專利名稱：地下地層的低溫感應(yīng)加熱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及生產(chǎn)烴、氫和/或 其它產(chǎn)品的系統(tǒng)、方法和熱源。本發(fā)明具體涉及應(yīng)用熱源處理各種地下烴地層的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
由地下地層獲得的烴通常用作能源、原料和消費品。對于可獲得烴源枯竭的關(guān)注以及對于所生產(chǎn)的烴整體質(zhì)量下降的關(guān)注已經(jīng)導(dǎo)致開發(fā)了更有效的采收、處理和/或使用可獲得烴源的方法。原位方法可用來從地下地層脫除烴物質(zhì)?？赡苄枰淖兊叵碌貙觾?nèi)烴物質(zhì)的化學(xué)和/或物理性能，以使烴物質(zhì)更容易從地下地層內(nèi)脫除。所述化學(xué)和物理變化可能包括產(chǎn)生可脫除流體的地層內(nèi)烴物質(zhì)的原位反應(yīng)、組成變化、溶解度變化、密度變化、相態(tài)變化和/或粘度變化。流體可以是但不限于氣體、液體、乳液、漿液、和/或具有類似于液體流動的流動特性的固體顆粒物流。地下地層(如焦油砂或重烴地層)包含電介質(zhì)。電介質(zhì)可以具有電導(dǎo)率、相對介電常數(shù)和損耗因子。當將地層加熱到高于地層內(nèi)水的沸點(例如高于100°c)的溫度時，可能會發(fā)生電導(dǎo)率的損失，這是由于地層巖石基質(zhì)的孔隙內(nèi)包含的水分損失導(dǎo)致的。為了防止水分損失，可以在使水分蒸發(fā)最小化的溫度和壓力下加熱地層。可以向地層內(nèi)加入導(dǎo)電溶液以有助于保持地層的電性能。可以應(yīng)用電極將地層加熱到使水和/或?qū)щ娙芤赫舭l(fā)的溫度和壓力。但用于產(chǎn)生電流的材料可能由于熱應(yīng)力而受到損壞，和/或?qū)щ娙芤旱膿p失可能會限制所述層中的傳熱。另外，當應(yīng)用電極時，可能會形成磁場。由于磁場的存在，可能希望將非鐵磁性材料用
于上覆地層套管。Todd的美國專利US 4，084，637描述了由地下地層生產(chǎn)粘性物質(zhì)的方法，其中包括使電流流過地下地層。當電流流過地下地層時，粘性物質(zhì)受熱，由此降低所述物質(zhì)的粘度。在加熱由電極井形成的通道附近的地下地層后，通過注射井注入驅(qū)動流體，由此使粘度降低的物質(zhì)沿所述通道遷移且迫使其流向生產(chǎn)井。所述物質(zhì)通過生產(chǎn)井生產(chǎn)，和持續(xù)通過注射井注入加熱的流體,地下地層內(nèi)幾乎所有粘性物質(zhì)均可以被加熱以降低其粘度,并由生產(chǎn)井產(chǎn)出。Glandt等人的美國專利申請US 4，926，941描述了通過預(yù)熱薄的相對導(dǎo)電層開采厚焦油砂沉積物，其中所述薄的相對導(dǎo)電層只是焦油砂沉積物總厚度的一小部分。薄的導(dǎo)電層用于將焦油砂內(nèi)的加熱限制在鄰近導(dǎo)電層的薄的區(qū)域內(nèi)，即使對于幾排電極之間的較大距離來說也是如此。繼續(xù)預(yù)熱，直到鄰近導(dǎo)電層的薄的預(yù)熱區(qū)內(nèi)焦油粘度降低至足以允許向焦油砂沉積物中注入蒸汽。然后通過蒸汽驅(qū)油開采全部沉積物。Glandt的美國專利US 5，046, 559描述了通過在注射裝置和生產(chǎn)裝置之間電預(yù)熱通道增加注入能力而生產(chǎn)厚焦油砂沉積物的設(shè)備和方法。所述注射裝置和生產(chǎn)裝置按三角形圖案排列，其中注射裝置位于三角形的頂點，和生產(chǎn)裝置位于三角形的底部。然后對這些注入能力增加了的通道進行蒸汽驅(qū)油以生產(chǎn)烴。
正如以上所討論的，已經(jīng)進行了大量的努力來開發(fā)從含烴地層經(jīng)濟地生產(chǎn)烴、氫和/或其它產(chǎn)品的方法和系統(tǒng)。但目前仍有許多含烴地層不能從中經(jīng)濟地生產(chǎn)烴、氫和/或其它產(chǎn)品。因此，需要加熱烴地層和由烴地層生產(chǎn)流體的改進方法和系統(tǒng)。仍需要改進的方法和系統(tǒng)，與應(yīng)用地面基設(shè)備的烴采收方法相比，所述改進的方法和系統(tǒng)降低了處理地層的能量成本、減少了處理過程的排放、利于加熱系統(tǒng)的安裝和/或減少了到上覆地層的熱損失。

發(fā)明內(nèi)容
這里描述的實施方案總體上涉及處理地下地層的系統(tǒng)、方法和加熱器。這里描述的實施方案總體上還涉及在其中具有新組件的加熱器。這種加熱器可以通過應(yīng)用這里描述的系統(tǒng)和方法獲得。在某些實施方案中，本發(fā)明提供一種或多種系統(tǒng)、方法和/或加熱器。在一些實施 方案中，應(yīng)用所述系統(tǒng)、方法和/或加熱器處理地下地層。在某些實施方案中，一種加熱含烴地層的方法,包括在第一頻率下向位于地層內(nèi)的細長電導(dǎo)體提供隨時間變化的電流；在第一頻率下用隨時間變化的電流在鐵磁性導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，其中所述鐵磁性導(dǎo)體至少部分包圍所述電導(dǎo)體和至少部分繞所述電導(dǎo)體縱向延伸；用感應(yīng)電流電阻加熱鐵磁性導(dǎo)體，從而將鐵磁性導(dǎo)體電阻加熱到第一溫度，其中所述第一溫度至多為約300°c ;允許熱量在第一溫度下從鐵磁性導(dǎo)體傳遞到至少部分地層；在第一溫度下用鐵磁性導(dǎo)體使地層內(nèi)的至少一些水蒸發(fā)；在第二頻率下向所述細長電導(dǎo)體提供隨時間變化的電流；在第二頻率下用隨時間變化的電流在鐵磁性導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流；用感應(yīng)電流電阻加熱鐵磁性導(dǎo)體，從而將鐵磁性導(dǎo)體電阻加熱到第二溫度，其中所述第二溫度高于約300°C;允許熱量在第二溫度下從鐵磁性導(dǎo)體傳遞到至少部分地層；和在第二溫度下用鐵磁性導(dǎo)體使部分地層內(nèi)的至少一些烴移動。在其它實施方案中，具體實施方案的特征可以與其它實施方案的特征組合。例如，一個實施方案的特征可以與任何其它實施方案的特征組合。在其它實施方案中，應(yīng)用這里描述的任意方法、系統(tǒng)、電源或加熱器處理地下地層。在其它實施方案中，可以將附加特征添加到這里描述的具體實施方案中。


當結(jié)合附圖時，通過參考如下對本發(fā)明的優(yōu)選但只是示例性的實施方案的詳細說明，將更全面地理解本發(fā)明的方法和設(shè)備的特征和優(yōu)點。圖I給出了用于處理含烴地層的原位熱處理系統(tǒng)的一部分的實施方案的示意圖。圖2描述了應(yīng)用具有導(dǎo)電材料的熱源處理地下地層的實施方案的示意圖。圖3描述了應(yīng)用地線和具有導(dǎo)電材料的熱源處理地下地層的實施方案的示意圖。圖4描述了應(yīng)用具有導(dǎo)電材料和電絕緣體的熱源處理地下地層的實施方案的示意圖。圖5描述了應(yīng)用從公用井孔延伸的導(dǎo)電性熱源處理地下地層的實施方案的示意圖。
圖6描述了應(yīng)用具有導(dǎo)電材料的熱源處理具有頁巖層的地下地層的實施方案的示意圖。圖7描述了帶有加熱區(qū)覆層的導(dǎo)管和帶有上覆地層覆層的導(dǎo)體的實施方案。圖8描述了具有感應(yīng)帶電管的U形加熱器的實施方案。圖9描述了在管內(nèi)中心處的電導(dǎo)體的實施方案。圖10描述了與管子電接觸的具有絕緣導(dǎo)體外皮的感應(yīng)加熱器的實施方案。雖然本發(fā)明易于進行各種改進和具有各種替代形式，但它的具體實施方案在附圖中通過實施例的方式給出和將在這里更為詳細地進行描述。附圖可能不是按比例的。應(yīng)該理解的是所述附圖及其詳細說明不將本發(fā)明局限于所公開的特定方式，相反，本發(fā)明將涵 蓋在所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的實質(zhì)和范圍內(nèi)的所有改進、等價和替代形式。
