專利名稱：溶液采礦系統(tǒng)和用于處理含烴地層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于從各種地下地層例如含烴地層中生產(chǎn)可溶性 礦物和其它產(chǎn)品的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
從地下地層中荻得的烴常常用作能源、作為原料和作為消費品。 對可獲得的烴源耗盡的擔(dān)心和對所生產(chǎn)的烴的總質(zhì)量下降的擔(dān)心已經(jīng) 導(dǎo)致開發(fā)了更加有效地采收、加工和/或使用可獲得的烴源的方法?？?使用原位法從地下地層中移出烴物質(zhì)。可能需要改變地下地層內(nèi)的烴 物質(zhì)的化學(xué)和/或物理性能，以允許烴物質(zhì)更加容易地從地下地層中移 出?；瘜W(xué)和物理變化可包括產(chǎn)生可移出流體、組成變化、溶解度變化、 密度變化、相變和/或地層內(nèi)烴物質(zhì)的粘度變化的原位反應(yīng)。流體可以 是但不限于氣體、液體、乳液、淤漿和/或具有與液體流動類似流動特 征的固體顆粒的物流。
除了烴之外，許多含烴地層包括可溶性礦物?？扇苄缘V物可大量 存在于地層中。 一些可溶性礦物可具有大的經(jīng)濟(jì)價值。在原位熱處理 法期間使用的溫度下， 一些可溶性礦物可能經(jīng)歷分解反應(yīng)。分解反應(yīng) 可能是需要額外的熱輸入到地層中和/或生成不希望的反應(yīng)產(chǎn)物例如 二氧化碳的不希望的吸熱反應(yīng)。
性礦物。除去可溶性礦物減少了需要在原位熱處理法期間加熱的地層 中的物質(zhì)。除去可溶性礦物明顯減少或消除了在原位熱處理法的加熱
期間地層中不希望的吸熱反應(yīng)和這類反應(yīng)的副產(chǎn)物。Vinegar等的美 國專利No. 6， 997, 518描述了用于溶液采礦油頁巖地層和用于從油頁 巖地層中生產(chǎn)烴的系統(tǒng)和方法。使用原位轉(zhuǎn)化法從地層中生產(chǎn)烴。使 用溶液采礦從地層中生產(chǎn)蘇打石和/或其它可溶性礦物。蘇打灰可由碳酸氫鈉生產(chǎn)。由碳酸氫鈉生產(chǎn)蘇打灰需要熱并產(chǎn)生 二氧化碳。提供熱源和使用或處理產(chǎn)生的二氧化碳的能力可能有問題。 因此，需要利用地層提供當(dāng)制備蘇打灰時所需的熱和/或儲存產(chǎn)生的二 氧化碳的用于處理地層的改進(jìn)的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本文中描述的實施方案總體涉及用于處理地下地層的系統(tǒng)和方 法。本文中描述的實施方案還總體涉及在使用原位熱處理法從地層中 生產(chǎn)烴之前用于處理含烴地層的溶液采礦系統(tǒng)和方法。
在一些實施方案中，本發(fā)明提供一種用于處理含蘇打石的油頁巖
地層的方法，其包括通過至少兩個注射井將第一流體提供到部分地 層；通過至少一個注射井從所述部分生產(chǎn)第二流體直到至少兩個注射 井相互連接使得流體可以在兩個注射井之間流動，其中所述第二流體 含至少一些溶于第一流體中的蘇打石；通過相互連接的注射井中的一
個注入第一流體；從至少一個相互連接的注射井中生產(chǎn)第二流體；由 一個或多個加熱器向地層提供熱以加熱地層；和從地層中生產(chǎn)烴流體。 在一些實施方案中，本發(fā)明提供一種用于處理含蘇打石的油頁巖 地層的方法，其包括將第一流體提供到部分地層；從所述部分生產(chǎn) 第二流體，其中所述第二流體含至少一些溶于第一流體中的蘇打石；
由一個或多個加熱器向地層提供熱以加熱地層；將受控量的氧化劑提 供到所述部分地層；和從地層中生產(chǎn)烴流體。
在一些實施方案中，本發(fā)明提供一種用于處理含蘇打石的油頁巖 地層的方法，其包括將第一流體提供到部分地層；從所述部分生產(chǎn) 第二流體以使所述部分地層的至少一些選擇性垂直移位，所述第二流
體含至少一些溶于第一流體中的蘇打石；由一個或多個加熱器向地層 提供熱以將已經(jīng)垂直移位的至少部分地層加熱；和從地層中生產(chǎn)烴流 體。
在一些實施方案中，本發(fā)明提供一種用于處理含蘇打石的油頁巖 地層的方法，其包括將包括蒸汽的第一流體提供到部分地層，其中 所述第 一流體處于所述部分地層中的烴的熱解溫度以下的溫度下；從所述部分生產(chǎn)第二流體，其中所述第二流體含蘇打石；由一個或多個 加熱器向地層提供熱以加熱地層；和從地層中生產(chǎn)烴流體。


在受益于下述詳細(xì)說明并參考附圖的情況下，本發(fā)明的優(yōu)點對于 本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將變得顯而易見，其中
圖1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描述了溶液采礦井的一個實施方案。 圖3描述了溶液釆礦井的一部分的示意圖。 圖4描述了溶液采礦井的一部分的示意圖。
圖5描述了用于溶液采礦和/或原位熱處理法的井模式的正視圖。 圖6描述了用于溶液采礦和從地層中生產(chǎn)烴的原位熱處理法的井 的示意圖。
圖7描述了用于溶液采礦地層的實施方案。
圖8描述了在從地層中溶液采礦蘇打石之前在地層中含有蘇打石 層的地層的實施方案。
圖9描述了在溶液采礦蘇打石之后圖8的地層。
圖IO描述了被一個區(qū)相互連接的兩個注射井的實施方案，該區(qū)已 經(jīng)被溶液采礦以從中除去蘇打石。
圖11描述了在地層中用于加熱含有碳鈉鋁石的地層的實施方案。
盡管本發(fā)明易于進(jìn)行各種改進(jìn)和替代形式，但其具體實施方案通 過附圖內(nèi)的實施例方式給出，且可在此處詳細(xì)描述。附圖可能不是按 比例的。然而，應(yīng)當(dāng)理解，附圖及其詳細(xì)說明不打算限制本發(fā)明到所 公開的特定形式，相反，本發(fā)明擬覆蓋落在所附權(quán)利要求定義的本發(fā) 明的精神與范圍內(nèi)的所有改進(jìn)、等價和替代方案。
具體實施例方式
以下描述總體涉及用于處理地層中的烴和礦物的系統(tǒng)和方法?？?以處理這些地層以得到經(jīng)產(chǎn)品、氬氣、礦物和其它產(chǎn)品。
