BR112020018160B1

BR112020018160B1 - METHOD FOR TREATING AN OIL RESERVOIR CONTAINING OIL AND WATER TO GENERATE AND RECOVER SYNTHESIS GAS AND MOBILIZED OIL THEREOF

Info

Publication number: BR112020018160B1
Application number: BR112020018160-9A
Authority: BR
Inventors: Grant D. Strem; Ian D. Gates; Jingyi Wang
Original assignee: Proton Technologies Canada Inc
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2024-09-24

Abstract

MÉTODO E SISTEMA PARA TRATAR UM RESERVATÓRIO DE PETRÓLEO PARA RECUPERAR O GÁS DE SÍNTESE DO MESMO. Trata-se de um reservatório de petróleo que é tratado com calor para induzir as reações de gaseificação, desvio de água e gás e/ou aquatermólise para gerar gás de síntese que compreende gás hidrogênio. O gás de síntese é produzido e levado à superfície com o uso de um ou mais poços de produção.METHOD AND SYSTEM FOR TREATING AN OIL RESERVOIR TO RECOVER SYNTHESIS GAS FROM IT. This is an oil reservoir that is treated with heat to induce gasification, water and gas diversion and/or aquathermolysis reactions to generate synthesis gas comprising hydrogen gas. The synthesis gas is produced and brought to the surface using one or more production wells.

Description

FIELD OF TECHNICAL INVENTION

[0001] O campo da técnica refere-se ao tratamento de um reservatório de petróleo para produzir o gás de síntese.[0001] The field of the technique relates to the treatment of an oil reservoir to produce synthesis gas.

BACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] Os reservatórios de petróleo são abundantes globalmente e muitas tecnologias são usadas para produzir óleo ou gás a partir desses reservatórios, incluindo o uso de processos primários, assim como processos de recuperação de óleo intensificados (como transbordamento de água, transbordamento de vapor e transbordamento de produtos químicos) para produzir óleo adicional de reservatórios de óleo e gás convencionais.[0002] Oil reservoirs are abundant globally and many technologies are used to produce oil or gas from these reservoirs, including the use of primary processes as well as enhanced oil recovery processes (such as water flashover, steam flashover, and chemical flashover) to produce additional oil from conventional oil and gas reservoirs.

[0003] O óleo bruto convencional é processado refinando-se o mesmo em combustíveis de transporte e matérias- primas para a indústria petroquímica.[0003] Conventional crude oil is processed by refining it into transportation fuels and raw materials for the petrochemical industry.

[0004] Para óleo pesado e óleo extrapesado (por exemplo, betume) o óleo é viscoso em condições de reservatório originais e o óleo pode não ser produzido com o uso de métodos convencionais e, então, óleo pesado e betume são termicamente tratados para reduzir a viscosidade para que fluam mais facilmente no reservatório e possam ser produzidos para a superfície. O tratamento térmico também permite que oxigênio e outros fluidos se movam no reservatório mais facilmente.[0004] For heavy oil and extra heavy oil (e.g. bitumen) the oil is viscous under original reservoir conditions and the oil may not be produced using conventional methods, so heavy oil and bitumen are heat treated to reduce the viscosity so that they flow more easily in the reservoir and can be produced to the surface. Heat treatment also allows oxygen and other fluids to move in the reservoir more easily.

[0005] Após o óleo pesado ou betume ser extraído, o mesmo é usualmente melhorado para óleo bruto sintético que, por sua vez, é refinado em combustíveis de transporte e matérias-primas para a indústria petroquímica.[0005] After the heavy oil or bitumen is extracted, it is usually upgraded to synthetic crude oil which in turn is refined into transportation fuels and feedstocks for the petrochemical industry.

[0006] A produção de óleo ou gás implica a produção fundamental de dióxido de carbono visto que o óleo ou gás ou seus produtos são geralmente queimados para colher sua energia e gerar dióxido de carbono.[0006] Oil or gas production involves the fundamental production of carbon dioxide since oil or gas or their products are generally burned to harvest their energy and generate carbon dioxide.

[0007] Há uma necessidade contínua por produzir combustíveis de reservatórios de óleo e gás que têm intensidade de carbono relativamente baixa.[0007] There is a continuing need to produce fuels from oil and gas reservoirs that have relatively low carbon intensity.

SUMMARY OF THE INVENTION

[0008] De acordo com um primeiro aspecto amplo da presente invenção, é fornecido um método para tratar um reservatório para recuperar o gás de síntese do mesmo, em que o reservatório contém petróleo e água, em que o método compreende as etapas de:[0008] According to a first broad aspect of the present invention, there is provided a method for treating a reservoir to recover synthesis gas therefrom, wherein the reservoir contains oil and water, wherein the method comprises the steps of:

[0009] a. aquecer o reservatório até uma temperatura suficiente para fazer com que pelo menos uma dentre as reações de gaseificação, desvio de água e gás e aquatermólise ocorra no reservatório, sendo que a pelo menos uma das reações envolve pelo menos um dentre o petróleo e a água;[0009] a. heating the reservoir to a temperature sufficient to cause at least one of the reactions of gasification, water and gas diversion and aquathermolysis to occur in the reservoir, wherein at least one of the reactions involves at least one of oil and water;

[0010] b. permitir que a pelo menos uma dentre as reações de gaseificação, desvio de água e gás e aquatermólise produza o gás de síntese a partir do petróleo e da água, sendo que o gás de síntese compreende gás hidrogênio;[0010] b. allow at least one of the gasification, water and gas diversion and aquathermolysis reactions to produce synthesis gas from petroleum and water, wherein the synthesis gas comprises hydrogen gas;

[0011] c. fornecer pelo menos um poço no reservatório; e[0011] c. provide at least one well in the reservoir; and

[0012] d. produzir pelo menos uma porção do gás de síntese levado à superfície através do pelo menos um poço.[0012] d. produce at least a portion of the synthesis gas brought to the surface through at least one well.

[0013] Em algumas modalidades exemplificativas do primeiro aspecto, a etapa de aquecer o reservatório compreende injetar um agente oxidante no reservatório para oxidar pelo menos uma porção do petróleo no reservatório.[0013] In some exemplary embodiments of the first aspect, the step of heating the reservoir comprises injecting an oxidizing agent into the reservoir to oxidize at least a portion of the petroleum in the reservoir.

[0014] Em algumas modalidades exemplificativas do primeiro aspecto, a etapa de aquecimento do reservatório compreende um ou mais dentre:[0014] In some exemplary embodiments of the first aspect, the reservoir heating step comprises one or more of:

[0015] injetar um agente oxidante no reservatório para oxidar pelo menos uma porção do petróleo no reservatório;[0015] injecting an oxidizing agent into the reservoir to oxidize at least a portion of the oil in the reservoir;

[0016] gerar ondas eletromagnéticas ou de radiofrequência com uma antena eletromagnética ou de radiofrequência colocada no reservatório;[0016] generating electromagnetic or radio frequency waves with an electromagnetic or radio frequency antenna placed in the reservoir;

[0017] injetar um material quente no reservatório; e[0017] injecting a hot material into the reservoir; and

[0018] gerar calor usando-se um sistema de aquecimento à base de resistência (ôhmico) colocado no reservatório.[0018] generating heat using a resistance-based (ohmic) heating system placed in the reservoir.

[0019] Após a etapa de aquecer, algumas modalidades exemplificativas do primeiro aspecto podem compreender a etapa de atrasar a produção da corrente de gás produzida para permitir a geração adicional de gás de síntese. O período de tempo para atraso pode depender da temperatura de operação, mas é preferencial que esteja na faixa de tempo de 1 semana a 12 meses. Um período de tempo mais preferencial seria de 1 semana a 4 semanas.[0019] Following the heating step, some exemplary embodiments of the first aspect may comprise the step of delaying production of the produced gas stream to allow for additional generation of synthesis gas. The length of time for the delay may depend on the operating temperature, but is preferably in the time range of 1 week to 12 months. A more preferred time period would be 1 week to 4 weeks.

