CN105473811A - 加速的溶剂协助sagd启动 - Google Patents

Abstract

本文公开了改进从储层采收烃的方法和系统。该方法包括在重力辅助采收方法(例如SAGD运行)的启动阶段期间注入蒸汽-溶剂混合物。使用所公开的方法，当在建立实质性井间连通之前注入溶剂-蒸汽混合物时，可以提高油和溶剂开采速率，同时降低SAGD运行的蒸汽需求。

Description

加速的溶剂协助SAGD启动

发明领域

本发明一般地涉及通过在SAGD运行中添加溶剂而增强烃采收的方法和系统。

发明背景

蒸汽辅助重力泄油(SAGD)是用于开采重质原油和沥青的强化油采收技术。然而，尽管其在采收高粘性沥青中获得了成功，SAGD仍然是一项昂贵的技术，对每桶采出油都需要蒸汽形式的极大能量投入。这需要消耗大量水和天然气，导致了相当大的温室气体排放和昂贵的开采后水处理程序。

许多针对SAGD的改良持续发展，以实现更高的能量效率和环境可持续性，同时保持经济可行性。这样的努力包括使用溶剂与蒸汽一起同时通过热扩散和稀释降低沥青粘度。然而，很多这种技术仍然遭受因例如使用过量溶剂、需要使用过量蒸汽、溶剂损失、无法获得适合的蒸汽与油的比率等导致的低效率的困扰。因此，本产业寻求提高SAGD效率的方法。

发明内容

由于溶剂和蒸汽成本对SAGD运行的总成本作出了显著贡献，所以存在很大的动力来寻找最大化SAGD运行效能的方法。在典型的SAGD运行中，蒸汽必须在粘性沥青储层中循环以减小沥青粘度，使得可以从开采井采收流动化沥青。由于在这个所谓的循环阶段或启动阶段期间不产出油，所以减少启动阶段的时间将是有益的。而且，通过减少蒸汽消耗来优化SAGD运行有可能减少温室气体(GHG)排放，同时使SAGD更加能量有效和成本有效。本文所述方法致力于缩短SAGD运行的启动阶段的时间。

本发明一般地涉及在SAGD或SAGD相关运行的早期期间(例如，“启动阶段”期间)注入溶剂的方法和系统。通常，在SAGD运行的启动阶段，通过蒸汽循环来加热注入井和开采井以减少井间区中的油(其通常是沥青形式)的粘度，并在注入井和开采井之间建立流体连通。通常，当在启动阶段期间单独注入蒸汽时，除其他因素外，取决于储层和注入条件，花费约3-6个月来建立井间连接。一旦井间区中的粘度为约600-1200cp(cp＝厘泊)，则沥青可以被充分地流动化以允许其流动，并且SAGD运行的后续阶段例如上升(ramp-up)可以开始。在SAGD运行的启动阶段期间一起注入蒸汽和溶剂加速在具有有限流体流动性的含有粘性烃的地层中在注入井和开采井之间建立流体连通。最早的可能的井间连通建立进而允许更好的SAGD运行的总体性能。

在一个方面，提供了从储层(例如低流动性储层)采收烃的方法。储层被垂直间隔开的称为注入井和开采井的一个或多个水平井贯穿(intersect)。当在注入井和处于其垂直下方的开采井之间没有实质性井间流体连通时，可以将蒸汽-溶剂混合物注入到开采井中。蒸汽-溶剂混合物循环足以使井间区中的沥青流动化的时间。然后可以从开采井采收流动化烃。

在一个实施方式中，在最初的溶剂-蒸汽注入之后，在重新开始进一步单独注入蒸汽或注入蒸汽-溶剂混合物之前，可以中断循环一段时间。在另一个实施方式中，可以在启动期间将蒸汽-溶剂混合物注入到注入井和开采井二者中。

根据另一个方面，提供了从地下地层采收烃的方法，该方法包括在SAGD运行的启动阶段期间将第一蒸汽-溶剂混合物注入到注入井中达足以建立井间连通的时间，中断注入第一蒸汽-溶剂混合物，将第二蒸汽-溶剂混合物注入到注入井中，其中与第二蒸汽-溶剂混合物中的溶剂相比，第一蒸汽-溶剂混合物中的溶剂具有更大的重烃比例或者是更重的溶剂，和从开采井采收烃。通常，第一蒸汽-溶剂混合物将在SAGD运行的启动阶段期间注入，并且第二蒸汽-溶剂混合物将在已在注入井与开采井之间建立至少一些井间连通之后的某些时间注入。应领会，也可以在启动阶段期间将蒸汽-溶剂混合物注入到开采井中。也应领会，可以在启动期间或在SAGD运行期间的后期、与单独的蒸汽间歇地或彼此连续地注入额外的蒸汽-溶剂混合物，并且不同蒸汽-溶剂混合物可以具有不同组成，如通过SAGD运行或SAGD运行的阶段所决定的。

