CN104919134A - 用于受损沥青储层的sagdox几何结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及利用至少一个散布在储层中的净产油区内的水贫乏区(WLZ)并从所述储层中生产沥青的方法，所述方法包括利用使用氧的蒸汽辅助重力泄油(SAGDOX)来提高石油采收率，设置邻近于所述WLZ的SAGDOX氧注入井，以及去除不凝性气体。

Description

用于受损沥青储层的SAGDOX几何结构
背景技术
加拿大阿尔伯塔省(Alberta)的Athabasca沥青资源是世界上最大的烃类沉积之一。用于沥青原位采收的领先EOR方法是SAGD。但是储层质量往往受损于顶层气体(沥青上方气体)、顶层水(沥青上方的水)、水贫乏区(water lean zone)、底层水(沥青下方的水)、页岩和/或泥石沉积物(阻隔物(barrier)或折挡物(baffle))、薄产油区、和沥青质量梯度(即储层的不均质性)。
加拿大阿尔伯塔省的Athabasca沥青资源由于下述原因是独特的：
(1)阿尔伯塔省的资源包含约2.75万亿桶沥青(Butler,R.“ThermalRecovery of Oil and Bitumen”,Prentice-Hall,1991年)，包括碳酸盐沉积物。这是世界上最大的液态烃资源之一。可采收资源(不包括碳酸盐沉积物)目前估计有约1700亿桶，分为20％的矿藏(430亿桶)和80％的原位EOR(1360亿桶)(CAPP,“The Facts on Oil Sands”,2010年11月)。所述原位EOR的估算量是基于SAGD或类似的工艺。
(2)传统的石油储层具有顶部密封(盖岩)，其防止石油泄漏并俘获(包含)资源。沥青通过较轻质油源经细菌降解至其中降解的沥青在储层条件下为固定的阶段而形成。沥青储层可通常为自密封的(无盖岩密封)。如果原位EOR工艺触碰到沥青区的顶部(顶层)，则可能不包含该工艺，并且沥青可能容易地被沥青上方的水或气体污染。
(3)沥青密度接近于水或盐水的密度。一些沥青的密度比水更大，一些的密度比水更小。在细菌降解从而形成沥青的期间，烃的密度可经历密度过渡，而水可以首先比沥青密度更小，但变得比沥青密度更大。沥青储层的水区位于沥青上方(顶层水)、沥青下方(底层水)、或散布在沥青的净产油区中(水贫乏区(WLZ))。
(4)大多数沥青形成于河流或河口环境。对于储层损坏而言，这具有两种后果。首先，将有大量的储层不均质性。第二，所述不均质性的规模有可能小于SAGD采收井网的规模(见图1)或在尺寸上小于约1000m。预期SAGD EOR工艺将在每一个采收井网内遇到若干种不均质性。
目前领先的从加拿大油砂中采收沥青的原位EOR方法是SAGD(蒸汽辅助重力泄油)。目前使用原位EOR的可采收沥青估计有1360亿桶(CAPP(2010年))。这是世界上最大的可采收液态氢资源之一。
SAGD是一个脆弱的工艺。温度和压力受限于饱和蒸汽的性质。重力泄油由低至25psia的压差驱动。低温度(在饱和蒸汽工艺中)和低压力梯度使得SAGD工艺容易受到如上所述由于储层不均质性的损坏。
SAGDOX是更加稳健的工艺。由于存在燃烧组分，在相等的压力下，温度可高于饱和蒸汽的温度。SAGDOX几何结构(即井位)可补偿一些会影响SAGD的储层损坏。
本发明描述了可如何对SAGDOX井进行钻孔和完井，以改善如上所述由于储层不均质性的损坏。
发明内容
本文将使用下列缩略词：
AOGR–美国石油天然气记者报
CAPP–加拿大石油生产商协会
CIM–加拿大矿业协会
CMG–计算机建模集团
CSS–循环蒸汽激励
D–渗透率，达西(Darcy)
EnCAID–恩卡纳(Encana)空气注入排量
EOR–提高石油采收率法
ERCB–能源保护局
ESP–电潜泵
ETOR–能油比(MMBTU/桶)
GD–重力泄油
HTO–高温氧化
IBR–受损沥青储层
ISC–原位燃烧
JCPT–加拿大石油技术杂志
LL–长湖(Long Lake)(阿尔伯塔省)
LTO–低温氧化
OB–过载
P–压力
PG–采出(不凝性)气体
PSC–加拿大石油协会
SAGD–蒸汽辅助重力泄油
SAGDOX–使用氧的SAGD
SAGP–蒸汽与天然气驱
SOR–气油比
SPE–石油工程师协会
STARS–蒸汽热高级储层模拟器
T–温度
WLZ–水贫乏区
根据本发明的一个方面，提供了利用至少一个散布在储层中的净产油区内的水贫乏区(WLZ)并从所述储层中生产沥青的方法，其中：
(i)SAGDOX被用来提高石油采收率；
(ii)所述WLZ散布在所述储层中的净产油区内；
(iii)SAGDOX氧注入井邻近于所述WLZ，优选在所述WLZ内；
以及
(iv)在另外的井中去除不凝性气体。
根据本发明的另一个方面，提供了加速至少一个不连续的页岩阻隔物或折挡物区破裂的方法，所述页岩阻隔物或折挡物区与饱和蒸汽(例如，SAGD)相比，邻近于沥青储层中的沥青产油区，其中：
(i)SAGDOX被用来提高石油采收率；
(ii)所述至少一个页岩阻隔物或折挡物区位于所述沥青产油区内；
(iii)SAGDOX氧注入井邻近于所述至少一个页岩阻隔物或折挡物，优选在所述至少一个页岩阻隔物或折挡物的下方；优选邻近于所述至少一个页岩阻隔物或折挡物的中央；以及
(iv)通过将所述SAGDOX氧注入井移动至偏离中央的位置而产生的任何不良的一致性都通过使用至少一个采出气体排出井(优选两个采出气体排出井)来控制采出气体的排出速率而被部分地补偿，其中所述采出气体是不凝性的。
根据本发明的再一个方面，提供了使至少一个连续的页岩阻隔物区破裂的方法，所述页岩阻隔物区在具有净产油区的沥青储层中，其中：
(i)SAGDOX被用来提高石油采收率；
(ii)所述至少一个页岩阻隔物区位于所述沥青净产油区内；
(iii)SAGDOX氧注入井邻近于所述至少一个页岩阻隔物的中央；优选所述SAGDOX氧注入井在所述至少一个页岩阻隔物区的上方和下方被完井；以及
(iv)至少一个采出气体排出井邻近于所述至少一个页岩阻隔物区的井网边界；优选所述至少一个采出气体排出井在所述页岩阻隔物区的上方和下方完井。
根据本发明的另一个方面，提供了提高包含具有压力的顶层气体的沥青储层中的沥青产量的方法，其中：
(i)SAGDOX被用来提高石油采收率；
(ii)调节SAGDOX压力以匹配所述顶层气体的压力(±10％)；以及
(iii)通过至少一个采出气体排出井、优选多个采出气体排出井来控制不凝性燃烧气体的存量，从而最大化SAGDOX的重力泄油室的水平增长速率；优选还最小化竖直增长速率。
根据本发明的另一个方面，提供了相对于SAGD提高包含具有压力的活性底层水的沥青储层中的沥青产量的方法，其中：
(i)SAGDOX是用来提高石油采收率的工艺；
