重 复步骤a)至d)。
【附图说明】
[0066] 参考附图详细描述本发明如下，其中：
[0067] 图1为根据本发明第一实施方式的渣油辅助的原位改质（RAISUP)工艺的示意 图；
[0068] 图2为本发明第二实施方式的渣油辅助的原位催化改质工艺的示意图；
[0069] 图2A为使用多井组的RAISUP工艺的平面示意图；
[0070] 图2B为将一个或多个垂直井作为注入井/采油井的各种RAISUP工艺的截面示意 图；
[0071] 图3为根据本发明的一个实施方式的开采室的示意图；
[0072] 图4为根据本发明的一个实施方式的改质井和开采室中的典型温度梯度示意图；
[0073] 图5为根据本发明的另一个实施方式的成改质井组的地面设施的示意图；
[0074] 图6为根据本发明的另一实施方式利用脱浙青油用于改质井组的地面设施的示 意图；
[0075] 图7为根据本发明的改质区的示意图；
[0076] 图8为根据本明的另一个实施方式利用蒸汽吹入的方法。
【具体实施方式】
[0077] 概述
[0078] 根据本发明以及【附图说明】，描述了烃开采操作过程中原位改质的系统、设备和方 法。特别地，该方法能够在生产井腔室将重质油和浙青改质，并且利用热注入流体形成腔 室。在第一实施方式中，所述热注入流体包括渣油馏分。在第二实施方式中，所述注入流体 包括脱浙青油。在上述两实施方式中，氢气和催化剂可与热残余物或脱浙青油同时注入以 促进重质油和浙青的改质和开采。
[0079] 根据本发明以及说明书的上下文内容，提供本文中所使用术语的一般定义。额 外的重质烃通常被定义为馏出温度在500°C (常压下）以上的那些烃馏分或者具有API 比重小于10(大于l〇〇〇kg/m3)。重质烃在温度350°C -500°c被蒸馏或者具有API比重 10-22. 3(920-1000kg/m3)。中间烃在温度200°C _350°C被蒸馏出来并且通常具有API比 重22. 3API-31. IAPI (870-920kg/m3)。轻质烃被定义为具有API比重高于31. IAPI (小于 870kg/m3)和在低于200°C下被蒸馏出。
[0080] 残余馏分是蒸馏温度高于540°C的馏分。脱浙青油（DAO)馏分是脱浙青单元（DAU) 从浙青中分离的柏油的粗馏分。
[0081] 残余物辅助的改质工艺（RAISUP)
[0082] 在第一实施例中，如图1所示，本发明提供一种在具有改质井组13的原位改质室 12中的用于残余物辅助的改质系统（RAISUP)。根据该实施方式，改质井组中的一个井是注 入井16,另一个井是生产井18。井组可以是水平地、垂直地或倾斜地，并且可能包括如图2b 所示的相结合的井。为了描述的目的，已经描述了水平井组，尽管其它井组的组合也是可以 理解的。首先，热流体或蒸汽被注入到注入井，使得室12在注入点16a处及其周围长大。生 产井18用来收集开采的流体，从该生产井开采的流体流出或被泵到地面。在地面，开采的 流体流入常压和/或减压蒸馏塔20,在减压蒸馏塔中重油按照重量分离成各种馏分，在蒸 馏塔底留下重质减压或常压渣油馏分20a ( "渣油馏分"），并且在蒸馏塔的更高水平处，更 轻质油馏分20b、被开采气体20c和被开采的浙青20d (如果被利用的话）。
[0083] 根据本发明，被注入到注入井的热流体包括来自蒸馏塔的渣油馏分20a，来自其他 来源的额外浙青20e和/或稀释剂20f和/或包括蒸汽的其他热流体。重要的是，注入渣 油馏分促进在地层中发生原位热裂解/改质反应。另外，渣油馏分的注入影响了改质反应 的总效率，因为重油馏分是在加热促进的改质反应中最容易发生反应的。
[0084] 重要的是，热渣油馏分的"再注入"到注入井也是将热量引入室12内的有效来源。 更进一步地，由于残余组分是从原位蒸馏塔20中开采出来，渣油馏分20a可能在地面的其 他位置形成，包括从其它井泵至所述位置或者包括如图2A和2B所示的接近或在井附近设 置的处理中心。
[0085] 因此，在优选的实施方式中，热残余组分在蒸馏塔20中生成并且在350±20°C被 再注入到注入井，由此能够提供平均储油槽温度为320±20°C。重要地是，作为被注入的热 残余组分的温度因此通常比蒸汽高，热残余组分将形成腔室来实现在启动操作时更迅速地 膨胀和/或更迅速地维持稳定状态的尺寸。
