JP2009046825A - Method and equipment for drilling heavy oil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、重質油の採掘方法及び装置に関し、さらに詳しくは、オイルサンド等の未利用の重質油を、可能な限り少ない投資資源で安価に採掘できるようにした重質油の採掘方法及び装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for mining heavy oil, and more particularly, a method for mining heavy oil that enables mining unused heavy oil such as oil sand at low cost with as little investment resources as possible. And an apparatus.
石油資源の枯渇に伴い原油に代わる燃料油供給源としてオイルサンドが注目されるようになってきている。オイルサンドは、APIが8〜16の重質炭化水素が砂の表面に付着したものであり、炭化水素の含有量が10%以上のものが資源的に有効性があるとされている。上記オイルサンドは、カナダおよびベネズエラにおいて多く産出されており、又、その他の地域においても広く分布して埋蔵されていることが報告されている。 With the depletion of oil resources, oil sands are gaining attention as a fuel oil source to replace crude oil. Oil sands are those in which heavy hydrocarbons having an API of 8 to 16 adhere to the surface of sand, and those having a hydrocarbon content of 10% or more are considered to be resource-effective. The oil sands are produced in large numbers in Canada and Venezuela, and it is reported that they are widely distributed and buried in other regions.
上記したオイルサンド等の重質油は、地表に露出して産出されるケースは希であり、一般には地中深くに重質油層を形成している。このような重質油層の重質油を採掘する方法としては、従来より水蒸気支援重力排油法(SAGD法)が知られている。 The above heavy oil such as oil sand is rarely produced when exposed to the ground surface, and generally forms a heavy oil layer deep in the ground. As a method for mining heavy oil in such a heavy oil layer, a steam assisted gravity drainage method (SAGD method) has been conventionally known.
このSAGD法は、地中の重質油層に水蒸気注入管と採油管とを配置し、水蒸気注入管により重質油層に水蒸気を注入することによって重質油層を加熱し、この加熱作業を例えば半年以上の期間に亘って行うことにより重質油の粘性を低下させ、粘性が低下した重質油が採油管に流入するのを待って汲み上げるようにしたものである。 In this SAGD method, a water vapor injection pipe and an oil collection pipe are arranged in the heavy oil layer in the ground, and the heavy oil layer is heated by injecting water vapor into the heavy oil layer through the water vapor injection pipe. By carrying out over the above period, the viscosity of the heavy oil is lowered, and the heavy oil whose viscosity has been lowered is pumped up after flowing into the oil collection pipe.
上記したオイルサンドからオイルサンド油を製造する方法については、特許文献1等が存在しているが、前記したように、水蒸気注入管及び採油管を重質油層に配置するための技術、並びに、重質油層に配置した水蒸気注入管及び採油管を用いて重質油を少ない投資資源で安価に採掘できるようにするための技術等についての特許は殆ど出願されていない。
上記したように、オイルサンドの採掘技術の中では、SAGD法が最も注目を集め、その商業化が進められているが、水蒸気注入に伴う設備上及び資源上の問題を有していた。 As described above, among oil sand mining techniques, the SAGD method has attracted the most attention and its commercialization has been promoted, but has problems in facilities and resources associated with steam injection.
即ち、地中の重質油層に水蒸気注入管を配置し、この水蒸気注入管に水蒸気を供給することにより重質油層を200℃近くまで加熱して重質油を流動化させるようにしているが、重質油が流動化する迄の半年以上の期間に亘り水蒸気を供給し続ける必要がある。 That is, a steam injection pipe is arranged in the underground heavy oil layer, and the heavy oil layer is heated to near 200 ° C. by supplying water vapor to the steam injection pipe to fluidize the heavy oil. It is necessary to continue to supply water vapor for a period of more than half a year until the heavy oil is fluidized.