具體實施例方式如下描述總體上涉及處理地層內(nèi)烴的系統(tǒng)和方法?？梢蕴幚硭龅貙右垣@得烴產(chǎn)品、氫和其它產(chǎn)品?！敖涣?AC) ”指基本上按正弦曲線改變方向的隨時間變化的電流。AC在鐵磁性導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生趨膚效應(yīng)電流。在減少熱輸出的加熱系統(tǒng)、設(shè)備和方法的上下文中，術(shù)語“自熱”指所述系統(tǒng)、設(shè)備和方法在不應(yīng)用外部控制(例如外部控制器如帶有溫度傳感器和反饋回路的控制器、PID控制器或預(yù)測控制器)的情況下以一定方式起作用。“偶合”指一個或多個對象或元件之間直接相連或間接相連(例如一種或多種居間連接)。術(shù)語“直接相連”指對象或元件之間直接相連，從而對象或元件相互之間直接相連，使對象或元件以“使用終端”方式操作。“居里溫度”指一種溫度，高于該溫度時鐵磁性材料將失去其全部鐵磁性性能。除了在高于居里溫度下?lián)p失全部鐵磁性性能外，當越來越多的電流流過鐵磁性材料時，鐵磁性材料也開始損失其鐵磁性性能?！暗貙印卑ㄒ粋€或多個含烴層、一個或多個非烴層、上覆地層和/或下伏地層?！盁N層”指地層內(nèi)包含烴的層。烴層可以包含非烴物質(zhì)和烴物質(zhì)。“上覆地層”和/或“下伏地層”包括一種或多種不同類型的不可滲透材料。例如，上覆地層和/或下伏地層可以包括巖石、頁巖、泥巖、或濕/密碳酸鹽。在原位熱處理方法的一些實施方案中，上覆地層和/或下伏地層可以包括在原位熱處理過程中相對不可滲透和不耐受溫度的一個或多個含烴層，其中所述熱處理過程會導(dǎo)致上覆地層和/或下伏地層的含烴層的特性發(fā)生明顯變化。例如，下伏地層可以包含頁巖或泥巖，但在原位熱處理過程中不允許將下伏地層加熱到熱解溫度。在一些情況下，上覆地層和/或下伏地層可以是某種程度可滲透的?！暗貙恿黧w”指在地層內(nèi)存在的流體，和可以包括熱解流體、合成氣、移動的烴和水(蒸汽)。地層流體可以包括烴流體以及非烴流體。術(shù)語“移動的流體”指含烴地層內(nèi)由于地層熱處理的結(jié)果能夠流動的流體?！爱a(chǎn)生的流體”指從地層脫除的流體?！盁嵬俊睘閱挝粫r間單位面積的能量流量(例如W/m2)?！盁嵩础睘橹饕ㄟ^熱傳導(dǎo)和/或熱輻射向至少部分地層提供熱量的任何系統(tǒng)。例如，熱源可以包括導(dǎo)電材料和/或電加熱器如在導(dǎo)管內(nèi)設(shè)置的絕緣導(dǎo)體、細長元件和/或?qū)w。熱源還可以包括通過燃燒地層外部或其中的燃料產(chǎn)生熱量的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以是地面燃燒器、井下氣體燃燒器、無焰分布燃燒室和自然分布燃燒器。在一些實施方案中，由一個或多個熱源提供或產(chǎn)生的熱可以通過其它能源來供應(yīng)。其它能源可以直接加熱地層，或者可以將所述能量施用于直接或間接加熱地層的傳遞介質(zhì)。應(yīng)理解的是向地層施加熱量的一個或多個熱源可以應(yīng)用不同能源。因此，例如，對于給定地層，一些熱源可以由導(dǎo)電材料、電阻加熱器提供熱量，一些熱源可以由燃燒提供熱量，和一些熱源可以由一種或多種其它能源(例如化學(xué)反應(yīng)、太陽能、風能、生物質(zhì)或其它可再生能源)提供熱量?；瘜W(xué)反應(yīng)可以包括放熱反應(yīng)(例如氧化反應(yīng))。熱源也可以包括導(dǎo)電材料和/或向加熱位置(如加熱器井)附近和/或周圍區(qū)域提供熱量的加熱器。“加熱器”為在井內(nèi)或井孔區(qū)域附近產(chǎn)生熱量的任何系統(tǒng)或熱源。加熱器可以為但不限于電加熱器、燃燒器、與地層內(nèi)的材料或由地層產(chǎn)生的材料發(fā)生反應(yīng)的燃燒器、和/或它們的組合?！盁N”通常定義為主要由碳和氫原子形成的分子。烴還可以包含其它元素例如但不限于鹵素、金屬元素、氮、氧和/或硫。烴可以為但不限于油母巖、浙青、焦浙青、油、天然 礦物蠟和硬浙青。烴可以位于地球的礦物基質(zhì)中或與之鄰近?；|(zhì)可以包括但不限于沉積巖、砂巖、沉積石英巖、碳酸鹽巖、硅藻巖和其它多孔介質(zhì)?！盁N流體”為包含烴的流體。烴流體可以包括、夾帶或被夾帶于非烴流體如氫、氮、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、水和氨中?！霸晦D(zhuǎn)化方法”指用熱源加熱含烴地層使至少部分地層的溫度提高至高于熱解溫度從而在地層內(nèi)產(chǎn)生熱解流體的方法?！霸粺崽幚矸椒ā敝赣脽嵩醇訜岷瑹N地層使至少部分地層的溫度升高到高于導(dǎo)致流體移動、減粘和/或熱解含烴材料的溫度從而在地層內(nèi)產(chǎn)生移動流體、減粘流體和/或熱解流體的方法?！敖^緣導(dǎo)體”指能夠?qū)щ娗胰炕虿糠直浑娊^緣材料覆蓋的任何細長材料。“調(diào)制直流(DC) ”指在鐵磁性導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生趨膚效應(yīng)電流的任何基本上為非正弦曲線的隨時間變化電流?！暗铩敝傅c周期表中一種或多種其它元素的化合物。氮化物包括但不限于氮化硅、氮化硼或氮化鋁?！按┛住卑ㄔ趯?dǎo)管、管子、管道或其它流動通道壁上的開孔、縫、孔或洞，它們允許流入或流出所述導(dǎo)管、管子、管道或其它流動通道。鐵磁性材料的“相變溫度”指一個溫度或溫度范圍，其中所述材料經(jīng)受相變(如從鐵素體變?yōu)閵W氏體)，這降低了鐵磁性材料的磁導(dǎo)率。該磁導(dǎo)率降低類似于在居里溫度下鐵磁性材料發(fā)生磁躍遷導(dǎo)致的磁導(dǎo)率降低?！盁峤狻睘橛捎趹?yīng)用熱而破壞了化學(xué)鍵。例如，熱解可以包括通過只使用熱將化合物轉(zhuǎn)化為一種或多種其它物質(zhì)。熱可以傳遞至部分地層而引起熱解?！盁峤饬黧w”或“熱解產(chǎn)品”指在烴的熱解過程中主要產(chǎn)生的流體。通過熱解反應(yīng)產(chǎn)生的流體可以與地層內(nèi)的其它流體混合。所述混合物將被當成熱解流體或熱解產(chǎn)品。正如這里所應(yīng)用的，“熱解區(qū)”指已經(jīng)反應(yīng)或正在反應(yīng)形成熱解流體的地層體積(例如相對可滲透地層如焦油砂地層)?！盁崃刊B加”指由兩個或多個熱源向地層的選定區(qū)域提供熱量從而使熱源間至少一個位置處地層的溫度受所述熱源影響?！敖褂蜕暗貙印睘橐环N地層，其中烴主要以在礦物顆粒骨架或其它宿主巖石(例如砂子或碳酸鹽)中夾帶的重烴和/或焦油的形式存在。焦油砂地層的例子包括地層如Athaba sea地層、Grosmont地層和Peace River地層(這三種地層均位于加拿大的Alberta)和委內(nèi)瑞拉的Orinoco帶中的Faja地層?！跋逌丶訜崞鳌蓖ǔＶ冈诓焕猛獠靠刂迫鐪囟瓤刂破鳌⒐β收{(diào)節(jié)器、整流器或其它設(shè)備的條件下調(diào)節(jié)高于特定溫度的熱量輸出(例如減小熱量輸出)的加熱器。限溫加熱器可以為AC(交流)或調(diào)制(例如“斬波”)DC(直流)供電的電阻加熱器。“導(dǎo)熱流體”包括在標準溫度和壓力(STP) (0°C和101. 325kPa)下熱導(dǎo)率比空氣高的流體?！盁釋?dǎo)率”是物質(zhì)的一種性質(zhì)，該性質(zhì)描述了在物質(zhì)的兩個表面之間給定的溫差下，熱量在兩個表面間穩(wěn)態(tài)流動的速率。 層“厚度”指層的剖面的厚度，其中所述剖面與層的表面正交?！半S時間變化的電流”指所述電流在鐵磁性導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生趨膚效應(yīng)電流，并且所述電流的量級隨時間變化。隨時間變化的電流既包括交流(AC)也包括調(diào)制直流(DC)。對于其中直接向加熱器施加電流的限溫加熱器來說，“調(diào)節(jié)比”為給定電流下低于居里溫度下的最高AC或調(diào)制DC電阻與高于居里溫度下的最低電阻之間的比。對于感應(yīng)加熱器來說，調(diào)節(jié)比為將給定電流施加至加熱器時，低于居里溫度下的最高熱量輸出與高于居里溫度下的最低熱量輸出之間的比?！癠形井孔”指從地層內(nèi)的第一開孔延伸通過至少部分地層并通過地層內(nèi)的第二開孔出去的井孔。在該上下文中，所述井孔可以只是粗略地為"V"或"U"形，應(yīng)理解對于被認為是"U"形的井孔來說，"U"形的兩腿不需要相互平行或與"U"的〃底〃垂直。術(shù)語“井孔”指通過鉆探或向地層內(nèi)插入導(dǎo)管而形成的地層內(nèi)的孔。井孔可以具有基本為圓形的截面或者其它截面形狀。正如這里所應(yīng)用的，當指地層內(nèi)的開孔時，術(shù)語“井”和“開孔”可以與術(shù)語“井孔”互換使用。可以以各種方式處理地層以產(chǎn)生許多不同的產(chǎn)品。在原位熱處理過程中可以應(yīng)用不同的階段或過程來處理地層。在一些實施方案中，對一個或多個地層區(qū)域進行溶液采礦以從所述區(qū)域中脫除可溶性礦物質(zhì)。在原位熱處理過程之前、之中和/或之后可以對礦物質(zhì)進行溶液采礦。在一些實施方案中，進行溶液采礦的一個或多個區(qū)域的平均溫度可以保持低于約120°C。在一些實施方案中，將一個或多個地層區(qū)域加熱以從所述區(qū)脫除水和/或從所述區(qū)脫除甲烷和其它揮發(fā)性烴。在一些實施方案中，在脫除水和揮發(fā)性烴的過程中，平均溫度可以從環(huán)境溫度升高到低于約220°C的溫度。在一些實施方案中，將一個或多個地層區(qū)域加熱到允許地層內(nèi)烴運動和/或減粘的溫度。在一些實施方案中，將一個或多個地層區(qū)域的平均溫度升高到區(qū)域中烴的移動溫度(例如至 100-250°C、120-24(rC或 150-230°C 的溫度)。在一些實施方案中，加熱一個或多個區(qū)域至允許地層內(nèi)發(fā)生熱解反應(yīng)的溫度。在一些實施方案中，可以將一個或多個地層區(qū)域的平均溫度升高到區(qū)域中烴的熱解溫度(例如 230-900°C、240-400°C或 250-350°C 的溫度)。