[0086] 另外，大约320±20°C的油槽温度促进了在注入井中和储油层中浙青的原位热改 质，其通过提高浙青的温度到改质反应能够发生的温度（例如热裂解），以及降低浙青的粘 度以促进浙青在储油层中的整体流动性。
[0087] 在稳定状态下，被注入的残余组分的保留时间可能在大约24-2400(通常上限为 500)小时之间，具体取决于腔室的尺寸和现有技术中多孔介质的渗透性。被开采的浙青将 会部分地但是显著地被改质来生产具有典型粘度小于300cPoises@60° F和重力比重为 14-15API (在相同条件下被开采浙青的典型API重力比重仅为8-10)的重油产品。在典型 的条件下，保留时间为24-48小时将会产生超过30%的被开采的浙青被改质。
[0088] 根据本发明，更进一步的热残余注入的优点是经开采的油在比蒸汽注入更高的温 度和包含更少的水。因此，注入的热残余组分能够有效地排除注入到储油层中的水分，储油 层中唯一的水即为原生水。结果是，水处理过程和/或水处理费用将被忽略或者显著地降 低。
[0089] 然而，在启动期间，蒸汽能够被注入到注入井来在启动状态下开始形成腔室，在此 情况下，蒸汽会随着时间渐渐地被热残余组分取代。因此，在启动期间，水处理过程和开采 过程有可能是必需地。然而，应当注意的是，在该步骤中所使用的蒸汽能够被来自储油罐的 热油代替，并且在井内实现热油的再循环直到实现各井之间连通。基于一系列井的特异性 和这些井的经济成本，可以选择蒸汽和/或热油来实现连通。
[0090] 任选其一地，热油（浙青、脱浙青油、减压汽油等）能够在启动状态下被注入，并且 如果在经济条件允许的情况下用来在开始状态下形成腔室。
[0091] 应当注意的是，使用热残余组分来形成腔室通常会导致腔室在水平方向更大的生 长而不是在垂直方向更大的生长，因为重质油成分的水平渗透性大于垂直方向的渗透性。 重要地是，更横向膨胀的腔室可能导致比SAGD工艺的典型垂直井更完全地开采，因为更大 的水平膨胀会导致开采室更大的总体积。
[0092] 残余组分辅助的原位催化改质工艺（RAISCUP)
[0093] 根据本发明的另一个实施方式以及附图2-8,描述了一种烃开采工艺中残余组分 辅助的原位催化改质工艺（RAISCUP)的系统和方法。特别是，该方法能够较好地在具有井 组的生产井孔道和生产腔室内进行重质油和浙青的催化辅助的改质。
[0094] 如图2所示，在本实施例中，催化剂30和氢气28被注入到注入井中来进一步促进 包括加氢处理和加氢裂化反应的改质反应，除了热裂解反应之外。如图1所示，该系统包括 由注入井16和生产井18组成的改质井组13,其中注入井作为注入流体38的进入点，并且 生产井收集流动或被泵到地表面的开采流体44。下面详细说明，井组中的任何一个井都可 能作为注入井。然而，为了说明在具有一个或多个水平井的情况，图2-5示出了作为注入井 16的顶部井和生产井18的底部井。
[0095] 在一个实施方式中，该系统被设计为一个井场50服务的多个水平井组，其中相邻 的井组（50a、50b、50c、50d)被用来进行改质反应（如图2A所示）。例如，相邻井组（50b、 50c、50d)所开采的浙青可以在井组50a中进行改质反应，其中从相邻井组所开采的所有浙 青（大约500-1000桶/每天/每口井）能够在一个改质井中更有效地被改质。
[0096] 在如图2所示的实施方式中，被注入流体38优选包括氢气28、蒸馏塔回收的残余 馏分20a、其他浙青20e、稀释剂20f (可选地）和催化剂30。需要指出的是，其他浙青20e 可以包括从周围井组和/或其他来源开采的浙青。
[0097] 首先，在启动期间通常10-15%稀释剂（冷凝物）20f (如图1)可以被加入热浙青 来辅助在启动期间注入到井中的浙青的运输和流动性，具体详细说明如下。一旦改质井组 在原位改质操作后经历稳定状态，浙青便能够被从循环工艺中分离并且不会再有浙青被注 入到储油层以及替代使用蒸馏塔中的残余馏分。
[0098] 在稳定状态工艺，引入的浙青20e和稀释剂20f将与热残余组