixos níveisde vapor nos níveis de 5 e 10 m3/dia (equivalente de água)em um ponto baixo no reservatório (E na Figura 1) fornece osbenefícios substanciais nos fatores mais altos derecuperação de petróleo, contrários às expectativasintuitivas. No caso em que o meio injetado seja o vapor, osdados abaixo fornecem o volume do equivalente de água de talvapor, conforme é difícil determinar de outro modo o volumedo vapor fornecido conforme tal depende da pressão naformação em que o vapor é submetido. Claramente, quando aágua é injetada na formação e subseqüentemente torna-sevapor durante sua viagem à formação, a quantidade do vaporgerado é simplesmente o equivalente de água abaixo fornecido, quetipicamente está na ordem de cerca de lOOOx (dependendo da pressão) dovolume da água fornecida.
Tabela 1 a: TAXA DO AR DE 65.000 m3/dia - Vapor injetado na base de reservatório.
<table>table see original document page 20</column></row><table>
* Não parte da presente invenção.
Exemplo 2A Tabela 1b mostra osresultados para injetar o vapor no poço horizontal via atubulação interna, G, na adjacência do dedo enquantosimultaneamente injeta o ar em 65.000 m3/dia (temperatura epressão padrão) na parte superior do reservatório. Atemperatura máxima do furo é reduzida em proporção relativaà quantidade do vapor injetado e o fator de recuperação depetróleo é aumentado relativo ao caso base do vapor zero.
Adicionalmente, a porcentagem máxima do volume do coquedepositado no furo diminui com as quantidades crescentes dovapor injetado. Isso é benéfico, já que a queda de pressãono furo será inferior e os fluidos fluirão mais facilmentepara a mesma queda de pressão em comparação aos poços sem ainjeção do vapor no dedo do poço horizontal.
Tabela 1b. TAXA DE AR DE 65.000 m3/dia - Vapor injetado na tubulação de poço.
<table>table see original document page 21</column></row><table>
* Não parte da presente invenção.
Exemplo 3
Neste exemplo, a taxa deinjeção do ar foi aumentada para 85.000 m3/dia (temperaturae pressão padrão) e resultou na ruptura do oxigênio conformemostrado na Tabela 2a. Uma concentração de oxigênio de 8,8%foi indicada no furo para o caso base da injeção de vaporzero. A temperatura máxima do furo atingiu 1074 0C e o coque
Taxa de injeção do Temperatura Coque máximo Oxigênio máximo no recuperação dovapor máxima do poço no furo furo betumem3/dia
<table>table see original document page 21</column></row><table>conforme depositado diminuindo a permeabilidade do furo em97%. A operação com a injeção simultânea de 12 m3/dia(equivalente de água) do vapor na base do reservatório via o poço deinjeção vertical C (vide Fig. 1) forneceu um excelente resultado daruptura de oxigênio zero, coque aceitável e boa recuperação depetróleo.
Tabela 2a: TAXA DE AR de 85.000 m3/dia - Vapor injetado na base de reservatório.Taxa de
<table>table see original document page 22</column></row><table>
Não parte da presente invenção.
Exemplo 4.
A Tabela 2b mostra o desempenho decombustão com ar de 85.000 m3/dia (temperatura e pressão padrão) einjeção simultânea do vapor no furo via uma tubulação interna G (videFig. 1) . Novamente, 10 m3/dia (equivalente de água) do vapor foramnecessários para impedir a ruptura de oxigênio e umatemperatura máxima aceitável do furo.
Tabela 2b TAXA DE AR de 85.000 m3/d. Vapor injetado na tubulação de poço.
<table>table see original document page 22</column></row><table>
Não parte da presente invençãoExemplo 5
Com a finalidade de aindatestar os efeitos de altas taxas de injeção de ar, diversasseqüências foram conduzidas com injeção do ar de 100.000m3/dia. Os resultados na Tabela 3a indicam que com ainjeção simultânea do vapor na base do reservatório(i . e., no local B-E no poço vertical C - ref. Fig. 1),20 m3/dia (equivalente de água) de vapor foram exigidospara interromper a ruptura do oxigênio na pernahorizontal, em contraste com somente 10 m3/dia dovapor (equivalente de água) em uma taxa de injeção doar de 85.000 m3/dia.
