用於原位熱解油生產的烯烴降低的製作方法

2023-12-06 06:19:16 1

專利名稱：用於原位熱解油生產的烯烴降低的製作方法
用於原位熱解油生產的烯烴降低相關申請的交叉參考本申請要求保護2010年8月30日提交的名稱為OLEFIN REDUCTION FOR INSITU PYROLYSIS OIL GENERATION (用於原位熱解油生產的烯烴降低)的美國臨時專利申請61/378，274的優先權權益，其全部內容被引入本文作為參考。
背景技術：
本節意圖介紹本領域的多個方面，這可與本公開的示例性實施方式相關。這樣的討論被認為有助於提供框架，從而有助於更好地理解本公開的具體方面。因此，應當理解的是，本章應在此前提下閱讀，而不一定作為對現有技術的承認。領域本發明涉及烴類自地下地層回收的領域。更具體地，本發明涉及烴流體自有機物富集巖石地層的原位回收， 該有機物富集巖石地層包括，例如，油頁巖地層、煤地層和浙青砂地層。本發明還涉及降低(reducing)烴流體的烯烴含量的方法。技術概述已知某些地質地層包含被稱為「乾酪根」的有機物。乾酪根是固態含碳物質。當乾酪根嵌入巖石地層中時，該混合物被稱為油頁巖。這是真實的，而無論該礦物事實上是否在技術上是頁巖，即主要由壓實粘土形成的巖石。乾酪根在暴露於熱一段時間後進行分解。在加熱後，乾酪根在分子水平上分解成較小的分子，以生成油、氣和含碳焦炭。還可生成少量水。油、氣和水流體在巖石基質中具有移動性，而含碳焦炭基本上保持固定性。油頁巖地層在世界範圍內的多個區域被發現，包括美國。這種地層尤其被發現於懷俄明州(Wyoming)、科羅拉多州(Colorado)和猶他州(Utah)。油頁巖地層傾向於存在於相對較淺的深度，並且其特徵通常為有限的滲透性。一些認為油頁巖地層是烴沉積物，其還未經歷產生常規油和氣儲量所需的數年的熱和壓。乾酪根分解生成移動性烴類的速率具有溫度依賴性。基本轉化可能需要總體上超過270°C (518° F)的溫度經過至少數月的過程。溫度越高，可在越短的時間內發生基本轉化。當乾酪根被加熱至必要的溫度時，化學反應使形成固態乾酪根的較大分子分解為較小的油和氣分子。熱轉化過程被稱為熱解或乾餾。多年來已進行從油頁巖地層提取油的嘗試。地表處的近地表油頁巖已被開採和乾餾超過一個世紀。1862年，James Young開始加工蘇格蘭油頁巖。該工業持續了約100年。通過地表開採的商業油頁巖乾餾也已在其他國家進行。這些國家包括澳大利亞、巴西、中國、愛沙尼亞、法國、俄羅斯、南非、西班牙、約旦和瑞典。但是，該實踐在近年來已基本上廢止，因為其被證明是不經濟的，或因為關於頁巖廢渣處理的環境制約。(參見T. F. Yen, andG. V. Chilingarian, 「Oil Shale, 」 Amsterdam, Elsevier, ρ· 292,其全部公開內容被引入本文作為參考)。進一步，地表乾餾需要開採油頁巖，這使該具體應用限制於極淺的地層。在美國，自1900年代早期就已知西北部的科羅拉多州存在油頁巖沉積物。數個研究項目已時而在該區域進行。關於油頁巖生產的多數研究在1900年代的後半段實施。這種研究大部分關於頁巖油地質學、地球化學和在地表設施中的乾餾。1947年，美國專利號2，732，195被授予Fredrik Ljungstrom0該專利，名稱為「Method of Treating Oil Shale and Recovery of Oil and Other Mineral ProductsTherefrom」，提出將高溫下的熱原位應用於油頁巖地層。這種原位加熱的目的是使烴類蒸餾並將其生產至地表。『195Ljungstrom專利被引入本文作為參考。Ljungstrom創造了短語「熱供應渠道」以描述鑽入地層的井眼。井眼中容納電熱導體，其將熱傳遞至周圍的油頁巖。因此，熱供應渠道充當早期熱注入井。熱注入井中的電加熱元件被布置在砂巖或水泥或其他導熱性材料中，以使熱注入井將熱傳遞到周圍的油頁巖中。根據Ljungstrom,地下「集合體」在一些應用中被加熱至500°C至1，000°C之間。與熱注入井一起，毗鄰於熱注入井完成流體生產井。隨著乾酪根在熱傳導進入集合體或巖石基質後熱解，熱解油和氣將通過鄰近的生產井得到回收。Ljungstrom通過Swedish Shale Oil Company施用其自受熱井筒的熱傳導方法。全規模工廠建立，從1944年運行至1950年代。(參見G. Salamonsson, 「The LjungstromIn Situ Method for Shale-Oil Recovery,，，2nd Oil Shale and Cannel Coal Conference, v. 2, Glasgow, Scotland, Institute of Petroleum, London, pp. 260-280 (1951),在此其全部公開內容被引入本文作為參考。)經過多年至今已提出多種原位轉化方法。這些方法通常涉及將熱和/或溶劑注入地下油頁巖地層。例如，美國專利號3，241，611,名稱為「Recovery of Petroleum ProductsFrom Oil Shale」，提出將加壓熱天然氣注入油頁巖地層。『611專利在1966年被授予J. L. Dougan，並被引入本文作為參考。Dougan提出，天然氣在924° F的溫度下被注入。另一方法出現在名稱為「InSitu Thermal Recovery of Oil From an Oil Shale」的美國專利號3，400，762中。該專利在1968年被授予D.W. Peacock。『762專利提出注入過熱蒸汽。其他加熱方法也已被提出。這種方法包括電阻加熱和電介質加熱，其被施加於儲層體。美國專利號4，140, 180,被授予伊利諾斯州(Illinois)芝加哥的ITT ResearchInstitute，討論了利用電能或射頻(RF)範圍的「激勵」的加熱方法。電阻器應用與電介質加熱不同一在電阻器應用中，電流經過電阻材料，該電阻材料消耗電能成為熱；在電介質加熱中，高頻振蕩電流在附近材料中感應電流，並導致材料變熱。對電加熱方法關於重油儲層的應用的評述被提供於R. Sierra and S. M. Farouq Ali,「Promising Progress in FieldApplication of Reservoir Electrical Heating Methods, 」 SPE Paper No69, 709 (2001年3月12-14日)。加熱還可以是氧化劑注入以支持原位燃燒的形式。實例包括按數字順序排列的美國專利號3，109, 482 ;美國專利號3，225,829 ;美國專利號3，241,615 ;美國專利號3，254，721 ;美國專利號3，127，936 ;美國專利號3，095，031 ;美國專利號5，255，742 ;和美國專利號5，899，269。這些專利一般應用井下燃燒器。井下燃燒器由於基礎設施成本降低具有優於電加熱方法的優勢。在這方面，無需昂貴的電力工廠和配電系統。此外，因為避免了在電力生產過程中本身經過的能量損失，熱效力增加。在一些實例中，已在基質中產生人為的滲透性，從而有助於加熱後熱解流體的移動。滲透性生成方法包括開採、碎石化、水力壓裂(參見授予M.L. Slusser的美國專利號3，468，376和授予J. V. Vogel的美國專利號3，513，914)、爆炸壓裂(授予W. ff. Hoover等的參見美國專利號1，422，204)、熱壓裂(參見授予R. ff. Thomas的美國專利號3，284，281)和蒸汽壓裂(參見授予H. Purre的美國專利號2，952，450)。還提出在同井中堆疊的傳導性裂縫或電極之間運行交變電流或射頻電能以加熱地下地層。參見美國專利號 3，149，672,名稱為 「Method and Apparatus for ElectricalHeating of Oil-Bearing Formations」 ；美國專利號 3，620, 300,名稱為 「Method andApparatus for Electrically Heating a Subsurface Formation，，；美國專利號4，401，162，名稱為「In Situ Oil Shale Process」 ；和美國專利號 4，705，108，名稱為「Method for In Situ Heating of Hydrocarbonaceous Formations，，。名稱為「ElectricalMethod and Apparatus for the Recovery of Oil」 的美國專利號 3，642，066 提供了對在地下地層中通過在不同井之間運行交變電流的電阻加熱的描述。其他專利已描述在井筒中建立有效電極的方法。參見美國專利號4，567，945，名稱為「Electrode Well Method andApparatus」 ；和美國專利號 5，620，049,名稱為「Method for Increasing the Productionof Petroleum From a Subterranean Formation Penetrated by a Wellbore，，。