RU2634135C2 - In situ completed upgrading by injecting hot fluid medium - Google Patents
In situ completed upgrading by injecting hot fluid medium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2634135C2 RU2634135C2 RU2014140839A RU2014140839A RU2634135C2 RU 2634135 C2 RU2634135 C2 RU 2634135C2 RU 2014140839 A RU2014140839 A RU 2014140839A RU 2014140839 A RU2014140839 A RU 2014140839A RU 2634135 C2 RU2634135 C2 RU 2634135C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- well
- injection
- oil
- hydrocarbons
- heavy
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 141
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 214
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 214
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 186
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 186
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 169
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 108
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 83
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 61
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 237
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 141
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 99
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 98
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 84
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 79
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 76
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 75
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 62
- 239000002641 tar oil Substances 0.000 claims description 39
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 35
- 230000006872 improvement Effects 0.000 claims description 30
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 claims description 28
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 25
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 24
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 22
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 22
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 20
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 17
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 15
- 238000004517 catalytic hydrocracking Methods 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 13
- 239000003079 shale oil Substances 0.000 claims description 12
- 239000011943 nanocatalyst Substances 0.000 claims description 9
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 claims description 6
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 claims description 6
- 238000004230 steam cracking Methods 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 63
- 230000008569 process Effects 0.000 description 58
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 48
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 43
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 15
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000007799 cork Substances 0.000 description 3
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 3
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010796 Steam-assisted gravity drainage Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000012018 catalyst precursor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003027 oil sand Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000011403 purification operation Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/58—Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/58—Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
- C09K8/592—Compositions used in combination with generated heat, e.g. by steam injection
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/166—Injecting a gaseous medium; Injecting a gaseous medium and a liquid medium
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
- E21B43/2406—Steam assisted gravity drainage [SAGD]
- E21B43/2408—SAGD in combination with other methods
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
- E21B43/241—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection combined with solution mining of non-hydrocarbon minerals, e.g. solvent pyrolysis of oil shale
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/34—Arrangements for separating materials produced by the well
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
[0001] Настоящее изобретение относится к системам, устройствам и способам для объединенной добычи и выполнения in situ (в нефтеносном пласте) повышения сортности тяжелой нефти и битуминозных нефтей из нефтеносного песка. Эти системы, устройства и способы обеспечивают возможность увеличенного извлечения тяжелой нефти через добывающую скважину посредством введения горячей текучей среды, включая вакуумную или атмосферную остаточную фракцию или деасфальтизат, в добывающую скважину при условиях, способствующих повышению сортности углеводородов. Эти способы могут дополнительно включать введение водорода и катализатора вместе с нагнетанием горячей текучей среды в добывающую скважину, чтобы дополнительно способствовать реакциям повышения сортности углеводородов. Кроме того, настоящее изобретение относится к усовершенствованным способам нефтедобычи в пределах обычных нефтеносных пластов.[0001] The present invention relates to systems, devices and methods for combined in situ production and performance (in the oil reservoir) of increasing the grade of heavy oil and tar oils from oil sand. These systems, devices, and methods enable enhanced recovery of heavy oil through a producing well by introducing hot fluid, including a vacuum or atmospheric residual fraction or deasphalting agent, into the producing well under conditions conducive to increasing the grade of hydrocarbons. These methods may further include introducing hydrogen and a catalyst along with injecting hot fluid into the production well to further facilitate hydrocarbon grade reactions. In addition, the present invention relates to improved methods of oil production within conventional oil reservoirs.
Предпосылки к созданию изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
[0002] Способы извлечения in situ для тяжелой нефти или битуминозной нефти часто используют в нефтеносных пластах, где мощность перекрывающих пород слишком велика для экономичного использования открытых горных разработок. Будучи очень вязкими, тяжелая нефть и битуминозная нефть не текут столь же легко, как легкая нефть. Следовательно, большинство процессов добычи битуминозной нефти включает операцию уменьшения вязкости битуминозной нефти таким образом, что битуминозная нефть становится более подвижной и может вытекать из нефтеносного пласта в добывающую скважину. Уменьшение вязкости битуминозной нефти может быть реализовано посредством повышения температуры битуминозной нефти и/или посредством разбавления битуминозной нефти растворителем.[0002] In situ recovery methods for heavy oil or bituminous oil are often used in oil reservoirs where the thickness of the overburden is too high for the economical use of open pit mining. Being very viscous, heavy oil and tar oil do not flow as easily as light oil. Therefore, most bituminous oil production processes include the operation of decreasing the viscosity of the bituminous oil in such a way that the bituminous oil becomes more mobile and can flow from the oil formation into the producing well. A decrease in the viscosity of tar oil can be realized by increasing the temperature of the tar oil and / or by diluting the tar with a solvent.
Гравитационное дренирование с закачкой водяного параGravity drainage with steam injection
[0003] Гравитационное дренирование с закачкой водяного пара (SAGD) представляет собой известный способ извлечения битуминозной нефти из подземного нефтеносного пласта. В обычном процессе гравитационного дренирования с закачкой водяного пара две горизонтальные скважины (нижняя скважина и верхняя скважина) бурят по существу параллельно друг другу и на различных глубинах друг над другом. Нижняя скважина представляет собой извлекающую скважину, обычно расположенную чуть выше основания нефтеносного пласта. Верхняя скважина представляет собой нагнетательную скважину, расположенную примерно на 5-10 метров выше извлекающей скважины. Водяной пар нагнетают в верхнюю скважину для образования внутри геологической формации паровой камеры, которая со временем растет преобладающе в вертикальном направлении к вершине нефтеносного пласта и вниз к извлекающей скважине. Водяной пар поднимает температуру окружающей битуминозной нефти в нефтеносном пласте, уменьшая вязкость битуминозной нефти и обеспечивая возможность битуминозной нефти и конденсированному водяному пару течь под воздействием силы тяжести в расположенную ниже извлекающую скважину. Битуминозная нефть и конденсированный водяной пар или текут или откачиваются из извлекающей скважины на поверхность для разделения и дальнейшей обработки. На поверхности отделенную битуминозную нефть часто смешивают с понизителем вязкости таким образом, что битуминозная нефть и понизитель вязкости могут быть легко транспортированы на нефтеперерабатывающий завод через трубопровод. На нефтеперерабатывающем заводе понизитель вязкости удаляют и битуминозную нефть подвергают различным процессам для разделения фракций и повышения сортности битуминозной нефти с получением полезных продуктов. Преимущественно, битуминозную нефть подвергают процессу вакуумной дистилляции для выделения из битуминозной нефти остатка, тяжелых и легких компонентов, предназначенных для использования в различных процессах повышения сортности.[0003] Gravity drainage with injection of water vapor (SAGD) is a known method of extracting bituminous oil from an underground oil reservoir. In a conventional gravity drainage process with water vapor injection, two horizontal wells (lower well and upper well) are drilled substantially parallel to each other and at different depths above each other. The lower well is an extraction well, usually located just above the base of the oil reservoir. The upper well is an injection well located about 5-10 meters above the producing well. Water vapor is injected into the upper well to form a vapor chamber within the geological formation, which eventually grows predominantly in the vertical direction to the top of the oil reservoir and down to the recovery well. Water vapor raises the temperature of the surrounding bituminous oil in the oil reservoir, decreasing the viscosity of the bituminous oil and allowing the bituminous oil and condensed water vapor to flow under the influence of gravity into a downstream extraction well. Bituminous oil and condensed water vapor either flow or are pumped from the extraction well to the surface for separation and further processing. On the surface, the separated bituminous oil is often mixed with a viscosity reducer such that the bituminous oil and the viscosity reducer can be easily transported to the refinery through a pipeline. At a refinery, a viscosity reducer is removed and bituminous oil is subjected to various processes to separate fractions and increase the grade of bituminous oil to produce useful products. Preferably, the tar oil is subjected to a vacuum distillation process to recover from the tar oil a residue, heavy and light components, intended for use in various grading processes.
[0004] Гравитационное дренирование с закачкой водяного пара обычно представляет собой очень эффективный способ извлечения тяжелой нефти или битуминозной нефти из формации на поверхность. Однако, как известно, с гравитационным дренированием с закачкой водяного пара связаны высокие капитальные и эксплуатационные расходы, в частности, относящиеся к строительству и эксплуатации паропроизводящей установки и системы извлечения на буровой площадке. Кроме того, поскольку при гравитационном дренировании с закачкой водяного пара необходимо большое количество воды, источник воды должен быть доступен на буровой площадке или воду необходимо транспортировать на буровую площадку. При гравитационном дренировании с закачкой водяного пара также необходимо большое количество топлива для увеличения температуры воды с образованием водяного пара. Более того, выработка высококачественного водяного пара из извлеченной воды требует проведения существенной обработки на поверхности для очистки извлеченной воды перед повторным преобразованием извлеченной воды назад в водяной пар. Эта очистка обычно требует, чтобы извлеченная вода, которая смешана с добытой битуминозной нефтью, сначала должна быть отделена от добытой битуминозной нефти и затем подвергнута дальнейшей очистке для удаления из воды любых остаточных загрязнений. После окончания этих операций очистки добытая вода должна затем быть повторно нагрета для выработки высококачественного водяного пара с последующим повторным введением назад в нефтеносный пласт. Кроме того, операции очистки и повторного нагрева требуют существенного ввода дополнительной энергии как для стимуляции процессов очистки, так и для повторного нагрева добытой воды с образованием водяного пара. Хотя некоторое количество энергии от этих процессов может быть восстановлено через теплообменники, неэффективность этих процессов приводит к необходимости ввода в систему существенной дополнительной энергии.[0004] Gravity drainage with injection of water vapor is usually a very effective way to extract heavy oil or tar oil from the formation to the surface. However, as is known, high capital and operating costs are associated with gravity drainage with the injection of water vapor, in particular, related to the construction and operation of a steam generating unit and extraction system at the drilling site. In addition, since gravity drainage with water vapor injection requires a large amount of water, the water source must be available at the drilling site or water must be transported to the drilling site. During gravity drainage with injection of water vapor, a large amount of fuel is also necessary to increase the temperature of water with the formation of water vapor. Moreover, the production of high-quality water vapor from the extracted water requires substantial surface treatment to purify the extracted water before converting the extracted water back to water vapor. This treatment usually requires that the extracted water, which is mixed with the extracted bituminous oil, must first be separated from the extracted bituminous oil and then subjected to further purification to remove any residual contaminants from the water. After the completion of these cleaning operations, the produced water must then be reheated to produce high-quality water vapor, followed by reintroduction back into the oil reservoir. In addition, the cleaning and reheating operations require a significant input of additional energy both to stimulate the cleaning processes and to reheat the produced water with the formation of water vapor. Although a certain amount of energy from these processes can be recovered through heat exchangers, the inefficiency of these processes necessitates the introduction of significant additional energy into the system.
[0005] Таким образом, хотя процессы гравитационного дренирования с закачкой водяного пара эффективны, имеют место существенные затраты на охрану окружающей среды, связанные с крупномасштабным использованием гравитационного дренирования с закачкой водяного пара и, в частности, с наличием углеродистого следа при гравитационном дренировании с закачкой водяного пара, который значительно больше, чем при других формах добычи углеводородов. В результате существует необходимость в способах добычи тяжелой нефти, которые улучшают эффективность добычи тяжелой нефти из нефтеносных пластов тяжелой нефти и, в частности, уменьшают при этом воздействие на окружающую среду.[0005] Thus, although gravity drainage processes with water vapor injection are effective, there are significant environmental costs associated with the large-scale use of gravity drainage with water vapor injection and, in particular, with the presence of a carbon footprint in gravity drainage with water injection steam, which is significantly greater than with other forms of hydrocarbon production. As a result, there is a need for heavy oil production methods that improve the efficiency of heavy oil production from heavy oil reservoirs and, in particular, reduce environmental impact.
Вертикальные нагнетательные/извлекающие скважиныVertical injection / recovery wells
[0006] Другие способы извлечения включают использование одной или больше вертикальных скважин как средства подачи тепла в нефтеносный пласт для содействия подвижности углеводородов. Например, одна вертикальная скважина может быть использована для стимуляции циклической закачкой водяного пара (CSS), которая включает последовательные периоды нагнетания водяного пара, паропропитки и добычи. Аналогичным образом, две или больше вертикальных скважин, близких друг к другу, могут быть использованы, где после периода запуска, когда теплоту вводят в нефтеносный пласт, одна или больше скважин используют для подачи теплоты к нефтеносному пласту, и одну или больше скважин используют в качестве скважин добычи/извлечения.[0006] Other recovery methods include the use of one or more vertical wells as a means of supplying heat to the oil reservoir to promote hydrocarbon mobility. For example, one vertical well can be used to stimulate cyclic steam injection (CSS), which includes successive periods of steam injection, steam impregnation and production. Similarly, two or more vertical wells close to each other can be used where, after the start-up period, when heat is introduced into the oil reservoir, one or more wells are used to supply heat to the oil reservoir, and one or more wells are used as production / extraction wells.