根据一个方面，存在在含有粘性烃的地层中建立井间连通的方法，该方法包括将第一蒸汽-溶剂混合物注入到注入井中，同时将第二蒸汽-溶剂混合物注入到开采井中，与第一蒸汽-溶剂混合物中的溶剂相比，第二蒸汽-溶剂混合物中的溶剂包含更高的轻烃比例或更轻的溶剂。在一个实施方式中，可以将第三蒸汽-溶剂混合物注入到注入井、开采井或二者中，与第一和第二蒸汽-溶剂混合物相比，第三蒸汽-溶剂混合物具有更高的轻烃比例，并且可以在SAGD运行的启动阶段或后期阶段期间添加第三蒸汽-溶剂混合物。

附图简要说明

图1说明了常规蒸汽辅助重力泄油系统。

图2示出了根据一个实施方式，在将不同浓度的裂化石脑油注入到模型系统中时，累积产油量对累积注入蒸汽的图。

图3示出了根据一个实施方式，在将不同浓度的裂化石脑油注入到模型系统中时，泄油速率对时间的图。

图4示出了根据一个实施方式，在将不同浓度的气体凝析油注入到模型系统中时，累积产油量对累积注入蒸汽的图。

图5示出了根据一个实施方式，在将不同浓度的气体凝析油注入到模型系统中时，泄油速率对时间的图。

具体实施方式

在以下详细描述部分，描述了本技术的具体实施方式。然而，就以下描述针对特定实施方式或本技术的特定用途的程度而言，这旨在仅是出于示例性目的，并且仅提供示例性实施方式的描述。因此，本技术不限于下述具体实施方式，而是包括落入所附权利要求的真正精神和范围内的全部替换、改变和等价方式。

定义

出于一致性的目的，以下术语具有以下含义：

“重油”包括由美国石油学会(API)分类的那些，如重油、超重油或沥青。“重油”包括沥青的、稠密的(低API比重)和粘性的油，其通过其沥青质含量来化学地表征。虽然不同地限定，但重油的界限已经设定为API比重为22°或更低并且粘度超过100cP。一旦重油粘度降低，例如通过使用基于蒸汽的方法，它们的流动性就增加。一旦使烃流动化，可以使用实质性重力控制的方法来采收它们。

“沥青”是天然存在的重油物质。通常，沥青是在油砂中发现的烃组分。取决于更加挥发性的组分的损失程度，沥青的组成可以变化。它可以从非常粘性的、类似焦油的、半固体的物质变化成固体形式。沥青中发现的烃类别可以包括脂族类、芳族类、树脂和沥青质。沥青是从例如阿尔伯塔省(Alberta)的阿萨巴斯卡(Athabasca)区域中和国家例如委内瑞拉中的油砂沉积中挖掘并采收。

“循环采收方法”或“循环方法”是指蒸汽和/或蒸汽/溶剂混合物和/或蒸汽/溶剂/气体混合物在周期性或间歇性的基础上被注入到储层中。例如，注入可以根据采收程度而改变。还注意到对于任何SAGD方法，可以存在除重力泄油以外的帮助采收的多种机制，且本文所述的发明不旨在被限制为完全基于重力泄油的采收方法。

“间歇性注入”是指其中可以单独注入蒸汽、单独注入溶剂或注入蒸汽-溶剂混合物，然后可以在重新开始之前停止注入一段时间，并且当重新开始注入时，可以单独注入蒸汽、单独注入溶剂或注入蒸汽-溶剂混合物的方法。本发明涉及在SAGD运行期间添加溶剂的时机，并且设想溶剂添加将在SAGD运行的启动阶段期间发生。因此，其中首先注入蒸汽、其中单独注入溶剂、其中溶剂作为蒸汽-溶剂混合物注入(例如，共同注入)以及其中溶剂也可在SAGD运行的后期注入的变化方式都包括在本发明的范围内，前提是溶剂添加至少在SAGD运行的启动阶段期间发生。