[0020] Em algumas modalidades exemplificativas do primeiro aspecto, o método compreende adicionalmente, após o aquecimento, a etapa de produzir a corrente de gás produzida para permitir a geração adicional de gás de síntese. A injeção de calor no reservatório (por meio de um agente oxidante ou radiofrequência ou aquecimento por resistência) pode ser contínua enquanto a produção de gás de síntese é contínua.[0020] In some exemplary embodiments of the first aspect, the method further comprises, after heating, the step of producing the produced gas stream to enable additional generation of synthesis gas. The injection of heat into the reservoir (via an oxidizing agent or radiofrequency or resistance heating) may be continuous while the production of synthesis gas is continuous.

[0021] Em algumas modalidades exemplificativas do primeiro aspecto, o aquecimento dielétrico é usado para aquecer o reservatório. Nessas modalidades, a radiação eletromagnética pode ter uma frequência na faixa de cerca de 60 Hz a 1000 GHz. A faixa preferencial de frequências está na faixa de 10 MHz a 10 GHz.[0021] In some exemplary embodiments of the first aspect, dielectric heating is used to heat the reservoir. In such embodiments, the electromagnetic radiation may have a frequency in the range of about 60 Hz to 1000 GHz. The preferred range of frequencies is in the range of 10 MHz to 10 GHz.

[0022] Em modalidades em que o aquecimento à base de resistência, também denominado como aquecimento ôhmico, é usado para aquecer o reservatório, a temperatura pode ser elevada para entre 200 e 800 °C. A faixa de temperatura preferencial está entre 400 e 700 °C.[0022] In embodiments where resistance-based heating, also referred to as ohmic heating, is used to heat the reservoir, the temperature may be raised to between 200 and 800 °C. The preferred temperature range is between 400 and 700 °C.

[0023] De acordo com um segundo aspecto amplo da presente invenção, é fornecido um sistema para tratar a reservatório para recuperar gás de síntese do mesmo, o gás de síntese que compreende o gás hidrogênio, em que o reservatório contém petróleo e água, em que o sistema compreende:[0023] According to a second broad aspect of the present invention, there is provided a system for treating a reservoir to recover synthesis gas therefrom, the synthesis gas comprising hydrogen gas, wherein the reservoir contains oil and water, the system comprising:

[0024] um aparelho para aquecer o reservatório e, desse modo, gerar o gás de síntese do petróleo e da água através de pelo menos uma dentre as reações de gaseificação, desvio de água e gás e aquatermólise; e[0024] an apparatus for heating the reservoir and thereby generating synthesis gas from petroleum and water through at least one of the reactions of gasification, water and gas diversion and aquathermolysis; and

[0025] um poço posicionado no reservatório para produzir o gás de síntese levado à superfície.[0025] a well positioned in the reservoir to produce the synthesis gas brought to the surface.

[0026] Em algumas modalidades exemplificativas do segundo aspecto, o aparelho para aquecer o reservatório compreende pelo menos um dentre: um injetor de agente oxidante, um eletroímã, uma antena de radiofrequência, ou um injetor de material quente.[0026] In some exemplary embodiments of the second aspect, the apparatus for heating the reservoir comprises at least one of: an oxidizing agent injector, an electromagnet, a radio frequency antenna, or a hot material injector.

[0027] Em algumas modalidades exemplificativas do primeiro e segundo aspectos, o gás de síntese produzido é consumido em um dispositivo de célula eletroquímica de combustível ou queimado para gerar vapor para a geração de potência ou vapor para a recuperação de óleo ou é usado como um matéria-prima química para a produção de produtos químicos, como combustível, plástico, metanol, hidrogênio, enxofre e ureia.[0027] In some exemplary embodiments of the first and second aspects, the produced synthesis gas is consumed in an electrochemical fuel cell device or combusted to generate steam for power generation or steam for oil recovery or is used as a chemical feedstock for the production of chemicals such as fuel, plastic, methanol, hydrogen, sulfur, and urea.

[0028] Em algumas modalidades exemplificativas do primeiro e segundo aspectos, óleo ou outros fluidos são intermitentemente ou continuamente produzidos do reservatório através do mesmo poço (ou poços) ou poços adicionais que podem ser verticais, horizontais, desviados ou outras geometrias.[0028] In some exemplary embodiments of the first and second aspects, oil or other fluids are intermittently or continuously produced from the reservoir through the same well (or wells) or additional wells that may be vertical, horizontal, deviated, or other geometries.

[0029] Reduzir a intensidade de dióxido de carbono pode, em algumas modalidades, envolver o uso de gaseificação in situ para produzir gás de síntese, que compreende vapor, monóxido de carbono, dióxido de carbono, e hidrogênio, assim como metano e outros hidrocarbonetos disponibilizados como gás de solução dissolvido no óleo ou em fase de gás livre. Se nitrogênio é injetado, o mesmo também é geralmente um componente do gás de síntese. Se enxofre está presente, os compostos de enxofre, como H2S, podem ser parte do gás de síntese. O processo produz, então, um produto de gás de síntese para a superfície.[0029] Reducing carbon dioxide intensity may, in some embodiments, involve the use of in situ gasification to produce synthesis gas, which comprises steam, carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrogen, as well as methane and other hydrocarbons made available as solution gas dissolved in the oil or in the free gas phase. If nitrogen is injected, it is also generally a component of the synthesis gas. If sulfur is present, sulfur compounds, such as H2S, may be part of the synthesis gas. The process then produces a synthesis gas product to the surface.

[0030] O gás de síntese produzido é um vetor de energia alternativo ou gás de matéria-prima para produtos petroquímicos que podem ser produzidos para a superfície de reservatórios de petróleo. O gás de síntese produzido pode ser queimado na superfície para gerar potência ou calor ou ser consumido em dispositivos de célula de combustível para a produção de potência ou usado como uma matéria-prima para produção de metanol, combustível líquido, plástico, amônia, hidrogênio, grafeno e ureia.[0030] The produced syngas is an alternative energy carrier or feedstock gas for petrochemicals that can be produced to the surface from petroleum reservoirs. The produced syngas can be burned at the surface to generate power or heat or be consumed in fuel cell devices for the production of power or used as a feedstock for the production of methanol, liquid fuel, plastic, ammonia, hydrogen, graphene and urea.

[0031] A conversão in situ de óleo ou gás ou ambos, e em particular, óleo bruto convencional, óleo pesado, e betume ou gás natural, em gás de síntese é atualmente considerada como uma tecnologia de próxima geração desejável. Entretanto, nenhum processo comercialmente viável está sendo atualmente usado.[0031] The in situ conversion of oil or gas or both, and in particular conventional crude oil, heavy oil, and bitumen or natural gas, into synthesis gas is currently considered as a desirable next generation technology. However, no commercially viable process is currently in use.

[0032] Em aspectos amplos, os métodos e sistemas descritos no presente documento visualizam recursos de petróleo como fontes maciças de gás de síntese; não apenas o petróleo, como também a água de formação que pode fornecer hidrogênio ao gás de síntese gerado, e fornecer oxidante adicional no reservatório.[0032] In broad terms, the methods and systems described herein view petroleum resources as massive sources of synthesis gas; not only the petroleum, but also the formation water that can provide hydrogen to the generated synthesis gas, and provide additional oxidant in the reservoir.