Процесс экстракции параSteam extraction process
[0007] Другой известный выполняемый in situ процесс извлечения битуминозной нефти или тяжелой нефти представляет собой процесс экстракции пара (VAPEX), в котором газообразный растворитель (например, пропан, этан, бутан и т.д.) вводят в верхнюю нагнетательную скважину, где происходит его конденсация и смешивание с битуминозной нефтью для уменьшения вязкости битуминозной нефти. Затем битуминозная нефть и растворенный растворитель текут под действием тяжести в нижнюю добывающую камеру, откуда они уходят на поверхность.[0007] Another known in situ process for recovering bituminous oil or heavy oil is a vapor extraction process (VAPEX) in which a gaseous solvent (eg, propane, ethane, butane, etc.) is introduced into the upper injection well, where its condensation and mixing with tar oil to reduce the viscosity of tar oil. Then, bituminous oil and dissolved solvent flow under the influence of gravity into the lower production chamber, from where they go to the surface.
[0008] Процесс экстракции пара обычно полагают менее вредным для окружающей среды и при некоторых обстоятельствах более коммерчески жизнеспособным, чем гравитационное дренирование с закачкой водяного пара, поскольку процесс экстракции пара не требует выработки большого количества воды и водяного пара, как это имеет место при гравитационном дренировании с закачкой водяного пара. Однако газообразный растворитель обычно необходимо транспортировать к месту добычи и продолжительный интервал запуска имеет место в процессе экстракции пара, поскольку необходимо больше времени для образования паровой камеры с газообразными растворителями по сравнению с водяным паром.[0008] The steam extraction process is generally considered less harmful to the environment and, in some circumstances, more commercially viable than gravity drainage with water vapor injection, since the steam extraction process does not require the generation of large amounts of water and water vapor, as is the case with gravity drainage with the injection of water vapor. However, a gaseous solvent usually needs to be transported to the production site and a long start-up interval takes place during the steam extraction process, since more time is required for the formation of a vapor chamber with gaseous solvents compared to water vapor.
[0009] Кроме того, поскольку процесс экстракции пара представляет собой нетепловой процесс, проводимый при нормальных температурах нефтеносного пласта, он не эффективен в содействии реакциям повышения сортности.[0009] In addition, since the steam extraction process is a non-thermal process carried out at normal temperatures in the oil reservoir, it is not effective in promoting grading reactions.
[0010] Таким образом, также существуют существенные недостатки, препятствующие широкому использованию процесса экстракции пара.[0010] Thus, there are also significant disadvantages that prevent the widespread use of the steam extraction process.
Каталитическое повышение сортностиCatalytic Grading
[0011] Определенные способы могут включать использование катализаторов гидрокрекинга для содействия процессу извлечения/повышения сортности, предназначенному для повышения сортности и извлечению тяжелой нефти и битуминозной нефти. Однако частицы катализатора гидрокрекинга не обладают хорошей диспергацией в присутствии воды, поскольку минералы катализатора имеют тенденцию к предпочтительной миграции к водной фазе и при нахождении там становятся менее доступными для реакций с углеводородами. Кроме того, вода обладает ограниченной способностью к переносу диспергированных частиц через песчаные формации вследствие низкой вязкости воды. Следовательно, хотя водяной пар и вода не представляют собой яды для катализатора, диспергирование частиц катализатора в камере гравитационного дренирования с закачкой водяного пара, определяемой конденсатом и водяным паром, как полагают, связано с существенными техническими проблемами.[0011] Certain methods may include the use of hydrocracking catalysts to facilitate a recovery / grade process designed to grade and recover heavy oil and tar oil. However, the hydrocracking catalyst particles do not exhibit good dispersion in the presence of water, since the catalyst minerals tend to migrate preferentially to the aqueous phase and, when found, become less accessible for reactions with hydrocarbons. In addition, water has a limited ability to transport dispersed particles through sand formations due to the low viscosity of the water. Therefore, although water vapor and water do not constitute poisons for the catalyst, dispersing the catalyst particles in a gravity drainage chamber with water vapor injection determined by condensate and water vapor is believed to be associated with significant technical problems.
[0012] Кроме того, обычно полагают, что при температурах менее 150°C вязкость битуминозной нефти или вакуумного остатка слишком высока для эффективного объединения частиц катализатора и газов, таких как водород. Другими словами, в очень вязкой битуминозной нефти время реакции медленное вследствие ограничений на массообмен вдобавок к кинетическим ограничениям вследствие относительно низкого энергетического уровня.[0012] In addition, it is generally believed that at temperatures below 150 ° C, the viscosity of bituminous oil or a vacuum residue is too high to effectively combine catalyst particles and gases, such as hydrogen. In other words, in very viscous bituminous oil, the reaction time is slow due to restrictions on mass transfer in addition to kinetic restrictions due to the relatively low energy level.
Увеличенное извлечение нефтиIncreased Oil Recovery
[0013] В дополнение к нефтеносным пластам с тяжелой нефтью другие типы нефтеносных пластов, включая обычные нефтеносные пласты, прошедшие пик выработки, и карбонатные формации, продолжают исследовать относительно новые или интенсифицированные способы извлечения нефти. Для обычных нефтеносных пластов с уменьшающимся объемом добычи продолжает иметь место необходимость использования экономически эффективных методов, содействующих извлечению и/или уменьшению скорости снижения добычи в таких нефтеносных пластах. Кроме того, способы добычи углеводородов из различных карбонатных формаций продолжают представлять интерес, поскольку нефтяные компании стремятся эксплуатировать эти типы нефтеносных пластов. Также представляют интерес новые способы увеличения нефтеотдачи пласта.[0013] In addition to heavy oil formations, other types of oil formations, including conventional peak formations and carbonate formations, continue to explore relatively new or enhanced methods for recovering oil. For conventional oil reservoirs with decreasing production volume, there continues to be a need to use cost-effective methods to assist in recovering and / or reducing the rate of decline in production in such oil reservoirs. In addition, hydrocarbon production methods from various carbonate formations continue to be of interest as oil companies seek to exploit these types of oil reservoirs. Also of interest are new ways to increase oil recovery.
Известный уровень техникиPrior art
[0014] При известном уровне техники существует много примеров различных способов извлечения. Например, были предложены способы извлечения, использующие комбинацию нагнетания водяного пара и растворителя. В публикации заявки на патент США №2005/0211434 описан процесс извлечения посредством гравитационного дренирования с закачкой водяного пара, включающий дорогостоящий начальный этап добычи, в ходе которого водяной пар и растворитель тяжелых углеводородов нагнетают в нефтеносный пласт, и более дешевый последующий этап добычи, в ходе которого растворитель легких углеводородов нагнетают в нефтеносный пласт для содействия увеличению подвижности битуминозной нефти.[0014] In the prior art, there are many examples of different extraction methods. For example, recovery methods using a combination of water vapor injection and solvent have been proposed. US Patent Application Publication No. 2005/0211434 describes a recovery process by gravity drainage with water vapor injection, including an expensive initial production step, during which water vapor and a heavy hydrocarbon solvent are injected into the oil reservoir, and a cheaper subsequent production step, during which the solvent of light hydrocarbons is injected into the oil reservoir to help increase the mobility of bituminous oil.
[0015] Патент США №4444261 описывает способ улучшения эффективности вытеснения в процессе вытеснения нефти водяным паром при извлечении нефти посредством вертикальной добывающей скважины, размещенной на расстоянии от вертикальной нагнетательной скважины. В этом способе водяной пар нагнетают в формацию через нагнетательную скважину, пока не будет иметь место нагнетание водяного пара или образование зоны вытеснения нефти водяным паром в верхней части пласта. Затем углеводород с высоким молекулярным весом нагнетают при высокой температуре (500-1000°F) в зону вытеснения нефти водяным паром в качестве отклоняющей текучей среды, и обеспечивают возможность ее охлаждения до образования неподвижной пробки в зоне вытеснения нефти водяным паром. После образования пробки возобновляют закачку водяного пара и пробка отклоняет водяной пар, заставляя его проходить ниже пробки и ниже зоны вытеснения нефти водяным паром, обеспечивая, тем самым, подвижность более низких частей нефти. В качестве другого примера Патент США №6 662 872 описывает комбинированный процесс экстракции водяным паром и другим паром в системе добычи типа гравитационного дренирования с закачкой водяного пара.[0015] US Patent No. 4,444,261 describes a method for improving the efficiency of displacement in a process of oil displacement by steam during oil recovery by means of a vertical production well located at a distance from the vertical injection well. In this method, water vapor is injected into the formation through an injection well until water vapor injection or the formation of a zone of oil displacement by water vapor in the upper part of the formation takes place. The high molecular weight hydrocarbon is then injected at high temperature (500-1000 ° F) into the oil vapor displacement zone as a deflecting fluid, and allowed to cool to form a stationary plug in the oil vapor displacement zone. After the cork is formed, the injection of water vapor is resumed and the cork rejects water vapor, forcing it to pass below the cork and below the oil displacement zone by water vapor, thereby ensuring mobility of the lower parts of the oil. As another example, US Patent No. 6,662,872 describes a combined extraction process with water vapor and other steam in a production system such as gravity drainage with water vapor injection.
[0016] Поскольку операцию повышения сортности обычно выполняют в отношении битуминозной нефти или тяжелой нефти после ее извлечения, в нескольких способах предложена концепция повышения сортности in situ, причем по мере выработки нефти происходит постепенное уменьшение вязкости тяжелой нефти и ее плотности в градусах Американского нефтяного Института. Например, патент США №6412557 описывает проводимый in situ процесс повышения сортности битуминозной нефти в подземном нефтеносном пласте, в котором катализатор повышения сортности иммобилизирован в нисходящей скважине и проходящий in situ процесс сгорания использован для подачи теплоты с целью облегчения повышения сортности в процессе типа "от носка к пятке скважины".[0016] Since a grading operation is usually performed on bituminous oil or heavy oil after it has been extracted, several methods have proposed the concept of grading in situ, whereby the viscosity of the heavy oil and its density in degrees of the American Petroleum Institute gradually decrease as the oil is produced. For example, US Pat. No. 6,412,557 describes an in situ process for upgrading bituminous oil in a subterranean oil formation in which a catalyst for improving the grade is immobilized in a downhole and an in situ combustion process is used to supply heat to facilitate grade improvement in the sock process to the heel of the well. "
[0017] В качестве других примеров Патент США №7363973 описывает способ стимулирования добычи тяжелой нефти посредством гравитационного дренирования с закачкой водяного пара при использовании паров растворителей, в котором может быть использовано выполняемое in situ повышение сортности, а Публикация заявки №2008/0017372 на патент США описывает проводимый in situ процесс извлечения тяжелой нефти и битуминозной нефти в системе извлечения типа гравитационного дренирования с закачкой водяного пара при использовании растворителей С3+ (в частности, С3-С10). Повышение сортности описано как неотъемлемо происходящее вследствие наличия растворителей, контактирующих с битуминозной нефтью.[0017] As other examples, US Patent No. 7363973 describes a method for stimulating heavy oil production by gravity drainage with water vapor injection using solvent vapors, which may use in situ grade upgrading, and US Patent Application Publication No. 2008/0017372 describes an in situ process for the extraction of heavy oil and tar oil in a recovery system such as gravity drainage with water vapor injection using C3 + solvents (in particular, C3-C10). Grading is described as inherently due to the presence of solvents in contact with bituminous oil.
[0018] Еще один пример показан в Публикации заявки №2006/0175053 на патент США, которая описывает процесс улучшения извлечения сырой нефти. Этот процесс использует изолированную трубу для передачи горячих текучих сред в формацию с целью облегчения извлечения. Такие горячие текучие среды могут включать парафины и асфальтены.[0018] Another example is shown in Publication No. 2006/0175053 for a US patent, which describes a process for improving the recovery of crude oil. This process uses an insulated pipe to transfer hot fluids to the formation to facilitate recovery. Such hot fluids may include paraffins and asphaltenes.
[0019] В соответствии с этим, хотя продолжают развиваться различные технологии, улучшающие общие методологии гравитационного дренирования с закачкой водяного пара и экстракции пара, не исчезла необходимость в улучшенном проводимом in situ способе извлечения, в котором нет необходимости отправки большого количества воды или газообразных растворителей к месту добычи, и нет необходимости присутствия большого количества водяного пара и воды в нефтеносном пласте. Кроме того, в целом необходимы улучшенные формы выполняемых in situ способов повышения сортности, которые более экономичны, эффективны и в состоянии извлекать более высокую долю нефти.[0019] In accordance with this, although various technologies continue to develop that improve the general methodologies for gravity drainage with steam injection and steam extraction, the need for an improved in situ extraction process that does not need to send large quantities of water or gaseous solvents to the place of production, and there is no need for the presence of a large amount of water vapor and water in the oil reservoir. In addition, in general, improved forms of in-situ grading methods are needed that are more economical, efficient and able to recover a higher proportion of oil.
[0020] Более того, существует необходимость в улучшенных интенсифицированных способах извлечения и способах добычи нефти, которые могут быть использованы в обычных нефтеносных пластах и карбонатных формациях.[0020] Moreover, there is a need for improved enhanced recovery methods and oil recovery methods that can be used in conventional oil formations and carbonate formations.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
[0021] Согласно настоящему изобретению предложены системы и способы для проводимого in situ повышения сортности углеводородов в пределах углеводородной геологической формации.[0021] According to the present invention, systems and methods for in situ conducted hydrocarbon grading within a hydrocarbon geological formation are provided.