SAGD运行的“启动”阶段是指SAGD运行的开始或起始。在启动阶段期间，尚未建立实质性井间连通。因此，储层中的烃还不是流动的。另外，在启动阶段期间，蒸汽室生长开始，但很少或没有实质性的蒸汽室自身形成。在现有技术文献中，SAGD运行的“启动”阶段也可以是指循环阶段。出于本公开的目的，术语“启动阶段”和“循环阶段”旨在具有相同的含义，并且本公开旨在在已建立井间连通之前且至少在已发生烃开采的时间之前，在SAGD运行中早期添加溶剂的任何方法。

如贯穿本公开全文所用，溶剂的体积或“体积％”溶剂是指溶剂体积/总蒸汽加上基于冷液体等价物的溶剂体积。

“溶剂与蒸汽共同注入(SCIS)”是指其中溶剂与蒸汽共同注入以使沥青通过同时的传热与传质过程而流动化的SAGD的变化方式。如贯穿本公开全文所用，SCIS是指其中溶剂与蒸汽一起添加的SAGD运行。

“含有粘性烃的地层”是指含有高粘度的油的地下地层，并且其很大程度上不能在不使用热或稀释的情况下采收。含有粘性烃的地层的实例是具有沥青的油砂储层。

许多商业化SAGD方法涉及不同阶段的运行。这些阶段有时被分类成启动、上升、常规或正常SAGD和下降(blow-down)运行。这些阶段的每一个简要描述如下。

常规地，进行SAGD运行的启动阶段以在SAGD注入井和开采井之间建立热与水力连通。最初，储层含有具有高粘度和有限流动性的冷沥青，使得在注入井和开采井之间没有流体连通。启动阶段可以包括经过注入井和开采井之一或二者的循环流，由此建立井间连通。建立流体连通所需要的时间取决于储层和井对，但是涉及因素例如沿着水平井长的注入井至开采井的井间距、在其下维持循环的注入蒸汽的温度和储层压力。典型的流循环时间为约120天，但可以更短或更长。一旦建立井间连通，井对就可以转换到SAGD运行的上升阶段。

SAGD运行的上升阶段一般是指在已建立SAGD注入井和开采井之间的连通之后的时间段。蒸汽室已经建立，并且垂直向上生长至沥青区的顶部。从开采井移出流动化油和水。井对的整个长度最终被加热，并且采油速率达到峰值。

常规或正常SAGD运行是指在上升阶段之后的阶段。在该阶段期间，蒸汽室基本上达到几乎最大垂直高度并且继续侧向延伸。采油速率稳定或可能开始下降。

下降运行是指其中终止注入蒸汽并且往往将不可冷凝的气体注入到蒸汽室中以维持压力的阶段。采油速率随时间下降并且最终运行变得不经济。其后，SAGD井对可以废弃。

本发明涉及通过在SAGD和SAGD相关运行的初期或所谓的启动阶段期间注入溶剂来增强烃(例如重油)采收的方法和系统。

使用相同量的蒸汽，在SAGD运行的启动阶段期间(例如，在已在注入井和开采井之间建立实质性井间流体连通之前)与蒸汽一起注入溶剂相对于其中未在SAGD的启动阶段期间添加溶剂的SAGD运行，增加了油采收并减小累积蒸汽-油比率(SOR)。

在SAGD运行早期(例如，在SAGD的启动阶段期间和/或至少在已建立实质性井间连通之前)添加溶剂加速井间区中的沥青的流动化，并促进蒸汽室的快速形成。在启动阶段期间建立良好井间连通的能力缩短了转换到上升阶段的时间，并允许更有效的SAGD运行(例如，更早的最高油开采量、减小的SOR等)。一旦建立了良好的连通，就存在蒸汽室的持续发展和生长，增强了SAGD运行的整体。在SAGD运行早期建立良好的连通允许更好的上升和更好的总体SAGD性能。当在SAGD运行的启动阶段期间添加溶剂时，在SAGD运行的启动阶段与SAGD模式运行的上升阶段之间转换所需要的时间减少。更快速和/或增强的沥青活动化是因为通过溶剂的传导和稀释对井间区中沥青粘度的联合作用，所有这些作用当溶剂在SAGD运行中尽可能早地注入时特别明显。

而且，在SAGD的启动阶段期间一起使用溶剂与蒸汽允许流体沿井长更一致地发展。这是因为沥青通过溶剂沿着加热到更低温度的井段更大地稀释而发生。

因此，溶剂注入的时机在决定如何优化SAGD运行的总体效力中是重要的。在许多现有技术研究中，溶剂注入的时机不在SAGD运行的启动阶段期间注入和/或溶剂只在已建立至少一些井间连通之后的一些时间注入。另外，在许多现有技术研究中，溶剂在后期如在已观察到峰值采油速率之后添加。本发明与这些在先研究的区别在于在SAGD的启动阶段期间开始共同注入溶剂与蒸汽。

