特表 2023-554118 合成ガス生成のために熱炭化水素回収操作を再利用する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-26

(54)【発明の名称】合成ガス生成のために熱炭化水素回収操作を再利用する方法

(51)【国際特許分類】

   E21B 43/295 20060101AFI20231219BHJP

【ＦＩ】

E21B43/295

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023537472

(86)(22)【出願日】2021-12-14

(85)【翻訳文提出日】2023-08-08

(86)【国際出願番号】 CA2021051803

(87)【国際公開番号】W WO2022126257

(87)【国際公開日】2022-06-23

(31)【優先権主張番号】63/127,754

(32)【優先日】2020-12-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523226549

【氏名又は名称】プロトン テクノロジーズ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】ストレム，グラント ディー．

(72)【発明者】

【氏名】ゲイツ，イアン ディー．

(72)【発明者】

【氏名】ワン，ジンイー

(57)【要約】

炭化水素流動化のために水蒸気で以前に処理された貯留層が酸化剤で更に処理されて、熱亀裂（加熱分解）、ガス化、水－ガスシフト及び水加熱分解反応の１つ又は複数を誘導して貯留層内に合成ガスを発生させ、合成ガス又はその構成成分が次いで表面に生成され得る、熱炭化水素回収操作を再利用する方法。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭化水素回収の終了後に貯留層の水蒸気処理後部分から合成ガスを生成するために熱炭化水素回収システムを再利用する方法であって、前記熱炭化水素回収システムは、表面から前記貯留層への少なくとも１つの井戸を含み、前記方法は、
ａ．前記少なくとも１つの井戸を使用する水蒸気注入及び流動化炭化水素生成を通して前記貯留層からの炭化水素を流動化及び抽出するために、前記熱炭化水素回収システムを動作させ、酸化性物質を含有する、前記少なくとも１つの井戸に隣接する前記貯留層の前記水蒸気処理後部分を生じさせるステップと、
ｂ．前記水蒸気注入及び流動化炭化水素生成を終了するステップと、
ｃ．前記酸化性物質を燃焼させるために、前記少なくとも１つの井戸を通して前記貯留層の前記水蒸気処理後部分内に酸化剤を注入するステップと、
ｄ．前記酸化性物質の前記燃焼が、熱亀裂、水加熱分解、ガス化及び水－ガスシフト反応の少なくとも１つを前記貯留層の前記水蒸気処理後部分内で引き起こして、合成ガスを形成することを可能にするステップと、
ｅ．前記少なくとも１つの井戸を通して表面に前記合成ガスの少なくとも１つの構成成分を生成するステップと
を含む、方法。

【請求項2】

水蒸気、溶媒、炭酸塩、ボイラブローダウン水、水酸化カルシウム、生下水、海水及び廃水の少なくとも１つは、前記酸化剤と同時注入される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記酸化剤は、空気及び酸素から選択される、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記少なくとも１つの井戸は、前記燃焼がステップｄ．の熱亀裂、水加熱分解、ガス化及び水－ガスシフト反応の前記少なくとも１つを引き起こすことを可能にするために、ステップｃ．後に閉じられる、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記合成ガスは、水素及び酸化炭素を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記少なくとも１つの構成成分は、前記水素であり、前記方法は、前記表面への前記水素のみの生成を可能にするために膜を使用する、ステップｄ．後のステップを更に含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

ステップｃ．～ｅ．は、前記少なくとも１つの井戸を通して前記表面に生成される前記合成ガスの前記少なくとも１つの構成成分が、選択された閾値体積を下回って低下する場合に繰り返される、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記熱炭化水素回収システムは、スチーム補助重力排油システムであり、及び前記少なくとも１つの井戸は、注入井戸及び生成井戸であり、前記注入井戸及び前記生成井戸のいずれか又は両方は、前記酸化剤を注入する前記ステップ及び前記合成ガスの前記少なくとも１つの構成成分を前記表面に生成する前記ステップのために使用される、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記スチーム補助重力排油システムは、少なくとも１つの充填井戸を含み、及び前記少なくとも１つの井戸は、前記少なくとも１つの充填井戸を含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記少なくとも１つの井戸は、水平井戸、垂直井戸、傾斜井戸及びマルチラテラル井戸の少なくとも１つである、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記少なくとも１つの井戸は、二重仕上げ井戸であり、前記酸化剤を注入する前記ステップ及び前記合成ガスの前記少なくとも１つの構成成分を前記表面に生成する前記ステップは、前記二重仕上げ井戸の異なる部分で行われる、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記少なくとも１つの井戸は、前記少なくとも１つの井戸に沿って、前記酸化剤を前記注入すること及び前記合成ガスの前記少なくとも１つの構成成分を前記生成することが行われる場所を制御するための流れ制御デバイスを含む、請求項１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

