用于受損瀝青儲(chǔ)層的sagdox幾何結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于受損浙青儲(chǔ)層的SAGDOX幾何結(jié)構(gòu)
【背景技術(shù)】
[0001] 加拿大阿爾伯塔省（Alberta)的Athabasca瀝青資源是世界上最大的烴類(lèi)沉積之 一。用于瀝青原位采收的領(lǐng)先E0R方法是SAGD。但是儲(chǔ)層質(zhì)量往往受損于頂層氣體（瀝青 上方氣體）、頂層水（瀝青上方的水）、水貧乏區(qū)（waterleanzone)、底層水（瀝青下方的 水）、頁(yè)巖和/或泥石沉積物（阻隔物（barrier)或折擋物（baffle))、薄產(chǎn)油區(qū)、和瀝青質(zhì) 量梯度（即儲(chǔ)層的不均質(zhì)性）。
[0002] 加拿大阿爾伯塔省的Athabasca瀝青資源由于下述原因是獨(dú)特的：
[0003] (1)阿爾伯塔省的資源包含約2. 75萬(wàn)億桶瀝青（Butler,R."ThermalRecovery ofOilandBitumen",Prentice-Hall, 1991年），包括碳酸鹽沉積物。這是世界上最大的液 態(tài)烴資源之一。可采收資源（不包括碳酸鹽沉積物）目前估計(jì)有約1700億桶，分為20%的 礦藏（430 億桶）和 80%的原位E0R(1360 億桶）（CAPP,"TheFactsonOilSands"，2010 年11月）。所述原位E0R的估算量是基于SAGD或類(lèi)似的工藝。
[0004] (2)傳統(tǒng)的石油儲(chǔ)層具有頂部密封（蓋巖），其防止石油泄漏并俘獲（包含）資 源。瀝青通過(guò)較輕質(zhì)油源經(jīng)細(xì)菌降解至其中降解的瀝青在儲(chǔ)層條件下為固定的階段而形 成。瀝青儲(chǔ)層可通常為自密封的（無(wú)蓋巖密封）。如果原位E0R工藝觸碰到瀝青區(qū)的頂部 (頂層），則可能不包含該工藝，并且瀝青可能容易地被瀝青上方的水或氣體污染。
[0005] (3)瀝青密度接近于水或鹽水的密度。一些瀝青的密度比水更大，一些的密度比水 更小。在細(xì)菌降解從而形成瀝青的期間，烴的密度可經(jīng)歷密度過(guò)渡，而水可以首先比瀝青密 度更小，但變得比瀝青密度更大。瀝青儲(chǔ)層的水區(qū)位于瀝青上方（頂層水）、瀝青下方（底 層水）、或散布在瀝青的凈產(chǎn)油區(qū)中（水貧乏區(qū)（WLZ))。
[0006] (4)大多數(shù)瀝青形成于河流或河口環(huán)境。對(duì)于儲(chǔ)層損壞而言，這具有兩種后果。首 先，將有大量的儲(chǔ)層不均質(zhì)性。第二，所述不均質(zhì)性的規(guī)模有可能小于SAGD采收井網(wǎng)的規(guī) 模（見(jiàn)圖1)或在尺寸上小于約l〇〇〇m。預(yù)期SAGDE0R工藝將在每一個(gè)采收井網(wǎng)內(nèi)遇到若 干種不均質(zhì)性。
[0007] 目前領(lǐng)先的從加拿大油砂中采收瀝青的原位E0R方法是SAGD(蒸汽輔助重力泄 油）。目前使用原位E0R的可采收瀝青估計(jì)有1360億桶（CAPP(2010年））。這是世界上最 大的可采收液態(tài)氫資源之一。
[0008]SAGD是一個(gè)脆弱的工藝。溫度和壓力受限于飽和蒸汽的性質(zhì)。重力泄油由低至 25psia的壓差驅(qū)動(dòng)。低溫度（在飽和蒸汽工藝中）和低壓力梯度使得SAGD工藝容易受到 如上所述由于儲(chǔ)層不均質(zhì)性的損壞。
[0009] SAGDOX是更加穩(wěn)健的工藝。由于存在燃燒組分，在相等的壓力下，溫度可高于飽和 蒸汽的溫度。SAGDOX幾何結(jié)構(gòu)（即井位）可補(bǔ)償一些會(huì)影響SAGD的儲(chǔ)層損壞。