[0033] Em geral, o presente relatório descritivo descreve métodos para tratar reservatórios de óleo (como, por exemplo, óleo convencional, óleo pesado, reservatórios de areia de óleo, reservatórios de óleo de carbonato, gás natural, sulfetos de hidrogênio) para recuperar gás de síntese. Alguns métodos exemplificativos incluem a injeção de oxigênio ou uma corrente rica em oxigênio para o reservatório para queimar uma fração dos fluidos oxidáveis no reservatório. Durante essa parte do processo, nenhum fluido é produzido para a superfície. Após a temperatura-alvo ser alcançada no reservatório, a injeção pode parar e se permite que o reservatório seja embebido em que, enquanto isso, o oxigênio restante no reservatório é consumido e as reações de gaseificação e a reação de desvio de água e gás podem ocorrer. Durante estas reações, o hidrogênio e os óxidos de carbono são produzidos no reservatório. O poço de produção, quando aberto para produção, produz uma mistura de hidrogênio, óxidos de carbono, água (gás de síntese), gases de hidrocarboneto, e sulfetos de hidrogênio para a superfície. Após a taxa de produção de gás de síntese cair para um valor de limiar, então, a injeção de oxigênio pode começar novamente e o processo pode ser repetido múltiplas vezes até a taxa de produção de gás de síntese geral cair para um valor de limiar. Desse modo, o processo rende gás de síntese dos hidrocarbonetos e água que assentam no reservatório. Água ou vapor ou combustíveis ou produtos de refugo, como material orgânico ou esgoto ou outros fluidos ou partículas podem ser injetados no reservatório com o oxigênio ou separadamente do mesmo.[0033] In general, this specification describes methods for treating oil reservoirs (e.g., conventional oil, heavy oil, oil sand reservoirs, carbonate oil reservoirs, natural gas, hydrogen sulfides) to recover synthesis gas. Some exemplary methods include injecting oxygen or an oxygen-rich stream into the reservoir to burn a fraction of the oxidizable fluids in the reservoir. During this part of the process, no fluid is produced to the surface. After the target temperature is reached in the reservoir, injection may stop and the reservoir is allowed to soak in which, in the meantime, the remaining oxygen in the reservoir is consumed and gasification reactions and the water-gas bypass reaction may occur. During these reactions, hydrogen and carbon oxides are produced in the reservoir. The production well, when opened for production, produces a mixture of hydrogen, carbon oxides, water (synthesis gas), hydrocarbon gases, and hydrogen sulfides to the surface. After the synthesis gas production rate has dropped to a threshold value, then oxygen injection can begin again and the process can be repeated multiple times until the overall synthesis gas production rate has dropped to a threshold value. In this way, the process yields synthesis gas from the hydrocarbons and water that settle in the reservoir. Water or steam or fuels or waste products such as organic material or sewage or other fluids or particles can be injected into the reservoir with or separately from the oxygen.

[0034] Em algumas modalidades exemplificativas, ingredientes para produção de gás de síntese de óleo podem incluir calor, óleo e água. A oxidação do reservatório injetando-se oxigênio no reservatório é um meio para gerar calor no reservatório. As reações que ocorrem no reservatório em temperaturas elevadas podem incluir oxidação de baixa e alta temperatura, pirólise (craqueamento térmico), aquatermólise (reações de pirólise hídrica ou craqueamento térmico na presença de água), reações de gaseificação, e a reação de desvio de água e gás.[0034] In some exemplary embodiments, ingredients for producing synthesis gas from oil may include heat, oil, and water. Oxidation of the reservoir by injecting oxygen into the reservoir is one means for generating heat in the reservoir. Reactions occurring in the reservoir at elevated temperatures may include low and high temperature oxidation, pyrolysis (thermal cracking), aquathermolysis (hydric pyrolysis or thermal cracking reactions in the presence of water), gasification reactions, and the water gas bypass reaction.

[0035] O presente método também pode ser usado em reservatórios de óleo ou gás quando o teor de água do reservatório é considerado alto, de modo que, na prática normal, estes reservatórios não seriam produzidos para óleo ou gás, respectivamente. O método ensinado aqui pode ser usado em reservatórios de petróleo de alto teor de água visto que hidrogênio é disponibilizado não apenas a partir do petróleo, como também da água no reservatório. Desse modo, o método ensinado aqui pode ser usado em reservatórios em que o alto teor de água torna os mesmos menos valioso do que os reservatórios saturados em óleo rico. Desse modo, o método converte reservatórios de petróleo anteriormente menos valiosos em fontes de energia valiosa e matéria-prima química visto que o hidrogênio é disponibilizado tanto do petróleo quanto da água no reservatório.[0035] The present method can also be used in oil or gas reservoirs where the water content of the reservoir is considered high, so that in normal practice these reservoirs would not be produced for oil or gas, respectively. The method taught herein can be used in high water content oil reservoirs since hydrogen is available not only from the oil, but also from the water in the reservoir. Thus, the method taught herein can be used in reservoirs where the high water content makes them less valuable than oil-rich saturated reservoirs. Thus, the method converts previously less valuable oil reservoirs into sources of valuable energy and chemical feedstock since hydrogen is available from both the oil and the water in the reservoir.

[0036] Quando o gás de síntese inclui os compostos de enxofre, como H2S, o hidrogênio pode ser separado do H2S para criar uma fonte valiosa de hidrogênio.[0036] When the synthesis gas includes sulfur compounds such as H2S, hydrogen can be separated from the H2S to create a valuable source of hydrogen.

[0037] Uma descrição detalhada de modalidades exemplificativas da presente invenção é dada a seguir. Deve ser entendido, entretanto, que a invenção não deve ser interpretada como sendo limitada a estas modalidades. As modalidades exemplificativas são direcionadas a aplicações particulares da presente invenção, enquanto será claro para aqueles versados na técnica que a presente invenção tem aplicabilidade além das modalidades exemplificativas apresentadas no presente documento.[0037] A detailed description of exemplary embodiments of the present invention is given below. It should be understood, however, that the invention should not be construed as being limited to these embodiments. The exemplary embodiments are directed to particular applications of the present invention, while it will be clear to those skilled in the art that the present invention has applicability beyond the exemplary embodiments set forth herein.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0038] Os recursos e vantagens das modalidades do presente pedido se tornarão evidentes a partir da descrição detalhada a seguir e dos desenhos anexos, em que:[0038] The features and advantages of the embodiments of the present application will become apparent from the following detailed description and the accompanying drawings, in which:

[0039] A Figura 1A à Figura 1C são representações diagramáticas de estágios de uma primeira modalidade exemplificativa da presente invenção, em que o reservatório de petróleo é aquecido oxidando-se uma fração do petróleo no reservatório.[0039] Figure 1A through Figure 1C are diagrammatic representations of stages of a first exemplary embodiment of the present invention, wherein the petroleum reservoir is heated by oxidizing a fraction of the petroleum in the reservoir.

[0040] A Figura 2 é uma representação diagramática de uma segunda modalidade exemplificativa da presente invenção, em que o reservatório de petróleo é aquecido usando- se uma antena eletromagnética/de radiofrequência colocada no reservatório.[0040] Figure 2 is a diagrammatic representation of a second exemplary embodiment of the present invention, wherein the oil reservoir is heated using an electromagnetic/radio frequency antenna placed in the reservoir.

[0041] A Figura 3 é uma representação diagramática de uma terceira modalidade exemplificativa da presente invenção que compreende múltiplos poços de produção.[0041] Figure 3 is a diagrammatic representation of a third exemplary embodiment of the present invention comprising multiple production wells.

[0042] A Figura 4 é uma representação diagramática de uma quarta modalidade exemplificativa da presente invenção, em que um agente oxidante é continuamente injetado no reservatório de óleo ou gás para produzir hidrogênio.[0042] Figure 4 is a diagrammatic representation of a fourth exemplary embodiment of the present invention, wherein an oxidizing agent is continuously injected into the oil or gas reservoir to produce hydrogen.

[0043] A Figura 5 é uma representação diagramática de uma quinta modalidade exemplificativa da presente invenção, em que um dos poços tem um cartucho de aquecimento por resistência no poço que é usado para aquecer o reservatório para produzir o gás de síntese.[0043] Figure 5 is a diagrammatic representation of a fifth exemplary embodiment of the present invention, wherein one of the wells has a resistance heating cartridge in the well that is used to heat the reservoir to produce the synthesis gas.

[0044] A Figura 6 é um diagrama que ilustra algumas das reações que podem ocorrer nos métodos descritos no presente documento que ocorrem no reservatório para produzir o gás de síntese.[0044] Figure 6 is a diagram illustrating some of the reactions that may occur in the methods described herein that occur in the reservoir to produce synthesis gas.

[0045] As modalidades exemplificativas da presente invenção serão descritas agora com referência aos desenhos anexos.[0045] Exemplary embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY MODALITIES

[0046] Ao longo da seguinte descrição, detalhes específicos são apresentados a fim de fornecer um entendimento mais completo das pessoas versadas na técnica. Entretanto, os elementos bem conhecidos podem não ter sido mostrados ou descritos em detalhes para evitar o obscurecimento desnecessário da revelação. A descrição a seguir não é destinada a ser exaustiva ou limitar a invenção à forma precisa de qualquer modalidade exemplificativa. Consequentemente, a descrição e os desenhos devem ser considerados e interpretados em um sentido ilustrativo, em vez de um sentido restritivo.[0046] Throughout the following description, specific details are presented in order to provide a more complete understanding to those skilled in the art. However, well-known elements may not have been shown or described in detail to avoid unnecessary obscuring of the disclosure. The following description is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form of any exemplary embodiment. Accordingly, the description and drawings should be considered and interpreted in an illustrative rather than a restrictive sense.