"烴"通常定義為主要由碳和氫原子形成的分子。烴也可包括其它元素，例如但不限于鹵素、金屬元素、氮、氧和/或硫。烴可以是但 不限于油母質(zhì)、瀝青、焦瀝青、油、天然礦物蠟和瀝青巖。烴可位于 地殼內(nèi)的礦物母巖內(nèi)或者與之相鄰。母巖可包括但不限于沉積巖、砂 子、硅酸鹽、碳酸鹽、硅藻土和其它多孔介質(zhì)。"烴流體"是含烴的 流體。烴流體可含有、夾帶或者被夾帶在非烴流體內(nèi)，所述非烴流體 例如氫氣、氮氣、 一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、水和氦氣。
"地層，，包括一層或多層含烴層、 一層或多層非烴層、上覆地層 和/或下伏地層。"上覆地層"和/或"下伏地層"包括一類或更多不 同類的不可滲透材料。例如上覆地層和/或下伏地層可包括巖石、頁巖、 泥巖或濕/致密碳酸鹽。在原位熱處理法的一些實施方案中，上覆地層 和/或下伏地層可包括一層含烴層或多層含烴層，所述含烴層相對不可 滲透且沒有經(jīng)歷導(dǎo)致上覆地層和/或下伏地層中含烴層顯著特性變化 的原位熱處理加工過程中的溫度。例如下伏地層可含頁巖或泥巖，但 不允許加熱上覆地層到原位熱處理法期間的熱解溫度下。在一些情況 下，上覆地層和/或下伏地層可具有一些滲透性。
"油母質(zhì)"是一種通過自然降解而轉(zhuǎn)化和主要含碳、氫、氮、氧 和硫的固態(tài)不溶性爛。煤和油頁巖是含油母質(zhì)的材料的典型例子。"瀝 青"是一種基本可溶于二硫化碳中的非結(jié)晶固體或粘性烴材料。"油" 是一種含可冷凝烴的混合物的流體。
"地層流體"是指存在于地層內(nèi)的流體，且可包括熱解流體、合 成氣、運動流體、減粘流體和水(蒸汽)。地層流體可包括烴流體以及 非烴流體。術(shù)語"運動流體"是指作為熱處理地層的結(jié)果能流動的含 烴地層內(nèi)的流體。"減粘流體"是指作為熱處理地層的結(jié)果而具有降 低的粘度的流體。
"所生產(chǎn)的流體"是指從地層中移出的地層流體。
"傳熱流體"包括在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力(STP) (O'C和101. 325kPa)下 具有比空氣更高的導(dǎo)熱率的流體。
"熱源"是基本通過傳導(dǎo)和/或輻射傳熱提供熱量到至少部分地層 的任何系統(tǒng)。例如熱源可包括電加熱器，例如絕緣導(dǎo)體、伸長構(gòu)件和/或在導(dǎo)管內(nèi)布置的導(dǎo)體。熱源也可包括通過在地層外部或者內(nèi)部燃燒 燃料生成熱的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以是表面燃燒器、井下氣體燃燒器、無 火焰的分布燃燒器和自然分布的燃燒器。在一些實施方案中，可通過 其它能源供應(yīng)在一個或多個熱源內(nèi)提供或生成的熱量。其它能源可直 接加熱地層，或者可施加能量到傳遞介質(zhì)上，所述傳遞介質(zhì)直接或間 接加熱地層。應(yīng)理解向地層施加熱量的一個或多個熱源可使用不同的 能源。因此，例如對于給定的地層來說，某些熱源可由電阻加熱器供 應(yīng)熱量，某些熱源可由燃燒提供熱量，而某些熱源可由一種或多種其 它能源(例如化學(xué)反應(yīng)、太陽能、風(fēng)能、生物物質(zhì)或其它可再生的能源) 提供熱量?；瘜W(xué)反應(yīng)可包括放熱反應(yīng)(例如氧化反應(yīng))。熱源也可包括 提供熱量到與加熱位置相鄰區(qū)域和/或在其周圍區(qū)域例如加熱器井的 加熱器。
"加熱器"是在井內(nèi)或者在附近的井孔區(qū)域內(nèi)生成熱的任何系統(tǒng) 或熱源。加熱器可以是但不限于電加熱器、燃燒器、與在地層內(nèi)的材 料或者從地層中產(chǎn)生的材料反應(yīng)的燃燒器、和/或它們的組合。
"原位轉(zhuǎn)化法"是指用熱源加熱含烴地層以將至少部分地層的溫 度升高到熱解溫度之上以使得在地層中生產(chǎn)熱解流體的方法。
術(shù)語"井孔"是指通過在地層內(nèi)鉆探或者插入導(dǎo)管形成的地層內(nèi) 的孔。井孔可具有基本上圓形的截面，或者為其它截面形狀。此處所 使用的術(shù)語"井"和"開口"當(dāng)是指在地層內(nèi)的開口時，可與術(shù)語"井 孔"互換使用。
"U-形井孔，，是指從地層中的第 一開口延伸通過至少部分地層并 且在地層中的第二開口通出的井孔。在本上下文中，井孔可以僅僅大
致為"V"或"u"的形狀，應(yīng)理解的是對于被認(rèn)為是"u-形"的井孔 而言，該"u"的"腿"不需要彼此平行或者與"u"的"底部"垂直。
"熱解"是由于施加熱量導(dǎo)致的化學(xué)鍵斷裂。例如熱解可包括通 過單獨加熱將化合物轉(zhuǎn)化成一種或多種其它物質(zhì)。熱量可轉(zhuǎn)移到部分 地層上以引起熱解。
"熱解流體"或"熱解產(chǎn)品"是指基本上在熱解烴的過程中產(chǎn)生的流體。通過熱解反應(yīng)產(chǎn)生的流體可與地層內(nèi)的其它流體混合。該混 合物將被視為熱解流體或熱解產(chǎn)品。此處所使用的"熱解區(qū)"是指反 應(yīng)了或者正在反應(yīng)形成熱解流體的地層體積(例如相對可滲透的地層， 如焦油砂地層)。
"熱的疊加，，是指由兩個或更多個熱源向選擇的地層部分提供熱 以使得至少在熱源之間 一 個位置地層的溫度受到熱源的影響。
"可冷凝的烴"是在25'C和一個大氣壓絕壓下冷凝的烴?？衫淠?的烴可以包括碳數(shù)大于4的烴的混合物。"不可冷凝的烴"是在25X: 和一個大氣壓絕壓下不會冷凝的烴。不可冷凝的烴可以包括碳數(shù)小于 5的烴。
"合成氣"是包括氫氣和一氧化碳的混合物。合成氣的另外組分 可以包括水、二氧化碳、氮氣、曱烷和其它氣體。合成氣可以由各種 方法和原料生成。合成氣可用于合成多種化合物。
"沉降，，是相對于表面的初始高度部分地層向下移動。 層的"厚度，，是指層的橫截面的厚度，其中該橫截面與層的表面 垂直。
"重質(zhì)烴"是粘性烴流體。重質(zhì)烴可以包括高度粘稠的烴流體例 如重質(zhì)油、焦油和/或瀝青。重質(zhì)烴可以含碳和氫以及更小濃度的硫、 氧和氮。附加元素也可以微量存在于重質(zhì)烴中。重質(zhì)烴可以通過API 比重度而分級。重質(zhì)烴通常具有低于約20°的API比重度。例如重質(zhì) 油通常具有約10-20。的API比重度，而焦油通常具有低于約10。的 API比重度。在15。C下，重質(zhì)烴的粘度通常大于約IOO厘泊。重質(zhì)經(jīng) 可以包括芳烴或其它復(fù)雜的環(huán)烴。