発明の技術分野
本技術分野は、炭化水素貯留層からの価値ある製品の生成に関し、詳細には、貯留層を処理する二次又は三次方法に関する。

【背景技術】

【0002】

発明の背景
炭化水素貯留層は、世界的に豊富であり、一次工程並びに貯留層から追加の炭化水素を生成するための水攻法、及び水蒸気攻法、及び化学攻法などの増進油回収法を含む多くの技術がこれらの貯留層から油又はガスを生成するために使用されている。

【0003】

限定されないが、重油及び超重質油（ビチューメン）を含む様々な油の種類に対して、様々な貯留層要因は、油が元の貯留層状態で高い粘度である場合を含めて、油の生成可能性にとって課題となるか又はそれを損なうため、限定されないが、重油及びビチューメンを含む様々な油の種類は、炭化水素が貯留層内をより容易に流れ、表面に生成することができるように、粘度を下げ、場合により貯留層圧力を高めるために一般に熱処理される。ほとんどの熱的方法では、水蒸気は、表面に生成され得るように重油又はビチューメンを加熱してその粘度を下げるために貯留層中に注入される。場合により、水蒸気以外の代替的な増大加熱方法が使用されるか、又は水蒸気に加えて界面活性剤若しくは相溶液の注入を含み得る方法若しくは多くの他の方法が使用される。

【0004】

スチーム補助重力排油法（ＳＡＧＤ）は、ビチューメンを生成するための２つの最も一般的な水蒸気系回収法の１つである。図１及び２は、従来のＳＡＧＤ法１を示す。示された工程１などのＳＡＧＤ熱回収操作では、生成井戸２は、目標貯留層３の下部領域中に穴を開けられ、注入井戸４は、水蒸気５を（添加剤あり又はなしで）注入するために生成井戸２の上に穴を開けられる。水蒸気５が開口注入井戸４を通して貯留層３中に注入される際、水蒸気５は、貯留層３内に収容された炭化水素を加熱して流動化させ、その流動化された炭化水素は、流体８（油、水及びガス）が開口生成井戸２を通して表面に生成される際、生成井戸２に向かう重力に起因して、貯留層３を通して下方に流れる。炭化水素が枯渇した水蒸気チャンバ９は、側面図６及び断面図７に示されたように、炭化水素が貯留層３から解放された際、注入及び生成作用に起因して貯留層３内に形成される。図２に見られるように、経時的に、水蒸気チャンバ９は、注入井戸４及び生成井戸２から外方に膨張する。

【0005】

循環水蒸気刺激法（ＣＳＳ）は、ビチューメンを生成するための別の一般的に使用される水蒸気系回収法である。従来のＣＳＳシステムでは、単一井戸（通常、垂直）は、目標貯留層中に水蒸気を（添加剤あり又はなしで）注入するために使用される。井戸は、次いで、閉じられ、注入剤は、貯留層内の炭化水素を加熱して流動化させることができる。井戸は、次いで、生成モードに変わり、流動化炭化水素を表面に生成するために使用される。再度、水蒸気チャンバは、炭化水素が流動化されて抽出される際に貯留層内の井戸の周りに形成される。

【0006】

他の異なる工程は、より多くのビチューメンを流動化するか又は回収法の熱効率を向上させるために、工程中に溶媒又は非凝縮性ガスを水蒸気に加える。

【0007】

ある時点で、水蒸気系回収法又は水蒸気への溶媒若しくは非凝縮性ガス添加剤を使用するそれらの変形形態の重油又はビチューメン生成速度は、工程が操作するのに経済的でない点に降下する。そのような点では、一般的に井戸が閉鎖される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そのような熱回収操作の有効で経済的な耐用年数を延ばすために他の選択肢を見出す必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

発明の概要
広範な態様では、本明細書に記載される方法及びシステムは、ＳＡＧＤ若しくはＣＳＳ又は他の水蒸気系回収操作及びこれらの工程の変形形態（例えば、溶媒又は非凝縮性ガスを水蒸気と同時注入して使用した）からの以前に水蒸気処理された貯留層を使用し、ここで、水蒸気注入が停止され、空気若しくは酸素又は別の酸化剤が貯留層内の水蒸気チャンバ中に注入されて、酸化、熱亀裂（加熱分解）、水加熱分解、ガス化及び／又は水－ガスシフト反応並びに他の反応を引き起こす、それにより、合成ガスが貯留層内に発生し、ガス又はその構成成分が表面に生成され得る。水蒸気系回収は、一次又は二次抽出技法のいずれでもあり得る。

