УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ФОКУСИРОВАННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАГРЕВА НА МЕСТЕ ЗАЛЕГАНИЯ НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ ПЛАСТОВ

1. Способ для извлечения углеводородов из нефтегазоносного пласта, включающий следующие этапы, на которых:
предусматривают эксплуатационную скважины, проходящую до нефтегазоносного пласта;
предусматривают по меньшей мере одну нагнетательную скважину, расположенную вблизи эксплуатационной скважины и проходящую до нефтегазоносного пласта или вблизи него;
спускают инструмент со множеством электродов по меньшей мере в одну нагнетательную скважину до нефтегазоносного пласта или вблизи него;
создают эквипотенциальную поверхность на протяжении по меньшей мере длины инструмента, выходящую в направлении от указанной по меньшей мере одной нагнетательной скважины;
создают тепловой пучок посредством фокусирования тока по меньшей мере двух из множества электродов для нагрева зоны, содержащей углеводороды; и
извлекают углеводороды из эксплуатационных скважин.
2. Способ по п.1, в котором этап создания теплового пучка для нагрева зоны, содержащей углеводороды, обеспечивает вытеснение углеводородов в эксплуатационную скважину.
3. Способ по п.1, дополнительно включающий этап, на котором перемещают инструмент с тепловым пучком вверх и вниз по меньшей мере в одной нагнетательной скважине для сканирования вертикальной зоны нефтегазоносного пласта.
4. Способ по п.1, дополнительно включающий этап радиального сканирования теплового пучка.
5. Способ по п.1, в котором множество электродов содержит центральный инжекционный электрод, первый контрольный электрод, окружающий инжекционный электрод и расположенный вблизи него, второй контрольный электрод, окружающий первый контрольный электрод и коаксиальный с ним, и фокусирующий электрод, окружающий второй контрольный электрод и коаксиальный с ним, причем второй контрольный электрод расположен вблизи фокусирующего электрода, а также непроводящий материал, электрически отделяющий каждый из электродов друг от друга, при этом этап создания эквипотенциальной поверхности включает:
инжектирование синусоидальных токов одинаковой частоты через инжекционный электрод и фокусирующий электрод;
мониторинг амплитуды и фазы напряжения между первым и вторым контрольным электродами;
варьирование амплитуды и фазы напряжения фокусирующего электрода до достижения разностей амплитуды и фазы напряжения между первым и вторым контрольный электродами, равных нулю.
6. Способ по п.5, в котором этап создания теплового пучка включает:
повышение напряжения на инжекционном электроде и фокусирующем электроде до уровня значительного увеличения тока в зоне фокусирования.
7. Способ по п.6, дополнительно включающий этап, на котором регулируют напряжение на инжекционном электроде и фокусирующем электроде для получения требуемой температуры.
8. Способ по п.5, дополнительно включающий этап, на котором измеряют ток в инжекционном и фокусирующем электродах на металлическом рычаге, выбранном посредством переключателя, для определения удельного сопротивления пласта на пути сфокусированного пучка.
9. Способ по п.8, дополнительно включающий этапы, на которых
выполняют измерения удельного сопротивления на каждом металлическом рычаге;
определяют угол наклона в направлении каждого металлического рычага.
10. Способ по п.9, дополнительно включающий этап, на котором определяют направление каждого металлического рычага.
11. Способ по п.8, дополнительно включающий этап, на котором выполняют в общей сложности три или более измерений удельного сопротивления, каждое на разном металлическом рычаге, для получения измерения угла наклона на данной глубине.
12. Способ по п.6, в котором этап повышения напряжения на инжекционном электроде и фокусирующем электроде до уровня значительного повышения тока в зоне фокусирования включает увеличение напряжения на инжекционном электроде и фокусирующем электроде металлического рычага, обращенного к эксплуатационной скважине, для создания теплового пучка для получения достаточного нагрева и давления для вытеснения углеводородов в эксплуатационную скважину.