可以在相對可滲透的地層中發(fā)現(xiàn)重質(zhì)烴。相對可滲透的地層可以 包括夾帶在例如砂子或碳酸鹽中的重質(zhì)烴。就地層或部分地層而言， "相對可滲透"被定義為10毫達(dá)西或更大(例如10或100毫達(dá)西)的 平均滲透性。就地層或部分地層而言，"相對低的滲透性"被定義為 小于約10毫達(dá)西的平均滲透性。 一個達(dá)西等于約0. 99平方微米。不 可滲透的層通常具有小于約0. 1毫達(dá)西的滲透性。"焦油，，是通常在15。C下具有大于約10， 000厘泊的粘度的粘性 烴。焦油的比重通常大于1. 000。焦油可以具有小于IO。的API比重 度。
可以各種方式處理含烴地層以生產(chǎn)許多不同的產(chǎn)品。含烴地層可 以分階段處理。在一些實施方案中，可以最初用溶液釆礦法處理含烴 地層。溶液采礦法可以從地層中除去一些可溶性礦物。在溶液采礦法 之后，可以使用原位熱處理法從地層中生產(chǎn)烴和/或氫氣?？梢酝ㄟ^加 熱地層以使存在的烴流動、通過熱解反應(yīng)和/或通過合成氣反應(yīng)而在地 層中生產(chǎn)烴和/或氫氣。在原位熱處理法之后，可以用溶液釆礦法處理 地層。在一些實施方案中，溶液采礦可以生產(chǎn)地層中一些殘余的碳。 在原位熱處理法之后使用的溶液釆礦法可允許生產(chǎn)在加熱地層期間形 成的礦物4匕合物。
圖1描述了用于處理含烴地層的系統(tǒng)的一部分的實施方案的示意 圖。原位熱處理系統(tǒng)可包括屏蔽井200。使用屏蔽井在處理區(qū)周圍形 成屏蔽層。屏蔽層抑制流體流出和/或流入處理區(qū)。屏蔽井包括但不限 于脫水井、真空井、捕集井、注射井、泥漿井、冷凍井或它們的組合。 在一些實施方案中，屏蔽井200是脫水井。脫水井可除去液體水和/ 或抑制液體水進(jìn)入待加熱的部分地層內(nèi)或者正在加熱的地層內(nèi)。在圖 1描述的實施方案中，給出了僅僅沿著熱源202的一側(cè)延伸的屏蔽井 200，但屏蔽井典型地包圍所使用的或者待使用的加熱地層的處理區(qū)的 全部熱源202。
熱源202置于至少部分地層內(nèi)。熱源202可包括加熱器，例如絕 緣導(dǎo)體、導(dǎo)管內(nèi)的導(dǎo)體加熱器、表面燃燒器、無火焰的分布/或自然分 布的燃燒器。熱源202也可包括其它類型的加熱器。熱源202提供熱 量到至少部分地層以加熱地層內(nèi)的烴?？赏ㄟ^供應(yīng)線204供應(yīng)能量到 熱源202。供應(yīng)線204在結(jié)構(gòu)上可以不同，這隨著加熱地層所使用的 一種熱源或多種熱源的類型。用于熱源的供應(yīng)線204可傳輸用于電加 熱器的電，可運輸用于燃燒器的燃料，或者可運輸在地層內(nèi)循環(huán)的換
熱流體o使用生產(chǎn)井206從地層中除去地層流體。在一些實施方案中，生 產(chǎn)井206包括一個或多個熱源。在生產(chǎn)井內(nèi)的熱源可加熱在生產(chǎn)井處 或其附近的地層的一個或多個部分。生產(chǎn)井中的熱源可以抑制從地層 中除去的地層流體冷凝和回流。
由生產(chǎn)井206生產(chǎn)的地層流體可通過收集管道208輸送到處理設(shè) 施210中。也可由熱源202生產(chǎn)地層流體。例如可由熱源202生產(chǎn)流 體，以控制與熱源相鄰的地層內(nèi)的壓力。由熱源202生產(chǎn)的流體可通 過管道或管線輸送到收集管線208中，或者所生產(chǎn)的流體可通過管道 或管線直接輸送到處理設(shè)施210中。處理設(shè)施210可包括加工所生產(chǎn) 的地層流體用的分離單元、反應(yīng)單元、提質(zhì)單元、燃料電池、渦輪機(jī)、 儲存容器和/或其它系統(tǒng)和單元。處理設(shè)施可由地層生產(chǎn)的至少一部分
烴形成運輸燃料。
一些含烴地層例如油頁巖地層可以在地層中含蘇打石、天然堿、 碳鈉鋁石和/或其它礦物。在一些實施方案中，蘇打石含于部分未瀝濾 或未瀝濾的地層部分中。地層的未瀝濾部分是其中尚未通過地層中的 地下7JC除去礦物的地層部分。例如，在Colorado, U. S. A.的Piceance 盆地中，在地面以下約500m深度以下發(fā)現(xiàn)未瀝濾的油頁巖。在 Piceance盆地中心深的未瀝濾的油頁巖地層傾向于相對富含烴。例如， 可從未瀝濾的油頁巖地層中生產(chǎn)約0. lO升-約0. 15升油/千克(L/kg) 油頁巖。
蘇打石是含碳酸氫鈉(NaHC03)的礦物。在Colorado, U. S. A.的格
塊河河床的地層中可以發(fā)現(xiàn)蘇打石。在一些實施方案中，至少約5wt%、 至少約10wt。/?；蛑辽偌s20wt。/。的蘇打石可能存在于地層中。碳鈉鋁石是 含鈉鋁碳酸鹽(NaAl(C0》(OH)J的礦物。碳鈉鋁石通常以大于約2wt%、 或者在一些實施方案中大于約5wt。/n的重量百分比存在于地層中。在原 位熱處理法中使用的溫度下，蘇打石和/或碳鈉鋁石可能分解。該分解 是強(qiáng)吸熱的和可能產(chǎn)生大量二氧化碳。
在地層原位處理之前、期間和/或之后可以將蘇打石和/或碳鈉鋁 石溶液采礦以避免分解反應(yīng)和/或獲得所希望的化合物。在一些實施方案中，在使用原位熱處理法處理地層中的烴之前使用熱水或蒸汽原位 溶解蘇打石以形成含水碳酸氫鈉溶液。在水溶液中，蘇打石可以形成
鈉離子(Na+)和碳酸氫根離子(HC0r)。溶液可以通過生產(chǎn)井從地層中生 產(chǎn)，由此避免在原位熱處理法期間的分解反應(yīng)。在一些實施方案中， 在用于處理地層中的經(jīng)的原位熱處理法期間，碳鈉鋁石熱分解成氧化 鋁。在原位熱處理法結(jié)束后，溶液采礦氧化鋁。
用于溶液采礦和/或用于原位熱處理法的生產(chǎn)井和/或注射井可以 包括智能井技術(shù)。該智能井技術(shù)使得第 一流體在地層中希望的區(qū)域中 引入。該智能井技術(shù)使得從希望的區(qū)域中從地層中除去第二流體。
可以使用原位熱處理法處理含蘇打石和/或碳鈉鋁石的地層。在待 處理的地層部分周圍可以形成周邊屏蔽。周邊屏蔽可以抑制水遷移到 處理區(qū)中。在溶液采礦和/或原位熱處理法期間，周邊屏蔽可以抑制溶 解的礦物和地層流體從處理區(qū)遷移。在初始加熱期間，可以將待處理 的部分地層升至蘇打石的分解溫度以下的溫度。所述第一溫度可以為 至多約90'C，或者在一些實施方案中至多約80'C。所述第一溫度可以 是提高蘇打石在水中的溶解速率的任何溫度，但也低于在其下蘇打石 分解的溫度(在大氣壓下高于約95'C)。