[0022] В качестве первой особенности настоящего изобретения предложен способ извлечения и проводимого in situ повышения сортности углеводородов в паре скважин, состоящей из нагнетательной скважины и извлекающей скважины, в пределах нефтеносного пласта, содержащего тяжелые углеводороды, причем способ включает операции: а) ввода выбранного количества горячей нагнетаемой текучей среды, включая фракцию тяжелых углеводородов, в нагнетательную скважину для содействия извлечению углеводородов и проводимого in situ повышения сортности; и b) извлечения углеводородов из извлекающей скважины.[0022] As a first feature of the present invention, there is provided a method for recovering and conducting in situ upgrading of hydrocarbons in a pair of wells, consisting of an injection well and an extraction well, within an oil reservoir containing heavy hydrocarbons, the method comprising the steps of: a) entering a selected amount hot injection fluid, including a heavy hydrocarbon fraction, into an injection well to facilitate hydrocarbon recovery and in situ grade improvement; and b) recovering hydrocarbons from the extraction well.
[0023] В другом варианте реализации настоящего изобретения фракция тяжелых углеводородов содержит любой материал из сланцевой нефти, битуминозной нефти, атмосферного остатка, вакуумного остатка или деасфальтизата или их комбинацию.[0023] In another embodiment of the present invention, the heavy hydrocarbon fraction comprises any material from shale oil, tar oil, atmospheric residue, vacuum residue or deasphalting agent, or a combination thereof.
[0024] В дополнительных вариантах реализации настоящего изобретения углеводороды, извлеченные из извлекающей скважины, подвергнуты процессу разделения, в ходе которого разделены тяжелые и легкие фракции, причем тяжелая фракция содержит остаточную фракцию.[0024] In further embodiments of the present invention, hydrocarbons recovered from the extraction well are subjected to a separation process in which the heavy and light fractions are separated, the heavy fraction containing a residual fraction.
[0025] В другом варианте реализации настоящего изобретения остаточная фракция от процесса разделения смешана с нагнетаемой текучей средой до введения в нагнетательную скважину.[0025] In another embodiment of the present invention, the residual fraction from the separation process is mixed with the injected fluid before being introduced into the injection well.
[0026] В другом варианте реализации настоящего изобретения способ дополнительно включает операцию смешивания подпиточных тяжелых углеводородов с нагнетаемой текучей средой до введения нагнетаемой текучей среды в нагнетательную скважину, причем температурой и давлением нагнетаемой текучей среды управляют так, чтобы способствовать реакциям повышения сортности в нисходящей скважине.[0026] In another embodiment of the present invention, the method further comprises the step of mixing make-up heavy hydrocarbons with the injected fluid prior to introducing the injected fluid into the injection well, the temperature and pressure of the injected fluid being controlled so as to facilitate downgrade reactions.
[0027] В другом варианте реализации настоящего изобретения закачиваемая текучая среда содержит понизитель вязкости.[0027] In another embodiment of the present invention, the injected fluid comprises a viscosity reducer.
[0028] В дополнительных вариантах реализации настоящего изобретения температурой и давлением нагнетаемой текучей среды управляют так, чтобы способствовать реакциям повышения сортности в виде термического крекинга.[0028] In further embodiments of the present invention, the temperature and pressure of the pumped fluid are controlled to facilitate thermal cracking grade reactions.
[0029] В других вариантах реализации настоящего изобретения температуру нагнетаемой текучей среды контролируют так, чтобы обеспечить температуру 320±20°C в скважинном зумпфе и/или время 24-2400 часов пребывания нагнетаемых текучих сред в нисходящей скважине.[0029] In other embodiments of the present invention, the temperature of the injected fluid is controlled so as to provide a temperature of 320 ± 20 ° C in the downhole sump and / or a residence time of 24-2400 hours for the injected fluids in the downhole.
[0030] В другом варианте реализации настоящего изобретения температуру и давление нагнетаемой текучей среды контролируют таким образом, чтобы более чем 30% от остаточного тяжелого углеводорода в извлеченной битуминозной нефти было преобразовано в более легкие фракции.[0030] In another embodiment of the present invention, the temperature and pressure of the injected fluid is controlled so that more than 30% of the residual heavy hydrocarbon in the recovered bituminous oil is converted to lighter fractions.
[0031] В другом варианте реализации настоящего изобретения температуру и давление нагнетаемой текучей среды контролируют таким образом, чтобы вязкость извлеченных углеводородов составляла меньше 500 сантипуазов при температуре 25°C.[0031] In another embodiment, the temperature and pressure of the injected fluid are controlled so that the viscosity of the recovered hydrocarbons is less than 500 centipoises at a temperature of 25 ° C.
[0032] В другом варианте реализации настоящего изобретения вязкость извлеченных углеводородов составляет меньше 250 сантипуазов при температуре 25°C.[0032] In another embodiment, the viscosity of the recovered hydrocarbons is less than 250 centipoises at a temperature of 25 ° C.
[0033] Еще в одном варианте реализации настоящего изобретения до проведения операции а) водяной пар нагнетают в пару горизонтальных скважин для инициирования связи между нагнетательной скважиной и добывающей скважиной и образования подземной реакционной камеры.[0033] In another embodiment, prior to step a), water vapor is injected into a pair of horizontal wells to initiate communication between the injection well and the production well and form an underground reaction chamber.
[0034] В другом варианте реализации настоящего изобретения до проведения операции а) водяной пар постепенно заменяют текучей средой из тяжелого углеводорода, содержащей любой материал из тяжелой нефти, сланцевой нефти, битуминозной нефти, атмосферного остатка, вакуумного остатка или деасфальтизата или их комбинацию.[0034] In another embodiment, prior to step a), the steam is gradually replaced with a heavy hydrocarbon fluid containing any material from heavy oil, shale oil, tar oil, atmospheric residue, vacuum residue or deasphalting agent, or a combination thereof.
[0035] Еще в одном варианте реализации настоящего изобретения способ включает операцию примешивания катализатора в нагнетаемую текучую среду до введения нагнетаемой текучей среды в нагнетательную скважину.[0035] In yet another embodiment of the present invention, the method includes the step of mixing the catalyst into the injection fluid prior to introducing the injection fluid into the injection well.
[0036] В другом варианте реализации настоящего изобретения способ дополнительно включает операцию примешивания водорода в нагнетаемую текучую среду до введения нагнетаемой текучей среды в нагнетательную скважину.[0036] In another embodiment of the present invention, the method further includes the step of mixing hydrogen into the injection fluid prior to introducing the injection fluid into the injection well.
[0037] В других вариантах реализации настоящего изобретения температуры и давления нагнетаемой текучей среды контролируют так, чтобы содействовать любой реакции из реакций гидрообработки, гидрокрекинга или парового крекинга или их комбинации.[0037] In other embodiments of the present invention, the temperature and pressure of the injected fluid are controlled to facilitate any reaction from hydroprocessing, hydrocracking, or steam cracking reactions, or a combination thereof.
[0038] В другом варианте реализации настоящего изобретения водород смешан с нагнетаемой текучей средой для обеспечения избыточного водорода для проведения реакций гидрообработки и гидрокрекинга.[0038] In another embodiment of the present invention, hydrogen is mixed with a pumped fluid to provide excess hydrogen for hydroprocessing and hydrocracking reactions.
[0039] Еще в одном варианте реализации настоящего изобретения водород нагнетают вдоль длины нагнетательной скважины.[0039] In yet another embodiment of the present invention, hydrogen is injected along the length of the injection well.
[0040] В другом варианте реализации настоящего изобретения примерно 1/3 водорода смешивают с нагнетаемой текучей средой на поверхности и примерно 2/3 нагнетают в нефтеносный пласт вдоль горизонтальной длины извлекающей скважины.[0040] In another embodiment, about 1/3 of the hydrogen is mixed with the surface fluid to be injected and about 2/3 is injected into the oil reservoir along the horizontal length of the recovery well.
[0041] Еще в одном варианте реализации настоящего изобретения водород нагнетают из извлекающей скважины через по меньшей мере одну обсадную трубу, функционально присоединенную к добывающей скважине.[0041] In yet another embodiment of the present invention, hydrogen is injected from the production well through at least one casing operatively connected to the production well.
[0042] В различных вариантах реализации настоящего изобретения катализатор представляет собой любой катализатор из нанокатализаторов или ультрадиспергированных катализаторов или комбинацию таких катализаторов, причем нанокатализатор может представлять собой частицы с размерами меньше 1 микрон и/или меньше 120 нм.[0042] In various embodiments of the present invention, the catalyst is any catalyst of nanocatalysts or ultra-dispersed catalysts, or a combination of such catalysts, the nanocatalyst can be particles with sizes less than 1 micron and / or less than 120 nm.
[0043] В другом варианте реализации настоящего изобретения множество соседних взаимосвязанных пар скважин выполнено в виде одного куста скважин, причем одна пара из взаимосвязанных пар скважин представляет собой пару скважин, предназначенную для повышения сортности, и текучие среды из тяжелых углеводородов, извлеченные из каждой скважины, смешаны с нагнетаемой текучей средой для пары скважин, предназначенной для повышения сортности.[0043] In another embodiment of the present invention, a plurality of adjacent interconnected pairs of wells are in the form of a single well cluster, wherein one pair of interconnected pairs of wells is a pair of wells designed to increase grade, and fluids from heavy hydrocarbons extracted from each well, mixed with injected fluid for a pair of wells designed to increase grade.
[0044] В дополнительном варианте реализации настоящего изобретения текучие среды из тяжелых углеводородов содержат любой материал из тяжелой нефти, сланцевой нефти, битуминозной нефти, атмосферного остатка, вакуумного остатка или деасфальтизата или их комбинацию.[0044] In a further embodiment of the present invention, the heavy hydrocarbon fluids comprise any material of heavy oil, shale oil, tar oil, atmospheric residue, vacuum residue or deasphalting agent, or a combination thereof.
[0045] В другом варианте реализации настоящего изобретения нагнетательная скважина и извлекающая скважина содержат вертикально перекрываемые горизонтальные секции, а нагнетательная скважина представляет собой нижнюю скважину из нагнетательной скважины и извлекающей скважины.[0045] In another embodiment of the present invention, the injection well and the extraction well comprise vertically overlapping horizontal sections, and the injection well is a lower well from the injection well and the extraction well.
[0046] Еще в одном варианте реализации настоящего изобретения нагнетательная скважина и извлекающая скважина содержат вертикально перекрываемые горизонтальные секции, а нагнетательная скважина представляет собой верхнюю скважину из нагнетательной скважины и извлекающей скважины.[0046] In yet another embodiment of the present invention, the injection well and the extraction well comprise vertically overlapping horizontal sections, and the injection well is an upper well from the injection well and the recovery well.
[0047] В качестве другой особенности настоящего изобретения предложен способ повышения сортности тяжелых углеводородов во время извлечения углеводородов из формации с тяжелыми углеводородами, включающий следующие операции: а) бурение нагнетательной скважины и извлекающей скважины в формацию с тяжелыми углеводородами; b) создание камеры повышения подвижности углеводородов внутри формации с тяжелыми углеводородами посредством ввода горячей текучей среды в нагнетательную скважину, чтобы способствовать подвижности углеводородов в направлении к добывающей скважине; с) извлечение тяжелых углеводородов из извлекающей скважины на поверхность; d) выполнение процесса разделения в отношении углеводородов, извлеченных в ходе операции с), с образованием фракций более легких углеводородов и фракций остаточных тяжелых углеводородов; е) введение части или всех фракций остаточных тяжелых углеводородов при определенных значениях температуры и давления для содействия реакциям повышения сортности углеводородов в камере повышения подвижности углеводородов; и f) извлечение совместно смешанных углеводородов повышенной сортности из извлекающей скважины.[0047] As another feature of the present invention, there is provided a method for increasing the rating of heavy hydrocarbons during hydrocarbon recovery from a heavy hydrocarbon formation, the process comprising the steps of: a) drilling an injection well and an extraction well into a heavy hydrocarbon formation; b) creating a chamber for increasing the mobility of hydrocarbons within the heavy hydrocarbon formation by introducing hot fluid into the injection well to facilitate mobility of the hydrocarbons towards the producing well; c) recovering heavy hydrocarbons from the extraction well to the surface; d) performing a separation process on hydrocarbons recovered in step c) to form lighter hydrocarbon fractions and residual heavy hydrocarbon fractions; f) introducing part or all of the residual heavy hydrocarbon fractions at certain temperatures and pressures to facilitate hydrocarbon grading reactions in the hydrocarbon mobility chamber; and f) recovering co-mixed high-grade hydrocarbons from the producer well.
[0048] В другом варианте реализации настоящего изобретения часть полученной при разделении тяжелой остаточной фракции использована в качестве топлива для выработки теплоты, нагревающей закачиваемые текучие среды для выполнения реакций повышения сортности.[0048] In another embodiment of the present invention, a portion of the separation of the heavy residual fraction is used as fuel to generate heat to heat injected fluids to perform grade-up reactions.
[0049] Еще в одном варианте реализации настоящего изобретения способ дополнительно включает операцию использования части легких углеводородов для проведения дополнительных процессов разделения с целью коммерциализации.[0049] In yet another embodiment of the present invention, the method further comprises the step of using a portion of the light hydrocarbons to carry out additional separation processes for commercialization.
