微波技术在用于深层和浅层应用的提高采油率工艺中的利用_2

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利要求书中提供数值范围时,应当理解的是,数值区间包括 上限和下限之间的各个区间值以及上限和下限。基于所提供的任何具体排除,本发明包括 并限定了所述区间的更小范围。
[0019] 当在说明书和随附权利要求书中提到包括两个或更多个所限定步骤的方法时,所 限定的步骤可以按任意顺序进行或者同时进行,除非上下文排除了这种可能性。
[0020] 井筒的"倾斜角"是从由地面经井筒向下穿行的视角,与真正垂直的偏差角的 量度。向下的0°度角是"真正垂直"。与真正垂直成90°角是"真正水平"。"水平流段 (horizontal run) "、"柱段(leg)"或"区段(section)"是井筒的一部分,其中所述井筒与 真正垂直形成的倾斜角等于或大于65°,包括与真正垂直形成的倾斜角大于真正水平的高 达115°的值。"水平井"是这样的井,所述井的井筒在部分井筒长度上具有水平流段。水平 井包括小于65°角的其他井筒部分,包括通过地面进入点将井筒与地面连接的垂直流段。
[0021] "井筒长度"是流体流动路径的长度,表示在从地面进入点到井筒表面的井筒内 部,相对于其直径或宽度的井筒的长度维度。"大位移井" (ERW)定义为这样的水平井,其沿 水平流段的井筒长度为井筒的真垂直深度(TVD)的至少两倍。
[0022] "多分支"井是在含烃地层中从单一流体路径到表面具有分支的井筒。多分支井能 够通过至少两个不同的流体路径而同时开采烃流体。沿着具有多个流体流动路径(其从集 中的垂直流处散开)的水平面通过单独的含烃区域(或"产油气带")钻进的水平井是多分 支井的一个例子。多层井是在不同的垂直深度具有井分支或分流的井筒,包括在第一深度 处沿第一含烃地层具有第一水平流段、和在不同垂直深度的第二深度处沿第二含烃地层具 有第二水平流段的井。多分支井筒和多层井筒在技术上具有随着各井筒表面和地面进入点 之间的流体流动路径的各种变化的井筒长度;但是,井筒长度常常限定了最长的流体流动 路径或延长活动性的路径,包括钻井路径。
[0023] 图 1
[0024] 图1是微波强化的重质烃开采系统的实施方案的总体示意图。图1及其描述有利 于更好地理解微波强化的重质烃开采系统及其使用方法。图1不应以任何方式限制或限定 本发明的范围。为了描述简便,图1是简图。
[0025] 图1示出了微波强化的重质烃开采系统100,其作为从地面20下面的原油储层10 提取重质烃的系统的一部分。原油储层10包括介于上伏地层40和下伏地层50之间的含 烃地层30。含烃地层30沿上界32与下伏地层物理接触并以及沿下界34与下伏地层物理 接触。含烃地层30由包含重质烃和地层水的多孔岩构成,地层水为圈闭在重质烃中的水。
[0026] 含烃地层30与上伏地层40相邻并位于上伏地层40的下方。图1示出了基本上 彼此水平排列的含烃地层30和上伏地层40,但是在天然条件下,包括地层的储层的一部分 可能与真正水平成不同的角度。来自于含烃地层30的液体和气体不会渗入上伏地层40 ;因 此,含烃地层30与上伏地层40并不是彼此流体连通的。地面20是上伏地层40的上界。
[0027] 图1还示出了与下伏地层50相邻、连通并在下伏地层50上方的含烃地层30。含 烃地层30与下伏地层50也是基本上彼此水平排列的,尽管如上所述在自然界中这可能发 生变化。下伏地层50由水饱和的多孔岩构成。含烃地层30与下伏地层50是彼此流体连 通的。
[0028] 微波强化的重质烃开采系统100包括水平溶液注入井110。水平溶液注入井110 随注入垂直流112从地面20垂直向下延伸,并进入下伏地层50。在下伏地层50中,水平溶 液注入井110转向形成注入水平流段114。注入水平流段114与下伏地层50是共平面的 并渗入下伏地层50。注入口 116在地面20封住水平溶液注入井110。沿着注入水平流段 114的是若干个溶液分布口 118,用于与下伏地层50流体连通。水平溶液注入井110通过 注入口 116与地面20上的处理液源(未示出)流体连通。