可以將第一流體注入加熱的部分。所述第一流體可以包括水、鹽 水、蒸汽或者與蘇打石和/或碳鈉鋁石形成溶液的其它流體。第一流體 可以處于升高的溫度例如約90TC、約95'C或者約IOOTC下。該升高的 溫度可以類似于所述部分地層的第一溫度。
在一些實施方案中，在升高的溫度下將第一流體注入尚未通過熱 源加熱的部分地層中。該升高的溫度可以為第一流體的沸點以下的溫 度，例如對于水而言約為90°C。在升高的溫度下提供第一流體提高了 部分地層的溫度。在一些實施方案中，在注入第一流體期間和/或之后 可由地層中的一個或多個熱源提供另外的熱。
在其它實施方案中，第一流體是或者包括蒸汽。蒸汽可以通過在
之前加熱的地層部分中形成蒸汽(例如通過使水通過用于加熱地層的 u-形井孔)、通過與從地層中生產(chǎn)的流體換熱、和/或通過在標(biāo)準(zhǔn)蒸汽生產(chǎn)設(shè)備中產(chǎn)生蒸汽而制得。在一些實施方案中，第一流體可以是直 接引入所述部分的熱部分并從地層的熱部分中生產(chǎn)的流體。第一流體 然后可以用作用于溶液釆礦的第一流體。
在一些實施方案中，來自熱的之前處理的地層部分的熱被用于加 熱用于將新的地層部分溶液采礦的水、鹽水和/或蒸汽。可以將傳熱流 體引入熱的之前處理的地層部分中。傳熱流體可以是水、蒸汽、二氧 化碳和/或其它流體。熱可以從熱的地層傳遞到傳熱流體。傳熱流體通 過生產(chǎn)井從地層中生產(chǎn)。將傳熱流體送入換熱器。換熱器可以加熱用 作第一流體以將新的地層部分溶液采礦的水、鹽水和/或蒸汽?？梢詫?傳熱流體重新引入熱的地層部分以產(chǎn)生另外的熱的傳熱流體。在一些 實施方案中，作為用于加熱的地層部分的補(bǔ)救方法的一部分，在重新 引入地層之前將從地層中生產(chǎn)的傳熱流體處理以除去烴或其它材料。
的溫度。注入的蒸汽可以處于250'C以下、300'C以下或40(TC以下的 溫度下。注入的蒸汽可以處于至少150'C、至少135。C或至少125"C的 溫度下。在熱解溫度下注入蒸汽可能引起比如烴熱解和烴細(xì)粒與蒸汽 混合的問題。細(xì)粒和蒸汽的混合物可能降低生產(chǎn)井和地層的滲透性和/ 或使生產(chǎn)井和地層堵塞。因此，選擇注入的蒸汽的溫度以抑制地層和/ 或地層中的井堵塞。
在溶液采礦法期間，第一流體的溫度變化。隨著溶液采礦進(jìn)展和 被溶液采礦的蘇打石遠(yuǎn)離注入點時，可以提高第 一流體溫度以使得到
高溫下。到達(dá)蘇打石的蒸汽和/或水還處于促進(jìn)地層和/或地層中的井 堵塞的溫度(例如地層中的烴的熱解溫度)以下的溫度下。
在將第一流體注入地層之后，可以從地層中生產(chǎn)第二流體。第二 流體可以包括溶于第一流體中的材料。例如，第二流體可以包括由蘇 打石溶于第一流體中形成的碳酸或其它水合碳酸鹽化合物。第二流體 還可以包括礦物和/或金屬。礦物和/或金屬可以包括鈉、鋁、磷和其 它元素。在原位熱處理法之前溶液采礦地層使得地層的初始加熱能夠由來 自在溶液釆礦期間使用的第一流體的傳熱提供。在原位熱處理法之前 將通過吸熱反應(yīng)而分解或離解的蘇打石或其它礦物溶液釆礦避免了將 提供用于加熱地層的能量被用于支持這些吸熱反應(yīng)。溶液釆礦使得能 夠生產(chǎn)具有商業(yè)價值的礦物。在原位熱處理法之前除去蘇打石或其它 礦物從地層中除去物質(zhì)。因此，較少的物質(zhì)存在于需要被加熱至較高 溫度的地層中，和加熱地層至較高的溫度可以更迅速和/或更有效地實 現(xiàn)。從地層中除去物質(zhì)還可以提高地層的滲透性。提高滲透性可以減 少原位熱處理法所需的生產(chǎn)井的數(shù)目。在一些實施方案中，在原位熱 處理法之前溶液采礦將在地層加熱啟動與烴生產(chǎn)之間的時間延遲減少 兩年或更多。圖2描述了溶液采礦井212的實施方案。溶液采礦井212可以包 括絕緣部分214、輸入216、填塞器218和回流220。絕緣部分214可 以在地層的上覆地層222附近。在一些實施方案中，絕緣部分214是 低導(dǎo)電率水泥。該水泥可以是低密度、低導(dǎo)電率蛭石水泥或泡沫水泥。 輸入216可以將第一流體引導(dǎo)到處理區(qū)224。輸入216中的穿孔或其 它類型的開口使得第一流體接觸處理區(qū)224中的地層材料。填塞器218 可以限制為用于輸入216的底部密封。第一流體通過輸入216進(jìn)入地 層。第一流體溶解礦物并變成第二流體。笫二流體可以比笫一流體更 稠。進(jìn)入回流220的入口通常位于使得第一流體進(jìn)入地層的穿孔或開 口以下。第二流體流到回流220。第二流體通過回流220從地層中移 出。圖3描述了溶液采礦井212的一個實施方案的示意圖。溶液采礦 井212可以包括輸入216和外殼226中的回流220。輸入216和/或回 流220可以是盤管。圖4描述了溶液采礦井212的一個實施方案的示意圖。絕緣部分 214可以環(huán)繞回流220。輸入216可以位于回流220中。在一些實施方 案中，輸入216可以將第一流體引入進(jìn)入回流220的入口點下方的處 理區(qū)。在一些實施方案中，可以采用交叉引導(dǎo)第一流體流動和第二流體流動以使得在第二流體進(jìn)入回流220的入口點上方將第一流體從輸 入216引入地層。圖5描述了用于溶液采礦和/或用于原位熱處理法的井的實施方 案的正視圖?？梢缘冗吶切蔚男问綄⑷芤翰傻V井212置于地層中。 在一些實施方案中，溶液釆礦井212之間的間隔可以為約36m?？梢?采用其它間隔。也可以將熱源202以等邊三角形形式設(shè)置。溶液采礦 井212代替該形式的某些熱源。在所示的實施方案中，熱源202之間 的間隔約為9m。溶液采礦井間隔與熱源間隔之間的比為4。如果需要， 可以采用其它比值。在溶液采礦結(jié)束后，可以使用溶液采礦井212作 為用于原位熱處理法的生產(chǎn)井。在一些地層中，含有未瀝濾的礦物的部分地層可以處于地層的瀝 濾部分的下方。該未瀝濾的部分可以是厚的和基本不可滲透。處理區(qū) 可以在未瀝濾的部分中形成。處理區(qū)的側(cè)面、上方和/或下方的地層的 未瀝濾部分可被用作流體流入和流出處理區(qū)的屏蔽。可以將第一處理 區(qū)溶液采礦以除去礦物、提高處理區(qū)中的滲透性和/或提高處理區(qū)中烴 的富集度。在將第一處理區(qū)溶液采礦之后，可以使用原位熱處理來處 理第二處理區(qū)。在一些實施方案中，第二處理區(qū)與第一處理區(qū)相同。 在一些實施方案中，第二處理區(qū)具有比第一處理區(qū)更小的體積以使得 由最外面的熱源提供給地層的熱不會將地層的未瀝濾部分的溫度升高 至未瀝濾部分中礦物的分解溫度。