[0050] В другом варианте реализации настоящего изобретения операция е) включает введение катализатора в нагнетательную скважину, чтобы способствовать каталитическому повышению сортности внутри нагнетательной скважины и камеры повышения подвижности углеводородов, и/или операция е) дополнительно включает введение водорода в нагнетательную скважину, чтобы способствовать реакциям повышения сортности в камере повышения подвижности углеводородов.[0050] In another embodiment of the present invention, step e) includes introducing a catalyst into the injection well to promote catalytic grade improvement within the injection well and hydrocarbon mobility chamber, and / or step e) further includes introducing hydrogen into the injection well to facilitate reactions grade improvement in the chamber for increasing the mobility of hydrocarbons.
[0051] В качестве еще одной особенности настоящего изобретения предложена система для извлечения и проводимого in situ повышения сортности тяжелых углеводородов в пределах формации, содержащей тяжелые углеводороды, причем система содержит: нагнетательную скважину; извлекающую скважину; причем нагнетательная скважина и извлекающая скважина функционально присоединены к колонне дистилляции углеводородов для разделения текучих сред, извлеченных из извлекающей скважины, на тяжелые и легкие фракции; и систему смешивания и нагнетания горячей текучей среды, функционально присоединенную к колонне дистилляции для извлечения тяжелых фракций из колонны дистилляции и для смешивания тяжелой фракции с дополнительными нагнетаемыми текучими средами для нагнетания в нагнетательную скважину.[0051] As another feature of the present invention, there is provided a system for recovering and in situ upgrading heavy hydrocarbons within a formation containing heavy hydrocarbons, the system comprising: an injection well; extraction well; moreover, the injection well and the extraction well are operatively connected to the hydrocarbon distillation column for separating the fluids extracted from the extraction well into heavy and light fractions; and a hot fluid mixing and injection system operatively coupled to the distillation column to extract heavy fractions from the distillation column and to mix the heavy fraction with additional injected fluids for injection into the injection well.
[0052] В другом варианте реализации настоящего изобретения система дополнительно содержит систему разделения газа и жидкостей, функционально присоединенную к извлекающей скважине для разделения газа и жидкостей, извлеченных из извлекающей скважины, и для подачи отделенных жидкостей в колонну дистилляции, и/или систему нагнетания катализатора, функционально присоединенную к системе смешивания и нагнетания горячей текучей среды для введения катализатора в систему смешивания и нагнетания горячей текучей среды, и/или систему нагнетания водорода, функционально присоединенную к системе смешивания и нагнетания горячей текучей среды для введения водорода в систему смешивания и нагнетания горячей текучей среды, и/или систему нагнетания понизителя вязкости, функционально присоединенную к системе смешивания и нагнетания горячей текучей среды для введения понизителя вязкости в систему смешивания и нагнетания горячей текучей среды, и/или по меньшей мере одну дополнительную скважину нагнетания и извлечения, функционально присоединенную к колонне дистилляции для введения дополнительных тяжелых углеводородов из по меньшей мере одной дополнительной извлекающей скважины в колонну дистилляции.[0052] In another embodiment of the present invention, the system further comprises a gas and liquid separation system operatively coupled to the extraction well for separating gas and liquids extracted from the extraction well and for supplying the separated liquids to the distillation column, and / or a catalyst injection system, functionally coupled to the hot fluid mixing and pumping system for introducing the catalyst into the hot fluid mixing and pumping system and / or the pumping system in a plug functionally coupled to the hot fluid mixing and pumping system for introducing hydrogen into the hot fluid mixing and pumping system, and / or a viscosity reducing agent pumping system operably connected to the hot fluid mixing and pumping system for introducing the viscosity reducing agent into the mixing system and hot fluid injection, and / or at least one additional injection and recovery well operably connected to the distillation column to introduce additional additional heavy hydrocarbons from at least one additional recovery well to a distillation column.
[0053] В качестве еще одной особенности настоящего изобретения предложен способ повышения сортности тяжелых углеводородов во время извлечения углеводородов из формации с тяжелыми углеводородами, включающий следующие операции: а) бурение нагнетательной скважины и извлекающей скважины в формацию с тяжелыми углеводородами; b) создание камеры повышения подвижности углеводородов внутри формации с тяжелыми углеводородами посредством ввода горячей текучей среды в нагнетательную скважину, чтобы способствовать подвижности углеводородов в направлении к извлекающей скважине; с) извлечение тяжелых углеводородов из извлекающей скважины на поверхность; d) выполнение процесса деасфальтизационного разделения под воздействием растворителя в отношении углеводородов, извлеченных в ходе операции с), с образованием деасфальтизата и асфальтового пека; е) введение деасфальтизата, полученного в операции d), в нагнетательную скважину при определенных значениях температуры и давления для содействия реакциям повышения сортности углеводородов в камере повышения подвижности углеводородов; и f) извлечение совместно смешанных углеводородов повышенной сортности из извлекающей скважины.[0053] As yet another aspect of the present invention, there is provided a method for increasing the rating of heavy hydrocarbons during hydrocarbon recovery from a heavy hydrocarbon formation, the process comprising the steps of: a) drilling an injection well and an extraction well into a heavy hydrocarbon formation; b) creating a chamber for increasing the mobility of hydrocarbons within the heavy hydrocarbon formation by introducing hot fluid into the injection well to facilitate mobility of the hydrocarbons towards the recovery well; c) recovering heavy hydrocarbons from the extraction well to the surface; d) performing a solvent-free deasphalting separation process with respect to hydrocarbons recovered in step c) to form a deasphalting agent and asphalt pitch; f) introducing the deasphalting agent obtained in step d) into the injection well at certain temperatures and pressures to facilitate hydrocarbon grading reactions in the hydrocarbon mobilization chamber; and f) recovering co-mixed high-grade hydrocarbons from the producer well.
[0054] В другом варианте реализации настоящего изобретения часть асфальтового пека использована в качестве топлива для выработки теплоты, нагревающей нагнетаемые текучие среды для выполнения реакций повышения сортности.[0054] In another embodiment of the present invention, a portion of the asphalt pitch is used as fuel for generating heat to heat pumped fluids to perform grade upgrading reactions.
[0055] Еще в одном варианте реализации настоящего изобретения способ дополнительно включает операцию использования части легких углеводородов для выполнения дополнительных процессов разделения с целью коммерциализации.[0055] In yet another embodiment of the present invention, the method further includes the step of using a portion of the light hydrocarbons to perform additional separation processes for commercialization.
[0056] В качестве еще одной особенности настоящего изобретения предложена система для извлечения и выполнения in situ повышения сортности тяжелых углеводородов в пределах формации, содержащей тяжелые углеводороды, причем система содержит: нагнетательную скважину; извлекающую скважину; причем нагнетательная скважина и извлекающая скважина функционально присоединены к системе деасфальтизации под воздействием растворителя для извлечения фракции деасфальтизата с целью смешивания с дополнительными нагнетаемыми текучими средами для нагнетания в нагнетательную скважину.[0056] As another feature of the present invention, there is provided a system for extracting and performing in situ grade upgrading of heavy hydrocarbons within a formation containing heavy hydrocarbons, the system comprising: an injection well; extraction well; moreover, the injection well and the extraction well are functionally connected to the deasphalting system under the influence of a solvent to extract a fraction of the deasphalting agent for mixing with additional injection fluids for injection into the injection well.
[0057] В качестве еще одной особенности настоящего изобретения предложен способ повышения сортности тяжелых углеводородов во время извлечения углеводородов из формации с тяжелыми углеводородами, включающий следующие операции: а) бурение скважины в формацию с тяжелыми углеводородами; b) введение теплоты в скважину для создания камеры повышения подвижности углеводородов внутри формации с тяжелыми углеводородами, чтобы способствовать подвижности углеводородов внутри скважины; с) извлечение тяжелых углеводородов из извлекающей скважины на поверхность и первоначальное хранение тяжелых углеводородов в нагретом резервуаре; d) введение тяжелых углеводородов из нагретого резервуара в скважину при определенных температуре и давлении для содействия реакциям повышения сортности углеводородов в камере повышения подвижности углеводородов; е) уплотнение скважины и поддержание давления в скважине в течение времени, достаточного для содействия реакциям повышения сортности углеводородов; и f) по прошествии достаточного времени, сброс давления в скважине и извлечение углеводородов повышенной сортности из скважины.[0057] As another feature of the present invention, a method for increasing the rating of heavy hydrocarbons during the recovery of hydrocarbons from a formation with heavy hydrocarbons, comprising the following operations: a) drilling a well into a formation with heavy hydrocarbons; b) introducing heat into the well to create a chamber for increasing the mobility of hydrocarbons within the heavy hydrocarbon formation to facilitate mobility of hydrocarbons within the well; c) recovering heavy hydrocarbons from the extraction well to the surface and initially storing the heavy hydrocarbons in a heated reservoir; d) introducing heavy hydrocarbons from the heated reservoir into the well at a certain temperature and pressure to facilitate hydrocarbon grading reactions in the hydrocarbon mobility chamber; f) compaction of the well and maintaining pressure in the well for a time sufficient to facilitate hydrocarbon grade reactions; and f) after sufficient time has passed, depressurizing the well and recovering the high grade hydrocarbons from the well.
[0058] В других вариантах реализации настоящее изобретение включает операции ввода катализатора в скважину во время операции d); и/или ввода водорода в скважину во время операции d).[0058] In other embodiments, the present invention includes the steps of introducing a catalyst into the well during step d); and / or introducing hydrogen into the well during operation d).
[0059] В качестве еще одной особенности настоящего изобретения предложен способ извлечения и повышения in situ сортности углеводородов в паре скважин, состоящей из нагнетательной скважины и извлекающей скважины, внутри нефтеносного пласта с тяжелыми углеводородами, причем способ включает следующие операции: (а) введение выбранного количества горячей нагнетаемой текучей среды, включая тяжелую углеводородную фракцию, включающую любой материал из сланцевой нефти, битуминозной нефти, атмосферного остатка, вакуумного остатка или деасфальтизата или их комбинацию, чтобы способствовать извлечению углеводородов и выполнению in situ повышения сортности; (b) извлечение углеводородов из извлекающей скважины; (с) выполнение процесса разделения в отношении углеводородов, извлеченных из извлекающей скважины, в ходе которого происходит отделение тяжелых и легких фракций для образования любого материала из сланцевой нефти, битуминозной нефти, атмосферного остатка, вакуумного остатка или деасфальтизата или их комбинации; (d) повторное введение любого материала из сланцевой нефти, битуминозной нефти, атмосферного остатка, вакуумного остатка или фракции деасфальтизата в скважину в качестве горячей нагнетаемой текучей среды при определенных значениях температуры и давления, для содействия повышению сортности и повторения операций от (а) до (d).[0059] As yet another aspect of the present invention, there is provided a method for extracting and improving in situ grade of hydrocarbons in a pair of wells, consisting of an injection well and an extraction well, inside an oil-bearing formation with heavy hydrocarbons, the method comprising the following operations: (a) introducing a selected amount hot pumped fluid, including a heavy hydrocarbon fraction, including any material from shale oil, tar oil, atmospheric residue, vacuum residue or deasphalting or a combination thereof to facilitate hydrocarbon recovery and in situ grade upgrading; (b) recovering hydrocarbons from an extraction well; (c) performing a separation process for hydrocarbons recovered from an extraction well during which heavy and light fractions are separated to form any material from shale oil, tar oil, atmospheric residue, vacuum residue or deasphalting agent, or a combination thereof; (d) re-introducing any material from shale oil, tar oil, atmospheric residue, vacuum residue or deasphalting fluid fraction into the well as a hot injected fluid at certain temperature and pressure values, to help increase grade and repeat steps (a) to ( d)
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
[0060] Изобретение описано со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:[0060] The invention is described with reference to the accompanying drawings, in which:
На фиг. 1 схематически показана диаграмма проводимого in situ процесса повышения сортности при помощи остатка в соответствии с первым вариантом реализации настоящего изобретения;In FIG. 1 is a schematic diagram of an in situ process for increasing grade by using a residue in accordance with a first embodiment of the present invention;
На фиг. 2 схематически показана диаграмма проводимого in situ каталитического процесса повышения сортности при помощи остатка в соответствии со вторым вариантом реализации настоящего изобретения;In FIG. 2 is a schematic diagram of an in situ catalytic grade upgrade process using a residue in accordance with a second embodiment of the present invention;
На фиг. 2А схематически показан вид сверху для проводимого in situ процесса повышения сортности при помощи остатка при использовании множества пар скважин;In FIG. 2A is a schematic top view of an in situ process for increasing grade by using a residue using multiple pairs of wells;
На фиг. 2В схематически показан вид в поперечном сечении для различных проводимых in situ процессов повышения сортности при помощи остатка при использовании одной или больше вертикальных скважин в качестве скважин для нагнетания/извлечения;In FIG. 2B is a schematic cross-sectional view of various in situ grade improvement processes using a residue using one or more vertical wells as injection / recovery wells;
На фиг. 3 схематически показана диаграмма камеры извлечения в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения;In FIG. 3 is a schematic diagram of an extraction chamber in accordance with one embodiment of the present invention;
На фиг. 4 схематически показана диаграмма типичного температурного градиента в паре скважин, предназначенных для повышения сортности, и в камере извлечения в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения;In FIG. 4 is a schematic diagram of a typical temperature gradient in a pair of wells designed to increase grade and in an extraction chamber in accordance with one embodiment of the present invention;
На фиг. 5 схематически показана диаграмма наземного оборудования для пары скважин, предназначенных для повышения сортности, в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения;In FIG. 5 is a schematic diagram of a surface equipment for a pair of wells designed to increase grade in accordance with another embodiment of the present invention;
На фиг. 6 схематически показана диаграмма наземного оборудования для пары скважин, предназначенных для повышения сортности, в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения, использующим деасфальтизат;In FIG. 6 is a schematic diagram of ground equipment for a pair of wells designed to increase grade, in accordance with another embodiment of the present invention using deasphalting;
На фиг. 7 схематически показана диаграмма зон повышения сортности согласно настоящему изобретению; и,In FIG. 7 is a schematic diagram of the upgrade zones according to the present invention; and,
На фиг. 8 схематически показана диаграмма другого варианта реализации настоящего изобретения, использующего способ циклической закачки пара в скважину.In FIG. 8 is a schematic diagram of another embodiment of the present invention using a method of cyclic injection of steam into a well.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
ОбзорOverview
[0061] Согласно настоящему изобретению и со ссылками на чертежи ниже описаны системы, устройства и способы, предназначенные для проведения in situ повышения сортности углеводородов в операциях по добыче углеводородов. В частности, эти способы обеспечивают возможность повышения сортности тяжелой нефти и битуминозной нефти внутри извлекающей скважины и камеры формации при использовании горячих нагнетаемых текучих сред. В первом варианте реализации настоящего изобретения горячая закачиваемая текучая среда содержит остаточную фракцию. Во втором варианте реализации настоящего изобретения закачиваемая текучая среда содержит деасфальтизат. В обоих случаях водородный газ и катализатор могут быть закачаны вместе с горячим остатком или деасфальтизатом для содействия проведению in situ повышения сортности и извлечению тяжелой нефти и битуминозной нефти.[0061] According to the present invention and with reference to the drawings below, systems, devices and methods for conducting in situ upgrading of hydrocarbons in hydrocarbon production operations are described. In particular, these methods provide an opportunity to increase the grade of heavy oil and bituminous oil inside the extraction well and the formation chamber when using hot injection fluids. In a first embodiment of the present invention, the hot injected fluid contains a residual fraction. In a second embodiment of the present invention, the injected fluid contains deasphalting agent. In both cases, hydrogen gas and catalyst can be injected together with the hot residue or deasphalting agent to facilitate in situ grading and recovery of heavy oil and bituminous oil.