[0047] A presente invenção se refere ao tratamento de um reservatório de óleo ou gás para a produção de gás de síntese do petróleo e da água no reservatório. O tratamento inclui aquecer o reservatório para possibilitar as reações de gaseificação e desvio de água e gás para produzir gás de síntese no reservatório e, então, usar um poço de produção para produzir hidrogênio do reservatório.[0047] The present invention relates to the treatment of an oil or gas reservoir for the production of synthesis gas from oil and water in the reservoir. The treatment includes heating the reservoir to enable gasification and water and gas bypass reactions to produce synthesis gas in the reservoir, and then using a production well to produce hydrogen from the reservoir.

[0048] O alto teor de água em reservatórios de óleo e gás é tipicamente considerado como desvantajoso para a produção de óleo ou gás. Os métodos descritos no presente documento mostram que o alto teor de água é um benefício para a produção de gás de síntese visto que a água fornece hidrogênio. Muitas das reações que produzem gás de síntese disponibilizam o hidrogênio da água no reservatório - sob as temperaturas das reações, a água de formação é convertida em vapor que, então, participa através de reações de formação de vapor com os hidrocarbonetos no reservatório.[0048] High water content in oil and gas reservoirs is typically considered disadvantageous for oil or gas production. The methods described in this document show that high water content is a benefit for synthesis gas production since water provides hydrogen. Many of the reactions that produce synthesis gas make hydrogen available from water in the reservoir - at the reaction temperatures, formation water is converted to steam which then participates in steam-forming reactions with the hydrocarbons in the reservoir.

[0049] O alto teor de H2S em reservatórios de óleo e gás é tipicamente considerado como desvantajoso para a produção de óleo e gás. Os métodos descritos no presente documento mostram que o hidrogênio pode ser separado do H2S e fornecer o benefício de energia sem carbono e/ou matéria-prima petroquímica.[0049] High H2S content in oil and gas reservoirs is typically considered to be disadvantageous for oil and gas production. The methods described in this document show that hydrogen can be separated from H2S and provide the benefit of carbon-free energy and/or petrochemical feedstock.

[0050] Os processos de produção de energia in situ existentes de reservatórios de óleo e gás produzem óleo ou gás ou ambos para a superfície.[0050] Existing in situ energy production processes from oil and gas reservoirs produce oil or gas or both to the surface.

[0051] Em algumas modalidades, os presentes métodos têm uma abordagem diferente em relação aos seguintes fatores: temporização de aquecimento do reservatório, temporização de reações de gaseificação in situ e desvio de água e gás, e a produção de gás de síntese do reservatório. Todos os métodos têm diversas etapas comuns.[0051] In some embodiments, the present methods take a different approach to the following factors: timing of reservoir heating, timing of in situ gasification reactions and water and gas diversion, and the production of synthesis gas from the reservoir. All of the methods have several common steps.

[0052] Primeiro, o reservatório é aquecido - um método exemplificativo seria a injeção de oxigênio em que a combustão in situ ocorre no reservatório por um período de tempo; outro método exemplificativo seria o uso de radiação eletromagnética ou de radiofrequência; outro método exemplificativo seria injetar alta pressão, vapor de alta temperatura ou outro material de alta temperatura no reservatório; outro método exemplificativo seria usar o aquecimento elétrico por resistência.[0052] First, the reservoir is heated - one exemplary method would be the injection of oxygen where in situ combustion occurs in the reservoir for a period of time; another exemplary method would be the use of electromagnetic or radio frequency radiation; another exemplary method would be to inject high pressure, high temperature steam or other high temperature material into the reservoir; another exemplary method would be to use electrical resistance heating.

[0053] Se um agente oxidante é injetado no reservatório, as reações de gaseificação e desvio de água e gás são permitidas para continuar após a injeção de oxigênio ser interrompida.[0053] If an oxidizing agent is injected into the reservoir, the gasification and water and gas bypass reactions are allowed to continue after the oxygen injection is stopped.

[0054] A produção de gás de síntese é possibilitada através de poços de produção. Desse modo, o processo produz energia e matéria-prima química na forma de gás de síntese do reservatório; um combustível relativamente limpo e matéria- prima química útil e valiosa que pode ser usada para gerar calor e potência ou produtos químicos valiosos, respectivamente.[0054] Synthesis gas production is made possible through production wells. In this way, the process produces energy and chemical feedstock in the form of synthesis gas from the reservoir; a relatively clean fuel and useful and valuable chemical feedstock that can be used to generate heat and power or valuable chemicals, respectively.

[0055] Ao longo deste relatório descritivo, vários termos e expressões são usados de acordo com seus significados comuns. São fornecidas abaixo as definições de alguns termos e expressões adicionais que são usados na descrição a seguir.[0055] Throughout this specification, various terms and expressions are used according to their ordinary meanings. Definitions of some additional terms and expressions that are used in the following description are provided below.

[0056] “Óleo” é um produto de petróleo não refinado de ocorrência natural que compreende componentes de hidrocarboneto. "Betume" e "óleo pesado" são normalmente distinguidos de outros produtos de petróleo com base em suas densidades e viscosidades. "Óleo pesado" é tipicamente classificado com densidade que está entre 920 e 1.000 kg/m3. "Betume" tem tipicamente a densidade maior do que 1.000 kg/m3. Com propósitos deste relatório descritivo, os termos “óleo”, "betume" e "óleo pesado" são usados de modo intercambiável de modo que um inclua o outro. Por exemplo, quando o termo "betume" é usado sozinho, o mesmo inclui em seu escopo "óleo pesado". Os elementos não hidrocarboneto entranhados no óleo através de suspensão, sorção, emulsão, ligação molecular ou outros meios, que podem ser coproduzidos ou mobilizados por ou com o óleo, são incluídos nesta definição.[0056] “Oil” is a naturally occurring unrefined petroleum product comprising hydrocarbon components. “Bitumen” and “heavy oil” are normally distinguished from other petroleum products on the basis of their densities and viscosities. “Heavy oil” is typically classified as having a density that is between 920 and 1,000 kg/m3. “Bitumen” typically has a density greater than 1,000 kg/m3. For purposes of this specification, the terms “oil,” “bitumen,” and “heavy oil” are used interchangeably so that one is inclusive of the other. For example, when the term “bitumen” is used alone, it includes within its scope “heavy oil.” Non-hydrocarbon elements entrained in the oil through suspension, sorption, emulsion, molecular bonding, or other means, which may be co-produced or mobilized by or with the oil, are included in this definition.

[0057] Conforme usado no presente documento, "reservatório de petróleo" se refere a uma formação de subsuperfície que é primariamente composta de uma matriz porosa que contém produtos de petróleo, a saber, óleo e gás. Conforme usado no presente documento, "reservatório de óleo pesado" se refere a um reservatório de petróleo que é primariamente composto de rocha porosa que contém óleo pesado. Conforme usado no presente documento, "reservatório de areia de óleo" se refere a um reservatório de petróleo que é primariamente composto de rocha porosa que contém betume. A "fase aquosa" em uma rocha de reservatório é a água intersticial presente na rocha de reservatório porosa.[0057] As used herein, "oil reservoir" refers to a subsurface formation that is primarily composed of a porous matrix that contains petroleum products, namely, oil and gas. As used herein, "heavy oil reservoir" refers to an oil reservoir that is primarily composed of porous rock that contains heavy oil. As used herein, "oil sand reservoir" refers to an oil reservoir that is primarily composed of porous rock that contains bitumen. The "aqueous phase" in a reservoir rock is the interstitial water present in the porous reservoir rock.

[0058] A "temperatura de reservatório natural" é uma temperatura ambiente de um reservatório frio ou não aquecido. A “temperatura de reservatório” pode se referir à temperatura de reservatório natural, ou à temperatura de um reservatório aquecido.[0058] The "natural reservoir temperature" is an ambient temperature of a cold or unheated reservoir. The "reservoir temperature" may refer to the temperature of a natural reservoir, or to the temperature of a heated reservoir.