Tabela 3a:
TAXA DE AR de 100.000 m3/dia - Vapor injetado na base de resen/atório.
<table>table see original document page 23</column></row><table>
A Tabela 3b mostra aconseqüência de injetar o vapor na tubulação de poço G(ref. Fig. 1) enquanto injeta 100.000 m3/dia de ar noreservatório. Identicamente, com a injeção de vaporna base de reservatório, uma taxa de vapor de 20m3/di a (equivalente de água) foi exigida com afinalidade de impedir a entrada do oxigênio na pernahorizontal.
Tabela 3b
TAXA DE AR de 100.000 m3/d. Vapor injetado na tubulação de poço.
<table>table see original document page 24</column></row><table>
Não parte da presente invenção.
A Tabela 4 abaixo mostra ascomparações entre o oxigênio de injeção e uma combinação dosgases não oxidantes, isto é nitrogênio e dióxido de carbono,em um único poço de injeção vertical em combinação comum poço de produção horizontal no processo THAI™ viao qual o petróleo é produzido, conforme obtido pelosoftware de Simulador de Combustão in sítu STARS™pela Computer Modelling Group, Calgary, Alberta,Canadá. O modelo de computador usado para esseexemplo era idêntico ao empregado para os seis exemplosacima, com a exceção de que o reservatório modeladoera de 100 metros de largura e 500 metros decomprimento. O vapor foi adicionado em uma taxa de 10m3/dia via a tubulação na seção horizontal do poço deprodução para todas as seqüências.<table>table see original document page 25</column></row><table>
Conforme pode ser observado daTabela 4 acima comparando a Seqüência 1 e Seqüência 2,quando o oxigênio e gás inerte são reduzidos em 50% conformena Seqüência 2, a recuperação de petróleo ê, não obstante, amesma que na Seqüência 1, estabelecendo que o gás inerte é oCO2. Isso significa que os custos de compressão do gás sãocortados na metade na Seqüência 2, enquanto o petróleo éproduzido mais rápido.
Conforme pode ainda serobservado a partir da Tabela 4 acima, a Seqüência n° 1 tendo17,85 de % molar do oxigênio e 67,15% de nitrogênio injetadono poço de injeção, a taxa de recuperação estimada depetróleo era de 41 m3/dia. Em comparação, usando uma injeçãode oxigênio semelhante de 17,85 de % molar com 67,15 % molardo dióxido de carbono conforme usado na Seqüência n° 4, umaumento de 3,3 vezes na produção do petróleo (136 m3/dia) éestimado como sendo atingido.
Conforme pode ainda serobservado a partir da Tabela 4 acima, quando as quantidadesiguais do oxigênio e CO2 são injetadas conforma na Seqüência6, ainda com um volume total injetado de 85.000 m3/dia, arecuperação de petróleo foi aumentada 2,7 vezes.
A Seqüência 7 mostra obeneficio de adicionar CO2 ao ar como o gás de injeção.Comparado à Seqüência 1, a recuperação de petróleo foiaumentada 1,7 vez sem aumentar os custos de compressão. 0beneficio dessa opção é que o equipamento de separação dooxigênio não é necessário.
Com referência agora à Figura3, que é um gráfico mostrando uma representação da taxa deprodução do petróleo versus a taxa de CO2 no gás produzido(desenho no Exemplo 7 acima), existe uma forte correlaçãoentre esses parâmetros para os processos de combustão insitu. A taxa de produção do CO2 depende de duas fontes deCO2: o CO2 injetado e o CO2 produzido no reservatório dacombustão do coque, de modo que existe uma forte sinergiaentre a inundação do CO2 e a combustão in situ mesmo nosreservatórios com petróleos imóveis, que é o caso atual.
SUMÁRIO
Com o dióxido de carbonoinjetado no poço vertical, e/ou no poço de produçãohorizontal, de forma surpreendentemente, devido às suaspropriedades aparentes diluentes, as taxas aprimoradas deprodução podem ser esperadas sobre outros gases nãooxidantes, tal como, N2 (nitrogênio).
