[发明专利]重质碳氢化合物流体的增产和开采

说明书

技术领域

本发明一般涉及碳氢化合物流体的开采(recovery)，特别涉及碳氢化合物流体的现场热增产(thermal stimulation)和开采。

背景技术

重油和超重油和沥青是世界上最大的沉淀物类型的可开采碳氢化合物。例如，加拿大艾伯特的探明的可开采的重油储量大于中东的所有轻油储量。这里使用的重油和超重油是指具有不多于约22.5°API的美国石油组织(API)重力或比重的含碳氢化合物的材料，而沥青指具有不多于约10°API的API重力的含碳氢化合物材料。通过比较，轻原油被定义为具有高于约31.1API的API重力，且中油被定义为具有约22.3API至31.1API之间的API重力。沥青在常温下或不稀释时不流动，且通常被“加浓”至31API至33API的API重力。该加浓的油被称为合成油。

为了开采重油和沥青，要降低其粘度。在一种通常的商用开采中油和沥青的方法中，蒸汽被加压注入到含油地层中。蒸汽加热包括油和/或沥青的地层，使得其在蒸汽(和/或其它(一种或多种)流体)压力下流动到开采井，在那里被泵送到表面以供精炼。在一个称为SAGD或蒸汽辅助重力引流(Steam Assisted Gravity Drainage)的蒸汽辅助技术中，蒸汽被用于加热石油，该石油随后(在流体压力或重力的作用下)向下流动到位于石油地层下的水平开采井。另一种重油开采方法点燃注射气体以建立高温高压的火焰锋面，其扫过石油地层，推动其前面的一些石油。在另一重油开采方法中，实施各种形式的流体注入(例如二氧化碳、水、蒸汽、表面活性剂(其降低石油和地质地层之间的流体层的粘度)、碱性化学物质、聚合物等)。

使用电磁能量(通常为电或射频或RF)来加热重油地层已为人熟知多年。该技术在1970年代被引入，当时广泛地关注于开发油页岩储量。该技术具有多种变化，从相对较低的频率到射频和微波。这些包括多探针“封闭”场加热配置，单探针加热配置和辐射结构。

例如，Bell的US2799641披露了一种通过电解装置的增产方法，其中直流电使得石油流过电渗透装置。另一种电渗透技术披露于Kermabon的US4466484。其它公开内容(例如Gill的US3507330、Kern的US3874450和Whitting的US4084638)描述了通过电方法尝试加热靠近井孔区域以及更远距离的部分储油层。

Kasevich在US4301865中披露了使用RF发射棒的地下阵列，其围绕一要加热的限定体积。该阵列具体用于油页岩油母质的开采。

Bridges等人在US4140180、4144935、4790375、5293936、5621844、4485868和5713415中披露了地下RF加热元件的配置和相关变压器和电缆装置，这些都用于在生产井或附近的封闭限定空间的体积加热。

Elligsen在US6499536中提出在井中注入RF吸收材料作为增强局部加热效果的方法。

Yuan在US6631761中提出井周围的电极装置作为另一种控制加热效果的方法，与如Bridges等人提出的RF探针相协作。

Haagensen在US4620593和Jeambey在US4912971都提出用于RF(和微波)加热的实际地下天线。Haagensen还提出一种放置在井套中的改良的波导。但是，在仅能用的相关微波频率下，该波导对于安装在任意标准井套中来说还是太大。

Supernaw的US5109927描述了使用一种假设定向天线(hypotheticaldirectional antenna)来选择性地把能量引导到生产区的下部区域以改善蒸汽开采。

总体上，RF加热增产技术已遇到多个缺陷。

这些缺陷包括加热探针周围的局部碳化、有限的场穿透、电子井下元件失效等。这些缺陷引起了在电元件上的改进以及试图在整个加热区域内建立更均匀的能量分布。

使用声能来增产重油开采长时间来已为人所知。Bodine的US3378075和Williams的US4437518描述了使用声波传送器作为油井增产的手段。Sherborne的US2670801是披露使用声波能量用于该目的的最早的文献之一。Wesley在US4345650中还还披露了使用爆炸性的、腐蚀性的电火花作为在地下石油地层处或其附近产生高强度声波的手段来增产石油。