【0010】

本発明の第１の広範な態様では、炭化水素回収の終了後に貯留層の水蒸気処理後部分から合成ガスを生成するために熱炭化水素回収システムを再利用する方法が提供され、熱炭化水素回収システムは、表面から貯留層への少なくとも１つの井戸を含み、方法は、
ａ．少なくとも１つの井戸を使用する水蒸気注入及び流動化炭化水素生成を通して貯留層からの炭化水素を流動化及び抽出するために、熱炭化水素回収システムを動作させ、酸化性物質を含有する、少なくとも１つの井戸に隣接する貯留層の水蒸気処理後部分を生じさせるステップと、
ｂ．水蒸気注入及び流動化炭化水素生成を終了するステップと、
ｃ．酸化性物質を燃焼させるために、少なくとも１つの井戸を通して貯留層の水蒸気処理後部分内に酸化剤を注入するステップと、
ｄ．酸化性物質の燃焼が、熱亀裂、水加熱分解、ガス化及び水－ガスシフト反応の少なくとも１つを貯留層の水蒸気処理後部分内で引き起こして、合成ガスを形成することを可能にするステップと、
ｄ．少なくとも１つの井戸を通して表面に合成ガスの少なくとも１つの構成成分を生成するステップと
を含む。

【0011】

本発明の第１の広範な態様の一部の例示的実施形態では、水蒸気、溶媒、炭酸塩、ボイラブローダウン水、水酸化カルシウム、生下水、海水及び廃水の少なくとも１つは、酸化剤と同時注入される。酸化剤は、好ましくは、空気及び酸素から選択される。

【0012】

一部の例示的実施形態では、少なくとも１つの井戸は、燃焼がステップｄ．の熱亀裂、水加熱分解、ガス化及び水－ガスシフト反応の少なくとも１つを引き起こすことを可能にするために、ステップｃ．後に閉じられる。

【0013】

合成ガスは、好ましくは、水素及び酸化炭素を含む。ステップｃ．～ｅ．は、少なくとも１つの井戸を通して表面に生成される合成ガスの少なくとも１つの構成成分が、選択された閾値体積を下回って低下する場合に繰り返され得る。少なくとも１つの構成成分は、水素であり、方法は、好ましくは、表面への水素のみの生成を可能にするために膜を使用する、ステップｄ．後のステップを更に含む。

【0014】

熱炭化水素回収システムは、スチーム補助重力排油システムであり得、及び少なくとも１つの井戸は、従って、注入井戸及び生成井戸であり得、注入井戸及び生成井戸のいずれか又は両方は、酸化剤を注入するステップ及び合成ガスの少なくとも１つの構成成分を表面に生成するステップのために使用され得る。スチーム補助重力排油システムは、少なくとも１つの充填井戸を含み得、及び少なくとも１つの井戸は、従って、少なくとも１つの充填井戸を含む。少なくとも１つの井戸は、水平井戸、垂直井戸、傾斜井戸及びマルチラテラル井戸の少なくとも１つであり得る。少なくとも１つの井戸は、二重仕上げ井戸であり得、酸化剤を注入するステップ及び合成ガスの少なくとも１つの構成成分を表面に生成するステップは、二重仕上げ井戸の異なる部分で行われる。少なくとも１つの井戸は、少なくとも１つの井戸に沿って、酸化剤を注入すること及び合成ガスの少なくとも１つの構成成分を生成することが行われる場所を制御するための流れ制御デバイスを更に含み得る。

【0015】

本発明の例示的実施形態の詳述が以下に提供される。しかし、本発明は、これらの実施形態に限定されると解釈するべきではないことを理解されたい。例示的実施形態は、本発明の具体的な適用を対象とするが、本発明は、本明細書に説明される例示的実施形態以外に適用可能であることが当業者に明らかになるであろう。

【0016】

添付図面では、本発明の例示的実施形態を示す。

【図面の簡単な説明】

【0017】

図面の簡単な説明

【図1】先行技術のＳＡＧＤ法の段階を示す。

【図2】先行技術のＳＡＧＤ法の段階を示す。

【図3】本発明の一例示的実施形態の酸化剤注入段階を示し、酸化剤は、水蒸気系回収法中に確立された水蒸気チャンバ中に注入される。

【図4】図３の例示的実施形態の生成段階を示す。

【図5】水蒸気系回収が停止した後の本発明の別の例示的実施形態を示し、酸化剤は、形成中に注入され、合成ガスは、同時に貯留層から（他の貯留層流体と共に）生成される。

【発明を実施するための形態】

【0018】

ここで、例示的実施形態が添付図面を参照して記載される。

【0019】

例示的実施形態の詳細な説明
以下の記載を通して、当業者のより詳細な理解を提供するために特定の詳細が記載される。しかし、十分に公知の要素は、本開示を不要に不明瞭にすることを回避するために、詳細に示されないか又は記載されない可能性がある。本発明の例の以下の記載は、網羅的であること又は本発明をあらゆる例示的実施形態の特定の形態に限定することを意図するものではない。従って、記述及び図面は、限定的な意味よりむしろ例示的意味とみなすべきである。