用多個熱源加熱含烴地層可以圍繞熱源建立起熱梯度，所述熱梯度以理想的加熱速率將地層內(nèi)烴的溫度升高到想要的溫度。對于想要產(chǎn)品來說，通過移動溫度范圍和/或熱解溫度范圍的溫升速率可能影響由含烴地層生產(chǎn)的地層流體的質(zhì)量和數(shù)量。緩慢升高地層溫度通過移動溫度范圍和/或熱解溫度范圍可能允許由地層生產(chǎn)高質(zhì)量、高AP I比重的烴。緩慢升高地層溫度通過移動溫度范圍和/或熱解溫度范圍可能允許作為烴產(chǎn)品脫除地層內(nèi)存在的大量烴。在一些原位熱處理實施方案中，將部分地層加熱到想要的溫度而不是緩慢升高溫度通過一個溫度范圍。在一些實施方案中，想要的溫度為300°C、325°C或350°C?？梢赃x擇其它溫度作為想要的溫度。來自熱源的熱量疊加允許在地層內(nèi)相對迅速和有效地建立想要的溫度。可以調(diào)節(jié)熱源向地層的能量輸入以將地層內(nèi)的溫度基本保持為想要的溫度。可以通過生產(chǎn)井由地層生產(chǎn)移動和/或熱解產(chǎn)品。在一些實施方案中，將一個或 多個區(qū)域的平均溫度升高到移動溫度，和從生產(chǎn)井生產(chǎn)烴。在由于移動生產(chǎn)降低至低于選定值后，一個或多個區(qū)域的平均溫度可以升高到熱解溫度。在一些實施方案中，在達到熱解溫度之前沒有大量生產(chǎn)的條件下，一個或多個區(qū)域的平均溫度可以升高到熱解溫度?？梢酝ㄟ^生產(chǎn)井生產(chǎn)包含熱解產(chǎn)品的地層流體。在一些實施方案中，在移動和/或熱解后，可以將一個或多個區(qū)域的平均溫度升高到足以允許合成氣產(chǎn)生的溫度。在一些實施方案中，在達到足以允許合成氣產(chǎn)生的溫度之前，可以在沒有大量生產(chǎn)的條件下將烴升高到足以允許合成氣產(chǎn)生的溫度。例如，合成氣可以在約400-1200°C、約500-1100°C或約550_1000°C的溫度范圍內(nèi)生產(chǎn)?？梢韵蛩鰠^(qū)域中加入合成氣生成流體(如蒸汽和/或水)以產(chǎn)生合成氣。合成氣可以由生產(chǎn)井生產(chǎn)。在原位熱處理過程中可以實施溶液采礦、脫除揮發(fā)性烴和水、移動烴、熱解烴、生成合成氣和/或其它過程。在一些實施方案中，在原位熱處理過程之后可以實施一些過程。這些過程可以包括但不限于由已處理區(qū)域回收熱量、在以前處理過的區(qū)域中貯存流體(如水和/或烴)和/或在以前處理過的區(qū)域中隔離二氧化碳。圖I描述了用于處理含烴地層的原位熱處理系統(tǒng)的一部分的實施方案的示意圖。所述原位熱處理系統(tǒng)可以包括屏蔽井200。應(yīng)用屏蔽井在處理區(qū)域周圍形成屏蔽。所述屏蔽抑制流體流入和/或流出處理區(qū)域。屏蔽井包括但不限于脫水井、真空井、捕集井、注射井、灌漿井、冷凍井或它們的組合。在一些實施方案中，屏蔽井200為脫水井。脫水井可以脫除液態(tài)水和/或抑制液態(tài)水進入待加熱的地層部分或正在加熱的地層。在圖I描述的實施方案中，屏蔽井200表示為僅沿熱源202的一側(cè)延伸，但屏蔽井通常包圍所應(yīng)用或待應(yīng)用的所有熱源202，從而加熱地層的處理區(qū)域。將熱源202放置于至少部分地層內(nèi)。熱源202可以包括加熱器如絕緣導(dǎo)體、套管加熱器、地面燃燒器、無焰分布燃燒室和/或自然分布燃燒器。熱源202還可以包括其它類型的加熱器。熱源202為至少部分地層提供熱量以加熱地層內(nèi)的烴?？梢酝ㄟ^供應(yīng)管線204為熱源202提供能量。取決于用于加熱地層的熱源或各個熱源的類型，供應(yīng)管線204可以在結(jié)構(gòu)上不同。用于熱源的供應(yīng)管線204可以為電加熱器送電，可以為燃燒器輸送燃料，或者可以輸送在地層內(nèi)循環(huán)的換熱流體。在一些實施方案中，用于原位熱處理過程的電可以通過一個或多個核電站提供。應(yīng)用核動力可以允許減少或消除由原位熱處理過程排放二氧化碳。當加熱地層時，輸入地層的熱量可以導(dǎo)致地層膨脹和地質(zhì)運動?？梢栽诿撍^程之前、同時或過程中打開熱源。計算機模擬可以模擬地層對加熱的響應(yīng)?？梢詰?yīng)用計算機模擬來開發(fā)激活地層內(nèi)熱源的模式和時序，從而使地層的地質(zhì)運動不會負面影響地層內(nèi)熱源、生產(chǎn)井和其它設(shè)備的功能。加熱地層可以使地層滲透率和/或孔隙率增加。滲透率和/或孔隙率的增加可能源于地層內(nèi)物質(zhì)由于水的汽化和脫除、烴的脫除和/或裂縫的形成而減少。由于增加的地層滲透率和/或孔隙率，流體可能更容易在加熱的地層部分內(nèi)流動。由于增加的滲透率和/或孔隙率，加熱的地層部分內(nèi)的流體可能移動通過地層內(nèi)相當大的距離。所述相當大的距離可以超過1000m，這取決于各種因素如地層的滲透率、流體的特性、地層的溫度和使流體移動的壓力梯度。流體在地層內(nèi)移動相當大距離的能力允許生產(chǎn)井206在地層內(nèi)間隔相對較遠。應(yīng)用生產(chǎn)井206由地層脫除地層流體。在一些實施方案中，生產(chǎn)井206包括熱源。 生產(chǎn)井中的熱源可以在生產(chǎn)井處或其附近加熱地層的一個或多個部分。在一些原位熱處理方法的實施方案中，由生產(chǎn)井以每米生產(chǎn)井計提供給地層的熱量小于由加熱地層的熱源以每米熱源計施加到地層的熱量。由生產(chǎn)井施加到地層的熱量可以通過蒸發(fā)和脫除生產(chǎn)井附近的液相流體增加生產(chǎn)井附近的地層滲透率，和/或通過形成大和/或小的裂縫增加生產(chǎn)井附近的地層滲透率。在生產(chǎn)井中可以放置一個以上熱源。當來自相鄰熱源的熱量疊加將地層加熱到足以抵消用生產(chǎn)井加熱地層提供的好處時，生產(chǎn)井下部的熱源可以關(guān)閉。在一些實施方案中，生產(chǎn)井上部的熱源在生產(chǎn)井下部的熱源失活后可以保持開啟。井上部的熱源可以抑制地層流體冷凝和回流。在一些實施方案中，生產(chǎn)井206中的熱源允許從地層內(nèi)氣相脫除地層流體。在生產(chǎn)井處或通過生產(chǎn)井提供加熱可以(I)當生產(chǎn)流體在接近上覆地層的生產(chǎn)井中移動時抑制這種生產(chǎn)流體冷凝和/或回流，(2)增加輸入到地層的熱量，(3)與沒有熱源的生產(chǎn)井相t匕，增加生產(chǎn)井的產(chǎn)出速率，(4)抑制生產(chǎn)井中高碳數(shù)化合物((6烴及以上)的冷凝，和/或
(5)增加生產(chǎn)井處或其附近的地層滲透率。地層內(nèi)的地下壓力可以對應(yīng)于地層內(nèi)產(chǎn)生的流體壓力。當加熱的地層部分溫度升高時，作為原位流體熱膨脹、增加的流體產(chǎn)生和水汽化的結(jié)果，加熱部分的壓力可能會增力口?？刂茝牡貙用摮黧w的速率允許控制地層內(nèi)的壓力。地層內(nèi)的壓力可以在多個不同位置進行測定，例如在生產(chǎn)井處或其附近、在熱源處或其附近、或者在監(jiān)測井處。在一些含烴地層內(nèi)，由地層生產(chǎn)烴受到抑制直到地層內(nèi)的至少一些烴已經(jīng)移動和/或熱解。當?shù)貙恿黧w具有選定品質(zhì)時才可以由地層生產(chǎn)所述地層流體。在一些實施方案中，所述選定品質(zhì)包括至少約20°、30°或40°的AP I比重。抑制生產(chǎn)直到至少一些烴移動和/或熱解可以增加重烴至輕烴的轉(zhuǎn)化率。抑制初始生產(chǎn)可以最小化從地層內(nèi)生產(chǎn)重烴。生產(chǎn)大量重烴可能需要昂貴的設(shè)備和/或縮短生產(chǎn)設(shè)備的壽命。在一些含烴地層內(nèi)，在加熱的地層部分內(nèi)已經(jīng)產(chǎn)生相當大的滲透率之前，可以將地層內(nèi)的烴加熱到移動和/或熱解溫度。滲透率的初始不足可能抑制所產(chǎn)生的流體輸送至生產(chǎn)井206。在初始加熱期間，鄰近熱源202處地層內(nèi)的流體壓力可能增加。該增加的流體壓力可以通過一個或多個熱源202釋放、監(jiān)測、改變和/或控制。例如，選定熱源202或單獨的減壓井可以包括允許從地層內(nèi)脫除一些流體的泄壓閥。