Embora a revelação descrevessee ilustre as configurações preferidas da invenção, deve serentendido que a invenção não é limitada a essasconfigurações especificas. Muitas variações e modificaçõesocorrerão para aqueles com habilidade na técnica. Para adefinição da invenção, referência deve ser feita àsreivindicações anexas.
Claims (11)
1. "PROCESSO PARA EXTRAIRHIDROCARBONETOS LÍQUIDOS DE UM RESERVATÓRIO SUBTERRÂNEO",compreendendo as etapas de: (a)fornecimento de pelo menos umpoço de injeção para injetar um gás oxidante no reservatóriosubterrâneo; (b)fornecimento de pelo menos um poço deprodução tendo uma perna substancialmente horizontal e umpoço de produção substancialmente vertical conectado àmesma, caracterizado pelo fato de que a pernasubstancialmente horizontal estende-se em direção ao poço deinjeção, a perna horizontal tendo uma porção de calcanhar naadjacência de sua conexão ao poço de produção vertical e umaporção de dedo na extremidade oposta da perna horizontal,sendo que a porção de dedo é mais próxima ao poço de injeçãodo que a porção de calcanhar; (c) injeção de um gás oxidanteatravés do poço de injeção para conduzir a combustão insitu, de modo que os gases de combustão são produzidos demodo que a fazer com que os gases de combustãoprogressivamente avancem como uma frente, substancialmenteperpendicular à perna horizontal, na direção a partir daporção de dedo à porção de calcanhar da perna horizontal, eos fluidos drenam à perna horizontal; (d)fornecimento de umatubulação dentro do poço de produção dentro da referidaperna vertical e pelo menos uma porção da referida pernahorizontal para fins de injetar o gás do dióxido de carbonona referida porção da perna horizontal do referido poço deprodução próxima a uma frente de combustão formada em umadistância horizontal ao longo da referida perna horizontaldo referido poço de produção; (e) injeção de um meio, de talmaneira que o referido meio é substancialmente compreendidodo dióxido de carbono, na referida tubulação de modo que oreferido meio é transportado próximo à referida porção dededo da referida porção da perna horizontal via a referidatubulação; e (f) recuperação dos hidrocarbonetos na pernahorizontal do poço de produção a partir do referido poço deprodução.
2. "PROCESSO PARA EXTRAIRHIDROCARBONETOS LÍQUIDOS DE UM RESERVATÓRIO SUBTERRÂNEO",segundo o reivindicado em !,caracterizado pelo fato de quea referida etapa de injetar o referido meio ainda atuandopara pressurizar o referido poço horizontal em uma pressãopara permitir a injeção do referido meio no reservatóriosubterrâneo.
3. "PROCESSO PARA EXTRAIRHIDROCARBONETOS LÍQUIDOS DE UM RESERVATÓRIO SUBTERRÂNEO",segundo o reivindicado em 1, caracterizado pelo fato de queo referido dióxido de carbono é injetado na referidatubulação sozinho ou em combinação com vapor ou água.
4. "PROCESSO PARA EXTRAIRHIDROCARBONETOS LÍQUIDOS DE UM RESERVATÓRIO SUBTERRÂNEO",segundo o reivindicado em 1, caracterizado pelo fato de queuma extremidade aberta da tubulação está na adjacência dodedo da seção horizontal de modo a permitir a entrega dodióxido de carbono ao referido dedo.
5. "PROCESSO PARA EXTRAIRHIDROCARBONETOS LÍQUIDOS DE UM RESERVATÓRIO SUBTERRÂNEO",segundo o reivindicado em 1, caracterizado pelo fato de quea tubulação é parcialmente recuada ou de outro modoreposicionada para fins de alterar um ponto de injeção dodióxido de carbono ao longo da perna horizontal.