在一些實施方案中，在地層的未瀝濾部分上方的瀝濾或部分瀝濾 的地層部分可能含大量的烴材料?？梢圆捎迷患訜岱◤牡貙拥奈礊r 濾部分和瀝濾或部分瀝濾的部分中生產(chǎn)烴流體。圖6描述了具有在瀝 濾區(qū)230下方的未瀝濾區(qū)228的地層的示意圖。在溶液釆礦之前，未 瀝濾區(qū)228可以具有小于0. 1毫達(dá)西的初始滲透性。可以將溶液采礦 井212置于地層中。溶液釆礦井212可以包括智能井技術(shù)，該技術(shù)允 許第一流體進(jìn)入地層和第二流體進(jìn)入溶液采礦井的位置改變。可以使 用溶液采礦井212以在未瀝濾區(qū)228中形成第一處理區(qū)224'。未瀝濾 區(qū)最初可以是基本不可滲透的。未瀝濾的地層部分可以形成圍繞第一處理區(qū)224'的頂部屏蔽和側(cè)面屏蔽。在將第一處理區(qū)2W溶液采礦之 后，可以將第一處理區(qū)附近的溶液采礦井212部分轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)井和/ 或加熱器井。第一處理區(qū)224'中的熱源202可用于將第一處理區(qū)加熱至熱解溫 度。在一些實施方案中，在將第一處理區(qū)224'溶液采礦之前將一個或 多個熱源202置于地層中。這些熱源可用于初始加熱地層以升高地層 的溫度和/或檢驗熱源的功能。在一些實施方案中，在第一處理區(qū)溶液 采礦期間或者在溶液采礦結(jié)束后安裝一個或多個熱源。在溶液采礦之 后，可以使用熱源202以將第一處理區(qū)224'至少部分的溫度升高到地 層中烴的熱解溫度以上，以使得在第一處理區(qū)中生成流動的烴?？梢詫⑵帘尉?00引入地層。屏蔽井200的端部可以向內(nèi)延伸和 在未瀝濾區(qū)228中終止。未瀝濾區(qū)228可以是不可滲透的。在一些實 施方案中，屏蔽井200是冷凍井。屏蔽井200可用于形成流體流入或 流出未瀝濾區(qū)230的屏蔽。第一處理區(qū)224'上方的屏蔽井200、上覆 地層222和未瀝濾材料可以界定第二處理區(qū)224〃。在一些實施方案中， 可以通過溶液采礦井212將第一流體引入第二處理區(qū)224〃以升高第二 處理區(qū)224〃中地層的初始溫度和從第二處理區(qū)中除去任何殘余的可 溶性礦物。在一些實施方案中，可以將第一處理區(qū)224'上方的頂部屏 蔽溶液采礦以除去礦物和將第一處理區(qū)224'與第二處理區(qū)224〃合并成 一個處理區(qū)。在溶液采礦之后，可以將熱源激活以將處理區(qū)加熱至熱 解溫度。圖7描述了用于溶液采礦地層的一個實施方案。屏蔽232 (例如冷 凍的屏蔽和/或泥漿屏蔽)可以圍繞地層的處理區(qū)224周邊形成。由屏 蔽界定的軌跡可以具有任何所希望的形狀例如圓形、正方形、矩形、 多邊形或不規(guī)則形狀。屏蔽232可以是形成以抑制流體流入或流出處 理區(qū)224的任何屏蔽。例如，屏蔽232可以包括抑制水流過屏蔽的一 個或多個冷凍井?？梢允褂靡粋€或多個屏蔽井200形成屏蔽232。可 以使用監(jiān)控井234和/或通過置于屏蔽井200中的監(jiān)控裝置監(jiān)控屏蔽 232的形成?？梢酝ㄟ^注射井236和/或生產(chǎn)井206將處理區(qū)224內(nèi)的水泵送到 處理區(qū)的外面。在一些實施方案中，使用注射井236作為生產(chǎn)井206 和反之亦然(這些井被用作注射井和生產(chǎn)井兩者)。可以將水泵送出去 直到水的生產(chǎn)量低或者停止。可以由熱源202向處理區(qū)224提供熱。熱源可以在不會導(dǎo)致熱源 附近地層中的烴熱解的溫度下操作。在一些實施方案中，將處理區(qū)224 加熱至約9(TC-約120。C的溫度(例如約90°C、 95匸、IO(TC、 ll(TC或 120。C的溫度)。在一些實施方案中，由注入地層的第一流體向處理區(qū) 224提供熱?？梢栽诩s90'C-約120。C的溫度(例如約90°C、 95'C、 100 。C、 110。C或1201C的溫度)下注入第一流體。在一些實施方案中，在 將處理區(qū)溶液采礦之后將熱源202安裝在處理區(qū)224中。在一些實施 方案中，由置于注射井236和/或生產(chǎn)井206中的加熱器提供一些熱。 可以使用置于監(jiān)控井234中的溫度測量設(shè)備和/或注射井236、生產(chǎn)井 206和/或熱源202中的溫度測量設(shè)備監(jiān)控處理區(qū)224的溫度。第一流體通過一個或多個注射井236注入。在一些實施方案中， 第 一流體是熱水。第 一流體可與溶于第 一流體中的非烴材料例如蘇打 石混合和/或組合產(chǎn)生第二流體?？梢酝ㄟ^注射井236、生產(chǎn)井206和 /或熱源202從處理區(qū)中除去第二流體。在第二流體除去期間可以將注 射井236、生產(chǎn)井206和/或熱源202加熱。在第二流體除去期間加熱希望^值之上:在從處理區(qū)224中生,所希望量的可溶性非烴材料之后，可以通過注射井236、生產(chǎn)井206和/或熱源202從處理區(qū)中移出 留在處理區(qū)中的溶液。所希望量的可溶性非烴材料可能少于可溶性非 烴材料的一半、為可溶性非烴材料的大部分、為基本全部的可溶性非 烴材料或者為全部的可溶性非烴材料。移出可溶性非烴材料可以產(chǎn)生 相對高滲透性的處理區(qū)224。在移出可溶性非烴材料之后，可以使用原位熱處理法熱解和/或生 產(chǎn)處理區(qū)224內(nèi)的烴。相對高滲透性的處理區(qū)使得在原位熱處理法期 間地層中的烴流體容易移動。相對高滲透性的處理區(qū)提供了用于地層中熱解和流動流體的強(qiáng)化收集區(qū)域。在原位熱處理法期間，可以由熱源202向處理區(qū)224提供熱?？梢酝ㄟ^生產(chǎn)井206和/或熱源202從地 層中生產(chǎn)烴的混合物。在一些實施方案中，在原位熱處理法期間使用 注射井236作為生產(chǎn)井和/或加熱器井。在一些實施方案中，當(dāng)?shù)貙又械臏囟仍谧阋灾С譄N氧化的溫度之 上時，在熱源202處或附近將受控量的氧化劑(例如空氣和/或氧氣) 提供給處理區(qū)224。在該溫度下，氧化劑與烴反應(yīng)以提供除了由熱源 202中的電加熱器提供的熱之外的熱。受控量的氧化劑可以促進(jìn)地層 中烴的氧化以提供額外的用于熱解地層中的烴的熱。由于在移出非烴 材料之后處理區(qū)提高的滲透性，因此氧化劑可以更容易地流過處理區(qū) 224。