油田储层的预调节的制作方法

油田储层的预调节的制作方法
【专利摘要】本发明描述了用于在开采石油产品之前预调节包括重油和/或沥青的油田储层的技术。可以将预调节剂注入到包含在油田储层中的流动水膜中。该预调节剂在开采石油产品之前预调节该储层。
【专利说明】油田储层的预调节
[0001]本申请是2007年12月12日提交的国际申请号为:PCT/CA2007/002249、国际公布号为:W02008/070990的发明专利申请进入中国后的申请号为200780051254.4的发明名称为“油田储层的预调节”的分案申请，上述PCT申请的全部内容引入本文作为参考。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2006年12月13日提交的且标题为“Bulk Reservoir UpgradingThrough Utilisation of Slow Minority Phase Reagent-Carrying Fluid Floods (通过利用含有缓慢少数相试剂的流体注入的总储层提质加工)”的待审查美国临时专利申请序列号 60/869，886 以及 2006年 12 月 13 日提交的且标题为“Hydrate Process for EnhancedRecovery of Heavy Oil and Tar Sand Bitumen from Reservoirs (从储层提高重油和焦油砂浙青的采收的水合方法)”的待审查美国临时专利申请序列号60/869，888的优先权，该两篇申请的全部内容通过引用并入本文。
【技术领域】
[0004]本发明涉及提高石油产品的采收。
[0005]背景
[0006]目前，使用原地技术来从深度大于约70米的油砂矿床中提取重油或浙青。露天开采这些矿床是不经济的。取决于所使用的特定方法和操作条件，原地方法能够产生约10%至Li 60%原始体积的适当的油(oil in place)。所产生的油通常由溶解气和在表面条件下具有大于约IOOOcP (厘泊)的粘度的低API (美国石油协会)重力油组成。重油或浙青被采出到地面，且常常用溶剂(例如稀释剂或气体凝析物)稀释，以促进将产品管道输送到地面设施，例如用于提质加工和转化为合成原油的重油质量改善装置(heavy oil upgrader)。合成原油是能够用于常规原油炼油厂以转化为汽油、煤油和其他石油化工产品的增值产品。
[0007]常规提质加工在地面的炼油厂进行，且可以使用诸如减粘裂化、热裂化或催化方法如加氢裂化和加氢处理的方法，以减小油的平均分子量，增加氢含量，减少硫含量和氮含量以及将油的组成调制成所需的产品流。已经提出了用于储层的提质加工的类似的方法，其中将催化剂和采收方法结合，以实现对油田本身的这些有益改变。实例包括THAI方法(即“水平段注空气(toe-to-heel air injection”的首字母缩写词)和CAPRI方法(使用催化剂的THAI的变型)。
[0008]采收重油或浙青的常规技术通常是热采收方法或非热采收方法。周期注蒸汽(cyclic steam stimulation,CSS)是热采收方法的一个实例。在该方法的第一阶段中，将一定量的高压蒸汽通过注入井(injection well)注入到油砂地层中，以加热浙青。一般将蒸汽在储层的破裂压力以上的压力下注入，所以在注入过程中在储层中形成蒸汽破裂。在第二任选的阶段中，使储层“浸泡”，在此期间，蒸汽冷凝并将蒸汽的潜热释放至地层，因此进一步加热油砂。在第三阶段，注入井被切换到开采井(production well),且包括蒸汽、冷凝蒸汽、流动浙青和气体的储层流体被开采到地面。开采阶段在获得经济的浙青采收率时一直持续下去。在浙青率变得太低而使得该方法不经济时，该井被切换为注入，且第一阶段再次开始。这些阶段在该方法具有经济性的情况下重复许多周期。该CSS方法依赖于作为重油和浙青采收的主要驱油机制的地层再压实、溶解气驱动和重力泄油。与CSS相关的主要成本是蒸汽产生、水处理(water handling)和净化(treatment)以及再循环。