[0062] Согласно настоящему изобретению и в контексте этого описания последующие общие определения приведены для используемых здесь терминов. Сверхтяжелые углеводороды обычно определены как углеводородные фракции, дистилляция которых имеет место при температурах выше 500°C (при атмосферном давлении) или имеющие плотность в градусах Американского нефтяного Института меньше чем 10 (больше 1000 кг/м3). Тяжелые углеводороды дистиллированы между температурами 350°C и 500°C или имеют плотность в градусах Американского нефтяного Института между 10 и 22,3 (920-1000 кг/м3). Средние углеводороды дистиллированы между температурами 200°C и 350°C и обычно определены, как имеющие плотность в градусах Американского нефтяного Института между 22,3 и 31,1 (870-920 кг/м3). Легкие углеводороды определены как имеющие плотность в градусах Американского нефтяного Института выше 31,1 (меньше чем 870 кг/м3) и дистиллируемые при температурах ниже 200°C.[0062] According to the present invention and in the context of this description, the following general definitions are given for the terms used here. Superheavy hydrocarbons are usually defined as hydrocarbon fractions whose distillation takes place at temperatures above 500 ° C (at atmospheric pressure) or having a density in degrees of the American Petroleum Institute of less than 10 (more than 1000 kg / m 3 ). Heavy hydrocarbons are distilled between temperatures of 350 ° C and 500 ° C or have a density in degrees of the American Petroleum Institute between 10 and 22.3 (920-1000 kg / m 3 ). Medium hydrocarbons are distilled between temperatures of 200 ° C and 350 ° C and are usually defined as having a density in degrees of the American Petroleum Institute between 22.3 and 31.1 (870-920 kg / m 3 ). Light hydrocarbons are defined as having a density in degrees of the American Petroleum Institute above 31.1 (less than 870 kg / m 3 ) and distilled at temperatures below 200 ° C.
[0063] Остаточная фракция представляет собой фракцию, дистиллируемую при температурах выше 540°C. Фракция деасфальтизата представляет собой грубую фракцию, полученную в устройстве деасфальтизации, которое отделяет битум от битуминозной нефти.[0063] The residual fraction is a fraction distilled at temperatures above 540 ° C. The deasphalting fraction is a coarse fraction obtained in a deasphalting device that separates bitumen from bituminous oil.
Выполняемый in situ процесс повышения сортности при помощи остаткаIn Situ Grade Raising Process Using Residue
[0064] В первом варианте реализации, показанном на фиг. 1, настоящее изобретение предлагает систему для выполнения in situ повышения сортности при помощи остатка в камере 12 для повышения сортности in situ, содержащую пару 13 скважин, предназначенную для повышения сортности. В соответствии с этим вариантом реализации настоящего изобретения одна скважина из пары скважин, предназначенных для повышения сортности, представляет собой нагнетательную скважину 16, а другая скважина представляет собой извлекающую скважину 18. Эти пары скважин могут быть выполнены горизонтальными, вертикальными или наклонными и могут содержать комбинации таких скважин, как показано на фиг. 2b. Для целей этого описания описана пара горизонтальных скважин, хотя совершенно понятно, что могут быть использованы другие комбинации пар скважин. Сначала горячую текучую среду или водяной пар нагнетают в нагнетательную скважину, что вызывает рост камеры 12 в месте 16а нагнетания и вокруг него. Извлекающая скважина 18 предназначена для сбора извлеченных текучих сред, из которой извлеченные текучие среды текут или выкачиваются на поверхность. На поверхности извлеченные текучие среды входят в атмосферную и/или вакуумную колонну 20 дистилляции, где тяжелая нефть разделена на фракции по весу, оставляя на дне колонны дистилляции фракцию 20а тяжелого вакуумного или атмосферного остатка ("остаточная фракция"), а на более высоких уровнях колонны более легкие нефтяные фракции 20b, извлеченные газы 20с и извлеченный понизитель вязкости 20d (если он был использован).[0064] In the first embodiment shown in FIG. 1, the present invention provides a system for performing in situ grade upgrading using a residue in an in
[0065] Согласно настоящему изобретению горячие текучие среды, нагнетаемые в нагнетательную скважину, содержат остаточную фракцию 20а из колонны дистилляции, дополнительную битуминозную нефть 20е из другого источника и/или понизитель вязкости 20f и/или другие горячие текучие среды, включая водяной пар. Важно отметить, что нагнетание остаточной фракции способствует проводимым in situ реакциям термического крекинга/повышения сортности внутри формации. Кроме того, нагнетание остаточной фракции воздействует на общую эффективность реакций повышения сортности, поскольку фракции тяжелой нефти наиболее реакционно-способны в отношении реакций повышения сортности при воздействии теплоты.[0065] According to the present invention, the hot fluids injected into the injection well comprise a
[0066] Важно отметить, что "повторное нагнетание" горячей остаточной фракции в нагнетательную скважину также представляет собой эффективный источник введения теплоты в камеру 12. Более того, хотя предпочтительно, чтобы остаток был извлечен из находящейся на буровой площадке колонны 20 дистилляции, совершенно понятно, что остаточная фракция 20а может быть образована в другом месте на поверхности, включая закачку на буровую площадку из других скважин или центров обработки, которые могут примыкать к скважине или быть вблизи нее, как показано на фиг. 2А и 2В.[0066] It is important to note that the “re-injection” of the hot residual fraction into the injection well is also an effective source of introducing heat into the
[0067] В соответствии с этим в предпочтительном варианте работы горячий остаток вырабатывают в колонне 20 дистилляции и повторно нагнетают в нагнетательную скважину при температуре в диапазоне 350±20°C, что идеально обеспечивает среднюю температуру зумпфа нефтеносного пласта, составляющую 320±20°C. Важно отметить, что поскольку температура закачиваемого горячего остатка обычно выше температуры водяного пара, горячий остаток приведет к более быстрому расширению камеры во время операций запуска и/или к более быстрому поддержанию размера в устойчивом состоянии.[0067] Accordingly, in a preferred embodiment, the hot residue is generated in the
[0068] Кроме того, температура зумпфа в диапазоне 320±20°C способствует проводимому in situ термическому повышению сортности битуминозной нефти в нагнетательной скважине и в нефтеносном пласте посредством увеличения температуры битуминозной нефти до температуры, при которой могут происходить реакции повышения сортности (например, термический крекинг), а также уменьшение вязкости битуминозной нефти для улучшения общей подвижности битуминозной нефти в нефтеносном пласте.[0068] In addition, a sump temperature in the range of 320 ± 20 ° C contributes to the in situ thermal grade improvement of bituminous oil in the injection well and in the oil reservoir by increasing the temperature of the bituminous oil to a temperature at which grade-up reactions can occur (eg, thermal cracking), as well as reducing the viscosity of bituminous oil to improve the overall mobility of bituminous oil in the oil reservoir.
[0069] В условиях устойчивого состояния время пребывания для закачиваемого остатка может составлять примерно 24-2400 часов (нормальный верхний предел примерно равен 500 часов) в зависимости от размера камеры и проницаемости пористых сред, как понятно специалистам в данной области техники. Извлеченная битуминозная нефть будет частично, но значительно, подвергнута повышению сортности для выработки совокупности продуктов из тяжелой нефти, имеющих типичную вязкость меньше 300 сантипуазов при температуре 60°F и плотность 14-15 в градусах Американского нефтяного института по сравнению с обычной плотностью 8-10 в градусах Американского нефтяного института для извлеченной битуминозной нефти при аналогичных условиях. При обычных условиях время пребывания в 24-48 часов будет приводить к повышению сортности для более чем 30% извлеченной битуминозной нефти.[0069] Under steady state conditions, the residence time for the injected residue can be about 24-2400 hours (normal upper limit is about 500 hours) depending on the size of the chamber and the permeability of porous media, as those skilled in the art will understand. The recovered bituminous oil will be partially, but significantly, upgraded to produce a combination of heavy oil products having a typical viscosity of less than 300 centipoises at a temperature of 60 ° F and a density of 14-15 in degrees from the American Petroleum Institute compared to a typical density of 8-10 in degrees from the American Petroleum Institute for extracted bituminous oil under similar conditions. Under normal conditions, a residence time of 24-48 hours will result in a higher grade for more than 30% of the extracted bituminous oil.
[0070] Еще одно преимущество нагнетания горячего остатка согласно настоящему изобретению состоит в том, что извлекаемая нефть имеет более высокую температуру и содержит намного меньше воды, чем при закачивании водяного пара. В соответствии с этим нагнетание горячего остатка может по существу устранить необходимость нагнетания воды в нефтеносный пласт таким образом, чтобы единственной вода в нефтеносном пласте была погребенная вода. В результате будут устранены или существенно уменьшены затраты на обработку воды и/или удаление воды.[0070] Another advantage of injecting a hot residue according to the present invention is that the recoverable oil has a higher temperature and contains much less water than when injecting water vapor. Accordingly, injection of the hot residue can substantially eliminate the need for injection of water into the oil reservoir such that the only water in the oil reservoir is buried water. As a result, the costs of water treatment and / or water removal will be eliminated or significantly reduced.
[0071] Однако во время запуска водяной пар может быть закачан в нагнетательную скважину, чтобы начать рост камеры во время фаз запуска, причем в этом случае водяной пар с течением времени постепенно заменяют горячим остатком. Таким образом, во время запуска могут быть нужны операции обработки и извлечения воды. Однако также следует отметить, что использование водяного пара в этой операции может быть заменено использованием нагретой нефти из резервуара для хранения и обеспечением возможности рециркуляции горячей нефти внутри скважин, пока скважины не достигают возможности соединения. Выбор или водяного пара и/или нагретой нефти для обеспечения возможности соединения может быть выполнен на основании специфических особенностей совокупности скважин и экономики этих скважин.[0071] However, during startup, water vapor may be injected into the injection well to start chamber growth during the startup phases, in which case the water vapor is gradually replaced with a hot residue over time. Thus, during start-up, water treatment and extraction operations may be necessary. However, it should also be noted that the use of water vapor in this operation can be replaced by using heated oil from the storage tank and allowing hot oil to be recirculated inside the wells until the wells reach connectivity. The choice of either water vapor and / or heated oil to ensure connectivity can be made based on the specific characteristics of the combination of wells and the economics of these wells.
[0072] В качестве альтернативы горячая нефть (битуминозная нефть, деасфальтизат, вакуумный газойль и т.д.) может быть закачана во время фаз запуска и использована для роста камеры с самого начала, если экономика определенного проекта поддерживает такой подход.[0072] Alternatively, hot oil (tar oil, deasphalting oil, vacuum gas oil, etc.) can be pumped during the startup phases and used to grow the chamber from the very beginning if the economy of a particular project supports this approach.