このように、SAGD法では長期間に亘って多量の水蒸気を供給し続ける必要があるために、現地において多量の水源を確保する必要があるが、オイルサンドの採掘現場においては水源が確保できない場合があり、このような場合にはオイルサンドを採掘できない問題がある。 As described above, in the SAGD method, since it is necessary to continue supplying a large amount of water vapor for a long period of time, it is necessary to secure a large amount of water source locally, but when a water source cannot be secured at the oil sand mining site In such a case, there is a problem that the oil sand cannot be mined.
又、水蒸気を供給し続けるためには水を加熱するための大量の燃料が必要であるが、この燃料についても現地で調達できない場合があり、この場合には遠隔地から燃料を運搬する必要があり、多大の費用が掛るという問題がある。 In addition, in order to continue supplying water vapor, a large amount of fuel for heating water is required, but this fuel may not be procured locally. In this case, it is necessary to transport the fuel from a remote location. There is a problem that it costs a lot of money.
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、オイルサンド等の未利用の重質油を、可能な限り少ない投資資源で安価に採掘できるようにした重質油の採掘方法及び装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and a heavy oil mining method capable of mining unused heavy oil such as oil sand at a low cost with as little investment resources as possible, and An object is to provide an apparatus.
本発明は、媒体導入管と採油管を重質油層に配置し、燃焼装置で燃料を燃焼して発生した高温排ガスを前記媒体導入管に供給して重質油層へ吹き込むことにより重質油層を加熱して重質油を流動化させ、流動化した重質油を前記採油管により汲み上げることを特徴とする重質油の採掘方法、に係るものである。 In the present invention, the medium introduction pipe and the oil collection pipe are arranged in the heavy oil layer, and the heavy oil layer is formed by supplying high temperature exhaust gas generated by burning the fuel in the combustion device to the medium introduction pipe and blowing it into the heavy oil layer. The present invention relates to a heavy oil mining method, characterized in that the heavy oil is fluidized by heating and the fluidized heavy oil is pumped up by the oil collecting pipe.
上記重質油の採掘方法において、先端装置の後端に挿入管を継ぎ足して地中に挿入すると共に、内部の掘削物を外部に取り出すようにした管埋設法を用いて媒体導入管と採油管を重質油層に配置し、この媒体導入管と採油管を重質油層に配置する際に掘り出した掘削重質油を、前記燃焼装置の燃料として用いることは好ましい。 In the above heavy oil mining method, a medium introducing pipe and an oil collecting pipe are used by using a pipe burying method in which an insertion pipe is added to the rear end of the tip device and inserted into the ground, and the excavated material inside is taken out to the outside. Is disposed in the heavy oil layer, and the excavated heavy oil excavated when the medium introduction pipe and the oil sampling pipe are disposed in the heavy oil layer is preferably used as the fuel for the combustion device.
又、上記重質油の採掘方法において、前記とは別の媒体導入管と採油管を重質油層に配置し、又、前記採油管によって汲み上げた重質油を精製する精製プラントを設け、該精製プラントから発生するプラント高温排ガスを、前記別の媒体導入管に供給して重質油層を加熱することにより重質油を流動化し、流動化した重質油を前記別の採油管により汲み上げることは好ましい。 Further, in the heavy oil mining method, a medium introduction pipe and an oil collection pipe different from the above are arranged in the heavy oil layer, and a refining plant for refining heavy oil pumped by the oil collection pipe is provided, Supplying the plant high-temperature exhaust gas generated from the refining plant to the separate medium introduction pipe and heating the heavy oil layer, fluidizing the heavy oil, and pumping the fluidized heavy oil through the separate oil collection pipe Is preferred.
本発明は、導入口を有して重質油層に配置される媒体導入管と、
採油口を有して前記重質油層に配置される採油管と、
燃焼装置と、
該燃焼装置で燃料を燃焼して発生した高温排ガスを昇圧して前記媒体導入管に供給する高温排ガス供給装置と、
前記採油管内に流入した重質油を汲み上げる汲上ポンプと
を有することを特徴とする重質油の採掘装置、に係るものである。
The present invention includes a medium introduction pipe having an inlet and disposed in a heavy oil layer;
An oil collection pipe having an oil collection opening and disposed in the heavy oil layer;
A combustion device;
A high temperature exhaust gas supply device for boosting high temperature exhaust gas generated by burning fuel in the combustion device and supplying the high temperature exhaust gas to the medium introduction pipe;
The present invention relates to a heavy oil mining apparatus comprising a pump for pumping up heavy oil that has flowed into the oil collection pipe.