6. "PROCESSO PARA EXTRAIRHIDROCARBONETOS LÍQUIDOS DE UM RESERVATÓRIO SUBTERRÂNEO",compreendendo as etapas de: (a) fornecimento de pelo menosum poço de injeção para injetar um gás oxidante em uma partesuperior de um reservatório subterrâneo; (b) o referido pelomenos um poço de injeção ainda adaptado para injetar odióxido de carbono em uma parte inferior de um reservatóriosubterrâneo; (c)fornecimento de pelo menos um poço deprodução tendo uma perna substancialmente horizontal e umpoço de produção substancialmente vertical conectado àmesma, caracterizado pelo fato de que a pernasubstancialmente horizontal estende-se em direção ao poço deinjeção, a perna horizontal tendo uma porção de calcanhar naadjacência de sua conexão ao poço de produção vertical e umaporção de dedo na extremidade oposta da perna horizontal, detal forma que a porção do dedo é mais próxima ao poço deinjeção do que a porção de calcanhar; (d) injeção de um gásoxidante através do poço de injeção para combustão in situ,de modo que os gases de combustão sejam produzidos, de umacerta forma que os gases de combustão progressivamenteavançam como uma frente, substancialmente perpendicular àperna horizontal, na direção a partir da porção de dedo àporção de calcanhar da perna horizontal, e os fluidos drenamà perna horizontal; (e) injeção do dióxido de carbono noreferido poço de injeção; e (f) recuperação doshidrocarbonetos na perna horizontal do poço de produção doreferido poço de produção.
7. "PROCESSO PARA EXTRAIRHIDROCARBONETOS LÍQUIDOS DE UM RESERVATÓRIO SUBTERRÂNEO",compreendendo as etapas de: (a) fornecimento de pelo menosum poço de injeção de gás oxidante para injetar um gásoxidante em uma parte superior de um reservatóriosubterrâneo; (b) fornecimento de pelo menos um outro poço deinjeção para injetar dióxido de carbono em uma parteinferior de um reservatório subterrâneo; (c) fornecimento depelo menos um poço de produção tendo uma pernasubstancialmente horizontal e um poço de produçãosubstancialmente vertical conectado à mesma, caracterizadopelo fato de que a perna substancialmente horizontalestende-se em direção ao poço de injeção, a perna horizontaltendo uma porção de calcanhar na adjacência de sua conexãoao poço de produção vertical e uma porção de dedo naextremidade oposta da perna horizontal, pelo fato de que aporção de dedo é mais próxima ao poço de injeção do gásoxidante do que a porção de calcanhar; (d) injeção de um gásoxidante através do poço de injeção oxidante para combustãoin situ, de modo que os gases de combustão seja produzidos,de tal forma que os gases de combustão progressivamenteavançam como uma frente, substancialmente perpendicular àperna horizontal, na direção a partir da porção de dedo àporção de calcanhar da perna horizontal, e fluidos drenam àperna horizontal; (e) injeção do dióxido de carbono noreferido pelo menos um outro poço de injeção; e (f)recuperação dos hidrocarbonetos na perna horizontal do poçode produção a partir do referido poço de produção.
8. "MÉTODO PARA EXTRAIRHIDROCARBONETOS LÍQUIDOS A PARTIR DE UM RESERVATÓRIOSUBTERRÂNEO", compreendendo as etapas de: (a) fornecimento depelo menos um poço de injeção para injetar um gás oxidanteem uma parte superior de um reservatório subterrâneo; (b) oreferido pelo menos um poço de injeção ainda adaptado parainjetar dióxido de carbono em uma parte inferior de umreservatório subterrâneo; (c) fornecimento de pelo menos umpoço de produção tendo uma perna substancialmente horizontale um poço de produção substancialmente vertical conectado àmesma, caracterizado pelo fato de que a pernasubstancialmente horizontal estende-se em direção ao poço deinjeção, a perna horizontal tendo uma porção de calcanhar naadjacência de sua conexão ao poço de produção vertical e umaporção de dedo na extremidade oposta da perna horizontal,sendo que a porção de dedo é mais próxima ao poço de injeçãodo que a porção de calcanhar; (d) fornecimento de umatubulação dentro do poço de produção dentro da referidaperna vertical e pelo menos uma porção da referida pernahorizontal para fins de injetar o dióxido de carbono nareferida porção da perna horizontal do referido poço deprodução; (e) injeção de um gás oxidante através do poço deinjeção para combustão in situ, de modo que os gases decombustão sejam produzidos, de certa forma que os gases decombustão progressivamente avançam como uma frente,substancialmente perpendicular à perna horizontal, nadireção a partir da porção de dedo à porção de calcanhar daperna horizontal, e fluidos drenam à perna horizontal; (f)injeção do dióxido de carbono no referido poço de injeção ena referida tubulação; e (g) recuperação dos hidrocarbonetosna perna horizontal do poço de produção a partir do referidopoço de produção.
