用于采油的优化的使用氧的蒸汽辅助重力泄油(“sagdoxo”)方法及系统的制作方法_3

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超过2米。
[0071] 在另一种实施方式中,含氧气体是氧,氧含量为95-99. 99 (v/v) %。
[0072] 在另一种实施方式中,含氧气体是空气,优选富氧空气,氧含量为21-95 (v/v) %。
[0073] 在另一种实施方式中,所述方法还包括使用靠近开采井的趾的扩展管,确保开采 井中的最低压力接近所述趾。
[0074] 当液态烃是沥青时,优选API密度小于10,且原位粘度大于100,OOOcp。当液态烃 是重质油时,优选API密度为10至20,且原位粘度大于1,OOOcp。
[0075] 在一种实施方式中,水平开采井距离储层的底部在其最接近点处小于2. 0米。
[0076] 优选地,通过改变PWOR直到沥青生产率最大化,来确定PWOR目标。
【附图说明】
[0077] 图1描述了传统SAGD几何结构。
[0078] 图2描绘了SAGD寿命周期。
[0079] 图3描绘了饱和蒸汽性质。
[0080] 图4描绘了蒸汽吹扫区中的残余沥青。
[0081] 图5描绘了沥青的粘度与温度的关系。
[0082] 图6描绘了用于SAGD沥青生产率的Gravdrain方程。
[0083] 图7描绘了SAGDOX转变为ISC。
[0084] 图8描绘了蒸汽EOR在各种初始油饱和水平下的S0R。
[0085] 图9描绘了在良好和差的操作条件期间的SAGD水力限度。
[0086] 图10描绘了优选实施方式的SAGDOX几何结构,排气位点与注入井和开米井分开。 [0087] 图IOa描绘了优选实施方式的SAGDOX几何结构,排气位点接近开采井。
[0088] 图Ila描绘了优选实施方式的趾-到-跟SAGDOX几何结构,氧和蒸汽在接近开采 井的趾处注入。
[0089] 图Ilb描绘了优选的实施方式的单井SAGD0X,具有升高的趾几何结构。
[0090] 图12描绘了SAGDOX几何结构的三个优选实施方式。
[0091] 图13描绘了燃烧热释放HHV与燃料的H/C原子比率的关系。
[0092] 图14描绘了饱和蒸汽的压力与温度的关系。
[0093] 图15描绘了SAGDOX机制与烃采收的关系。
[0094] 图15 (a)描绘了THSAGD0X的采收井网的侧视图。
[0095]图16描绘了用于燃烧的所需要的最小空气流率与原油重力的关系。
[0096] 图17描绘了蒸汽和氧燃烧管测试I。
[0097] 图18描绘了蒸汽和氧燃烧管测试II。
[0098] 图19描绘了SAGDOX燃烧化学。
[0099]图20描绘了SAGDOX燃烧组分PWOR与初始沥青饱和度的关系。
[0100] 图21描绘了PWOR与初始沥青饱和度的关系(在能量与油比率("ETOR")=I. 0 时)。
[0101] 图22描绘了PWOR与ETOR的关系,假设S1。为0. 80。
[0102] 图23描绘了在SAGDOX寿命末期时的燃烧组分PW0R。
[0103] 图24描绘了ETOR升高或SAGDOX成熟时的渐变氧策略。
[0104] 图25描绘了WRR与初始沥青饱和度在各种氧浓度下的关系。
[0105] 图26描绘了蒸汽吹扫区中的%油/沥青采收率与初始油/沥青饱和度的关系。
【具体实施方式】
[0106]SAGDOX的目的是降低储层能量注入成本,同时保持良好的效率和生产率。氧气燃 烧以约480BTU/SCF氧气(独立于燃烧的燃料)的速率产生原位热(图13,Butler(1991))。 燃烧温度独立于压力并且它们高于饱和蒸汽温度(图3、14)。来自燃烧的较高温度蒸发原 生水并回流一些蒸汽。蒸汽从由冷凝释放的潜热以净值递送EOR能量,包括约1000BTU/镑 的表面热回收(图3)。表1展示了蒸汽+氧气混合物的热性质。对于每单位递送到储层的 热,氧气体积小于蒸汽的十分之一,并且氧气的成本(包括资本费用)是蒸汽成本的一半到 三分之一。