【0020】

本発明は、炭化水素が枯渇した水蒸気チャンバをもたらす水蒸気注入に関与する、一次又は二次回収を受けた貯留層から価値ある製品を生成することを対象とする。本明細書に記載された方法は、こうして（貯留層中への水蒸気注入から）貯留層内に投じた熱及び貯留層内に合成ガスを得るために、ガス化及び水－ガスシフト反応を達成することを酸化剤の注入と一緒に促進する、貯留層内の水蒸気の存在を利用し得る。合成ガス又は合成ガスの一部は、次いで、貯留層から生成され、化学製品、例えばメタノール、アンモニア、炭素繊維のための化学原料として又は水蒸気発生若しくは電気製品のための燃料として、例えば内部燃焼エンジン若しくは燃料電池内で使用することができる。

【0021】

合成ガスの生成中、重油又はビチューメン又はメタンを含む流動化石油製品も貯留層から生成することができる。

【0022】

概して、本明細書は、図１及び２における１つの例示的ＳＡＧＤ法に示され、上に記載された前の処理のように、合成ガスを回収するために、以前に水蒸気処理を受けた炭化水素貯留層（従来の油、重油、油砂貯留層、炭酸油貯留層、天然ガス、硫化水素）を処理する方法について記載する。本発明による例示的方法は、貯留層内の酸化流体及び／又は固体の少量を燃焼するために、酸素又は富化酸素流を水蒸気処理後の貯留層に注入することを含み、水蒸気チャンバは、次に、ガス化、水－ガスシフト、熱亀裂（加熱分解）及び／又は水加熱分解のための反応帯域になる。純酸素又は不純酸素の送達は、水蒸気及び／又は溶媒を含む他の流体又はそれ自体と同時注入することができる。水蒸気の同時注入は、水蒸気が凝縮性流体及び有益な熱伝導流体である追加の利点を有する。工程のこの部分中、流体は、表面に生成される必要はないが、生成され得る。貯留層内で目標温度に達した後、酸素注入は、停止又は低減され得、貯留層は、貯留層内に酸素が残っている時間が消費されることがあり、ガス化反応及び水－ガスシフト反応が起きる間に、浸漬することができる。この相は、水蒸気／水及び／又は溶媒などの他の流体の注入を続けることを含むことができる。これらの反応中、水素及び酸化炭素は、貯留層内に生成される。生成のために開いたときに生成井戸は、水素、酸化炭素、水（合成ガスの一部として）、炭化水素ガス及び硫化水素の混合物を表面に生成する。代わりに、パラジウム合金膜又は炭素系フィルタなどの下げ孔水素膜又はフィルタが使用中である場合、水素は、上昇した純度で表面に生成され得る。合成ガス及び／又は水素生成速度が閾値に降下した後、酸素注入は、再度開始又は増加し得、工程は、合成ガスの生成速度全体が閾値に降下するまで、同様又は異なる持続時間を複数回繰り返すことができる。こうして工程は、貯留層に適用した以前の水蒸気系回収技法に起因して、貯留層内に着座した炭化水素及び水から合成ガス又は水素富化ガスをもたらす。水、又は水蒸気、又は可燃燃料、又は有機物質若しくは汚水などの廃棄物、又は他の流体、又は粒子、又は触媒、又は溶解イオンは、酸素と共に又は酸素から分離して貯留層中に注入され得る。

【0023】

一部の例示的実施形態では、酸化剤は、１つ又は複数の井戸内に注入され、合成ガスの生成は、別の１つ又は複数の井戸から達成することができる。別の実施形態では、酸化剤は、井戸内に注入することができ、次いで注入のしばらく後に注入が停止され、次いで、井戸は、限定されないが、油又は水素を含む合成ガス及び／又は他の貯留層流体を生成するために生成される。単一の油田内において、様々な井戸が交互に、又は同時に、又は静止して注入又は生成され得る。