[0059] "Craqueamento" se refere a dividir cadeias de hidrocarbonetos maiores em compostos de cadeias menores. "Hidrogenação” se refere a uma adição de hidrogênio a um hidrocarboneto ou se refere a uma reação de substituição em que hidrogênio é consumido.[0059] "Cracking" refers to splitting larger hydrocarbon chains into smaller chain compounds. "Hydrogenation" refers to an addition of hydrogen to a hydrocarbon or refers to a substitution reaction in which hydrogen is consumed.

[0060] O termo "in situ" pode se referir ao ambiente de um reservatório de areia de óleo de subsuperfície. “In situ” significa “em posição” ou “em seu local original”.[0060] The term "in situ" may refer to the environment of a subsurface oil sand reservoir. “In situ” means “in position” or “in its original location.”

[0061] A Figura 1A à Figura 1C ilustram uma modalidade exemplificativa da presente invenção para tratar um óleo reservatório em que o óleo e a água no reservatório são convertidos em gás de síntese.[0061] Figure 1A through Figure 1C illustrate an exemplary embodiment of the present invention for treating an oil reservoir in which the oil and water in the reservoir are converted to synthesis gas.

[0062] Na modalidade ilustrada na Figura 1A à Figura 1C, a tecnologia usa uma configuração de poço de Drenagem por Gravidade Auxiliada por Vapor invertida. A modalidade exemplificativa na Figura 1A à Figura 1C inclui três estágios por ciclo. No Estágio 1 (Figura 1A), o oxigênio é injetado no reservatório, em que uma porção do betume é queimada para gerar as temperaturas (por exemplo, >700 °C) necessárias para as reações de gaseificação, desvio de água e gás, e/ou aquatermólise. No Estágio 2 (Figura 1B), a injeção de oxigênio é interrompida e o oxigênio restante no reservatório é consumido. Visto que o reservatório na região de poço próxima é quente, as reações de gaseificação, desvio de água e gás e aquatermólise continuam. Os produtos de gás das reações se acumulam no reservatório. Após isso, o Estágio 3 (Figura 1C) é iniciado, quando o poço de produção é aberto que, então, produz o gás de síntese para a superfície. Após a produção de gás de síntese ter caído para taxas não comerciais, o processo pode ser reiniciado com o Estágio 1. O método não é limitado aos poços horizontais, mas também podem ser feitos com poços verticais e desviados e multilaterais. O método pode ser igualmente aplicado em um reservatório de gás. A injeção de um agente oxidante pode continuar até mesmo durante a produção do gás de síntese, conforme ilustrado na Figura 4.[0062] In the embodiment illustrated in Figure 1A through Figure 1C, the technology uses an inverted Steam Assisted Gravity Drainage well configuration. The exemplary embodiment in Figure 1A through Figure 1C includes three stages per cycle. In Stage 1 (Figure 1A), oxygen is injected into the reservoir, where a portion of the bitumen is burned to generate the temperatures (e.g., >700 °C) required for the gasification, water and gas diversion, and/or aquathermolysis reactions. In Stage 2 (Figure 1B), oxygen injection is stopped and the remaining oxygen in the reservoir is consumed. Since the reservoir in the near well region is hot, the gasification, water and gas diversion, and aquathermolysis reactions continue. The gas products from the reactions accumulate in the reservoir. After this, Stage 3 (Figure 1C) is initiated, where the production well is spudded, which then produces the synthesis gas to the surface. After syngas production has declined to non-commercial rates, the process can be restarted with Stage 1. The method is not limited to horizontal wells, but can also be performed with vertical, deviated, and multilateral wells. The method can also be applied to a gas reservoir. Injection of an oxidizing agent can continue even during syngas production, as illustrated in Figure 4.

[0063] Outra modalidade do método é mostrada na Figura 2. Nessa implantação, o calor fornecido ao reservatório é feito usando-se a antena eletromagnética/de radiofrequência. O reservatório quente é submetido às reações de gaseificação, desvio de água e gás e aquatermólise que geram hidrogênio, óxidos de carbono, e outros gases no reservatório. O gás de síntese gerado é produzido para a superfície através do poço de produção. O método não é limitado aos poços horizontais, mas também podem ser feitos com poços verticais e desviados e multilaterais. O método pode ser igualmente aplicado em um reservatório de gás.[0063] Another embodiment of the method is shown in Figure 2. In this implementation, heat is supplied to the reservoir using the electromagnetic/radio frequency antenna. The hot reservoir is subjected to gasification, water and gas diversion, and aquathermolysis reactions that generate hydrogen, carbon oxides, and other gases in the reservoir. The generated synthesis gas is produced to the surface through the production well. The method is not limited to horizontal wells, but can also be done with vertical, diverted, and multilateral wells. The method can also be applied to a gas reservoir.

[0064] Outra modalidade é ilustrada na Figura 3, mostrada na direção de poço cruzado, ilustra aquecedores eletromagnéticos/de radiofrequência posicionados entre uma pluralidade de poços de produção de hidrogênio. O método não é limitado aos poços horizontais, mas também podem ser feitos com poços verticais e desviados e multilaterais. O método pode ser igualmente aplicado em um reservatório de gás.[0064] Another embodiment is illustrated in Figure 3, shown in the cross-well direction, illustrating electromagnetic/radio frequency heaters positioned between a plurality of hydrogen production wells. The method is not limited to horizontal wells, but can also be done with vertical and offset wells and multilaterals. The method can also be applied in a gas reservoir.

[0065] As reações geram o gás que, então, possibilitam a drenagem por gravidade (devido à diferença de densidade) de óleo mobilizado quente e o vapor se condensa em direção à base da câmara de reação de gaseificação. Desse modo, o processo se sustenta movendo-se o óleo mobilizado em direção à zona reativa acima e em torno do poço de injeção. Isto auxilia com as reações de gaseificação e mantém a zona de alta temperatura (por exemplo 700+°C) próxima do par de poços.[0065] The reactions generate gas which then enables gravity drainage (due to the density difference) of hot mobilized oil and the vapor condenses towards the base of the gasification reaction chamber. In this way, the process is sustained by moving the mobilized oil towards the reactive zone above and around the injection well. This assists with the gasification reactions and maintains the high temperature zone (e.g. 700+°C) close to the well pair.

[0066] Em outra implantação, um poço único pode ser usado, em que o oxigênio é injetado ao longo de uma parte do poço e a produção de gás de síntese ocorre ao longo de outra parte do poço. O poço pode ser vertical, desviado ou horizontal.[0066] In another implementation, a single well may be used, in which oxygen is injected along one part of the well and synthesis gas production occurs along another part of the well. The well may be vertical, deviated or horizontal.

[0067] Em uma implantação adicional, o aquecimento do reservatório pode ser feito por ondas eletromagnéticas ou de radiofrequência.[0067] In an additional implementation, the reservoir heating can be done by electromagnetic or radio frequency waves.

[0068] Em uma implantação adicional, o aquecimento do reservatório pode ser feito usando-se vapor de alta pressão e alta temperatura.[0068] In an additional implementation, heating of the reservoir can be done using high pressure and high temperature steam.

[0069] A. Aquecimento do reservatório[0069] A. Reservoir heating

[0070] Os métodos exemplificativos em uma primeira etapa aquecem o reservatório a uma temperatura em que as reações de gaseificação e/ou desvio de água e gás podem ocorrer entre o óleo e a água no reservatório.[0070] The exemplary methods in a first step heat the reservoir to a temperature at which gasification and/or water and gas bypass reactions can occur between the oil and water in the reservoir.

[0071] O calor pode ser entregue ao reservatório através de uma variedade de métodos comumente conhecidos na técnica. Os métodos comercialmente disponíveis incluem injeção de oxigênio e, em alguns métodos exemplificativos, a etapa de combustão tem oxigênio injetado no reservatório por um período de tempo em que uma fração do petróleo é queimada para gerar calor no reservatório para alcançar temperaturas na ordem de 400 a 700 °C. Outros modos de aquecimento conhecidos na técnica incluem aquecimento à base eletromagnética ou de radiofrequência. Outros modos para aquecimento incluem injetar materiais quentes no reservatório.[0071] Heat can be delivered to the reservoir through a variety of methods commonly known in the art. Commercially available methods include oxygen injection, and in some exemplary methods, the combustion step has oxygen injected into the reservoir for a period of time where a fraction of the oil is burned to generate heat in the reservoir to achieve temperatures in the order of 400 to 700 °C. Other heating methods known in the art include electromagnetic or radio frequency based heating. Other methods for heating include injecting hot materials into the reservoir.

