[发明专利]用蒸汽和二氧化碳采出粘性烃的方法

说明书

本申请是申请日为2007年2月19日、发明名称为“用蒸汽和二氧化碳采出粘性烃的方法”的发明专利申请第200780014387.4号的分案申请。

技术领域

本发明一般性地涉及采出高粘性烃的方法，具体涉及将部分饱和的蒸汽泵送到井底燃烧器以使所述蒸汽过热并将蒸汽和二氧化碳注入水平或垂直的破裂带(fractured zone)。

背景技术

全世界存在大量的粘性烃储矿(reservoir)。这些储矿包含极粘的烃，通常称为“焦油”、“重油”或“超重油”，其在100°F下测量的粘度通常为3000-1000000厘泊。高粘度使得烃的回收困难且昂贵。对于浅层焦油沙采用露天开采。对于更深的储矿，已经采用原位加热重油来降低粘度。

在一种技术中，部分饱和的蒸汽从表面处的蒸汽发生器注入矿井。通过在蒸汽注入后使储矿浸透选定的时间然后对其进行开采，可以从注入蒸汽的该矿井采出重油。当产量降低时，操作者重复上述过程。可能需要井下泵将被加热的重油泵送到表面。在此情况下，需要每次在注入蒸汽之前将泵从矿井中取出，然后在注入之后再置入使其重新工作。也可以通过与注入器矿井隔开的第二矿井来采出重油。

另一种技术使用两个水平的矿井，其中一个矿井位于另一个矿井上方数英尺的位置并与其平行。每个矿井都具有割缝衬管。蒸汽被连续注入上方井孔以加热重油并使其流入下方井孔。其它建议包括将蒸汽连续注入被垂直采出井包围的垂直注入井。

美国专利6016867公开了使用一个或更多个注入和采出井孔。还原气体、氧化气体和蒸汽的混合物被供给到位于注入井孔中的井下燃烧装置。还原气体、氧化气体混合物进行燃烧生成过热蒸汽和热气体，用于注入地层以使重质原油或沥青转化和升级为轻质烃。过热蒸汽的温度足以引起热解和/或加氢减粘(如果存在氢)，这在原位增大了烃的API重力并且降低了粘度。’867专利声称，替代性的还原气体可以主要由氢以及少量的一氧化碳、二氧化碳和烃气组成。

’867专利还公开了在注入蒸汽之前使地层破裂。’867专利同时公开了注入和采出发生在同一矿井中的循环工艺和包括通过井下燃烧器将蒸汽泵送到包围采出井的矿井中的连续驱动工艺。在连续驱动工艺中，’867专利教导了将破裂带延伸至相邻的矿井。

发明内容

井下燃烧器被固定在矿井中。操作者将燃料(例如氢)泵送到燃烧器中，并通过独立于燃料的管道将氧泵送到燃烧器中。操作者使燃料在燃烧器中燃烧并在燃烧器中生成过热蒸汽，这优选通过将部分饱和的蒸汽泵送至燃烧器来实现。部分饱和的蒸汽将燃烧器冷却而变得过热。操作者还将二氧化碳泵送到燃烧器的燃烧室中或其周围，并将二氧化碳和过热蒸汽注入地层以加热其中的烃。

优选地，操作者首先使矿井破裂以形成水平或垂直的直径有限的破裂带。破裂带优选不与相邻矿井的任何排水区或破裂带交叉。破裂带周围的未破裂地层防止了气态产品在浸泡期间从破裂带渗漏。在浸泡期间，操作者可以将燃料和蒸汽间歇地泵送至燃烧器，从而在破裂带中保持期望的压力值。

在浸泡期间过后，操作者开启井头处的阀门以使烃流入井孔并沿矿井向上流动。在此过程中经受了热解和/或加氢减粘的粘性烃流至表面用于进一步处理。优选地，破裂带中由蒸汽、二氧化碳和残余氢气生成的溶解气体导致了流动发生。也可以使用井下泵。二氧化碳提高了产量，这是因为二氧化碳比蒸汽或氢或其混合物更易溶于重质烃。这种溶解使烃的粘度下降，并且二氧化碳增加了更多溶解气体以驱动采出。优选地，将返回到表面的二氧化碳、氢气和热水部分与回收的烃分离并循环。在某些储矿中，蒸汽与碳酸盐在岩层中反应并释放二氧化碳，但是释放量仅为进入重油储矿的二氧化碳的所需量的一小部分。

当产量降至足够低时，操作者可以重复将来自燃烧器的蒸汽、二氧化碳和燃烧产物注入破裂带的过程。操作者也可以再次破裂地层从而扩大破裂带。

附图说明

图1为根据本发明采出重油的矿井和工艺的示意图；

图2示出了与相邻矿井紧邻的图1的矿井，该相邻矿井也可以根据本发明进行采出；

图3为本发明的工艺中采用的燃烧装置的示意图。

具体实施方式