[0010] 本發(fā)明描述了可如何對(duì)SAGDOX井進(jìn)行鉆孔和完井，以改善如上所述由于儲(chǔ)層不 均質(zhì)性的損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本文將使用下列縮略詞：
[0012] A0GR-美國(guó)石油天然氣記者報(bào)
[0013] CAPP-加拿大石油生產(chǎn)商協(xié)會(huì)
[0014] CM-加拿大礦業(yè)協(xié)會(huì)
[0015] CMG-計(jì)算機(jī)建模集團(tuán)
[0016] css-循環(huán)蒸汽激勵(lì)
[0017] D-滲透率，達(dá)西（Darcy)
[0018] EnCAID-恩卡納（Encana)空氣注入排量
[0019] E0R-提高石油采收率法
[0020] ERCB-能源保護(hù)局
[0021] ESP-電潛泵
[0022] ET0R-能油比（MMBTU/ 桶）
[0023] ⑶-重力泄油
[0024] HT0-高溫氧化
[0025] IBR-受損瀝青儲(chǔ)層
[0026] ISC-原位燃燒
[0027] JCPT_加拿大石油技術(shù)雜志
[0028] LL-長(zhǎng)湖（LongLake)(阿爾伯塔?。?br>[0029]LT0-低溫氧化
[0030] 0B-過(guò)載
[0031] P_ 壓力
[0032] PG-采出（不凝性）氣體
[0033] PSC-加拿大石油協(xié)會(huì)
[0034] SAGD-蒸汽輔助重力泄油
[0035]SAGD0X-使用氧的SAGD
[0036] SAGP-蒸汽與天然氣驅(qū)
[0037]S0R-氣油比
[0038] SPE-石油工程師協(xié)會(huì)
[0039]STARS-蒸汽熱高級(jí)儲(chǔ)層模擬器
[0040]T-溫度
[0041] WLZ-水貧乏區(qū)
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了利用至少一個(gè)散布在儲(chǔ)層中的凈產(chǎn)油區(qū)內(nèi)的水貧 乏區(qū)（WLZ)并從所述儲(chǔ)層中生產(chǎn)瀝青的方法，其中：
[0043] (i)SAGD0X被用來(lái)提高石油采收率；
[0044] (ii)所述WLZ散布在所述儲(chǔ)層中的凈產(chǎn)油區(qū)內(nèi)；
[0045] (iii)SAGD0X氧注入井鄰近于所述WLZ，優(yōu)選在所述WLZ內(nèi)；
[0046] 以及
[0047] (iv)在另外的井中去除不凝性氣體。
[0048] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了加速至少一個(gè)不連續(xù)的頁(yè)巖阻隔物或折擋物區(qū) 破裂的方法，所述頁(yè)巖阻隔物或折擋物區(qū)與飽和蒸汽（例如，SAGD)相比，鄰近于瀝青儲(chǔ)層 中的瀝青產(chǎn)油區(qū)，其中：
[0049] (i)SAGD0X被用來(lái)提高石油采收率；
[0050] (ii)所述至少一個(gè)頁(yè)巖阻隔物或折擋物區(qū)位于所述瀝青產(chǎn)油區(qū)內(nèi)；
[0051] (iii)SAGDOX氧注入井鄰近于所述至少一個(gè)頁(yè)巖阻隔物或折擋物，優(yōu)選在所述至 少一個(gè)頁(yè)巖阻隔物或折擋物的下方；優(yōu)選鄰近于所述至少一個(gè)頁(yè)巖阻隔物或折擋物的中 央；以及
[0052] (iv)通過(guò)將所述SAGD0X氧注入井移動(dòng)至偏離中央的位置而產(chǎn)生的任何不良的一 致性都通過(guò)使用至少一個(gè)采出氣體排出井（優(yōu)選兩個(gè)采出氣體排出井）來(lái)控制采出氣體的 排出速率而被部分地補(bǔ)償，其中所述采出氣體是不凝性的。