在一些實施方案中，雖然在地層內(nèi)可能還不存在至生產(chǎn)井206或任何其它壓力阱的開放路徑，但可以允許由地層內(nèi)產(chǎn)生的移動流體、熱解流體或其它流體的膨脹產(chǎn)生的壓力增加?？梢允沽黧w壓力朝著巖石靜壓增加。當流體接近巖石靜壓時在含烴地層內(nèi)可能形成裂縫。例如，可能在加熱的地層部分內(nèi)由熱源202至生產(chǎn)井206形成裂縫。受熱部分內(nèi)產(chǎn)生裂縫可以釋放所述部分內(nèi)的一些壓力。可能必須保持地層內(nèi)的壓力低于選定壓力，以抑制不想要的生產(chǎn)、壓裂上覆地層或下伏地層和/或使地層內(nèi)的烴焦化。在達到移動和/或熱解溫度并允許從地層生產(chǎn)后，可以改變地層內(nèi)的壓力以改變和/或控制所生產(chǎn)的地層流體的組成，控制地層流體中與不可冷凝流體相比可冷凝流體的百分比，和/或控制產(chǎn)生的地層流體的AP I比重。例如，降低壓力可以導(dǎo)致產(chǎn)生更多的可冷凝流體組分?？衫淠黧w組分可能包含較大百分比的烯烴。在一些原位熱處理方法的實施方案中，地層內(nèi)的壓力可以保持足夠高以促進API 比重大于20°的地層流體的生產(chǎn)。在原位熱處理過程中保持地層內(nèi)高壓可以抑制地層沉陷。保持高壓可以減小或取消在地面壓縮地層流體以在收集管中將所述流體輸送至處理設(shè)備的需要。在加熱的地層部分內(nèi)保持高壓可以令人驚奇地生產(chǎn)大量高品質(zhì)且相對低分子量的烴?？梢员３謮毫亩顾a(chǎn)生的地層流體具有最少量的高于選定碳數(shù)的化合物。所述選定碳數(shù)可以為至多25、至多20、至多12或至多8。一些高碳數(shù)化合物可能被夾帶在地層內(nèi)的蒸氣中，和可以用蒸氣從地層內(nèi)脫除。保持地層內(nèi)的高壓可以抑制高碳數(shù)化合物和/或多環(huán)烴化合物夾帶在蒸氣中。高碳數(shù)化合物和/或多環(huán)烴化合物可以在地層內(nèi)保持液相很長時間。所述很長時間可以為化合物提供足夠的時間以熱解形成低碳數(shù)化合物。據(jù)信產(chǎn)生相對低分子量烴部分是由于部分含烴地層內(nèi)氫的自動生成和反應(yīng)。例如，保持高壓可以迫使在熱解過程中產(chǎn)生的氫進入地層內(nèi)的液相。加熱所述部分至熱解溫度范圍內(nèi)的溫度可以使地層內(nèi)的烴熱解，從而產(chǎn)生液相熱解流體。所產(chǎn)生的液相熱解流體組分可以包含雙鍵和/或自由基。液相中的氫(H2)可以還原所產(chǎn)生的熱解流體的雙鍵，從而降低所產(chǎn)生的熱解流體聚合或形成長鏈化合物的可能性。另外，H2也可以中和所產(chǎn)生的熱解流體中的自由基。液相中的H2可以抑制所產(chǎn)生的熱解流體相互之間反應(yīng)和/或與地層內(nèi)的其它化合物反應(yīng)?？梢暂斔陀缮a(chǎn)井206生產(chǎn)的地層流體通過收集管208至處理設(shè)備210。也可以由熱源202生產(chǎn)地層流體。例如，可以由熱源202生產(chǎn)流體以控制熱源附近地層內(nèi)的壓力?？梢暂斔陀蔁嵩?02生產(chǎn)的流體通過管子或管道至收集管208或者可以輸送所生產(chǎn)的流體通過管子或管道直接至處理設(shè)備210。處理設(shè)備210可以包括分離單元、反應(yīng)單元、提質(zhì)單元、燃料電池、透平機、貯存容器和/或用于處理所生產(chǎn)的地層流體的其它系統(tǒng)和單元。處理設(shè)備可以由至少一部分由地層生產(chǎn)的烴形成運輸燃料。在一些實施方案中，所述運輸燃料可以為航空煤油，例如JP-8。地下地層(如焦油砂或重烴地層)包含電介質(zhì)。在低于100°C的溫度下，電介質(zhì)可以具有電導(dǎo)率、相對介電常數(shù)和損耗因子。當將地層加熱到高于100°c的溫度時，可能會發(fā)生電導(dǎo)率、相對介電常數(shù)和損耗因子的損失，這是由于地層巖石基質(zhì)的孔隙內(nèi)包含的水分損失導(dǎo)致的。為了防止水分損失，可以在使水分蒸發(fā)最小化的溫度和壓力下加熱地層。可以向地層內(nèi)加入導(dǎo)電溶液以有助于保持地層的電性能?？梢詰?yīng)用電極將地層加熱到使水和/或?qū)щ娙芤赫舭l(fā)的溫度和壓力。但用于產(chǎn)生電流的物質(zhì)可能會由于熱應(yīng)力而受到破壞和/或?qū)щ娙芤旱膿p失可能限制層內(nèi)的傳熱。另夕卜，當應(yīng)用電極時，可能會形成磁場。由于磁場的存在，可能希望將非鐵磁性材料用于上覆
地層套管。帶有導(dǎo)電材料的熱源可以允許電流從一個熱源通過地層流入另一個熱源。帶有導(dǎo)電材料的熱源間的電流可以加熱地層，以增加地層內(nèi)的滲透率和/或降低地層內(nèi)烴的粘度。相對于在地層內(nèi)分隔開的加熱器間應(yīng)用傳導(dǎo)熱加熱烴層來說，通過地層應(yīng)用電流或"焦耳熱"加熱可以在更短時間內(nèi)加熱部分烴層。在一些實施方案中，包括導(dǎo)電材料的熱源位于烴層內(nèi)。部分烴層可以用熱源產(chǎn)生且由熱源流過所述層的電流加熱。將導(dǎo)電熱源放置在烴層內(nèi)足夠深的位置以最小化導(dǎo)電溶 液的損失，這可以允許在最小化水和/或?qū)щ娙芤簱p失的情況下將烴層在相對高的溫度下加熱一定時間。圖2-6描述了應(yīng)用具有導(dǎo)電材料的熱源處理地下地層的實施方案的示意圖。圖2描述了位于烴層212內(nèi)的井孔224、224'中的第一導(dǎo)管230和第二導(dǎo)管232。在某些實施方案中，第一導(dǎo)管230和/或第二導(dǎo)管232是導(dǎo)體(例如暴露的金屬或裸露的金屬導(dǎo)體)。在一些實施方案中，導(dǎo)管230、232在地層內(nèi)以基本水平或傾斜取向。導(dǎo)管230、232可以位于烴層212的底部或接近底部。井孔224、224'可以是開放井孔。在一些實施方案中，所述導(dǎo)管由部分井孔延伸。在一些實施方案中，井孔224、224，的垂直或上覆地層部分用隔熱水泥或泡沫水泥砌成。井孔224、224'可以包括封隔器228和/或電絕緣體234。在一些實施方案中，封隔器228不是必需的。電絕緣體234可以使導(dǎo)管230、232與套管216絕緣。在一些實施方案中，鄰近上覆地層218的部分套管216由抑制鐵磁性效應(yīng)的材料制成。上覆地層內(nèi)的套管可以由玻璃纖維、聚合物和/或非鐵磁性金屬(例如高錳鋼)制成。在鄰近上覆地層218的部分套管216內(nèi)抑制鐵磁性效應(yīng)可以減少到上覆地層的熱損失和/或在上覆地層內(nèi)的電損失。在一些實施方案中，上覆地層套管216包括非金屬材料如玻璃纖維、聚氯乙烯(PVC)、氯化聚氯乙烯(CPVC)、高密度聚乙烯(HDPE)和/或非鐵磁性金屬(例如非鐵磁性的高錳鋼)。工作溫度可用于上覆地層218的HDPE包括可由Dow ChemicalCo. , Inc.(美國，Midland，Michigan)獲得的HDPE。在一些實施方案中，套管216包括偶合在非鐵磁性金屬內(nèi)徑和/或外徑上的碳鋼(例如含有銅或鋁的碳鋼覆層)，從而抑制碳鋼中的鐵磁性效應(yīng)或感應(yīng)效應(yīng)。其它非鐵磁性金屬包括但不限于含有至少15wt%錳、O. 7wt%碳、2被％鉻的錳鋼；含有至少18被％鋁的鐵鋁合金；以及奧氏體不銹鋼如304不銹鋼或316不銹鋼。導(dǎo)管230、232的部分或全部可以包括導(dǎo)電材料236。導(dǎo)電材料包括但不限于厚壁銅、熱處理銅(“硬化銅”)、含銅碳鋼覆層、鋁、或含不銹鋼的鋁或銅覆層。導(dǎo)管230、232的尺寸和特征能使導(dǎo)管隨后用于注射井和/或生產(chǎn)井。導(dǎo)管230和/或?qū)Ч?32可以包括穿孔或開孔238，以允許流體流入或流出所述導(dǎo)管。在一些實施方案中，部分導(dǎo)管230和/或?qū)Ч?32預(yù)先開孔并在孔上初始放置有蓋子和隨后移除。在一些實施方案中，導(dǎo)管230和/或?qū)Ч?32包括開槽內(nèi)襯。在所需的時間后(例如已在所述層中建立起注入能力之后)，可以移除所述穿孔的蓋子或者可以打開狹槽以開放部分導(dǎo)管230和/或?qū)Ч?32，從而將導(dǎo)管轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)井和/或注射井。在一些實施方案中，通過在導(dǎo)管內(nèi)插入可膨脹支架移除蓋子，從而除掉蓋子和/或打開狹槽。在一些實施方案中，應(yīng)用熱量降解放置在導(dǎo)管230和/或?qū)Ч?32的開孔內(nèi)的物質(zhì)。降解后，流體可以流入或流出導(dǎo)管230和/或?qū)Ч?32?？梢杂梢粋€或多個地面電源通過導(dǎo)體240、240'向?qū)щ姴牧?36供電。導(dǎo)體240、2401可以為在管子或其它支撐元件上支撐的電纜。在一些實施方案中，導(dǎo)體240、24(V為電從中流過到達導(dǎo)管230或?qū)Ч?32的導(dǎo)管。電接頭242可以用于將導(dǎo)體240、240'電偶合至導(dǎo)管230、232上。導(dǎo)體240和導(dǎo)體240'可以被偶合到同一電源上從而形成電路。套管216的各區(qū)段(例如封隔器228和電接頭242之間的區(qū)段)可以包括或由絕緣材料(如搪瓷涂層)制成，以防止電流泄漏入地層表面。