而且，本发明提供了理解SAGD运行早期的溶剂的作用是如何影响SAGD运行的后期、以及可能需要进行什么运行变化以帮助优化总体SAGD运行的基础。SAGD运行的启动阶段期间的溶剂-蒸汽注入可导致烃采收的增强的溶剂回收、更低的SOR和更低的开采时间。而且，溶剂添加的时机、溶剂组成和溶剂浓度与SAGD运行阶段的匹配可帮助改进总体SAGD运行。

作为早期溶剂添加可以如何影响任意给定SAGD运行的运行选择的实例，根据本发明，较重或密度较大的溶剂可以在SAGD运行的早期添加以协助建立井间连通。一旦已建立井间连通，SAGD运行的焦点就转移到最大化蒸汽室生长和使溶剂对周围的沥青具有最大影响。因此，在SAGD运行的后期，溶剂可以变为与在SAGD运行的启动阶段期间选择的溶剂相比较轻或密度较小的溶剂。

参考附图和实施例，本发明将更详细地在下文中描述。

图1示出了常规SAGD或SCIS运行。蒸汽10注入到第一水平井20中(也称为注入井)可以导致地层40内部的烃30的流动化，所述地层40一般是由具有有限的流动性的粘性烃例如沥青构成的地层。一旦施加热能，流动化烃就可以排到第二水平井50(也称为开采井)，并作为混合流70移出到表面60。混合流70可以由烃、蒸汽冷凝物和其他物质，例如水、气体等组成。当蒸汽10与溶剂在注入期间混合时，混合流70还包括回收的溶剂。

来自一个或多个开采井的混合流70可以合并并送到加工设施80。在加工设施80处可以发生不同加工操作，但是通常来自混合流70的水和烃可以被分离，并且烃86被送去进一步精炼。来自分离的水可以被循环到设施80内的蒸汽发生单元，进行或不进行进一步处理，并用来产生用于SAGD运行或SCIS方法的蒸汽10。而且，溶剂可以在设施80内回收并再用于SAGD运行或SCIS方法。使用现场产生的溶剂以减少掺和需要是有用的。

根据本方法，溶剂在SAGD运行的启动阶段期间添加。在注入和开采井之间很少或没有井间连通之前的某一时间，溶剂作为蒸气(vapor)与蒸汽(steam)一起注入，使得无法产出流动化烃流体。实践中，这意味着可以在SAGD运行的最开始，或者至少在SAGD运行转换到上升阶段之前的某些时刻注入蒸汽-溶剂混合物。

预期溶剂与蒸汽注入稍微降低蒸汽的分压，导致温度的略微降低(amarginaldepression。冷凝时，蒸汽形成单独的液相，并且溶剂变得可与沥青混溶。溶剂的冷凝最初通过溶解于油相中而发生，以实现局部平衡。当溶剂分压因水蒸气冷凝和/或温度降低而变得高于其蒸气压时，溶剂冷凝并变得可与沥青混溶。因此，本文所述方法依赖于溶剂效益和热效益二者以降低重质原油或沥青的粘度。溶剂效益通过借助连续性或间歇性注入可在储层操作条件下冷凝的溶剂来稀释沥青或重质原油而提供。传热过程和传质过程(分子扩散、机械分散和对流混合)的组合加快烃粘度的降低，改进烃采收。

一旦注入第一蒸汽-溶剂混合物，其它具有不同组成或相同组成的蒸汽-溶剂混合物就可以与所述第一蒸汽-溶剂混合物连续地或间歇地注入到地层中。也可以注入气体。换句话说，在启动阶段期间注入第一蒸汽-溶剂混合物不限制可以在SAGD运行的后期使用的溶剂。

如将在以下实施例中描述的那些，溶剂例如裂化石脑油和气体凝析油可以用作溶剂。图2示出了在使用模型实验装置注入不同浓度的裂化石脑油与蒸汽时的累积产出油。当在SAGD运行的启动阶段期间裂化石脑油与蒸汽一起注入时，采油速率更早达到峰值，并且一直更高。图4示出了如在实验装置中所模拟的，在SAGD运行的启动阶段期间添加不同浓度的气体凝析油时的采油速率。这些结果表明，SAGD运行的启动阶段期间的溶剂注入允许更快地确立采油速率，并且早期建立良好的连通允许SAGD运行总体上更好的性能。

