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_4

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体从500°C冷却 至200°C的可用的热为约16BTU/SCF。相同体积的饱和蒸汽含有39BTU/SCF的潜热,超过燃 烧气体能量含量的两倍多。此外,当热燃烧气体冷却时,它们成为有效的隔离体,阻碍进一 步传热。当蒸汽被冷凝以递送潜热时,它产生了短暂的低压,所述低压抽进更多的蒸汽一一 可与热栗相比。动力学也有利于蒸汽/水。与约为6.8 (mW/cmK)的水的导热系数相比一一 增加了 20倍,燃烧气体的导热率约为0. 31 (mW/cmK)。因此,燃烧(无蒸汽)具有慢传热和 差的侧向增长的议题。这些议题可以通过蒸汽注入来缓和。
[0132] ?由于无法测量储层中蒸汽的量,所以SAGDOX通过1. 0的最大氧气/蒸汽(v/v) 比率或者蒸汽与氧气混合物中50% (v/v)的氧气来设置蒸汽最小值。
[0133] (7)达到(或超过)最小氧气注入
[0134] ?在蒸汽与氧气混合物中低于约5% (v/v)的氧气时,燃烧吹扫区小并且氧气成本 优势最小。在这个水平,只有约三分之一的注入能量是由于燃烧。
[0135] (8)最大氧气注入
[0136] ?在上述(6)和(7)的约束内,因为每单位能量氧气不如蒸汽昂贵,所以用于开采 沥青的最低成本的选择是最大化氧气/蒸汽比率。
[0137] (9)使用优选的SAGDOX几何结构
[0138] ?根据个体应用、储层基质性质、储层流体性质、深度、净产油区、压力和区域因子, 对于SAGDOX有三种优选的几何结构(图12)。
[0139] ?选项B-趾-到-跟SAGD0X( "THSAGD0X")和C-单井SAGD0X( "SWSAGD0X")最 适合于薄产油区资源,只要求一个水平井。与SAGD相比,THSAGD0X和SWSAGD0X具有减少 的井数且较低的钻井成本。而且,内管和封隔器应可用于多种应用。
[0140] (10)通过如下对SAGDOX进行控制/操作:
[0141] ?对于流体开采速率的过冷控制,其中在储层压力下将采出流体温度与饱和蒸汽 温度作比较。其假设紧贴着液/气界面上方的气体主要是蒸汽。
[0142] ?调整氧气/蒸汽比率(v/v)以满足目标比率,其依照0.05至1.00的范围限度
[0143] ?调节排气去除速率使得气体主要是不凝性气体,氧气含量小于5.0% (v/v),并 达到/保持压力目标。
[0144] ?与上述(iii) 一并调节蒸汽与氧气注入速率(依照上述(ii)),以达到/保持压 力目标。
[0145] 改讲的SAGDOX工艺
[0146] 对于原始SAGDOX而言,一种建议的控制是选取用于注入的目标蒸汽/氧混合物。 但是,除了建议混合物中5-50% (v/v)氧的范围(或氧与蒸汽比率为0? 05至L00)外,不 存在什么是最佳组成或如何选择最佳组成的准则。SAGD0X0(SAGD0X_优化的)方法克服了 该缺点。对于选取目标组成存在两个考虑:
[0147] (1)氧比蒸汽更廉价且更有效。因此,单独基于这些标准,氧水平应该被最大化。
[0148] (2)蒸汽在储存采收方法中是非常有用的。除了向沥青提供潜热外,它预热燃烧 区,它是比热燃烧气体更好的热传递介质,并且来自蒸汽的水当与开采的沥青混合时,产生 乳液(或混合物),其比沥青本身更易于产生。在储层中存在最佳的蒸汽水平,其获得了这 些益处的大多数,并允许尽可能实际地增加氧水平。
[0149] SAGD0X0方法的关键是找到最佳的蒸汽水平和/或以确定与蒸汽性质相关的测量 值,其将允许通过现场调节优化蒸汽水平,同时保持本文中所述的其它SAGDOX操作控制。 提供了优化SAGDOX中蒸汽水平的方法,所述方法包括选择PWOR目标,优选0. 5和更大值之 间,使得氧水平接近零但保持大于零,更优选〇. 5和2. 0之间、最优选约1. 0,其最小化沥青 成本。
[0150] 在一种实施方式中,选择所述PW0R,其最大化沥青生产率。
[0151] PWOR(开采的流体,水与油比率)还用作选择最佳的氧与蒸汽比率的量度。对于 SAGD来说,PWOR不是非常有用的,因为其通常接近S0R,并且通常不存在可影响PWOR并起到 SAGD方法的性质量度的储层水源。在SAGD中,基于现场经验,不开采原生水。对于SAGD0X, 蒸汽组分的行为类似SAGD。但是燃烧组分气化并产生原生水,使得PWOR>SOR。在稳定态, 对于SAGDOX,PWOR是每单元沥青开采注入的蒸汽和采出的蒸汽的直接量度。
