用蒸汽和氧氣的原位燃燒和分別注入的烴采收的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及由地下的烴儲(chǔ)礦床回收瀝青的方法，所述方法包括如下步驟：a）將蒸汽和氧氣分別注入至所述瀝青儲(chǔ)層，并且當(dāng)在其中混合時(shí)，所述混合物中含有5至50%的O2，b）使用水平生產(chǎn)井來產(chǎn)生熱的瀝青和水，和c）生產(chǎn)/移除不凝性燃?xì)庖钥刂苾?chǔ)層壓力。
【專利說明】用蒸汽和氧氣的原位燃燒和分別注入的烴采收
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]進(jìn)行浙青SAGDOX EOR的方法和步驟，其通過將氧氣和蒸汽分別注入至浙青儲(chǔ)層；并且如果需要的話，移除由燃燒所產(chǎn)生的不凝性氣體以控制儲(chǔ)層壓力。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，本地提供了廢熱發(fā)電操作，以供給氧氣和蒸汽需求。
_2]本文所使用的縮寫
[0003]SAGD=蒸汽輔助重力泄油
[0004]SAGDOX=本發(fā)明包括具有氧氣的SAGD
[0005]SAGDOX (x)=具有 x% 氧氣的 SAGDOX
[0006]ISC=原位燃燒
[0007]PG=所產(chǎn)生的不凝性氣體
[0008]⑶=重力泄油
[0009]ETOR=能源石油比(MMBTU/bbI)
[0010]EOR=三次采油
[0011]U of C=卡爾加里大學(xué)
[0012]CSS=蒸汽吞吐
[0013]ISC (O2)=使用氧氣的 ISC
[0014]ISC (空氣)=使用壓縮空氣的ISC
[0015]STARS=蒸汽輔助的采收模擬
[0016]S1-1SC=SAGd 引發(fā)的 ISC
[0017]VT=垂直
[0018]HZ=水平
[0019]發(fā)明背景
[0020]在加拿大，廣泛用于從Athabasca或者類似地層中原位采收浙青的方法為SAGD。[0021 ]但是，SAGD具有如下的問題:
[0022]蒸汽為高成本的
[0023]該方法使用大量的水(0.25至0.50bbl/bbl.bit.)，甚至在回收所產(chǎn)生的水之后。
[0024]排放的CO2較高(約0.08公噸C02/bbl浙青)。
[0025]排放的CO2不容易捕集(在廢氣中被稀釋)。
[0026]蒸汽的運(yùn)輸在大于5km時(shí)不能是經(jīng)濟(jì)的；所以中央蒸汽裝置不能用于廣闊的陸地區(qū)域。
[0027]均勻的儲(chǔ)層(包括貧瘠區(qū)域)會(huì)負(fù)面影響SAGD的性能。
[0028]溫度由操作壓力而定。溫度不會(huì)超過飽和蒸汽溫度。如果不得不降低壓力以有助于包含儲(chǔ)層流體，那么產(chǎn)率就會(huì)降低。
[0029]SAGD不能通過蒸發(fā)使原生水動(dòng)起來(mobilize)。
[0030]所產(chǎn)生的水體積通常小于注入的蒸汽體積。
[0031]SAGD不能在儲(chǔ)層中回流蒸汽-其為單程蒸汽過程。[0032]使用標(biāo)準(zhǔn)的井尺寸和5m的注入器與生產(chǎn)井之間的間距的井孔水力學(xué)可以將有效的井長度限制為〈1000m。
[0033]SAGD不能通過蒸發(fā)移動(dòng)貧瘠區(qū)域的水。具有降低的浙青飽和度的貧瘠區(qū)域會(huì)阻塞蒸汽室的生長并損害產(chǎn)率。
[0034]SAGD在蒸汽波及區(qū)域中遺留未被回收的殘留浙青(10-25%)。