图3示出了在将不同浓度的裂化石脑油注入到模型实验装置中时，泄油速率对时间的图。当溶剂与蒸汽共同注入时，泄油速率在更早的时间更高。图5示出了在将不同浓度的气体凝析油注入到模型实验装置中时，泄油速率对时间的图。

本发明的一些益处包括：

●与在不将溶剂添加到蒸汽的情况下进行的SAGD运行相比，在启动期间添加溶剂加快采油速率并减小SOR。

●溶剂回收得以改善。在一些情况下，取决于溶剂类型、浓度和操作策略，溶剂回收可以高达72.1％和99.5％。当溶剂在SAGD的启动阶段期间添加时，蒸汽室引发和生长更快，使得更快地转换到SAGD运行的后续阶段。

●更早开始溶剂注入延长了溶剂-沥青接触时间，并因此增加溶剂渗透到沥青内的深度。

●早期注入溶剂允许溶剂有更多的时间来降低被蒸汽室扫过的区域中的表面张力和残余油饱和度。在SAGD运行中早期共同注入多组分溶剂与蒸汽提供了额外的运行灵活性。

注入的蒸汽中的溶剂体积可以是蒸汽-溶剂混合物总体积的约0.1体积％至约30体积％。更特别地，溶剂体积可以是蒸汽-溶剂混合物总体积的5体积％至30体积％。

本文所述方法和系统中可以使用各种各样的溶剂。溶剂应基于在沥青中的可混溶性、可获得性、成本和热-物理性质来进行选择。蒸汽和气化溶剂在启动阶段期间一起注入。在启动阶段期间，很少或者没有实质性井间连通，并且蒸汽室仅仅开始形成。因此，在启动阶段期间最初使用较重或密度较大的溶剂并且稍后在启动内的后期或在已建立井间连通之后转换成较轻或密度较小的溶剂应当是可能的。较重的溶剂会倾向于相比于较轻或密度较小的溶剂更早地冷凝成液相，因此较重的溶剂可以帮助使井间区流动化。另外，一旦蒸汽室已经形成(例如，在启动阶段完成之后)，使用至少直到使得溶剂抵达蒸汽室的沥青界面的时间保持为蒸气相的溶剂将是有用的。通常，当术语“重溶剂”用于本文中时，该术语是指具有177-343℃的典型沸程并且一般包括C10至C20范围内的烃液体例如煤油和柴油的溶剂。“轻溶剂”是指具有36-100℃的典型沸程并一般包括在C5至C7范围内的烃液体例如戊烷、己烷、环己烷和甲苯的溶剂。如本领域技术人员应领会的，轻溶剂和重溶剂的不同组合可以结合，前提是轻溶剂具有更高的轻烃比例并且重溶剂具有更高的重烃比例。

虽然在启动阶段使用较重的溶剂可能存在一些益处，但并不是严格地说必须要这样做，因为使用较轻的溶剂可以看到本方法的益处，并且任何类别的溶剂都可以用于本文所述的方法。可以使用的溶剂的实例包括己烷、汽油、煤油、石脑油、天然气体凝析油、二甲苯、柴油、苯、甲苯、馏分油、C1-C30烃(丁烷、甲烷、戊烷等)及其混合物、裂化石脑油等。所述溶剂可以是单或多组分溶剂。推荐使用多组分溶剂，因为它们与单组分溶剂相比提供额外的运行灵活性，并且因为从商业视角来看，它们与单组分溶剂相比更容易且更廉价地获得。多组分溶剂能够更好地导致压力波动。举例而言，含有己烷和较轻组分例如丁烷的多组分溶剂与单组分相比可以在较宽范围的压力下更有效。此外，应选择溶剂使得沥青质沉淀不太可能发生。

溶剂一般是总蒸汽-溶剂混合物体积的0.1-30体积％。所用溶剂的量基于初始条件下的油粘度、操作压力、地层渗透性和溶剂组成。溶剂以蒸气相注入并且应当在在储层中冷凝之前保持为预定时间的蒸气相。一旦蒸汽室开始生长(例如，当启动阶段完成和已建立一些井间连通时)，随着溶剂朝向沥青界面行进，溶剂应当在蒸汽室内保持为蒸气。选择具有适合的热力学特征的溶剂，并且选择溶剂的量使得溶剂保持为蒸气相适当的时间并在储层内的期望时间和位置冷凝。