[0009]热采收方法的另一个实例是蒸汽辅助重力泄油(SAGD)。通常，在重油或浙青储层中打钻基本上相互平行的两个水平井，其中一个井竖直地位于第二井之上。上部井是注入井，而下部井是开采井。蒸汽通过上部井被注入，并形成在储层内增长的汽相室。注入的蒸汽到达消耗蒸汽室(depletion steam chamber)的边缘,并将潜热输送至周围的油砂。油砂内的油被加热，且因此它的粘度降低。该油在蒸汽室内和沿着蒸汽室边缘在重力的作用下向开采井排出。储层流体，即加热的油和冷凝物，进入开采井，并通过自然压力或通过泵被推动到地面。在该方法的初始阶段，蒸汽室竖直地增长。在该室到达储层的顶部之后，它可能横向增长，然而来自蒸汽的热能够损失到储层的富油层(oil-rich zone)的上边界中存在的页岩和其他材料中。通常，SAGD的主要投资和运行成本在于蒸汽产生和水处理、净化和再循环设施。
[0010]SAGD的一个变型是蒸汽与天然气驱(Steam and Gas Push, SAGP)方法。在SAGP中，将蒸汽和不可冷凝的气体共同注入到储层中，且该不可冷凝的气体在蒸汽室的顶部形成绝缘层。这能够降低至盖层(cap rock)的热损失并改进采收方法的热效率。该井的结构与标准的SAGD结构相同。还有其他的使用蒸汽与不同井结构来采收重油和浙青的方法实例。
[0011]一种非热采收方法被称为冷采(CP)。在CP技术中，新鲜石油(live oil)的粘度(即，具有伴生溶解气的油的粘度)通常足够低，并且由于溶解气驱动，驱动压力梯度足够大，使得油与气泡和可能的储层基质材料(例如砂或淤泥)能够被开采到地面。该油常常作为具有从粘性油基质中放出的气泡的泡沫状油相被开采。
[0012]蒸气萃取(vapor extraction,VAPEX)是另一种非热采收技术,其涉及将汽化的溶剂注入到重油矿床中。注入的溶剂进入蒸汽室并流入到该室的边缘。在边缘处，该溶剂冷凝并与油混合，稀释油并降低油的粘度，使得油能够在重力泄油的作用下流入到开采井。与SAGD类似，开采井位于注入井和在注入井以上产生的蒸汽室下面。
[0013]概述
[0014]本发明涉及提高石油产品的采收。一般而言，在一个方面，本发明特征在于一种提高从包括重油或浙青中的至少一种的油田储层(oilfield reservoir)中采收石油产品的方法。将包含预调节剂的水注入到油田储层内的流动水膜(mobile water film)中。在从油田储层开采石油产品之前，用预调节剂预调节油田储层。
[0015]本发明的实施方案可以包括下列特征中的一个或多个。包含预调节剂的水能够被注入到储层中的富油层中。包含预调节剂的水能够在足够低的压力下被注入，使得重油或浙青基本上不被注入的水所移动。能够让预调节剂在开采之前在富油层内渗透和反应规定的时间。包含预调节剂的水能够在第一部位(first location)通过第一井被注入,而水能够经由第二井在第二部位从储层中被开采出，以推动预调节剂在从第一部位到第二部位的方向上移动。在预调节储层之后，可以通过使用冷采或热采收方法或二者从储层中采收石油产品。
[0016]预调节油田储层可以包括改变储层中的油的粘度，且在一个实例中，预调节剂是具有适中水溶性的有机溶剂。试剂的实例包括甲乙酮、甲基丙基酮和甲基叔丁基醚。
[0017]预调节油田储层可以包括用溶解气使重油或浙青有活力(enlivening)。预调节剂可以是在采收方法条件下分解产生气体的水溶性试剂。在一个实例中，预调节剂是柠檬酸，且采收方法条件是热采收条件。在一个实施方案中，注入包含预调节剂的水包括注入包含羧酸的第一水溶液，以及注入包含水溶性碳酸盐矿物的第二水溶液。
[0018]预调节油田储层可以包括在储层内产生阻挡层。该阻挡层可以是被定位成限制富油层和水层之间的界面的高粘性油阻挡层。在一个实例中，预调节剂是被选择用来促进储层中的一部分的润湿性变化的烷基酚试剂。在另一个实例中，预调节剂包含被选择用来促进非烃的结合的金属离子或多齿配体有机化合物。在又一个实例中，预调节剂是被选择用来与储层中的油形成环烷酸钙的可溶性钙盐。
[0019]预调节油田储层可以包括将储层的润湿性从水湿(water wet)改变为油湿(oilwet)储层。预调节剂可以是能够通过官能团吸附于矿物表面的水溶性试剂和/或可以是包括能够破裂矿物结合水膜的包含疏水性组分的水溶性试剂。在一个实例中，预调节剂是苯酚。
[0020]将包含预调节剂的水注入到流动水膜中可以包括通过第一井注入包含第一预调节剂的第一水溶液，以及通过第二井注入包含第二预调节剂的第二水溶液。第一预调节剂与第二预调节剂原地反应，以产生反应性组分的区域。在一个实例中，第一预调节剂是富含可溶性硫化物的溶液，第二预调节剂是富含金属的溶液，且反应性组分的区域是产生限制流体流动的阻挡层的不溶性金属硫化物的区域。在另一个实例中，第一预调节剂是水溶性碳酸盐，第二预调节剂是可溶性酸，且反应性组分的区域包括二氧化碳。