在一些實施方案中，將直流電源提供給第一導(dǎo)管230或第二導(dǎo)管232。在一些實施 方案中，將隨時間變化的電流提供給第一導(dǎo)管230和/或第二導(dǎo)管232。由導(dǎo)體240、240'流入導(dǎo)管230、232的電流可以是低頻電流(例如約50Hz、約60Hz或至多約1000Hz的頻率)。第一導(dǎo)管230和第二導(dǎo)管232間的電壓差可以為約100-1200伏、約200-1000伏、或約500-700伏。在一些實施方案中，可以應(yīng)用更高頻率的電流和/或更高的電壓差。應(yīng)用隨時間變化的電流可以允許在地層內(nèi)放置更長的導(dǎo)管。應(yīng)用更長的導(dǎo)管允許在同一時間使更多地層受熱，和可以減少總的操作費用。流入第一導(dǎo)管230的電流可以流過烴層212至第二導(dǎo)管232和回到電源。通過烴層212的電流有可能導(dǎo)致電阻加熱烴層。在加熱過程中，可以在地面測量導(dǎo)管230、232中的電流?？梢酝ㄟ^測量進入導(dǎo)管230,232的電流來監(jiān)測加熱過程的進展。導(dǎo)管230、232間的電流可以穩(wěn)步增加，直到達到預(yù)定的上限(Imax)。在一些實施方案中，在導(dǎo)管處發(fā)生水的蒸發(fā)，在該時刻觀察到電流下降。系統(tǒng)的電流用箭頭244表示。在導(dǎo)管230、232之間的含烴層212中的電流加熱各導(dǎo)管之間和周圍的烴層。導(dǎo)管230、232可以為地層內(nèi)為各井間提供多個通道的各導(dǎo)管圖案的一部分，從而使層212的更大部分受熱。所述圖案可以為規(guī)則圖案(例如三角形或矩形圖案)或不規(guī)則圖案。圖3描述了應(yīng)用導(dǎo)電材料處理地下地層的系統(tǒng)的實施方案的示意圖。導(dǎo)管246和地線248可以由井孔224、224'延伸進入烴層212。地線248可以為離導(dǎo)管246約5_30m遠(例如約10m、約15m、或約20m)在烴層212中放置的棒或?qū)Ч?。在一些實施方案中，電絕緣體23V將地線248與套管2W和/或位于井孔22V中的導(dǎo)管段250電絕緣。如圖所示，地線248為包括開孔238的導(dǎo)管。導(dǎo)管246可以包括導(dǎo)電材料236的區(qū)段252、254。區(qū)段252、254可以通過電絕緣材料256隔開。電絕緣材料256可以包括聚合物和/或一個或多個陶瓷絕緣體。區(qū)段252可以通過導(dǎo)體240電偶合至電源上。區(qū)段254可以通過導(dǎo)體240'電偶合至電源上。電絕緣體234可以將導(dǎo)體240與導(dǎo)體240'隔開。電絕緣材料256的尺寸和絕緣性能可足以抑制電流從區(qū)段252流過絕緣材料256到區(qū)段254。例如，電絕緣材料256的長度可以為約30米、約35米、約40米或更長。應(yīng)用具有導(dǎo)電區(qū)段252、254的導(dǎo)管可以允許在地層內(nèi)鉆探更少的井孔。具有導(dǎo)電區(qū)段的導(dǎo)管(“分段熱源”)可以允許更長的導(dǎo)管長度。在一些實施方案中，分段熱源允許用于驅(qū)油方法(例如蒸汽輔助重力排油和/或循環(huán)蒸汽驅(qū)油方法)的注射井相距更遠，和因此實現(xiàn)總體更高的采收效率。通過導(dǎo)體240提供的電流可以流入導(dǎo)電區(qū)段252、通過烴層212至與區(qū)段252相對的地線248的區(qū)域。電流可以沿著地線248流入與區(qū)段254相對的地線的區(qū)段。電流可以流過烴層212至區(qū)段254和通過導(dǎo)體240'回到電源回路，從而完成整個電路。電接頭258可以將區(qū)段254與導(dǎo)體240'電偶合。電流用箭頭244表示。流過烴層212的電流可以加熱烴層，在所述層中產(chǎn)生流體注入能力、使所述層中的烴移動和/或使所述層中的烴熱解。當應(yīng)用分段熱源時，用于烴層初始加熱所需的電流量可以比應(yīng)用兩個非分段熱源或兩個電極加熱時所需的電流少至少50%。應(yīng)用生產(chǎn)井可以從烴層212和/或地層的其它區(qū)域中產(chǎn)出烴。在一些實施方案中，導(dǎo)管246的一個或多個區(qū)段位于頁巖層中，而地線248位于烴層212中。電流沿相對方向通過導(dǎo)體240、240'的電流可以允許至少部分抵消由電流引起的磁場。至少部分抵消磁場可以抑制在導(dǎo)管246的上覆地層部分和井孔224的井頭中產(chǎn)生感應(yīng)效應(yīng)。
圖4描述了其中使用第一導(dǎo)管246和第二導(dǎo)管246^加熱烴層212的實施方案。電絕緣材料256可以將第一導(dǎo)管246的區(qū)段252、254隔開。電絕緣材料256'可以將第二導(dǎo)管246'的區(qū)段252'、254'隔開。電流可以由電源流過第一導(dǎo)管246的導(dǎo)體240至區(qū)段252。電流可以流過含烴層212至第二導(dǎo)管246'的區(qū)段254'。電流可以通過第二導(dǎo)管246'的導(dǎo)體240'返回電源。類似地，電流可以流過第二導(dǎo)管246'的導(dǎo)體240至區(qū)段252'，流過烴層212至第一導(dǎo)管246的區(qū)段254，和電流可以通過第一導(dǎo)管246的導(dǎo)體240'返回電源。電流流動用箭頭244表示。由導(dǎo)管246、246'的導(dǎo)電區(qū)段產(chǎn)生的電流可以加熱導(dǎo)管間的部分烴層212，和在所述層中產(chǎn)生流體注入能力、使所述層中的烴移動、和/或使所述層中的烴熱解。在一些實施方案中，導(dǎo)管246、246^的一個或多個部分放置在頁巖層中。如參考圖3和圖4所述，通過形成相對的電流流動通過井孔，可以抵消上覆地層內(nèi)的磁場。抵消上覆地層內(nèi)的磁場可以允許在上覆地層的套管216中應(yīng)用鐵磁性材料。在井孔中應(yīng)用鐵磁性套管可能比非鐵磁性套管(如玻璃纖維套管)更便宜和/或更易于安裝。在一些實施方案中,可以從公用井孔中分支出兩個或多個導(dǎo)管。圖5描述了從一個公用井孔中延伸出兩個導(dǎo)管的實施方案的示意圖。從一個公用井孔延伸出多個導(dǎo)管有可能通過在地層內(nèi)形成更少的井孔而降低成本。應(yīng)用公用井孔可以允許井孔之間相距更遠，并與通過地層為每個導(dǎo)管鉆探兩個不同的井孔一樣產(chǎn)生相同的熱效率和相同的加熱時間。應(yīng)用公用井孔可以允許將鐵磁性材料用于上覆地層的套管216中，這是因為導(dǎo)管230、232的上覆地層區(qū)段中近似相等且流向相對的電流抵消了磁場。從一個公用井孔延伸出多個導(dǎo)管可以允許使用更長的導(dǎo)管。導(dǎo)管230、232可以從井孔224的公用垂直部分260延伸出來。導(dǎo)管232可以通過垂直部分260的開孔(例如采礦用窗口 )進行安裝。導(dǎo)管230、232可以從垂直部分260基本水平或傾斜地延伸。導(dǎo)管230、232可以包括導(dǎo)電材料236。在一些實施方案中，如圖3和圖4中針對導(dǎo)管246所述，導(dǎo)管230、232包括導(dǎo)電區(qū)段和電絕緣材料。導(dǎo)管230和/或?qū)Ч?32可以包括開孔238。電流可以從電源通過導(dǎo)體240流入導(dǎo)管230。電流可以流過含烴層212至導(dǎo)管232。電流可以從導(dǎo)管232流過導(dǎo)體240'返回電源而完成回路。由箭頭244表示的從導(dǎo)管230、232流過烴層212的電流加熱導(dǎo)管間的烴層。在某些實施方案中，用高電導(dǎo)率材料涂覆或包覆電極(如導(dǎo)管230、232、導(dǎo)管246和/或地線248)以減少能量損失。在一些實施方案中，用高電導(dǎo)率材料涂覆或包覆上覆地層導(dǎo)體(如導(dǎo)體240)。圖7描述了帶有加熱區(qū)覆層264的導(dǎo)管230和帶有上覆地層覆層266的導(dǎo)體240的實施方案。在某些實施方案中，導(dǎo)管230由碳鋼制成。覆層264可以為銅或其它高導(dǎo)電性材料。在某些實施方案中，覆層264和/或覆層266通過在導(dǎo)管或?qū)w上包裹覆層的薄層而與導(dǎo)管230和/或?qū)w240偶合。在一些實施方案中，覆層264和/或覆層266通過應(yīng)用電解沉積或涂覆覆層而與導(dǎo)管230和/或?qū)w240偶合。