(ii)调节SAGDOX压力以匹配所述活性底层水的压力，优选所述底层水压力的(±10％)之间。
根据本发明的再一个方面，提供了相对于SAGD提高包含具有压力的活性顶层水的沥青储层中的沥青产量的方法，其中：
(i)EOR工艺为SAGDOX；
(ii)选择/调节SAGDOX压力以基本上匹配顶层水压力，优选(±10％)；
(iii)通过至少一个采出气体排出井、优选多个采出气体排出井来控制重力泄油室内不凝性气体的存量，从而最小化竖直重力泄油增长速率。
根据本发明的再一个方面，提供了从净产油小于15m的沥青储层中生产沥青的方法，其中：
(i)EOR工艺为SAGDOX；
(ii)SAGDOX具有从0.5至1.0的氧/蒸汽(v/v)比率。
根据本发明的另一个方面，提供了相对于SAGD提高具有底层区和顶层区的沥青储层中的沥青产量的方法；所述底层区和所述顶层区沥青的每一个都具有粘度，所述沥青储层具有显著的竖直沥青质量(即粘度)梯度，其中：
(i)所述底层区的沥青粘度大于所述顶层区的粘度，优选大于所述顶层区粘度的两倍；以及
(ii)EOR工艺为SAGDOX。
优选地，所述阻隔物或折挡物区由泥石、页岩、或泥石和页岩的混合物组成。
优选地，所述阻隔物或折挡物区包含多个阻隔物或折挡物区，优选在单一SAGDOX采出井网内包含。
优选地，多个氧注入井被用于进入/利用每一个阻隔物或折挡物区。
优选地，待加工的沥青具有<10API的密度和>100,000cp的原位粘度。
优选地，所述SAGDOX工艺具有氧/蒸汽(v/v)比率在0.5和1.0之间的氧注入速率。
附图说明
图1描述了现有技术的SAGD井的构造。
图2描述了SAGD的阶段。
图3描述了饱和蒸汽的性质。
图4描述了沥青+重质油的粘度。
图5描述了SAGD的水力限度。
图6描述了顶层气体情况下的SAGD。
图7描述了顶层气体对SAGD的影响。
图8描述了阿尔伯塔省的沥青上方气体。
图9描述了沥青上方气体的技术方案路线图。
图10描述了散布的沥青贫乏区。
图11描述了顶层/底层水：油砂。
图12描述了具有散布的WLZ的SAGDOX。
图13描述了不连续页岩对储层渗透率的影响。
图14描述了典型的SAGDOX几何结构。
图15描述了根据本发明的一个实施方式的顶层气体情况下的SAGDOX。
图16描述了根据本发明的一个实施方式，SAGDOX的O2注入井在WLZ储层中的布置。
图17描述了根据本发明的一个实施方式的WLZ沥青采收率。
图18描述了蒸汽吹扫区内的残余沥青。
图19描述了SAGDOX的O2注入井在页岩质储层(不连续页岩)中的布置。
图20描述了SAGDOX中多个受限的页岩阻隔物。
图21描述了对于连续的页岩阻隔物，SAGDOX的O2注入井和PG排出井的布置。
具体实施方式
SAGD是沥青的EOR工艺，其使用饱和蒸汽来递送能量给沥青储层。图1显示出现有技术的基本SAGD几何结构，其使用成对、平行的水平井(10,20)(沥青区底部(底层)上方最多约2至8米)。上方的井(20)在同一个竖直平面内并将饱和蒸汽注入储层(5)内。所述蒸汽加热沥青和储层基质。当蒸汽和冷沥青之间的界面向外移动时，冷凝的蒸汽由重力泄油至产生液体的下部水平井(10)。加热的液体(沥青+水)用ESP泵或气举系统泵送(或运送)到表面。
图2显示出SAGD如何成熟。初期蒸汽室(1)从陡峭侧面和室的顶部泄油沥青。当所述室增长(2)并触碰到净产油区的顶部时，从室顶部的泄油停止，并且当所述室继续向外增长时，侧壁的斜度降低。沥青生产率在约1000桶/天、当所述室触碰到净产油区的顶部时达到峰值，而当所述室向外增长时降低(3)，直至最终(10-20年)达到经济上的限度。
由于采出流体具有或接近饱和蒸汽的温度，因此只有所述蒸汽的潜热有助于所述(在储层中的)工艺。由于蒸汽被注入到储层中，所以重要的是确保蒸汽具有高质量。
在良好、均质储层中的SAGD工艺的特征可以仅在于几个量度：
(1)饱和蒸汽的温度(或压力)
(2)沥青生产速率(一个关键的经济因素)，和
(3)SOR–工艺效率的量度
对于受损的储层，添加第四个量度–水循环比(WRR)使得能够明了多少注入的蒸汽作为冷凝水返回。WRR是作为液态水量度的产生的水与注入蒸汽的体积比。
在质量良好的储层中，SAGD的操作是简单直接的。蒸汽注入上部水平井的速率和蒸汽压力通过操作者选择的压力目标来控制。如果压力低于所述目标，则提高蒸汽压力和注入速率。如果压力高于所述目标，则进行相反的操作。控制下部水平井的生产速率以实现作为在储层条件下饱和蒸汽的平均温度和采出流体(沥青+水)的实际温度之间差异的过冷目标。采出流体保持在比饱和蒸汽更低的温度下，以确保新鲜蒸汽不被采出。20℃是典型的过冷目标。这也被称为蒸汽疏水阀控制。
SAGD的操作者有两种选择–工艺的过冷目标和操作压力。操作压力可能更为重要。压力越高，与饱和蒸汽的性质相关联的蒸汽温度越高(图3)。随着操作温度升高，加热的沥青的温度也升高，其反过来降低沥青的粘度。沥青的粘度是温度的强函数。图4描述了各种沥青采收站点和沥青粘度vs.各个站点沥青的操作温度的关系。SAGD井对的生产率正比于沥青粘度倒数的平方根(Butler(1991年))。所以压力越高，沥青的采收更快——这是一个关键的经济性能指标。
但是，如果压力增加则会失去效率。只有蒸汽的潜热有助于(在储层中的)SAGD工艺。当升高蒸汽压力(P)和温度(T)以改善生产率时，蒸汽的潜热含量下降(图3)。此外，当升高压力、温度时，需要更多能量来将储层基质加热到饱和蒸汽温度，以致于热损失增加(SOR和ETOR增加)。
SAGD操作者通常选择最大化经济收益和尽可能地升高压力、温度。压力通常比天然储层压力高得多。一些操作者已操作过度、超过了破裂压力(裂压)，并引起蒸汽和砂的表面穿透(Roche,P."Beyond Steam",New.Tech.Mag.,，2011年9月)
从图5中清晰可见，SAGD还可能存在水力限度。两个SAGD井(10，20)之间的静压头约为8psia(56kPa)。当泵吸或采出沥青和水(10)时，所述井中由于摩擦力而存在自然压降。如果该压降超过所述静压头，则蒸汽/液体界面(50)可能“倾斜”并与开采井或注入井(10，20)相交。如果与开采井(10)相交，则蒸汽可能穿透。如果与注入井(20)相交，则它可能溢流，并且可能缩短有效注入井长度。由于该限制，对于目前的标准管尺寸和井(10，20)之间5m的间距而言，SAGD井的长度限于约≤1000m。
对于具有水入侵的受损SAGD储层的一个常见补救是将SAGD的操作压力降低至匹配天然储层压力——也称为低压SAGD。其由于下述原因，这在最好情况下是困难的，而在最坏情况下是不切实际的：
(1)在净产油区存在天然的静压梯度。例如，对于30m的净产油区，静压头约为50psi(335kPa)。由于蒸汽室为气体，其处在恒定压力下。应选择什么压力来匹配储层压力？
