[发明专利]油田储层的预调节

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2006年12月13日提交的且标题为“Bulk Reservoir Upgrading Through Utilisation of Slow Minority Phase Reagent-Carrying Fluid Floods(通过利用含有缓慢少数相试剂的流体注入的总储层提质加工)”的 待审查美国临时专利申请序列号60/869,886以及2006年12月13日提交的 且标题为“Hydrate Process for Enhanced Recovery of Heavy Oil and Tar Sand Bitumen from Reservoirs(从储层提高重油和焦油砂沥青的采收的水合方 法)”的待审查美国临时专利申请序列号60/869,888的优先权，该两篇申请 的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及提高石油产品的采收。

背景

目前，使用原地技术来从深度大于约70米的油砂矿床中提取重油或沥 青。露天开采这些矿床是不经济的。取决于所使用的特定方法和操作条件， 原地方法能够产生约10％到60％原始体积的适当的油(oil in place)。所产 生的油通常由溶解气和在表面条件下具有大于约1000cP(厘泊)的粘度的 低API(美国石油协会)重力油组成。重油或沥青被采出到地面，且常常用 溶剂(例如稀释剂或气体凝析物)稀释，以促进将产品管道输送到地面设 施，例如用于提质加工和转化为合成原油的重油质量改善装置(heavy oil upgrader)。合成原油是能够用于常规原油炼油厂以转化为汽油、煤油和其他 石油化工产品的增值产品。

常规提质加工在地面的炼油厂进行，且可以使用诸如减粘裂化、热裂 化或催化方法如加氢裂化和加氢处理的方法，以减小油的平均分子量，增 加氢含量，减少硫含量和氮含量以及将油的组成调制成所需的产品流。已 经提出了用于储层的提质加工的类似的方法，其中将催化剂和采收方法结 合，以实现对油田本身的这些有益改变。实例包括THAI方法(即“水平段 注空气(toe-to-heel air injection”的首字母缩写词)和CAPRI方法(使用催化剂 的THAI的变型)。

采收重油或沥青的常规技术通常是热采收方法或非热采收方法。周期 注蒸汽(cyclic steam stimulation，CSS)是热采收方法的一个实例。在该方 法的第一阶段中，将一定量的高压蒸汽通过注入井(injection well)注入到 油砂地层中，以加热沥青。一般将蒸汽在储层的破裂压力以上的压力下注 入，所以在注入过程中在储层中形成蒸汽破裂。在第二任选的阶段中，使 储层“浸泡”，在此期间，蒸汽冷凝并将蒸汽的潜热释放至地层，因此进一步 加热油砂。在第三阶段，注入井被切换到开采井(production well)，且包括 蒸汽、冷凝蒸汽、流动沥青和气体的储层流体被开采到地面。开采阶段在 获得经济的沥青采收率时一直持续下去。在沥青率变得太低而使得该方法 不经济时，该井被切换为注入，且第一阶段再次开始。这些阶段在该方法 具有经济性的情况下重复许多周期。该CSS方法依赖于作为重油和沥青采 收的主要驱油机制的地层再压实、溶解气驱动和重力泄油。与CSS相关的 主要成本是蒸汽产生、水处理(water handling)和净化(treatment)以及再 循环。

热采收方法的另一个实例是蒸汽辅助重力泄油(SAGD)。通常，在重 油或沥青储层中打钻基本上相互平行的两个水平井，其中一个井竖直地位 于第二井之上。上部井是注入井，而下部井是开采井。蒸汽通过上部井被 注入，并形成在储层内增长的汽相室。注入的蒸汽到达消耗蒸汽室(depletion steam chamber)的边缘，并将潜热输送至周围的油砂。油砂内的油被加热， 且因此它的粘度降低。该油在蒸汽室内和沿着蒸汽室边缘在重力的作用下 向开采井排出。储层流体，即加热的油和冷凝物，进入开采井，并通过自 然压力或通过泵被推动到地面。在该方法的初始阶段，蒸汽室竖直地增长。 在该室到达储层的顶部之后，它可能横向增长，然而来自蒸汽的热能够损 失到储层的富油层(oil-rich zone)的上边界中存在的页岩和其他材料中。通 常，SAGD的主要投资和运行成本在于蒸汽产生和水处理、净化和再循环设 施。