[0073] Следует иметь в виду, что использование горячего остатка для роста камеры обычно приводит к большему горизонтальному расширению камеры вместо вертикального расширения, возникающего вследствие обычно большего значения горизонтальной проницаемости формаций тяжелой нефти по сравнению со значением вертикальной проницаемости. Существенно, что более расширенная в боковом направлении камера может приводить к более полному извлечению, чем обычная вертикальная камера, используемая в процессах гравитационного дренирования с закачкой водяного пара, поскольку большее горизонтальное расширение будет приводить к большему полному объему камеры извлечения.[0073] It should be borne in mind that the use of hot residue for chamber growth usually leads to greater horizontal expansion of the chamber instead of vertical expansion resulting from the usually higher horizontal permeability of heavy oil formations compared to the vertical permeability. It is significant that a chamber more laterally expanded can lead to more complete extraction than a conventional vertical chamber used in gravity drainage processes with water vapor injection, since a larger horizontal expansion will lead to a larger total volume of the extraction chamber.
Проводимый in situ процесс каталитического повышения сортности при помощи остаткаIn situ catalytic grade upgrade process using residue
[0074] В соответствии с другой особенностью настоящего изобретения и со ссылками на фиг. 2-8 ниже описаны системы и способы для проводимого in situ процесса каталитического повышения сортности при помощи остатка в операции извлечения углеводорода. В частности, эти способы обеспечивают возможность проведения каталитического повышения сортности тяжелой нефти и битуминозной нефти внутри извлекающей скважины и камеры формации, содержащей пару скважин.[0074] In accordance with another aspect of the present invention and with reference to FIG. 2-8, systems and methods for the in situ process of catalytic grade improvement using a residue in a hydrocarbon recovery operation are described. In particular, these methods make it possible to carry out a catalytic upgrade of heavy oil and bituminous oil within an extraction well and a formation chamber containing a pair of wells.
[0075] Как показано на фиг. 2, в этом варианте реализации настоящего изобретения катализатор 30 и водород 28 нагнетают в нагнетательную скважину, чтобы дополнительно способствовать реакциям повышения сортности, включая реакции гидрообработки и гидрокрекинга в дополнение к реакциям термического крекинга. Как и на фиг. 1, система содержит пару 13 скважин для повышения сортности, состоящую из нагнетательной скважины и извлекающей скважины 18, причем нагнетательная скважина служит в качестве точки входа нагнетаемой текучей среды 38, а извлекающая скважина собирает извлеченные текучие среды 44, которые текут или выкачиваются на поверхность. Как более подробно объяснено ниже, любая скважина из пары скважин может быть использована в качестве нагнетательной скважины. Однако для целей иллюстрации в ситуациях с наличием одной или более пар горизонтальных скважин верхняя скважина показана на фиг. 2-5 как нагнетательная скважина 16, а нижняя скважина показана как извлекающая скважина 18.[0075] As shown in FIG. 2, in this embodiment of the present invention, the
[0076] В одном варианте реализации настоящего изобретения система предназначена для использования с множеством пар горизонтальных скважин, обслуживаемых одной кустовой площадкой 50, на которой одна из смежных пар (50a, b, с, d) скважин использована для выполнения реакций повышения сортности (фиг. 2А). Например, битуминозная нефть, извлеченная в смежных парах (50b, с, d) скважин, может быть подвергнута повышению сортности в паре 50a скважин, в которой вся битуминозная нефть, извлеченная из смежной пары скважин (примерно 500-1000 баррелей в день на пару скважин), может быть подвергнута повышению сортности в одной паре скважин повышения сортности по причинам эффективности.[0076] In one embodiment of the present invention, the system is intended for use with multiple pairs of horizontal wells serviced by a
[0077] Как показано на фиг. 2, в этом варианте реализации настоящего изобретения нагнетаемые текучие среды 38 предпочтительно содержат водород 28, извлеченную из колонны остаточную фракцию 20а, другую битуминозную нефть 20е, понизитель вязкости 20f (необязателен) и катализатор 30. Как отмечено, другая битуминозная нефть 20е может включать битуминозную нефть, извлеченную из окружающих пар скважин и/или из других источников.[0077] As shown in FIG. 2, in this embodiment of the present invention, the injected
[0078] Первоначально, во время запуска обычно от 10 до 15% понизителя 20f вязкости (конденсата) (фиг. 1) может быть добавлено к горячей битуминозной нефти для содействия в транспортировке и подвижности битуминозной нефти при направлении в скважину во время запуска, что объяснено более подробно ниже. После достижения парой скважин для повышения сортности стационарного состояния при выполнения in situ операции по повышению сортности, понизитель вязкости может быть удален для рециркуляции, и нагнетания битуминозной нефти в нефтеносный пласт больше не происходит, и вместо этого используют остаточную фракцию из колонны дистилляции.[0078] Initially, during startup, typically 10 to 15% of a viscosity reducer (condensate) 20f (FIG. 1) may be added to the hot tar oil to aid in the transport and mobility of the tar oil when directed to the well during startup, as explained in more detail below. After a pair of wells reach a steady state grade during an in situ grade upgrade operation, the viscosity reducer can be removed for recycling and bituminous oil is no longer injected into the oil reservoir, and the residual fraction from the distillation column is used instead.
[0079] В ходе стационарной работы происходит смешивание поступающей битуминозной нефти 20е и понизителя 20f вязкости с горячим остатком 20а вместе с извлеченным и подпиточным водородом 28 и подпиточным катализатором 30 вместе с извлеченным водородом и газами 32 до нагнетания в пару скважин для повышения сортности. Извлеченные текучие среды 44 подвергнуты соответствующему разделению на газ/текучую среду для извлечения водорода, предназначенного для повторного нагнетания.[0079] During stationary operation, the incoming bituminous oil 20e and the viscosity reducer 20f are mixed with the
[0080] Катализатор предпочтительно представляет собой нанокатализатор или ультрадисперсный катализатор, как описано в патенте США №7897537, включенном в настоящую заявку посредством ссылки. Катализатор может быть выполнен на буровой площадке посредством транспортировки предшественников катализатора на буровую площадку, или предварительно произведенный катализатор может быть транспортирован на буровую площадку. Водород может быть первоначально перевезен на буровую площадку и выработан посредством небольших устройств (водородных генераторов), поскольку давление водорода и его потребление намного ниже, чем обычно необходимо при обычной проводимой на поверхности операции повышения сортности, и, как отмечено выше, после начала добычи непрореагировавший водород, растворенный в добытой нефти, прибывающей на поверхность, может быть извлечен посредством процесса дистилляции и разделения газа/текучей среды 32.[0080] The catalyst is preferably a nanocatalyst or an ultrafine catalyst, as described in US Pat. No. 7,897,537, incorporated herein by reference. The catalyst may be performed at the drilling site by transporting the catalyst precursors to the drilling site, or the pre-produced catalyst may be transported to the drilling site. Hydrogen can be initially transported to the drilling site and generated using small devices (hydrogen generators), since the hydrogen pressure and its consumption are much lower than is usually necessary during the normal surface upgrade operation, and, as noted above, after the start of production, unreacted hydrogen dissolved in produced oil arriving at the surface can be recovered through a distillation and gas /
[0081] В том случае, когда среднее время пребывания нагнетаемых текучих сред 38 в зоне повышения сортности составляет больше чем 150 часов, более 45% от фракций тяжелой нефти может быть преобразовано в нефть более высокого сорта с плотностью в 14-16 градусов АНИ. После достаточного времени пребывания извлеченные текучие среды 44 от извлекающей скважины 18 нагнетают в колонну 20 для разделения. Происходит удаление нефтепродуктов 20b более легких фракций, и выделение остаточного катализатора, то есть, остаточной фракции, из вакуумного / атмосферного остатка для извлечения и рециркулирования частиц катализатора, что приводит к выработке нефти 32 более высокого сорта с плотностью, превышающей 20 градусов АНИ. Извлеченные текучие среды 44 содержат избыточный водород, нефть более высокого сорта с плотностью в 14-16 градусов АНИ, непреобразованную битуминозную нефть и атмосферный / вакуумный остаток, другие выработанные газы (СН4, H2S и Н2О от погребенной воды) и катализатор, не оставшийся в зоне повышения сортности.[0081] In the case where the average residence time of the injected
[0082] На поверхности избыточный водород и другие газы 32 отделены и подвергнуты рециркуляции. Оставшиеся извлеченные жидкости 44 направляют в колонну 20 дистилляции для извлечения вакуумного / атмосферного остатка и катализатора. Обычно предпочтительно, чтобы зона 40 повышения сортности сохраняла долю частиц катализатора, поскольку это минимизирует объем извлечения катализатора и уменьшает объем осуществляемого нагнетания катализатора, уменьшая, посредством этого, затраты на катализатор. В колонне дистилляции понизитель вязкости 24 может быть извлечен и рециркулирован к смежной паре скважин или, при желании, к другой паре скважин. Нефть повышенной сортности 34, полученную из остатка, отправляют на рынок. Извлеченные катализатор и остаточную фракцию 20а возвращают на пару скважин, предназначенных для повышения сортности.[0082] On the surface, excess hydrogen and
[0083] Катализатор будет обычно сохранен в нефтеносном пласте, пока он не начнет подъем в извлекаемых текучих средах и достигнет значения на плато при некоторой концентрации, причем это значение меньше значения при нагнетании. Устойчивая концентрация катализатора подойдет к поверхности. Поскольку катализатор тяжелее (с точки зрения плотности) самых тяжелых идущих вверх молекул нефти, он будет обычно оставаться в остатке во время дистилляции. Увлечение в частицах и/или вынос маловероятны, поскольку колонны дистилляции обычно спроектированы так, чтобы предотвращать увлечение и вынос. Однако фильтры будут обычно поставлены вниз по течению от основания колонны дистилляции, чтобы сохранить любую большую частицу в остатке (или песок или агломерированные частицы, содержащие катализатор, которые могут идти вверх к поверхности). Кроме того, также отмечено, что самые тяжелые продукты перегонки из вакуумной колонны дистилляции обычно не будут переносить частицы углеродистого материала меньшей плотности (микрококсовые частицы), которые в конечном счете могут быть захвачены дистилляцией, что указывает, что эти колонны эффективны для отделения частиц. Более того, концентрация катализатора при нагнетании будет низка (меньше чем 1000 частей на миллион в остатке (<0,1% по весу)), и она будет по существу ниже в добытых текучих средах; например, типичная норма BWS (донная вода и отложения) составляет по весу 0,5%.[0083] The catalyst will typically be stored in the oil reservoir until it begins to rise in the recovered fluids and reaches a plateau value at a certain concentration, moreover, this value is less than the injection value. A stable concentration of catalyst will come to the surface. Since the catalyst is heavier (in terms of density) of the heaviest upstream oil molecules, it will usually remain in residue during distillation. Particle entrainment and / or removal is unlikely, as distillation columns are typically designed to prevent entrainment and removal. However, filters will typically be placed downstream of the base of the distillation column to retain any large particle in the residue (or sand or agglomerated particles containing catalyst that may go up to the surface). In addition, it has also been noted that the heaviest distillation products from a vacuum distillation column will usually not transfer particles of carbonaceous material of lower density (microcoke particles) that can ultimately be captured by distillation, which indicates that these columns are effective for separating particles. Moreover, the concentration of the catalyst upon injection will be low (less than 1000 ppm in residue (<0.1% by weight)), and it will be substantially lower in produced fluids; for example, a typical BWS rate (bottom water and sediment) is 0.5% by weight.
[0084] Таким образом, частицы катализатора эффективно отделены при самых низких затратах от добытой нефти повышенной сортности, оставаясь во фракции, которую рециркулируют в нефтеносный пласт. В результате добытая более легкая нефть из колонны дистилляции обычно готова к транспортировке без содержания частиц катализатора. Кроме того, повторно нагнетаемая остаточная фракция будет в конечном счете полностью преобразована в более легкие фракции, и неспособные к повышению сортности самые тяжелые фракции будут в конечном счете при необходимости оставлены в нефтеносном пласте.[0084] Thus, the catalyst particles are effectively separated at the lowest cost from the high-grade oil produced, remaining in the fraction that is recycled to the oil reservoir. As a result, the lighter oil produced from the distillation column is usually ready for transport without catalyst particles. In addition, the re-injected residual fraction will ultimately be completely converted to lighter fractions, and inconsequential grades will ultimately be left in the oil reservoir if necessary.
