用于受损沥青储层的sagdox几何结构的制作方法
【专利说明】用于受损浙青储层的SAGDOX几何结构
【背景技术】
[0001] 加拿大阿尔伯塔省（Alberta)的Athabasca沥青资源是世界上最大的烃类沉积之 一。用于沥青原位采收的领先E0R方法是SAGD。但是储层质量往往受损于顶层气体（沥青 上方气体）、顶层水（沥青上方的水）、水贫乏区（waterleanzone)、底层水（沥青下方的 水）、页岩和/或泥石沉积物（阻隔物（barrier)或折挡物（baffle))、薄产油区、和沥青质 量梯度（即储层的不均质性）。
[0002] 加拿大阿尔伯塔省的Athabasca沥青资源由于下述原因是独特的：
[0003] (1)阿尔伯塔省的资源包含约2. 75万亿桶沥青（Butler,R."ThermalRecovery ofOilandBitumen",Prentice-Hall, 1991年），包括碳酸盐沉积物。这是世界上最大的液 态烃资源之一。可采收资源（不包括碳酸盐沉积物）目前估计有约1700亿桶，分为20%的 矿藏（430 亿桶）和 80%的原位E0R(1360 亿桶）（CAPP,"TheFactsonOilSands"，2010 年11月）。所述原位E0R的估算量是基于SAGD或类似的工艺。
[0004] (2)传统的石油储层具有顶部密封（盖岩），其防止石油泄漏并俘获（包含）资 源。沥青通过较轻质油源经细菌降解至其中降解的沥青在储层条件下为固定的阶段而形 成。沥青储层可通常为自密封的（无盖岩密封）。如果原位E0R工艺触碰到沥青区的顶部 (顶层），则可能不包含该工艺，并且沥青可能容易地被沥青上方的水或气体污染。
[0005] (3)沥青密度接近于水或盐水的密度。一些沥青的密度比水更大，一些的密度比水 更小。在细菌降解从而形成沥青的期间，烃的密度可经历密度过渡，而水可以首先比沥青密 度更小，但变得比沥青密度更大。沥青储层的水区位于沥青上方（顶层水）、沥青下方（底 层水）、或散布在沥青的净产油区中（水贫乏区（WLZ))。
[0006] (4)大多数沥青形成于河流或河口环境。对于储层损坏而言，这具有两种后果。首 先，将有大量的储层不均质性。第二，所述不均质性的规模有可能小于SAGD采收井网的规 模（见图1)或在尺寸上小于约l〇〇〇m。预期SAGDE0R工艺将在每一个采收井网内遇到若 干种不均质性。
[0007] 目前领先的从加拿大油砂中采收沥青的原位E0R方法是SAGD(蒸汽辅助重力泄 油）。目前使用原位E0R的可采收沥青估计有1360亿桶（CAPP(2010年））。这是世界上最 大的可采收液态氢资源之一。
[0008]SAGD是一个脆弱的工艺。温度和压力受限于饱和蒸汽的性质。重力泄油由低至 25psia的压差驱动。低温度（在饱和蒸汽工艺中）和低压力梯度使得SAGD工艺容易受到 如上所述由于储层不均质性的损坏。
[0009] SAGDOX是更加稳健的工艺。由于存在燃烧组分，在相等的压力下，温度可高于饱和 蒸汽的温度。SAGDOX几何结构（即井位）可补偿一些会影响SAGD的储层损坏。
[0010] 本发明描述了可如何对SAGDOX井进行钻孔和完井，以改善如上所述由于储层不 均质性的损坏。
【发明内容】
[0011] 本文将使用下列缩略词：
[0012] A0GR-美国石油天然气记者报
[0013] CAPP-加拿大石油生产商协会
[0014] CM-加拿大矿业协会
[0015] CMG-计算机建模集团
[0016] css-循环蒸汽激励
[0017] D-渗透率，达西（Darcy)
[0018] EnCAID-恩卡纳（Encana)空气注入排量
[0019] E0R-提高石油采收率法
[0020] ERCB-能源保护局
[0021] ESP-电潜泵