[0072] Após o calor ser injetado no reservatório, então, se feito por combustão, a injeção de oxigênio pode ser interrompida e o reservatório deixado para embeber na temperatura elevada alcançada pela etapa de combustão. Se aquecido por aquecimento eletromagnético, então, esse aquecimento pode continuar a manter o reservatório quente na temperatura desejável.[0072] After heat is injected into the reservoir, then, if done by combustion, the oxygen injection may be stopped and the reservoir left to soak at the elevated temperature achieved by the combustion step. If heated by electromagnetic heating, then this heating may continue to keep the reservoir hot at the desired temperature.

[0073] B. Período de Reações de Gaseificação, Desvio de Água e Gás e Aquatermólise[0073] B. Period of Gasification, Water and Gas Bypass and Aquathermolysis Reactions

[0074] Durante o período de tempo em que o reservatório está em temperatura elevada, as reações de gaseificação e desvio de água e gás e aquatermólise podem ocorrer com geração consequente de hidrogênio, sulfeto de hidrogênio, monóxido de carbono, dióxido de carbono e vapor (vapor d’água). À medida que as reações ocorrem no reservatório, os componentes de componentes de gás coletam no espaço de reservatório.[0074] During the period of time in which the reservoir is at elevated temperature, gasification and water and gas diversion and aquathermolysis reactions may occur with consequent generation of hydrogen, hydrogen sulfide, carbon monoxide, carbon dioxide and steam (water vapor). As the reactions occur in the reservoir, gas component components collect in the reservoir space.

[0075] A Figura 6 ilustra algumas das reações que podem ocorrer no reservatório. Na Figura 6, o combustível para oxidação e gaseificação é o betume e o coque que se formam das reações que ocorrem durante o processo. O betume pode ser representado como uma mistura de maltenos (saturados, aromáticos e resinas) e asfaltenos (compostos cíclicos com grande viscosidade). Durante a oxidação, maltenos podem ser convertidos em asfaltenos. Os asfaltenos podem ser convertidos, por meio de oxidação tanto de alta quanto baixa temperatura, assim como craqueamento térmico, em uma variedade de produtos de gás incluindo metano, hidrogênio, monóxido de carbono, dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio, e gases de alto peso molecular (por exemplo, propano, etc.) e coque. O coque pode ser, então, convertido, através de reações de oxidação e gaseificação, em produtos incluindo, mas sem limitação, metano, água (vapor), monóxido de carbono, dióxido de carbono, e hidrogênio. Adicionalmente, o metano pode ser convertido, por meio de reações de gaseificação, em hidrogênio e dióxido de carbono e monóxido de carbono. O dióxido de carbono e água (vapor) podem ser convertidos, por meio da reação de desvio de água e gás, em hidrogênio e dióxido de carbono. Em geral, componentes de combustível no sistema, por exemplo, óleo, coque, metano, podem ser gaseificados para produzir misturas de monóxido de carbono, dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio e hidrogênio.[0075] Figure 6 illustrates some of the reactions that can occur in the reservoir. In Figure 6, the fuel for oxidation and gasification is the bitumen and coke that form from the reactions that occur during the process. Bitumen can be represented as a mixture of maltenes (saturates, aromatics, and resins) and asphaltenes (cyclic compounds with high viscosity). During oxidation, maltenes can be converted to asphaltenes. Asphaltenes can be converted, through both high and low temperature oxidation, as well as thermal cracking, to a variety of gas products including methane, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen sulfide, and high molecular weight gases (e.g., propane, etc.), and coke. Coke can then be converted, through oxidation and gasification reactions, to products including, but not limited to, methane, water (steam), carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrogen. Additionally, methane can be converted, through gasification reactions, into hydrogen and carbon dioxide and carbon monoxide. Carbon dioxide and water (steam) can be converted, through the water-gas bypass reaction, into hydrogen and carbon dioxide. In general, fuel components in the system, e.g. oil, coke, methane, can be gasified to produce mixtures of carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen sulfide and hydrogen.

[0076] C. Produção de Gás de Síntese[0076] C. Synthesis Gas Production

[0077] Após tempo suficiente ter transcorrido para a geração de gás de síntese, então, o gás é produzido do reservatório através do poço de produção. Visto que o gás de síntese é removido do reservatório, isto promove as reações para gerar mais gás de síntese. Durante algumas modalidades, o óleo acumulado na adjacência do poço de injeção de oxigênio inferior pode ser produzido através do mesmo poço de injeção de oxigênio, ou um poço separado, e vendido comercialmente, ao mesmo tempo que o gás de síntese é produzido através do poço de injeção superior. Esse óleo pode ser produzido continuamente, ou ao mesmo tempo que a produção de gás de síntese, ou portas de oxigênio podem injetar oxigênio do mesmo poço do qual o óleo é continuamente ou intermitentemente produzido. Pode ser vantajoso alterar a abordagem de produção dependendo das propriedades, como a evolução de câmara de gás de síntese, mobilidade de óleo, pressão de reservatório ou outros fatores. Se feito no mesmo furo de poço, podem haver benefícios adicionais, como oxidação de interior de poço parcial e melhora/hidrogenação parcial do óleo no reservatório ou cano, efeitos de elevação de expansão de gás de combustão (criação controlada de algum gás de síntese na coluna de óleo em elevação conduz o fluido para a superfície como um gêiser e cria vácuo/sifão de alto volume simultâneo), isolamento de areia ou expulsão do poço no reservatório ou para a superfície por efeitos de pressão e mobilização relacionados, e aquecimento do óleo/emulsão à medida que se eleva para a superfície. Parte do hidrogênio pode ser da água que é coproduzida com o óleo. Isso pode ser feito adicionando-se pequenas quantidades do oxigênio descendente para os fluidos em elevação em condições de concentração/temperatura pirofórica.[0077] After sufficient time has elapsed for synthesis gas generation, gas is then produced from the reservoir through the production well. As synthesis gas is removed from the reservoir, this promotes reactions to generate more synthesis gas. During some embodiments, oil accumulated in the vicinity of the lower oxygen injection well may be produced through the same oxygen injection well, or a separate well, and sold commercially, at the same time as synthesis gas is produced through the upper injection well. This oil may be produced continuously, or at the same time as synthesis gas production, or oxygen ports may inject oxygen from the same well from which oil is continuously or intermittently produced. It may be advantageous to alter the production approach depending on properties such as synthesis gas chamber evolution, oil mobility, reservoir pressure, or other factors. If done in the same wellbore, there may be additional benefits such as partial downhole oxidation and partial enhancement/hydrogenation of the oil in the reservoir or pipe, lifting effects from flue gas expansion (controlled creation of some syngas in the rising oil column drives the fluid to the surface like a geyser and creates a simultaneous high volume vacuum/siphon), sand isolation or expulsion from the wellbore in the reservoir or to the surface by related pressure and mobilization effects, and heating of the oil/emulsion as it rises to the surface. Some of the hydrogen may be from water that is co-produced with the oil. This can be done by adding small amounts of the descending oxygen to the rising fluids at pyrophoric concentration/temperature conditions.

[0078] Aqueles versados na técnica saberão que vários gás de síntese componentes podem ser separados através de uma ampla variedade de processos bem conhecidos, incluindo, destilação criogênica, absorção/adsorção de oscilação de pressão, absorção/adsorção de oscilação de temperatura, membranas, peneiras moleculares, centrífugas, campos magnéticos, estratificação/destilação por gravidade/flutuação, reações químicas, rompimento térmico, campos ressonantes, irradiação, campos elétricos, destruição acústica, segregação acústica e outros métodos.[0078] Those skilled in the art will appreciate that various synthesis gas components can be separated through a wide variety of well-known processes, including, cryogenic distillation, pressure swing absorption/adsorption, temperature swing absorption/adsorption, membranes, molecular sieves, centrifuges, magnetic fields, gravity/flotation stratification/distillation, chemical reactions, thermal disruption, resonant fields, irradiation, electric fields, acoustic destruction, acoustic segregation, and other methods.