【0024】

示された実施形態などのＳＡＧＤ後の貯留層では、単一の井戸の対の注入及び生成井戸は、酸化剤の注入に利用される一方又は両方の井戸のいずれか並びに合成ガス及び他の流体生成に利用される一方又は両方の井戸と共に使用することができ、注入及び生成は、同時に又はシステムの一部として若しくは単独で使用され得る、あらゆる対になっていない充填井戸を含み得る循環方式で行うことができる。循環法では、合成ガス生成が非商業的速度に降下した後、工程は、酸化剤の注入を再開又は増加することによって再開又は増加され得る。様々な種類の充填井戸は、様々な流体又は化学物質を他の近くの井戸と共にシステムとして一斉に又はそうでなく様々に生成又は注入され得る。見てわかるように、次いで、熱回収装置からの既存の井戸は、酸化剤を（水蒸気又は他の添加剤あり又はなしで）注入し、合成ガス又はその構成成分（例えば、水素など）を生成するために使用することができる。代わりに、オペレータは、既存の熱回収装置を使用することができるが、例えば新しい井戸を貯留層の下部領域内の水中又は形成された水蒸気チャンバ中に穴を開けるなど、注入及び／又は生成のために追加の井戸の穴を開けることができる。既存の水蒸気注入井戸は、当業者が確認できるはずである、井戸が所望のレベルの酸素に十分な仕様を有する、混合した酸素／水蒸気注入剤に使用することができ、酸素は、複数の注入井戸を循環方式及び／又は段階的方式で利用される、注入井戸の一部のみに注入することができる。方法は、ＳＡＧＤ操作に使用するような水平井戸に限定されず、限定されないが、垂直及び傾斜並びにマルチラテラル井戸を含むあらゆる井戸の構成で距離及び時間尺度の様々な組合せにわたって行うこともできる。注入又は生成は、貯留層の若干上及び下の一部の適切な場合を含み、貯留層の高い領域又は貯留層の低い領域のいずれかの近くで起きることが可能である。同じ坑井内の二重仕上げは、井戸の領域を注入と同じ又は異なるときに生成することができる。流れ制御デバイスは、例えば、酸化剤及び水蒸気が井戸の対内の井戸の一方の先端に向かって注入される一方、生成が対応する対の井戸の末端に向かって起きるように、注入又は生成が水平坑井の長さに沿って様々な場所に可変的に集められ得るように使用することができる。

【0025】

方法は、貯留層中への水蒸気注入で行うことができる。水蒸気は、あらゆる割合で酸化剤の注入と同時に若しくは並行して又は循環方式で注入することができる。更に、当業者に公知の化学物質も酸化剤と（水蒸気あり又はなしで）同時注入することができ、これは、貯留層内の炭酸塩の沈殿を加速し、こうして気体としてよりむしろ貯留層内で固体形の一部の炭素を貯蔵することができる。一般的な炭素塩は、ＣａＣＯ_３及びＣａＭｇ（ＣＯ_３）_２を含む。注入剤は、当業者が選択可能であるような、ボイラブローダウン水、水酸化カルシウム、生下水、海水及び廃水流の１つ又は複数を含むことができる。炭酸塩又は他の炭素固体のこの加速度は、目標が、体積及び圧力拘束の改善を促進することができる固体貯蔵形式で酸化炭素の沈殿を加速すること並びにそこから最終的に表面に染み出し得る地質システムを通して炭素の可動性を低減することである場所と同様の企画で行うことができる。実施形態は、炭素隔離プロジェクトを含み得、これは、炭素回収貯留プロジェクトとしても公知であり、温室効果ガス及び大気汚染問題に応答して人気になった。これらの場合、酸化炭素は、石炭若しくは天然ガス燃料の電気、若しくは水蒸気、若しくは加熱、若しくは発電機から又は直接空気回収及び注入方法から排気物質などの酸化炭素の豊富な源から回収され得る。

【0026】

本発明による方法から生成された合成ガス又は水素富化ガスは、タービンを回転し、次いで発電するために使用される水蒸気を発生する燃料として、その燃焼を介して発電するために使用され得る。別の実施形態は、燃料電池内で発電するために使用される、生成された合成ガス又は水素富化ガスを使用することに関与する。合成ガス又は水素富化ガスは、燃料を改良若しくは精製するか、又は限定されないが、メタノール若しくはアンモニアを含む他の製品を生成するために化学原料としても使用され得る。合成ガス又は水素富化ガスは、限定されないが、メタン、油、石炭又は天然ガスを含む炭化水素燃料の他の供給部から前処理又は添加物あり又はなしで水蒸気メタン改質法にも供給され得、あらゆる水素の余剰は、炭素回収及び／又は隔離若しくは貯蔵技法の完全若しくは部分的実施あり又はなしで抽出され得る。

