[發明專利]熱處理油礦的方法和設備

無效

• 申請號: 201080069775.4
• 申請日: 2010-08-24
• 公開（公告）號: CN103180543A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: E·N·亞里山德羅夫;D·A·萊門諾夫斯基;Z·科勒
• 申請（專利權）人: TCTM有限公司
• 主分類號: E21B36/00
• 分類號: E21B36/00;C09K8/00;C09K8/58;E21B43/24
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 項丹

背景技術

本發明涉及熱處理油礦的方法和設備，更具體地涉及將第一和第二組合物獨立地引入到油井中，并使所述第一和第二組合物在油礦的開采區中接觸以引發產生熱和氣體的化學反應從而對油礦進行熱處理的方法和設備。

根據本發明的方法和設備特別適用于從水淹油礦中提取石油（在下文中也稱作“原油”或者簡單地稱作“油”）。

從油礦中提取石油通常從使用開采方法開始，該方法利用油礦中的地下壓力迫使油到達地表。隨著油井的使用壽命增加，壓力下降，不得不使用其他提取方法例如使用泵或者向油井中注入水、天然氣或者其他氣體，以將油帶到地表。但是在這些開采方法失效之后，油礦中通常仍含有相當多的石油，這些石油被包封在巖石或沙地巖層的小穴或孔中。

為了開采這些余下量的石油，使用了三次油開采方法，它們的目的主要在于降低石油的粘度。一種常規的方法是向油井中注入熱蒸汽以加熱石油，從而降低其粘度。但是，該方法僅在最深約1km的深度是有效率的，因為超過該深度之后熱蒸汽在達到開采區之前就已經冷卻了。此外，通過該方法，需要注入多達3-5個月的熱蒸汽以加熱開采區。為了產生熱蒸汽，需要使用最高達20-30%的提取的石油，因此該方法的效率受到限制。

例如在SAGD（蒸汽輔助重力排水）方法中利用向油井中注入熱蒸汽。該方法特別地用于加拿大，從加拿大沙地提取石油。在SAGD方法中，在油礦的開采區中鉆了兩個平行水平油井，它們的長度最長約為200m，一個在另一個上面約4-6m。在上油井中注入熱蒸汽，被加熱的原油或者瀝青從地巖層中流出，伴隨著從注入蒸汽冷凝得到的任意水份被水平油井中的下油井收集，并泵送到地表。作為油礦被加熱區域的溫度升高的結果，重原油或瀝青的粘度下降，使其能夠流入下井眼中。此外，由于不同的熱膨脹，可能會在地巖層中產生裂縫，這進一步改善了油流入到下井眼中。

SAGD方法的一個主要劣勢在于生產熱蒸汽的高成本。需要使用最高約20-30%的提取的油來進行生產。此外，如上所述，注入熱蒸汽僅在最深約1km的深度是有效率的，因為超過該深度之后熱蒸汽在達到開采區之前就已經冷卻了。除此之外，還需要大量的水和大型水循環設備，其中水的供應有時候是一個制約因素。

或者，可以向油井中注入表面活性劑或者溶劑，以使石油析出。但是，這些方法具有以下缺點：由于提取的石油會被這些化學品污染，所以需要額外的人工和成本來回收石油。

進一步的三次油開采方法的特征在于，在油礦的開采區中引發化學反應以產生熱氣體，該熱氣體加熱開采區中的油，降低其粘度并通過增加油井中的壓力來支持油開采。

在俄羅斯專利申請RU2100583C1、RU2126084C1以及RU2153065C1中，揭示了能夠在引發化學反應之后產生熱氣體的燃料和氧化性組合物（FOC）。嘗試將這些組合物引入油礦的油井中，對開采區進行熱化學處理。這些化學組合物是含有高至60質量%或者更高含量的硝酸銨（NH₄NO₃）的水溶液。所述FOC的其他組分是，例如：甘油、硝酸、尿素、高錳酸鉀、乙酸、異丙基間碳硼烷(isopropyl?metacarborane)以及乙酰水楊酸鹽。在將FOC注入到油井中之后，通過引發融合爆炸來點燃FOC。1kg的FOC分解會放出約500-1000千卡的熱量。

所述FOC含有過量氧，因此具有明顯的氧化性，從而產生了石油與易爆組合物的混合物。此外，如果含有大量硝酸銨的水溶液中的水含量低于約16-18質量%的臨界量，則該水溶液是易爆的。因此，從安全處理此類組合物的觀點來看，水含量通常高于26-28質量%。但是，隨著水含量的增加，越來越難以實現具有高熱輸出的穩定反應。

在RU2194156C1中，FOC主要含有硝酸與烷醇胺、烷基胺或者烷基聚胺的反應產物，以及高至2.0-35質量%的無機硝酸鹽，例如硝酸銨、硝酸鉀、硝酸鈉或者硝酸鈣。在所述組成的情況下，實現了更安全的處理，因為可以明顯地降低硝酸銨的量。但是，對于通過融合爆炸的方式點燃FOC的常用方法，出于安全原因僅可以點燃最大1-2噸的量。在質量為1-2噸的FOC進料分解之后，需要重復FOC遞送和起始加料插入的整個操作，使在油井的1-2km深度內每天可以有不超過約10噸的FOC發生反應。如果油井的深度約為3-4km，則該方法每天反應的FOC的量下降到約5噸。因此，開采區的加熱程度，進而該方法的效率都受到限制。