上記重質油の採掘装置において、前記汲上ポンプにより汲み上げた重質油を導入して重質油の精製を行う精製プラントと、該精製プラントから発生するプラント高温排ガスを昇圧して前記と別の媒体導入管に供給する高温排ガス供給装置とを有することは好ましい。 In the heavy oil mining apparatus, a refinery plant for refining heavy oil by introducing heavy oil pumped by the pump, and a plant high-temperature exhaust gas generated from the refinement plant are pressurized to separate It is preferable to have a high-temperature exhaust gas supply device that supplies the medium introduction pipe.
本発明の重質油の採掘方法及び装置によれば、燃焼装置で燃料を燃焼して発生した高温排ガスを、重質油層に配置した媒体導入管に供給して重質油層を加熱し重質油を流動化させるようにしたので、水蒸気を用いる従来の方法のように水源を確保する必要がなく、燃料の燃焼によって加熱された大量の高温排ガスを重質油層に供給して、重質油を効果的に加熱できる効果がある。 According to the heavy oil mining method and apparatus of the present invention, the high-temperature exhaust gas generated by burning the fuel in the combustion device is supplied to the medium introduction pipe disposed in the heavy oil layer to heat the heavy oil layer and Since the oil is fluidized, it is not necessary to secure a water source as in the conventional method using steam, and a large amount of high-temperature exhaust gas heated by the combustion of fuel is supplied to the heavy oil layer. Can be effectively heated.
又、先端装置の後端に挿入管を継ぎ足して地中に挿入し、内部の掘削物を外部に取り出すようにした管埋設法を用いて媒体導入管と採油管を重質油層に配置し、この媒体導入管と採油管を重質油層に配置する際に掘り出した掘削重質油を、前記燃焼装置の燃料として用いるようにしたので、燃焼装置で燃焼する初期の燃料費を大幅に節約できる効果がある。 Further, the medium introduction pipe and the oil collection pipe are arranged in the heavy oil layer by using a pipe burying method in which an insertion pipe is added to the rear end of the tip device and inserted into the ground, and the internal excavated material is taken out to the outside. Since the heavy oil drilled when the medium introduction pipe and the oil collecting pipe are arranged in the heavy oil layer is used as the fuel for the combustion device, the initial fuel cost for combustion in the combustion device can be greatly saved. effective.
又、前記とは別の媒体導入管と採油管を重質油層に配置し、前記採油管によって汲み上げた重質油を精製する精製プラントを設け、該精製プラントから発生するプラント高温排ガスを、前記別の媒体導入管に供給して重質油層を加熱することにより重質油を流動化し、流動化した重質油を前記別の採油管により汲み上げるようにしたので、精製プラントが設置された後は、プラント高温排ガスによって重質油層を加熱することができるので、高温排ガスを発生させるための新たな燃料を消費することなしに、重質油の採掘範囲を拡大できる効果がある。 