[0029] 微波强化的重质烃开采系统100包括水平生产井120。水平生产井120随生产垂 直流122从地面20垂直向下延伸,并进入含烃地层30。生产垂直流122具有串联的ESP 123,其能够提供人工升举。在含烃地层30中,水平生产井120转向形成生产水平流段124。 生产水平流段124与邻近下伏地层40的含烃地层30共平面并渗入含烃地层30。生产口 126在地面20封住水平生产井120。沿着生产水平流段124是若干个采出流体开采口 128, 其与含烃地层30流体连接并且能够接收采出流体。
[0030] 微波强化的重质烃开采系统100包括水平微波源井130。水平微波源井130随源 垂直流132从地面20垂直向下延伸,并沿着下界34进入介于含烃地层30和下伏地层50 之间的位置。在下界34处,水平微波源井130转向并形成微波源水平流段134。图1表示 微波源水平流段134与下界34共平面并沿下界34流动,从而使得微波源水平流段134位 于含烃地层30的下方。源口 136在地面20封住水平微波源井130。微波源水平流段134 使微波能传输至含烃地层30或下伏地层50二者或任一者内。微波源水平流段134还能够 通过包含在含烃地层30和下伏地层50内并穿过含烃地层30和下伏地层50的流体来保护 微波传输装置不受破坏。
[0031] 微波强化的重质烃开采系统100包括具有若干微波发射器的微波天线(未示出)。 水平微波源井130包括具有微波发射器的微波天线。微波发射器沿着微波天线的部分长度 而间隔开。微波天线处于微波源水平流段134内的位置,使得一旦通电之后微波发射器就 从微波源水平流段134传输微波能并进入到含烃地层30或下伏地层50二者或任一者中。 微波天线与微波发生器140电连通,微波发生器140能够通过在源口 136处的电连接而为 微波发射器提供通电。微波发生器140连接至输电线142,其作为电力之源。
[0032] 图1示出了注入水平流段114、生产水平流段124和微波源水平流段134,它们定 向排列但不一定在水平或垂直方向上共平面。与由微波源水平流段134所占据的水平面相 比,由生产水平流段124占据的水平面更邻近于地面20 (或"更高"或"在上方")。反过来, 与由注入水平流段114所占据的水平面相比,微波源水平流段134的水平面反之更接近于 地面20 (或"更高"或"在上方")。
[0033] 利用微波强化的重质烃开采系统100从原油储层10中开采重油的方法包括,通 过水平溶液注入井110的若干个溶液分布口 118将处理流体引入到(箭头150)下伏地层 50。向水饱和的下伏地层50引入处理流体为存在于下伏地层50中的不可压缩流体施加了 压力。压力和处理流体组合物的引入推动存在于下伏地层50中的地层水以及处理流体由 水平溶液注入井110经过下伏地层50和含烃地层30而总体向上地朝向水平生产井120流 动。处理流体的一些组分的浮力也引发朝向水平生产井120的向上运动。通过地面20处 的注入口 116向水平溶液注入井110引入处理流体。
[0034] 所述方法还包括以下步骤:向水平微波源井130引入具有若干微波发射器的微波 天线,使得微波发射器位于微波源水平流段134中。
[0035] 所述方法还包括以下步骤:将(波160)微波能传输到含烃地层30和下伏地层50 中,使得在微波发射器所位于并传输的微波源水平流段134部分的周围形成微波能量场。 将微波能传输至含烃地层30中导致位于微波能量场中的重质烃的粘度降低,由一部分较 重质的烃生成较轻质的烃,存在处理流体的易于激发的组分的激发,生成采出流体,以及采 出流体向生产水平流段124流动。
[0036] 所述方法包括通过若干个采出流体开采口 128从含烃地层30中提取采出流体 (箭头170)。所述方法的实施方案包括通过运行ESP123从水平生产井120提取采出流体。 采出流体从原油储层10传送至地面20上的采出流体接收器(未示出),包括通过生产口 126而形成流体连通的储存、运输和分离系统。
[0037] 随着微波形成的采出流体向水平生产井120流动,处理流体和地层水的组合取代 了含烃地层30(其中存在微波能量场)中的空隙。微波能量场将易于激发的处理流体组分 激发,所述处理流体包含处理流体的水溶液。所述方法的实施方案包括在微波能量场中由 处理流体的激发而生成超临界流体。在微波能量场活跃时,采出流体
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