名稱為「In Situ Electrolinking of Oil Shale」 的美國專利號 3，137，347 描述了電流通過連接兩井的裂縫流動以獲得起始於周圍地層整體的電流的方法。由於地層的體積電阻(bulk electrical resistance),地層加熱主要在表面上發生。F. S. Chute和F. E. Vermeulen, Present and Potential Applications of Electromagnetic Heating inthe In Situ Recovery of Oil, AOSTRA J. Res. , v. 4, p. 19-33 (1988)描述了重油試驗測試，其中利用「電預熱」使電流在兩井之間流動以降低粘度和在井間產生用於後續蒸汽驅的連通渠道。油頁巖乾餾和頁巖油回收以後另外的歷史可在被共同擁有的名稱為「Methods ofTreating a Subterranean Formation to Convert Organic Matter into ProducibleHydrocarbons」 的美國專利號 7, 331, 385,和名稱為 「Hydrocarbon Recovery fromImpermeable Oil Shales」的美國專利號7，441，603中找到。這兩項專利的背景和技術公開被引入本文作為參考。注意，原位加熱固體有機物至高溫(例如，高於270°C)導致烴分子熱分解。包含固體有機物的巖石的實例包括油頁巖、浙青和煤。經過數月的過程發生有機物分解，並導致固態烴轉化成液體、氣體和固體(焦炭)。生成的流體被稱為「熱解油」和「熱解氣」。一些水也可生成。已知由快速熱解生成的油其烯烴含量趨向高於天然存在的石油。烯烴是任何包含一對或多對通過雙鍵連接的碳原子的不飽和烴。烯烴，特別是含有多個雙鍵的烯烴，趨向於聚合成為大分子，形成沉澱物。這些沉澱物通常被稱為膠質和淤渣。沉澱物可引起管道運輸問題和罐存儲問題。鏈烯是烯烴亞類，其是開放鏈分子。二烯烴是包含兩個雙鍵的烯烴分子。有機物快速熱分解成液體和氣體導致大部分所得分子是氫不飽和的，使得分子成為烯經。參見，例如，J. S. Ball, et al. , 「Composition of Colorado Shale-OilNaphtha,，，Industrial and Engineering Chemistry, 41 (3), pp. 581-587 (Marchl949)和 L.Lundquist, 「Refining of Swedish Shale Oil」，Oil Shale Cannel CoalConference, Vol. /Issue: 2，pp. 621-627 (1951)。因此，熱解油有時需要化學氫化——如果其將被精煉成燃料如汽油。已知多種精煉工藝在地表進行化學氫化。但是，氫化增加資本成本，特別是如果在遠程油田位置進行以允許管道運輸至主要精煉廠。需要原位氫化烯烴分子以將烯烴分子轉化成飽和形式。美國專利公開號2009/0133935,名為 「Olefin Metathesis for Kerogen Upgrading」,最近提出原位化學升格頁巖結合的乾酪根的方法。使乾酪根在烯烴複分解催化劑存在的情況下接觸一定量鏈烯物種。催化的複分解反應據稱在頁巖結合的乾酪根與鏈烯物種之間發生。較小的乾酪根衍生分子物種形成並被生產至地表。美國專利號6，918，442,名為 「In Situ Thermal Processing of an Oil ShaleFormation in a Reducing Environment」,要求保護原位加熱油頁巖地層的方法。該方法包括加熱地層第一區段以從地層生成混合物；加熱地層第二區段；控制熱量，使得第一或第二區段的平均加熱速率每天小於約1°C，其熱解溫度範圍為約270°C至約400°C ;和使部分生成的混合物從地層第一區段再循環到地層第二區段中，以在地層第二區段中提供還原環境(reducing environment)。『442專利還要求保護這樣的方法包括從地層生成氫氣和可縮合烴；和用至少部分生成的氫氫化部分生成的可縮合烴。該專利進一步要求保護向第一或第二區段提供氫(H2)以氫化第一或第二區段中的烴；和用來自氫化作用的熱量加熱第一或第二區段的部分。該專利中「來自氫化作用的的熱量」表示什麼不是完全清楚。無論如何，仍需要這樣的生產烴流體的改良方法原位降低烯烴含量而無需再循環化學劑或氫化混合物以建立還原環境。雖然存在通過地表處理降低烯烴含量和通過注入反應性化學劑原位降低烯烴含量的方法，但存在對這樣的生產烴流體的改良方法的需求原位降低烯烴含量而無需依靠地表處理或獲得注入的反應性化學劑。概述本文所述的方法在提高烴流體自有機物富集巖石地層的回收率方面具有多種益處。在多個實施方式中，這種益處可包括烴流體產量增加和熱解油質量提高——如在頁巖油生產操作過程中。首次提供了從有機物富集巖石地層向地表設施生產烴流體的方法。有機物富集巖石地層包括地層烴，如固態烴或重烴。一方面，有機物富集巖石地層是浙青砂地層或煤床。另一方面，有機物富集巖石地層是油頁巖地層。地層的初始滲透性可小於約10毫達西。該方法包括提供多個原位熱源。選定的熱源被配置以在有機物富集巖石地層的第一區域中生成熱量。第一區域可佔據面積延伸為至少1，OOOm2的的體積。可選地，第一區域可佔據面積延伸為至少4，OOOm2的體積。該方法還包括原位加熱第一區域中的有機物富集巖石地層。加熱目的是造成地層烴熱解或流動。優選地，有機物富集巖石地層被加熱至至少200°C的溫度。有機物富集巖石地層的加熱持續進行，以使熱量從各個熱源離開並穿過第一區域。當地層是油頁巖地層時，第一區域優選地被加熱至至少270°C的溫度。該方法還包括提供多個接近選定熱源的生產井。生產井位於第一區域內。然後該方法包括通過第一區域內的多個生產井從第一區域生產具有第一組成的烴流體。該方法還包括原位加熱第二區域內的有機物富集巖石地層。有機物富集巖石地層的加熱持續進行，以使熱量從第二區域內的熱源離開，使得最接近第二區域內熱源的有機物富集巖石地層中形成至少200°C溫度。當地層是油頁巖地層時，第一區域優選被加熱至至少270°C的溫度。該方法還包括從第二區域生產烴流體。生產通過第一區域內的多個生產井進行。在這種方式下，產自第二區域的烴流體接觸第一區域的巖石基質中的焦炭。這些烴流體因此具有第二組成。第二區域可接近於第一區域。在這種情況下，通過穿過巖石基質的多孔流動提供第二區域與第一區域之間的流動連通。可選地，第二區域可與第一區域分離或位置與第一區域相距甚遠。在這種情況下，利用管狀體提供第二區域與第一區域之間的流體連通。在任一種情況下，該方法然後包括通過第一區域內的多個生產井從第二區域生產烴流體。根據本文的方法，產自第一和第二區域的烴流體組成的共同平均烯烴含量低於單獨產自第一區域的烴流體。換句話說，烴流體第二組成的平均烯烴含量低於烴流體的第一組成。烯烴含量可以指以低於約330°C的大氣起泡點截取的液體蒸餾物的烯烴含量。另一方面，較低的烯烴含量反映二烯烴含量。本文還提供從油頁巖地層氫化熱解油的方法。一方面，該方法包括提供多個原位熱源。各熱源被配置以在油頁巖地層第一區域中生成熱量，以使固態烴熱解成熱解油。該方法還包括原位加熱第一區域中的油頁巖地層。加熱的目的是使地層烴熱解。優選地，油頁巖地層被加熱至至少270°C的溫度。油頁巖地層的加熱持續進行，以使熱量離開各個熱源並穿過第一區域。該方法還包括提供多個接近選定熱源的生產井。生產井位於第一區域內。該方法然後包括通過第一區域內的多個生產井從第一區域生產烴流體。該方法還包括原位加熱第二區域內的有機物富集巖石地層。有機物富集巖石地層的加熱持續進行，以使熱量離開第二區域內的熱源，以使最接近第二區域內的熱源的有機物富集巖石地層中形成至少270°C的溫度。該方法還包括從第二區域生產烴流體。生產通過第一區域內的多個生產井進行。在這種方式下，產自第二區域的烴流體接觸第一區域的巖石基質中保留的固體碳材料。其用於氫化熱解油和降低烯烴含量。根據本文方法，產自第一和第二區域的烴流體組成的共同平均烯烴含量低於單獨產自第一區域的烴流體。一方面，該方法還包括將氣體注入第二區域中的有機物富集巖石地層。注入的氣體優選在有機物富集巖石地層中基本上無反應性。注入的氣體可以是，例如，(i)氮氣、(ii)二氧化碳、(iii)甲烷或(iv)其組合。可選地，注入的氣體可以是產自生產井的烴氣體。有利地，注入氣體使第二區域中的地層壓力增加，有助於使熱解油流動至第一區域。注入氣體還使第二區域內的有效熱擴散率值增加，有助於提供更加一致的原位轉化。附圖簡沭本發明附上了一些附圖、製圖、圖表和流程圖以使其可得到更好的理解。但要注意的是，附圖僅示例本發明的選擇性實施方式，因此不被認為限制範圍，因為本發明可允許其他等價有效的實施方式和應用。

圖1是示例性烴開發區域的橫截面等距視圖。烴開發區域包括限定有機物富集巖石基質的地下地層。