In addition, a medium introduction pipe and an oil collection pipe different from the above are arranged in the heavy oil layer, a purification plant for refining heavy oil pumped up by the oil collection pipe is provided, and the plant high-temperature exhaust gas generated from the purification plant is After the refinery plant was installed, the heavy oil was fluidized by supplying it to another medium introduction pipe and fluidizing the heavy oil layer, and the fluidized heavy oil was pumped up by the separate oil collection pipe. Since the heavy oil layer can be heated by the plant high-temperature exhaust gas, there is an effect that the mining range of heavy oil can be expanded without consuming new fuel for generating the high-temperature exhaust gas.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明による重質油の掘採方法の一例を示したものであり、1は地上から地中の重質油層A(オイルサンド層)に挿入配置した媒体導入管、2は地上から媒体導入管1の近傍で且つ媒体導入管1より深い位置の重質油層Aに挿入配置した採油管であり、前記媒体導入管1と採油管2の重質油層Aに配置される部分には図2に示すように小口3が形成されている。
FIG. 1 shows an example of a heavy oil digging method according to the present invention, wherein 1 is a medium introduction pipe inserted and arranged in the heavy oil layer A (oil sand layer) in the ground from the ground, 2 is from the ground It is an oil collection pipe inserted and arranged in the heavy oil layer A in the vicinity of the
地上には、燃料4が供給されて燃焼することにより高温排ガス5を発生する燃焼装置6が設けてあり、更に、該燃焼装置6からの高温排ガス5を昇圧して前記媒体導入管1に供給するようにした高温排ガス供給装置7を設けている。更に、前記採油管2の地上に導かれた部分には、採油管2内に流入した重質油8を汲み上げるための汲上ポンプ9を設けている。10は汲上ポンプ9で汲み上げた重質油8を受ける重質油受タンクである。
On the ground is provided a
図1の構成により重質油層Aの重質油を採掘するには、先ず、燃焼装置6により燃料4を燃焼させて高温排ガス5を発生させ、この高温排ガス5を高温排ガス供給装置7により昇圧して媒体導入管1に供給する。媒体導入管1に供給する高温排ガス5は温度が高い方が好ましく、重質油層Aの重質油を200℃近くまで加熱して重質油を流動化させるためには300℃以上、少なくとも400℃〜500℃の温度を有していることが好ましい。
In order to mine the heavy oil in the heavy oil layer A with the configuration of FIG. 1, first, the
媒体導入管1に供給された高温排ガス5は、媒体導入管1における重質油層Aの部分に設けられた図2に示す小口3から重質油層Aに吹き込まれて重質油層Aを加熱する。このとき、重質油層Aに吹込まれる高温排ガス5は、400℃〜500℃のような高温を有しているが、燃焼によって酸素が消費された燃焼排ガスであるため、重質油を燃焼させるような問題は生じない。
The high-
上記したように媒体導入管1に対する高温排ガス5の供給を長期間(例えば半年以上)継続して、重質油層Aの温度が200℃近くまで上昇されると重質油は軟化して流動化し、流動化した重質油8aは図1に矢印で示すように下部に配置された採油管2に向かって沈降流動するようになる。
As described above, when the supply of the high
従って、沈降流動した重質油8aは小口3から採油管2内に流入するようになるので、前記汲上ポンプ9を駆動することにより、重質油8を重質油タンク10に汲み上げることができる。
Accordingly, the
図3〜図5は前記図1に示した採掘方法を実施する具体的な形態を示すものである。図3は、媒体導入管1を重質油層Aに配置する方法の一例を示しており、地上には管挿入設備11が設置されている。該管挿入設備11は、先端装置12の後端に、図2のように複数の小口3が形成された挿入管13を接続して地中に挿入し、続いて挿入管13の後端に追加の挿入管13を順次継ぎ足して挿入する操作を繰り返すことにより重質油層Aに媒体導入管1を配置するようにした管埋設法を示している。このとき、媒体導入管1は先端装置12に備えた図示しない方向制御装置によって媒体導入管1を重質油層Aが延びている方向に沿うように配置させてもよく、或いは、前記媒体導入管1を重質油層Aに対して傾斜して挿入配置したり、重質油層Aに対して鉛直に挿入配置するようにしてもよい。又、前記先端装置12の内部には先端装置12を地中に挿入する際に内部に取り込まれる掘削物を外部に排出するための排土管14が順次接続されるように備えられており、該排土管14に取り込まれる掘削重質油15を排出ポンプ16によって地上の貯留タンク17に送って貯留されるようにしている。このとき、排土管14によって取り出される掘削物を観察することにより、媒体導入管1が重質油層Aに挿入配置されているか否かを知ることができる。