(2)SAGD中还存在侧压梯度。选择SAGD开采井的管尺寸，以致于当泵吸时的自然压力梯度小于SAGD蒸汽注入井和沥青开采井之间的静压差异(约为8psia或56kPa)。如果存在侧压梯度的话，如何能够将SAGD压力与储层压力相匹配？
(3)对SAGD的压力控制是困难的，并且测量是不精确的。预期会有±200kPa的压力控制不确定度。
如上所述，标准的沥青EOR工艺是SAGD。SAGD目前是主要的沥青EOR工艺。理想地，SAGD最适合于具有干净的砂、高沥青饱和度、高渗透率(特别在竖直方向上)和高孔隙率的均质沥青储层。但是，Athabasca砂质储层相对于理想预期具有若干损坏，包括(但不限于)以下：
(1)顶层气体(也称为沥青上方气体)是沥青储层上方(或通过活性顶层水区连接到沥青储层)的气体饱和区。已有报告称，油砂区域的约三分之一具有油砂(沥青)储层和上覆气藏(图3)(Li,P.等，"GasoverBitumen Geometry and its SAGD Performance Analysis with CoupledReservoir Gas Mechanical Simulation",JCPT，2007年1月)。还已有报道称对于所述油砂区域，约60％的气藏连接到沥青沉积物(Lowey,M.,"Bitumen Strategy Needs Better Grounding,Business Edge，2004年1月15日)。因此，如果我们采纳这两个报告的表面价值，以面积计约20％的所述油砂具有连接到沥青储层的顶层气体。这可能低估了问题的尺度。在另一项研究中，据估计，所述油砂区域(McMurray地层)的40％包括可以连接到下伏沥青的顶层气体。
(2)水贫乏区(WLZ)–在烃储层中，其中沥青饱和度相对于沥青产油区显著降低的区。出于本文的目的，我们将WLZ定义为<50％(v/v)的在储层的孔隙体积中的沥青饱和度。这些区可或为“活性的”(>50m3/天的水补给速率)或为“受限的”(<50m3/天的水补给速率)。
(3)顶层/底层水–取决于沥青和水的密度(以及当沥青通过石油的细菌降解而采出时的历史密度)，高水饱和度(>50％(v/v))的区可直接存在于沥青产油区的上方(顶层水)或直接下方(底层水)。这些区通常是“活性的”，具有高补给速率。
(4)页岩/泥石–页岩是由泥组成的、细粒的碎屑沉积岩，所述泥是粘土矿物的片和细小碎片(粉砂大小的颗粒)的混合物。页岩一般是不能渗透的和易裂的(薄层)。黑色页岩含有大于1％的碳质材料，其表示还原性环境(即石油储层)。粘土，包括高岭石、蒙脱石和伊利石是多数页岩的主要成分。泥石是相关的材料，具有相同的页岩固体成分，但是具有多得多的水并且没有易裂性。泥石具有极低的渗透率。
页岩和泥石形成两种类型的储层损坏–1)折挡物是产油区内的页岩/泥石条痕，但仅有有限的面积范围；2)阻隔物是更广泛的页岩/泥石层，具有与SAGD采收井网相同的规模(即>105m2)。
Athabasca沥青资源(McMurray地层)平均含有约20至40％(v/v)的页岩和泥石。商业操作者将其评价为具有少得多的页岩和/或泥石损坏的区域的高级资源。但对于大多数资源来说，任何原位采收的工艺都必须应对显著的页岩和泥石浓度。
(5)薄产油层(thin pay)–总体上在Athabasca沥青沉积的周边，沥青产油区可能是薄的，而不在SAGD的经济限度(即<15m厚)之内。
(6)沥青质量梯度–由于沥青通过生物降解产生，所以接近沥青储层底部的沥青相对于在净产油区中较高处的沥青通常具有显著下降的质量(较低的API，增大的粘度)。由于沉积环境，沥青质量也存在显著的侧向变化(Adams,J.等，"Controls on the Variability of FluidProperties of Heavy Oils and Bitumen in Foreland Basin:A Case Historyfrom The Albertan Oil Sands,"Bitumen Conf,Banff,阿尔伯塔省，2007年9月30日)。
SAGD在均质沥青储层中的操作是简单直接的。但是，受损的沥青储层可导致SAGD性能和SAGD操作的下述问题：
(1)顶层气体(图6)–阿尔伯塔省具有大量沥青资源，其顶层气体与所述沥青相连接。这造成了多个问题。如何采收沥青而不受来自该气体的干扰？如何最大化沥青的采收？应允许首先采收气体(耗尽气层内的压力)还是采收沥青(即，哪个优先)？阿尔伯塔监管者(ERCB)意识到所述问题，决定沥青优先而关闭了该省内多个气井(Lowey,M.,"Bitumen Strategy Needs Better Grounding,Business Edge，2004年1月15日)。
(i)顶层气体可充当蒸汽的漏失层(图7)，因此SAGD的操作压力必须与气体压力相平衡。但是，该平衡是脆弱的。
(ii)如果SAGD压力过低，则顶层气体可溢满SAGD蒸汽室并通过稀释蒸汽而降低温度。这降低了SAGD生产率。
(iii)如图7底部所示，如果SAGD压力过高，则蒸汽流失至气层并且SOR将增大。
(iv)在地质或工艺中的任何不均质性都会导致(ii)和(iii)同时发生并加速生产损耗。
(v)如果气体移至SAGD蒸汽室，则可能损害将来的气体生产。
(vi)如果顶层气体已经从先前的气体生产中耗尽压力，则SAGD操作者将不得不降低压力以平衡所述工艺，并且将损失生产率。
现有技术文献报告了具有沥青上方气体的SAGD的下述问题：
(i)评价了顶层气体问题，关闭了相关区域(图8)中的938个气井(Lowey(2004年))(Ross,E."Injected Air Replaces Gas in Depleted Gasover Bitumen Reservoir"New Tech.Mag.，2009年5月1日)。当时，这相当于阿尔伯塔气体产量的约2％或约130MMSCFD的天然气。
(ii)存在技术路线图和工业/政府研发项目来试图解决或改善沥青上方气体的问题(图8和9)(阿尔伯塔省，"Gas Over Bitumen",Alt.EnergyWebsite，2011年)。焦点在于低压SAGD、替代EOR工艺、和气体再增压方案。有一些进展，但该问题并未全部解决(Triangle ThreeEngineering"Technical Audit Report,Gas Over Bitumen TechnicalSolutions"，2010年12月)(Jaremko,D.,"PressureCommunication",Oilweek，2006年2月)。
(iii)一次演讲将沥青上方气体确定为需要进行工作和改进的主要问题之一(Industry Canada,"Oil Sands Technology Roadmap-In situBitumen Production"，2010年8月)。