[0053] 根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供了使至少一個(gè)連續(xù)的頁(yè)巖阻隔物區(qū)破裂的方法， 所述頁(yè)巖阻隔物區(qū)在具有凈產(chǎn)油區(qū)的瀝青儲(chǔ)層中，其中：
[0054] (i)SAGD0X被用來(lái)提高石油采收率；
[0055] (ii)所述至少一個(gè)頁(yè)巖阻隔物區(qū)位于所述瀝青凈產(chǎn)油區(qū)內(nèi)；
[0056] (iii)SAGDOX氧注入井鄰近于所述至少一個(gè)頁(yè)巖阻隔物的中央；優(yōu)選所述SAGD0X 氧注入井在所述至少一個(gè)頁(yè)巖阻隔物區(qū)的上方和下方被完井；以及
[0057] (iv)至少一個(gè)采出氣體排出井鄰近于所述至少一個(gè)頁(yè)巖阻隔物區(qū)的井網(wǎng)邊界； 優(yōu)選所述至少一個(gè)采出氣體排出井在所述頁(yè)巖阻隔物區(qū)的上方和下方完井。
[0058] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了提高包含具有壓力的頂層氣體的瀝青儲(chǔ)層中的 瀝青產(chǎn)量的方法，其中：
[0059] (i)SAGD0X被用來(lái)提高石油采收率；
[0060] (ii)調(diào)節(jié)SAGD0X壓力以匹配所述頂層氣體的壓力（±10% );以及
[0061] (iii)通過(guò)至少一個(gè)采出氣體排出井、優(yōu)選多個(gè)采出氣體排出井來(lái)控制不凝性燃 燒氣體的存量，從而最大化SAGD0X的重力泄油室的水平增長(zhǎng)速率；優(yōu)選還最小化豎直增長(zhǎng) 速率。
[0062] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了相對(duì)于SAGD提高包含具有壓力的活性底層水 的瀝青儲(chǔ)層中的瀝青產(chǎn)量的方法，其中：
[0063] (i)SAGD0X是用來(lái)提高石油采收率的工藝；
[0064] (ii)調(diào)節(jié)SAGD0X壓力以匹配所述活性底層水的壓力，優(yōu)選所述底層水壓力的 (±10% )之間。
[0065] 根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供了相對(duì)于SAGD提高包含具有壓力的活性頂層水 的瀝青儲(chǔ)層中的瀝青產(chǎn)量的方法，其中：
[0066] (i)E0R工藝為SA⑶0X;
[0067] (ii)選擇/調(diào)節(jié)SAGD0X壓力以基本上匹配頂層水壓力，優(yōu)選（±10% );
[0068] (iii)通過(guò)至少一個(gè)采出氣體排出井、優(yōu)選多個(gè)采出氣體排出井來(lái)控制重力泄油 室內(nèi)不凝性氣體的存量，從而最小化豎直重力泄油增長(zhǎng)速率。
[0069] 根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供了從凈產(chǎn)油小于15m的瀝青儲(chǔ)層中生產(chǎn)瀝青的方 法，其中：
[0070] (i)E0R工藝為SA⑶0X;
[0071] (ii)SAGD0X具有從0? 5至1. 0的氧/蒸汽（v/v)比率。
[0072] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了相對(duì)于SAGD提高具有底層區(qū)和頂層區(qū)的瀝青 儲(chǔ)層中的瀝青產(chǎn)量的方法；所述底層區(qū)和所述頂層區(qū)瀝青的每一個(gè)都具有粘度，所述瀝青 儲(chǔ)層具有顯著的豎直瀝青質(zhì)量（即粘度）梯度，其中：
