Aparato y procedimiento para la explotación de arenas petrolíferas.

Aparato de fondo de pozo para la explotación de arenas petrolíferas,

que comprende al menos:

- una tubería de revestimiento (130) para alojar un conducto (250) de agua para recibir agua a través de un tubo de agua,

- al menos una cámara (375) de generación de vapor que está en comunicación de fluido con dicho conducto (250) de agua y que presenta al menos un orificio de salida (390) de vapor,

- al menos un calentador (350) eléctrico, que está conectado térmicamente a dicha cámara (375) de generación de vapor,

- la tubería de revestimiento comprende al menos un conducto (135) de crudo de petróleo para recuperar el crudo de petróleo, que ha sido movilizado por dicho vapor caracterizado porque la al menos una cámara (375) de generación de vapor es soportada por la superficie periférica de la tubería de revestimiento (130).

Aparato y procedimiento para la explotación de arenas petrolíferas Campo de la invención

La invención se refiere a un procedimiento y a un aparato para la movilización in situ de petróleo pesado o crudo de petróleo mediante inyección de vapor.

Descripción de la técnica relacionada

Las arenas petrolíferas, también designada como arenas bituminosas, comprende unos granos de arena revestidos con crudo de petróleo, similar a alquitrán, brevemente designado como crudo de petróleo. El crudo de petróleo de las arenas petrolíferas tiene una gran viscosidad y debe ser calentado o diluido para que fluya. La explotación in situ de arenas petrolíferas puede llevarse a cabo mediante "drenaje por gravedad asistido por vapor", abreviado como SAGD. El SAGD utiliza un pozo de inyección de vapor que se extiende horizontalmente que forma una cámara de generación de vapor para movilizar el crudo de petróleo de las arenas petrolíferas. El crudo de petróleo movilizado vierte hacia abajo y es recuperado por un segundo pozo que se extiende horizontalmente, denominado pozo de producción, según se divulga en el documento US 2001/0278001 A1.

El vapor puede ser o bien producido mediante instalaciones exteriores o de fondo de pozo mediante un calentador eléctrico como se sugiere en la Patente estadounidense 4,805,698. El agua es suministrada desde el exterior por un conducto de suministro de agua. El generador de vapor eléctrico calienta el agua para generar vapor. El vapor es inyectado en la arena y moviliza el crudo de petróleo, que es recogido por unos pozos de producción adyacentes.

El documento US 2005/072567 A1 divulga un sistema para el tratamiento de un sondeo que utiliza un sistema de bucle para calentar el crudo en una formación subterránea en contacto con el sondeo. El vapor es producido ya sea por instalaciones exteriores y suministrado por un conducto de vapor hacia el aparato de fondo de pozo del sistema o bien mediante una caldera que forma parte del aparato de fondo de pozo. En ambos casos el vapor es inyectado por medio del conducto de vapor situado en la formación subterránea para de esta forma movilizar el crudo de petróleo, que se recupera por un conducto de crudo de petróleo que puede ser parte del aparato de fondo de pozo.

El documento US 5,085,275 A muestra un aparato de fondo de pozo para una explotación de arenas petrolíferas que comprende una tubería de revestimiento a través de la cual un tubo de vapor se extiende hasta una salida de vapor. El vapor generado en una caldera situada sobre el suelo o la superficie es suministrada a través del tubo de vapor. Los fluidos de depósito son transportados a través de una abertura practicada a través de un tubo de producción hasta la superficie

El documento US 4,116,275 A muestra un aparato de fondo de pozo similar para la explotación de arenas petrolíferas que comprende una tubería de revestimiento a través de la cual un tubo de vapor exterior se extiende hasta una salida de vapor. El vapor generado por una caldera situada en el suelo o la superficie es suministrado a través del tubo de vapor y los fluidos del depósito son transportados a través de una abertura practicada a través de un tubo interior hasta la superficie.