圖2是進行熱解和生產的示例性油頁巖地層的橫截面視圖。顯示了代表性加熱井和代表性生產井。圖3A至3D是烴開發區域的透視圖。各烴開發區域具有進行熱解和生產的第一區域，然後在第一區域後具有進行熱解和生產的第二區域。圖3A顯示烴開發區域。在此,第一和第二區域分別以棋盤格局(checker-boardpattern)安排。圖3B顯示烴開發區域。第一和第二區域分別再次以棋盤格局安排。在此，第二區域中選定的熱注入井轉變為氣體注入井。圖3C顯示烴開發區域。在此，第二區域的面積延伸明顯大於第一區域的面積延伸。圖3D顯示烴開發區域。在此，第一和第二區域分別以平行排安排。圖4A至4B是烴開發區域的透視圖。該區域具有首先進行熱解和生產的第一區域，和其次進行熱解和生產的第二區域。但是，第一和第二區域不是相鄰的。圖4A顯示烴開發區域，其中第一區域首先進行熱解和生產。圖4B顯示圖4A的烴開發區域，並且第二區域正在進行熱解和生產。生產的熱解油和熱解氣被運輸至第一區域，用於注入及隨後的生產。圖5顯示流程圖，表明將烴流體從有機物富集巖石地層生產至地表設施的方法的步驟。某些實施方式詳述定義如本文所用，術語「烴類」是指如不排外主要包括元素氫和碳的有機化合物。烴類還可包括其他元素，如，但不限於，滷素、金屬元素、氮、氧和/或硫。烴類通常分成兩類月旨肪烴或直鏈烴，以及環烴或閉合環烴一包括環萜烯。含烴材料的實例包括任何形式的天然氣、油、煤和浙青，其可用作燃料或升格成燃料。如本文所用，術語「烴流體」是指作為氣體或液體的烴或烴混合物。例如，烴流體可包括在地層條件下、在處理條件下或在環境條件下(15°C和Iatm壓力)作為氣體或液體的烴或烴混合物。烴流體可包括，例如，油、天然氣、煤床甲烷、頁巖油、熱解油、熱解氣、煤熱解產物及其他處於氣態或液態的烴。如本文所用，術語「生產流體(產液，produced fluids)」和「生產流體(產液，
production fluids)」是指從地下地層-包括,例如,有機物富集巖石地層-移除的液
體和/或氣體。生產流體可包括烴流體和非烴流體。生產流體可包括，但不限於，油、熱解頁巖油、天然氣、合成氣、煤熱解產物、二氧化碳、硫化氫和水(包括蒸汽)。如本文所用，術語「流體」是指氣體、液體及氣體和液體組合，以及氣體和固體組合、及液體和固體組合。如本文所用，術語「氣體」是指在Iatm和15°C下處於其蒸氣相的流體。如本文所用，術語「可凝結烴」意為在約15°C和I個絕對大氣壓下凝結成液體的那些烴。可凝結烴可包括碳數大於4的烴的混合物。如本文所用，術語「不可凝結」意為在約15°C和I個絕對大氣壓下不凝結成液體的那些化學種類。不可凝結種類可包括不可凝結烴和不可凝結非烴種類，如，例如，二氧化碳、氫氣、一氧化碳、硫化氫和氮氣。不可凝結烴可包括碳數小於5的烴。術語「液化天然氣」或「LNG」是天然氣，其眾所周知包括高百分比的甲烷，但包括任選地其他成分和/或混合物，包括但不限於，乙烷、丙烷、丁烷、二氧化碳、氮氣、氦氣、硫化氫或其組合)，其經處理以去除一種或多種組分(例如，氦氣)或雜質(例如，水、硫化氫和/或重烴)，然後在幾乎大氣壓下通過冷卻而冷凝成液體。 如本文所用，術語「油」是指主要包含可凝結烴混合物的烴流體。如本文所用，術語「重烴」是指在環境條件(15°C和Iatm壓力)下具有高粘性的烴流體。重烴可包括高粘性烴流體，如重油、焦油、浙青和/或柏油。重烴可包含碳和氫，以及較低濃度的硫、氧和氮。另外的元素也可痕量存在於重烴中。重烴可通過API重力(APIgravity)分類。重烴的API重力通常在約20度以下。重油，例如，通常其API重力為約10至20度，而焦油通常其API重力在約10度以下。重烴在15°C下的粘度通常大於約100釐泊。如本文所用，術語「固態烴」是指自然地發現的在地層條件下基本上處於固體形式的任何烴材料。非限制實例包括乾酪根、煤、不純石墨、浙青巖和天然礦物蠟。如本文所用，術語「地層烴」是指有機物富集巖石地層中包含的重烴和固態烴。地層烴可以是，但不限於，乾酪根、油頁巖、煤、浙青、焦油、天然礦物蠟和浙青巖。如本文所用，術語「焦油」是指通常粘度在15°C下大於約10，000釐泊的粘性烴。焦油的比重通常大於1. 000。焦油的API重力可小於10度。「浙青砂」是指其中具有焦油的地層。如本文所用，術語「乾酪根」是指固態不溶性烴，其主要包含碳、氫、氮、氧和/或硫O如本文所用，術語「浙青」是指非晶體固體或粘性烴材料，其基本上可溶於二硫化碳。如本文所用，術語「地下」是指存在於地球表面以下的地質層。如本文所用，術語「含烴地層」是指任何包含烴大於痕量的地層。例如，含烴地層可包括包含烴水平大於按體積計5%的部分。位於含烴地層中的烴可包括，例如，油、天然氣、重烴和固態烴。如本文所用，術語「有機物富集巖石」是指任何容納固態烴和/或重烴的巖石基質。巖石基質可包括，但不限於，沉積巖、頁巖、粉砂巖、砂巖、沉積石英巖、碳酸鹽(carbonates)和硅藻巖。有機物富集巖石可包含乾酪根。如本文所用，術語「有機物富集巖石地層」是指任何包含有機物富集巖石的地層。有機物富集巖石地層包括，例如，油頁巖地層、煤地層和浙青砂地層。如本文所用，術語「地層」是指任何可限定的地下區域。地層可包含任何地質地層的一個或多個含烴層、一個或多個非含烴層、上覆巖層和/或下伏巖層。「上覆巖層」和/或「下伏巖層」是在目標地層上方或下方的地質材料。「上覆巖層」或「下伏巖層」可包括一種或多種不同類型的基本上不可滲透的材料。例如，上覆巖層和/或下伏巖層可包括砂巖，頁巖，泥巖或溼/密碳酸鹽(即，不可滲透的無烴碳酸鹽)。上覆巖層和/或下伏巖層可包括相對不可滲透的含烴層。在一些情況下，上覆巖層和/或下伏巖層可以是可滲透的。
如本文所用，術語「熱解」是指化學鍵通過施熱斷裂。例如，熱解可包括單獨通過熱或通過熱與氧化劑組合將化合物轉化成一種或多種其他物質。熱解可包括通過添加可得自分子氫的氫原子、水、二氧化碳或一氧化碳改變化合物的性質。熱可被傳遞至一段地層以引起熱解。如本文所用，術語「水溶性礦物」是指可溶於水的礦物。水溶性礦物包括，例如，蘇打石(碳酸氫鈉)、蘇打灰(碳酸鈉)、片鈉鋁石(NaAl (CO3) (OH)2)或其組合。基本溶解可需要熱水和/或非中性PH溶液。如本文所用，術語「地層水溶性礦物」是指在地層中自然地發現的水溶性礦物。如本文所用，術語層的「厚度」是指層橫截面上限與下限之間的距離，其中垂直於橫截面的平均傾斜度測量該距離。如本文所用，術語「熱裂縫」是指在地層中生成的裂縫，其是由部分地層和/或地層中流體的膨脹或收縮直接或間接造成的，其依次是由升高/降低地層和/或地層中流體的溫度和/或由增加/減少加熱導致的地層中流體壓力造成的。熱裂縫可蔓延到或形成於明顯冷於加熱區域的相鄰區域。如本文所用，術語「水力裂縫」是指至少部分蔓延到地層中的裂縫，其中通過將加壓流體注入地層而生成裂縫。雖然使用術語「水力裂縫」，但本發明在此不限於用於水力裂縫。本發明適用於以任何本領域技術人員認為適當的方式生成的任何裂縫。裂縫可通過注入支撐劑材料被人為保持開放。水力裂縫可基本上水平定向、基本上垂直定向或沿任何其他平面定向。如本文所用，術語「焦炭」意為得自烴裂解處理的含碳固體。術語「焦炭」包括自固態烴熱解留下的固體殘渣。如本文所用，術語「井筒(wel Ibore )」是指鑽入地下或在地下插入管道而在地下形成的孔洞(hole)。井筒可以構成井的部分或全部。井筒可具有基本上圓形的橫截面或其他橫截面形狀(例如，橢圓形、正方形、矩形、三邊形或其他規則或不規則形狀)。井筒可以是加套的、加套並注水泥的或是裸眼。井筒可以是垂直的、水平的或是垂直和水平之間的任何角度(斜井筒)。垂直井筒可包括非垂直組件。如本文所用，術語「井(well)」在指地層中的孔(opening)時可與術語「井筒(wellbore)」交替使用。選擇性具體實施方式
的描述在此聯合某些具體實施方式
對本發明進行描述。但是，在下列具體描述針對具體實施方式
或具體應用的情況下，其僅被意為示例性，而不被解釋為限制本發明的範圍。圖1是示例性烴開發區域100的橫截面透視圖。烴開發區域100具有地表110。優選地，地表110是陸上地球表面。但是，地表110可以是水體如湖、河口、海灣或海洋下的地球表面。烴開發區域100還具有地下120。地下120包括多種地層，包括一個或多個近地表地層122、含烴地層124和一個或多個非烴地層126。近地表地層122表示上覆巖層，而非烴地層126表示下伏巖層。一個或個近地表地層122和非烴地層126其中均一般具有礦物學不同的多種巖層。含烴地層124限定由有機物富集巖石層組成的巖石基質。烴開發區域100的目的是從含烴地層124生產烴流體。示例性含烴地層124包含有機物富集巖石(如，例如，乾酪根)和可能包含有價值的水溶性礦物(如，例如，蘇打石)。要理解的是，代表性地層124可以是任何有機物富集巖石地層，包括例如包含煤或浙青砂的巖石基質。另外地，組成地層124的巖石基質可以是可滲透的，可半滲透的或不可滲透的。本發明特別有利於頁巖油開採區域，該頁巖油開採區域最初具有十分有限的流體滲透性或實際上無流體滲透性。例如，最初的滲透性可小於10毫達西。可基於多個因素選擇開發含烴地層124。其中一個因素是地層124中有機物富集巖石層或區段的厚度。如圖2更充分描述，含烴地層124由一系列具有不同厚度和不同有機等級的層組成。較大產油氣帶厚度可指烴流體較大的潛在體積產量。地層124中各含烴層的厚度可取決於如下而不同例如，有機物富集巖石層形成的條件。因此，如果那個地層包括至少一個其厚度足以經濟地生產烴流體的含烴區段，將一般選擇處理有機物富集巖石地層，如含烴地層124。如果緊密排列在一起的幾個層的厚度足以經濟地生產生成流體，也可選擇有機物富集巖石地層，如地層124。例如，地層烴的原位轉化過程可包括選擇和處理厚度大於約5米、10米、50米或甚至100米的有機物富集巖石地層中的層。在這種方式下，對在有機物富集巖石地層上方和下方形成的層的熱損失(作為總注入熱的一部分)可小於來自地層烴薄層的這種熱損失。