[0021]预调节油田储层可以包括促进或减低(demoting)生物过程。在一个实例中，预调节油田储层包括抑制硫酸盐还原菌(sulphate-reducing bacteria),且预调节剂是钥酸钠。在另一个实例中，预调节油田储层包括抑制硝酸盐还原菌，且预调节剂是氯酸钠。在又一个实例中，预调节油田储层涉及抑制产甲烷菌，且预调节剂是溴乙烷磺酸。
[0022]预调节油田储层可以涉及在储层内促进水合物形成(hydrate formation),且预调节剂可以是水合物促进剂(hydrate promoting agent)。示例性的预调节剂包括甲烧、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷和二氧化碳。在一个实施方案中，预调节剂进一步包括水合物抑制齐U。可以在注入之前加热包含预调节剂的水。
[0023]预调节储层可以包括改变储层的渗透率。在一个实例中，预调节剂被选择用于促进碳酸盐溶解。在其他实例中，预调节剂是白云石化剂(dolomitization agent)或脱白云石化剂(de-dolomitization agent)。预调节储层可以包括降低储层的渗透率,且预调节剂可以是粘土矿物溶胀剂。在另一个实例中，预调节储层包括保持储层的渗透率，且预调节剂是粘土矿物稳定剂。
[0024]预调节储层可以包括防止水合物形成，且预调节剂可以是水合物抑制剂。在另一个实施方案中，预调节储层可以包括腐蚀包含在储层中的娃酸盐晶粒(silicate grain),且预调节剂可以是腐蚀剂。在又一个实施方案中，预调节剂可以是被选择用于在后面的热采收条件下促进娃酸盐形成和降低储层区域中的渗透率以控制水流(water flow)的娃酸钠溶液。
[0025]在一些实施方案中，预调节可以涉及改变储层的性质。例如，预调节可以包括改变储层的磁性，且预调节剂可以具有磁性。在另一个实例中，预调节储层可以包括改变储层的电性质(electrical property),且预调节剂可以是被选择用于提高储层的导电性的盐溶液。在又一个实例中，预调节储层可以包括改变储层的地震性质(seismic property)。
[0026]在一些实施方案中，在后来的采收石油产品的过程期间，可以从储层中采出水，并且分析水以确定是否存在预调节剂。可以根据分析来确定蒸汽室的位置。在另一个实例中，可以根据分析来确定沿着井眼的开采区域(location of production)。
[0027]预调节储层可以包括促进二氧化碳螯合，且预调节剂可以是富含钙的盐水。预调节储层可以包括增强裂缝渗透率(fracture permeability),且预调节剂可以是支撑剂。储层可以被预调节以减少或消除油-水乳液形成，且预调节剂可以是破乳剂。储层可以被预调节，以产生对原地燃烧的阻挡层，且预调节剂可以是阻燃剂。在另一个实例中，预调节储层可以加速用于采收方法的原地燃烧，且预调节剂可以是氧化剂。
[0028]在一些实施方案中，预调节剂可以被选择用来在后来的热采收条件下热分解，以由此产生二次试剂(secondary agent)。该二次试剂预调节储层。在一个实例中，预调节剂是草酸，草酸在蒸汽辅助重力泄油采收条件下产生二氧化碳的二次试剂。在该实例中，预调节储层包括用二氧化碳使重油或浙青有活力。在另一个实例中，预调节剂是三价铁的过渡金属羧酸盐，其在蒸汽辅助重力泄油采收条件下产生氧化铁的二次试剂。在该实例中，预调节储层包括在储层内形成一个或多个阻挡层区域。
[0029]预调节剂可以是羧酸,且预调节储层可以包括减低粘土流动性(clay mobility)。在一些实施方案中，然后可以通过露天开采从储层中开采石油产品。
[0030]通常，在另一个方面，本发明特征在于一种提高从包括重油或浙青中的至少一种的油田储层中采收石油产品的方法。将包含预调节剂的水溶液注入到包含在油田储层中的流动水膜中。让预调节剂与一种或多种组分原地反应，以产生反应系统的组分，由该反应系统的组分获得了活性二次试剂。在从储层开采石油产品之前，用活性二次试剂预调节油田储层。