El documento 4,127,169 A muestra un aparato con una tubería de revestimiento que incluye unos pasos para cables eléctricos, agua y similares. En la tubería de revestimiento hay unos electrodos como elementos calefactores para generar vapor que es emitido a través de unas salidas.

Sumario de la invención

El problema que debe resolverse mediante la Invención es mejorar la explotación de arenas petrolíferas in situ.

Se proporcionan soluciones al problema mediante un aparato de fondo de pozo y un procedimiento para la explotación de un depósito de arenas petrolíferas según se describe en las respectivas reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes se refieren a mejoras adicionales de la invención.

El aparato de fondo de pozo para la explotación de arenas petrolíferas, comprende al menos una tubería de revestimiento que aloja un conducto de agua para recibir agua a través de un tubo de agua y al menos una cámara de generación de vapor dispuesta en comunicación de fluido con dicho conducto de agua y que presenta al menos una salida de vapor. La cámara de generación de vapor está térmicamente conectada a un calentador eléctrico. El aparato de fondo de pozo comprende además al menos un conducto de crudo de petróleo para recuperar el crudo de petróleo que ha sido movilizado por dicho vapor. El aparato de fondo de pozo permite inyectar vapor para movilizar el crudo de petróleo dentro de las arenas petrolíferas y para recuperar el crudo de petróleo mediante un solo aparato y, por tanto, solo requiere un único sondeo.

La tubería de revestimiento, de modo preferente, puede alojar el al menos un conducto de crudo de petróleo. La tubería de revestimiento puede, por ejemplo, ser o incluir un tubo de múltiples conductos, en el que el al menos un conducto de agua y el al menos un conducto de crudo de petróleo sean cada uno al menos conductos múltiples. Esto permite un diseño estable del alojamiento.

La al menos una cámara de generación de vapor es soportada por la superficie periférica de la tubería de revestimiento. Esta posición de la cámara de generación de vapor permite una inyección sencilla del vapor generada en dicha cámara de generación de vapor dentro de las arenas petrolíferas.

De modo preferente, hay múltiples, por ejemplo cinco o nueve, al menos dos cámaras de generación de vapor dispuestas alrededor de la superficie periférica de la tubería de revestimiento que define un paquete de cámaras de generación de vapor. El aparato de fondo de pozo puede incorporar uno o más haces. En una forma de realización, hay un paquete de cámaras de generación de vapor. En otra forma de realización, hay dos o más haces dispuestos en diferentes posiciones a lo largo de una longitud distal de la tubería de revestimiento. Los uno o más haces de cámaras de generación de vapor permiten la inyección homogénea de vapor y con ello la eficiente explotación de las arenas petrolíferas. Debido a que los uno o más haces de cámaras de generación de vapor están dispuestos alrededor de la tubería de revestimiento, los uno o más haces actúan también para mantener o elevar una temperatura de la tubería de revestimiento lo que contribuye a la retirada del crudo de petróleo de un depósito (por medio de un conducto de crudo de petróleo existente en la tubería de revestimiento)

Cada cámara de generación de vapor presenta, de modo preferente, un compartimento de revestimiento con acero inoxidable que rodea un tubo calefactor. El tubo calefactor puede alojar al menos un cartucho calefactor eléctrico. Esto permite, por un lado, calentar de manera eficiente el agua y, por el otro, la simple sustitución del cartucho calefactor eléctrico en caso de avería. El tubo calefactor aloja, de modo preferente, al menos un cartucho calefactor eléctrico de repuesto. Esto permite intervalos operativos más largos entre la retracción del aparato de fondo de pozo.

El tubo calefactor puede ser hueco y puede incorporar un interior que contenga una composición de compuestos inorgánicos y posiblemente especies elementales puras. Ejemplos de dicha composición se describen en las Patentes estadounidenses Nos. 6,132,823, 6,911,231, 6,916,430, 6,811,720 y la Solicitud US 2005/0056807. Dicha composición actúa como material o medio térmicamente conductor para proporcionar al menos una distribución homogénea casi perfecta mediante el tubo calefactor del calor suministrado por el cartucho calefactor. El tubo calefactor puede también ser evacuado como se sugiere en las referencias anteriores.