[0079] D. Novo ciclo[0079] D. New cycle

[0080] Se o aquecimento é feito de maneira cíclica, por exemplo, de combustão in situ com o uso de injeção de oxigênio, conforme ilustrado nas Figuras 1A a 1C, então, após a temperatura do reservatório ter caído de modo que as taxas de reação de gaseificação, desvio de água e gás, e aquatermólise tenham caído de modo que a produção de gás de síntese caia abaixo de um valor de limiar, então, um novo ciclo de injeção de oxigênio e combustão in situ consequente começará a levar ao aquecimento do reservatório. Após isso, as Etapas A a C são repetidas. Se o aquecimento contínuo é feito por métodos de aquecimento por injeção de agente de oxidação ou eletromagnético ou de radiofrequência ou resistivo, então, a produção de gás de síntese contínua pode ocorrer do reservatório.[0080] If heating is done in a cyclical manner, for example by in situ combustion using oxygen injection as illustrated in Figures 1A to 1C, then after the reservoir temperature has dropped so that the reaction rates of gasification, water and gas bypass, and aquathermolysis have dropped so that syngas production falls below a threshold value, then a new cycle of oxygen injection and consequent in situ combustion will begin to lead to heating of the reservoir. After this, Steps A to C are repeated. If continuous heating is done by oxidizing agent injection or electromagnetic or radio frequency or resistive heating methods, then continuous syngas production can occur from the reservoir.

[0081] A Figura 5 ilustra uma implantação dos presentes métodos para tratar um reservatório de óleo em que o óleo e a água no reservatório são convertidos em gás de síntese.[0081] Figure 5 illustrates an implementation of the present methods for treating an oil reservoir in which the oil and water in the reservoir are converted to synthesis gas.

[0082] Alguns métodos exemplificativos aquecem o reservatório a uma temperatura em que as reações de gaseificação e desvio de água e gás ocorrem envolvendo o óleo e/ou a água no reservatório injetando-se continuamente o oxigênio no reservatório (conforme mostrado na Figura 4) para fazer com que as reações de combustão in situ ocorram que aquecem o reservatório à temperatura preferencial entre 400 e 700 °C. Essa faixa de temperatura pode ser transientemente alcançada ou excedida em escala intersticial ou em regiões de um reservatório e não necessita que a média temperatura de reservatório inteira esteja dentro dessa faixa.[0082] Some exemplary methods heat the reservoir to a temperature at which gasification and water and gas bypass reactions occur involving the oil and/or water in the reservoir by continuously injecting oxygen into the reservoir (as shown in Figure 4) to cause in situ combustion reactions to occur that heat the reservoir to a preferred temperature between 400 and 700°C. This temperature range may be transiently reached or exceeded at the interstitial scale or in regions of a reservoir and does not require the entire reservoir average temperature to be within this range.

[0083] Embora o reservatório seja aquecido e esteja em temperatura elevada, as reações de gaseificação e desvio de água e gás e aquatermólise ocorrem com produção consequente de hidrogênio, sulfeto de hidrogênio, monóxido de carbono, dióxido de carbono, e vapor (vapor d'água). À medida que as reações ocorrem no reservatório, os componentes de gás coletam no espaço de reservatório, mas tendem a elevar devido aos efeitos de flutuação no reservatório em que o óleo mobilizado coleta em torno do poço de injeção que sustenta as reações ali e os gases se elevam para cima em direção ao poço de produção acima e coletam no reservatório. O gás de síntese é produzido do reservatório através do poço de produção.[0083] Although the reservoir is heated and at elevated temperature, gasification and water and gas diversion and aquathermolysis reactions occur with consequent production of hydrogen, hydrogen sulfide, carbon monoxide, carbon dioxide, and steam (water vapor). As the reactions occur in the reservoir, the gas components collect in the reservoir space but tend to rise due to buoyancy effects in the reservoir whereby mobilized oil collects around the injection well supporting the reactions there and the gases rise upward toward the production well above and collect in the reservoir. Synthesis gas is produced from the reservoir via the production well.

[0084] À medida que o oxigênio é injetado no reservatório, uma zona reativa é criada no reservatório. A zona reativa é caracterizada pela zona com temperatura que é mais alta do que a temperatura de reservatório original. Na zona reativa, a temperatura se eleva acima de 450 °C e, na frente de reação, a temperatura pode exceder 900 °C. Com as temperaturas maiores do que 400 °C, as reações de gaseificação ocorrem na zona quente que gera hidrogênio que é exclusivamente produzido pelo poço de produção superior para a superfície. Na zona quente em torno do poço de injeção, o óleo aquecido drena e se acumula em torno do poço de injeção fornecendo, desse modo, mais combustível para as reações que ocorrem em torno do poço de injeção.[0084] As oxygen is injected into the reservoir, a reactive zone is created in the reservoir. The reactive zone is characterized by the zone with a temperature that is higher than the original reservoir temperature. In the reactive zone, the temperature rises above 450 °C and, at the reaction front, the temperature can exceed 900 °C. At temperatures greater than 400 °C, gasification reactions occur in the hot zone generating hydrogen that is exclusively produced by the upper production well to the surface. In the hot zone around the injection well, heated oil drains and accumulates around the injection well, thereby providing more fuel for the reactions occurring around the injection well.

[0085] O gás de síntese gerado dos métodos ensinados aqui pode ser usado para gerar potência, calor, queimado para produzir vapor que pode ser usado para gerar potência, ou vapor para outros processos de recuperação de óleo in situ, ou como um material de matéria-prima para produzir outros produtos químicos incluindo combustível, plástico, metanol, ureia, hidrogênio, enxofre, etc.[0085] Synthesis gas generated from the methods taught herein can be used to generate power, heat, burned to produce steam that can be used to generate power, or steam for other in situ oil recovery processes, or as a feedstock material to produce other chemicals including fuel, plastic, methanol, urea, hydrogen, sulfur, etc.

[0086] A menos que o contexto necessite claramente de outro modo, ao longo da descrição e das reivindicações:[0086] Unless the context clearly requires otherwise, throughout the description and claims:

[0087] • “compreende”, “que compreende” e semelhantes são destinados a serem interpretados em um sentido inclusivo, em oposição a um sentido exclusivo ou exaustivo; isto é, no sentido de “incluindo, mas sem limitação”.[0087] • “comprise”, “comprising” and the like are intended to be construed in an inclusive sense, as opposed to an exclusive or exhaustive sense; that is, in the sense of “including but not limited to”.

[0088] • “conectado”, “acoplado”, ou qualquer variante dos mesmos, significa qualquer conexão ou acoplamento, direto ou indireto, entre dois ou mais elementos; o acoplamento ou conexão entre os elementos pode ser físico, lógico ou uma combinação dos mesmos.[0088] • “connected”, “coupled”, or any variant thereof, means any connection or coupling, direct or indirect, between two or more elements; the coupling or connection between the elements may be physical, logical or a combination thereof.

[0089] • “no presente documento”, “acima”, “abaixo”, e palavras de sentido similar, quando usadas para descrever este relatório descritivo, devem se referir a esse relatório descritivo como um inteiro e não a quaisquer porções particulares desse relatório descritivo.[0089] • “herein”, “above”, “below”, and words of similar meaning, when used to describe this specification, shall refer to this specification as a whole and not to any particular portions of this specification.

[0090] • “ou”, em referência a uma lista de dois ou mais itens, cobre todas as interpretações seguintes da palavra: qualquer um dos itens na lista, todos os itens na lista, e qualquer combinação dos itens na lista.[0090] • “or”, in reference to a list of two or more items, covers all of the following interpretations of the word: any of the items in the list, all of the items in the list, and any combination of the items in the list.

[0091] • as formas singulares “um”, “uma”, “o” e “a” também incluem o significado de quaisquer formas plurais apropriadas.[0091] • the singular forms “um”, “uma”, “o” and “a” also include the meaning of any appropriate plural forms.