在SAGD运行期间的不同时间改变溶剂组成和/或添加添加剂以导致压力波动和/或操作可变性可以是适当的。另外，可以在SAGD运行的整个过程中改变溶剂浓度。因此，依照变化的储层条件和运行要求，本发明在溶剂添加的时机和溶剂的浓度与类型方面允许SAGD方法的运行灵活性。

在一个实施方式中，将较重的溶剂与蒸汽在启动期间一起注入到注入井中，同时将蒸汽-溶剂混合物中的较轻的溶剂注入到开采井中。较重的溶剂会倾向于朝着开采井扩散，而较轻的溶剂会倾向于朝着注入井扩散。两种溶剂会协调地作用以扫过注入井和开采井之间的井间区，因此允许在启动阶段期间更快地建立井间连通。

可以使用的多组分溶剂的实例包括裂化石脑油和天然气体凝析油。“裂化石脑油”一般是指来自精炼工艺，例如催化或热裂化或减粘裂化的石脑油。存在很多不同的裂化石脑油组合物，并且代表性实例组合物在实施例中展示。通常，裂化石脑油的烯烃含量高。类似地，天然气体凝析油根据来源可以具有各种各样的组成，但一般具有0.5至0.8范围的比重并由烃例如丙烷、丁烷、戊烷、己烷等组成。气体凝析油一般具有非常低的粘度，并经常用作稀释较重的油以符合管线规格的稀释剂。

溶剂是否是蒸气相取决于储层中的温度和压力条件。压力和温度应当是适合的，使得溶剂在沥青中具有最大可混溶性。实践中，这可以通过控制操作压力来实现。在启动阶段期间允许这样的最优压力一般是注入井的最大操作压力。开采井将处于储层压力。这将允许启动阶段期间的最大压差。需要选择热力学条件使得允许溶剂在沥青中的最大溶解度，无论溶剂浓度如何。

虽然注入井在启动期间通常保持在最大操作压力，但当蒸汽-溶剂也注入到开采井中时，转换开采井和注入井的操作压力是可能的，前提是它们之间的压差得以维持。这可以帮助使井间区中的沥青更快的流动化。在启动期间维持大的压差以促进溶剂和蒸汽传导性移动到井间区中是有用的。增加的压力允许更多溶剂被沥青吸收。当溶剂与沥青混合时，沥青粘度降低，并且沥青被排出。一旦沥青被排出，新的冷沥青“层”暴露于溶剂和蒸汽。因此，增加压力允许蒸汽和溶剂渗透到传导性加热的区域。因此，维持压力以允许溶剂暴露于新鲜的沥青并避免溶剂回流是重要的。

以下实施例说明了本发明的一些发明特征，但不旨在限制本发明的范围。

实施例1：使用裂化石脑油的SCIS

使用来自现场和典型SAGD运行条件的油样，使用高度仪表化的物理模型进行一系列高压实验，以精确测量压力、温度和流体流速。在完成各项实验时，进行全面的产出流体及多孔介质分析以评估溶剂注入对SAGD性能的影响。实验室结果证明共同注入溶剂与蒸汽提高了采油速率并减小了SOR。结果在Al-Murayri，MohammedTaha(2014)，ExperimentalInvestigationofExpandingSolventSteamAssistedGravityDrainageUsingMulticomponentSolvents，(博士论文)，卡尔加里大学(UniversityofCalgary)(2014年12月)中更全面的描述。

进行实验3、4和5以研究共同注入不同量的裂化石脑油与蒸汽对SAGD性能的影响。裂化石脑油是容易作为NexenLongLake升级设施的产品获得的多组分溶剂。

●实验2是指使用SAGD注入井仅注入蒸汽以建立可与后续SCIS实验相比较的SAGD基线的实验装置。

●实验3是指使用与蒸汽组合的10体积％裂化石脑油来增强SAGD性能的实验装置。

●实验4是指使用与蒸汽组合的15体积％裂化石脑油来增强SAGD性能的实验装置。

●实验5是指使用与蒸汽组合的5体积％裂化石脑油来增强SAGD性能的实验装置。

实验2至5都通过将蒸汽和裂化石脑油注入到模型装置的注入井中开始。注入的蒸汽-溶剂混合物中的裂化石脑油浓度(基于冷液体等价物，根据总蒸汽与溶剂体积)在5-15体积％范围内。最初使用低注入速率，然后增加蒸汽-溶剂注入。蒸汽-溶剂注入压力固定在2,100kPa并维持蒸汽与溶剂注入速率，使得注入井和开采井之间的压差在方法的整个寿命期间保持在合理的水平。在注入物通过蒸汽发生器以被进一步加热至过热蒸汽条件之前，将其预热至饱和蒸汽温度。