(iv)Encana(现为Cenovus)已经开发出一种工艺以在沥青储层附近的气层内燃烧残余的沥青来对所述气层进行再增压，使得可在更高压力下操作SAGD来实现更高的沥青生产率。
(v)CSS在Clearwater地层内进行的沥青上方气体模拟研究断定，顶层气体的产生对于CSS使用水平井没有不利影响(Adegbesan,K.O.,"Gas over Bitumen Simulation Study,"ade Tech.，2006年9月5日)。
(vi)一项研究调查了SAGD的最佳操作压力(Edmunds,N."Economic Optimum Operating Pressure for SAGD Projects in Alberta,"JCPT，2001年12月)。基于最小SOR比率，该研究断定，在300至900kPa范围内的低压SAGD是最佳的。该结论主要基于饱和蒸汽的性质(图3)，其中蒸汽的潜热含量在低压下被最大化。该研究没有考虑到显热(图3)可部分地被捕获并被用于来自采出流体的热采收。事实上，如果考虑到这一点，则蒸汽热为1000BTU/磅的经验法则可在其中SAGD正常操作的较宽的压力范围内有效(图3)，尽管当压力增大时潜热减小。该研究也没有认识到沥青生产率(而不是SOR)是SAGD主导的经济驱动力。
(2)水贫乏区(WLZ)–SAGD对于散布的WLZ(图10)具有下述问题/议题：
(i)散布的WLZ(120)必须加热，以使GD蒸汽室可以包封该区并且GD室可继续增长至WLZ阻塞之上或周围。
(ii)WLZ具有比沥青产油区更高的热容。表3显示WLZ相比于产油区的25％cp增加。
(iii)WLZ还具有比沥青产油区更高的热导率。对于表2中的实例，WLZ具有大于沥青产油区两倍的热导率。
(iv)因此，即便所述贫乏区不通过含水层或底层/顶层水补给，WLZ也将在蒸汽室穿过它时经受热损失(thermal penalty)。另外，由于WLZ具有极少的沥青，沥青生产率也将在蒸汽室穿过WLZ时受损。
(v)SAGD蒸汽可以将WLZ的水加热至饱和蒸汽温度或接近饱和蒸汽温度，但它不能蒸发WLZ的水。所述区的破裂将需要水作为液体排放。初始的加热是通过传导而不是蒸汽流而进行。
(vi)如果散布的WLZ充当漏失层，则所述问题极其严重。WLZ可引导蒸汽离开SAGD蒸汽室。如果所述蒸汽在去除之前冷凝，则损失了水，但可保留热量。但如果所述蒸汽在冷凝之前离开GD蒸汽室，则所述工艺将损失热量和水二者。
(vii)一种补救是降低SAGD压力以最小化蒸汽或水的外流。但是如果进行该补救，则沥青生产率将降低。
(viii)如果压力下降过多或如果局部压力过低，则来自WLZ漏失层的冷水可能流入GD蒸汽室内或流向SAGD开采井。如果发生了这些，则水的产生可能超过蒸汽注入。更重要的是，损失了作为SAGD控制方法的蒸汽疏水阀控制(过冷控制)。
散布的WLZ可扭曲SAGD蒸汽室的形状，特别是如果WLZ的侧向尺寸受限的话。正常的增长速率当WLZ破裂时减缓。这将自动地降低生产率，增大SOR并限制采收率。
工业和现有技术文献已报告了下述WLZ问题：
(ii)Suncor的Firebag SAGD项目和Nexen的Long Lake项目各自已报道了散布的WLZ可在SAGD压力过高时起漏失层作用，迫使操作者选择比期望值更低的SAGD压力(Triangle(2010年))。
(iii)来自SAGD底层水的水入侵也可以由于失衡的蒸汽和扬程(lift)问题导致更多的修井工作(即停工期)(Jorshari,K.,"TechnologySummary",JCPT，2011年3月)。
具体储层的模拟研究断定，3m的相隔距离(standoff)(从SAGD开采井到沥青/水的界面为3m)足以优化具有底层水的生产，允许1m的控制用于钻孔精确度(Akram,F.,"Reservoir Simulation OptimizesSAGD",AOGR，2010年9月)。为了允许取芯/减震控制，所述相隔距离可以更长。
(iv)Nexen和OPTI已报道了散布的WLZ严重阻碍了在阿尔伯塔省Long Lake的SAGD沥青生产并将SOR增大到超过最初的预期(Vanderklippe,N.,"Long Lake Project hits Sticky Patch",CTV news，2011年)，(Bouchard,J.等，"Scratching Below the Surface Issues at LongLake—第二部分)，(Raymond James，2011年2月11日)，(Nexen(2011年))，(Haggett,J.等，"Update 3—Long Lake oil sands output maylag targets,Reuters'，2011年2月10日)。
(v)已有报道Long Lake的贫乏区占储层的3％以下至5％(v/v)(Vanderklippe(2011年))，(Nexen(2011年))。
(vi)有演讲报道了具有“薄到适度”的顶部贫乏区的沥青储层。一些区域具有“连续的厚的顶部贫乏区”(Oilsands Quest,"ManagementPresentation"，2011年1月)。
(vii)有文章报道Connacher的油砂项目具有顶部沥青水贫乏区。据报道，所述贫乏区在两个方面不同于含水层——“贫乏区不带电并且大小有限”(Johnson,M.D.等,"Production Optimization at Connacher'sPod One(Great Divide)Oilsands Project,2011年)。
(viii)有文章报告了壳牌公司的和平河项目(Shell's Peace RiverProject)，其包括“基础贫乏沥青区”。对蒸汽吞吐工艺的数据分析(CSS)显示出与贫乏区的地质相关联的性能(即，所述贫乏区的质量是重要因素)。所选择的工艺利用了WLZ的性质，特别是WLZ良好的蒸汽注入能力(Thimm,H.F.等，"Shale Barrier Effects on SAGD Performance，2009年10月)。
(3)底层水(图11)—问题类似于散布的WLZ，不同之处在于底层水(80)在沥青净产油层(70)的下方，并且预期底层水(80)比WLZ更具活性(更高的补给速率)。只要下述情况发生，SAGD就可在大于储层压力的压力下操作：1)当在开采井中(由于流动/泵吸)的压降不使局部压力降至储层压力之下时，和2)在开采井下方的储层底部被高粘度的稳固沥青(基底沥青)“密封”。当所述工艺成熟时，邻近于基底的沥青将通过来自开采井的传导进行加热。数年之后，该沥青将变得部分活动，并且SAGD压力将需要降低以匹配储层压力。这可以是脆弱的平衡。SAGD压力不能过高，否则可形成通道(逆向锥进)以允许与底层水的联通。但是，蒸汽压力不能过低，否则水将从底层水中吸出(脊进)。开采井中的压降越高，所述平衡越脆弱，而取得平衡越困难。如果发生了这种情况，则水的产生将超过蒸汽注入。如果储层是不均质的或加热模式是不均质的，则通道或脊进可以是部分的，并加速问题的发生。