[0107]SAGDOX的采收机制比SA⑶的更复杂。如图15最佳所示,燃烧吹扫区域170被容 纳在蒸汽-吹扫区170以内。蒸汽-吹扫区120中的残余沥青被热燃烧气体加热、分馏和 热解以提供作为燃烧实际燃料的焦炭。形成的气体室含有蒸汽燃烧气体、蒸发的原生水、和 其他气体。大的气体室可以细分为燃烧-吹扫区100、燃烧前区110、热解区120、热沥青储 库130、过热蒸汽区140和饱和蒸汽区150。冷凝蒸汽从饱和蒸汽区150和气体室的顶层及 壁泄出。热沥青从所述室的顶层及壁和燃烧前区110的边缘的热沥青区泄出。冷凝水和热 沥青8通过较低的水平井4收集并运送(或栗送)到地表(图10)。图15 (a)描述了在燃 烧吹扫区在SAGDOX工艺过程中是如何生长的。
[0108] 将燃烧不凝性气体收集并通过排气井或在分离的排气位点去除(分别为图10、 10(a)、11(a)和11 (b))。在一种实施方式中,通过排气的产生可以独立于液体开米速率而 部分地控制工艺压力。排气的产生也可用于影响气体室增长的方向和速率。
[0109]一些SAGDOX件质包括:
[0110] (1)使用氧气(而不是空气)作为氧化剂注入
[0111] ?如果考虑处理排气以去除硫组分和采收挥发性烃类的成本,则对于每单位递送 到储层的能量而言,即使在低压力下,氧气的全部成本也小于压缩空气的成本。
[0112] ?对于相同能量递送来说,氧气占有相对于空气约五分之一的体积。井管道/管更 小,并且氧气可以输送到离中央工厂位置更远的距离。
[0113] ?使用氧气的原位燃烧主要产生不以氮气稀释的不凝性C02。0)2可以溶于沥青以 提高生产率。溶解通过使用氧气而最大化。
[0114] ?使用氧气时,排气主要是CO2并可被埋存(sequester)在单独的位置或单独的层 位(horizon)中。
[0115] ?存在最小氧气流量以维持高温氧化("HT0")燃烧(图16),图16显示了空气流 率。氧速率为约1/5空气流率。当燃烧区厚度增加时,最小ISC空气流率降低。
[0116] ?更容易达到/维持使用氧气的这个流量
[0117] (2)保持氧气在集中位置注入
[0118] ?由于来自原位燃烧的最小〇2流量约束(图16),所以氧气注入井(或分离段)与 储层接触不应超过50米。
[0119] (3)尽可能分离氧气和蒸汽注入物
[0120] ?冷凝蒸汽(热水)与氧气对碳钢的腐蚀性很强。
[0121] ?为了最小化腐蚀,或者:(i)将氧气和蒸汽分别注入(图l〇、ll(a))或(ii)使共 同混合的蒸汽与氧气有限地暴露于可为耐腐蚀合金的管段,或者暴露于共同混合的蒸汽和 氧的段的完整性对所述工艺不是关键的(图11(b)),或者整个注入带是由耐腐蚀合金制成 的。
[0122] (4)排气井(或位置)靠近储层顶部,并远离氧气注入位置。
[0123] ?由于蒸汽的移动和冷凝,不凝性气体集中在气体室的顶部附近。
[0124] ?排气井远离氧气注入井以容许燃烧和热传递的时间/空间。
[0125] (5)排气不应带有显著的氧气含量而产生
[0126] ?为减轻爆炸并培养良好的氧气利用,任何具有大于5% (v/v)氧气含量的排气产 生应被关井。
[0127] (6)在储层中达到/保持最小量的蒸汽
[0128] ?在SAGDOX中随氧气加入/注入蒸汽,因为蒸汽协助燃烧。蒸汽预热储层, 使得HTO的点火可自发。蒸汽向燃烧区加入OH和H+自由基以改善和稳定化燃烧(图 17和图18)(个人通信)。这也得到了无烟燃烧操作的证实,其中加入蒸汽以改善燃 烧并减少烟雾(Stone,D?等,"Flares",第七章,www.gasflare.org, 2012 年 6 月, EnvironmentalProtectionAgency("EPA")"IndustrialFlares",EPA.gov,2012 年 6 月)(Shore,D."MakingtheFlareSafe",J.LossPrev.Proc.Ind.,9, 363, 1996)。用于 气化燃料的该工艺也向部分燃烧器加入蒸汽以最小化烟灰的产生(Berkowitz,N.,"fossil Hydrocarbons',,AcademicPress, 1997) 〇
[0129] ?蒸汽也冷凝并产生覆盖水平开采井和将该井与气体或蒸汽侵入隔离的水。
[0130] ?蒸汽冷凝物将水加入开采井以可能改善流动性能一一水/沥青乳液一一与单独 沥青相比。
[0131] ?蒸汽也是储层中优异的传热剂。如果比较热燃烧气体(主要是CO2)与蒸汽时, 蒸汽的传热优势明显。例如,如果热气体室的边缘为约200°C,则将燃烧气
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