El tubo calefactor puede extenderse por encima de la cámara de generación de vapor, por ejemplo extenderse axialmente. De esta manera, al menos una sección del tubo calefactor se extiende hacia fuera de la cámara de generación de vapor por dentro del sondeo. El tubo calefactor, de esta manera, no solo calienta el agua existente en el interior de la cámara de generación de vapor para emitir vapor, sino que también recalienta el vapor o el agua que se enfrió en un depósito después de su inyección. De esta manera, se incrementa la eficiencia de la explotación.

El procedimiento de explotación de un depósito de arenas petrolíferas comprende al menos las etapas de la producción de vapor dentro de una cámara de generación de vapor de un aparato de fondo de pozo, la inyección de dicho vapor por medio de unas salidas de vapor hasta el interior del depósito de arenas petrolíferas para movilizar el crudo de petróleo del depósito... [Seguir leyendo]

1.- Aparato de fondo de pozo para la explotación de arenas petrolíferas, que comprende al menos:

- una tubería de revestimiento (130) para alojar un conducto (250) de agua para recibir agua a través de un tubo de agua,

- al menos una cámara (375) de generación de vapor que está en comunicación de fluido con dicho conducto (250) de agua y que presenta al menos un orificio de salida (390) de vapor,

- al menos un calentador (350) eléctrico, que está conectado térmicamente a dicha cámara (375) de generación de vapor,

- la tubería de revestimiento comprende al menos un conducto (135) de crudo de petróleo para recuperar el crudo de petróleo, que ha sido movilizado por dicho vapor caracterizado porque

la al menos una cámara (375) de generación de vapor es soportada por la superficie periférica de la tubería de revestimiento (130)

2.- Aparato de fondo de pozo de la reivindicación 1 caracterizado porque

la tubería de revestimiento (130) aloja al menos un conducto (135) de crudo de petróleo.

3.- Aparato de fondo de pozo de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque

la tubería de revestimiento (130) es un tubo de conductos múltiples en el que el al menos un conducto (250) de agua y el al menos un conducto (125) de crudo de petróleo son cada uno conductos múltiples.

4.- Aparato de fondo de pozo de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque

al menos dos cámaras (375) de generación de vapor están dispuestas en haces dispuestos alrededor de la superficie periférica de la tubería de revestimiento (130).

5.- Aparato de fondo de pozo de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque

- la cámara (130) de generación de vapor presenta un compartimento con revestimiento que rodea un tubo (310) calefactor,

- el tubo (310) calefactor aloja al menos un cartucho (350) de calentamiento eléctrico.

6.- Aparato de fondo de pozo de la reivindicación 5 caracterizado porque el

tubo (310) calefactor es hueco y presenta una superficie interior, estando la superficie interior revestida con sales inorgánicas.

7- Aparato de fondo de pozo de la reivindicación 6 caracterizado porque el

tubo (310) calefactores evacuado.

8.- Aparato de fondo de pozo de una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7 caracterizado porque

el tubo (310) calefactor se extiende axialmente sobre la cámara (375) de generación de vapor.

9.- Un procedimiento para la explotación de un depósito de arenas petrolíferas que comprende al menos las etapas de:

- la producción de vapor en un aparato de fondo de pozo de acuerdo con la reivindicación 1,

- la inyección de dicha vapor a través de los orificios de salida (390) de vapor hasta el interior del depósito de arenas petrolíferas para movilizar el crudo de petróleo del depósito de arenas petrolíferas,

- la recuperación de al menos parte de los crudos de petróleo movilizados por al menos un conducto de crudo de petróleo de dicho aparato de fondo de pozo.