[0031]本发明的实施方案可以包括下列特征中的一个或多个。预调节剂可以是水溶性硫酸盐，所述水溶性硫酸盐通过在热采收条件下与包含在储层中的烃反应而经受热化学硫酸盐还原，以生成包含硫化物离子的组分。可以将包含金属离子的第二水溶液注入到储层的流动水膜中。金属离子能够与硫化物离子反应，以生成是固体金属硫化物相的活性二次试齐U。用活性二次试剂预调节油田储层可以包括用固体金属硫化物相形成一个或多个阻挡层区域。
[0032]通常，在另一个方面，本发明特征在于一种从重油或浙青储层中采收石油产品的系统。该系统包括注入井和开采井，注入井被钻至位于重油或浙青储层的富油层内的深度，开采井被钻至比注入井低的深度并位于重油或浙青储层的富油层内。该系统进一步包括包含预调节剂的水溶液源，其中注入井被构建成在从储层开采石油产品之前将水溶液注入到富油层中的流动水膜中，使得储层被预调节剂预调节。该系统进一步包括蒸汽源，其中注入井被构建成将蒸汽注入到富油层中，以在预调节之后产生蒸汽辅助重力泄油(SAGD)采收条件。开采井被构建成在SAGD采收条件下开采石油产品。在另一个实施方案中，蒸汽源能够用于周期注蒸汽(CSS)开采，而非SAGD。
[0033]通常，在另一个方面，本发明特征在于提高从包括重油或浙青中的至少一种的油田储层中采收石油产品的方法。将包含第一预调节剂的第一水溶液注入到在第一深度的包含在油田储层中的流动水膜中。将包含第二预调节剂的第二水溶液注入到在第二深度的流动水膜中。在从油田储层中开采石油产品之前，用第一预调节剂预调节油田储层的第一层，并用第二预调节剂预调节油田储层的第二层。
[0034]通常，在另一个方面，本发明特征在于一种提高从包括重油或浙青中的至少一种的油田储层中采收石油产品的方法。将包含第一预调节剂的第一水溶液注入到在第一部位的包含在油田储层中的流动水膜中。将包含第二预调节剂的第二水溶液注入到在第二部位的流动水膜中。在从储层开采石油产品之前，从油田储层开采水，以控制第一水溶液和第二水溶液的移动，使得第一预调节剂和第二预调节剂能够原地一起反应并预调节储层。
[0035]本发明的实施方案可以包括下列特征中的一个或多个。第一水溶液和第二水溶液能够被注入到储层的富油层中。第一预调节剂可以是氯化钡，第二预调节剂可以是硫酸钠，且两种预调节剂可以原地反应产生硫酸钡结垢(scale)。在另一个实例中，第一预调节剂可以是富含可溶性硫化物的溶液，第二预调节剂可以是富含金属的溶液，且两种预调节剂可以原地反应产生包含不溶性金属硫化物的区域。在又一个实例中，第一预调节剂可以是水溶性碳酸盐，第二预调节剂可以是可溶性酸，且两种预调节剂可以原地反应产生包含二氧化碳的区域。
[0036]通常，在另一个方面，本发明特征在于提高从包括重油或浙青中的至少一种的油田储层中采收石油产品的方法。将包含预调节剂的水在第一部位注入到位于油田储层的富油层之上的流动水层中。在第二部位从储层开采出水，以控制预调节剂通过水层并进入附近的油层的移动。在从油田储层中开采石油产品之前，用预调节剂预调节储层。预调节剂被选择用于在水层附近产生高粘性油相，且预调节储层包括在储层的水层和富油层之间产生阻挡层。
[0037]通常，在另一个方面，本发明特征在于一种处理污染物的方法。将包含水溶性污染物的水在低压下注入到包含在油田储层中的流动水膜中。油田储层包括重油或浙青中的至少一种。该污染物在重油或浙青中螯合，或者保持在水膜中，并原地储存。在一个实例中，污染物是放射性核素。水可以被注入到储层的富油层中。
[0038]通常，在另一个方面，本发明特征在于一种提高从油田储层中采收石油产品的方法。预调节剂被注入到包含在油田储层中的流动水膜中。油田储层包括重油或浙青中的至少一种。在从油田储层开采石油产品之前，用预调节剂预调节储层。
[0039]本发明的实施方案可以包括下列特征中的一个或多个。预调节剂可以被包含在载流流体(carrier fluid)中。载流流体的一个实例是水。在其他实例中，载流流体是水溶性流体。预调节剂可以被注入到储层的富油层中。
[0040]本发明的实施方案可以不包括下列优点或可以包括下列优点中的一些。用于预调节重油或浙青储层的所述技术可以显著地增加采收率。在一些例子中，重油和浙青可以通过改进的采收来更经济地开采。例如与常规的SAGD采收相比，由于减少注入水、蒸汽或热和相关的能源成本的降低，所以开采还可以是更经济的。石油产品可以在减少一般与热采收方法有关的二氧化碳和其他温室气体排放的情况下开采。开采的石油产品可以具有减低的粘度(reduced viscosity)和/或改进的化学组成。石油产品可以从薄产油层(payzone)或与水饱和的储层段相邻的层采收。[0041]一个或多个实施方案的细节在附图和以下说明中阐明。其他特征可以从说明书、附图和权利要求中了解到。