[0035]對(duì)于本發(fā)明來說，SAGDOX在這里可被定義為增加了 SAGD的過程，其除了 SAGD使用的蒸汽之外還利用了氧氣，所述蒸汽與氧氣混合在一起，以將能量(熱量)注入至浙青。氧氣通過在蒸汽波及區(qū)域燃燒殘留的浙青而提供額外的熱量。SAGDOX過程還可以在沒有SAGD的情況下被引發(fā)。
[0036]實(shí)施SAGDOX過程能夠降低遞送至浙青儲(chǔ)層的能量的總成本。
[0037]當(dāng)考慮到原生水、燃燒水和貧瘠區(qū)域的水時(shí)，SAGDOX應(yīng)當(dāng)直接使用較少的水，并產(chǎn)生比所使用的更多的水。
[0038]CO2在濃縮蒸汽中排放，適于隔離。
[0039]如果某些CO2被隔離在儲(chǔ)層中或者被隔離在異地的位置中，SAGDOX可以排放比SAGD 少的 CO2。
[0040]氧氣可以在超過100英里的管道中經(jīng)濟(jì)地輸送。我們可以集中氧氣的生產(chǎn)。
[0041]SAGDOX過程將不會(huì)像SAGD那樣受到儲(chǔ)層均勻性的影響。
[0042]在SAGDOX過程中，能量遞送的燃燒組分產(chǎn)生的溫度高于飽和蒸汽溫度。對(duì)于給定的儲(chǔ)層或過程壓力來說，SAGDOX將具有比SAGD高的平均溫度。
[0043]原生水將被蒸發(fā)并作為蒸汽在SAGDOX內(nèi)流動(dòng)。
[0044]因?yàn)镾AGDOX的平均溫度高于飽和蒸汽溫度，我們可以在儲(chǔ)層中回流某些蒸汽。
[0045]每單位產(chǎn)物所產(chǎn)生的流體(浙青+水)體積小于SAGD體積，所以我們可以延長水平生產(chǎn)井的長度，而不會(huì)超過水力限度。
[0046]用于SAGDOX過程的單一井對(duì)可以比相當(dāng)?shù)腟AGD井對(duì)回收更多的油。
[0047]貧瘠區(qū)域的浙青將被回收或燃燒，貧瘠區(qū)域的水將被蒸發(fā)。
[0048]在燃燒波及區(qū)域中將幾乎不會(huì)遺留可回收的浙青。
[0049]文獻(xiàn)研究
[0050]氧氣ISC已被研究并實(shí)施多年(但不是在浙青儲(chǔ)層中)。但是，許多工作聚焦于蒸汽+氧氣混合物。在過去的30多年間，有如下4個(gè)相關(guān)研究:
[0051]蒸汽+CO2—氧氣在儲(chǔ)層中反應(yīng)之后，“工作流體”為蒸汽+CO2混合物。在二十世紀(jì)八十年代早期(Balog, Kerr和Pradt, 0GJ, 1981),進(jìn)行了用于循環(huán)蒸汽EOR (CSS)的蒸汽+CO2的注入研究。蒸汽+CO2混合物通過WAO鍋爐來產(chǎn)生，但是所述混合物也可以通過注入蒸汽+CO2混合物而在原位生成。所述混合物的蒸汽中包含約9% (v/v)的CO2,其相當(dāng)于包含約12%02的蒸汽+O2混合物。我們使用卡爾加里模擬顧問(Intercomp)來模擬Cold LakeCSS。在三個(gè)CSS循環(huán)之后，關(guān)鍵的模擬結(jié)果為:
[0052]與僅注入蒸汽相比，浙青產(chǎn)率提高35%至38%
[0053]油-蒸汽比率(OSR)提高49%至57%
[0054]每單位注入能量的產(chǎn)率提高30%至37%
[0055]通過提供氣體驅(qū)動(dòng)幫助CSS循環(huán)的“噴出”部分，二氧化碳(非冷凝性氣體)改善了CSS性能。Cold Lake儲(chǔ)層流體也吸收CO2。二氧化碳的滯留(即隔絕)是非常多的，在三個(gè)循環(huán)之后為70MMSCF (1.8MSCF/bbl所產(chǎn)生的浙青)。該體積(1.8MSCF/bbl)大于在SAGDOX
(9)中所產(chǎn)生的CO2,并且為SAGDOX (35)所產(chǎn)生的CO2的約2/3。