在某些實施方案中，由于沿導(dǎo)體的電流基本恒定，上覆地層覆層266沿導(dǎo)體240長度的厚度基本恒定。但在地層的烴層中，如果注入地層的電流是均勻的，則電流流入地層內(nèi)和電流沿導(dǎo)管230的長度線性降低。由于導(dǎo)管230中的電流沿導(dǎo)管長度降低，加熱區(qū)覆層264的厚度可以與電流一起線性減小，但仍然將沿導(dǎo)管長度的能量損失降低至可接受的水平。沿導(dǎo)管230的長度將加熱區(qū)覆層264逐漸縮減至較薄厚度會減小在導(dǎo)管上設(shè)置覆層的 總成本?？梢赃x擇加熱區(qū)覆層264的錐度，以沿導(dǎo)管230的長度提供一定的電輸出特性。在某些實施方案中，設(shè)計加熱區(qū)覆層264的錐度以沿導(dǎo)管長度提供近似恒定的電流密度，從而沿導(dǎo)管長度電流線性降低。在一些實施方案中，設(shè)計加熱區(qū)覆層264的厚度和錐度，從而在選定的加熱速率或低于該加熱速率下(例如為約160W/m或低于該值)加熱地層。在一些實施方案中，設(shè)計加熱區(qū)覆層264的厚度和錐度，從而使沿覆層的電壓梯度小于選定值(例如小于約O. 3V/m)。在某些實施方案中，可以實施分析計算以優(yōu)化加熱區(qū)覆層264的厚度和錐度。可以優(yōu)化加熱區(qū)覆層264的厚度和錐度，從而相比于應(yīng)用恒定厚度的加熱區(qū)覆層產(chǎn)生較大的成本節(jié)約。例如通過沿導(dǎo)管230的長度方向使加熱區(qū)覆層264形成錐度，有可能節(jié)約超過50%的成本。在某些實施方案中，用導(dǎo)電材料和/或?qū)岵牧咸畛潆姌O(如導(dǎo)管230、232、導(dǎo)管246和/或地線248)的鉆孔。例如，可以用導(dǎo)電材料和/或?qū)岵牧咸畛鋵?dǎo)管的內(nèi)側(cè)。在某些實施方案中，用石墨、導(dǎo)電性水泥或它們的組合物填充帶有電極的井孔。用導(dǎo)電和/或?qū)岵牧咸畛渚卓梢栽黾酉虻貙觾?nèi)傳導(dǎo)電流的電極的有效電直徑，和/或增加在井孔中產(chǎn)生的任意熱的分配。在一些實施方案中，應(yīng)用圖2、3、4和/或5中描述的實施方案中所述的加熱系統(tǒng)加熱地下地層，從而將烴層212中的流體加熱到移動、減粘和/或熱解溫度。這種受熱的流體可以由烴層和/或地層的其它區(qū)域生產(chǎn)。當加熱烴層212時，烴層受熱部分的電導(dǎo)率增力口。例如，當?shù)貙拥臏囟葟?0°C增加到100°C時，接近地面的烴層的電導(dǎo)率可以增加三倍。對于更深的地層，由于流體壓力增加，水的蒸發(fā)溫度較高，電導(dǎo)率的增加可能更大。電導(dǎo)率的更大增加可能會增加地層的加熱速率。因此，當?shù)貙觾?nèi)的電導(dǎo)率增加時，加熱的增加可能更多集中在較深的層中。作為加熱的結(jié)果，烴層中重烴的粘度會減小。粘度減小可以在所述層中產(chǎn)生更多的注入能力和/或使烴在所述層中移動。作為應(yīng)用如圖2、3、4和/或5中描述的實施方案中描述的加熱系統(tǒng)能夠迅速加熱烴層的結(jié)果，可以更迅速地實現(xiàn)烴層中足夠的流體注入能力，例如在約兩年內(nèi)實現(xiàn)。在一些實施方案中，應(yīng)用這些加熱系統(tǒng)在熱源和生產(chǎn)井之間產(chǎn)生用于驅(qū)動和/或移動過程的排放路徑。在一些實施方案中，應(yīng)用這些加熱系統(tǒng)在驅(qū)油過程中提供熱量。與驅(qū)油方法的熱量輸入(例如蒸汽注入的熱量輸入)相比，通過加熱系統(tǒng)提供的熱量可能較小。一旦已經(jīng)建立了足夠的流體注入能力，則可以向烴層212的受熱部分注入驅(qū)動流體、加壓流體和/或溶解流體。在一些實施方案(例如圖2和5中描述的實施方案)中，導(dǎo)管232穿孔，和流體通過導(dǎo)管注入，以移動和/或進一步加熱烴層2 12。流體可以朝向?qū)Ч?30排放和/或移動。導(dǎo)管230可以在導(dǎo)管232開孔的同時開孔，或者在開始生產(chǎn)時開孔。地層流體可以通過導(dǎo)管230和/或地層的其它區(qū)域生產(chǎn)。如圖6所示，導(dǎo)管230放置在位于烴層212A和212B之間的層262中。導(dǎo)管232位于烴層212A中。如圖6所示，導(dǎo)管230、232可以為圖2和/或圖5中描述的導(dǎo)管230、232以及圖3和圖4中描述的導(dǎo)管246、246'或地線248中的任一個。在一些實施方案中，部分導(dǎo)管230位于烴層212A或212B和層262中。層262可以為導(dǎo)電層、水/砂層、或孔隙率與烴層212A和/或烴層212B不同的烴層。在一些實施方案中，層262為頁巖層。層262的電導(dǎo)率可以為約O. 2-0. 5mho/m。烴層212A和/或212B的電導(dǎo)率可以為約O. 02-0. 05mho/m。層262與烴層212A和/或212B之間的電導(dǎo)率比可以為約10: I、約20: I、或約100:1。當層262為頁巖層時，加熱所述層可以使頁巖層脫水和增加所述頁巖層的滲透率，以允許流體流過所述頁巖層。頁巖層中滲透率增加允許移動的烴從烴層212A流入烴層212B，允許驅(qū)動流體注入烴層212A中，和/或允許在烴層212A中實施蒸汽驅(qū)油過程(例如SAGD、循環(huán)的蒸汽浸泡(CSS)、順序CSS和SAGD或蒸汽驅(qū)油、或同時的SAGD和CSS)。在一些實施方案中，選擇導(dǎo)電層以在導(dǎo)電層內(nèi)提供電導(dǎo)率的橫向連續(xù)性，和對于給定厚度，提供比周圍烴層明顯更高的電導(dǎo)率。按此基準選擇的薄導(dǎo)電層基本上可以限制熱產(chǎn)生在導(dǎo)電層內(nèi)及其周圍，和允許電極排間大得多的間距。在一些實施方案中，以電阻測井為基準選擇待加熱的層，從而提供電導(dǎo)率的橫向連續(xù)性。對于待加熱層的選擇在Glandt等人的美國專利US 4，926，941中有述。一旦產(chǎn)生了足夠的流體注入能力，可以通過注射井和/或?qū)Ч?30向?qū)?62中注入流體，以加熱或移動烴層212B中的流體?？梢杂蔁N層212B和/或所述地層的其它區(qū)域生產(chǎn)流體。在一些實施方案中，在導(dǎo)管232中注入流體，以移動和/或加熱烴層212A。可以由位于烴層212B和/或所述地層的其它區(qū)域中的導(dǎo)管230和/或其它生產(chǎn)井生產(chǎn)受熱和/或移動的流體。在某些實施方案中，除了原位熱處理方法外，組合加壓流體應(yīng)用溶解流體處理烴地層。在一些實施方案中，在應(yīng)用驅(qū)油方法處理烴地層之后，組合加壓流體應(yīng)用溶解流體。在一些實施方案中，使溶解流體發(fā)泡或?qū)⑵渲瞥膳菽蕴岣唑?qū)油方法的效率。因為泡沫的有效粘度可能大于各組分的粘度，應(yīng)用泡沫組合物可以提高驅(qū)動流體的驅(qū)油效率。在一些實施方案中，所述溶解流體包括泡沫組合物。所述泡沫組合物可以與加壓流體和/或驅(qū)動流體同時或交替注入，以在加熱的區(qū)域中形成泡沫。應(yīng)用泡沫組合物可能比應(yīng)用聚合物溶液更有利，這是因為泡沫組合物在至多600°C的溫度下熱穩(wěn)定，而聚合物組合物在溫度高于150°C時可能會降解。與應(yīng)用聚合物組合物相比，在溫度高于約150°C下應(yīng)用泡沫組合物可以允許更多的烴流體和/或更有效地從地層內(nèi)脫除烴。泡沫組合物可以包括但不限于表面活性劑。在某些實施方案中，泡沫組合物包括聚合物、表面活性劑、無機堿、水、蒸汽和/或鹽水。所述無機堿可以包括但不限于氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉或它們的混合物。聚合物包括在水或鹽水中可溶的聚合物，例如但不限于環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷聚合物。表面活性劑包括離子型表面活性劑和/或非離子型表面活性劑。離子型表面活性劑的例子包括α-烯烴磺酸鹽、烷基磺酸鈉和烷基苯磺酸鈉。非離子型表面活性劑包括例如三乙醇胺。能夠形成泡沫的表面活性劑包括但不限于α-烯烴磺酸鹽、烷基聚烷氧基亞烷基磺酸鹽、芳族磺酸鹽、烷基芳族磺酸鹽、醇乙氧基丙三醇磺酸鹽(AEGS)或它們的混合物。能夠成為泡沫的表面活性劑的非限定性例子包括AEGS 25-12表面活性劑、十二烷基3Ε0硫酸鈉、和應(yīng)用Guerbet方法由支化醇制備的硫酸鹽,例如十二燒基(Guerber t)3P0硫酸鈉63、異十三燒基(Guerbert) 4P0硫酸銨63、十四燒基(Guerbert) 4P0硫酸鈉63。