【专利附图】

【附图说明】
[0042]图1是重油或浙青储层的一部分的横截面示意图。
[0043]图2是显示预调节储层和开采石油产品的示例性方法的流程图。
[0044]图3是经历冷采的储层的横截面示意图。
[0045]图4A是储层模拟模型中的初始粘度分布的图示。
[0046]图4B是储层模拟模型中的初始油饱和度分布的图示。
[0047]图5A是显示用水性试剂预调节的效果的储层模拟模型中的粘度分布的图示。
[0048]图5B是预调节之后(post preconditioning)储层中的油饱和度分布的图示。
[0049]图6是显示对于有和没有预调节的储层模拟模型的经时采油量(oi Iproduction)的图。
[0050]图7A是经历常规SAGD方法的储层的横截面示意图。
[0051]图7B是在储层的预调节之后经历SAGD方法的储层的横截面示意图。
[0052]图8是在预调节以形成高粘性流体阻挡层之后的储层的横截面示意图。
[0053]图9是显示了用水合物促进剂预调节储层的方法的流程图。
[0054]在各个附图中的相同的参考标记表示相同的元件(e I ement)。
[0055]详述
[0056]描述了提高从包括重油和/或浙青的油田储层中回收石油产品的技术、装置和系统。将包含预调节剂的水注入到油田储层的流动水膜中。在从储层中开采石油产品之前，用试剂预调节油田储层。先前可能已经从储层中开采了石油产品，在该情况下，预调节在试图采收储层内的任何剩余石油产品之前进行。流动水膜是用于将预调节剂移动到储层并通过储层的机制。流动水膜存在于重油或浙青储层的富油层。与常规的目的是将油转移到开采井的注水不同，不是将水注入到储层以便将油从注水井转移到开采井，而是在保持油基本上和大部分不移动的足够低的压力下，将预调节剂输送到储层。在其他实施方案中，在顶/KM (top water zone)、中水层(middle water zone)或底水层(bottom water zone)中的流动水能够用作预调节剂的输送机制，这将在下文进一步描述。
[0057]在其它实施方案中，载流流体可以是除水以外的适当的流体，其中在该载流流体内的预调节剂被引入到重油或浙青储层中的流动水膜中，或位于重油或浙青储层其他地方的流动水层中。在又一个实施方案中，预调节剂可以直接被注入，即，不在载流流体内。虽然水或其他载流流体通常在低压下被注入，以便基本上不会使油移动，但在其他实施方案中，包含预调节剂的溶液能够在较高的压力下被注入，该较高的压力能够使油移动并且还在开采之前提供了如本文所述的预调节效果。
[0058]在大多数情况下，当将预调节方法应用于浙青和重油储层时，水膜润湿矿物表面，且储层大部分或部分地是水湿的。对于油湿的储层，该水作为潜在连接水(potentiallyconnected water)位于孔隙内。如果初始水饱和度高于束缚水饱和度(其中水变得不能移动的水饱和度)，那么预调节剂仍然可以在油湿的储层中接种。储层的润湿状态不会影响所述技术的应用。[0059]参照图1，示出了水湿的油田储层100的一部分的横截面示意图。储层100包括重油和/或浙青的富油层104。重油和浙青储层一般包括流动间隙水，该流动间隙水在本文被称为流动水膜。框(box) 108显示了富油层104的一部分的放大示意图，在本实例中，富油层104包括储层砂110，储层砂110有时被称为油砂或焦油砂。在所示水湿的油砂储层中，存在水膜112，其覆盖储层砂110的颗粒的表面。重油或浙青114存在于储层砂110之间的孔隙空间中。富油层，就像该术语在整个申请中所使用的，是指重油或浙青储层中的层，其中孔隙空间含有按体积计仅仅约10%和30%之间的水。一般，在富油层中，水被包含在流动水膜中。
[0060]重油和浙青储层可以包括顶水层、中水层和/或底水层。在所示的示例性储层100中，存在顶水层和底水层；顶水层102位于富油层104之上，而底水层106位于富油层104下面。在另一个实例中，储层可以包括位于富油层内的中水层。通常，顶水层、中水层或底水层是指具有等于或大于按体积计的50%的孔隙空间的水饱和度的层。