[0056]燃燒管試驗(yàn)—(“ParametricStudy of Steam Assisted Insitu Combust ion ^R.G.Moore等，1994年2月23日(卡爾加里大學(xué)))?，F(xiàn)在，讓我們向前推13年。在二十世紀(jì)九十年代早期，企業(yè)聯(lián)盟和政府研究了蒸氣/氧氣混合物與干式和濕式ISC相比的燃燒管行為。原油(浙青)和巖樣源自Primrose。試驗(yàn)在卡爾加里大學(xué)的燃燒實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。使用原始巖樣和預(yù)蒸巖樣(預(yù)蒸巖樣用于模擬儲(chǔ)層燃燒，其中所述儲(chǔ)層已被蒸汽預(yù)先吹掃)。評(píng)估了四種類型的燃燒過程: [0057]蒸汽/O2混合物，其具有2%、6%和12% (v/v)的O2
[0058]使用空氣的干式燃燒
[0059]傳統(tǒng)濕式燃燒(少量水)
[0060]超濕式燃燒(大量水)
[0061]結(jié)果由一系列的圖形來表示，其中用數(shù)字來標(biāo)記過程類型。這是難于解釋的。但是，結(jié)果/結(jié)論包括如下:
[0062]超濕式燃燒(以水/O2比率為10_15kg/m3注入液體水)表現(xiàn)為LTO并被認(rèn)為不適用于 ISC。
[0063]傳統(tǒng)的凈燃燒，干式ISC (空氣)和干式ISC (O2)顯示良好的HTO并適用于I SC。
[0064]SAGD和氧氣的加入顯示良好的油采收。
[0065]所使用的氧氣在約20至60sm3/m3或者110至340SCF/bbl范圍內(nèi)變化。
[0066]峰值(燃燒)溫度在約550 至 650°C (1020 至 1200 °F ；F4.7，F(xiàn)4.12)內(nèi)變化。
[0067]SAGD和氧氣燃燒近乎完全，(C02+C0) / (CO)的比率在12至14之間變化，比傳統(tǒng)燃燒(6至12)好得多。這意味著對(duì)于SAGD和氧氣來說，91.7至92.9%的碳轉(zhuǎn)化為CO2，而對(duì)于傳統(tǒng)燃燒為83.3至91.7%。
[0068]點(diǎn)燃是容易的。蒸汽預(yù)加熱巖樣使得自燃快速地發(fā)生。SAGD氧氣混合實(shí)際上越過或超過了超濕ISC的水含量，不同之處在于SAGDO和氧氣注入蒸汽，而超濕ISC注入水。
[0069]SAGD的氧氣需求反比于蒸汽中的O2含量(不是令人驚奇的？)
[0070]具有最低氧氣含量的SAGD和氧氣試驗(yàn)表現(xiàn)出一些反常行為。
[0071]盡管試驗(yàn)結(jié)果在某種程度上難于解釋，但是它們對(duì)于SAGD和氧氣來說是非常積極的，正如下文中所總結(jié)的(直接摘自報(bào)告):
[0072]“基于很寬范圍的蒸汽/氧氣比率下燃燒過程的穩(wěn)定性，蒸汽和氧氣的共注入表現(xiàn)出非常重要的價(jià)值”[在單獨(dú)的交談中，G.Moore提到蒸汽/氧氣燃燒為他所見過的最為穩(wěn)定的]
[0073]“通過使用蒸汽和氧氣的聯(lián)合注入，其[蒸汽+氧氣]可能提供生產(chǎn)浙青和重油的新方法”
[0074]SAGD和氧氣混合物一現(xiàn)在我們將向前推另一個(gè)15年。在2009年，卡爾加里大學(xué)發(fā)表了用于SAGD EOR的蒸汽/氧氣混合物模擬研究(“Design of Hybrid Steam -1SCBitumen Recover Process”，Yang 和 Gates, Nat.Resources Research, 2009 年 9 月 3 日)。所述模擬研究基于在4MPa (過壓)下操作的沒有“泄漏”的限制/受控模型中的Athabasca儲(chǔ)層并使用修改的STARS模型。蒸汽/O2的注入速率被控制(在模型中)以維持目標(biāo)壓力。蒸汽-氧氣混合物中的氧氣含量在0% (正常SAGD)至80%之間變化。所得的結(jié)果/觀察到的結(jié)果如下:
[0075]與Long Lake和我們本文的SAGDOX提案相比，該研究具有三個(gè)“缺陷”-首先，蒸汽-O2混合物與我們混合物(9.35%02)相比含有過高的O2 (20、50、80%(v/v)氧氣)。在80%氧氣下，約98%的注入能量源自O(shè)2燃燒，所以混合工藝(過多)偏向ISC (O2)0其次，儲(chǔ)層⑶室是“被包圍的”沒有移除不凝性燃?xì)獾摹奥┛p”或井。所以，使用所述工藝控制了模型構(gòu)建，儲(chǔ)層內(nèi)累積的CO2氣體損害注入性并降低產(chǎn)率。產(chǎn)率圖不是基于等能量注入。第三，卡爾加里大學(xué)組關(guān)注“能量”使用，其由蒸汽熱容量和產(chǎn)生/壓縮O2氣體所需的能量構(gòu)成。不考慮氧氣燃燒所產(chǎn)生的能量。沒有等能量輸入的產(chǎn)率圖。
[0076]基于模擬器(擬組分動(dòng)力學(xué)模型)和其它STARS系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)燃燒模型,具有ISC工藝中通常所看到的要素的浙青和GD室表現(xiàn)出如下的復(fù)雜行為:
[0077]燃燒波及區(qū)域不存在殘留浙青
[0078]一堆加熱的浙青
[0079]蒸汽波及區(qū)域具有約25%飽和度的殘留浙青
[0080]由燃燒產(chǎn)生的二氧化碳稀釋了蒸汽，降低了蒸汽分壓，降低了蒸汽溫度并將蒸汽波及的浙青含量提高至25% (與“期望的” 10-15%含量相比)
[0081]燃燒區(qū)域的平均溫度為約450-550 °C -顯示良好的HTO燃燒(燃燒管為550-650 0C)
[0082]氧氣-浙青比率為200 至 240sm3/m3 或者 1120 至 1350SCF/bbl
[0083]水的使用與SAGD相比顯著減少，因?yàn)橥ㄟ^氧氣燃燒釋放了能量并且通過燃料的原位氧化產(chǎn)生了水
[0084]由于注入性限制，表觀浙青產(chǎn)率低于SAGD為25-40%，所述注入性限制是由于在沒有漏縫或氣體移除的被包圍的室中CO2的累積
[0085]沒有討論儲(chǔ)層中的C02/C0比率，盡管該文獻(xiàn)確實(shí)提到(使用動(dòng)力學(xué)模型)，期望
8.96的C02/C0比率用于焦炭的HTO (90%的碳氧化為CO2)。(燃燒管試驗(yàn)預(yù)計(jì)92至93%的碳轉(zhuǎn)化為CO2X
[0086]該組還模擬了使用交替的蒸汽和氧氣注入的WAG-類型的工藝。該工藝顯示出希望，但是如果對(duì)點(diǎn)燃有顧慮，那么其可能在實(shí)踐中不是好主意。
[0087]示出“能量”/浙青圖，其中對(duì)于SAGD和氧氣降低單位“能量”，相比于使用增加的能量的SAGD。這是非常令人誤解的，因?yàn)樗褂玫摹澳芰俊笔钱a(chǎn)生/壓縮氧氣的能量+蒸汽中的能量。其并不包括釋放至儲(chǔ)層中的燃燒能量。
[0088]S1-1SC工藝一(SAGD-引發(fā)的原位燃燒)為目前(2010)由ARC (AACI項(xiàng)目)開發(fā)并由Nexen支持。該想法是使用傳統(tǒng)的SAGD幾何結(jié)構(gòu)來啟動(dòng)(過渡)至ISC。所提出的工藝保留了 SAGD生廣井以生廣浙青。在一種方式中，在SAGD井對(duì)的底端鉆新的VT井以注入空氣，并且將SAGD注入井轉(zhuǎn)化為燃?xì)馍a(chǎn)井。在另一種方式中，在SAGD底端的VT井用于生產(chǎn)燃?xì)?，并且將SAGD注入器轉(zhuǎn)化為空氣注入器。Nexen擁有S1-1SC工藝的使用權(quán)。