用于處理烴地層的非離子型和離子型表面活性劑和/或它們的應(yīng)用方法和/或發(fā)泡方法在Dilgren等人的美國專利 US 4，643，256,Loh 等人的 US5, 193，618,Teletzke 等人的 US 5，046，560、 Sevigny 等人的 US5, 358，045、Wang 的 US 6，439，308、Shpakoff 等人的 US 7，055，602、Shpakoff 等人的 US 7，137，447、Shpakoff 等人的 US 7，229，950 和 Shpakoff 等人的 US7，262，153 以及 Wellington 等在 1988 年 American Chemical Society Symposium SeriesNo.373 的 ^Surfactant-Induced Mobility Control for Carbon Dioxide Studied withComputerized Tomography^ 中有述。在加入蒸汽的過程中或之后，可以通過注入泡沫組合物在地層內(nèi)形成泡沫。在注入泡沫組合物之前、過程中或之后，可以向地層內(nèi)注入加壓流體(例如二氧化碳、甲烷和/或氮)。加壓流體的類型可以基于泡沫組合物中應(yīng)用的表面活性劑。例如二氧化碳可以與醇乙氧基丙三醇磺酸鹽一起應(yīng)用。加壓流體和泡沫組合物可以在地層內(nèi)混合和產(chǎn)生泡沫。在一些實施方案中，在注入前可以使不可冷凝氣體與泡沫組合物混合以形成預(yù)發(fā)泡組合物。可以定期性地向受熱的地層內(nèi)注入泡沫組合物、加壓流體和/或預(yù)發(fā)泡組合物?？梢栽谧阋灾脫Q地層流體但不壓裂貯層的壓力下注入泡沫組合物、預(yù)發(fā)泡組合物、驅(qū)動流體和/或加壓流體。圖8描述了具有感應(yīng)供電管的U形加熱器的實施方案。加熱器222包括在橫跨井孔224A和井孔224B的開孔中的電導(dǎo)體220和管子226。在某些實施方案中，電導(dǎo)體220和/或電導(dǎo)體的電流負載部分與管子226電絕緣。電導(dǎo)體220和/或電導(dǎo)體的電流負載部分與管子226電絕緣，從而電流不從電導(dǎo)體流入所述管子，反之亦然(例如所述管子不與所述電導(dǎo)體電連接)。在一些實施方案中，電導(dǎo)體220在管子226內(nèi)部中心處(例如如圖9所示，應(yīng)用定中心器214或其它支承結(jié)構(gòu))。定中心器214可以使電導(dǎo)體220與管子226電絕緣。在一些實施方案中，管子226與電導(dǎo)體220接觸。例如，管子226可以懸掛、垂下、或以其它方式接觸電導(dǎo)體220。在一些實施方案中，電導(dǎo)體220包括使電導(dǎo)體的電流負載部分與管子226絕緣的電絕緣層(例如氧化鎂或搪瓷)。如果電導(dǎo)體與管子相互之間物理接觸，則所述電絕緣層抑制電流在電導(dǎo)體220的電流負載部分和管子226間流動。在一些實施方案中，電導(dǎo)體220為暴露的金屬導(dǎo)體加熱器或套管式加熱器。在某些實施方案中，電導(dǎo)體220為絕緣導(dǎo)體如礦物絕緣導(dǎo)體。絕緣導(dǎo)體也可以具有銅芯、銅合金芯或類似導(dǎo)電的具有低電耗的低電阻芯。在一些實施方案中，所述芯為直徑在約O. 5-1〃(I. 27-2. 54cm)之間的銅芯。絕緣導(dǎo)體外皮或外套可以為非鐵磁性的耐腐蝕鋼如347不銹鋼、625不銹鋼、825不銹鋼、304不銹鋼或帶有保護層(例如保護性覆層)的銅。所述外皮的外徑在約1-1. 25〃 (2. 54-3. 18cm)之間。在一些實施方案中，絕緣導(dǎo)體外皮或外套與管子226物理接觸(例如所述管子沿管子長度與外皮物理接觸)，或者所述外皮與所述管子電連接。在該實施方案中，絕緣導(dǎo)體的電絕緣使絕緣導(dǎo)體的芯與外套和管子電絕緣。圖10描述了帶有與管子226電接觸的絕緣導(dǎo)體外皮的感應(yīng)加熱器的實施方案。電導(dǎo)體220為絕緣導(dǎo)體。絕緣導(dǎo)體外皮應(yīng)用電接頭268與管子226電連接。在一些實施方案中，電接頭268為滑動接觸器。在某些實施方案中，電接頭268將絕緣導(dǎo)體外皮與管子226在管子終端處或其附近電連接。在管子226終端處或其附近的電連接基本上用沿絕緣導(dǎo)體外皮的電壓平衡了沿管子的電壓。使沿管子226的電壓與沿外皮的電壓平衡可以抑制在管子和外皮之間產(chǎn)生電弧。
如圖8、9和10所示，管子226可以為鐵磁性的或包括鐵磁性材料。管子226的厚度可以使得電導(dǎo)體220用隨時間變化的電流供電時，由于管子的鐵磁性性能，電導(dǎo)體在管子226的表面上產(chǎn)生感應(yīng)電流(例如在管子內(nèi)部和管子外部都產(chǎn)生感應(yīng)電流)。在管子226的表面的趨膚深度中產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而管子作為趨膚效應(yīng)加熱器操作。在某些實施方案中，感應(yīng)電流在管子226的內(nèi)表面和/或外表面上沿軸向(縱向)循環(huán)。流過電導(dǎo)體220的電流的縱向流動主要在管子226中感應(yīng)產(chǎn)生縱向電流(大多數(shù)感應(yīng)電流在管子中沿縱向流動)。與感應(yīng)電流主要為角電流相比，使管子226中主要為縱向的感應(yīng)電流可以提供每英尺更高的電阻。在某些實施方案中，管子226中的電流用電導(dǎo)體220中的低頻電流感應(yīng)產(chǎn)生(例如從50Hz或60Hz到約1000Hz)。在一些實施方案中，在管子226內(nèi)表面和外表面上的感應(yīng)電流基本相等。在某些實施方案中，管子226的厚度大于管子中鐵磁性材料在鐵磁性材料的居里溫度處或其附近或者在鐵磁性材料的相變溫度或其附近的趨膚深度。例如，管子226的厚度可以為管子中鐵磁性材料在鐵磁性材料的居里溫度或相變溫度附近的趨膚深度的至少
2.I倍、至少2. 5倍、至少3倍或至少4倍。在某些實施方案中，管子226的厚度為管子中鐵磁性材料在低于鐵磁性材料的居里溫度或相變溫度約50°C下的趨膚深度的至少2. I倍、至少2. 5倍、至少3倍或至少4倍。在某些實施方案中，管子226為碳鋼。在一些實施方案中，管子226用耐腐蝕涂層(例如瓷或陶瓷涂層)和/或電絕緣涂層涂覆。在一些實施方案中，電導(dǎo)體220具有電絕緣涂層。管子226和/或電導(dǎo)體220上的電絕緣涂層的例子包括但不限于搪瓷涂層、氧化鋁涂層或氧化鋁-二氧化鈦涂層。在一些實施方案中，管子226和/或電導(dǎo)體220用涂層如聚乙烯或其它合適的低摩擦系數(shù)涂層涂覆，所述涂層在為加熱器供電時可以熔化或分解。所述涂層可能利于管子和/或電導(dǎo)體在地層內(nèi)放置。在一些實施方案中，管子226包括耐腐蝕鐵磁性材料，例如但不限于410不銹鋼、446不銹鋼、T/P91不銹鋼、T/P92不銹鋼、合金52、合金42和Invar 36。在一些實施方案中，管子226為添加有鈷(例如加入約3-10wt%的鈷)和/或鑰(例如約O. 5wt%鑰)的不銹鋼管子。在管子226中的鐵磁性材料的居里溫度或相變溫度處或其附近，鐵磁性材料的磁導(dǎo)率迅速降低。當管子226的磁導(dǎo)率在居里溫度或相變溫度處或其附近降低時，在管子中有很少或根本沒有電流，這是因為在這些溫度下，管子基本上為非鐵磁性的，和電導(dǎo)體220不能在管子中產(chǎn)生感應(yīng)電流或不能產(chǎn)生明顯的感應(yīng)電流。在管子226中有很少或者根本沒有電流，管子的溫度會降低至更低溫度，直到磁導(dǎo)率增加和管子再次變?yōu)殍F磁性的。因此，管子226在居里溫度或相變溫度處或其附近會自我限制，和由于管子中鐵磁性材料的鐵磁性性能，作為限溫加熱器操作。因為在管子226中產(chǎn)生感應(yīng)電流，與將電流直接施加到鐵磁性材料的限溫加熱器相比，其調(diào)節(jié)比可能更高，和管子的電流下降更急劇。例如，應(yīng)用管子226中的感應(yīng)電流的加熱器的調(diào)節(jié)比可以為至少約5、至少約10、或至少約20，而將電流直接施加到鐵磁性材料的限溫加熱器的調(diào)節(jié)比可能為至多約5。當在管子226中產(chǎn)生感應(yīng)電流時，管子為烴層212提供熱量并在烴層中確定加熱區(qū)。在某些實施方案中，管子226加熱到至少約300°C、至少約500°C、或至少約700°C的溫 度。因為在管子226的內(nèi)表面和外表面上都產(chǎn)生感應(yīng)電流，與將電流直接施加到鐵磁性材料且將電流限制在一個表面的限溫加熱器相比，管子的產(chǎn)熱增加。因此，可以向電導(dǎo)體220提供較少的電流，以與將電流直接施加到鐵磁性材料的加熱器產(chǎn)生相同的熱量。在電導(dǎo)體220中應(yīng)用較少的電流降低了功率消耗且減少了在地層的上覆地層內(nèi)的功率損失。在某些實施方案中，管子226具有較大直徑?？梢詰?yīng)用較大直徑來平衡或基本平衡管子上來自管子內(nèi)部或外部的高壓。在一些實施方案中，管子226的直徑在約I. 5"(約
