[发明专利]用于增加烃回收的方法和装置

说明书

本发明实施方案涉及从油藏回收烃的体系和方法。此处公开的实施方 案尤其在例如回收重油和沥青中有用。

油的等级通常根据粘度、密度和硫含量分类。油的粘度和密度越高则 越难以将油从油藏开采到表面。尤其是，超重油(EHO)和沥青需要改进生 产技术用于生产。在下述说明书中，专业术语“油”可用于指超重油和沥 青，但是也用于更低粘度等级油。

世界上大部分潜在油储量是超重油和沥青形式，如委内瑞拉的 Orinoco Belt以及加拿大Alberta的油砂。目前使用改进的热回收技术或基 于溶剂的技术开采现有的沥青和超重油油藏，这导致回收效率为20-25％。 最常见的热技术是蒸汽注入法，其中蒸汽通过冷凝将热焓传递到油。加热 降低了油的粘度，从而允许重力排油和收集。用已知的蒸汽吞吐采油法 (Cyclic Steam Simulation，CSS)和蒸汽动力驱油法(Steam Assisted Gravity Drainage，SAGD)可以实现注入。

在SAGD中，将两个主要井钻入到油藏中：一个生产井和一个注入井。 注入井用于将蒸汽和各种气体注入油藏中。注入所致的降低的粘度以及更 高温度和压力导致通过生产井生产烃。

回收超重油和沥青的成本和环境影响是一项当前关注的问题。蒸汽发 生器需要大量燃料以生产足量蒸汽来促进生产。使用当前技术，蒸汽与生 产的油的比率(“蒸汽与油比率”或者SOR)为1.4-4。换句话说，从油藏每 生产1加仑油，必须将1.4-4加仑水蒸发为蒸汽。除了消耗的燃料，大量 水损失在油藏中。必须处理与生产的油一起返回表面的水以除去污染物如 重金属和硫。水处理进一步增加了生产成本。

蒸汽产生排放的温室气体也是受关注的。作为实例，每日可能产生大 约8,000-15,000吨二氧化碳(CO₂)以产生注入蒸汽并且生产日产油桶数 (BOPD)100,000桶的沥青。减少CO₂和其它温室气体排放将减少超重油和 沥青生产的环境影响。

蒸气抽提(VAPEX)是提高超重油和沥青生产的另一种技术。VAPEX 方法涉及将气态烃溶剂注入油藏，在此其溶解到油中，从而降低粘度并且 允许排入较低水平井进行抽提。典型的烃溶剂包括丙烷、丁烷或CO₂和载 气。目前，VAPEX在不加热油藏条件下单独微小改进油回收。烃溶剂是 昂贵的，并且很大比例在生产过程中损失在油藏中。

本发明实施方案一方面涉及一种从油藏回收烃的方法。该方法包括将 空气分离为富氮气体和富氧气体，用至少部分富氧气体氧化烃燃料以产生 蒸汽和富CO₂气体，通过注入井将至少部分蒸汽注入油藏以加热烃，用至 少部分富氮气体吹扫注入井，并将至少部分富CO₂气体注入包含经加热的 烃的油藏中。

根据上述方法的更特定的实施方案，蒸汽和富CO₂气体不同时注入并 且通过吹扫分离。根据该实施方案，注入油藏中的蒸汽的量可能比从油藏 回收的烃的量在重量上低大约3倍，和/或注入到油藏中的富CO₂气体的量 可能比注入到油藏中的蒸汽的量低大约10重量％。

根据上述方法的另一个更特定的实施方案，富CO₂气体是将富氧气体 注入燃烧室产生的烟道气。根据该实施方案，可以将燃烧室构造为用于有 氧燃烧。

根据上述方法的另一个更特定的实施方案，富CO₂气体用烃燃料通过 气化方法产生。根据该实施方案，可以分离气化方法产生的氢气，并且可 以使用至少部分氢气提升从油藏回收的烃的级别。

根据上述方法的另一个更特定的实施方案，用于产生蒸汽和富CO₂气 体的烃燃料至少部分地来自油藏。

仍然根据上述方法的其它更特定的实施方案，所述方法包括一个或数 个下述特征：

-油藏包含重油、超重油和沥青中的至少一种；

-富氧气体包含超过大约90体积％的氧气；

-富氮气体包含超过大约90体积％的氮气；

-富CO₂气体包含超过大约90体积％的CO₂；

-富CO₂气体包含O₂、NO_x和SO_x中的至少一种；