9. "MÉTODO PARA EXTRAIRHIDROCARBONETOS LÍQUIDOS A PARTIR DE UM RESERVATÓRIOSUBTERRÂNEO",compreendendo as etapas de: (a) fornecimento depelo menos um poço de injeção para injetar um gás oxidanteem uma parte superior de um reservatório subterrâneo; (b)fornecimento de pelo menos um outro poço de injeção parainjetar dióxido de carbono em uma parte inferior de umreservatório subterrâneo; (c) fornecimento de pelo menos umpoço de produção tendo uma perna substancialmente horizontale um poço de produção substancialmente vertical conectado àmesma, caracterizado pelo fato de que a pernasubstancialmente horizontal estende-se em direção ao poço deinjeção, a perna horizontal tendo uma porção de calcanhar naadjacência de sua conexão ao poço de produção vertical e umaporção de dedo na extremidade oposta da perna horizontal, detal maneira que a porção de dedo é mais próxima ao poço deinjeção do que a porção de calcanhar; (d) fornecimento deuma tubulação dentro do poço de produção dentro da referidaperna vertical e pelo menos uma porção da referida pernahorizontal para fins de injetar o dióxido de carbono noreferido poço de produção; (e) injeção de um gás oxidanteatravés do poço de injeção para combustão in situ, de modoque os gases de combustão sejam produzidos, de certa maneiraos gases de combustão progressivamente avançam como umafrente, substancialmente perpendicular à perna horizontal,na direção a partir da porção de dedo à porção de calcanharda perna horizontal, e fluidos drenam à perna horizontal;(f) injeção do dióxido de carbono no referido outro poço deinjeção e na referida tubulação; e (g) recuperação doshidrocarbonetos na perna horizontal do poço de produção apartir do referido poço de produção.
10. "MÉTODO PARA EXTRAIRHIDROCARBONETOS LÍQUIDOS A PARTIR DE UM RESERVATÓRIOSUBTERRÂNEO", caracterizado pelo fato de compreender asetapas de: (a) fornecimento de pelo menos um poço de injeçãopara injetar um gás oxidante em uma parte superior de umreservatório subterrâneo; (b) o referido pelo menos um poçode injeção ainda adaptado para injetar dióxido de carbono emuma parte inferior de um reservatório subterrâneo; (c)fornecimento de pelo menos um poço de produção; (d) injeçãode um gás oxidante através do poço de injeção para combustãoin situ, de modo que os gases de combustão sejam produzidos;(e) injeção do dióxido de carbono sozinho ou em combinaçãocom o oxigênio no referido poço de injeção; e (f)recuperação dos hidrocarbonetos a partir do referido poço deprodução.
11. "MÉTODO PARA EXTRAIRHIDROCARBONETOS LÍQUIDOS A PARTIR DE UM RESERVATÓRIOSUBTERRÂNEO", caracterizado pelo fato de compreender asetapas de: (a) fornecimento de pelo menos um poço de injeçãodo gás oxidante para injetar um gás oxidante em uma partesuperior de um reservatório subterrâneo; (b) fornecimento depelo menos um outro poço de injeção para injetar dióxido decarbono em uma parte inferior de um reservatóriosubterrâneo; (c) fornecimento de pelo menos um poço deprodução; (d) injeção de um gás oxidante através do poço deinjeção oxidante para combustão in situ, de modo que osgases de combustão sejam produzidos; (e) injeção do dióxidode carbono sozinho ou em combinação com o oxigênio noreferido outro poço de injeção; e (f) recuperação doshidrocarbonetos a partir do referido poço de produção.
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