[0089]盡管該工藝表面上可能類似于SAGD0X，但是我們具有如下區(qū)別特征:
[0090]氧氣(而非空氣)的使用不是預(yù)期的[0091]蒸汽+氧氣(或空氣)的同時(shí)注入不是預(yù)期的
[0092]空氣/氧氣和蒸汽之間的非協(xié)同性是預(yù)期的
[0093]上文說明了對(duì)于浙青，人們正在考慮蒸汽EOR (SAGD)和ISC兩者。ISC的益處是引人注目的，特別是對(duì)于運(yùn)行結(jié)束工藝。
[0094]文獻(xiàn)總結(jié)
[0095]在本領(lǐng)域存在極少的研發(fā)。在超過30年的期間內(nèi)僅注意到4項(xiàng)研究。
[0096]但是，在ISC中使用氧氣已經(jīng)考慮了很多年，追溯至二十世紀(jì)六十年代(即50年)，多被LTO的風(fēng)險(xiǎn)和注入至浙青儲(chǔ)層的困難所阻止了。
[0097]很少人預(yù)期使用O2/蒸汽混合物。
[0098]已經(jīng)有了幾個(gè)使用氧氣的干式ISC的油田試驗(yàn)。
[0099]卡爾加里大學(xué)燃燒試驗(yàn)(1994)顯示蒸汽+O2優(yōu)于干式ISC或濕式ISC工藝的燃燒性質(zhì)、燃燒點(diǎn)火、穩(wěn)定性以及良好的浙青采收。
[0100]蒸汽+CO2CSS模擬顯示一些CO2的益處(燃燒產(chǎn)物氣體)和某些CO2隔離的前景。
[0101]卡爾加里大學(xué)模擬研究(2009)顯示可能模擬SAGDOX工藝，并且我們能夠預(yù)期在我們的GD室中的復(fù)雜行為。
[0102]AACI試驗(yàn)(2010)表明對(duì)于ISC的重新關(guān)注。
[0103]因此本發(fā)明的主要目的是提供SAGDOX工藝，其中，氧氣和蒸汽分別注入至浙青儲(chǔ)層中。
[0104]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供至少一個(gè)井以排除由儲(chǔ)層產(chǎn)生的氣體以控制儲(chǔ)層壓力。
[0105]本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供延長的生產(chǎn)井，其延伸大于1000米的距離。
[0106]本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供延長的生產(chǎn)井，其延伸大于500米的距離。
[0107]本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供基本上35% (v/v)的氧氣量和相應(yīng)的65%的蒸汽量。
[0108]本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供來自本地的廢熱發(fā)電的氧氣和蒸汽以及最接近SAGDOC工藝的空氣分離單元。
[0109]當(dāng)考慮到本發(fā)明的如下概述以及本文所示例的優(yōu)選實(shí)施方式的更加詳細(xì)的說明時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明的進(jìn)一步和其它的目將是顯而易見的。
[0110]發(fā)明概沭