[0061]为了清楚，通常，浙青是在地面条件下具有大于约10，OOOcP的粘度的重油。本文所使用的术语烃是指仅包括碳和氢的化学定义的组分。术语非烃是指除了氢和碳以外含有诸如硫、氮或氧的一种或多种杂原子或一种或多种金属的化学定义的组分。重油和浙青通常富含烃和非烃。油是指富含在开采时在地面产生原油或浙青的化学定义的烃和非烃的地下液体石油材料。石油产品在本文用于表不油和气体，其中气体可以包括甲烧、氢气和其他天然气。
[0062]在原地自然温度和压力下，重油和浙青具有比常规轻油明显更高的粘度。当尝试从油田储层中采收石油产品时，粘性力能够占支配地位，且采收主要是在开采下的储层中流体流动性的函数。流体流动性是在储层中的新鲜石油的有效渗透率与在储层条件下的新鲜石油粘度(含有溶解气的油或浙青)的比率。有效油渗透率是油相的相对渗透率和储层的绝对渗透率的乘积。流体流动性随着有效渗透率增加或粘度降低而升高。例如，常规重油采收技术升高储层温度来降低油粘度，以由此增加流体流动性。
[0063]不象轻油储层，非`常粘性的油储层的水流动性通常是重油和浙青的流动性的许多倍，由于在天然储层条件下在水和油的粘度之间存在显著差别。作为示例性的实例，在油砂储层中在天然储层条件下的水的粘度是约lcP，与之相比，在阿尔伯塔冷湖(Cold Lake)附近的冷湖矿床中发现的浙青的粘度能够大于100，OOOcP。在阿尔伯塔的Fort McMurray附近的阿萨巴斯卡(Athabasca)矿床中发现的浙青的粘度在天然储层条件下能够远高于I, 000，OOOcPo
[0064]储层的富油层中的水的相对渗透率可以是非常低的，例如低于0.01。然而，在储层条件下水和油的粘度的相对差可以是约IO3到106。因此，水流动性保持明显大于重油和浙青储层的富油层中的油流动性。即，
[0065]kro/ μ ro?krw/ μ rw
[0066]其中:
[0067]kro是储层相对于油的相对渗透率；
[0068]μ M是油的动态粘度；
[0069]krw是储层相对于水的相对渗透率；以及
[0070]μ rw是水的动态粘度。[0071]当增加时，水透过富油层的效率增加。对于在油层中具有有效流动水的储层，该比率可以达到104，但该比率大于I的任何储层将具有超过油流动的优先水流动。
[0072]如本文所述，通过在水中提供预调节剂(如以上所解释的，由于低浙青流动性，该预调节剂在重油或浙青储层中可流动)，可以将预调节剂完全分散于储层的区域。预调节剂能够通过溶解、分散、悬浮、夹带或其组合或以其他方式被包含在水中。预调节剂-水溶液然后被引入到储层内的流动水层中。引入水的特定部位，例如间隙水膜、底层、中层或顶层或其组合，可以根据被引入的预调节剂和寻求获得的预调节效果而改变。
[0073]用水性预调节剂预调节重油或浙青储层
[0074]参看图2，流程图显示了预调节重油或浙青储层以提高石油产品的采收的示例性方法200。在第一步中，选择一个或多个井位来设置一个或多个注水井(步骤202)。该第一步可以是任选的。在一些实施方案中，例如，如果储层先前受到注水以通过常规方法采收一些石油产品，那么可以使用现有的注入井和/或开采井。
[0075]如果要进行第一步，那么选择设置注水井的部位可以至少部分地基于储层内的渗透率、粘度或油组成变化的知识。组成的分子水平变化能够代表总浙青组成和因此代表粘度。最适合于评价储层内的流体性质的实际化合物组(compound suite)可以随着储层内的油生物降解水平和油组成而改变。生物降解水平和油组成可以通过使用寻找在所考虑的应用的粘度范围内显示了可再现的组成改变的化合物组的标准地球化学规程和数据分析程序来确定。
[0076]由储层芯或切割部分的溶剂提取浙青获得的油或浙青分子指印与校准组的离心提取或以其他方式提取的原始浙青(raw bitumen)的类似分析组比较,允许由地球化学测量结果估计死油(没有溶解气的油)粘度。对机械采收的油或浙青使用直接物理粘度测量或者地球化学代理粘度(geochemical proxy viscosity)的储层的粘度分布因此能够以仪表刻度分辨率(meter scale resolution)获得。可以使用该高分辨率粘度log与渗透率log来评价储层内的特定区域的油和水的流动性比率，并因此用于估计使水性预调节剂移动通过储层的能力。可以根据此消息决定在何地设置注入井。