但是本文描述的過程還可包括附加地選擇和處理這樣的層可包括基本上不含地層烴或地層烴薄層的層。還可考慮含烴地層124中一個或多個區段的豐富度。對於油頁巖地層，豐富度通常是乾酪根含量的函數。油頁巖地層的乾酪根含量可利用多種數據由露頭或核心樣本確定。這種數據可包括有機碳總量、氫指數和改良Fischer分析的分析。Fischer分析是標準方法，其包括在I小時內加熱含烴層樣本至約500°C，收集產自加熱後樣本的流體，和定量生產流體的量。豐富度可取決於多種因素，包括形成含地層烴層的條件、層中地層烴的含量，和/或層中地層烴的組成。薄且富集的地層烴層比厚的多但較不富集的地層烴層也許能夠生產明顯更有價值的烴。當然，從厚且富集的地層生產烴是理想的。地下滲透性也可通過巖石樣本、露頭或地下水流的研究評估。此外，開發區域與地下水源的連接性可被評估。有機物富集巖石地層如地層124可基於地層基質的滲透性或多孔性被選擇開發，即使地層124的厚度相對較低。相反，有機物富集巖石地層可被放棄，如果其中看起來與地下水垂直鄰接。在選擇開發地層時可考慮石油工程師已知的其他因素。這種因素包括感知產油氣帶的深度、厚度連續性及其他因素。例如，地層中巖石的有機物含量或豐富度也將影響最終的體積產量。為到達含烴地層124和從中回收自然資源，形成多個井筒130。圖1中的各井筒130具有與其相關的向上箭頭或向下箭頭。向上箭頭表示相關井筒130是生產井。這些向上箭頭中一些用「P」表示。生產井「P」從含烴地層124至地表110生產烴流體。相反，向下箭頭表示相關井筒130是熱注入井或加熱井。這些向下箭頭中一些用「I」表示。熱注入井「I」將熱注入含烴地層124。熱可以多種本領域已知的方式被注入地層，該方式包括熱流體注入、熱流體在井筒中循環、井下燃燒器的應用和井下電加熱器或熱源的應用。。
加熱地層124中的有機物富集巖石的目的是熱解至少部分固態地層烴，以生成烴流體。地層124中的有機物富集巖石被加熱至足以熱解至少部分油頁巖(或其他固態烴)的溫度，從而將乾酪根(或其他有機物富集巖石)轉化成烴流體。可選地，加熱的目的是通過降低粘度動員(mobilize)重烴，使其能夠流動。在任何情況下，所得烴液體和氣體可被精製成類似普通商業石油產品的產物。這種液體產物包括運輸燃料，如柴油、噴氣燃料和石腦油。生成的氣體包括輕質烷烴、輕質鏈烯、H2, CO2, CO和NH3。固態地層烴可通過將地層124 (或地層中的受熱區域)中的有機物富集巖石升高至熱解溫度而被原位熱解。在某些實施方式中，地層124的溫度可被緩慢升高經過熱解溫度範圍。例如，原位轉化過程可包括加熱至少部分地層124，以使一個或多個區段的平均溫度以每天小於選定量(例如，約10°C、5°C ;3°C、1°C或O. 5°C)的速率升高至約270°C以上。在進一步的實施方式中，該部分可被加熱，以使一個或多個選定區域的平均溫度經過一個月的時間在約375°C與400°C之間。含烴地層124可被加熱，以使地層中的溫度達到(至少)初始熱解溫度，即，熱解開始發生的溫度範圍下限的溫度。熱解溫度範圍可不同，這取決於地層中的地層烴類型、加熱方法和加熱源的分布。例如，熱解溫度範圍可包括約270°C與800°C之間的溫度。可選地，地層124的目標區域整體可被加熱至約300°C與600°C之間。在可選的實施方式中，熱解溫度範圍可包括在約270°C與500°C之間的溫度。油頁巖轉化成烴流體將在原來基本上不可滲透的地層124的巖石基質中產生滲透性。例如，滲透性可由於施熱造成的受熱部分中熱裂縫的形成而增加。隨著受熱地層124的溫度增加，水可由於蒸發而被去除。蒸發的水可通過生產井「P」脫離地層124和/或從地層124移除。另外地，在宏觀規模上，地層124的滲透性也可由於烴流體產生而增加，該烴流體產自至少一些地層烴的熱解。在一個實施方式中，在加熱含烴地層124前，地層124中的有機物富集巖石的初始總滲透性小於10毫達西，可選地小於O.1或甚至O. 01毫達西。地層124的受熱部分中選定區域的滲透性可迅速增加，此時選定區域通過傳導受熱。例如，熱解至少部分有機物富集巖石地層可使選定區域內的滲透性增加至約I毫達西，可選地，大於約10毫達西、50毫達西、100毫達西、I達西、10達西、20達西或50達西。因此，選定區域或區段的滲透性可增加大於約 10、100、1，000、10，000 或 100，000 倍。要理解的是，石油工程師將建立井筒130最佳完井深度和安排的策略，這取決於預期儲層特徵、經濟制約和工作調度制約。另外地，工程技術人員將確定應當形成哪種井筒「I」用於初始地層加熱。在熱解過程後，一些熱注入井「I」可轉變為注水井。這特別有利於在烴開發區域100周圍的熱注入井「I」。水的注入可控制熱解流體從烴開發區域100遷移。在示例性烴開發區域100中，井筒130被安排成排。生產井「P」成排，並且熱注入井「I」在相鄰排。這在工業中被稱為「行列(line drive)」安排。但是，可應用其他幾何學安排，如5位點安排。本文公開的發明不限於生產井「P」和熱注入井「I」在具體區域中的安排，除非權利要求中如此陳述。在圖1的安排中，各井筒130在含烴地層124中完成。完井可以是裸眼井或下套管井。生產井「P」的完井還可包括已支撐的或未支撐的由於水力壓裂操作而從中發散的水力裂縫。不同的井筒130顯示為已經基本上垂直完成。但是，要理解的是，一些或全部井筒130，特別是生產井」 P」，可偏離到鈍角或甚至水平的定向。在圖1的視圖中，僅8個井筒130顯示為熱注入井」 I」。同樣，僅8個井筒130顯示為生產井」P」。但是，要理解的是，在油頁巖開發項目中，將鑽出多個另外的井筒130。此夕卜，可任選地形成單獨的井筒(未顯示)用於注水、冷凍和感測或數據收集。生產井」P」和熱注入井」 I」也被以預定間距安排。在一些實施方式中，為不同井筒130提供15至25英尺的井間距。除非另外說明，下面公開的權利要求不限於生產井叩」或熱注入井」 I」的間距。總體上，井筒130間距可以為約10英尺上至甚至約300英尺。一般，井筒130在淺的深度完成。完井深度的範圍可以為200至5，000英尺的真垂直深度。在一些實施方式中，目的在於原位乾餾的油頁巖地層的深度大於地表下200英尺，或可選地，地表下400英尺。可選地，轉化和生產在500至2，500英尺之間的深度發生。如上文簡要暗示，在轉變為注水井和產油井和/或水溶性礦物溶液生產井前可針對某些初始功能選擇井筒130。一方面，鑽出井筒130，從而以指定順序服務於兩個、三個或四個不同的目的。適當的工具和設備可相繼在井筒130中運行和從井筒130被移除，從而服務於多個目的。圖1還示意性顯示生產流體處理設施150。處理設施150被設計以通過一個或多個管線或流線152接收產自地層124的有機物富集巖石的流體。流體處理設施150可包括適於接收和分離產自受熱地層124的油、氣和水的設備。流體處理設施150可進一步包括用於分離出溶解的水溶性礦物和/或遷移的汙染種類的設備，該遷移的汙染種類包括，例如，自含烴地層124回收的採出水中溶解的有機汙染物、金屬汙染物或離子汙染物。圖1顯示兩個出口線路154、156。出口線路154、156攜載來自流體處理設施150的流體。出口線路154攜載熱解油，而出口線路156攜載熱解氣。要理解的是，一般還將存在第三線路(未顯示)，用於攜載分離水。該水可經過處理，並任選地，被重新注入含烴地層124。該水可用於維持儲層壓力或可作為地下回收項目的部分在生產過程完成時被循環經過含烴地層124。圖2是部分烴開發區域200的橫截面視圖。烴開發區域200包括地表210和地下220。烴開發區域的目的是從地下220內的有機物富集巖石地層230生產烴流體。首先注意，有機物富集巖石地層230具有多個巖層。這些被表示為232、234和236。巖層232代表有機物富集巖石地層230的」貧」區段，即具有低乾酪根含量。巖層236代表有機物富集巖石地層230的」富」區段，即具有高幹酪根含量。巖層234代表這樣的有機物富集巖石地層230區段其乾酪根含量較不富集，但仍以經濟數量提供可生產的烴。換句話說，巖層234的豐富度範圍是貧層232上限範圍與富層236下限範圍的中間值。在圖2中，提供2個相鄰井。這些以240和260顯示。井240是示例性熱注入井，而井260是示例性生產井。熱注入井240具有上端242和下端244。類似地，生產井260具有上端262和下端264。熱注入井240具有在245的孔，而生產井260具有在265的孔。為熱注入井240提供井口 241。類似地，為生產井260提供井口 261。井口 241、261使孔245、265與地表210隔離。井口 241、261被示意性顯示；但是，要理解的是，井口241,261將包括一個或多個流量控制閥門。
