用于采收碳氢化合物的设备和方法技术

本文所述的本发明专利技术的实施例涉及用于从地下储层采收粘性碳氢化合物的方法和设备。在一个实施例中，提供了一种用于从地下储层采收碳氢化合物的方法。所述方法包括：钻探与储层连通的注入井，所述储层具有一个或多个与所述储层连通的开采井；在所述注入井中安装壳体；胶固所述壳体；对所述壳体进行穿孔；在所述壳体中布置井下蒸汽发生器；使燃料、氧化剂和水流向所述井下蒸汽发生器以在所述储层中间歇地产生燃烧产物和／或气化产物；使注入剂流向所述储层；以及通过所述一个或多个开采井生产碳氢化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于采收碳氢化合物的设备和方法
本专利技术的实施例涉及用于从地质构造采收碳氢化合物的方法和设备。更具体地，本文所提供的实施例涉及从地质构造采收粘性碳氢化合物。
技术介绍
全世界存在大量的碳氢化合物储层。许多这样的储层含有粘度通常在100至1,000,000以上厘泊(centipoise)范围内的碳氢化合物，其常被称为“沥青”、“焦油”、“重油”或“超重油”(本文统称为“粘性碳氢化合物”)。这些碳氢化合物的高粘度使其难以开采并且价格昂贵。每个粘性碳氢化合物储层是独特的，并且对用来采收其中碳氢化合物的各种方法产生不同的响应。一般地，为了提高粘性碳氢化合物的采收率，已经对这些粘性碳氢化合物采用原位加热来降低其粘度。通常，可利用诸如循环蒸汽激励(CCS)、蒸汽驱动(驱动)和蒸汽辅助重力卸油(SAGD)等方法来开采这些粘性碳氢化合物储层，在这些方法中，蒸汽从地面被注入到储层中，以加热粘性碳氢化合物并且充分降低其粘度以便进行开采。然而，一些这样的粘性碳氢化合物储层位于冻土带或冻土层下方，并且可能位于陆地表面下方深1800英尺(foot)或更深的位置处。从这些储层中提取碳氢化合物时，现有的开采方法面临着限制。例如，因为所注入的蒸汽的热量可能会使冻土膨胀或融化，所以很难通过冻土层来注入地面上所产生的蒸汽以加热粘性碳氢化合物的底层储层，而且这并不切实际。冻土的膨胀可能导致井孔的稳定性问题以及严重的环境问题，诸如所采收的碳氢化合物在井头处或者在井头下方发生渗漏或泄漏等。此外，现有的开采粘性碳氢化合物储层的方法还面临着其他限制。问题之一就在于当蒸汽从地面到储层时，蒸汽会发生井孔热量损耗。这种井孔热量损耗在海上油井中也很普遍，并且该问题会随着水深和／或井的储层深度的增加变得严重。因为蒸汽在从井头到储层的行程中发生冷却，所以当在井头处产生并且注入蒸汽时，被注入到储层中的蒸汽的质量(即，蒸汽的气相百分比)通常会随深度的增加发生下降，并且因此在注入点处井下可用的蒸汽质量远低于在地面处所产生的蒸汽质量。该情况降低了碳氢化合物采收处理的能量效率以及相关联的碳氢化合物开采率。此外，地面所生成的蒸汽会产生对环境有害的气体和副产品。众所周知，使用井下蒸汽发生器来解决从地面注入蒸汽的缺陷。井下蒸汽发生器提供了在注入到储层中之前生产井下蒸汽的能力。然而，井下蒸汽发生器也存在诸多挑战，包括高温、腐蚀以及燃烧不稳定。这些挑战经常会导致材料失效和热不稳定性以及低效。因此，仍然需要一种新型改进的、通过使用具有改善的热效率和对环境影响较小的井下蒸汽发生手段来采收重油的设备和方法。
技术实现思路
本文所描述的本专利技术的实施例涉及用于从地下储层采收粘性碳氢化合物的方法和设备。在一个实施例中，提供了一种用于从地下储层采收碳氢化合物的方法。所述方法包括：钻探与储层连通的注入井，所述储层具有一个或多个与所述储层连通的开采井；在所述注入井中安装壳体；胶固所述壳体；对所述壳体进行穿孔；在所述壳体中布置井下蒸汽发生器；使燃料、氧化剂和水流向所述井下蒸汽发生器以在所述储层中间歇地产生燃烧产物和／或气化产物；使注入剂流向所述储层；以及通过所述一个或多个开采井生产碳氢化合物。在另一个实施例中，提供了一种用于采收碳氢化合物的地面设施。