【0027】

本発明の一部の実施形態では、酸素発生に関連した機器は、追加の効用を提供することができる。例えば、空気分離装置（ＡＳＵ）は、一般的に、給気から酸素を抽出するために使用され、窒素は、分離法からの副産物の１つである。本発明による実施形態によって生成された合成ガスは、公知の膜技術による合成ガスから抽出することができる水素を含む。窒素は、次いで、アンモニアを生成するために工程からの廃熱を使用して、水素と組み合わせることができる。別の例は、通常排気される酸素出力の経済的利点を利用するこれらの現場の近くで酸化剤及び水素を生成するための電気分解であり、電気分解から作成された追加の水素は、例えば、電気若しくは水蒸気の生成又は燃料電池車への燃料供給など、現場で消費するか、或いは道路、鉄道、はしけ／船舶又は飛行船、地面効果翼機、ホバークラフト及び他の航空機などの航空機により、パイプ又は容器によって輸送することもできる。

【0028】

別の実施形態では、高温生成された合成ガス又は水素及び／又は炭化水素及び／又は一酸化二水素は、熱を回収するために熱交換システムを通過することができる。この回収された熱は、注入前に分離された酸素流を加熱するためにＡＳＵの下流で使用することができ、それによって貯留層内の合成ガス形成反応を強化する。水素流の熱を低減することにより、これは輸送のために水素を液化する支援をすることができる。この回収された熱は、ビール醸造、アルコール蒸留、温室、ドイツ式サーマルバス、フィンランド式サウナ、食品加工又は他の使用など、発電又は他のカスケード加熱システムにも使用することができる。

【0029】

本方法は、水蒸気処理後の貯留層又は他の場所で水蒸気注入を依然として受け得る貯留層内の水蒸気処理後の容積を使用し、貯留槽中に酸化剤を注入し、この酸化剤は、貯留層内の油（及びガス）を酸化させると、貯留層内に酸素を連続的又は断続的に注入することにより、貯留層内の石油と水との間でガス化及び水－ガスシフト反応が起こる温度まで貯留層を加熱すことにより、貯留層を４００～７００℃の好ましい温度まで加熱する原位置燃焼反応を起こす。この温度範囲は、間質性規模又は貯留層の領域内に過渡的に到達するか又はそれを超えることがあり、平均貯留層の温度全体がこの範囲内にある必要はない。

【0030】

貯留層が加熱され、温度が上昇する一方、ガス化及び水－ガスシフト及び水加熱分解反応は、水素、硫化水素、一酸化炭素、二酸化炭素及び水蒸気（水の蒸気）の必然的な生成で起きる。反応が貯留層で起きる際、ガス成分は、貯留層の空間内に集まるが、流動化油が、そこに反応が続く注入井戸の周りに集まり、ガスが生成井戸に向かって上方に上昇し、貯留層内に集まる貯留層内の浮力効果に起因して上昇する傾向がある。合成ガス及び他の流体は、貯留層から生成井戸を通して生成される。別の実施形態では、注入井戸は、貯留層の上部にあり、断続的又は連続的に、恐らく生成井戸からの断続的又は連続的な生成と共同しても注入され得る。

【0031】

酸素が貯留層中に注入される際、反応帯域は、貯留層内に生成される。反応帯域は、元の貯留層温度より高い温度の帯域によって特徴付けられる。反応帯域では、温度は４５０℃より高く上昇することができ、反応の先端では温度は９００℃を超えることができる。温度が４００℃を超えた状態で、ガス化反応は、上部生成井戸によって専ら表面に生成することができる、水素を発生する高温帯域内に起きる。注入井戸の周りの高温帯域内では、加熱された油は排出し、注入井戸の周りに堆積し、こうして注入井戸の周りに起きる反応に対してより多くの燃料を供給する。別の実施形態では、ガス及び油用の生成井戸は、同じ井戸であり得、例えば噴射若しくはベンチュリポンプなどの大容量の多相ポンプが貯留層の下部に置かれる場合又は限定されないが、プログレッシブ空洞ポンプ若しくは電気水中ポンプを含む他の種類のポンプが、ガス生成配管若しくは井戸ケーシングとは別の生成ストリングに液体及び固体を引き上げるために浸される場合、合成ガス又は水素富化ガスのための取水口は、貯留層の下部にあり得る。この実施形態は、複数の貯留層の上昇において穿孔、又は流入／流出領域、又は入口／出口スクリーンを含んでも又は含まなくてもよい。

【0032】

方法への鍵は、生成時の井戸が、合成ガス又は水素富化ガスを表面に生成する、貯留層内のガス化反応をその場で行うことである。

【0033】

ここに教示された方法から発生された合成ガスは、電力、電力を発生するために使用され得る水蒸気を生成するために燃焼された熱又は他のその場での油回収法のため若しくは燃料、プラスチック、メタノール、尿素、水素、硫黄、その他を含む、他の化学物質を生成するための原料材料として水蒸気を発生させるために使用され得る。合成ガスから分離された水素は、水蒸気生成、タンク加熱、熱補助型乳状脱水、希釈剤回収、殺生物剤、汚染現場改良及び設備での他の活動で電力供給するために使用され得る。

