[发明专利]油田改进的就地燃烧工艺

说明书

本申请是申请号为200580026491.6、申请日为2005年6月7日的同名国际申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及当从地下油藏中进行石油开采时通过利用水平生产井进行的末端到跟部就地燃烧工艺(toe-to-heel in situ combustion process)而提高安全性和采收率的工艺，例如美国专利5,626,191和6,412,557所公开的。

背景技术

美国专利5,626,19和6,412,557在这里并入它们的全部，上述专利公开了用于从地下油藏(100)中生产石油的就地燃烧工艺，该工艺利用了布置在油藏(100)中相对高的注入井(102)和在油藏(100)中相对低的全部生产井(103-106)。生产井具有水平段(107)，该水平段一般被定向为垂直于从注入井(102)扩散的、通常为直线的、并横向上垂直延伸的燃烧前沿。段(107)被定位在前进的燃烧前沿的路径上。空气，或其它氧化气体，例如富氧空气，通过井102被注入，该井102可以是垂直井、水平井或这样井的组合。美国专利5,626,19中的工艺被称作“THAI^TM”，是“末端到跟部空气注入”的缩写，美国专利6,412,557中的工艺被称作“Capri^TM”，Archon技术有限公司拥有该商标，该公司是加拿大Alberta卡尔加里[加拿大西南部城市]Petrobank Energy and Resources Ltd.的一个子公司。

引起关注的是氧气进入水平井内时THAI^TM和Capri^TM工艺的安全性，它有可能在油井内和极端高温的情况引起石油燃烧，而这将毁坏油井。如果注入速度保持的很低，这样的氧气突进将不会发生，然而，为了维持高的产油率和在燃烧前缘处高的氧气流量，高的注入速度是值得期待的。已经知道高的氧气流量能使燃烧保持在高温氧化(HTO)状态，达到高于350℃的温度，并把燃料基本上燃烧成二氧化碳。在低的氧气流量下，低温氧化(LTO)发生，而且温度不超过350℃。在LTO状态下，氧气变得包含到有机分子内，形成极性化合物，它稳定了有害的水-油乳液和因为形成了羧酸而加速了腐蚀。总之，使用相对低的氧化剂注入速度不是防止水平井中燃烧的可接受方法。

所需要的是在防止氧气进入水平井的同时增加氧化气体注入速度的方法。本发明提供了这样一种方法。

发明内容

THAI^TM和Capri^TM工艺依赖于两种驱动油、水和燃烧气体进入水平井筒内以运送到地面的力。这些是重力泄油和压力。液体，主要是石油，在重力作用下排到井筒内，因为井筒被布置在油藏的较低区域内。液体和气体在压力梯度的作用下一起向下流动进入水平井筒内，该压力梯度是在油藏和井筒之间建立的。

在油藏预加热阶段，或启动程序，蒸汽通过延伸到井末端的管道在水平井内循环。蒸汽通过套管的环空流回地面。这个过程在沥青油藏内是必要的，因为可以进入油井内的冷油将非常粘而且流动不好，可能阻塞井筒。蒸汽也通过注入井循环，也注入到注入井和水平井末端之间的区域内的油藏中，以在开始向油藏内注入氧化气体之前加热油并增加它的流动性。

前面提到的专利表明，通过连续的氧化气体注入，一准垂直的燃烧前缘形成并从水平井的井末端方向向井跟部横向移动。因此，相对于燃烧区的位置，形成了油藏的两个区域。朝向末端方向，是主要由氧化气体充满的石油枯竭区域，在另一边是包括冷油或沥青的油藏区域。在较高的氧化剂注入速度下，油藏压力升高，可以超过燃料沉积速度，因此包含剩余氧气的气体可以被推入石油枯竭区域内的水平井筒。油和氧气一起在井筒内的结果是引起燃烧，和当达到高温时，或许超过1000℃时，可能发生爆炸。这可以给井筒带来不能挽回的损失，包括挡砂筛管的失效。为了安全和连续采油作业，必须避免氧气的存在和井筒温度超过425℃。

几种阻止氧气进入生产井的方法是基于减少油藏和水平井筒之间的压差。这些是：1.为了减少油藏压力而降低氧化气体的注入速度，和2.为了增加井筒压力而降低流体减少速度。这两种方法都导致采油速度的下降，这在经济上是有害的。传统的观点也认为，直接向井筒内注入流体将增加井筒压力，但对开采速度非常有害。

因此，为了克服现有技术的缺点，并增加从地下油藏开采烃的安全性和生产能力，在第一概括性实施例的本发明中包括了用于从地下油藏开采液体烃的就地燃烧工艺，该工艺包括步骤：

(a)提供至少一个注入井，该注入井用于把氧化气体注入到地下油藏的上面部分；