(4)顶层水(图11)—再一次地，问题类似于散布的WLZ和底层水，不同之处在于顶层水(90)比WLZ更具活性(即，更高的补给速率)。问题类似于如上所述的底层水(80)，不同之处在于SAGD井进一步远离顶层水。因此初始时期(当可在比储层压力更高的压力下操作所述工艺时)可以相比于底层水延长。开采井中的压降较不重要，因为它远离顶层。首要的问题可能是蒸汽使顶层水界面破裂。如果顶层水是活性的，则不诉诸于补救的话水将溢满所述室并关闭所述SAGD工艺。
(5)页岩和泥石—如果页岩和泥石沉积是在沥青净产油层内部的话，则SAGD可以两种方式之一损坏。如果所述沉积具有有限的面积范围(小于单一SAGD井网的面积(≤100,000m2))，则所述沉积将充当折挡物并减缓SAGD(降低沥青生产率，增大SOR)但基本上不影响储量。如果所述沉积具有延伸的面积范围(>100,000m2)，则所述沉积可充当阻隔物并永久地阻塞蒸汽，显著降低储量并损害沥青生产率和SAGD的SOR。
为了使SAGD克服页岩折挡物和阻隔物，必须使页岩破裂(产生多通道破碎)，但是SAGD在某种程度上是一种脆弱的工艺。即便页岩破裂，GD蒸汽室中的竖直渗透率是如此的高(>2D)，使得破裂的页岩(或泥石)依然形成显著的阻隔物，因此它会取决于其面积范围而充当折挡物或阻隔物。
泥石可以比页岩具有更高的水含量。SAGD可诱发泥石层内部的热应力和孔隙压力，从而造成由剪切断裂或拉伸断裂引起的破裂(Li(2007年))。但是SAGD不能蒸发泥石的水。
包括SAGD和页岩/泥石阻隔物的文献综述包括如下内容：
(i)一篇文章叙述SAGD“对页岩条痕和水平阻隔物不敏感，因为蒸汽加热将导致差温加热并产生可作为蒸汽管道的竖直裂缝。另外，当高温触碰到页岩时，页岩将脱水并收缩页岩阻隔物，打开竖直裂缝”(Dusseault,M.B."Comparing Venezuelan and Canadian Heavy Oil andTar Sands"CIM，2011年6月)。
(ii)2011年与地质学家的私人交流表明，如果原位燃烧前沿邻近于页岩，那么该页岩应氧化并可能断裂。如果有机含量足够高，那么该页岩可在界面处燃烧并潜在地产生更多断裂。在蒸汽存在下，燃烧可导致引起更多断裂的“大量化学反应”，特别对于碳酸盐富集的页岩而言。
(iii)多数作者将页岩描述为对于SAGD而言不可渗透的阻隔物(例如Jorshari(2011年))。
(iv)溶剂与蒸汽共注入已被评价为可能来改善由于页岩阻隔物损坏而造成的损伤(Ashrafi(2011年))。溶剂除了添加新的直接采收机构之外，还降低了温度并减少热损失(Li,W.等，"Numerical Investigationof Potential Injection Strategies to Reduce Shale Barrier Impacts on SAGDProcess",JCPT，2011年3月)。
(v)几何结构也可减弱页岩阻隔物的作用但是影响无实际意义。研究显示注入井贯穿页岩阻隔物成对角线的布置改善了性能(Ashrafi,M.等，"Numerical Simulation Study of SAGD Experiment and InvestigatingPossibility of Solvent Co-injection"，2011年7月)。另一项研究显示，页岩阻隔物上方的另外的注入井只具有微波的改善(Li,P.等，"GasoverBitumen Geometry and its SAGD Performance Analysis with CoupledReservoir Gas Mechanical Simulation，2007年1月)。
(vi)还已经断言，液压(竖直)裂缝和/或移动控制泡沫可改善具有页岩阻隔物的储层中的SAGD(Chen,Q."Assessing and ImprovingSAGD:Reservoir Homogeneities,Hydraulic Fractures and Mobility ControlFoams"Stanford PhD Thesis，2009年)，(Chen,Q.等，"Effects of ReservoirHomogeneities on SAGD"，2008年10月)。研究启示了由压力循环诱导的膨胀作为可能的补救。受限的页岩延缓了沥青生产。连续的页岩改变了SAGD蒸汽室的几何结构并降低了热效率(Ipek,G.等，"NumericalStudies of Shale Issues in SAGD"Can.Intl.Pet.Conf.Calgary，2008年6月17日)。
(vii)已经使用模拟模型研究了页岩尺寸效应。如果页岩的面积尺寸受到限制并在开采井的直接上方(在注入井下方)，则主要的作用是对长度3至5m的页岩阻隔物的启动延迟。对于10米或更大的页岩阻隔物，影响更为严重。如果页岩在注入井上方，则5至25m的阻隔物是不重要的，大于50m的阻隔物更为严重(Shin,H.等，"Shale Barrier Effectson SAGD Performance"SPE，2009年10月19日)。另一项研究还进行了类似的实验并断定，对于在蒸汽注入井上方的页岩阻隔物而言，只有大于50m的阻隔物对SAGD性能具有显著作用(Dang,C.T.Q等，"Investigation of SAGD in Complex Reservoirs"SPE，2010年10月)。
(viii)一项研究对具有顶层气体的储层中SAGD进行了模拟，考虑到影响SAGD性能的页岩。该模型包括2种作用-如果/当页岩在水中饱和时的热需求和由页岩导致的流动阻隔物。页岩渗透率的量度在10-6至10-3mD的范围内(极低)。假设页岩是横向不连续的，图13示出了该模型中用来预测SAGD性能的体积渗透率(bulk permeability)，其作为储层中储层页岩含量的函数。不连续页岩的主要作用是强烈降低竖直渗透率—SAGD性能的一个关键因素(Pooladi-Darvish,M.等，"SAGDOperations in the Presence of Overlying Gas Cap and Water Layer-Effect ofShale Layers",JCPT，2002年6月)。