[0022] ET0R-能油比（MMBTU/ 桶）
[0023] ⑶-重力泄油
[0024] HT0-高温氧化
[0025] IBR-受损沥青储层
[0026] ISC-原位燃烧
[0027] JCPT_加拿大石油技术杂志
[0028] LL-长湖（LongLake)(阿尔伯塔省）
[0029]LT0-低温氧化
[0030] 0B-过载
[0031] P_ 压力
[0032] PG-采出（不凝性）气体
[0033] PSC-加拿大石油协会
[0034] SAGD-蒸汽辅助重力泄油
[0035]SAGD0X-使用氧的SAGD
[0036] SAGP-蒸汽与天然气驱
[0037]S0R-气油比
[0038] SPE-石油工程师协会
[0039]STARS-蒸汽热高级储层模拟器
[0040]T-温度
[0041] WLZ-水贫乏区
[0042] 根据本发明的一个方面，提供了利用至少一个散布在储层中的净产油区内的水贫 乏区（WLZ)并从所述储层中生产沥青的方法，其中：
[0043] (i)SAGD0X被用来提高石油采收率；
[0044] (ii)所述WLZ散布在所述储层中的净产油区内；
[0045] (iii)SAGD0X氧注入井邻近于所述WLZ，优选在所述WLZ内；
[0046] 以及
[0047] (iv)在另外的井中去除不凝性气体。
[0048] 根据本发明的另一个方面，提供了加速至少一个不连续的页岩阻隔物或折挡物区 破裂的方法，所述页岩阻隔物或折挡物区与饱和蒸汽（例如，SAGD)相比，邻近于沥青储层 中的沥青产油区，其中：
[0049] (i)SAGD0X被用来提高石油采收率；
[0050] (ii)所述至少一个页岩阻隔物或折挡物区位于所述沥青产油区内；
[0051] (iii)SAGDOX氧注入井邻近于所述至少一个页岩阻隔物或折挡物，优选在所述至 少一个页岩阻隔物或折挡物的下方；优选邻近于所述至少一个页岩阻隔物或折挡物的中 央；以及
[0052] (iv)通过将所述SAGD0X氧注入井移动至偏离中央的位置而产生的任何不良的一 致性都通过使用至少一个采出气体排出井（优选两个采出气体排出井）来控制采出气体的 排出速率而被部分地补偿，其中所述采出气体是不凝性的。
[0053] 根据本发明的再一个方面，提供了使至少一个连续的页岩阻隔物区破裂的方法， 所述页岩阻隔物区在具有净产油区的沥青储层中，其中：
[0054] (i)SAGD0X被用来提高石油采收率；
[0055] (ii)所述至少一个页岩阻隔物区位于所述沥青净产油区内；
[0056] (iii)SAGDOX氧注入井邻近于所述至少一个页岩阻隔物的中央；优选所述SAGD0X 氧注入井在所述至少一个页岩阻隔物区的上方和下方被完井；以及
[0057] (iv)至少一个采出气体排出井邻近于所述至少一个页岩阻隔物区的井网边界； 优选所述至少一个采出气体排出井在所述页岩阻隔物区的上方和下方完井。
[0058] 根据本发明的另一个方面，提供了提高包含具有压力的顶层气体的沥青储层中的 沥青产量的方法，其中：
[0059] (i)SAGD0X被用来提高石油采收率；
[0060] (ii)调节SAGD0X压力以匹配所述顶层气体的压力（±10% );以及
[0061] (iii)通过至少一个采出气体排出井、优选多个采出气体排出井来控制不凝性燃 烧气体的存量，从而最大化SAGD0X的重力泄油室的水平增长速率；优选还最小化竖直增长 速率。
[0062] 根据本发明的另一个方面，提供了相对于SAGD提高包含具有压力的活性底层水 的沥青储层中的沥青产量的方法，其中：
[0063] (i)SAGD0X是用来提高石油采收率的工艺；
[0064] (ii)调节SAGD0X压力以匹配所述活性底层水的压力，优选所述底层水压力的 (±10% )之间。
