[发明专利]利用分形图案的烃类开采的方法以及相关设备

说明书

一种用于预测地下岩层中的烃类开采的方法可以包括：生成与来自地下岩层的样本中的断裂相关联的加热前数据，基于加热前数据确定第一个分形图案，以及利用RF功率来加热样本，以导致样本中的额外的断裂。该方法可以包括利用RF功率加热之后生成与样本中的更多的断裂相关联的加热后数据，基于加热后数据确定第二分形图案，检测第一分形图案和第二分形图案之间的变化，以及基于检测到的变化，预测从地下岩层的烃类开采。

技术领域

本发明涉及烃类资源处理领域，并且更具体而言，涉及用于开采烃类的方法以及相关的设备。

背景技术

世界范围的能源消耗一般而言越来越大，常规的烃类资源正在被消耗。为了满足要求，可能希望开采非常规的资源。例如，诸如重油之类的高粘性的烃类资源可能贮藏在沙子中，其中，它们的粘的本质不允许常规的油井生产。这种烃类资源的类别一般被称为油砂。估计在这样的油砂岩层中可能会发现数兆桶的石油储量。

在某些情况下，这些油砂沉积当前通过露天采矿来采掘。用于对于较深的沉积的就地提炼的另一种方法被称为蒸汽辅助重力泄油(SAGD)。重油在储油层温度下是不能移动的，因此，通常将油加热，以降低其粘度，并使油流能流动。在SAGD中，形成许多对注入井和出油井，以横向地在地下延伸。每一对注入/出油井都包括下采油井和上注入井。注入/出油井通常位于下伏岩层和覆盖层之间的地下岩层的产油层中。

上注入井通常被用来注入蒸汽，下出油井收集流出岩层的加热的原油或沥青，以及来自注入的蒸汽的凝结的任何水。注入的蒸汽形成在岩层中垂直和水平地延伸的蒸汽室。来自蒸汽的热量降低重质原油或沥青的粘性，这使它向下流到下出油井，在那里，它被收集和开采。蒸汽和气体由于它们的较低的密度而上升。例如，诸如甲烷、二氧化碳，以及氢化硫之类的气体，可以倾向于在蒸汽室中上升，并填充限定了蒸汽上方的绝缘层的由油留下的空隙空间。油和水流被重力驱动排出到下出油井。

在大致储油层压力下操作注入和出油井可以解决对高压蒸汽过程产生不利的影响的不稳定性问题。SAGD可以产生平稳、均匀的生产量，在合适的储油层中产量可以高达原油地质储量(OOIP)的70％到80％。SAGD过程可能对页岩条纹及其他垂直壁障相对敏感，因为随着岩石被加热，微分热膨胀导致其中断裂，使蒸汽和液体流过。SAGD的效率可以达到旧的周期注蒸汽吞吐法(CSS)过程的两倍。

世界上许多国家具有大量的油砂沉积，包括美国、俄罗斯以及中东各国家。油砂可以占世界的总石油资源的高达三分之二，例如，在加拿大阿萨巴斯卡油砂，至少有1.7兆桶。目前，只有加拿大具有大规模的商业油砂工业，虽然在委内瑞拉也从油砂中生产少量的油。由于增加的油砂生产量，加拿大已经成为美国的油和产品的最大的单一供应商。油砂现在是几乎一半的加拿大采油量的源，而委内瑞拉的生产量近年来已经下降。而在其他国家，还没有在显著水平上由油砂生产油。

Banerjee等人的美国公开的专利申请2010/0078163公开了提供了三个井的烃类开采过程：用于注水的最上面的井，用于向储油层中引入微波的中间的井，以及用于生产的最下面的井。微波发生器生成通过一系列导被指引到中间井上方的区域的微波。微波的频率是位于大体上基本相当于水的共振频率的频率，以便水被加热。

沿着这些线，Dreher Jr.等人的美国公开的专利申请2010/0294489公开了使用微波来提供加热。活性剂被注入到地表面以下，并被微波加热，然后，活性剂加热产油井中的重油。Wheeler等人的美国公开的专利申请2010/0294488公开了类似的方法。

Kasevich的美国专利7,441,597公开了使用射频发生器来将射频(RF)能量应用到位于产油/气井的水平部分上方的RF井的水平部分。由于RF能量，原油的粘度降低，这使得油由于重力而排放。通过产油/气井开采油。