氧化劑可以受控的方式提供以控制地層的加熱。控制提供的氧化 劑的量以避免非受控的地層加熱。在原位熱處理法之后，可以通過引入水以由地層的熱部分產(chǎn)生蒸 汽而將處理區(qū)224冷卻。引入水以產(chǎn)生蒸汽可以使留在地層中的一些 烴汽化。水可以通過注射井236注入。注入的水可以冷卻地層。留下 的烴和產(chǎn)生的蒸汽可以通過生產(chǎn)井206和/或熱源202生產(chǎn)?？梢詫⑻?理區(qū)224冷卻到水的沸點附近的溫度。從地層中產(chǎn)生的蒸汽可用于加 熱用于溶液采礦另一部分地層的第一流體?？梢詫⑻幚韰^(qū)224進(jìn)一步冷卻至在其下水將在地層中冷凝的溫 度?？梢詫⑺?或溶劑引入處理區(qū)和從處理區(qū)中移出。從處理區(qū)224 中移出冷凝的水和/或溶劑可以除去留在處理區(qū)中的任何另外的可溶 性材料。水和/或溶劑可以夾帶存在于地層中的不溶性流體?？梢酝ㄟ^ 生產(chǎn)井206和/或熱源202將流體從處理區(qū)224中泵出。水和/或溶劑 的注入和移出可以重復(fù)進(jìn)行直到在處理區(qū)224中實現(xiàn)所希望的水質(zhì) 量?？梢栽谧⑸渚?36、熱源202和/或生產(chǎn)井206測量水質(zhì)量。該水 質(zhì)量可以基本匹配或超過處理之前處理區(qū)224的水質(zhì)量。在一些實施方案中，處理區(qū)224可以包括位于未瀝濾區(qū)上方的幼 濾區(qū)。瀝濾區(qū)可以自然地和/或通過單獨的瀝濾方法瀝濾。在一些實施 方案中，未瀝濾區(qū)可以處于至少約500m的深度下。未瀝濾區(qū)的厚度可以為約100m-約500m。然而，未瀝濾區(qū)的深度和厚度可以隨著例如處 理區(qū)224的位置和/或地層的類型而變化。在一些實施方案中，將第一 流體注入瀝濾區(qū)下方的未瀝濾區(qū)。還可以將熱提供到未瀝濾區(qū)中。在一些實施方案中，可以保留部分地層未進(jìn)行溶液采礦處理和/ 或未瀝濾。未瀝濾的部分可以在選擇的如上所述被瀝濾和/或通過提供 第一流體而溶液采礦的地層部分附近。未瀝濾的部分可以抑制水流入 選擇的部分。在一些實施方案中，可以有一個以上的未瀝濾部分在選 擇的部分附近。蘇打石可以以層或床存在于地層中。在溶液釆礦之前，這些層可 能具有很少或沒有滲透性。在一些實施方案中，從地層中將層狀或床 狀蘇打石溶液采礦引起地層中的垂直移位。圖8描述了在上覆地層222前的實施方案。烴層242A基本不含有蘇打石和烴層242B含有蘇打石。 圖9描述了在溶液釆礦蘇打石之后圖8的地層。由于從這些層中除去 蘇打石，因此層242B已經(jīng)塌陷。層242B的塌陷使層壓實和地層垂直 移位。在層壓實之后，層242B的烴富集度提高。另外，在由于蘇打石 除去的壓實之后，層242B的滲透性可以保持相對高。在垂直移位之后， 滲透性可以超過5達(dá)西、超過1達(dá)西或者超過0. 5達(dá)西。當(dāng)使用原位 熱處理法處理地層時，滲透性可以提供到達(dá)生產(chǎn)井的流體流路。提高 的滲透性可以允許在生產(chǎn)井之間有大的間隔。在溶液采礦之后用于原 位熱處理系統(tǒng)的生產(chǎn)井之間的距離可以大于10m、大于20m或大于30 米。在除去蘇打石和隨后的垂直移位之后，可以將加熱器井置于地層 中。在垂直移動位之后在地層中形成加熱器井孔和/或安裝加熱器保護(hù) 加熱器免于由于垂直移位的損壞。在一些實施方案中，從地層中除去蘇打石使地層中的兩個或更多 個井相互連接。從地層中的區(qū)域中除去蘇打石可以提高區(qū)域的滲透性。 一些區(qū)域可能具有比其它區(qū)域更多的蘇打石和當(dāng)除去蘇打石時變得更 加可滲透。在一定的時刻，具有提高的滲透性的區(qū)域可以使地層中的 兩個或更多個井(例如注射井或生產(chǎn)井)相互連接。圖10描述了通過被溶液采礦以從中除去蘇打石的區(qū)域相互連接 的兩個注射井的實施方案。溶液采礦井212被用于將含蘇打石的烴層 242溶液采礦。在溶液采礦法的初始階段期間，使用溶液采礦井212 注入水和/或其它流體和從地層中生產(chǎn)溶解的蘇打石流體。由于烴層的 滲透性不足以使流體在注射井之間流動，因此每一溶液采礦井212被 用于注入水和從附近的井孔區(qū)域中生產(chǎn)流體。在一些實施方案中，區(qū) 244含有比烴層242的其它部分更多的蘇打石。隨著從區(qū)2"中除去 的蘇打石增加，該區(qū)域的滲透性可能提高。當(dāng)從區(qū)244中除去蘇打石 時，滲透性從井孔向外提高。在地層溶液采礦期間的一些點，區(qū)244 的滲透性提高使得溶液采礦井212變成相互連接，這使得流體將在井 之間流動。在該時刻，可以將一個溶液采礦井212'用于注入水同時將 另一個溶液采礦井212〃用于以連續(xù)過程從地層中生產(chǎn)流體。與通過同 一個井注入和生產(chǎn)相比，在除去蘇打石時在一個井中注入和從第二個 井生產(chǎn)可能更加經(jīng)濟(jì)和更加有效。在一些實施方案中，除了注射井236 之外，可以將另外的井鉆入?yún)^(qū)244和/或烴層242中。這些另外的井可 用于使另外的水循環(huán)和/或從地層中生產(chǎn)流體。這些井可以隨后被用作 用于烴層242的原位熱處理法處理的加熱器井和/或生產(chǎn)井。在一些實施方案中，在溶液采礦期間從地層中生產(chǎn)的第二流體被 用于生產(chǎn)碳酸氫鈉。碳酸氫鈉可用于食品和藥品工業(yè)、鞣革、阻燃、 廢水處理和煙氣處理(煙氣脫硫和氯化氫還原)中。當(dāng)從地層中除去時， 可以將第二流體保持加壓并處于高溫下?？梢栽诮Y(jié)晶器中將第二流體 冷卻以沉淀碳酸氫鈉。在一些實施方案中，在溶液采礦期間從地層中生產(chǎn)的第二流體被 用于生產(chǎn)碳酸鈉(也稱為蘇打灰)。碳酸鈉可用于玻璃的生產(chǎn)、去污 劑的生產(chǎn)、水凈化、聚合物制備、鞣革、造紙、流出物中和、金屬精 煉、糖提取和/或水泥制造中?？梢栽谔幚碓O(shè)備中將從地層中除去的第 二流體加熱以形成碳酸鈉(蘇打灰)和/或碳酸鈉鹽水。根據(jù)以下方程， 將碳酸氫鈉加熱將形成碳酸鈉(1)2NaHC03 —Na2C03+C02+H20在一些實施方案中，使用來自地層的熱提供用于加熱碳酸氫鈉的 熱。例如，使用由引入熱地層中的水產(chǎn)生的蒸汽的換熱器可被用于將 第二流體加熱至碳酸氫鈉的分解溫度。在一些實施方案中，使第二流 體循環(huán)通過地層以將地層中的熱用于進(jìn)一步反應(yīng)。