3 to 5 show specific forms for carrying out the mining method shown in FIG. FIG. 3 shows an example of a method for arranging the
上記した媒体導入管1を地中に埋設する方法としては従来から実施されているトンネル掘進方法、管圧入方法等の種々の方法を採用することができるが、媒体導入管1の直径は例えば約1メートル前後の比較的小径のもので良いため、例えば特開2000−303780号公報、特開2003−193793号公報、特開平05−156883号公報、特開平10−259692号公報に示されるような技術を用いて媒体導入管1を地中に配置することができる。
As a method for burying the
図4は前記媒体導入管1に続いて採油管2を重質油層Aに配置する方法の一例を示しており、地上に設けた管挿入設備11により、前記媒体導入管1と同様にして図2のように複数の小口3が形成された挿入管13を先端装置12の後端に順次接続することにより採油管2を地中に挿入配置する。採油管2を重質油層Aに挿入する場合も先端装置12の内部に取り込まれた掘削重質油15を排出ポンプ16により前記貯留タンク17に供給して貯留するようにしている。
FIG. 4 shows an example of a method for arranging the
次に、図5に示す如く、燃料4を燃焼することにより高温排ガス5を発生する燃焼装置6を地上に設置すると共に、該燃焼装置6からの高温排ガス5を昇圧して前記媒体導入管1に供給する高温排ガス供給装置7を設置する。又、図1に示したように、採油管2に流入した重質油8を汲み上げる汲上ポンプ9を地上に備えると共に、汲み上げた重質油8を貯留する重質油タンク10を備える。
Next, as shown in FIG. 5, a
次に、上記図示例の作動を説明する。 Next, the operation of the illustrated example will be described.
図5において、前記貯留タンク17に貯留された掘削重質油15を燃料4として燃焼装置6を駆動しこの時発生する高温排ガス5を高温排ガス供給装置7により昇圧して前記媒体導入管1に供給する。媒体導入管1に供給された高温排ガス5は媒体導入管1に備えられた小口3(図2参照)から重質油層A内に吹き込まれ、これによって重質油層Aは加熱される。媒体導入管1に高温排ガス5を供給して重質油層Aを加熱する操作は例えば半年以上の期間行われる。このとき、長期間に亘る燃焼装置6での燃焼によって貯留タンク17に貯留された掘削重質油15が無くなった場合には、他の所要の燃料4を調達して燃焼を継続する。
In FIG. 5, the
上記したように媒体導入管1に対する高温排ガス5の供給を長期間(例えば半年以上)継続して、重質油層Aの温度が200℃近くまで上昇されると重質油は軟化して流動化し、流動化した重質油8aが図5に矢印で示すように下部に配置された採油管2に向かって沈降流動して小口3から採油管2内に流入するようになるので、前記汲上ポンプ9を駆動することにより、重質油8を重質油タンク10に汲み上げることができる。
As described above, when the supply of the high
上記したように、燃焼装置6で燃料4を燃焼して発生した高温排ガス5を、重質油層Aに配置した媒体導入管1に供給して重質油層Aを加熱し重質油8aを流動化させるようにしたので、水蒸気を用いる従来の方法のように水源を確保する必要がなく、燃料4の燃焼によって加熱された大量の高温排ガス5を重質油層Aに供給して、重質油層Aを効果的に加熱することができる。
As described above, the high-
又、前記したように、先端装置12の後端に挿入管13を継ぎ足して地中に挿入し、内部の掘削物を外部に取り出すようにした管埋設法を用いて媒体導入管1と採油管2を重質油層Aに配置し、この媒体導入管1と採油管2を重質油層Aに配置する際に掘り出した掘削重質油15を、前記燃焼装置6の燃料4として用いることにより、燃焼装置6で燃焼する燃料費を大幅に節約することができる。
Further, as described above, the
図6、図7は、本発明の他の形態を示したもので、前記採油管2により汲み上げて重質油タンク10に貯留した重質油8を導入して精製を行う精製プラント18を設けた場合を示している。精製プラント18では重質油8の一部を燃焼させる燃焼装置19の熱を利用して重質油8の分留、改質等を行っており、前記燃焼装置19からは500℃前後のプラント高温排ガス20が発生している。
6 and 7 show another embodiment of the present invention, and a