【0034】

図３の側面図２６及び断面図２８に示された例示的合成ガス生成システム１０に示されたように、酸化剤１４は、酸化剤注入井戸１２（これは、以前に従来のＳＡＧＤシステムの生成井戸であった可能性がある）を通して貯留層１６の反応帯域１８（以前にはＳＡＧＤ水蒸気チャンバ）中に流れ且つ反応し、酸化剤流体及び／又は固体の一部の燃焼が熱亀裂（加熱分解）、水加熱分解、ガス化及び／又は水－ガスシフト反応を貯留層１６内で引き起こして、合成ガス２０を形成することを可能にする。このステップでは、２つの井戸２２、１２（上部又は下部井戸）のいずれかを注入井戸１２として使用することができる。図４に示されたように、十分な酸化剤１４が注入されるか、又は貯留層１６の圧力が（貯留層１６の破損圧力又は調節若しくは嗜好により設定された）最高閾値に達した後、注入が停止し、ガス生成井戸２２（これは、以前に従来のＳＡＧＤシステムの注入井戸であった可能性がある）は、オンにされ、合成ガス２０及び他の貯留層流体は、生成ガス２４として表面に生成される。このステップでは、２つの井戸２２、１２（上部又は下部）のいずれかを生成井戸２２のために使用することができる。

【0035】

図３及び４に示された方法は、循環手法で繰り返すことができ、図４における生成段階が、もはや生成ガス２４を生成しなくなった後、酸化剤１４の注入を再開することができ、工程は、複数回繰り返され得る。

【0036】

図５の側面図４８及び断面図５０に示されたような別の代替合成ガス生成システム３０では、水蒸気系回収法が停止した後、酸化剤３４は、酸化剤注入井戸３２（これは、以前に従来のＳＡＧＤシステムの生成井戸であった可能性がある）を通して貯留層３６の反応帯域３８（以前にはＳＡＧＤ水蒸気チャンバ）中に注入され、生成ガス４６は、酸化剤３４の注入と同時にガス生成井戸４２（これは、以前に従来のＳＡＧＤシステムの注入井戸であった可能性がある）を通して他の貯留層と共に貯留層３６から生成される。

【0037】

前述は、本発明の原理のみを示すと考えられる。特許請求の範囲は、前述に説明された例示的実施形態によって限定されるべきではなく、全体として本明細書と一致する最も広い解釈を与えるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2023-08-22

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭化水素回収操作の終了後に貯留層の水蒸気処理後の炭化水素が枯渇した部分から合成ガスを生成するために熱炭化水素回収システムを再利用する方法であって、前記熱炭化水素回収システムは、表面から前記貯留層への少なくとも１つの井戸を含み、前記方法は、
ａ．前記少なくとも１つの井戸を使用する水蒸気注入及び流動化炭化水素生成を通して前記貯留層からの炭化水素を流動化及び抽出するために、前記熱炭化水素回収システムを動作させ、酸化性物質、投入された熱及び注入された水蒸気を含有する、前記少なくとも１つの井戸に隣接する前記貯留層の前記水蒸気処理後の炭化水素が枯渇した部分を生じさせるステップと、
ｂ．前記水蒸気注入を終了し、及び前記熱炭化水素回収システムの前記動作を終了するステップと、
ｃ．前記熱炭化水素回収システムの前記動作を終了した後、前記貯留層の前記水蒸気処理後の炭化水素が枯渇した部分に反応帯域を形成し、及び前記投入された熱及び前記注入された水蒸気の存在下において、前記反応帯域内で前記酸化性物質を燃焼させるために、前記少なくとも１つの井戸を通して前記貯留層の前記水蒸気処理後部分内に酸化剤を注入するステップと、
ｄ．前記反応帯域内の前記酸化性物質の前記燃焼が、熱亀裂、水加熱分解、ガス化及び水－ガスシフト反応の少なくとも１つを前記貯留層の前記水蒸気処理後の炭化水素が枯渇した部分内で引き起こして、合成ガスを形成することを可能にするステップと、
ｅ．前記少なくとも１つの井戸を通して表面に前記合成ガスの少なくとも１つの構成成分を生成するステップと
を含む、方法。