[0077]另外，可以使用粘度log来确定在储层预调节之后应该使用何种类型的采收方法，即冷采或热采方法。注入井设置还可以根据所选择的方法而改变，这在以下参照图3至图5进行进一步描述。
[0078]除了注入水溶液以外，可以使用从储层中泵出水的一个或多个开采井来影响储层内的水溶液的移动。使用一个或多个井来从储层中泵出水以便在储层内推动水溶液在某些方向上流动的实例在下文关于图3至图5进行论述。
[0079]—个或多个井在选定的井位处被钻进地层中(步骤204 )。再次说明，该步骤是任选的，因为可以使用现有的注入井或开采井。一个或多个井可以是被垂直地、水平地、多边地、倾斜地或其任何组合钻孔的，或者是任何大位移井(extended reach well)。通常,不需要井增产方法，例如酸压裂，然而，在一些实施方案中，可以进行井的增产措施。优选地，当钻井时，避免地层损害以保持储层的注水能力(water injectivity)。
[0080]选择一种或多种特定的预调节剂以便在水溶液中注入到储层(步骤206)。在一个实施方案中，可以至少部分地根据与高分辨率渗透率log即油流动性log结合的如上所述的高分辨率粘度log来选择待被注入的一种或多种预调节剂和井位。
[0081]为了说明，设想了这样一个实例，其中油粘度与储层渗透率log的组合获得了指示流动性最大的油是在储层的顶部(例如，在加拿大西部的重油和浙青储层中的通常情况)的油流动性log。在该实例中，在用预调节剂如水溶性有机溶剂(例如甲基丙基酮)的溶液处理之后，预期储层的至少一部分中的浙青地下粘度落在冷采范围内。在具有垂直粘度梯度的储层中，最可能的是，朝向储层的顶部，粘度和流动性将最容易达到冷采范围，但根据待实施的所需方法，可以使用预调节来降低顶部或底部或任何地方或整个储层的粘度。因此，可以相应地选择预调节剂，即，来改变粘度，并且可以使用储层模拟来最佳地设置井，以便于预调节剂注入和后来的采收方法。可以用来便于如本文所述的测定的储层模拟软件的一个实例是可从Computer Modeling Group Ltd.0f Calgary, Alberta, Canada获得的 STARS?软件，但可以使用其他储层模拟软件应用程序。
[0082]与此形成对照，如果在另一实例中油粘度和储层渗透率log的组合获得的油流动性log指示储层中甚至流动性最大的油也需要热力采收，那么可以选择不同的预调节剂。例如，如下文进一步论述的，可以选择柠檬酸试剂来使储层有活力，以在预调节之后使用SAGD来提高采收。可以使用储层模拟来最佳地设置井，以便于预调节剂注入和后来的采收方法。然而，在本实例中，如果所选择的后来的采收方法是SAGD而非冷采，那么井设置将相应地是不同的。
[0083]选择预调节剂的一个重要因素是寻求获得的预调节效果。即，取决于与改变储层的化学或物理性质相比，预调节是否改变油的化学或物理性质，预调节剂的选择将不同，举出几个例子来说明。
[0084]选择包含预调节剂的水将被注入的流速和注入的持续时间(步骤208)。流速和持续时间可以根据运转因素(operational factor)来确定,所述运转因素例如:地层的注入能力(即，储层对水的有效渗透率)；所需的注入剂的量；可用于预调节的时间；以及预调节储层所需的注入剂的体积。可以使用储层模拟来确定储层中预调节剂的容量覆盖率(volumetric coverage)。例如,水膜“孔隙体积”是指替换注入水溶液所针对的储层区中的所有水膜所需要的注入剂的体积。在一些实施方案中，包含在水溶液中的预调节剂被吸收或分配到油中，且因此，可以引入附加体积的注入流体，以进一步增加被吸收到油中的预调节剂的量。根据实验或储层模拟，能够通过注入剂的一种水膜孔隙体积来实现的对储层的改质可以被估计并用于校准引入一种或多种其他水膜孔隙体积所预期的效果。
[0085]在选定的流速下将包含预调节剂的水注入到储层中达选定的持续时间(步骤210)。在一些实施方案中，使用多于一个注入井来注入水和预调节剂。另外，如上所述和在下文进一步详细论述的，可以采用用于从储层中泵出水的一个或多个开采井来实现水溶液在储层内的移动。在一个实例中，如在下文进一步描述的，通过第一井注入包含第一预调节剂的水，并通过第二井注入包含第二预调节剂的水。