(ix)另一篇文章预测，SAGD生产率与竖直渗透率的平方根成正比(Butler，1991年)。这已经在该工艺的成比例物理模型测试中得到证实。所以可用图13计算不连续页岩对SAGD沥青生产率的作用。对于20％的页岩含量，降低了42％。对于30％的页岩含量，降低了59％。对于40％的页岩含量，降低了71％。
(x)已经估算出含有沥青的McMurray地层中的平均页岩含量为约20％至40％。不连续页岩是充分开采沥青资源的主要阻碍。
关于页岩阻隔物阻碍SAGD的尺度存在一些分歧，但是关于页岩阻碍SAGD则不存在分歧。SAGD对于沥青产油区中的页岩异质性敏感。SAGDOX提供减轻/去除这些敏感性的机会。
(6)薄产油层–通常接受SAGD的经济限度是约15m的净沥青产油区。在该限度以下，对于SAGD而言资源过于稀少而无法具有经济性–热损失导致SOR过高而低重力头限制了沥青生产率。沥青生产率通常是关键的经济驱动力。关键的成本因素是蒸汽的成本。已显示，沥青生产率与净产油层厚度的平方根成正比(Butler，1991年)。如果另外的GD工艺能够显著降低能源成本，则该工艺可以经济地应用于比SAGD的限度薄得多的产油层。例如，如果限制因素为沥青生产率和能源成本，则削减20％的能源成本会将净产油层的限制从15m降至约10m。这可以拓宽EOR工艺的适用性并增加来自资源基础的最终可采收沥青。
(7)沥青质量梯度–预期在大多数沥青储层中存在显著的沥青质量(即粘度)梯度(Adams(2007年))。存在2个顾虑–竖直的和侧向的。最低API(最高密度)沥青和最高粘度沥青是在SAGD正常启动的底部。对于40m厚的储层，沥青粘度可以随深度增加100倍。SAGD的损坏将导致启动延迟和初始阶段较低的生产率。侧向变化可以增加侧向压降并损害一致性控制。
如果另外的工艺可以在储层中的更高处——此处沥青密度较低——启动，则现状可得到改善，并且早期生产率可改善。SAGDOX是类似于SAGD的工艺，但它使用氧气以及蒸汽来给储层提供能量以加热沥青。GD室得到保存，但它含有蒸汽和热燃烧气体的混合物。
SAGDOX的详细描述可以见于通过引用并入本文的专利申请US2013/0098603和WO2013/006950，以及我们从中要求优先权并通过引用并入本文的序列号13/543,012和13/628,164的美国申请。
SAGDOX可以认为是一种结合了蒸汽EOR(SAGD)和原位燃烧(ISC)的拼合工艺。SAGDOX保存了SAGD的水平井对(10,20)，但该工艺添加了至少两个新井(图14)–一个井用于注入氧气(100)而第二个井(110)用于去除不凝性燃烧气体。与SAGD相比，SAGDOX具有下述优点/特征：
1.蒸汽直接通过冷凝添加热量；氧气通过燃烧残余的沥青添加热量。
2.对于递送给储层的每单位热量，氧气的成本显著小于蒸汽。
3.对于递送给储层的每单位热量，所需氧的体积约为蒸汽体积的十分之一(表1)，因此蒸汽和氧混合物的气体体积可以远小于只有蒸汽时。
4.只有蒸汽的工艺在储层中使用饱和蒸汽，因此温度、压力条件受限于饱和蒸汽的性质(图3)。如果压力需要降低至接近天然储层压力，则温度将自动降低。O2和蒸汽的氧混合物可以去除这一限制。燃烧温度高于饱和蒸汽压力(～600℃ vs.200℃)并且它们不与储层压力强烈相关。
5.蒸汽协助燃烧–它预热储层使得可自发点火，它将OH-和H+基团添加到燃烧区以改善和稳定化燃烧。它通过在冷烃界面处冷凝而充当良好的热传递介质以释放潜热。
6.氧协助蒸汽–燃烧产生作为燃烧化学产物的蒸汽，原生水蒸发并且水可以回流。最重要的是，在相同的储层压力下，燃烧可以在比蒸汽更高的平均温度下操作。
7.蒸汽和氧混合物中的氧含量(例如表1)被用作标注所述工艺的方式。术语混合或混合物并不暗示注入了混合物或良好的混合是EOR工艺的先决条件。它只是一个标注所述工艺的方便的方式。事实上，优选的工艺具有单独用于氧和蒸汽的注入井。
8.蒸汽+氧混合物中存在优选的O2含量范围(从约5至50％(v/v))。低于5％的氧，燃烧区非常小，并且如果混合，则燃烧可开始变得不稳定。高于50％的氧，储层中的蒸汽水平可对于良好热传递而言变得太低，并且采出液体(水+沥青)对于良好流动而言在沥青中过分富集。
SAGDOX还具有下述可用于受损沥青储层中的EOR的特征：
1.氧注入井竖直井和采出气体(PG)排出井是直径小的井–对于大多数SAGDOX操作而言优选3至4英寸的直径。所述井的钻探不昂贵。
2.多个O2注入井和PG排气阀无损于SAGDOX性能；多个井协助一致性控制。
3.如果需要多个氧注入井或PG排气阀，则单个井的直径优选在2至3英寸范围内。优选地，这些井可潜在地使用挠性管钻塔进行钻孔。
4.氧注入井可在WLZ(水贫乏区)内或附近、或在页岩阻隔物附近被完井，以利用WLZ中的残余燃料或页岩中的烃燃料。
5.尤其在较低压力(<2000kPa)下，SAGDOX可具有远高于SAGD的平均温度。相比于蒸汽温度<250℃，燃烧发生在400℃到800℃(HTO)之间的温度下。
6.SAGDOX更高的温度可协助WLZ水的蒸发和页岩的热断裂。
7.对于相同的沥青生产速率，SAGDOX在水平开采井中具有较低的流体流速(沥青+水)。这将沿所述井的长度降低压降，产生比SAGD更均匀的压力分布。
8.蒸汽+氧混合物的能源成本比蒸汽廉价得多，因此相比于SAGD，SAGDOX的采收工艺可以操作更久以增大储量，并且可开发更薄的产油层。
SAGDOX在顶层气体损坏的沥青储层中相比于SAGD具有多个优点–即：
i.SAGDOX可在比SAGD更低的压力下操作而仍然在GD室内维持高温，导致更高的沥青生产率。这允许操作者匹配SAGDOX和顶层气体压力，以最小化向顶层气体漏失层的泄漏，同时维持沥青生产率。
ii.SAGDOX产生不凝性气体(主要是CO2)作为燃烧产物。SAGDOX工艺可以使用PG排出井(图14条目3和4)或多个排出井(110)来控制(图15，在具有顶层气体区(60)的储层中)。文献中已显示，在SAGP工艺中，具有蒸汽的不凝性气体(Jiang(1998年))聚集在蒸汽区的顶部并且相对于SAGD具有2种作用。第一，GD室的顶部通过气体隔热，并且到覆盖层的热损失减少。第二，GD室的形状扭曲以有利于侧向增长而不是竖直增长。对于SAGDOX，不凝性气体含量可使用PG排出井(110)来控制(图15)以(相对于SAGD)增大沥青产量–即增大储量。
iii.对于递送给沥青储层的每单位能量，SAGDOX成本显著小于SAGD，特别对于具有高氧水平(蒸汽+氧混合物中～50％(v/v)的氧)的SAGDOX工艺而言。其直接原因是氧成本为蒸汽成本的约1/3(每单位递送的能量)。因此，对于SAGD可改良的顶层气体储层将对SAGDOX具有较少的成本。一些对于SAGD薄利的顶层气体储层，对于SAGDOX可以是经济的。
如果SAGDOX压力过高，则SAGDOX可使顶层气体区破裂，主要污染物是CO2。二氧化碳可在甲烷中容纳最高几个百分点，或者它可以使用公知技术在气体处理设备中去除。