也可以加入蒸汽和/ 或熱水以促進(jìn)循環(huán)?？梢詫⒌诙黧w循環(huán)通過已經(jīng)進(jìn)行原位熱處理法 以從地層中生產(chǎn)烴的熱的地層部分。在碳酸鈉分解期間產(chǎn)生的至少部 分二氧化碳可以吸附在原位熱處理法之后留在地層中的碳上。在一些 實施方案中，第二流體循環(huán)通過之前用于加熱地層的導(dǎo)管。在一些實施方案中，在蘇打石的溶液采礦期間在地層中使用較高的溫度(例如高于約120°C、高于約130°C、高于約150。C或低于約250 。C)。在足以抑制碳酸氫鈉分解產(chǎn)生二氧化碳的壓力下將第一流體引入 地層?？梢詫⒌貙又械膲毫Ρ３衷谧銐蚋叩膲毫ο乱砸种七@類蘇打石 分解但低于將導(dǎo)致地層壓裂的壓力。另外，如果將熱水引入地層，可 以將地層中的壓力保持足夠高以抑制蒸汽形成。在一些實施方案中， 部分蘇打石可能原位開始分解。在這種情況下，將蘇打石從地層中作 為蘇打灰除去。如果由蘇打石溶液采礦制得蘇打灰，則可以將蘇打灰 運輸?shù)絾为毜奶幚碓O(shè)備?？梢酝ㄟ^管道將蘇打灰運輸?shù)絾为毜脑O(shè)備。如上所述，在一些實施方案中，在從地層中除去蘇打石之后，使 用原位熱處理法處理地層以從地層中生產(chǎn)地層流體。如果碳鈉鋁石存 在于地層中，則在加熱地層至熱解溫度期間，熱的地層部分內(nèi)的碳鈉 鋁石分解。根據(jù)以下反應(yīng)，碳鈉鋁石通常在高于270。C的溫度下分解(2) 2NaAl (OH) 2C03— Na2C03+Al203+2H20+C02可以通過用水或者碳酸鈉溶于其中的其它流體將地層溶液采礦而 從地層中除去碳酸鈉。在一些實施方案中，使用螯合劑將通過碳鈉鋁 石分解形成的氧化鋁溶液采礦。螯合劑可以通過用于將蘇打石溶液釆 礦和/或原位熱處理法的注射井、生產(chǎn)井和/或加熱器井(例如描述于圖 7中的注射井236、生產(chǎn)井206和/或熱源202)注入。螯合劑可以是含 水酸。在一些實施方案中，螯合劑是EDTA(乙二胺四乙酸)?？赡艿尿?合劑的其它例子包括但不限于乙二胺、卟啉、二巰基丙醇、次氮基三乙酸、二亞乙基三胺五乙酸、磷酸、乙酸、乙酰氧基苯甲酸、煙酸、 丙酮酸、檸檬酸、酒石酸、丙二酸、咪唑、抗壞血酸、苯酚、羥基酮、 癸酸和硼酸?？梢酝ㄟ^用于溶液釆礦和/或原位熱處理法的生產(chǎn)井或其它井(例如描述于圖7中的注射井236、生產(chǎn)井206和/或熱源202)制 得螯合劑和氧化鋁的混合物?？梢栽谔幚碓O(shè)備中使氧化鋁與螯合劑分 離?；厥盏尿蟿┛梢栽傺h(huán)回到地層中以溶液采礦更多的氧化鋁。在一些實施方案中，在原位熱處理法之后可以使用堿性流體將地 層中的氧化鋁溶液采礦。堿性流體包括但不限于氫氧化鈉、氨、氫氧 化鎂、碳酸鎂、碳酸鈉、碳酸鉀、吡啶和胺。在一個實施方案中，碳 酸鈉鹽水例如0.5當(dāng)量的NaX03被用于溶液采礦氧化鋁。碳酸鈉鹽水 可由從地層中溶液采礦蘇打石獲得。通過溶液采礦蘇打石獲得堿性流 體可以明顯降低與獲得堿性流體相關(guān)的成本。可以通過加熱器井和/ 或注射井將堿性流體注入地層。堿性流體可與氧化鋁組合形成從地層 中移出的氧化鋁溶液?？梢酝ㄟ^加熱器井、注射井或生產(chǎn)井移出氧化 鋁溶液。在處理設(shè)備中可以從氧化鋁溶液中提取氧化鋁。在一個實施方案 中，使二氧化碳起泡通過氧化鋁溶液以使氧化鋁從堿性流體中沉淀。 二氧化碳可以由蘇打石分解、由原位熱處理法或者由在原位熱處理法 期間碳鈉鋁石的分解荻得。在一些實施方案中，地層可以包括僅僅大量富含蘇打石或碳鈉鋁 石的部分。例如，在地層的沉積中心，地層可以含大量的蘇打石(例如 至少約20wt%、至少約30wt。/?；蛑辽偌s40wt%)。該沉積中心可以僅含 平均約5wt。/?；蚋俚奶尖c鋁石。然而，在地層的底層中，碳鈉鋁石的 重量百分比可以為約10wt。/。或者甚至高至約25wt%。在這些地層中，可 以有利地在富含蘇打石的區(qū)域例如沉積中心中只溶液釆礦蘇打石，和 在富含碳鈉鋁石的區(qū)域例如底層中只溶液采礦碳鈉鋁石。該選擇性溶 液采礦可以明顯降低與操作溶液采礦法相關(guān)的流體成本、加熱成本和/ 或設(shè)備成本。在一些地層中，碳鈉鋁石組成在地層中的層之間變化。例如，地層的一些層可能含有碳鈉鋁石和一些層可能不含。在一些實施方案中， 與含有較少碳鈉鋁石的層相比，將更多的熱提供給含更多碳鈉鋁石的 層。當(dāng)分解碳鈉鋁石的反應(yīng)吸收一些打算用于熱解烴的熱時，調(diào)節(jié)熱 輸入將更多的熱提供給一些碳鈉鋁石層更均勻地加熱地層。圖11描述了用于加熱在地層中含有碳鈉鋁石的地層的實施方案?？梢詿N層242 為核心評價烴層的碳鈉鋁石組成?？梢允褂美鏔TIR(傅立葉變換紅 外光譜)或x-射線衍射評價礦物組成。評價該核心組成還可以評價核 心的蘇打石組成。在評價碳鈉鋁石組成之后，可以將加熱器248置于 井孔250中。加熱器248包括將更多的熱提供給其中含有更多碳鈉鋁 石的烴層(徑層242D)的部分。通過加熱器248向含有較少碳鈉鋁石的 烴層(烴層242C)提供較少的熱?？梢酝ㄟ^例如沿著加熱器的長度調(diào)節(jié) 加熱器的電阻而調(diào)節(jié)加熱器248的熱輸出。在一個實施方案中，加熱 器248是本文中描述的限溫加熱器，與層242C附近部分的溫度極限(居 里溫度)相比，該加熱器在層242D附近的部分中具有較高的溫度極限 (例如較高的居里溫度)。還可以通過沿著加熱器的長度改變電阻材料 而調(diào)節(jié)加熱器248的電阻，從而在富含碳鈉鋁石的層附近提供更高的 能量輸入(瓦/米)。溶液采礦碳鈉鋁石和蘇打石可以是相對簡單的從地層中生產(chǎn)氧化 鋁和蘇打灰的方法。在一些實施方案中，使用原位熱處理法從地層中的燃料。產(chǎn)生的DC電可以現(xiàn)場使用以使用Hall方法由氧化鋁制備鋁 金屬。通過在現(xiàn)場的處理i殳備中熔融氧化鋁，可以由氧化鋁制備鋁金 屬。在現(xiàn)場產(chǎn)生DC電可以節(jié)省使用與運輸和/或處理使用原位熱處理 法從地層中生產(chǎn)的烴相關(guān)的加氬處理器、管道或其它處理設(shè)備相關(guān)的成本o在一些實施方案中，可以通過選擇的井將酸引入地層以提高井附 近的孔隙度。例如，如果地層含石灰石或白云石，則可以注入酸。用 于處理選擇的井的酸可以是在地層部分的原位熱處理期間制得的酸 (例如鹽酸)，或者由原位熱處理法的副產(chǎn)物制得的酸(例如由硫化氫或硫制得的硫酸)?