[0086]被注入到储层中的水的压力应该足够高，使得实现将水注入到储层中。这可以通过在注入井的钻孔位置的目前储层压力来设定。压力可以高于该值，然而，目的是渗透水膜，而不使油移动。相比之下，在常规注水中，压力和流速明显更高，因为目的是将油移向开采井。类似地，相比于目的是在采收方法之前预调节储层的本文所述的技术，在热采收方法过程中的蒸汽注入是在更高压力和流速下，因为目的是采收油。通常，注入包含预调节剂的水溶液的压力范围和储层压力有关系。在一些实施方案中，注入压力可以是在从储层压力到储层的破裂压力的范围内。应该注意的是，本文所述的预调节剂中许多可以具有积极的预调节效果(positive preconditioning effect),即使在预调节过程中发生一些油移动。
[0087]注入的水的温度可以是在使得该注入水在储层压力下处于液态的条件下。在一些实例中，该范围是约4°C到在储层压力下的液体的沸点或饱和温度。饱和压力和饱和温度是液相和汽相共存的条件。当选择注入温度时，不同预调节剂在水中的溶解度应该被考虑，因为溶解度能够随温度而改变。
[0088]再次参看图2，在被注入到储层的水中提供的预调节剂可以被给予“浸泡期”，以便在整个储层移动(migrate)和实现所需的预调节效果(步骤212)。浸泡期的持续时间可以根据被引入到储层中的预调节剂、储层特性和寻求获得的预调节效果而改变。在一些实例中，浸泡期持续数周或甚至数月。然后，可以开始从储层中开采石油产品(步骤214)。取决于需要被开采的石油产品和所注入的预调节剂，可以使用用于从重油或浙青储层中采收的一种或多种不同的技术，其包括常规冷采技术或热辅助技术，例如CSS或SAGD。
[0089]在一些实施方案中，可以将第一水性预调节剂注入到富油层的第一层中，例如较低的区域，并且可以将第二水性预调节剂(可能在以后的时间)注入到富油层的第二层中，例如较高的区域。也就是说，富油层的预调节可以被定制用于富油层内的不同区域，以考虑到各区域的不同性质。在其他实例中，第一层的预调节效果可以对第二层的预调节效果具有影响。即，第一层的预调节是在预调节第二层的方法中的一个步骤。如本文将所示的，所述技术为储层的定制预调节提供了显著灵活性。
[0090]一旦理解将预调节剂输送到重油或浙青储层的方法，如上所述，具有许多该方法的实施方案。取决于所寻求的所需的预调节效果，水性预调节剂的注入部位可以改变，预调节剂的类型可以改变，并且此后所开采的石油产品可以改变。下面描述了一些示例性实施方案，然而，应该理解，可以存在其他实施方案，且本文描述的那些实施方案是说明性的而不是限制性的。
[0091]实施例1-改变储层中的油或浙青的粘度
[0092]在一个实施方案中，选择被注入到重油或浙青储层的流动水膜中的水性预调节剂来改变储层中的油的粘度。该预调节剂可以从水中分配到储层内的油中，减低了油的粘度，且因此促进了在冷采或热采收条件下采收的速度和效率。在一些实施方案中，被引入到储层的油饱和层中的水性预调节剂可以是从水膜中分配到油相中的水溶性有机溶剂，例如酮、醇或醚，它们能够降低油粘度。一些其他实例包括甲基丙基酮(MPK)、甲乙酮、甲基叔丁基醚(MTBE)。其他实例包括在水溶液中的二氧化碳、二硫化碳和硫化氢，它们能够作为溶剂分配到油中并降低粘度。储层模拟可以用来确定井的设置、流速、持续时间和储层中的预调节剂容量覆盖率的程度。
[0093]一些示例性预调节剂的物理性质在下表I中给出。
[0094]表1.示例性试剂的物理性质
[0095]
【权利要求】
1.一种处理污染物的方法,其包括: 将包含水溶性污染物的水在低压下注入到包含在油田储层中的流动水膜中，其中油田储层包括重油或浙青中的至少一种；以及储存在重油或浙青中螯合的污染物。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述污染物包括放射性核素。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述水被注入到储层的富油层中。
【文档编号】E21B43/20GK103821484SQ201410053403
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2007年12月12日 优先权日:2006年12月13日
【发明者】斯蒂芬.R.拉特, 伊恩.D.盖茨, 詹妮弗.J.亚当斯, 姜春庆, 劳埃德.斯诺登, 巴里.贝内特, 黄海平 申请人:古舍股份有限公司