[0085] Кроме того, битуминозная нефть содержит молекулы нафтенов, которые могут быть подвергнуты повторным циклам дегидрогенизации и гидрогенизации в зоне 40 повышения сортности. Следовательно, молекулы нафтенов могут способствовать перераспределению водорода к большим молекулам остатка, улучшая, посредством этого, эффективность преобразования остатка согласно следующему химическому уравнению:[0085] In addition, the tar oil contains naphthenic molecules that can be subjected to repeated dehydrogenation and hydrogenation cycles in the
Камера повышения сортности и извлеченияGrading and Extraction Chamber
[0086] Процесс проводимого in situ каталитического повышения сортности при помощи остатка также приводит к извлечению битуминозной нефти из формации, содержащей пару скважин, предназначенных для повышения сортности. Как показано на фиг. 2, 3 и 4, камера 12 повышения сортности/извлечения обычно содержит две зоны, а именно, зону 40 повышения сортности и зону 42 извлечения. Зона повышения сортности обычно представляет собой зону 50 между скважинами, через которые протекают нагнетаемые текучие среды. Она обычно поддержана при температуре около 350°C теплотой реакции повышения сортности.[0086] The in situ catalytic grade upgrade process using the residue also results in the recovery of bituminous oil from the formation containing a pair of grade grade wells. As shown in FIG. 2, 3 and 4, the upgrade /
[0087] Выше зоны повышения сортности расположена зона извлечения. Как показано на фиг. 3, теплота от зоны 40 повышения сортности передана посредством теплопроводности и нагревает окружающую битуминозную нефть, уменьшая ее вязкость. Очень горячие пары углеводородов, произведенные реакцией повышения сортности и пополненные понизителем вязкости и дистиллятом, рециркулированными, при необходимости, с поверхности, поднимаются в зону извлечения, передавая дополнительную теплоту посредством конвекции. Происходит растворение горячих паров углеводородов в битуминозной нефти формации и дальнейшее уменьшение вязкости битуминозной нефти формации. Гравитационное дренирование, поддерживаемое вытеснением поднимающихся газов 52, включая водород, пары углеводородов, водяной пар и другие газы, обеспечивает подвижность битуминозной нефти 54 и извлекает ее через извлекающую скважину. Этот процесс приводит к повышению сортности битуминозной нефти, добытой смежными парами скважин, а также к извлечению и повышению сортности битуминозной нефти из пары скважин, предназначенных для повышения сортности. Предпочтительно, чтобы в пару скважин, предназначенных для повышения сортности, не происходило нагнетание водяного пара, но нагнетание водорода допустимо. Следовательно, битуминозную нефть извлекают посредством экстракции пара, гравитационного дренирования и вытеснения нефти газом наряду с намного меньшим вкладом в извлечение (относительно гравитационного дренирования с закачкой водяного пара) водяного пара из погребенной воды.[0087] An extraction zone is located above the grading zone. As shown in FIG. 3, the heat from the upgrading
ЗапускLaunch
[0088] Для начала процесса проводимого in situ повышения сортности при помощи остатка или процесса проводимого in situ каталитического повышения сортности при помощи остатка, в одном варианте реализации настоящего изобретения пробуривают две горизонтальные скважины, отстоящие друг от друга на расстояние примерно 5 м в вертикальном направлении, причем длина горизонтальной секции подвержена оптимизации. Увеличенная длина обычно увеличивает суточную норму повышения сортности битуминозной нефти и остатка. При температуре 350°C может быть нагнетено вплоть до 1000 баррелей (~160 м3) в день в расчете на 100 м длины скважины, содержащей 50% битуминозной нефти и 50% остатка. Например, 5000 баррелей в день битуминозной нефти могут протекать через пару скважин, предназначенных для повышения сортности, длиной 1000 м, обеспечивая достаточные возможности для повышения сортности битуминозной нефть, добытой от 3 до 4 смежных пар скважин, использующих гравитационное дренирование с закачкой водяного пара, каждая из которых добывает 500-1000 баррелей в день, а также остаточной фракции, подвергнутой рециркуляции.[0088] In order to start the in situ grade upgrade process using a residue or the in situ catalytic grade upgrade process using a residue, in one embodiment of the present invention, two horizontal wells are drilled spaced apart by about 5 m in the vertical direction, and the length of the horizontal section is subject to optimization. Increased length usually increases the daily rate of increase in the grade of bituminous oil and the remainder. At a temperature of 350 ° C, up to 1000 barrels (~ 160 m 3 ) per day can be injected per 100 m of well length containing 50% bituminous oil and 50% residue. For example, 5,000 barrels per day of bituminous oil can flow through a pair of 1000 m long grade grade wells, providing ample opportunity to increase the grade of bituminous oil produced by 3 to 4 adjacent pairs of wells using gravity drainage with water vapor injection, each from which it produces 500-1000 barrels per day, as well as the residual fraction subjected to recycling.
[0089] Как отмечено, скважины при необходимости/предпочтительно предварительно нагреты посредством рециркуляции водяного пара или горячей нефти внутри скважин. Как известно, во время предварительного нагрева водяным паром обычно необходимо примерно 4 месяца для установления связи горячими текучими средами между скважинами, причем область 50 между скважинами должна достигнуть температуры примерно 160°C. В качестве альтернативы отмеченному выше нагнетанию водяного пара нефть низкой вязкости (вакуумный газойль) с температурой примерно 300°C может быть рециркулирована внутри скважин для установления связи горячими текучими средами между скважинами, причем область 50 между скважинами должна достигнуть температуры примерно 160°C. Как отмечено выше, эта процедура может устранить необходимость использования водяного пара и обработки воды, однако она требует определенной вместимости резервуара для запуска вакуумного газойля. Таким образом, объем, превышающий объем пробуренных скважин, подвергаемых нагреву, был бы необходим в зависимости от использования (или нет) вакуумного газойля в течение следующей фазы.[0089] As noted, wells are optionally / preferably preheated by recirculating water vapor or hot oil inside the wells. As you know, during pre-heating with water vapor, it usually takes about 4 months to establish a connection between the hot fluids between the wells, and the
[0090] После фазы предварительного нагрева нефть низкой вязкости с температурой 350°C (то есть, атмосферный остаток или вакуумный газойль, используемый во время предварительного нагрева) нагнетают и подвергают циркуляции при использовании верхней скважины для нагнетания и нижней скважины для извлечения. Закачанную нефть насыщают водородом и нанокатализаторами для защиты ее от коксования. При достижении температуры, примерно составляющей 250°C, в области между скважинами, битуминозную нефть нагнетают вместо нефти низкой вязкости. Цель этой фазы состоит в нагреве зоны между скважинами до необходимой температуры повышения сортности 350°C.[0090] After the preheating phase, low viscosity oil at 350 ° C (ie, atmospheric residue or vacuum gas oil used during the preheating) is pumped and circulated using the upper injection well and the lower recovery well. The injected oil is saturated with hydrogen and nanocatalysts to protect it from coking. When a temperature of approximately 250 ° C is reached between the wells, bituminous oil is injected instead of low viscosity oil. The purpose of this phase is to heat the zone between the wells to the required grade-improvement temperature of 350 ° C.
[0091] В то же самое время происходит постепенное увеличение объема водорода в нагнетаемой текучей среде, пока не будут достигнуты условия избытка водорода, необходимые для эффективного повышения сортности, что увеличивает долю объема, занятого газом в паре скважин и в межскважинном пористом пространстве.[0091] At the same time, there is a gradual increase in the volume of hydrogen in the injected fluid until the excess hydrogen conditions necessary to effectively increase the grade are achieved, which increases the fraction of the volume occupied by the gas in the pair of wells and in the inter-well porous space.
[0092] Давление нагнетания обычно ограничено диапазоном от 2000 до 3500 кПа (~300-500 фунтов на кв. дюйм), чтобы оставаться ниже давления гидроразрыва формации и гарантировать удержание газа для большинства нефтеносных пластов в нефтяных песках. Очевидно, что для более глубоких нефтеносных пластов используемое давление нагнетания должно быть выше и это дополнительно увеличивает эффективность проводимого in situ процесса повышения сортности согласно настоящему изобретению.[0092] The injection pressure is typically limited to 2,000 to 3,500 kPa (~ 300-500 psi) to remain below the fracturing pressure of the formation and to guarantee gas retention for most oil formations in oil sands. Obviously, for deeper oil reservoirs, the injection pressure used should be higher and this will further increase the efficiency of the in situ grading process of the present invention.
Операции в устойчивом состоянииSteady Operations
[0093] После достижения температуры между скважинами в 350°C начинается нагнетание битуминозной нефти и вакуумного остатка водородом и катализаторами гидрокрекинга.[0093] After the temperature between the wells reaches 350 ° C, injection of bituminous oil and the vacuum residue with hydrogen and hydrocracking catalysts begins.
[0094] Катализаторы поверхностного гидрокрекинга обычно работают при высоких значениях преобразования остатка, например, 90%, и потребляют 200-250 стандартных м3 водорода на м3 остатка, причем концентрации водорода на входе примерно в 3 раза превышают объем потребления (~650 стандартных м3 водорода на м3 остатка). Описанные условия повышения сортности относятся к 50%-ому преобразованию остатка, что требует потребления водорода, составляющего лишь 40-60 стандартных м3 водорода на м3 остатка. Оценка объема нагнетенного водорода также в 3 раза превосходит объем потребления, или 150 стандартных м3 водорода на м3 битуминозной нефти. Нагнетание водорода в процессе согласно настоящему изобретению может быть выполнено одновременно с нагнетанием содержащего катализатор остатка, или подлежащий нагнетанию водород разбивают на две фракции, причем обычно 1/3 от общего количества нагнетают вместе с остатком и 2/3 вводят в виде пузырей от обсадной трубы, которая прикреплена наверху добывающей скважины, чтобы обогатить зону повышения сортности пузырящимся водородом.[0094] Surface hydrocracking catalysts generally operate at high residue conversion values, for example 90%, and consume 200-250 standard m 3 hydrogen per m 3 residue, and the inlet hydrogen concentrations are about 3 times the consumption (~ 650 standard m 3 hydrogen per m 3 residue). The described conditions for increasing the grade relate to a 50% conversion of the residue, which requires a hydrogen consumption of only 40-60 standard m 3 hydrogen per m 3 residue. The estimate of the volume of injected hydrogen is also 3 times higher than the consumption, or 150 standard m 3 of hydrogen per m 3 of bituminous oil. The injection of hydrogen in the process according to the present invention can be performed simultaneously with the injection of the residue containing the catalyst, or the hydrogen to be pumped is divided into two fractions, usually 1/3 of the total amount being pumped together with the residue and 2/3 are introduced in the form of bubbles from the casing, which is attached at the top of the production well to enrich the grade improvement zone with bubbling hydrogen.
[0095] В идеале парциальное давление водорода поддерживают на уровне выше 2500 кПа (360 фунтов на кв. дюйм) для эффективной кинетики реакции. Описанные выше условия с избытком водорода гарантируют достаточное парциальное давление водорода в нагнетательной скважине, зоне повышения сортности и в добываемых текучих средах.[0095] Ideally, the partial pressure of hydrogen is maintained above 2500 kPa (360 psi) for effective reaction kinetics. The conditions described above with an excess of hydrogen guarantee a sufficient partial pressure of hydrogen in the injection well, the grade improvement zone and in the produced fluids.
[0096] При условиях нагнетания (350°C и 3 450 кПа) объемы газа уменьшены примерно в 15 раз по сравнению со стандартными условиями. Кроме того, как ожидают, 5-10% от нагнетаемого объема водорода будут растворены в нефти. Таким образом, в предположении, что смесь будет течь как дисперсия газа в нефти (то есть, в режиме пузырения) или в смешанном режиме «пузырение-пробковый поток», фракция задержки газа будет примерно такой же, как текучая фракция нефти. Следовательно, парциальный объем, занимаемый газом в нагнетательной скважине, составит 50% или ниже.[0096] Under injection conditions (350 ° C and 3,450 kPa), gas volumes are reduced by about 15 times compared to standard conditions. In addition, 5-10% of the injected volume of hydrogen is expected to be dissolved in oil. Thus, on the assumption that the mixture will flow as a dispersion of gas in oil (that is, in the bubbling mode) or in the mixed bubble-plug flow mode, the gas delay fraction will be approximately the same as the flowing oil fraction. Therefore, the partial volume occupied by the gas in the injection well will be 50% or lower.
[0097] В зоне повышения сортности имеет место расход примерно одной трети нагнетенного водорода. Другие газы добыты посредством различных механизмов (в частности: метан, нефтяные пары, водяной пар от погребенной воды и сульфид водорода). Следовательно, можно ожидать, что парциальный газовый объем увеличится при прохождении через зону повышения сортности. Парциальный газовый объем в размещенной между скважинами зоне повышения сортности будет выше 25%.[0097] In the upgrade zone, approximately one third of the injected hydrogen is consumed. Other gases are produced through various mechanisms (in particular: methane, oil vapors, water vapor from buried water and hydrogen sulfide). Therefore, it can be expected that the partial gas volume will increase as it passes through the grade improvement zone. The partial gas volume in the grade improvement zone located between the wells will be above 25%.
[0098] Также можно ожидать, что отношение «газ/жидкости» в добывающей скважине будет похоже на условия в нагнетательной скважине.[0098] It can also be expected that the gas / liquid ratio in the production well will be similar to the conditions in the injection well.
