[发明专利]通过含烃岩石的组合处理和随后的注水从所述岩石开采烃的系统和方法

说明书

与相关申请的交叉引用

本申请要求2015年1月13日提交的题为“通过含烃岩石的组合处理和注水从所述岩石开采烃的系统和方法”(Systems and Methods for Producing Hydrocarbons from Hydrocarbon Bearing Rock via Combined Treatment of the Rock and Waterflooding)的美国临时专利申请系列号62/102,713的利益，所述临时专利申请整体通过参考并入本文。

关于联邦资助的研究或开发的陈述

不适用。

技术领域

本文中描述的实施方式总的来说涉及从含烃岩石(例如地层)回收烃的方法。更具体来说，本文中描述的实施方式涉及改进所述含烃岩石的润湿性以在随后的注水期间提高所述烃的回收的方法。

背景技术

在许多储集层中，原始原油地质储量(OIP)分多个阶段回收。在通常被称为“初次”开采的初始阶段中，固有的储集层压力足以驱动油从地下储集层进入生产井。通常，仅有一部分原始OIP通过这种方法开采，通常开采所述原始OIP的至多约20％。通常被称为“二次”开采的下一个开采阶段依靠可替选的开采技术(除了固有储集层压力之外的)来回收更多的原始OIP。

注水是一种类型的二次回收技术，其利用在储集层中钻出的多个井。所述井可以包括在储集层中钻出的多个水平间隔的竖直取向的井，和/或在储集层中钻出的多个水平间隔的水平取向的井。通过一个或多个井将水在压力下注入到储集层中，每个所述井被称为“注水”井。水提高储集层压力，并且当水通过地层移动时，它将油从孔隙置换出来。置换出的油被推动或清扫通过地层，并进入一个或多个其他井，其各自被称为“生产”井。在生产井中收集的烃和任何水，通过自然流动或人工抬升(即使用或不使用人工抬升)被开采到表面。注水可用于回收额外的油，通常高达额外30％的原始OIP。在这个时间点后，继续注水的成本相对于开采的油的价值通常变得不经济。因此，在储集层被广泛注水后，多达50％的原始OIP可能保留在储集层中。一般来说，注水作为回收技术被用于轻油(32°-40°API比重)、中油(20°-32°API比重)和一些粘稠油类例如重油(低于22°API比重)和沥青(低于10°API比重)。

热回收技术特别适合于回收粘稠油类例如重油和沥青。这些技术利用热能来加热烃，降低烃的粘度并松动地层内的烃，由此能够提取并开采所述烃。水蒸气辅助重力驱油(SAGD)操作是用于回收粘稠烃的一种示例性类型的热技术。SAGD操作通常利用在储集层中钻出并且位置接近储集层底部的两个竖直间隔的水平井。将水蒸气通过被称为“注入”井的上方水平井注入到储集层中，以形成延伸到所述水平注入井周围和上方的储集层中的“水蒸气腔”。来自于所述水蒸气的热能降低了储集层中粘稠烃的粘度，由此提高了所述烃的移动性并使它们能够在重力下通过所述地层向下流动。所述移动的烃排入到被称为“开采”井的下方水平井中。在所述开采井中收集所述烃并通过自然流动或人工抬升(即使用或不使用人工抬升)将其开采到表面。

用于回收粘稠烃的另一种热技术是“热”注水操作，也被称为热水注入操作。在常规或“冷”注水中，液态水被注入到储集层中并且在注入之前不提高其温度，因此它通常在低于或等于储集层的环境温度的温度下被注入到储集层中，而在“热”注水中，在注入之前提高所述液态水的温度，因此它通常在高于储集层的环境温度的温度下注入到储集层中(例如在注入到储集层中之前将水加热)。所述热水提供了向储集层添加热能的附加益处，这降低了烃的粘度，从而允许烃更容易向开采井移动。因此，热注水常用于回收粘稠油类，而冷注水常用于轻油和中油。

发明简述