具體涉及熱注入井240，熱注入井240被襯以套管柱250。套管柱250是地表套管。由於油頁巖地層趨於淺顯，一般僅需要單個套管柱250。但是，要理解的是，還可使用第二套管柱(未顯示)。套管柱250在地表210具有上端252。上端252與下方裂縫閥門或對於井樹常見的一些其他閥門處於密封流體連通。套管柱250還具有下端254。優選地，下端254延伸至熱注入井240下部。熱注入井240向有機物富集巖石地層230供熱。一方面，熱量通過電阻熱生成。為此，套管柱250由鋼或其他導電性材料製成。優選地，套管柱250上部252由高傳導性材料製成，並向下絕緣至有機物富集巖石地層230。在圖2的安排中，熱注入井240的套管柱250是電路的部分。電流通過絕緣電線295被遞送至套管柱250。然後電流經過套管柱250。套管柱250的底部254被製成以生成電阻熱。該熱量從井240的底部254輻射並進入有機物富集巖石地層230。熱量使地層230中的有機物富集巖石達到熱解溫度，其依次使固態地層烴或可能地重烴轉化成可流動的烴流體。電流通過導電元件248回到地表210。在圖2的安排中，導電元件248是金屬條。但是，導電元件248可以可選地是導線、棒、管狀體或其他細長的金屬裝置。導電元件248除其最低端處外優選絕緣。這防止電流與套管柱250短路。可沿導電元件248長度使用非傳導性扶正器(未顯示)，從而進一步防止與套管柱250接觸。為將電流從套管柱250遞送至導電元件248，使用傳導性扶正器。其以246顯示。傳導性扶正器246優選地被置於恰在有機物富集巖石地層230上方。但在可代替的安排中，導電元件248延伸至熱注入井240的底部244，並且傳導性扶正器246被置於接近套管250的底部254。套管柱250具有水泥外殼256，其被布置在至少井240的上端242周圍。其用於隔離地下210的巖層和任何弱透水層。在其下端244，熱注入井240以裸眼井完成。裸眼井基本上沿有機物富集巖石地層230深度延伸。為生成電阻熱，電流被向下輸送經過套管柱250，該套管柱250充當第一導電元件。電流到達導電性扶正器246 (或其他傳導元件)，然後到達導電元件248，該導電元件248充當第二導電元件。然後電流返回地表210，形成電路。電流還到達套管柱250的底部254。隨著電流經過套管柱250的底部254，熱通過電阻生成。形成套管250的管在套管柱250底部254的電阻率高於上部252。注意，電流可以相反方向經過，即，向下經過導電元件248並向上回到套管柱250。但是，在此方向，電流不能有效地向下到達套管柱250的底部254和沿有機物富集巖石地層230經過。還要注意，可應用其他用於提供套管柱250與導電元件248之間電連通的安排。例如，導電性粒狀材料可沿有機物富集巖石地層230被布置於井240的孔245中。煅燒石油焦炭是適當傳導性材料的實例。粒狀材料可被設計以使其電阻率顯著高於第一導電元件250和第二導電元件248的電阻率。在這種安排下，粒狀材料將被填充至第二導電元件248底部，從而提供第一導電元件250與第二導電元件248之間的電連通。在相關安排下，導電性粒狀材料可被布置於相鄰井筒的下端，並且粒狀材料與各井筒中的導電元件處於電連通。通道在地下第一井筒與第二井筒之間形成。通道在地下被定位至少部分處於或接近所要加熱的巖層。一方面，通道包括一個或多個連接裂縫。導電性粒狀材料被另外布置在裂縫中，從而提供相鄰井筒的導電元件之間的電連通。在這種安排下，電流在導電元件之間經過。電流經過導電元件和中間的粒狀材料使電阻熱主要從井筒中的導電元件生成。這種生熱安排被公開和描述於2008年11月6日公開的美國專利公開號2008/0271885。該公開名稱為「Granular Electrical Connectionsfor In Situ Formation Heating」。圖30A和31和相關文本被引入本文作為參考。美國專利公開號2008/0271885還描述了某些實施方式，其中相鄰井筒之間的通道是鑽出的通道。在這種方式下，井筒下端處於流體連通。然後傳導性粒狀材料被灌注或以其他形式布置於通道中，使得粒狀材料位於井筒和鑽出的通道中。電流再次經過導電元件和中間粒狀材料使電阻熱主要從井筒中的導電元件生成。這種生熱安排被公開和描述，涉及圖30B、32和33及相關文本，其被引入本文作為參考。在另一加熱安排中，電阻加熱器可通過在各個井筒內提供導電性管道或其他元件而形成。更具體地，第一導電元件和第二導電元件可被布置於各井筒。然後傳導性粒狀材料被布置於各個井筒中的傳導元件之間，從而提供電連通。粒狀材料可與傳導性較高或較低的材料混合，以調節體積電阻率(bulk resistivity)。傳導性較高的材料可包括金屬屑或金屬丸；傳導性較低的材料可包括石英砂、陶瓷顆粒、粘土、礫石或水泥。電流經過傳導元件和粒狀材料。電流經過傳導元件和中間粒狀材料使電阻熱主要從各個井筒中的電阻粒狀材料生成。在一個實施方式中，在期望最小限度或無加熱的區域中導電性粒狀材料摻雜(intersperse)以高傳導性粒狀材料段塞。這種加熱井安排被被公開和描述於2008年9月25日公開的美國專利公開號2008/0230219。該公開名稱為「Resistive Heater for In Situ Formation Heating，，。圖 30A、31A、32 和 33 及相關文本被引入本文作為參考。又一方面，電阻加熱器可通過在相鄰井筒中提供導電元件而形成。相鄰井筒的下端通過鑽出的通道連接。然後傳導性粒狀材料被灌注或以其他方式被置於通道中，使得粒狀材料處於各個通道和至少部分處於各相應井筒中。電流在井筒之間經過粒狀材料。電流經過管道和中間粒狀材料使電阻熱主要從電阻粒狀材料通過地下生成。這種安排也被公開和描述於美國專利公開號2008/0230219，具體地涉及圖34A和34B。圖34A和34B及相關文本同樣被引入本文作為參考。共同擁有的美國專利公開號2010/0101793也具有指導性。該申請提交於2009年 8 月 28 日，名稱為 「Electrically Conductive Methods for Heating a SubsurfaceFormation to Convert Organic Matter into Hydrocarbon Fluids，，。該申請教導了置於有機物富集巖石地層並具有不同體積電阻率的兩種或更多種材料的應用。電流經過地層中的材料，生成電阻熱。該材料提供電阻熱，而不在井筒附近產生熱點。該專利申請其全部內容被引入本文作為參考。國際專利公開W02005/045192教導了尤其令人感興趣的加熱選擇，其利用受熱流體在油頁巖地層中的循環。在W02005/045192的工藝中，超臨界加熱後的石腦油可循環經過地層中的裂縫。這表示油頁巖通過濃熱烴蒸氣循環經過緊密間隔的水力裂縫組而得到加熱。一方面，裂縫水平形成，並被常規支撐。320至400°C的裂縫溫度被保持上至5至10年。蒸發的石腦油可以是優選的加熱介質，因為其具有高體積熱容量、備用性和在加熱溫度下相對較低的降解速率。在W02005/045192的工藝中，隨著乾酪根成熟，流體壓力將驅動生成油到達受熱裂縫，在此其將隨循環烴蒸氣被生產。無關於加熱技術，開發區域200包括地表處理設施225。地表處理設施225服務於主要目的處理從有機物富集巖石地層230得到的生產流體。生產流體由於地層230中發生熱解而生成。生產井260中以箭頭」 F」表示生產流體流動至地表處理設施225。地表處理設施225分離流體組分並遞送熱解油流222和熱解氣流224，進行商業銷售。可進行氣流224另外的氣體處理，以去除酸性氣體。單獨的線路(未顯示)從地表處理設施225去除分離水，用於可能的進一步處理。地表處理設施225儲存部分分離氣體，作為燃氣輪機進料流291。燃氣輪機進料流291為燃氣輪機292提供燃料。燃氣輪機292進而是電力工廠290的部分。在燃氣輪機292中，燃料組合氧化劑並被點燃，造成發電廠290中的燃氣輪機292運轉並產生電。電流以線路293顯示。電流293被遞送至變壓器294。變壓器294使電壓步降(st印down)，例如6，600V，並遞送步降的電流經過電線295。這是被遞送至熱注入井240的電流。熱注入井240然後將電阻熱提供到有機物富集巖石地層230中。熱前緣(未顯示)在有機物富集巖石地層230中生成。熱前緣將有機物富集巖石地層230加熱至足以使固態烴熱解成烴流體的水平。在油頁巖地層的情況下，該水平至少為約270°C。熱前緣(未顯示)在有機物富集巖石地層230中形成。熱前緣加熱有機物富集巖石地層230至足以將固態烴熱解成烴流體的水平。在油頁巖地層的情況下，該水平至少為約270。。。作為熱注入井240的選擇，另外的熱可通過熱注入線路249被注入孔245。該熱可以是蒸汽的形式。更優選地，該熱形式是受熱氣體，如空氣、氮氣或氧氣。受熱氣體如箭頭」 G」所示被遞送至套管250的底部254。為提供受熱氣體，另一滑流的熱解氣226可取自流體處理設施225。熱解氣226與空氣在燃燒發生器227混合，並被點燃。可添加另外的非反應性氣體，並且受熱氣流通過線路228被釋放。線路228中的受熱氣流被遞送至井口 241，然後進入熱注入線路249。熱注入線路249向下遞送受熱氣體」 G」到達有機物富集巖石地層230。注入受熱氣體」 G」不僅向地層230提供更多熱量用於熱解，還可增加在地層230中的有效熱擴散率值。注意，操作人員可選擇注入氣體，而不加熱氣體。例如，氣體可以是二氧化碳、氮氣或甲烷。可選地，操作人員可選擇通過與熱注入井240緊密間隔的單獨井注入受熱氣體。優選地，注入氣體在有機物富集巖石地層230中基本上無反應性。例如，氣體可以是氮氣、二氧化碳、甲烷或其組合。如示，烴開發區域200還包括生產井260。生產井260提供用於將烴流體從有機物富集巖石地層230運輸至地表210的管道。生產井260被襯以套管柱270。套管柱270是地表套管。重申，由於油頁巖地層趨於淺顯，一般將僅需要單個套管柱270。但要理解的是，還可使用第二或甚至第三套管柱(未顯示)，這取決於完井深度。