13. Способ по п.12, дополнительно включающий этап радиального сканирования теплового луча посредством переключения электропитания между металлическими рычагами.
14. Способ по п.12, дополнительно включающий этап, на котором определяют степень истощения углеводородов в пласте посредством мониторинга токов в инжекционном и фокусирующем электродах.
15. Система для электрического нагрева нефтегазоносного пласта на месте, содержащая:
инструмент, выполненный с возможностью спуска в скважинную обсадную колонну и содержащий:
- множество металлических рычагов, выдвигающихся радиально в скважинной обсадной колонне, причем каждый из множества металлических рычагов включает в себя инжекционный электрод, фокусирующий электрод и первый и второй контрольные электроды;
- по меньшей мере один ролик, закрепленный на каждом металлическом рычаге, причем по меньшей мере один ролик установлен и выполнен с возможностью входа в контакт с обсадной колонной; и
- переключатель, выполненный с возможностью электрического соединения сразу с множеством электродов одного металлического рычага;
каротажный кабель с множеством проводов, причем один конец каротажного кабеля соединен с переключателем, а второй конец каротажного кабеля соединен с контрольно-измерительными приборами на поверхности земли;
источник инжекционного напряжения, электрически соединенный с переключателем; и
источник фокусирующего напряжения, электрически соединенный с переключателем,
при этом для каждого металлического рычага переключатель имеет отдельное положение, в котором источник инжекционного напряжения питает инжекционный электрод, а источник фокусирующего напряжения питает фокусирующий электрод.
16. Система по п.15, в которой переключатель управляется на поверхности земли.
17. Система по п.15, в которой для каждого металлического рычага:
инжекционный электрод является центральным;
первый контрольный электрод окружает инжекционный электрод и является коаксиальным с ним;
второй контрольный электрод окружает первый контрольный электрод и является коаксиальным с ним; и
фокусирующий электрод окружает второй контрольный электрод и является коаксиальным с ним,
при этом непроводящий материал электрически отделяет каждый из электродов друг от друга.
18. Система по п.17, в которой для каждого металлического рычага второй контрольный электрод электрически соединен с металлическим рычагом.
19. Система по п.17, в которой для каждого металлического рычага инжекционный электрод и фокусирующий электрод имеют по существу равные площади сечения.
20. Система по п.17, в которой для каждого металлического рычага
первый контрольный электрод установлен и выполнен с возможностью мониторинга напряжения на инжекционном электроде; и
второй контрольный электрод установлен и выполнен с возможностью мониторинга напряжения на фокусирующем электроде.
21. Система по п.20, дополнительно содержащая:
усилитель с регулированием амплитуды, установленный и выполненный с возможностью такого регулирования амплитуды напряжения источника фокусирующего напряжения, питающего фокусирующий электрод, при котором разность амплитуды напряжения между первым и вторым контрольными электродами равна нулю.
22. Система по п.21, дополнительно содержащая:
усилитель с регулированием сдвига по фазе, установленный и выполненный с возможностью такого регулирования фазы напряжения источника фокусирующего напряжения, питающего фокусирующий электрод, при котором разность фаз напряжения между первым и вторым контрольными электродами равна нулю.
23. Способ измерения удельного сопротивления нефтегазоносного пласта через скваженную обсадную колонну, включающий этапы, на которых:
спускают инструмент, имеющий инжекционный электрод и фокусирующий электрод, выровненный соосно с инжекционным электродом, в скваженную обсадную колонну до нефтегазоносного пласта или вблизи него;
создают эквипотенциальную поверхность на протяжении длины инструмента, выходящую в направлении от нагнетательной скважины;
осуществляют мониторинг токов, протекающих в инжекционном электроде и фокусирующем электроде на пути сфокусированного пучка; и
определяют удельное сопротивление нефтегазоносного пласта на пути сфокусированного пучка на основании мониторинга токов, протекающих в инжекционном и фокусирующем электродах.