；诒菊f明書，本發(fā)明各個方面的另一些改進(jìn)和替代實施方案對 本領(lǐng)域技術(shù)人員來說可能是明顯的。因此，本說明書將被看作僅僅是 說明性的，其目的在于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員實施本發(fā)明的 一般方式。 應(yīng)理解本文中給出和描述的本發(fā)明形式將被看作是目前優(yōu)選的實施方 案。 一些要素和材料可以代替本文中描述和說明的那些、 一些部件和 工藝可以顛倒和本發(fā)明的某些特征可以單獨使用，所有這些在受益于 本發(fā)明的描述之后，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說均是明顯的。在本文中描 述的要素中可以進(jìn)行改變，只要不偏離描述于后面的權(quán)利要求中的本 發(fā)明的精神和范圍。另外，應(yīng)理解在一些實施方案中可以將本文中描 述的特征獨立地組合。
權(quán)利要求
1. 一種用于處理含蘇打石的油頁巖地層的方法，該方法包括通過至少兩個注射井將第一流體提供到部分地層；通過至少一個注射井從所述部分生產(chǎn)第二流體直到至少兩個注射井相互連接使得流體可以在兩個注射井之間流動，其中所述第二流體 含至少一些溶于第一流體中的蘇打石；通過相互連接的注射井中的一個注入第一流體； 從至少一個相互連接的注射井中生產(chǎn)第二流體； 由一個或多個加熱器向地層提供熱以加熱地層；和 從地層中生產(chǎn)烴流體。
2. —種用于處理含蘇打石的油頁巖地層的方法，該方法包括 將第 一 流體提供到部分地層；從所述部分生產(chǎn)第二流體，其中所述第二流體含至少一些溶于第 一流體中的蘇打石；由一個或多個加熱器向地層提供熱以加熱地層； 將受控量的氧化劑提供到所述部分地層；和 從地層中生產(chǎn)烴流體。
3. 一種用于處理含蘇打石的油頁巖地層的方法，該方法包括 將第 一 流體提供到部分地層；從所述部分生產(chǎn)第二流體以使所述部分地層的至少一些選擇性垂 直移位，所述第二流體含至少一些溶于第一流體中的蘇打石；由一個或多個加熱器向地層提供熱以將已經(jīng)垂直移位的至少部分 地層力口熱；和從地層中生產(chǎn)烴流體。
4. 一種用于處理含蘇打石的油頁巖地層的方法，該方法包括 將包括蒸汽的第一流體提供到部分地層，其中所述第一流體處于 所述部分地層中的烴的熱解溫度以下的溫度下；從所述部分生產(chǎn)第二流體，其中所述第二流體含蘇打石；由一個或多個加熱器向地層提供熱以加熱地層；和 從地層中生產(chǎn)烴流體。
5. 權(quán)利要求l-4任一項的方法，還包括將基本不可滲透的材料部 分留在所述部分的 一 側(cè)以抑制流體流入或流出所述部分。
6. 權(quán)利要求l-5任一項的方法，還包括將基本不可滲透的材料部 分留在所述部分的上方以抑制流體流入或流出所述部分。
7. 權(quán)利要求l-6任一項的方法，還包括形成延伸到不可滲透材料 中的屏蔽。
8. 權(quán)利要求l-7任一項的方法，其中用于將第一流體引入所述部 分和/或從所述部分中移出第二流體的至少一個井還被用于從所述部 分中移出含烴流體。
9. 權(quán)利要求l-8任一項的方法，其中引入第一流體包括通過第一 注射井和第二注射井引入第一流體，其中所述第一流體的引入提高了 第一注射井和第二注射井附近部分的滲透性，和其中在第一注射井附近提高的滲透性與在第二注射井附近提高的滲透性疊加允許通過第一 注射井引入第一流體和通過第二注射井移出第二流體。
10. 權(quán)利要求l-9任一項的方法，其中第一流體包括熱水。
11. 權(quán)利要求1-IO任一項的方法，其中用于加熱第一流體的熱從 之前處理的地層部分中回收。
12. 權(quán)利要求l-ll任一項的方法，其中從所述部分中生產(chǎn)第二流 體引起所述部分選擇性垂直移位，使得已經(jīng)垂直移位的部分的烴富集 度提高。
13. 權(quán)利要求l-12任一項的方法，還包括將至少一些第二流體引 入第二部分地層中和從所述第二部分中生產(chǎn)含蘇打灰的第三流體。
14. 權(quán)利要求13的方法，還包括將在碳酸氫鈉轉(zhuǎn)化成蘇打灰期間 生成的至少部分二氧化碳吸收到第二部分中。
15. 權(quán)利要求l-14任一項的方法，還包括使至少一些第二流體流 入和流出地層中的井孔以傳熱給第二流體，其中傳遞的熱將第二流體 中的至少部分碳酸氫鈉轉(zhuǎn)化成蘇打灰。
16. 權(quán)利要求1-15任一項的方法，還包括用熱源將所述部分加熱 至所述部分中的烴的熱解溫度之上的溫度，和從所述部分中生產(chǎn)烴。
17. 權(quán)利要求1-16任一項的方法，還包括 用提供的熱使所述部分中的至少一些碳鈉鋁石分解； 將螯合劑提供到所述部分以將至少一些碳鈉鋁石分解產(chǎn)物溶解；和生產(chǎn)溶解的碳鈉鋁石分解產(chǎn)物。
18. 權(quán)利要求1-17任一項的方法，其中選擇第一流體的溫度以在 烴流體生產(chǎn)期間抑制地層中的生產(chǎn)井堵塞。
19. 一種含使用權(quán)利要求l-18任一項的方法從地下地層中生產(chǎn)的 烴的組合物。
20. —種含由權(quán)利要求19的組合物制得的烴的運輸燃料。
21. —種用于處理地層的方法，該方法包括 將第 一 流體提供到第 一部分地層；從所述第一部分中生產(chǎn)第二流體，其中所述第二流體含至少一些 溶于笫一流體中的碳酸氫鈉；由一個或多個熱源提供熱以加熱第二部分地層；和 使用來自第二部分地層的熱加熱第二流體以生產(chǎn)蘇打灰。
全文摘要
在使用原位熱處理法從地層中生產(chǎn)烴之前用于處理含烴地層的方法包括將包括熱水或蒸汽的第一流體提供到部分地層，其中所述第一流體最初處于地層中的蘇打石的分解溫度以下的溫度下；從所述部分中生產(chǎn)第二流體，其中所述第二流體含蘇打石；由一個或多個加熱器向地層提供熱以加熱地層；和從地層中生產(chǎn)烴流體。隨著溶液采礦的進(jìn)展，可以提高第一流體溫度以使得到達(dá)蘇打石的第一流體的溫度在分解溫度以下并使得第一流體的溫度在地層中的烴的熱解溫度以下。
文檔編號E21B43/28GK101313126SQ200680043273
公開日2008年11月26日 申請日期2006年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月24日
發(fā)明者E·P·德魯菲尼亞克, H·J·文格爾, L·G·舍爾林 申請人:國際殼牌研究有限公司