[0065] 根据本发明的再一个方面，提供了相对于SAGD提高包含具有压力的活性顶层水 的沥青储层中的沥青产量的方法，其中：
[0066] (i)E0R工艺为SA⑶0X;
[0067] (ii)选择/调节SAGD0X压力以基本上匹配顶层水压力，优选（±10% );
[0068] (iii)通过至少一个采出气体排出井、优选多个采出气体排出井来控制重力泄油 室内不凝性气体的存量，从而最小化竖直重力泄油增长速率。
[0069] 根据本发明的再一个方面，提供了从净产油小于15m的沥青储层中生产沥青的方 法，其中：
[0070] (i)E0R工艺为SA⑶0X;
[0071] (ii)SAGD0X具有从0? 5至1. 0的氧/蒸汽（v/v)比率。
[0072] 根据本发明的另一个方面，提供了相对于SAGD提高具有底层区和顶层区的沥青 储层中的沥青产量的方法；所述底层区和所述顶层区沥青的每一个都具有粘度，所述沥青 储层具有显著的竖直沥青质量（即粘度）梯度，其中：
[0073] (i)所述底层区的沥青粘度大于所述顶层区的粘度，优选大于所述顶层区粘度的 两倍；以及
[0074] (ii)EOR工艺为SAGD0X。
[0075] 优选地，所述阻隔物或折挡物区由泥石、页岩、或泥石和页岩的混合物组成。
[0076] 优选地，所述阻隔物或折挡物区包含多个阻隔物或折挡物区，优选在单一SAGD0X 采出井网内包含。
[0077] 优选地，多个氧注入井被用于进入/利用每一个阻隔物或折挡物区。
[0078] 优选地，待加工的沥青具有〈10API的密度和>100,OOOcp的原位粘度。
[0079] 优选地，所述SAGD0X工艺具有氧/蒸汽（v/v)比率在0? 5和1. 0之间的氧注入速 率。
【附图说明】
[0080] 图1描述了现有技术的SAGD井的构造。
[0081] 图2描述了SAGD的阶段。
[0082] 图3描述了饱和蒸汽的性质。
[0083] 图4描述了沥青+重质油的粘度。
[0084] 图5描述了SAGD的水力限度。
[0085] 图6描述了顶层气体情况下的SAGD。
[0086] 图7描述了顶层气体对SAGD的影响。
[0087]图8描述了阿尔伯塔省的沥青上方气体。
[0088] 图9描述了沥青上方气体的技术方案路线图。
[0089] 图10描述了散布的沥青贫乏区。
[0090] 图11描述了顶层/底层水：油砂。
[0091] 图12描述了具有散布的WLZ的SAGD0X。
[0092] 图13描述了不连续页岩对储层渗透率的影响。
[0093] 图14描述了典型的SAGD0X几何结构。
[0094] 图15描述了根据本发明的一个实施方式的顶层气体情况下的SAGD0X。
[0095] 图16描述了根据本发明的一个实施方式，SAGD0X的02注入井在WLZ储层中的布 置。
[0096] 图17描述了根据本发明的一个实施方式的WLZ沥青采收率。
[0097] 图18描述了蒸汽吹扫区内的残余沥青。
[0098] 图19描述了SAGD0X的02注入井在页岩质储层（不连续页岩）中的布置。
[0099] 图20描述了SAGD0X中多个受限的页岩阻隔物。
[0100] 图21描述了对于连续的页岩阻隔物，SAGD0X的02注入井和PG排出井的布置。
【具体实施方式】
[0101]SA⑶是沥青的E0R工艺，其使用饱和蒸汽来递送能量给沥青储层。图1显示出现 有技术的基本SA⑶几何结构，其使用成对、平行的水平井（10, 20)(沥青区底部（底层）上 方最多约2至8米）。上方的井（20)在同一个竖直平面内并将饱和蒸汽注入储层（5)内。 所述蒸汽加热沥青和储层基质。当蒸汽和冷沥青之间的界面向外移动时，冷凝的蒸汽由重 力泄油至产生液体的下部水平井（10)。加热的液体（沥青+水）用ESP泵或气举系