[0111]SAGDOX是使用類似于SAGD的幾何結(jié)構(gòu)的浙青EOR工藝，由此將蒸汽和氧氣的混合物作為能量(熱量)源注入至浙青儲(chǔ)層中。儲(chǔ)層用蒸汽預(yù)加熱-通過進(jìn)行SAGD工藝或者通過蒸汽循環(huán)-直至在井之間建立連通(數(shù)月至數(shù)年)。隨后，引入氧氣/蒸汽混合物。蒸汽通過冷凝(潛熱)或者通過直接的熱傳遞而提供能量。氧氣通過在蒸汽波及區(qū)域中燃燒殘留的浙青而提供能量。殘留浙青通過熱的燃燒氣體加熱，脫除輕餾分(分餾)并熱解以生成殘留的“焦炭”，其為通過燃燒所消耗的實(shí)際燃料。
[0112]形成含有注入的氣體、作為燃燒產(chǎn)物的氣體、回流的蒸汽和蒸發(fā)的原生水的氣體室。就像SAGD，將加熱的浙青通過重力抽排至更低的水平井(生產(chǎn)井)。
[0113]根據(jù)本發(fā)明的主要方面，提供了用于從地下烴礦床采收烴類的方法，所述方法包括:
[0114]在所述礦床中界定目標(biāo)儲(chǔ)層；[0115]提供至少一個(gè)基本上水平的蒸汽注入井至所述儲(chǔ)層中，所述注如井優(yōu)選具有超過1000米的長度；
[0116]提供至少一個(gè)氧氣注入井至所述儲(chǔ)層中；
[0117]提供至少一個(gè)從所述儲(chǔ)層的生產(chǎn)井，所述生產(chǎn)井優(yōu)選具有超過1000米的長度；
[0118]a)將含氧氣體注入至靠近所述至少一個(gè)氧氣注入井的所述儲(chǔ)層的部分中，以實(shí)現(xiàn)鄰近所述注入井的所述烴類的氧化，并在其中建立燃燒前沿，所述燃燒前沿優(yōu)選引入至蒸汽波及區(qū)域，
[0119]b)將有效量的蒸汽注入至鄰近所述至少一個(gè)蒸汽注入井的所述儲(chǔ)層的部分中，以進(jìn)一步降低所述烴礦床的粘度，從而使其流至所述生產(chǎn)井，優(yōu)選地，其中所述含氧氣體中的氧氣與所述蒸汽中的水的比率為約200至約800SCF氧氣/桶水，并且SAGDOX混合物中O2濃度為5至50% (v/v),
[0120](c)繼續(xù)分別將足夠量的氧氣和蒸汽注入至所述儲(chǔ)層，以維持儲(chǔ)層中的所述烴類的氧化和加熱，
[0121](d)使所述烴類向所述生產(chǎn)井轉(zhuǎn)移，
[0122](e)從所述生產(chǎn)井生產(chǎn)所述烴類，
[0123](f)根據(jù)需要，移除由所述儲(chǔ)層中的燃燒產(chǎn)生的不凝性氣體，從而控制所述儲(chǔ)層的壓力。
[0124]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，將氧氣和蒸汽分別注入其中的所述儲(chǔ)層的所述部分通常位于所述儲(chǔ)層的相對(duì)端。
[0125]在另一種實(shí)施方式中，將所述氧氣和蒸汽被分別注入其中的所述儲(chǔ)層的所述部分通常位于所述儲(chǔ)層的所述生產(chǎn)井之上的區(qū)域。
[0126]優(yōu)選地，所述含氧氣體包含95-97%的氧氣。或者，所述含氧氣體為基本上純氧氣。
[0127]在一種實(shí)施方式中，所述氧氣與蒸汽的比率為約500SCF氧氣/桶水。優(yōu)選的SAGDOX混合物為35% (v/v)氧氣和65%蒸汽。
[0128]優(yōu)選地，由于氧氣注入的結(jié)果，蒸汽使用的體積比率基本上減少約76%，同時(shí)使用氧氣仍提供與單獨(dú)使用蒸汽時(shí)相同量的能量，并導(dǎo)致比單獨(dú)蒸汽注入工藝更小的蒸汽輸送管道尺寸，從而能實(shí)現(xiàn)更長的管道運(yùn)行。
[0129]在另一種實(shí)施方式中，氧氣注入井位于蒸汽注入井的底部區(qū)域之上I至4米，靠近儲(chǔ)層端部并優(yōu)選離其端部為約5-20m。
