用于受損瀝青儲層的sagdox幾何結構的制作方法
【專利說明】用于受損浙青儲層的SAGDOX幾何結構
【背景技術】
[0001] 加拿大阿爾伯塔省（Alberta)的Athabasca瀝青資源是世界上最大的烴類沉積之 一。用于瀝青原位采收的領先E0R方法是SAGD。但是儲層質量往往受損于頂層氣體（瀝青 上方氣體）、頂層水（瀝青上方的水）、水貧乏區（waterleanzone)、底層水（瀝青下方的 水）、頁巖和/或泥石沉積物（阻隔物（barrier)或折擋物（baffle))、薄產油區、和瀝青質 量梯度（即儲層的不均質性）。
[0002] 加拿大阿爾伯塔省的Athabasca瀝青資源由于下述原因是獨特的：
[0003] (1)阿爾伯塔省的資源包含約2. 75萬億桶瀝青（Butler,R."ThermalRecovery ofOilandBitumen",Prentice-Hall, 1991年），包括碳酸鹽沉積物。這是世界上最大的液 態烴資源之一。可采收資源（不包括碳酸鹽沉積物）目前估計有約1700億桶，分為20%的 礦藏（430 億桶）和 80%的原位E0R(1360 億桶）（CAPP,"TheFactsonOilSands"，2010 年11月）。所述原位E0R的估算量是基于SAGD或類似的工藝。
[0004] (2)傳統的石油儲層具有頂部密封（蓋巖），其防止石油泄漏并俘獲（包含）資 源。瀝青通過較輕質油源經細菌降解至其中降解的瀝青在儲層條件下為固定的階段而形 成。瀝青儲層可通常為自密封的（無蓋巖密封）。如果原位E0R工藝觸碰到瀝青區的頂部 (頂層），則可能不包含該工藝，并且瀝青可能容易地被瀝青上方的水或氣體污染。
[0005] (3)瀝青密度接近于水或鹽水的密度。一些瀝青的密度比水更大，一些的密度比水 更小。在細菌降解從而形成瀝青的期間，烴的密度可經歷密度過渡，而水可以首先比瀝青密 度更小，但變得比瀝青密度更大。瀝青儲層的水區位于瀝青上方（頂層水）、瀝青下方（底 層水）、或散布在瀝青的凈產油區中（水貧乏區（WLZ))。
[0006] (4)大多數瀝青形成于河流或河口環境。對于儲層損壞而言，這具有兩種后果。首 先，將有大量的儲層不均質性。第二，所述不均質性的規模有可能小于SAGD采收井網的規 模（見圖1)或在尺寸上小于約l〇〇〇m。預期SAGDE0R工藝將在每一個采收井網內遇到若 干種不均質性。
[0007] 目前領先的從加拿大油砂中采收瀝青的原位E0R方法是SAGD(蒸汽輔助重力泄 油）。目前使用原位E0R的可采收瀝青估計有1360億桶（CAPP(2010年））。這是世界上最 大的可采收液態氫資源之一。
[0008]SAGD是一個脆弱的工藝。溫度和壓力受限于飽和蒸汽的性質。重力泄油由低至 25psia的壓差驅動。低溫度（在飽和蒸汽工藝中）和低壓力梯度使得SAGD工藝容易受到 如上所述由于儲層不均質性的損壞。
[0009] SAGDOX是更加穩健的工藝。由于存在燃燒組分，在相等的壓力下，溫度可高于飽和 蒸汽的溫度。SAGDOX幾何結構（即井位）可補償一些會影響SAGD的儲層損壞。
[0010] 本發明描述了可如何對SAGDOX井進行鉆孔和完井，以改善如上所述由于儲層不 均質性的損壞。
【發明內容】
[0011] 本文將使用下列縮略詞：
[0012] A0GR-美國石油天然氣記者報
[0013] CAPP-加拿大石油生產商協會
[0014] CM-加拿大礦業協會
[0015] CMG-計算機建模集團
[0016] css-循環蒸汽激勵
[0017] D-滲透率，達西（Darcy)
[0018] EnCAID-恩卡納（Encana)空氣注入排量
[0019] E0R-提高石油采收率法
[0020] ERCB-能源保護局
[0021] ESP-電潛泵