【請求項2】

追加の水蒸気、溶媒、炭酸塩、ボイラブローダウン水、水酸化カルシウム、生下水、海水及び廃水の少なくとも１つは、前記酸化剤と同時注入される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記酸化剤は、空気及び酸素から選択される、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記少なくとも１つの井戸は、前記燃焼がステップｄ．の熱亀裂、水加熱分解、ガス化及び水－ガスシフト反応の前記少なくとも１つを引き起こすことを可能にするために、ステップｃ．後に閉じられる、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記合成ガスは、水素及び酸化炭素を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記少なくとも１つの構成成分は、前記水素であり、前記方法は、前記表面への前記水素のみの生成を可能にするために膜を使用する、ステップｄ．後のステップを更に含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

ステップｃ．～ｅ．は、前記少なくとも１つの井戸を通して前記表面に生成される前記合成ガスの前記少なくとも１つの構成成分が、選択された閾値体積を下回って低下する場合に繰り返される、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記熱炭化水素回収システムは、スチーム補助重力排油システムであり、及び前記少なくとも１つの井戸は、注入井戸及び生成井戸であり、前記注入井戸及び前記生成井戸のいずれか又は両方は、前記酸化剤を注入する前記ステップ及び前記合成ガスの前記少なくとも１つの構成成分を前記表面に生成する前記ステップのために使用される、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記スチーム補助重力排油システムは、少なくとも１つの充填井戸を含み、及び前記少なくとも１つの井戸は、前記少なくとも１つの充填井戸を含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記少なくとも１つの井戸は、水平井戸、垂直井戸、傾斜井戸及びマルチラテラル井戸の少なくとも１つである、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記少なくとも１つの井戸は、二重仕上げ井戸であり、前記酸化剤を注入する前記ステップ及び前記合成ガスの前記少なくとも１つの構成成分を前記表面に生成する前記ステップは、前記二重仕上げ井戸の異なる部分で行われる、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記少なくとも１つの井戸は、前記少なくとも１つの井戸に沿って、前記酸化剤を前記注入すること及び前記合成ガスの前記少なくとも１つの構成成分を前記生成することが行われる場所を制御するための流れ制御デバイスを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記追加の水蒸気、溶媒、炭酸塩、ボイラブローダウン水、水酸化カルシウム、生下水、海水及び廃水の前記少なくとも１つの前記同時注入は、前記貯留層の前記水蒸気処理後部分内の固体炭酸塩の沈殿を加速させる、請求項２に記載の方法。

【請求項14】

前記生成井戸は、前記流動化炭化水素及び前記合成ガスの前記少なくとも１つの構成成分の両方をポンプ供給するように構成された多相ポンプを設けられる、請求項８に記載の方法。

【請求項15】

表面下の貯留層内において炭酸塩を固体として発生させ、及び保存する方法であって、
ａ．少なくとも１つの井戸を使用する水蒸気注入及び流動化炭化水素生成を通して前記表面下の貯留層からの炭化水素を流動化及び抽出するために、熱炭化水素回収システムを動作させ、酸化性物質、投入された熱及び注入された水蒸気を含有する、前記少なくとも１つの井戸に隣接する前記表面下の貯留層の水蒸気処理後の炭化水素が枯渇した部分を生じさせるステップと、
ｂ．前記水蒸気注入を終了し、及び前記熱炭化水素回収システムの前記動作を終了するステップと、
ｃ．前記熱炭化水素回収システムの前記動作を終了した後、前記貯留層の前記水蒸気処理後の炭化水素が枯渇した部分に反応帯域を形成し、及び前記投入された熱及び前記注入された水蒸気の存在下において、前記反応帯域内で前記酸化性物質を燃焼させるために、前記少なくとも１つの井戸を通して前記貯留層の前記水蒸気処理後部分内に酸化剤を注入するステップと、
ｄ．追加の水蒸気、溶媒、炭酸塩、ボイラブローダウン水、水酸化カルシウム、生下水、海水及び廃水の少なくとも１つを前記酸化剤と同時注入するステップと、
ｅ．前記反応帯域内の前記酸化性物質の前記燃焼が、熱亀裂、水加熱分解、ガス化及び水－ガスシフト反応の少なくとも１つを前記貯留層の前記水蒸気処理後の炭化水素が枯渇した部分内で引き起こして、合成ガスを形成することを可能にするステップと、
ｅ．追加の水蒸気、溶媒、炭酸塩、ボイラブローダウン水、水酸化カルシウム、生下水、海水及び廃水の前記少なくとも１つが前記合成ガスの第１の成分と反応して、固体炭酸塩を形成することを可能にするステップと、
ｆ．前記表面下の貯留層内に前記固体炭酸塩を保持している間、前記少なくとも１つの井戸を通して表面に前記合成ガスの第２の構成成分を生成するステップと
を含む方法。

【国際調査報告】