在WLZ储层中的SAGDOX可使用传统的SAGDOX几何结构(图12)，或者氧注入井(100)可在WLZ内部完井(图16)，无论是连续还是不连续的。
虽然WLZ可对SAGD造成问题，但其对SAGDOX可以是一个机会。只要WLZ中的沥青饱和度高于约5.5％(v/v)，就存在足够的经由燃烧该沥青产生的能量来蒸发WLZ中的所有水。如果沥青饱和度高于这个量，则来自WLZ的沥青将作为增量产量采收(图15)。该增量沥青将不通过蒸汽SAGD工艺采收。
WLZ可提供机会来对WLZ内部的氧注入井进行完井(图12)，特别是如果WLZ是散布在产油区之中的区的话。由于WLZ具有良好的流体注入能力，它可充当天然水平井来协助分散的氧进行燃烧(这对于顶层WLZ或底层WLZ也可行)。如果WLZ尚未通过蒸汽预加热至约200℃，则可能需要在氧注入之前注入一些蒸汽来确保点火和HTO反应。
总之，相对于SAGD，在具有WLZ的沥青储层中的SAGDOX的优点如下：
i.氧注入井可在WLZ内进行完井，以利用残余沥青的燃料价值，从而采收所述沥青中的一部分，以及WLZ的高注入能力(图16)。
ii.氧可燃烧WLZ中的残余沥青并蒸发WLZ水–这是一种比饱和蒸汽加热更快的破裂WLZ的方式。SAGD不能蒸发WLZ中的水，该工艺只能将水加热至接近饱和蒸汽温度、并希望所述水会快速排空而不被外部水流取代(即，漏失层行为)。
iii.对于大多数WLZ(图17)而言，氧可燃烧残余的沥青、并采收否则将会遗留的沥青。燃烧-吹扫区具有几乎为零的残余沥青；蒸汽-吹扫区可具有10-20％残余的未采收沥青(图18)。
iv.尤其在较低压力下，蒸汽和O2的EOR可具有比饱和蒸汽高得多的平均温度。燃烧发生在400-800℃下；蒸汽EOR对于较低压力的储层在150-250℃下操作。
i.增大的生产率
ii.增大的产量/储量
iii.增大的效率
v.使用残余沥青或重质油作为WLZ中的燃料，由此部分沥青的采收将增大沥青的采收(即储量)。
vi.对于每单位注入的能量，氧比蒸汽更廉价，因此SAGDOX的经济限度将相对于SAGD增大储量。
底层水对SAGD造成特别的问题。如果底层水是活性的，那么主要受水平开采井中压力梯度的驱动，损坏是不可避免的。但是对于与SAGD相同的沥青产量，SAGDOX在水平开采井中具有较低的流体流动(水和沥青)。这将使ΔΡ沿所述井的长度降低，在工艺井网中产生比SAGD更均匀和更低的压力。这使得平衡顶部WLZ、底部WLZ、或散布的WLZ更加容易。
顶层水比底层水更加有害，因为对于30m的净产油层而言，泄油进入GD室是通过约50psia(335KPa)的重力头驱动的。SAGDOX的优点类似于顶层气体问题，即：
i.SAGDOX允许压力平衡(低压操作)而不损失同样大的沥青生产率。
ii.SAGDOX中产生的不凝性气体(PG)允许顶部的绝热和GD室的形状发生扭曲以有利于侧向增长。二者均允许在顶部穿透之前增大沥青产量。
iii.降低的SAGDOX成本可以扩展经济限度并增大储量。
在页岩和泥石中，SAGDOX的ISC组分增强了能力，以更好地破裂页岩阻隔物(破裂等于产生多个、高渗透率的、竖直的流动路程(裂缝)通过所述页岩阻隔物)。对此SAGDOX优于SAGD，理由如下：
i.ISC产生比饱和蒸汽高得多的温度，通常是400至800℃，相比于蒸汽的200-300℃。因此热梯度更大，并且页岩断裂应更快和更宽广。
ii.燃烧可蒸发与页岩结合的水，并从页岩区中将它作为蒸汽去除。饱和蒸汽只能将水加热至饱和温度，而不能提供潜能来蒸发所述水。
iii.燃烧温度不受压力强烈影响。在低压下，SAGD的温度可以是或200℃更低。
iv.页岩的任何有机组分可以被氧化以加速破裂过程。如果有机组分足够高(>2％(w/w))，则所述页岩可以支持原位燃烧。
v.如果氧注入井接近于页岩，优选刚好在页岩层下方，则页岩破裂可在SAGDOX工艺的初级阶段实现。另外，局部氧的水平可以是高的，并且热燃烧气体未被蒸汽稀释。这可加快所述页岩的脱水或去水以加速页岩区的破裂。
现在参见图19，考虑的第一种情况是不连续的页岩阻隔物(130)。即使阻隔物(130)受限并且偏离SAGDOX井网(130)的中央，氧注入井(100)也可以重新设置为刚好在页岩阻隔物(130)的下方并且接近页岩阻隔物(130)的中央，而不显著损害SAGDOX的性能。如果偏离中央的位置导致流动模式不平衡(一致性降低)，则可通过调节PG排出井(110)中的排出速率来获得补偿。氧穿孔(140)(注入)的位置最好是刚好在页岩阻隔物(130)的下方。由于燃烧向上延伸，因此我们可以确信与页岩阻隔物的良好接触。
如果具有多个阻隔物的不连续页岩存在于SAGDOX开采井网内，则可使用多个井(100)注入O2，每个井目标在于破裂一个页岩阻隔物(130)(图20)。具有不连续页岩以及与排出井的一些联通，所述PG排出井不需要移动(图20)。
考虑的第二种情况是连续的页岩阻隔物穿过SAGDOX开采井网，如图21最佳显示的那样。优选多个O2注入井(100)以在页岩中产生宽广的破裂面积。图21显示了使用两个O2注入井(100)的说明性方案。每个O2注入井(100)都具有在所述页岩阻隔物上方和下方的双重完井，具有内部封隔器以引导O2流至所述穿孔区的一个或两个。或者，如果不使用封隔器，那么氧最初将自然地被引导至较低的区，由于蒸汽具有一些已确定的注入能力。此后，在页岩阻隔物破裂之后，蒸汽和热燃烧气体将在上部区中产生注入能力。另一个选择是只在下部区内、刚好在页岩下方对O2注入井进行完井。然后，当页岩破裂成熟时，在上部区内对所述注入井进行完井。如果页岩破裂很大，则可不需要在上部区内进行重新完井。
每个PG排出井都具有类似的选择。这也可扩展至多个连续的页岩阻隔物。
SAGDOX比SAGD对薄产油储层具有更大耐受性。SAGDOX的操作成本远低于SAGD，由于对于每单位递送给沥青储层的能量，氧气的成本是蒸汽成本的约三分之一。因此如果选择具有50/50(v/v)蒸汽和氧的混合物的SAGDOX工艺，则给储层的能量的约91％来自于氧而9％来自于蒸汽(表1)。该工艺被标注为SAGDOX(50)。SAGDOX(50)相比于SAGD的相对能源成本是0.39:1.0。因此SAGDOX(50)对于薄净产油储层的经济限度可以扩展至远超过SAGD的限度。
沥青质量(即粘度)的梯度损坏SAGD主要是由于质量最差的沥青位于SAGD启动的净产油层的底部。类似于SAGD，SAGDOX在底部或接近于底部启动，但也接近于最初注入氧气的产油区中部启动。因此，平均来说，SAGDOX将产生更高质量的沥青并在采收的更早阶段具有比SAGD更高的生产率。