[0130]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了通過根據(jù)上文所述的方法添加氧氣注入而將(在一種實(shí)施方式中被基本上耗盡)SAGD工藝儲(chǔ)層轉(zhuǎn)化為SAGDOX工藝儲(chǔ)層的方法。優(yōu)選地，將氧氣注入至蒸汽波及區(qū)域或其附近。
[0131 ] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，蒸汽和氧氣由相鄰的本地集成的廢熱發(fā)電操作和下文中詳細(xì)描述的設(shè)置中的空氣分離單元供給
[0132]優(yōu)選地，當(dāng)將SAGD工藝轉(zhuǎn)化為SAGDOX時(shí)，使用封隔器以隔離部分噴射器井并同時(shí)注入蒸汽和氧氣(圖2(1))。(可膨脹的和機(jī)械的井下封隔器)。該轉(zhuǎn)化使用蒸汽噴射器的底部來注入氧氣以隔離O2和蒸汽從而最小化腐蝕。
[0133]在另一種實(shí)施方式中，該轉(zhuǎn)化利用封隔器來隔離部分注射井以移除所產(chǎn)生的氣體(圖 2(4))。[0134]在本發(fā)明的優(yōu)選和可替換實(shí)施方式中，所述方法包括具有在下表中指出的SAGDOX注入氣體特性:
[0135]
【權(quán)利要求】
1.用于從地下烴礦床采收烴類的方法，所述方法包括: 在所述礦床中界定目標(biāo)儲(chǔ)層； 提供至少一個(gè)基本上水平的蒸汽注入井至所述儲(chǔ)層中，所述注入井優(yōu)選具有超過1000米的長度； 提供至少一個(gè)氧氣注入井至所述儲(chǔ)層中； 提供至少一個(gè)從所述儲(chǔ)層的生產(chǎn)井，所述生產(chǎn)井優(yōu)選具有超過1000米的長度； 將含氧氣體注入至靠近所述至少一個(gè)氧氣注入井的所述儲(chǔ)層的一部分中，以實(shí)現(xiàn)鄰近所述注入井的所述烴類的氧化，并在其中建立燃燒前沿，所述燃燒前沿優(yōu)選引入至蒸汽波及區(qū)域， 將有效量的蒸汽注入至鄰近所述至少一個(gè)蒸汽注入井的所述儲(chǔ)層的一部分中，以進(jìn)一步降低所述烴礦床的粘度，從而使其流至所述生產(chǎn)井， (a)其中，所述含氧氣體中的氧氣與所述蒸汽中的水的比率為約200至約800SCF氧氣/桶水，并且SAGDOX混合物中O2濃度為5體積％至50體積％， (b)繼續(xù)將足夠量的氧氣和蒸汽分別注入至所述儲(chǔ)層，以維持儲(chǔ)層中的所述烴類的氧化和加熱， (C)使所述烴類向所述生產(chǎn)井轉(zhuǎn)移， Cd)從所述生產(chǎn)井生產(chǎn)所述烴類， (e)必要時(shí)，移除由所述儲(chǔ)層中的燃燒產(chǎn)生的不凝性氣體，從而控制所述儲(chǔ)層的壓力。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，將氧氣和蒸汽分別注入其中的所述儲(chǔ)層的所述部分通常位于所述儲(chǔ)層的相對(duì)端。
3.權(quán)利要求1的方法，其中，將氧氣和蒸汽分別注入其中的所述儲(chǔ)層的所述部分通常位于所述儲(chǔ)層的所述生產(chǎn)井之上的區(qū)域中。
4.權(quán)利要求1的方法，其中，所述含O2氣體含有92%至95%的氧氣。
5.權(quán)利要求1的方法,其中,所述含O2氣體基本上為純02。
6.權(quán)利要求1的方法，其中，所述氧氣與蒸汽的比率為約500SCF氧氣/桶水。
7.權(quán)利要求1的方法，其中，所述優(yōu)選的SAGDOX混合物為35體積％的氧氣和65體積％的蒸汽。
8.權(quán)利要求7的方法，其中，氧氣注入的結(jié)果，使蒸汽使用的體積比率基本上減少76%，同時(shí)使用氧氣仍提供與單獨(dú)使用蒸汽時(shí)相同量的能量，并且導(dǎo)致比單獨(dú)蒸汽注入工藝更小的蒸汽輸送管道尺寸，從而能實(shí)現(xiàn)更長的管道運(yùn)行。