一方、前記したように重質油層Aに配置した媒体導入管1及び採油管2とは別の媒体導入管1a及び採油管2aを、図3及び図4と同様の方法によって重質油層Aに配置する。この別の媒体導入管1a及び採油管2aを重質油層Aに配置する際に掘り出した掘削重質油15は、図6に破線で示すように前記重質油タンク10に供給して重質油8と共に精製プラント18に原料として供給することができる。
On the other hand, the
別の媒体導入管1a及び採油管2aが重質油層Aに配置されると、前記精製プラント18の燃焼装置19から発生する500℃前後のプラント高温排ガス20を昇圧する高排ガス供給装置21を設けることにより、前記プラント高温排ガス20を前記別の媒体導入管1aに供給して重質油層Aを加熱するようにしている。
When another
別の媒体導入管1aに供給されたプラント高温排ガス20は小口3(図2参照)から重質油層A内に吹き込まれ、これによって重質油層Aは加熱される。別の媒体導入管1aにプラント高温排ガス20を供給して重質油層Aを加熱する操作は例えば半年以上の期間行われる。
The plant high-
上記したように別の媒体導入管1aに対する高温排ガス5の供給を長期間(例えば半年以上)継続して、重質油層Aの温度が200℃近くまで上昇されると重質油は軟化して流動化し、流動化した重質油8aが図9に矢印で示すように下部に配置された別の採油管2aに向かって沈降流動して小口3から別の採油管2内に流入するようになるので、前記汲上ポンプ9を駆動することにより、図8、図9に示すように、重質油8を前記重質油タンク10に供給することができる。従って、前記採油管2aによって汲み上げられた重質油8は、前記採油管2によって汲み上げられた重質油8と共に精製プラント18に供給されて精製処理される。
As described above, if the supply of the high
上記したように、精製プラント18の燃焼装置19から発生するプラント高温排ガス20を、重質油層Aに配置した別の媒体導入管1aに供給して重質油層Aを加熱し重質油8aを流動化させるようにしたので、水蒸気を用いる従来の方法のように水源を確保する必要がなく、精製プラント18で発生するプラント高温排ガス20を利用して安価に重質油を掘削することができる。
As described above, the plant high-
従って、精製プラント18が設置された後は、該プラント高温排ガス20によって重質油層Aを加熱することができるので、重質油層Aに新たな媒体導入管1a及び採油管2aを設置しても、高温排ガスを発生させるための新たな燃焼装置の設置と燃料の消費を生じることがなく、少ない投資資源で重質油の掘削範囲を拡大することができる。
なお、本発明の重質油の採掘方法及び装置は、上記形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
Therefore, after the
It should be noted that the heavy oil mining method and apparatus of the present invention are not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 媒体導入管
1a 別の媒体導入管
2 採油管
2a 別の採油管
4 燃料
5 高温排ガス
6 燃焼装置
7 高温排ガス供給装置
8 重質油
8a 流動化した重質油
9 汲上ポンプ
12 先端装置
13 挿入管
15 掘削重質油
18 精製プラント
20 プラント高温排ガス
21 高温排ガス供給装置
A 重質油層
DESCRIPTION OF
Claims (5)
採油口を有して前記重質油層に配置される採油管と、
燃焼装置と、
該燃焼装置で燃料を燃焼して発生した高温排ガスを昇圧して前記媒体導入管に供給する高温排ガス供給装置と、
前記採油管内に流入した重質油を汲み上げる汲上ポンプと
を有することを特徴とする重質油の採掘装置。 A medium introduction pipe disposed in the heavy oil layer with an introduction port;
An oil collection pipe having an oil collection opening and disposed in the heavy oil layer;
A combustion device;
A high-temperature exhaust gas supply device for boosting high-temperature exhaust gas generated by burning fuel in the combustion device and supplying the high-temperature exhaust gas to the medium introduction pipe;
A heavy oil mining apparatus comprising a pump for pumping up heavy oil that has flowed into the oil collection pipe.
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