SAGDOX的侧向压降小于SAGD，因为对于相同的沥青产量而言，开采井中的流体流速由于注入和采出的水减少而较小。因此任何侧向沥青质量变化将对SAGDOX的侧向一致性具有比对SAGD更小的影响。
本发明的一些优选条件列举如下：
(1)使用氧注入井完井定位作为减轻IBR对沥青生产损害的方式。
(2)调节SAGDOX压力至接近于/邻近于天然储层压力，以减轻IBR对沥青生产率的损害。
(3)通过使用SAGDOX以及上述的(1)和(2)来相对于SAGD增大储量。
(4)如果需要的话，使用多个O2井以减轻IBR对沥青生产的损害。
(5)在IBR中比较SAGDOX和SAGD。(SAGD是主要的沥青EOR工艺以及用于估算被评估的可采收资源的基础)。
(6)沥青被定义为具有<10API和>100,000cp。
(7)将O2水平增大到O2/蒸汽比率在0.5至1.0(v/v)之间的SAGDOX范围的高端。
(8)使用WLZ中的残余燃料。
(9)SAGDOX用于薄产油层。
形成在IBR中优于SAGD的本发明部分的若干特征如下：
(1)在IBR中使用SAGDOX EOR。
(2)沥青储层是优选的目标。
(3)使用O2注入井以便减轻来自沥青储层中损坏的性能损害。
(4)将多个O2井用于沥青储层中的多个损坏。
(5)使用PG排出井来改善非对称的O2注入井/井网的一致性。
(6)利用WLZ的燃料价值。
(7)比SAGD更高的温度。
(8)比SAGD更低的能源成本。
本发明的其它实施方式对于本领域的普通技术人员将是显而易见的，并且可被本领域的普通技术人员采用而不背离本发明的精神。
表1：蒸汽+氧混合物
其中：
(1)蒸汽热值＝1000BTU/磅(平均)
(2)O2热值＝480BTU/SCF(Butler(1991年))
(3)0％氧＝100％纯蒸汽＝SAGD
表2：贫乏区热导率
[W/m℃]
贫乏区 2.88
产油区 1.09
其中：
(1)贫乏区＝80％水饱和度；产油区＝80％油饱和度
(2)Φ＝0.35
(3)按照Butler(1991年)用于砂岩(石英)储层的算法。
表3：贫乏区的热容
热容 产油区 贫乏区 增大%
(kJ/kg) 1.004 1.254 24.9
(kJ/m2) 2071.7 2584.7 24.8
其中：
(1)将Butler的算法用于沥青、水、砂岩的Cp(Butler(1991年))。
(2)假设API＝8.0sg.＝1.0143
(3)假设T＝25℃
(4)产油区＝35％孔隙率，具有80％沥青饱和度
(5)贫乏区＝35％孔隙率，具有80％水饱和度
表4：1000BD开采井网
其中：
(1)所有情况下ETOR＝1.18。

Claims (18)

1.利用至少一个散布在储层中的净产油区内的水贫乏区(WLZ)并从所述储层中生产沥青的方法，所述方法包括：
(i)利用使用氧的蒸汽辅助重力泄油(SAGDOX)来提高石油采收率；
(ii)设置邻近于所述WLZ的SAGDOX氧注入井；以及
(iii)去除不凝性气体。
2.加速至少一个不连续的页岩阻隔物/折挡物区破裂的方法，所述页岩阻隔物/折挡物区邻近于沥青储层中的沥青产油区，所述方法包括：
(i)利用使用氧的蒸汽辅助重力泄油(SAGDOX)来提高石油采收率；
(ii)设置基本上在所述至少一个页岩阻隔物/折挡物区下方的SAGDOX氧注入井；以及
(iii)所述SAGDOX氧注入井移动至偏离中央的位置，所产生的任何不良的一致性通过使用至少一个采出气体排出井来控制采出气体的排出速率而至少部分地补偿。
3.使至少一个连续的页岩阻隔物/折挡物区破裂的方法，所述页岩阻隔物/折挡物区在具有沥青净产油区的沥青储层中，所述方法包括：
(i)利用提高石油采收率的使用氧的蒸汽辅助重力泄油(SAGDOX)；
(ii)在所述至少一个页岩阻隔物/折挡物区的上方和下方二者，设置邻近于所述页岩阻隔物/折挡物区中央的SAGDOX氧注入井；以及
(iii)在所述页岩阻隔物/折挡物区的上方和下方二者，设置至少一个邻近于所述页岩阻隔物/折挡物区的井网边界的采出气体排出井。
4.提高包含具有压力的顶层气体的沥青储层中的沥青产量的方法，所述方法包括：
(i)利用提高石油采收率的使用氧的蒸汽辅助重力泄油(SAGDOX)；
(ii)调节SAGDOX压力至顶层气体压力(±10％)；以及
(iii)通过至少一个采出气体排出井来控制不凝性燃烧气体的存量。
5.提高包含具有压力的活性底层水的沥青储层中的沥青产量的方法，所述方法包括：
(i)利用提高石油采收率的使用氧的蒸汽辅助重力泄油(SAGDOX)；以及
(ii)调节SAGDOX压力至底层水压力(±10％)。
6.提高包含具有压力的活性顶层水的沥青储层中的沥青产量的方法，所述方法包括：
(i)利用提高石油采收率的使用氧的蒸汽辅助重力泄油(SAGDOX)；
(ii)调节SAGDOX压力至顶层水压力(±10％)；以及
(iii)通过至少一个采出气体排出井来控制重力泄油室内不凝性气体的存量。
7.从净产油小于15m的沥青储层中生产沥青的方法，所述方法包括：
(i)利用提高石油采收率的使用氧的蒸汽辅助重力泄油(SAGDOX)；以及
(ii)改变SAGDOX中的氧/蒸汽(v/v)比率从0.5至1.0。
8.提高具有底层区和顶层区的沥青储层中的沥青产量的方法，所述底层区和顶层区的每一个都具有粘度，所述储层具有竖直沥青质量(即粘度)梯度，其中底层区的沥青粘度大于顶层区的粘度，所述方法包括：
(i)利用提高石油采收率的使用氧的蒸汽辅助重力泄油(SAGDOX)。
9.根据权利要求2所述的方法，其中所述页岩阻隔物/折挡物区为泥石、页岩、及其混合物。
10.根据权利要求2所述的方法，其中所述储层在所述SAGDOX工艺内包含多个页岩阻隔物/折挡物区。
11.根据权利要求1所述的方法，其中多个氧注入井被用于进入/利用各个页岩阻隔物/折挡物区。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述沥青具有<10API的密度和>100,000cp的原位粘度。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述SAGDOX具有氧/蒸汽(v/v)比率在0.5和1.0之间的氧注入速率。
14.根据权利要求3所述的方法，其中所述页岩阻隔物/折挡物区为泥石、页岩、及其混合物。
15.根据权利要求3所述的方法，其中所述储层在所述SAGDOX工艺内包含多个页岩阻隔物/折挡物区。
16.根据权利要求2所述的方法，其中多个氧注入井被用于进入/利用每一个页岩阻隔物/折挡物区。
17.根据权利要求3所述的方法，其中多个氧注入井被用于进入/利用每一个页岩阻隔物/折挡物区。
18.根据权利要求10所述的方法，其中多个氧注入井被用于进入/利用每一个页岩阻隔物/折挡物区。
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