[0152] 根据一个方面,提供了优化的SAGDOX方法(SAGD0X0),其包括下面3个部分:
[0153] (1)确定量度,优选PW0R,其可用作直接与储层中的蒸汽/沥青比率相关联,
[0154] (2)在新储层中,用于SAGDOX操作的PWOR目标,其在0. 5和使得氧水平接近0但 保持大于0的最大值之间,更优选在0. 5与2. 0之间,最优选1. 0,
[0155] (3)找到对于特定储层而言最佳的PWOR和氧/蒸汽混合物的方法,通过改变所述 PWOR目标(以及氧/蒸汽混合物)以在合理的生产率下最小化沥青成本或最大化沥青生产 率;以及
[0156] (4) 19至接近零但大于零的蒸汽与氧比率。
[0157] 实施例
[0158] 在分析SAGD0X0方法的PWOR目标含义和机制时,进行下面的假定:
[0159] (I)SAGDOX分成两部分方法-类似SA⑶的蒸汽EOR操作,其通过蒸汽冷凝传递 热和通过重力泄出热沥青;以及燃烧EOR通过残余沥青组分的氧化而直接和间接地加热沥 青。
[0160] (2)蒸汽EOR假定如下:
[0161] ?蒸汽能量传递约lOOOBTU/lb净蒸汽(图3)。
[0162] ?注入的所有蒸汽作为水采出。
[0163] ?在SAGDOX中,蒸汽吹扫区170在燃烧区之前(图15),在所述区中的残余沥青提 供用于燃烧的燃料前体。
[0164] ?在(饱和)蒸汽吹扫区中的所有原生水保持在储层中,与SAGD现场经验一致。
[0165] (3)燃烧EOR部分,假定如下:
[0166] ?燃烧能量以480BTU/SCF氧传递(图13)。
[0167] ?燃烧的燃料是焦炭,简化式为CH5(图13),其通过蒸汽吹扫区170 (图15)中的 残余沥青的分馏和热解而制备。
[0168] ?假定完全的HT0。图19提供了SAGDOX燃烧化学。
[0169] ?所有作为燃烧的化学产物而采出的水被开采。
[0170] ?燃烧_吹扫区中的残余沥青和原生水为零(图15)。所述区被气体占据。
[0171] ?与开采并消耗用于燃烧的沥青结合的所有原生水被开采。
[0172] (4)为了进行PWOR评价,SAGDOX被认为是燃烧与蒸汽EOR的线性组合,具有下面 的假定:
[0173] ?经每个部分开采的沥青通过能量的传递而按比例分配。
[0174] ?传递的能量在砂面(sf)处。
[0175] ?对于蒸汽,在井口(wh)与砂面之间存在10%热量损失。由于该热损失,冷凝的 蒸汽泄出到开采井并增加了采出水体积。
[0176] ?在产油层没有初始气体饱和度。
[0177] 作为上述方法模型的结果,能够如下评估上述方法聚焦于PWOR的结果和影响:
[0178] 对于沥青饱和度为0. 6至I. 0进行PWOR评估;蒸汽+氧混合物中氧百分比为大于 0 至小于l〇〇(v/v) % (优选范围为 5-50% );且ET0R(MMBTU/bbl沥青("bblB"))为I. 0 至2.O(等效于SOR为3至6),对于成熟操作。
[0179] I. 0或更大的PWOR可导致良好(SAGD0X0)的操作,具有最大的氧含量和良好的热 传递以及由于蒸汽的其它益处(即对于目标PWOR的优选值)。但是,由于地质或流体性质 变化,每个储层(或采收井网)可以是不同的。SAGD0X0操作者可以以PWOR= 1开始并调 节PWOR以考虑具体的储层条件。还可使用接近的或类似的储层的操作历史来调节目标。
[0180] 有2种方式来使用现场结果"优化"PWOR目标。首先,可以使用PWOR最小化沥青 成本,同时保持"合理的"沥青生产率。其次,可以调节PWOR来最大化沥青生产率。
[0181] 基于上述假定,对于SAGDOX的燃烧部分,图20显示出PWOR性能几乎不依赖于 ET0R。这是因为相对于与采出沥青结合的原生水,作为燃烧产物而产生的水和与燃烧的沥 青结合的原生水是小的。
[0182] 图20还显示出对于沥青E0R,为什么干ISC不是好的选项。如果良好热量传递(和 其它蒸汽益处)的阈值是PWOR= 1. 0,那么干ISC将不会较好地工作(即生产率),除非初 始沥青饱和度< 0. 5,不依赖于ET0R。
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