[0073] (i)所述底層區(qū)的瀝青粘度大于所述頂層區(qū)的粘度，優(yōu)選大于所述頂層區(qū)粘度的 兩倍；以及
[0074] (ii)EOR工藝為SAGD0X。
[0075] 優(yōu)選地，所述阻隔物或折擋物區(qū)由泥石、頁(yè)巖、或泥石和頁(yè)巖的混合物組成。
[0076] 優(yōu)選地，所述阻隔物或折擋物區(qū)包含多個(gè)阻隔物或折擋物區(qū)，優(yōu)選在單一SAGD0X 采出井網(wǎng)內(nèi)包含。
[0077] 優(yōu)選地，多個(gè)氧注入井被用于進(jìn)入/利用每一個(gè)阻隔物或折擋物區(qū)。
[0078] 優(yōu)選地，待加工的瀝青具有〈10API的密度和>100,OOOcp的原位粘度。
[0079] 優(yōu)選地，所述SAGD0X工藝具有氧/蒸汽（v/v)比率在0? 5和1. 0之間的氧注入速 率。
【附圖說(shuō)明】
[0080] 圖1描述了現(xiàn)有技術(shù)的SAGD井的構(gòu)造。
[0081] 圖2描述了SAGD的階段。
[0082] 圖3描述了飽和蒸汽的性質(zhì)。
[0083] 圖4描述了瀝青+重質(zhì)油的粘度。
[0084] 圖5描述了SAGD的水力限度。
[0085] 圖6描述了頂層氣體情況下的SAGD。
[0086] 圖7描述了頂層氣體對(duì)SAGD的影響。
[0087]圖8描述了阿爾伯塔省的瀝青上方氣體。
[0088] 圖9描述了瀝青上方氣體的技術(shù)方案路線圖。
[0089] 圖10描述了散布的瀝青貧乏區(qū)。
[0090] 圖11描述了頂層/底層水：油砂。
[0091] 圖12描述了具有散布的WLZ的SAGD0X。
[0092] 圖13描述了不連續(xù)頁(yè)巖對(duì)儲(chǔ)層滲透率的影響。
[0093] 圖14描述了典型的SAGD0X幾何結(jié)構(gòu)。
[0094] 圖15描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的頂層氣體情況下的SAGD0X。
[0095] 圖16描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，SAGD0X的02注入井在WLZ儲(chǔ)層中的布 置。
[0096] 圖17描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的WLZ瀝青采收率。
[0097] 圖18描述了蒸汽吹掃區(qū)內(nèi)的殘余瀝青。
[0098] 圖19描述了SAGD0X的02注入井在頁(yè)巖質(zhì)儲(chǔ)層（不連續(xù)頁(yè)巖）中的布置。
[0099] 圖20描述了SAGD0X中多個(gè)受限的頁(yè)巖阻隔物。
[0100] 圖21描述了對(duì)于連續(xù)的頁(yè)巖阻隔物，SAGD0X的02注入井和PG排出井的布置。
【具體實(shí)施方式】
[0101]SA⑶是瀝青的E0R工藝，其使用飽和蒸汽來(lái)遞送能量給瀝青儲(chǔ)層。圖1顯示出現(xiàn) 有技術(shù)的基本SA⑶幾何結(jié)構(gòu)，其使用成對(duì)、平行的水平井（10, 20)(瀝青區(qū)底部（底層）上 方最多約2至8米）。上方的井（20)在同一個(gè)豎直平面內(nèi)并將飽和蒸汽注入儲(chǔ)層（5)內(nèi)。 所述蒸汽加熱瀝青和儲(chǔ)層基質(zhì)。當(dāng)蒸汽和冷瀝青之間的界面向外移動(dòng)時(shí)，冷凝的蒸汽由重 力泄油至產(chǎn)生液體的下部水平井（10)。加熱的液體（瀝青+水）用ESP泵或氣舉系