套管柱270具有在地表210的上端272。上端272與對於井樹常見的下閥門處於密封流體連通。套管柱270還具有下端274。優選地，下端274延伸至約有機物富集巖石地層230的頂部。套管柱270具有水泥外殼276，該水泥外殼276至少被布置在井260的上端262周圍。其用於隔離地下210的巖層和任何弱透水層。在其下端264，生產井260完成為裸眼井。裸眼井基本上沿有機物富集巖石地層230的深度延伸。生產井260還具有生產管柱280。生產管280具有在地表210的上端282。上端282與對於井樹常見的上閥門處於密封流體連通。生產管柱280還具有下端284。優選地，下端284延伸至生產井240的下部264。生產管280的下部285沿有機物富集巖石地層230的深度延伸。優選地，下部285限定有槽的管狀體，其允許熱解的生產流體進入生產管280。但是，下部可以是無槽的管，其具有開放的下端。在任一實例中，流體」F」可在儲層壓力下經過管280的孔265，併到達地表210。可選地，可應用人造提升系統。這可以是，例如，電潛泵或往復式機械泵。封隔器266被優選提供於生產井260。封隔器266隔離生產管280和周圍的套管270之間的環形區域275。封隔器266還引導生產流體」F」向上經過生產套管280。在生產流體」F」到達地表210後，其經過井口 261。生產流體」F」被運輸通過流體線路269併到達流體處理設施225。流體處理設施225被示意性顯示。但是要理解的是，流體處理設施225將由閥門、管、儀表、分離器、過濾器和多種其他組件組成。本發明不限於流體處理設施225的安排。烴開發區域200的目的是熱解地層230中的有機物富集巖石基質和獲得有價值的烴流體。如上所述，有機物富集巖石地層230 —般不是均質的巖體，但具有代表不同等級的固態烴材料的層段或區段。理想的是提供可原位升格熱解油的方法。更具體地，理想的是在將烴流體生產至地表前降低熱解油中的烯烴含量。為將此實現，提出以如下方式生產烴流體流體接觸殘留的固體碳材料或焦炭，該殘留的固體碳材料或焦炭自先前熱解操作留在地下。圖3A至3D提供了不同實施方式的烴開發區域的透視圖。各烴開發區域具有進行熱解和生產的第一區域，然後在第一區域後進行熱解和生產的第二區域。圖3A顯示第一實施方式的烴開發區域300A。烴開發區域300A具有地表310。烴開發區域300A還具有地下320。地下320包括地層325，其包含有機物富集巖石。有機物富集巖石地層325可以是油頁巖地層。可選地，有機物富集巖石地層325可以是重油地層。在任一種情況下，有機物富集巖石地層325包含地層固體，如乾酪根或浙青砂，其在施熱後可轉化成烴流體。為在地層325中生成熱量，提供多個熱注入井。根據本發明，在兩個不同的區域提供熱注入井。其代表第一區域330和第二區域340。熱注入井在第一區域330中示於332，並在第二區域340中示於342。熱注入井322、342可遵循圖2所示加熱井210的安排。其中，加熱井240利用細長的傳導性管狀體250以在地下地層230中產生熱量。但是，熱注入井332、342可利用其他導電元件或顆粒加熱地層230。進一步，熱注入井322、342可包括燃燒加熱器或任何適於在地下地層325內形成超過例如270°C的溫度其他類型加熱器。
為將有機物富集巖石地層325中的固態烴轉化成烴流體，隨時間向地下地層325施熱。例如，可向第一區域中的地下地層325施熱，使得地層325中保持高於270°C的溫度至少12周，更優選至少26周。可選地，可向第一區域中的地下地層325施熱，使得地層325中保持高於300°C的溫度至少8周，更優選至少26周。同等熱量可稍後被施加於第二區域340中的地層325。在圖3A的示例性烴開發區域300A中，第一區域330和第二區域340被以棋盤格局安排。各區域330、340均是四邊多邊形。區域330、340的形式可以是正方形或矩形。可選地，三邊形、六邊形或形狀組合的棋盤格局是可能的。在示例性區域300A中，區域330、340略微伸長以形成矩形形狀。可提供這樣的伸長例如，其中操作人員認為熱量可穿過有機物富集巖石地層325傳導的一種方向快於另一種方向。在這種情況下，各個區域330、340可在熱量可更有效傳導的方向伸長。在採用其他形狀如五邊形或三邊形時也可應用區域的伸長。—方面，熱量可在垂直於巖石最大主應力方向的方向更有效地傳導。這可以是，例如，地層325在地表310以下大於1，000英尺處。另一方面，熱量可在平行於巖石最大主應力方向的方向更有效地傳導。這可適於，例如，地層325在地表310以下公稱小於1,000英尺處。在任一種情況下，第一區域330、第二區域340或二者可均佔據面積延伸為至少
I,OOOm2的體積。可選地，第一區域330、第二區域340或二者可均佔據面積延伸為至少4，OOOm2的體積。具體參考第一區域330，代表第一區域330的各區段包括多個熱注入井和多個生產井。注意，熱注入井以332顯示，而生產井以334顯示。在形成第一區域330的每一個示例性區段中，顯示四個熱注入井332和兩個生產井334。這產生有幾分改良的五點格局，其中應用兩個生產井334而非僅一個。但是，可應用其他安排。這種其他安排可以是，例如，七點格局或九點格局。進一步，形成第一區域330的各區段可具有更多個熱注入井332和生產井334,從而建立多於一個的五點或七點或九點井格局。現參考第二區域340，代表第二區域340的各區段也包括多個熱注入井。注意，熱注入井以342顯示。但是，不顯示生產井。在形成第二區域340的每一個示例性區段中，以五點格局顯示五個熱注入井342。但是，可應用其他安排。這種其他安排可以是，例如，七點格局或九點格局。進一步，形成第二區域340的各區段可具有更多個熱注入井342，從而建立多於一個的五點或七點或九點井格局。在操作中，啟動第一區域330的熱注入井332以加熱地下地層325。在固態烴熱解或以其他形式轉化成可流動的烴流體後，啟動生產井334。在這種方式下，有價值的烴流體在地表310得到回收。轉化烴固體或動員高粘度烴的方法留下殘留固體碳材料，其被稱為焦炭。焦炭保持鎖定在構成地下地層325的有機物富集巖石的基質內。焦炭也包含氫原子。認為通過使熱解油經過有機物富集巖石和焦炭殘渣，氫原子將轉移至熱解油中的碳原子。更具體地，熱解油中的烯烴將被氫化並升格至較高質量的烴流體。為建立該方法，本文有利地提出熱解或以其他形式轉化第二區域340中的烴固體或高粘度烴，然後使新形成的烴流體經過保留在第一區域330中的焦炭。因此，在第一區域330中生產井334的生產已經開始後的一些時間點，啟動第二區域340中的熱注入井342。一方面，在第一區域330中的生產開始後一個月啟動第二區域340中的熱注入井342。更優選地，在第一區域330中的生產開始後6個月與24個月之間啟動第二區域340中的熱注入井342。一方面，第一區域330中的加熱開始後6個月至24個月開始第二區域340中的加熱。另一方面，在第一區域330的生產基本上終止後I個月至12個月內開始第二區域340中的加熱。啟動第二區域340中的熱注入井342將使第二區域340中的烴固體或高粘度烴熱解或以其他形式轉化成烴流體。但是，烴流體未從形成第二區域340的區段大量產生。事實上，在圖3A的示例性開發區域300A中，未在第二區域340中提供生產井。相反，烴流體將從第二區域340流動至第一區域330中。烴流體將流動穿過巖石基質一包括有機物富集巖石地層325，將通過第一區域330中的多個生產井334生產，然後將向上流動至地表310。一方面，烴流體自第二區域340的生產在第一區域330中的有機物富集巖石地層325已基本上熱解後I個月至12個月內開始。要理解的是，產自第一區域330和第二區域340的烴流體將在流體處理設施(未顯示)中被處理。部分處理將涉及可壓縮的烴流體(氣體)從不可壓縮的烴流體(油)的分離。伴隨的水的產生也將被分離。無論處理以何種方式進行，產自第一 330和第二 340區域的烴流體組成的共同平均烯烴含量將低於單獨產自第一區域330的烴流體。圖3A所示的井安排為烴流體質量提供另一益處。在這方面，被動員的烴流體被提供以通向生產井334的流路，其中大部分通過來自各加熱井332、342的熱量生成的烴能夠遷移至生產井334，而無需經過另一加熱井。可選地，大部分被動員的烴流體被提供以通向生產井334的流路，其中大部分通過來自第二區域340中各加熱井342的熱量生成的烴能夠遷移至生產井334，而無需經過地層溫度大幅增加的區域。這防止被動員的烴原位「焙燒過度」。本文提供了烴開發區域的其他安排。圖3B顯示第二實施方式的烴開發區域300B。烴開發區域300B總體上按照烴開發區域300A安排。在這方面，開發區域300B也被安排以棋盤格局的第一區域330和第二區域340。但是，在開發區域300B中，第二區域340的區段中的一些熱注入已經轉變成氣體注入井。氣體注入井示於346。氣體注入井346的益處是加熱過程中的氣體注入可使地層325中巖石基質的熱擴散率增加。進一步注入氣體可增加相應於第二區域340區段的地下地層中的壓力，驅動轉化的烴流體到達第一區域330中的生產井334。圖3C提供了烴開發區域又一安排。圖3C顯示第三實施方式的烴開發區域300C。在此，第一區域330和第二區域340的幾何構型已被改變。形成第一區域330的各個區段的尺寸加倍。進一步，第二區域340的面積延伸明顯大於第一區域330的面積延伸。熱注入井332和生產井334以五點格局顯示在第一區域330中。熱注入井342顯示分散在整個第二區域340中。圖3D提供了烴開發區域的再進一步安排。圖3D顯示第四實施方式的烴開發區域300D。在此，第一 330和第二 340區域分別以平行排安排。熱注入井332和生產井334以五點格局顯示在第一區域330中。熱注入井342顯示線性安排在第二區域340中。