所述地面设施包括：至少一个开采井和注入井，其与地下储层连通，所述至少一个开采井和所述注入井的各者具有延伸到所述地下储层中的井头和井孔；第一气体源和第二气体源，其与所述注入井邻接布置并且耦合到所述注入井的所述井头的地面侧并且与所述注入井的所述井孔的内腔选择性流体连通；以及燃料源和水源，其与所述注入井邻接布置并且耦合到所述注入井的所述井头的所述地面侧并且与配置在所述注入井的所述井孔的所述内腔中的井下蒸汽发生器选择性流体连通。在另一个实施例中，提供了一种用于采收碳氢化合物的地面设施。所述地面设施包括：注入井，其与延伸到地下储层中的至少一个开采井邻接；气体源，其与所述注入井邻接布置；燃料源和水源，其与布置在所述注入井内的燃烧器组件流体连通；以及分离单元，其与所述开采井以及所述燃料源和所述水源的一个或组合流体连通，以从流经所述开采井的流体去除气体或水的一者并且使所述气体或所述水流向所述燃料源或所述水源。附图说明为了能够更详细地了解本专利技术的上述各特征，可以参照实施例对以上简述的本专利技术进行更具体地描述，其中一些实施例在附图中示出。然而，应注意，附图仅示出了本专利技术的典型实施例，并且因此不应被认为限制了本专利技术的范围，因为本专利技术可以允许其他等同有效的实施例。图1是储层管理系统的一个实施例的示意性图表。图2A是可用在图1的储层中的提高原油采收率(EOR)输送系统的一个实施例的等轴视图。图2B是图2A中所示的EOR输送系统的一部分的示意性剖视图。图3A是图2的EOR输送系统的中央装置的剖视图。图3B是可与图2的EOR输送系统一起使用的中央装置的另一个实施例的等轴视图。图4是描绘可与图2的EOR输送系统一起使用的安装／完成处理的一个实施例的流程图。图5是利用了图2的EOR输送系统的实施例的EOR作业的正视图。图6是EOR作业的另一个实施例的等轴正视图。图7是EOR基础设施的一个实施例的示意性图示。图8是EOR基础设施的另一个实施例的示意性图示。为了便于理解，在可能的情况下，已经使用了相同的附图标记来标示附图中的相同元件。应注意，一个实施例中所公开的元件可以有益地用在其他实施例中，无需特别指明。具体实施方式本专利技术的实施例涉及从地下储层采收粘性碳氢化合物。本文所述的粘性碳氢化合物包括粘度在约100cp(centipoise)到1,000,000cp以上范围内的碳氢化合物。本文所述的本专利技术的实施例可用在由非多孔或多孔的岩石(例如页岩、砂岩、石灰石、碳酸钙及其组合等)组成的地下储层中。本专利技术的实施例可用在提高原油采收率(EOR)技术中，其中该EOR技术采用了燃烧产物(例如，热气)和／或气化产物(例如，蒸汽)的原位气体注入，化学流体(例如，降粘流体(例如，二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、氢气(H2)及其组合等)的化学注入和／或原位溢流，微生物和／或颗粒注入及其组合。本专利技术的实施例提供了用于将燃烧产物、蒸汽和／或其他注入剂注入到储层中的井下蒸汽发生器。本文所述的井下蒸汽发生器与重力无关并且可以在水平井、竖直井或任何方向的井中可靠地执行燃烧、气化和／或注入。图1是采用了本文所述的实施例的储层管理系统100的一个实施例的示意性图表。储层管理系统100包括EOR输送系统105，该EOR输送系统105至少包括与含碳氢化合物储层115流体连通的第一注入井110。储层管理系统100至少还包括与储层115和／或第一注入井110流体连通的第一开采井120。包括第一注入井110的EOR输送系统105包括井下蒸汽发生器(即，燃烧器125)，其有助于工程化的蒸汽库并且有助于在储层115中形成一个或多个推进区130A-130E。向燃烧器125提供不同的流体(例如，燃料、氧化剂、以及水或蒸汽等)，以便在储层115中提供对储层115进行加压和加热的由蒸汽和燃烧副产物组成的排气。