实验2至5中所用的裂化石脑油具有以下组成：

组分	组成(摩尔分数)
		nC4	0.0063
iC5	0.0565
		nC5	0.0816
C6	0.1391
		C7+	0.7165
总计	1.000

全面分析来自实验2、3、4和5的产出流体以评估注入不同量的裂化石脑油对SAGD性能的影响。

如图3所示，即使只使用5体积％裂化石脑油，在SAGD方法早期共同注入裂化石脑油也可以潜在地加快启动阶段。当井间区粘度在600-1200cp之间时，SAGD井通常从运行的循环模式切换成运行的SAGD模式，并且这可以通过共同注入裂化石脑油与蒸汽而因为热和质量传递过程的协同作用更快的实现。实验还示出注入裂化石脑油与蒸汽允许使用更少量的蒸汽排出更多的油。使用10体积％裂化石脑油实现了最好的性能。

图3还示出了溶剂添加的影响在泄油过程的开始更明显。实际上，在4000ml蒸汽注入后，累积产出油对累积注入蒸汽的斜率几乎相同。因此，在方法早期开始溶剂注入最有效。图2示出了累积产出油对累积注入蒸汽的关系。结果还表明通过允许泄油在较低的蒸汽-油比率下继续进行，共同注入裂化石脑油可扩大SAGD运行的经济性窗口(economicwindow)，特别是在存在蒸汽漏失带(例如储层上覆岩层之下的顶层水)的情况下。基线SAGD和裂化石脑油SCIS情况的能量效率随时间而劣化。

实验示出了与裂化石脑油不添加到蒸汽的实验相比，使用裂化石脑油时的累积蒸汽-油比率(cSOR)更低。即使只有5体积％裂化石脑油，SCIS也具有与不添加裂化石脑油的SAGD相比更低的cSOR。

实施例2：使用气体凝析油的SCIS

使用用于裂化石脑油实验的相同实验装置来测试与蒸汽一起添加的气体凝析油对SAGD运行的作用。气体凝析油是常用于掺和产出的沥青以使它适合于管线运输的多组分溶剂。

●实验6是指使用与蒸汽组合的5体积％气体凝析油来增强SAGD性能的实验装置。

●实验7是指使用与蒸汽组合的10体积％气体凝析油来增强SAGD性能的实验装置。

●实验8是指使用与蒸汽组合的15体积％气体凝析油来增强SAGD性能的实验装置。

水与气体凝析油在经过预热器和蒸汽发生器通向SAGD注入井的跟部之前混合。使用SAGD注入井，将蒸汽与气体凝析油混合物共同注入到储层中。蒸汽和溶剂注入逐渐增加。

蒸汽-溶剂注入中的气体凝析油浓度在液体流的5-15体积％范围内。全面分析来自实验6、7和8的产出流体以评估注入不同量的气体凝析油对SAGD性能的影响。

注入气体凝析油与蒸汽加快沥青粘度的降低并促进SAGD井之间的井间连通。图5示出了即使在只使用5体积％的气体凝析油时，共同注入气体凝析油与蒸汽也加快了SAGD方法的启动阶段。实验示出使用相同量的蒸汽，相对于基线SAGD和实验6(5体积％气体凝析油)与7(10体积％气体凝析油)，实验8(15体积％气体凝析油)产出了更多的油。至于使用裂化石脑油的实验，结果示出通过允许泄油在较低蒸汽-油比率下继续进行，共同注入气体凝析油可以扩大SAGD的经济性窗口。

SAGD和气体凝析油SCIS情况的能量效率随时间而劣化。所有其中添加气体凝析油的实验的累积蒸汽-油比率(cSOR)都低于不添加气体凝析油的SAGD运行。cSOR随共同注入的气体凝析油的量的增加而逐步减小。最低的cSOR在使用15体积％气体凝析油时获得。

该研究的结果表明与蒸汽一并注入裂化石脑油和气体凝析油可以增强SAGD性能。使用相同量的蒸汽，使用裂化石脑油或气体凝析油的SAGD可以相对于SAGD明显增加油采收并减小累积蒸汽-油比率。这可以减少温室气体排放，同时使SAGD更加有能量效率和成本效益。

Claims (21)