[0022] ET0R-能油比（MMBTU/ 桶）
[0023] ⑶-重力泄油
[0024] HT0-高溫氧化
[0025] IBR-受損瀝青儲層
[0026] ISC-原位燃燒
[0027] JCPT_加拿大石油技術雜志
[0028] LL-長湖（LongLake)(阿爾伯塔省）
[0029]LT0-低溫氧化
[0030] 0B-過載
[0031] P_ 壓力
[0032] PG-采出（不凝性）氣體
[0033] PSC-加拿大石油協會
[0034] SAGD-蒸汽輔助重力泄油
[0035]SAGD0X-使用氧的SAGD
[0036] SAGP-蒸汽與天然氣驅
[0037]S0R-氣油比
[0038] SPE-石油工程師協會
[0039]STARS-蒸汽熱高級儲層模擬器
[0040]T-溫度
[0041] WLZ-水貧乏區
[0042] 根據本發明的一個方面，提供了利用至少一個散布在儲層中的凈產油區內的水貧 乏區（WLZ)并從所述儲層中生產瀝青的方法，其中：
[0043] (i)SAGD0X被用來提高石油采收率；
[0044] (ii)所述WLZ散布在所述儲層中的凈產油區內；
[0045] (iii)SAGD0X氧注入井鄰近于所述WLZ，優選在所述WLZ內；
[0046] 以及
[0047] (iv)在另外的井中去除不凝性氣體。
[0048] 根據本發明的另一個方面，提供了加速至少一個不連續的頁巖阻隔物或折擋物區 破裂的方法，所述頁巖阻隔物或折擋物區與飽和蒸汽（例如，SAGD)相比，鄰近于瀝青儲層 中的瀝青產油區，其中：
[0049] (i)SAGD0X被用來提高石油采收率；
[0050] (ii)所述至少一個頁巖阻隔物或折擋物區位于所述瀝青產油區內；
[0051] (iii)SAGDOX氧注入井鄰近于所述至少一個頁巖阻隔物或折擋物，優選在所述至 少一個頁巖阻隔物或折擋物的下方；優選鄰近于所述至少一個頁巖阻隔物或折擋物的中 央；以及
[0052] (iv)通過將所述SAGD0X氧注入井移動至偏離中央的位置而產生的任何不良的一 致性都通過使用至少一個采出氣體排出井（優選兩個采出氣體排出井）來控制采出氣體的 排出速率而被部分地補償，其中所述采出氣體是不凝性的。
[0053] 根據本發明的再一個方面，提供了使至少一個連續的頁巖阻隔物區破裂的方法， 所述頁巖阻隔物區在具有凈產油區的瀝青儲層中，其中：
[0054] (i)SAGD0X被用來提高石油采收率；
[0055] (ii)所述至少一個頁巖阻隔物區位于所述瀝青凈產油區內；
[0056] (iii)SAGDOX氧注入井鄰近于所述至少一個頁巖阻隔物的中央；優選所述SAGD0X 氧注入井在所述至少一個頁巖阻隔物區的上方和下方被完井；以及
[0057] (iv)至少一個采出氣體排出井鄰近于所述至少一個頁巖阻隔物區的井網邊界； 優選所述至少一個采出氣體排出井在所述頁巖阻隔物區的上方和下方完井。
[0058] 根據本發明的另一個方面，提供了提高包含具有壓力的頂層氣體的瀝青儲層中的 瀝青產量的方法，其中：
[0059] (i)SAGD0X被用來提高石油采收率；
[0060] (ii)調節SAGD0X壓力以匹配所述頂層氣體的壓力（±10% );以及
[0061] (iii)通過至少一個采出氣體排出井、優選多個采出氣體排出井來控制不凝性燃 燒氣體的存量，從而最大化SAGD0X的重力泄油室的水平增長速率；優選還最小化豎直增長 速率。
[0062] 根據本發明的另一個方面，提供了相對于SAGD提高包含具有壓力的活性底層水 的瀝青儲層中的瀝青產量的方法，其中：
[0063] (i)SAGD0X是用來提高石油采收率的工藝；
[0064] (ii)調節SAGD0X壓力以匹配所述活性底層水的壓力，優選所述底層水壓力的 (±10% )之間。