9.權(quán)利要求7的方法，其中，所述氧氣注入井位于所述蒸汽注入井的底部區(qū)域之上l-4m，靠近儲(chǔ)層端部并優(yōu)選距離其端部為約5-20m。
10.通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法加入氧氣注入將基本上耗盡的SAGD工藝儲(chǔ)層轉(zhuǎn)化為SAGDOX工藝儲(chǔ)層的方法。
11.權(quán)利 要求10的方法，其中，將所述氧氣注入至蒸汽波及區(qū)域或其附近。
12.權(quán)利要求1或10的方法，其中，由相鄰的本地集成的廢熱發(fā)電和空氣分離單元的操作供給蒸汽和氧氣。
13.權(quán)利要求1的方法，其中，使用封隔器(可膨脹的和機(jī)械的井下封隔器)隔離所述注入井的一部分并同時(shí)注入蒸汽和氧氣。
14.權(quán)利要求13的方法，其中，所述方法使用蒸汽噴入器的底部來注入氧氣以隔離O2和蒸汽，從而最小化腐蝕。
15.權(quán)利要求13的方法，利用封隔器來隔離所述注入井的一部分，以移除所產(chǎn)生的氣體。
16.權(quán)利要求1的方法，具有在下表中給出的SAGDOX注入氣體特性:
17.從地下烴儲(chǔ)層采收浙青的方法，所述方法包括如下步驟: (a)將蒸汽和氧氣分別注入至所述浙青儲(chǔ)層中，并且當(dāng)在其中混合時(shí)，所述混合物中含有5至50%的O2, (b)使用水平生產(chǎn)井生產(chǎn)熱浙青和水，以及 (c)生產(chǎn)/移除不凝性燃燒氣體，以控制儲(chǔ)層壓力。
18.權(quán)利要求17的方法，其中，使用單獨(dú)的井來注入蒸汽和氧氣。
19.權(quán)利要求17或18的方法，其中，使用一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的井來移除不凝性燃燒氣體，從而控制儲(chǔ)層壓力。
20.權(quán)利要求17的方法，其中，步驟(c)不是必須的，因?yàn)樗鰞?chǔ)層能夠在內(nèi)部隔離氣體(即漏的儲(chǔ)層)。
21.權(quán)利要求17的方法，其中，捕集所產(chǎn)生的氣體并隔離在單獨(dú)的(離場)儲(chǔ)庫中。
22.權(quán)利要求17的方法，其中，捕集所產(chǎn)生的氣體并隔離在單獨(dú)的(現(xiàn)場)儲(chǔ)庫中。
23.權(quán)利要求17的方法在O2含量為10至40%下進(jìn)行。
24.權(quán)利要求17的方法在O2含量為30至40%下進(jìn)行。
25.用于產(chǎn)生蒸汽/氧氣混合物的方法(適用于SAGDOXE0R)，所述蒸汽/氧氣可得自單獨(dú)的氣流，所述方法包括: a)產(chǎn)生電和蒸汽的廢熱發(fā)電裝置； b)使用所產(chǎn)生的電來操作空氣分離單元，ASU； c)所述ASU產(chǎn)生氧氣， 將所述蒸汽和氧氣流提供至鄰近的本地SAGDOX工藝。
26.權(quán)利要求25的方法，其中，所述蒸汽/氧氣混合物中含有20-60體積％的氧氣。
27.權(quán)利要求26的方法，其中，氧氣含量為20-40%。
28.權(quán)利要求25的方法，其中，通過單獨(dú)的蒸汽產(chǎn)生來增加蒸汽生產(chǎn)，以產(chǎn)生4-40%的氧氣。
【文檔編號(hào)】E21B43/24GK103748316SQ201280034449
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月13日
【發(fā)明者】R·K·克爾 申請(qǐng)人:尼克森能源無限責(zé)任公司