1.一种增强从被注入井和开采井贯穿的含有粘性烃的地层中采收烃的方法，所述方法包括：

a)将第一蒸汽-溶剂混合物注入到注入井中，其中在已在所述地层内建立实质性流体连通之前引入所述第一蒸汽-溶剂混合物；

b)继续注入所述第一蒸汽-溶剂混合物直至在所述注入井和所述开采井之间建立流体连通；和

c)从所述开采井采收流动化烃。

2.根据权利要求1所述的方法，其还包括将所述第一蒸汽-溶剂混合物注入到所述开采井中。

3.根据权利要求1所述的方法，其还包括在将所述第一蒸汽-溶剂混合物注入到所述注入井之前，将蒸汽注入到所述注入井、所述开采井或所述注入井和所述开采井二者中。

4.根据权利要求1所述的方法，其还包括在从所述开采井采收流动化烃之前，中断注入所述第一蒸汽-溶剂混合物，并将蒸汽单独注入所述开采井或所述注入井中。

5.根据权利要求1所述的方法，其还包括在采收所述流动化烃之前，中断注入所述第一蒸汽-溶剂混合物，并将第二蒸汽-溶剂混合物注入到所述注入井中。

6.根据权利要求1所述的方法，其还包括一旦已在所述开采井和所述注入井之间建立井间连通，则中断注入所述第一蒸汽-溶剂混合物，并将第二蒸汽-溶剂混合物注入到所述注入井中。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中与所述第一蒸汽-溶剂混合物中的溶剂相比，所述第二蒸汽-溶剂混合物中的溶剂具有a)更低的密度或b)更高的较轻烃的比例。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二蒸汽-溶剂混合物中的溶剂比所述第一蒸汽-溶剂混合物中的溶剂密度低至少10％、20％、30％或40％。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一蒸汽-溶剂混合物中的溶剂是石脑油、甲苯、苯、二甲苯或其他芳族溶剂、每分子具有4个碳至30个碳的脂族烃、气体凝析油或其任意组合。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一蒸汽-溶剂混合物中的溶剂是裂化石脑油或气体凝析油。

11.根据权利要求1所述的方法，其还包括在最大运行压力下运行所述注入井，同时在储层压力下运行所述开采井。

12.根据权利要求12所述的方法，其还包括转换所述注入井和开采井在其下运行的压力，使得所述注入井在储层压力下运行，同时所述开采井在最大运行压力下运行，使得所述井之间的压差得以维持。

13.根据权利要求1所述的方法，其中选择所述溶剂以避免沥青质沉积。

14.根据权利要求1所述的方法，其包括基于所述储层的温度和/或所述注入井与所述开采井之间的距离，以较大的量或以较长的持续时间注入所述第一蒸汽-溶剂混合物。

15.根据权利要求1所述的方法，其还包括在所述注入井与所述开采井之间提供加密井，并且继续注入所述第一蒸汽-溶剂混合物直至可以从所述加密井采收流动化烃。

16.一种从油砂储层采收沥青的方法，其包括：

(a)将第一蒸汽-溶剂混合物注入到第一水平井中以与所述储层建立流体连通；

(b)将第二蒸汽-溶剂混合物注入到第一水平井或第二水平井中，其中所述第二水平井在所述第一水平井之下，其中与所述第二蒸汽-溶剂混合物中的溶剂相比，所述第一蒸汽-溶剂混合物中的溶剂具有更高的密度；和

(c)从所述第二水平井采收流动化沥青。

17.根据权利要求17所述的方法，其还包括在注入所述第一蒸汽-溶剂混合物之前和/或在注入所述第二蒸汽-溶剂混合物之前注入蒸汽。

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一蒸汽-溶剂混合物中的溶剂是重烃，并且所述第二蒸汽-溶剂混合物中的溶剂是轻烃。

19.根据权利要求17所述的方法，其中与所述第二蒸汽-溶剂混合物中的溶剂相比，所述第一蒸汽-溶剂混合物中的溶剂具有更高的重烃比例。

20.一种在注入井和开采井之间建立流体连通的方法，其包括：

在将流供应到布置在所述注入井和所述开采井之间的井间区的同时，将烃溶剂物质供应到所述井间区，使得位于所述井间区内的烃的粘度通过所述蒸汽和所述溶剂的联合作用而下降。

21.一种在注入井和开采井之间建立流体连通的方法，其包括：

将蒸汽和烃溶剂物质同时供应到布置在所述注入井和所述开采井之间的井间区。