如前圖3A至3C，在圖3D的烴開發區域300D中，在第一區域330中進行加熱和生產，然後在第二區域340中加熱和生產。被動員的烴流體從形成第二區域340的排流動至形成第一區域330的排。隨著流體流動至形成第一區域330的排中，烴流體將經過嵌入巖石基質的焦炭。這將在通過生產井334生產前氫化烴流體，降低烯烴含量。在圖3A至3D提供的烴開發區域安排中，形成第二區域340的區段接近或甚至毗鄰於形成第一區域330的區段。在這些情況下，被動員的烴流體能夠通過地下地層325中可滲透的巖石基質從第二區域330流動進入第一區域340。但是，本發明還允許這樣的生產其中第二區域330不接近於第一區域340。圖4A和4B提供了烴開發區域400的透視圖。烴開發區域400具有地表410。烴開發區域400還具有地下420。地下420包括地層425，其包含有機物富集巖石。有機物富集巖石地層425可以是油頁巖地層。可選地，有機物富集巖石地層425可以是重油地層。在任一種情況下，有機物富集巖石地層425包含地層固體如乾酪根，或包含重油如浙青，其在施熱後可轉化成可流動的烴流體。烴開發區域400已被分成兩個獨立的區域。其代表第一區域430和第二區域440。第一區域430首先進行熱解和生產，第二區域440在第一區域430的生產已經開始後進行熱解和生產。一方面，第二區域440的加熱在第一區域430的加熱開始後6至24個月開始。另一方面，第二區域440的加熱在第一區域430的生產開始後6至24個月開始。又一方面，第二區域440的加熱在第一區域430的生產基本上終止後I個月至12個月內開始。為在地層425中生成熱量，提供多個熱注入井。熱注入井被提供在第一區域430和第二區域440的每一個中。第一區域430的熱注入井以432顯示，而第二區域440的熱注入井以442顯示。熱注入井432、442可遵循圖2所示加熱井210的安排。其中，加熱井利用細長的傳導性管狀體在地下生成熱量。但是，熱注入井432、442可以是井下燃燒加熱器或任何適於在地下地層425內生成超過270°C的溫度的其他類型加熱器。為將地層425的有機物富集巖石中的固態烴轉化成烴流體，隨時間向地下地層425施熱。例如，可向第一區域430中的地下地層425施熱，使得地層425中保持高於270°C的溫度至少12周，更優選至少26周。可選地，可向第一區域430中的地下地層425施熱，使得地層425中保持高於300°C的溫度至少8周，更優選至少26周。轉化烴通過生產井434從第一區域430產生。多個生產井434被提供在第一區域430中。生產井434位於熱注入井432之間以獲得烴流體。生產井還被提供在第二區域440中。生產井示於444。但是，在圖4A的視圖中，生產井444還未生產。第二區域440中的熱注入井442已被啟動，開始加熱第二區域440內的地下地層425，但生產還未開始。在第二區域440的加熱開始後的一些時間點，將開始第二區域440的生產。一方面，第二區域440的生產在第二區域440的加熱開始後I個月開始。可選地，第二區域440的生產在第二區域440的加熱開始後3個月與12個月之間開始。圖4B顯示圖4A的烴開發區域400，並且第二區域440正在進行生產。熱解油和熱解氣正在通過生產井444生成。此外，生成的熱解油和熱解氣正被運輸至第一區域430，通過第一區域430的生產井434用於注入和隨後的生產。生成的熱解油和熱解氣從第二區域440至第一區域430的移動以箭頭「P」表示。然後烴流體從第一區域430的多個生產井434生成，並向上到達地表410。如圖3A至3D的烴開發區域，在烴開發區域400中，使由第二區域440中的加熱生成的轉化流體經過第一區域430中的地下地層425。使自熱解新形成的烴流體經過第一區域430中保留的固體碳材料提供了產自第二區域440的地下地層425的轉化烴流體的氫化。在此注意，在圖3A至3D的烴開發區域中，第一區域330和第二區域340的安排是毗鄰的。但是，在烴開發區域400的安排中，第一區域430和第二區域440不是毗鄰的。為使生成的流體從第二區域440的地下地層425流動至第一區域430的地下地層425，提供流體管線460。流體管線460可在地上或地下。任選地，將第一區域430中選定的熱注入井432轉變成烴注入井。示例性轉變井示於436。流體管線460中生成的流體被導向烴注入井436，並被注入地下地層425。因此，流體管線460和一個或多個烴注入井436共同構成管狀體。然後烴通過第一區域430中的生產井434再次生產。要理解的是，產自第一區域430的烴流體將在流體處理設施(未顯示)中被處理。部分處理將涉及可壓縮的烴流體(氣體)從不可壓縮的烴流體(油)的分離。伴隨的水的產生也將被分離。此外，一些流體處理可任選地對產自第二區域440的流體進行，如在流體進入流體管線460前。其目的是從通過注入井436注入的烴流體去除熱解氣和水。無論處理以何種方式進行，產自第一區域430和第二區域440的烴流體組成的共同平均烯烴含量將低於單獨產自第一區域430的烴流體。烯烴含量可通過本領域已知的幾種方式測量。其包括質譜法和化學滴定。標準方法包括 ASTMl 159-07 (「Standard Test Method for Bromine Numbers of PetroleumDistillates and Commercial Olefins by Electrometric Titration，，)和ASTM D1319-03(「Standard Test Method for Hydrocarbon Types in Liquid Petroleum Products byIndicator Adsorption」)。Poirier和George描述了通過硼氫化確定石油蒸懼物中飽和懼分和芳香族餾分的烯烴含量的方法。(參見Fuel，60 (3)，pp. 194-196 (Mar. 1981))。烯烴含量可參考溴值(bromine number)而確定。「溴值」是指以克每100克表示的、生成的流體具有246°C以下沸點範圍的部分的烯烴重量百分比。該部分利用ASTM METHOD D1159測試。Ruzicka和Vadum描述了確定溴值從而測定重燃料不飽和度的的改良方法。(參見Oil&GasJournal, 85(31)，pp. 48-50 (Aug. 3，1987))。所附權利要求不受用於確定烯烴含量的技術限制，除非如此陳述。基於上述示例性圖，可提供生產烴流體的方法。圖5顯示流程圖，其表明在一個實施方式中從有機物富集巖石地層生產烴流體的方法500的步驟。有機物富集巖石地層包括地層烴，如固態烴或重烴。一方面，有機物富集巖石地層是油頁巖地層。地層的初始滲透性可以為，例如，小於約10毫達西。方法500包括提供多個原位熱源。其示於方框510。各熱源被配置以在有機物富集巖石地層內生成熱量。多種熱源類型可用於加熱。這些包括(i)電阻加熱器，其中電阻熱由井筒內細長的金屬元件生成，並且其中電路利用井筒內的顆粒狀材料或傳導元件如扶正器或導線形成，(ii)電阻加熱器，其中電阻熱主要由井筒內的傳導性顆粒狀材料生成，
(iii)電阻加熱器，其中電阻熱主要由傳導性顆粒狀材料生成，該傳導性顆粒狀材料被布置在兩個或更多個相鄰井筒之間的有機物富集巖石地層內，以形成電路，(iv)電阻加熱器，其中熱量主要由相鄰井筒中的細長的導電金屬元件生成，並且其中電路利用相鄰井筒之間的地層內的傳導性顆粒狀材料形成，(V)井下燃燒井，其中熱煙氣在井筒內或相連的井筒之間循環，(V)熱流體通過有機物富集巖石地層的閉環循環，(Vi)熱流體通過井筒的閉環循環，或(Vii)其組合。方法500還包括原位加熱有機物富集巖石地層。更具體地，加熱被提供在第一選定區域中。其以方框520顯示。第一區域可佔據面積延伸為至少1，OOOm2的體積。可選地，第一區域可佔據面積延伸為至少4，OOOm2的體積。加熱的目的是使地層烴熱解。優選地，有機物富集巖石地層被加熱至至少200°C的溫度。當地層是油頁巖地層時，溫度至少為270°C。有機物富集巖石地層的加熱持續進行，以使熱量從各個熱源離開，並經過第一區域中的地下地層。該方法還包括提供多個鄰近選定熱源的生產井。其以方框530顯示。生產井位於第一區域內。該方法然後包括通過第一區域內的多個生產井從第一區域生產烴流體。其被以方框540提供。該方法還包括原位加熱第二選定區域內的有機物富集巖石地層。此步驟示於方框550。第二區域也可佔據面積延伸為至少1，OOOm2的體積。可選地，第二區域可佔據面積延伸為至少4，OOOm2的體積。有機物富集巖石地層的加熱持續進行，以使熱量離開熱源並經過第二區域。在這種方式下，在最接近第二區域內的熱源的有機物富集巖石地層中產生至少200°C的溫度。當地層是油頁巖地層時，溫度至少為270°C。熱源可以是熱注入井、循環流體或置於地層.內的電阻性顆粒狀材料。該方法還包括從第二區域生產烴流體。其以方框560顯示。