储层115被分为区130A-130E并且曲线135A-135C覆盖者区130A-130E中的每一个。曲线135A表示存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从地下储层采收碳氢化合物的方法，所述方法包括以下步骤：钻探与储层连通的注入井，所述储层具有与所述储层连通的一个或多个开采井；在所述注入井中安装壳体；胶固所述壳体；对所述壳体进行穿孔；在所述壳体中布置井下蒸汽发生器；使燃料、氧化剂和水流向所述井下蒸汽发生器以在所述储层中间歇地产生燃烧产物和／或气化产物；使注入剂流向所述储层；以及通过所述一个或多个开采井生产碳氢化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.27 US 61/512,0851.一种用于从地下储层采收碳氢化合物的方法，所述方法包括以下步骤：钻探与储层连通的注入井，所述储层具有与所述储层连通的一个或多个开采井；在所述注入井中安装壳体；胶固所述壳体；对所述壳体进行穿孔；在所述壳体中布置井下蒸汽发生器；在所述壳体中布置封装器以将所述壳体流体地分隔成上部容积和下部容积，其中，所述井下蒸汽发生器布置在所述壳体的所述上部容积内；使燃料、氧化剂和水流向所述井下蒸汽发生器以在所述储层中间歇地产生排气；使注入剂流向所述储层；以及通过所述一个或多个开采井生产碳氢化合物。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述壳体的所述上部容积中配置封装器流体。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述封装器流体包括气体和液体。4.根据权利要求2所述的方法，还包括：使所述封装器流体在地面和所述壳体之间循环。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述壳体包括耐腐蚀性合金壳体。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述耐腐蚀性合金壳体布置在所述井下蒸汽发生器下方。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述注入剂包括降粘气体、纳米颗粒和微生物中的一者或组合。8.根据权利要求7所述的方法，其中，当所述井下蒸汽发生器产生所述排气时，所述注入剂流向所述储层。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述排气包括蒸汽。10.根据权利要求7所述的方法，其中，当所述井下蒸汽发生器未产生所述排气时，所述注入剂流向所述储层。11.一种包括用于采收碳氢化合物的地面设施的系统，所述系统包括：至少一个开采井和注入井，其与地下储层连通，所述至少一个开采井和所述注入井的各者具有延伸到所述地下储层中的井头和井孔；第一气体源和第二气体源，其与所述注入井邻接布置并且耦合到所述注入井的所述井头的地面侧并且与所述注入井的所述井孔的内腔选择性流体连通；以及燃料源和水源，其与所述注入井邻接布置并且耦合到所述注入井的所述井头的所述地面侧并且与配置在所述注入井的所述井孔的所述内腔中的井下蒸汽发生器选择性流体连通，其中，所述井下蒸汽发生器耦合到中央装置，所述中央装置具有多个导管，用以将流体输送给所述井下蒸汽发生器并且在所述注入井的所述井头与所述井下蒸汽发生器之间传输信号，并且其中，所述井下蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼·古斯·卡斯特罗乔凡尼，查尔斯·H·威尔，马文·J·施奈德，麦伦·I·库尔曼，艾伦·R·哈里森，诺曼·W·小海因，
申请(专利权)人：世界能源系统有限公司，
类型：
国别省市：