[發(fā)明專利]通過外加氨原位燃燒的烴流動性和采收

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280046004.2
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN103814106A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: P·R·哈特
• 申請（專利權(quán)）人: 強(qiáng)品科技有限公司
• 主分類號: C09K8/592
• 分類號: C09K8/592;C09K8/594;E21B43/243;E21B43/24
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 張欽

背景

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用原位燃燒從地層采收烴。

相關(guān)技術(shù)的背景

重質(zhì)烴通常太粘而不能僅使用地層壓力來生產(chǎn)。一種降低地層中重質(zhì)烴的粘度的方法是使地層充滿蒸汽。蒸汽使地層中的烴溫度增加，這降低了其粘度，使得烴朝生產(chǎn)井排出或加速運(yùn)動。蒸汽還凝結(jié)成水，然后該水可作為乳化油的低粘度載體相，由此使得重質(zhì)烴更加容易被生產(chǎn)。

可以代替添加在表面上生成的蒸汽的一種選擇是通過燃燒一部分重油儲備而在井下生成蒸汽及其它熱氣。這種經(jīng)由原位燃燒采收重油的方法通常稱為“火驅(qū)法”。一種更加先進(jìn)的原位燃燒方法(被稱為“水平段注空氣技術(shù)”(“THAI”))將水平生產(chǎn)井與垂直空氣注入井相組合。該方法從在兩種井中循環(huán)蒸汽開始，使得足以將井之間的油加熱至流向更低的水平生產(chǎn)井。在蒸汽填入先前井間的含油孔時，蒸汽室將油加熱并使其排出。然后停止生產(chǎn)井中的蒸汽循環(huán)并將空氣僅注入到垂直注入井中。在空氣中的氧氣使油燃燒，生成熱和燃燒氣體：CO和/或CO₂(碳的氧化物)和H₂O(蒸汽)。燃燒氣體室馬上開始從注入井向外蔓延。當(dāng)熱氣透過地層時，使更多的油受熱和裂解，降低其粘度并使其通過重力沿燃燒鋒面邊界向下流入生產(chǎn)井中。

與可替的熱力采油法如“蒸氣驅(qū)”或“蒸汽輔助重力驅(qū)油”(SAGD)相比，原位燃燒具有許多優(yōu)點(diǎn)。例如，原位燃燒不需要進(jìn)行的外部燃料源以將水加熱成蒸汽，或進(jìn)行的水源以加熱成蒸汽。這導(dǎo)致能源成本和水處理成本明顯降低。

然而，原位燃燒工藝并非完全沒有缺點(diǎn)。例如，在前進(jìn)的燃燒鋒面之前通過氣體加熱重油或瀝青時，單獨(dú)的油滴或油束可熔融、流動并熔合成油連續(xù)層。初期，油的不完全燃燒還形成含氧化合物，如醇和有機(jī)酸，它們吸附在地層礦物上，油潤濕它們，并由此促進(jìn)油連續(xù)層。熱的燃燒氣體沿阻力最小的通道而行，繞行該油連續(xù)層，并在通過生產(chǎn)井離開之前僅加熱面對火焰前緣的油連續(xù)層的表面。

加熱面對火焰前緣的油表面導(dǎo)致在該表面上的油分餾成向前運(yùn)動的較輕的蒸餾烴，和留在原位的較重的殘余烴。例如，在Athabasca油砂瀝青中，原位蒸餾高達(dá)370℃后留下多達(dá)70%的粘稠焦油形式的瀝青。在此溫度下，在瀝青分子的多核芳族芯上的烷基側(cè)鏈脫落并留下半固態(tài)瀝青。最重的瀝青質(zhì)材料在525℃-565℃之間形成。它是無定形、粘著材料，其繼續(xù)裂解、凝聚并脫氫成硬的、玻璃狀、無孔焦炭壁。在油中的鐵化合物可作為有效的催化劑來加速這種焦化。

一旦形成，該焦炭壁可大大阻礙熱流動，以致在火焰?zhèn)壬铣^500℃的溫度產(chǎn)生在產(chǎn)品側(cè)上小于27℃的溫度。此外，壁將大部分注入的空氣直接引入生產(chǎn)井中，使燃燒率減少至需要在經(jīng)濟(jì)上提高火驅(qū)的小的分?jǐn)?shù)。令人遺憾地，尚不知使這種一旦形成的焦炭壁溶解或分散的方法。通常必須鉆探新的注入井，要么鉆進(jìn)焦炭中以將其燒掉，要么鉆在焦炭的另一面以繞過壁。然而，鉆另一個井昂貴并且不能防止形成另外的壁。

概要

本發(fā)明的一個實施方案提供一種增加地層中烴的流動性的方法。該方法包括引發(fā)一部分地層內(nèi)的烴原位燃燒以形成燃燒鋒面，和在原位燃燒期間向地層中引入空氣和氨氣，其中氨氣與燃燒鋒面之前的烴接觸并與烴中的環(huán)烷酸原位反應(yīng)以形成表面活性劑。

本發(fā)明的另一實施方案提供一種從地層采收烴的方法，該方法包括：向地層中引入蒸汽；和然后向地層中引入空氣和氨氣，其中空氣支持一部分地層內(nèi)的烴原位燃燒以形成水并建立燃燒鋒面，其中氨氣與燃燒鋒面之前的烴接觸并與烴中的環(huán)烷酸原位反應(yīng)以形成表面活性劑，和其中烴、水和表面活性劑形成水包油乳液；和使用與燃燒鋒面之前的烴流體連通的生產(chǎn)井從地層除去水包油乳液。

詳細(xì)說明

本發(fā)明的一個實施方案提供一種增加地層中烴流動性的方法。該方法包括引發(fā)一部分地層內(nèi)的烴原位燃燒以形成燃燒鋒面，和在原位燃燒期間向地層中引入空氣和氨氣，其中氨氣與燃燒鋒面之前的烴接觸并與烴中的環(huán)烷酸原位反應(yīng)以形成表面活性劑。

氨(NH₃)是一種無機(jī)化合物，其在1大氣壓下在-28°F沸騰。本發(fā)明在原位燃燒期間向地層中引入氨氣，但氨能夠通過燃燒鋒面并與所述鋒面之前的烴接觸，因為氨是不易燃的。因此，優(yōu)選使用氨氣源，其基本上不含胺及其它易燃或可燃組分?？扇冀M分(如胺)將在燃燒鋒面內(nèi)燃盡，因此對于燃燒鋒面之前的任何目的都無效。此外，原位燃燒工藝涉及通過干孔蒸汽/空氣室到在燃燒鋒面之前的水凝結(jié)/油排放前緣的長和彎曲路徑。即使最小的氣溶膠也不可能透過這些孔。