生產通過第一區域內的多個生產井進行。在生產過程中，控制生產井的壓力，從而使生成的熱解油遷移穿過第一區域中之前已經熱解過的地下焦化區域。在這種方式下，產自第二區域的烴流體接觸第一區域的巖石基質內的焦炭。優選地，第一區域被基本上熱解，因此在使流體從第二區域流過第一區域前生成大體積焦炭。優選自第二區域生成的熱解油所流過的焦化的第一區域仍是熱的。溫度平均應高於200°C，更優選高於300°C。但是，焦化的第一區域優選不過熱以使來自第二區域的熱解油發生顯著二次裂解。因此，優選地，焦化的第一區域的溫度平均小於400°C。第二區域可毗鄰於第一區域。在這種情況下，第二區域與第一區域之間的流動連通通過穿過地下巖石的多孔流動而提供。一方面，熱解油可流過若干之前已被加熱的第一區域，從而到達生產井。此外，來自第二區域的熱解油可在到達焦化第一區域進行生產前流過還未經熱解的可滲透區域或壓裂區域。作為選擇，第二區域可與第一區域分離或位置與第一區域相距甚遠。在這種情況下，利用管狀體提供第二區域與第一區域之間的流體連通。在後者情況下，該方法將包括在第二選定的區域內提供多個生產井，然後將產自第二區域的流體注入第一區域中的有機物富集巖石。這種可選的方法不於方框570。在任一種情況下,根據方框560烴流體通過第一區域內的多個生產井從第二區域生產。認為用新形成的焦炭接觸通過熱解生成的烴液體可氫化熱解油中的烯烴。其依次生成在組成上更穩定的油。這種氫化行為已被Freund和Kelemen經實驗證實(參見「Low-Temperature Pyrolysis of Green River Kerogen, AAPG Bulletin, 73(8), pp. 1011-1017 (Aug. 1989))。具體地,Freund和Kelemen發現,產自熱解乾酪根的焦炭中的環燒烴芳香族氫可充當烯烴氫化成為飽和烴的氫源。根據本文的方法500，產自第一和第二區域的烴流體組成的共同平均烯烴含量低於單獨產自第一區域的烴流體。烯烴含量可以指以小於約330°C的大氣起泡點截取的液體蒸餾物的烯烴含量。另一方面，較低的烯烴含量反映二烯烴含量。雖然將會顯而易見的是本文描述的發明適於實現上述益處和優勢，但要理解的是，本發明可以進行改進、改動和改變，而不脫離其精神。
權利要求
1.從有機物富集巖石地層向地表設施生產烴流體的方法，包括 提供多個原位熱源，各熱源被配置以在所述有機物富集巖石地層中生成熱量並將有機物富集巖石轉化成烴流體； 原位加熱第一區域中的所述有機物富集巖石地層，從而在最接近所述第一區域內的熱源的地層內形成至少270°c的溫度，並從而形成焦炭； 提供多個生產井，其接近所述第一區域內的選定熱源； 通過所述第一區域內的所述多個生產井，從所述第一區域生產第一組成的烴流體；原位加熱第二區域內的所述有機物富集巖石地層，從而在最接近所述第二區域內的熱源的地層內形成至少270°C的溫度； 通過所述第一區域內的所述多個生產井，從所述第二區域生產第二組成的烴流體，以使產自所述第二區域的烴流體接觸所述第一區域的巖石基質內的焦炭； 其中所述烴流體的第二組成的平均烯烴含量低於所述烴流體的第一組成。
2.權利要求1所述的方法，其中所述有機物富集巖石地層包括重烴。
3.權利要求1所述的方法，其中所述有機物富集巖石地層包括固態烴。
4.權利要求3所述的方法，其中 所述有機物富集巖石地層是油頁巖地層； 所述有機物富集巖石包括乾酪根；和 所述第一區域和所述第二區域均被加熱至至少270°C的溫度。
5.權利要求1所述的方法，其中所述油頁巖地層的初始滲透性小於約10毫達西。
6.權利要求1所述的方法，其中各熱源包括 (i)電阻加熱器，其中電阻熱主要由細長的金屬元件在井筒內生成， ( )電阻加熱器，其中電阻熱主要由井筒內的傳導性顆粒狀材料生成， (iii)電阻加熱器，其中電阻熱主要由布置在所述有機物富集巖石地層內的傳導性顆粒狀材料生成， (iv)井下燃燒井，其中熱煙氣在井筒內或通過流體連接的井筒循環， (v)熱流體穿過所述有機物富集巖石地層的閉環循環， (vi)熱流體穿過井筒的閉環循環，或 (vii)其組合。
7.權利要求1所述的方法，其中烯烴含量指以小於約330°C的大氣起泡點截取的液體蒸餾物的烯烴含量。
8.權利要求1所述的方法，其中較低烯烴含量反映二烯烴含量。
9.權利要求1所述的方法，其中通過穿過所述有機物富集巖石地層的多孔流動而提供所述第一區域與所述第二區域之間的流動連通。
10.權利要求1所述的方法，其中通過用於所述第一區域與所述第二區域之間的流體連通的一個或多個管狀體提供所述第一區域與所述第二區域之間的流動連通。
11.權利要求10所述的方法，其中 所述第一區域和所述第二區域不是毗鄰的；並且 所述一個或多個管狀體包括流體管線，其將烴流體從所述第一區域攜載至所述第二區域；和至少一個烴注入井，用於將烴流體注入所述第一區域中的所述有機物富集巖石地層。
12.權利要求1所述的方法，其中通過還未經加熱至熱解溫度的巖石基質中的一個或多個天然存在的地下裂縫提供所述第一區域與所述第二區域之間的流動連通。
13.權利要求1所述的方法，其中在從所述第二區域生產流體的過程中所述第一區域的溫度在200°C與400°C之間。
14.權利要求1所述的方法，其中原位加熱所述第一區域內的所述有機物富集巖石地層包括將所述第一區域內的溫度保持在高於300°C的溫度至少8周。
15.權利要求1所述的方法，其中所述第一區域佔據面積延伸為至少1，OOOm2的體積。
16.權利要求1所述的方法，其中所述第一區域佔據面積延伸為至少4，OOOm2的體積。
17.權利要求1所述的方法，其中所述第二區域與所述第一區域毗鄰。
18.權利要求1所述的方法，其中加熱所述第二區域內的所述有機物富集巖石地層在所述第一區域內的所述有機物富集巖石地層的生產開始後約6個月至24個月開始。
19.權利要求1所述的方法，其中加熱所述第二區域內的所述有機物富集巖石地層在所述第一區域的加熱開始後約6個月至24個月開始。
20.權利要求1所述的方法，其中加熱所述第二區域內的所述有機物富集巖石地層在所述第一區域的生產基本上終止後I個月至12個月內開始。
21.權利要求1所述的方法，其中從所述第二區域生產烴流體在所述第一區域中的所述有機物富集巖石地層已基本上熱解後I個月至12個月內開始。
22.權利要求1所述的方法，其中從所述第二區域生產烴流體在所述第二區域內的所述有機物富集巖石地層的加熱開始後約3個月至12個月開始。
23.氫化來自油頁巖地層的熱解油的方法，包括 提供多個原位熱源，各熱源被配置以在所述油頁巖地層中生成熱量，從而將固態烴熱解成熱解油； 原位加熱第一區域中的所述油頁巖地層，以使最接近所述第一區域內的所述熱源的所述有機物富集巖石地層內形成至少270°C的溫度，並形成殘留的固體碳分子； 提供多個生產井，其鄰近所述第一區域內的選定熱源； 通過所述第一區域內的所述多個生產井從所述第一區域生產第一組成的烴流體； 原位加熱所述第二區域內的所述有機物富集巖石地層，以使最接近所述第二區域內的所述熱源的所述油頁巖地層內形成至少270°C的溫度； 通過所述第一區域內的所述多個生產井從所述第二區域生產第二組成的熱解油，以使產自所述第二區域的烴流體接觸所述第一區域中的所述油頁巖地層內殘留的固體碳分子，從而氫化熱解油和降低烯烴含量； 其中所述熱解油的所述第二組成的平均烯烴含量低於所述第一組成的所述熱解油。
24.權利要求23所述的方法，進一步包括 將氣體注入所述第二區域中的所述油頁巖地層，同時從所述第二區域生產熱解油，所述注入的氣體包括(i)氮氣、( ) 二氧化碳、(iii)甲燒或(iv)其組合。
25.權利要求23所述的方法，其中所述第一區域包括多個非毗鄰的區段，各區段具有至少一個熱注入井和至少一個生產井。
26.權利要求23所述的方法，其中所述第二區域包括多個非毗鄰的區段，各區段具有至少一個熱注入井。
27.權利要求26所述的方法，其中所述第一區域的所述區段和所述第二區域的所述區段以交替排或棋盤格局安排。
28.權利要求23所述的方法，其中所述第一區域和所述第二區域是毗鄰的。
29.權利要求23所述的方法，其中 所述第一區域和所述第二區域不是毗鄰的；並且 通過一個或多個提供所述第一區域與所述第二區域之間的流體連通的管狀體提供所述第一區域與所述第二區域之間的流動連通，所述管狀體包括流體管線，其將烴流體從所述第一區域攜載至所述第二區域；和至少一個烴注入井，用於將烴流體注入所述第一區域中的所述有機物富集巖石地層。
30.權利要求23所述的方法，其中在從所述第二區域生產流體的過程中，所述第一區域的溫度在約200°C與400°C之間。
31.權利要求23所述的方法，其中從所述第二區域生產烴流體在所述第一區域中的所述有機物富集巖石地層已基本上熱解後I個月至12個月內開始。
全文摘要
提供用於提高通過原位熱解或動員有機物富集巖石如油頁巖、煤或重油生產的烴流體質量的方法。所述方法包括降低烯烴的含量，其可導致管道中和生產油儲存過程中沉澱和淤渣形成。通過安排井和控制井壓使得原位生成的烴流體經過和接觸熱解後留下焦炭的區域，降低烯烴含量。通過降低焦炭中的氫含量，這種接觸使熱解油中的部分烯烴化學氫化。
文檔編號E21B43/24GK103069105SQ201180041362
公開日2013年4月24日 申請日期2011年6月17日 優先權日2010年8月30日
發明者R·D·卡敏思凱 申請人:埃克森美孚上遊研究公司