[0065] 根據本發明的再一個方面，提供了相對于SAGD提高包含具有壓力的活性頂層水 的瀝青儲層中的瀝青產量的方法，其中：
[0066] (i)E0R工藝為SA⑶0X;
[0067] (ii)選擇/調節SAGD0X壓力以基本上匹配頂層水壓力，優選（±10% );
[0068] (iii)通過至少一個采出氣體排出井、優選多個采出氣體排出井來控制重力泄油 室內不凝性氣體的存量，從而最小化豎直重力泄油增長速率。
[0069] 根據本發明的再一個方面，提供了從凈產油小于15m的瀝青儲層中生產瀝青的方 法，其中：
[0070] (i)E0R工藝為SA⑶0X;
[0071] (ii)SAGD0X具有從0? 5至1. 0的氧/蒸汽（v/v)比率。
[0072] 根據本發明的另一個方面，提供了相對于SAGD提高具有底層區和頂層區的瀝青 儲層中的瀝青產量的方法；所述底層區和所述頂層區瀝青的每一個都具有粘度，所述瀝青 儲層具有顯著的豎直瀝青質量（即粘度）梯度，其中：
[0073] (i)所述底層區的瀝青粘度大于所述頂層區的粘度，優選大于所述頂層區粘度的 兩倍；以及
[0074] (ii)EOR工藝為SAGD0X。
[0075] 優選地，所述阻隔物或折擋物區由泥石、頁巖、或泥石和頁巖的混合物組成。
[0076] 優選地，所述阻隔物或折擋物區包含多個阻隔物或折擋物區，優選在單一SAGD0X 采出井網內包含。
[0077] 優選地，多個氧注入井被用于進入/利用每一個阻隔物或折擋物區。
[0078] 優選地，待加工的瀝青具有〈10API的密度和>100,OOOcp的原位粘度。
[0079] 優選地，所述SAGD0X工藝具有氧/蒸汽（v/v)比率在0? 5和1. 0之間的氧注入速 率。
【附圖說明】
[0080] 圖1描述了現有技術的SAGD井的構造。
[0081] 圖2描述了SAGD的階段。
[0082] 圖3描述了飽和蒸汽的性質。
[0083] 圖4描述了瀝青+重質油的粘度。
[0084] 圖5描述了SAGD的水力限度。
[0085] 圖6描述了頂層氣體情況下的SAGD。
[0086] 圖7描述了頂層氣體對SAGD的影響。
[0087]圖8描述了阿爾伯塔省的瀝青上方氣體。
[0088] 圖9描述了瀝青上方氣體的技術方案路線圖。
[0089] 圖10描述了散布的瀝青貧乏區。
[0090] 圖11描述了頂層/底層水：油砂。
[0091] 圖12描述了具有散布的WLZ的SAGD0X。
[0092] 圖13描述了不連續頁巖對儲層滲透率的影響。
[0093] 圖14描述了典型的SAGD0X幾何結構。
[0094] 圖15描述了根據本發明的一個實施方式的頂層氣體情況下的SAGD0X。
[0095] 圖16描述了根據本發明的一個實施方式，SAGD0X的02注入井在WLZ儲層中的布 置。
[0096] 圖17描述了根據本發明的一個實施方式的WLZ瀝青采收率。
[0097] 圖18描述了蒸汽吹掃區內的殘余瀝青。
[0098] 圖19描述了SAGD0X的02注入井在頁巖質儲層（不連續頁巖）中的布置。
[0099] 圖20描述了SAGD0X中多個受限的頁巖阻隔物。
[0100] 圖21描述了對于連續的頁巖阻隔物，SAGD0X的02注入井和PG排出井的布置。
【具體實施方式】
[0101]SA⑶是瀝青的E0R工藝，其使用飽和蒸汽來遞送能量給瀝青儲層。圖1顯示出現 有技術的基本SA⑶幾何結構，其使用成對、平行的水平井（10, 20)(瀝青區底部（底層）上 方最多約2至8米）。上方的井（20)在同一個豎直平面內并將飽和蒸汽注入儲層（5)內。 所述蒸汽加熱瀝青和儲層基質。當蒸汽和冷瀝青之間的界面向外移動時，冷凝的蒸汽由重 力泄油至產生液體的下部水平井（10)。加熱的液體（瀝青+水）用ESP泵或氣舉系