[0092] As palavras que indicam direções, como “vertical”, “transversal”, “horizontal”, “para cima”, “para baixo”, “para frente”, “para trás”, “para dentro”, “para fora”, “vertical”, “transversal”, “esquerda”, “direita”, “frente”, “trás”, “superior”, “inferior”, “abaixo”, “acima”, “sob”, e semelhantes, usadas nessa descrição e quaisquer reivindicações anexas (quando presentes) dependem da orientação específica do aparelho descrito e ilustrado. A presente matéria descrita no presente documento pode assumir várias orientações alternativas. Consequentemente, estes termos direcionais não são estritamente definidos e não devem ser interpretados estreitamente.[0092] Directional words such as “vertical,” “transverse,” “horizontal,” “up,” “down,” “forward,” “backward,” “in,” “out,” “vertical,” “transverse,” “left,” “right,” “front,” “back,” “upper,” “lower,” “below,” “above,” “under,” and the like, used in this description and any appended claims (if any) depend on the specific orientation of the apparatus described and illustrated. The subject matter described herein may assume a number of alternative orientations. Accordingly, these directional terms are not strictly defined and should not be construed narrowly.

[0093] Quando um componente (por exemplo, um circuito, módulo, montagem, dispositivo, etc.) é denominado no presente documento, a menos que indicado de outro modo, a referência a esse componente (incluindo uma referência a um "meio") deve ser interpretada como incluindo como equivalentes desse componente qualquer componente que realiza a função do componente descrito (isto é, que é funcionalmente equivalente), incluindo componentes que não são estruturalmente equivalentes à estrutura revelada que realiza a função nas modalidades exemplificativas ilustradas da invenção.[0093] When a component (e.g., a circuit, module, assembly, device, etc.) is named herein, unless otherwise indicated, reference to that component (including a reference to a "means") should be construed to include as equivalents of that component any component that performs the function of the described component (i.e., that is functionally equivalent), including components that are not structurally equivalent to the disclosed structure that performs the function in the illustrated exemplary embodiments of the invention.

[0094] Os exemplos específicos de métodos e aparelho têm sido descritos no presente documento com propósitos de ilustração. Estes são apenas exemplos. A tecnologia fornecida no presente documento pode ser aplicada a contextos diferentes dos contextos exemplificativos descritos acima. Muitas alterações, modificações, adições, omissões e permutações são possíveis na prática dessa invenção. Esta invenção inclui variações nas modalidades descritas que seriam evidentes para a pessoa versada na técnica, incluindo variações obtidas por: substituição de recursos, elementos e/ou atos com recursos, elementos e/ou atos equivalentes; mistura e correspondência de recursos, elementos e/ou atos de modalidades diferentes; combinação de recursos, elementos e/ou atos de modalidades conforme descrito no presente documento com de recursos, elementos e/ou atos de outra tecnologia; e/ou omissão da combinação de recursos, elementos e/ou atos das modalidades descritas.[0094] Specific examples of methods and apparatus have been described herein for purposes of illustration. These are examples only. The technology provided herein may be applied to contexts other than the exemplary contexts described above. Many changes, modifications, additions, omissions, and permutations are possible in the practice of this invention. This invention includes variations in the described embodiments that would be apparent to one of ordinary skill in the art, including variations obtained by: substituting features, elements, and/or acts with equivalent features, elements, and/or acts; mixing and matching features, elements, and/or acts from different embodiments; combining features, elements, and/or acts from embodiments as described herein with features, elements, and/or acts from other technology; and/or omitting the combination of features, elements, and/or acts from the described embodiments.

[0095] O supracitado é considerado como apenas ilustrativo dos princípios da invenção. O escopo das reivindicações não deve ser limitado pelas modalidades exemplificativas apresentadas no supracitado, mas deve ser dado a interpretação mais ampla coerente com o relatório descritivo como um inteiro.[0095] The foregoing is considered as merely illustrative of the principles of the invention. The scope of the claims should not be limited by the exemplary embodiments set forth in the foregoing, but should be given the broadest interpretation consistent with the specification as a whole.

Claims

1. METHOD FOR TREATING AN OIL RESERVOIR TO RECOVER SYNTHESIS GAS AND MOBILIZED OIL THEREOF, wherein the reservoir contains oil and water and the method is characterized by comprising the steps of: a. providing a production well in the reservoir, wherein the production well is situated in an upper portion of the reservoir; b. providing a heating well in the reservoir below the production well, for treating a lower portion of the reservoir with heat, the lower portion directly below and spaced vertically from the upper portion; c. using heat, heating a portion of the reservoir below the production well to a temperature sufficient to cause at least one of the reactions of gasification, water and gas diversion and aquathermolysis to occur in the portion of the reservoir, wherein at least one of the reactions involves at least one of oil and water; d. as a result of at least one of the reactions, producing synthesis gas from at least one of the oil and water in the reservoir portion, the synthesis gas comprising hydrogen gas, and mobilizing a portion of the oil to form mobilized oil; e. allowing the synthesis gas to rise toward the production well as the mobilized oil accumulates in the reservoir portion; f. producing at least a portion of the synthesis gas brought to the surface through the production well; and g. operating the heating well as an additional production well to produce a portion of the mobilized oil to the surface through the additional production well simultaneously with producing to the surface the portion of the synthesis gas through the production well.

2. The method of claim 1, wherein the step of treating the lower portion of the reservoir with heat comprises injecting an oxidizing agent through the heating well into the reservoir to oxidize at least a portion of the petroleum and thereby heat the portion of the reservoir.

3. METHOD, according to claim 1, characterized in that the step of treating the lower portion of the reservoir with heat comprises positioning an electromagnetic or radio frequency antenna in the heating well and, thereby, generating electromagnetic or radio frequency waves and, thereby, heating the portion of the reservoir.

4. The method of claim 1, wherein the step of treating the lower portion of the reservoir with heat comprises positioning a resistance-based heating system in the heating well and thereby heating the portion of the reservoir.

5. METHOD, according to claim 1, characterized in that step d occurs over a period of one week to twelve months.

6. METHOD, according to claim 2, characterized in that at least one of water, steam, flammable fuels and waste products is injected with or separately from the injection of the oxidizing agent.

7. METHOD, according to claim 1, characterized by additionally comprising repeating and alternating the steps of heating the portion of the reservoir and producing the portion of the synthesis gas brought to the surface.

8. METHOD FOR TREATING AN OIL RESERVOIR CONTAINING OIL AND WATER TO GENERATE AND RECOVER SYNTHESIS GAS AND OIL MOBILIZED THEREOF, characterized by comprising the steps of: a. providing a production well, the production well comprising a horizontal production section situated in an upper portion of the reservoir; b. providing an injection well, the injection well comprising a horizontal injection section situated in a lower portion of the reservoir below the horizontal production section and configured to inject an oxidizing agent through the injection well into the reservoir to treat the lower portion of the reservoir with heat, the lower portion directly below and vertically spaced from the upper portion; c. injecting the oxidizing agent through the horizontal injection section into the reservoir to oxidize a portion of the oil in the bottom portion and thereby generate heat, thereby heating a portion of the reservoir to form a combustion zone around at least part of the horizontal injection section and at least part of the horizontal production section, the combustion zone having a temperature sufficient to cause at least one of gasification, water-gas shift, and aquathermolysis reactions within the combustion zone, the at least one of the reactions involving at least one of oil and water; d. as a result of at least one of the reactions, generating synthesis gas from at least one of oil and water in the reservoir portion, the synthesis gas comprising hydrogen gas, and mobilizing a portion of the oil to generate the mobilized oil; e. allowing the synthesis gas to rise toward the horizontal production section as the mobilized oil accumulates in the reservoir portion; f. producing the synthesis gas to the surface through the horizontal production section; g. cease injection of the oxidizing agent through the horizontal injection section and convert the injection well to operation as an additional production well; and h. produce the mobilized oil to the surface through the additional production well simultaneously with the production to the surface of the synthesis gas through the horizontal production section.

9. METHOD, according to claim 8, characterized in that step d occurs over a period of one week to twelve months.

10. METHOD, according to claim 8, characterized in that at least one of water, steam and flammable fuels is injected with or separately from the injection of the oxidizing agent.

11. METHOD, according to claim 8, characterized by further comprising repeating and alternating the steps of heating the portion of the reservoir and producing the portion of the synthesis gas brought to the surface.