3.8cm)-約5〃(約12. 7cm)之間。在一些實施方案中，管子226的直徑為約3_13cm、約4_12cm或約5-llcm。增加管子226的直徑可以通過增加管子的換熱表面積而向地層提供更多的熱量輸出。在一些實施方案中，流體流過管子226的環(huán)形面或流過管子內(nèi)部的另一導(dǎo)管。例如，可以應(yīng)用流體冷卻加熱器、由加熱器回收熱量和/或在向加熱器供電之前初始加熱地層。在一些實施方案中，加熱含烴地層的方法可以包括應(yīng)用感應(yīng)加熱器在第一頻率下為位于地層內(nèi)的細長電導(dǎo)體提供隨時間變化的電流。可以在第一頻率下用隨時間變化的電流在鐵磁性導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。在一些實施方案中,鐵磁性導(dǎo)體可以至少部分包圍電導(dǎo)體和至少部分繞電導(dǎo)體縱向延伸。鐵磁性導(dǎo)體可以用感應(yīng)電流電阻加熱。例如，可以用感應(yīng)電流電阻加熱所述鐵磁性導(dǎo)體，從而將鐵磁性導(dǎo)體電阻加熱到第一溫度。第一溫度可以至多為約300°C?？梢栽试S熱量在第一溫度下從鐵磁性導(dǎo)體傳遞到至少部分地層?？梢栽诘谝粶囟认掠描F磁性導(dǎo)體蒸發(fā)地層內(nèi)的至少一些水。在這些較低的溫度下(例如至多約260°C或約300°C )，可以在不損壞加熱器的條件下抑制焦炭的形成。在一些實施方案中，可以在第二頻率下向細長電導(dǎo)體提供隨時間變化的電流?？梢栽诘诙l率下用隨時間變化的電流在鐵磁性導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。可以用感應(yīng)電流電阻加熱鐵磁性導(dǎo)體。例如，可以用感應(yīng)電流電阻加熱所述鐵磁性導(dǎo)體，從而將鐵磁性導(dǎo)體電阻加熱到第二溫度。第二溫度可以高于約300°C?？梢栽试S熱量在第二溫度下從鐵磁性導(dǎo)體傳遞到至少部分地層。可以在第二溫度下用鐵磁性導(dǎo)體使部分地層內(nèi)的至少一些烴移動。用第二頻率時必須注意，因為它不能升溫太高，否則有可能損壞感應(yīng)加熱器。在一些實施方案中，可以由Siemens AG(德國慕尼黑)提供多頻低溫感應(yīng)加熱器。應(yīng)理解本發(fā)明不限于所描述的特定系統(tǒng)，它當然可以改變。還應(yīng)理解這里應(yīng)用的術(shù)語只是為了描述特定的實施方案，而不用于限制。正如本說明書中所應(yīng)用的，如果上下文中沒有清楚地指明，則單數(shù)形式也包括復(fù)數(shù)。因此，例如，當提到“巖芯”時包括兩個或多個巖芯的組合，和當提到“材料”時包括材料的混合物。在閱讀了本說明書后，本發(fā)明各個方面的進一步調(diào)整和替代實施方案對本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說會變得很明顯。因此，本說明書只是描述性的，和目的是教導(dǎo)本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員實施本發(fā)明的通用方式。應(yīng)理解的是這里所給出和描述的本發(fā)明形式是現(xiàn)有的優(yōu)選實施方案。可以替代這里所說明和描述的元件和材料、可以顛倒部件和過程和可以獨立應(yīng)用本發(fā)明的某些特征，所有這些在受益于本發(fā)明的說明書之后對本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來說都是明顯的。在不偏離后面權(quán)利要求中所描述的本發(fā)明精神和范圍的條件下，可以對這里描述的元件進行改變。應(yīng)理解的是，以下所述權(quán)利要求中的每一特征可以與其它權(quán)利要求的特征組合或 分開。例如，兩個或多個從屬權(quán)利要求的特征可以組合在一起形成一個多項從屬權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種加熱含烴地層的方法，包括 在第一頻率下向位于地層內(nèi)的細長電導(dǎo)體提供隨時間變化的電流； 在第一頻率下用隨時間變化的電流在鐵磁性導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，其中所述鐵磁性導(dǎo)體至少部分包圍所述電導(dǎo)體和至少部分繞所述電導(dǎo)體縱向延伸； 用感應(yīng)電流電阻加熱所述鐵磁性導(dǎo)體，從而將所述鐵磁性導(dǎo)體電阻加熱到第一溫度，其中所述第一溫度至多為約300°c ； 允許熱量在第一溫度下從鐵磁性導(dǎo)體傳遞到至少部分地層； 在第一溫度下用鐵磁性導(dǎo)體蒸發(fā)地層內(nèi)的至少一些水； 在第二頻率下向所述細長電導(dǎo)體提供隨時間變化的電流； 在第二頻率下用隨時間變化的電流在鐵磁性導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流； 用感應(yīng)電流電阻加熱所述鐵磁性導(dǎo)體，從而將所述鐵磁性導(dǎo)體電阻加熱到第二溫度，其中所述第二溫度高于約300°C ； 允許熱量在第二溫度下從鐵磁性導(dǎo)體傳遞到至少部分地層；和 在第二溫度下用鐵磁性導(dǎo)體使部分地層內(nèi)的至少一些烴移動。
2.權(quán)利要求I的方法，其中所述鐵磁性導(dǎo)體的厚度為低于鐵磁性材料居里溫度50°C下鐵磁性導(dǎo)體內(nèi)鐵磁性材料趨膚深度的至少2. I倍。
3.權(quán)利要求I的方法，其中所述鐵磁性導(dǎo)體和所述電導(dǎo)體相互之間關(guān)聯(lián)構(gòu)造，從而電流不會從電導(dǎo)體流入鐵磁性導(dǎo)體或者反之。
4.權(quán)利要求I的方法，還包括沿鐵磁性導(dǎo)體的至少一部分長度提供不同的熱量輸出。
5.權(quán)利要求I的方法，還包括沿從第一電觸點到第二電觸點一個方向向電導(dǎo)體施加電流。
6.權(quán)利要求I的方法，其中來自鐵磁性導(dǎo)體疊加熱的熱量由位于地層內(nèi)的至少一個附加加熱器提供。
7.權(quán)利要求I的方法，其中來自鐵磁性導(dǎo)體疊加熱的熱量由地層內(nèi)的至少一個用感應(yīng)電流電阻加熱的附加鐵磁性導(dǎo)體提供。
8.權(quán)利要求I的方法,還包括由地層生產(chǎn)至少一些移動的烴。
9.權(quán)利要求I的方法,還包括通過位于地層內(nèi)的生產(chǎn)井生產(chǎn)至少一些移動的烴。
10.權(quán)利要求I的方法，還包括在第二溫度下用鐵磁性導(dǎo)體熱解部分地層內(nèi)的至少一些烴。
11.權(quán)利要求10的方法，還包括由地層生產(chǎn)至少一些熱解的烴。
12.權(quán)利要求10的方法，還包括通過位于地層內(nèi)的生產(chǎn)井生產(chǎn)至少一些熱解的烴。
13.—種加熱含烴地層的方法，包括 在第一頻率下向位于地層內(nèi)的細長電導(dǎo)體提供隨時間變化的電流； 在第一頻率下用隨時間變化的電流在鐵磁性導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流； 用感應(yīng)電流電阻加熱所述鐵磁性導(dǎo)體，從而將所述鐵磁性導(dǎo)體電阻加熱到第一溫度，其中所述第一溫度至多為約300°C ； 在第二頻率下向所述細長電導(dǎo)體提供隨時間變化的電流； 在第二頻率下用隨時間變化的電流在鐵磁性導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流；和 用感應(yīng)電流電阻加熱所述鐵磁性導(dǎo)體，從而將所述鐵磁性導(dǎo)體電阻加熱到第二溫度，其中所述第二溫 度高于約300°C。
全文摘要
在第一頻率下向位于地層內(nèi)的電導(dǎo)體提供隨時間變化電流，從而在鐵磁性導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。所述鐵磁性導(dǎo)體至少部分包圍所述電導(dǎo)體和至少部分繞所述電導(dǎo)體縱向延伸。所述鐵磁性導(dǎo)體電阻加熱到至多約300℃的第一溫度。在第一溫度下用熱量使地層內(nèi)的水蒸發(fā)。隨后，在第二頻率下向細長電導(dǎo)體提供隨時間變化的電流，以在第二頻率下產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而將鐵磁性導(dǎo)體電阻加熱到高于約300℃的第二溫度。在第二溫度下熱量從鐵磁性導(dǎo)體傳遞到至少部分地層，以使部分地層內(nèi)的至少一些烴移動。
文檔編號E21B36/04GK102834585SQ201180018289
公開日2012年12月19日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者T·D·福勒, S·V·源 申請人:國際殼牌研究有限公司