[0099] Как ожидают, форма камеры 12 повышения сортности и извлечения будет скорее эллиптической, чем конической, как и в процессах гравитационного дренирования с закачкой водяного пара. Учитывая, что вертикальная проницаемость обычно составляет лишь от 0,2 до 0,5 от горизонтальной проницаемости внутри формации, боковой размер размещенной между скважинами зоны повышения сортности будет обычно больше вертикального расстояния между скважинами. Факторы, управляющие скоростью роста и формой камеры, могут быть оценены посредством числового и физического моделирования.[0099] As expected, the shape of the grade and
[0100] Время пребывания в пробуренных скважинах будет обычно составлять примерно 1 час для каждой, но будет зависеть от расхода потока нагнетенной битуминозной нефти. Однако время пребывания в области между скважинами будет зависеть от факторов, таких как:[0100] The residence time in the drilled wells will typically be about 1 hour for each, but will depend on the flow rate of the injected bituminous oil. However, the residence time in the area between the wells will depend on factors such as:
a. пористость (обычно, примерно 30%)a. porosity (usually about 30%)
b. парциальный объем жидкостей (обычно, примерно 75%)b. partial volume of liquids (usually about 75%)
c. поперечное перемещение нагнетаемых жидкостей (обычно, примерно 5-10 м в каждом направлении); иc. lateral movement of injected fluids (usually about 5-10 m in each direction); and
d. расход потока нагнетаемых битуминозной нефти и атмосферного остатка.d. flow rate of injected bituminous oil and atmospheric residue.
[0101] Время пребывания в межскважинной зоне реакции составит примерно 50-500 часов (обычно), соответствуя или превышая требования кинетики реакции для используемого катализатора гидрокрекинга, как в Патенте США №7897537.[0101] The residence time in the interwell reaction zone will be approximately 50-500 hours (typically), meeting or exceeding the kinetics of the reaction for the hydrocracking catalyst used, as in US Pat. No. 7,897,537.
[0102] Расход при нагнетании представляет собой постоянный объемный расход, но добыча обычна организована так, чтобы поддерживать постоянное давление в реакционной камере. Обычно объем добычи жидкостей будет выше расхода при нагнетании вследствие увеличения объема нефти при добавлении водорода и постепенно возрастающего извлечения из формации, подвергаемой повышению сортности.[0102] The discharge flow rate is a constant volumetric flow rate, but production is typically organized to maintain a constant pressure in the reaction chamber. Typically, the volume of liquid production will be higher than the discharge flow rate due to an increase in oil volume with the addition of hydrogen and a gradually increasing recovery from the formation subjected to grade improvement.
[0103] Некоторое повышение сортности будет иметь место в скважинах, но большая его часть произойдет в зоне повышения сортности. Повышение сортности при добавлении водорода представляет собой экзотермический процесс и может обычно увеличивать температуру нефти примерно на 40°C в зоне реакции. Этот экзотермический процесс более чем компенсирует локальные потери теплоты и поддерживает зону повышения сортности при температурах, пригодных для повышения сортности. Теплота реакций гидрокрекинга колеблется от 42 до 50 килоджоулей на моль водорода и также экзотермична.[0103] Some grade improvement will occur in the wells, but most will occur in the grade zone. Grading by adding hydrogen is an exothermic process and can usually increase the temperature of the oil by about 40 ° C in the reaction zone. This exothermic process more than compensates for the local heat loss and maintains the grading zone at temperatures suitable for grading. The heat of hydrocracking reactions ranges from 42 to 50 kilojoules per mole of hydrogen and is also exothermic.
[0104] Поддерживаемая при 350°C зона повышения сортности будет с течением времени нагревать посредством теплопроводности окружающую формацию битуминозной нефти, уменьшая вязкость окружающей битуминозной нефти и делая битуминозную нефть мобильной. Часть окружающей битуминозной нефти, в частности из зон выше камеры, будет течь под действием силы тяжести через зону повышения сортности в добывающую скважину и будет замещена подымающимся водородом и добытым газом. Следовательно, размер зоны извлечения будет расти вследствие постепенно возрастающего извлечения.[0104] A grade improvement zone maintained at 350 ° C will over time heat the surrounding formation of tar oil through thermal conductivity, reducing the viscosity of the surrounding tar oil and making the tar oil mobile. Part of the surrounding bituminous oil, in particular from the areas above the chamber, will flow under the influence of gravity through the grade improvement zone into the producing well and will be replaced by rising hydrogen and produced gas. Consequently, the size of the extraction zone will increase due to a gradually increasing extraction.
[0105] Важно, что во время каталитических процессов повышения сортности, в результате увеличенных температур камеры и реакций повышения сортности, большая доля самых тяжелых молекул, которые в противном случае остались бы в песка формации в ходе извлечения известными способами, такими как процесс гравитационного дренирования с закачкой водяного пара, будет выполнена подвижной для извлечения.[0105] It is important that during catalytic grading processes, as a result of increased chamber temperatures and grading reactions, a large proportion of the heaviest molecules that would otherwise remain in the sand of the formation during recovery by known methods such as gravity drainage with the injection of water vapor will be made movable for extraction.
[0106] Посредством повышения сортности будут выработаны фракции легкой нефти, которые поднимутся выше зоны повышения сортности с водородом и добытым газом. Эти очень горячие пары углеводородов будут действовать как растворители и дополнительно уменьшать вязкость битуминозной нефти в дополнение к порождению тепловых эффектов. Количество существующих паров углеводородов может быть увеличено посредством рециркуляции продуктов перегонки из колонны.[0106] By increasing the grade, light oil fractions will be generated that will rise above the grade area with hydrogen and produced gas. These very hot hydrocarbon vapors will act as solvents and further reduce the viscosity of bituminous oil in addition to causing thermal effects. The amount of existing hydrocarbon vapor can be increased by recycling the distillation products from the column.
[0107] Постепенно возрастающее извлечение и рост камеры будут управляемы извлечением пара, гравитационным дренированием и вытеснением газа. Тепловые потери и наличие углеводородных паров представляют собой два фактора, управляющие возрастающим извлечением. Типичная оценка извлечения битуминозной нефти из формации с повышением сортности составляет 50 баррелей в день на 100 м длины скважины, как это известно специалистам в данной области техники.[0107] The gradually increasing extraction and growth of the chamber will be controlled by steam extraction, gravity drainage and gas displacement. Heat losses and the presence of hydrocarbon vapors are two factors that control increasing recovery. A typical estimate of the recovery of bituminous oil from a formation with an increase in the grade is 50 barrels per day per 100 m of the length of the well, as is well known to specialists in this field of technology.
[0108] Тепловые потери будут значительно меньше, чем обычные тепловые потери при гравитационном дренировании с закачкой водяного пара, поскольку[0108] Heat losses will be significantly less than conventional heat losses during gravity drainage with water vapor injection, since
a. скрытая теплота углеводородов меньше скрытой теплоты водяного пара; кроме того, большая часть теплообмена будет выполнена посредством теплопроводности, которая менее эффективна, чем конвекция;a. the latent heat of hydrocarbons is less than the latent heat of water vapor; in addition, most of the heat exchange will be accomplished through heat conduction, which is less efficient than convection;
b. паровая камера, расположенная выше зоны повышения сортности, будет содержать легкие газы (например, Н2, СН4) и конденсированную воду, образующую изолирующий слой между зоной повышения сортности и перекрывающими породами; и,b. a steam chamber located above the grade improvement zone will contain light gases (for example, H 2 , CH 4 ) and condensed water forming an insulating layer between the grade improvement zone and the overburden; and,
c. размер паровой камеры и площадь поверхности для теплообмена обычно будут меньше, чем в сопоставимой системе гравитационного дренирования с закачкой водяного пара.c. the size of the steam chamber and the surface area for heat transfer will usually be smaller than in a comparable gravity drainage system with water vapor injection.
[0109] Кроме того, газ в добытой текучей среде обеспечивает газлифт, причем не происходит нагнетания воды и формирования обычной камеры для гравитационного дренирования с закачкой водяного пара. В конце операций повышения сортности или во время прерывания операций повышения сортности битуминозная нефть в паре скважин, предназначенных для повышения сортности, может быть извлечена посредством гравитационного дренирования с закачкой водяного пара (если это осуществимо) вследствие наличия пары горизонтальных скважин и возможностей выработки водяного пара на уровне куста скважин (если это осуществимо).[0109] In addition, the gas in the produced fluid provides a gas lift, and there is no injection of water and the formation of a conventional chamber for gravity drainage with the injection of water vapor. At the end of the upgrade operations or during the interruption of the upgrade operations, bituminous oil in a pair of wells designed to increase the grade can be recovered by gravity drainage with water vapor injection (if feasible) due to the presence of a pair of horizontal wells and the possibility of producing water vapor at a level wellbore (if feasible).
[0110] В качестве альтернативы пара скважин, предназначенных для повышения сортности, может быть размещена в соседней тонкой зоне битуминозной нефти, которая не может быть использована или извлечена иным образом.[0110] Alternatively, a pair of wells designed to improve the grade can be located in the adjacent thin zone of bituminous oil, which cannot be used or otherwise extracted.
Соображения о балансе массMass Balance Considerations
[0111] При рассмотрении баланса масс системы, основанной на обычных описанных выше эксплуатационных режимах, вакуумный остаток нагнетают и циркулируют через межскважинную зону реакции при темпе добычи нефти до 10 раз большем расхода потока водяного пара в обычном процессе гравитационного дренирования с закачкой водяного пара. Однако отсутствие конденсированного водяного пара означает, что скорость подачи жидкостей лишь в 2,5 раза больше, чем при гравитационном дренировании с закачкой водяного пара.[0111] When considering the mass balance of a system based on the usual operating conditions described above, the vacuum residue is pumped and circulated through the interwell reaction zone at an oil production rate of up to 10 times the flow rate of water vapor in a conventional gravity drainage process with water vapor injection. However, the absence of condensed water vapor means that the flow rate of liquids is only 2.5 times higher than during gravity drainage with injection of water vapor.
[0112] Водород, нагнетаемый в количестве, в три раза большем требований потребления, гарантирует парциальное давление водорода (2600 кПа), достаточное для эффективной кинетики реакции. Использование водорода постепенно уменьшает концентрацию и объем водорода до одной трети. Условия с избытком водорода и добыча других газов возмещают расход водорода и поддерживают парциальный газовый объем, составляющий примерно 90%.[0112] Hydrogen injected in an amount three times the consumption requirements guarantees a partial pressure of hydrogen (2600 kPa) sufficient for effective reaction kinetics. The use of hydrogen gradually reduces the concentration and volume of hydrogen to one third. Conditions with an excess of hydrogen and the production of other gases compensate for the consumption of hydrogen and maintain a partial gas volume of approximately 90%.
[0113] Нагнетаемый катализатор течет с нагнетаемой нефтью. Некоторые частицы катализатора будут осаждены на песке в зоне повышения сортности, в то время как другие выйдут с добытыми текучими средами.[0113] The injected catalyst flows with the injected oil. Some catalyst particles will be deposited on the sand in the grading zone, while others will come out with the produced fluids.
[0114] Битуминозная нефть становится подвижной вследствие извлечения пара, теплопотерь и вытеснения газа, текущего вниз под воздействием силы тяжести. Водород, пары легких углеводородов и другие газы (СН4, H2S и водяной пар от погребенной воды) поднимаются в зону извлечения.[0114] Bituminous oil becomes mobile due to steam extraction, heat loss, and gas displacement flowing down due to gravity. Hydrogen, light hydrocarbon vapors and other gases (CH 4 , H 2 S and water vapor from buried water) rise into the extraction zone.
[0115] Добытые жидкости содержат битуминозную нефть с повышенной сортностью и атмосферный остаток, раздутый водородной добавкой и извлеченной битуминозной нефтью. Следовательно, жидкостная добыча больше нагнетаемых жидкостей.[0115] The produced liquids contain high-grade bituminous oil and an atmospheric residue inflated with a hydrogen additive and extracted bituminous oil. Consequently, liquid production is greater than injected liquids.
Соображения об энергетическом балансеEnergy Balance Considerations
[0116] При выполнении обработки на поверхности тепловая энергия необходима для нагрева битуминозной нефти до 320°C, управления колонной дистилляции и поставки остатка при 320°C (фиг. 5). Теплообменники развернуты для максимизации энергетической эффективности посредством охлаждения горячих текучих сред (то есть, нефти повышенной сортности, посылаемой на рынок) холодными текучими средами (то есть, поступающей битуминозной нефтью). Дополнительные требования, связанные с необходимой на поверхности энергией, включают:[0116] When surface treatment is performed, thermal energy is needed to heat the tar oil to 320 ° C, control the distillation column, and deliver the residue at 320 ° C (FIG. 5). Heat exchangers are deployed to maximize energy efficiency by cooling hot fluids (i.e., high-grade oil sent to the market) with cold fluids (i.e., bituminous oil coming in). Additional requirements related to surface energy required include:
энергию для управления компрессором рециркулируемого газа и для повторного установления давления и потока в рециркулируемом газе;energy to control the compressor of the recirculated gas and to re-establish the pressure and flow in the recirculated gas;
энергию для добычи водорода и очистки газа;energy for hydrogen production and gas purification;
энергию для сжатия подпиточного водорода до давления нагнетания, если требуется; и теплопотери в нагнетательной скважине.energy to compress make-up hydrogen to a discharge pressure, if required; and heat loss in the injection well.
[0117] Подача тепловой энергии включает циркулирование битуминозной нефти и атмосферного остатка с температурой 300°C через зону повышения сортности. Некоторая доля тепловой энергии, содержащейся в циркулирующей текучей среде, потеряна для формации вследствие теплопроводности и конвекции (испарение фракций легкой нефти). Эти тепловые потери нагревают окружающую битуминозную нефть и управляют постепенно возрастающим извлечением битуминозной нефти. Кроме того, реакции повышения сортности в зоне реакции производят тепловую энергию, которая компенсирует тепловые потери и поддерживает зону реакции при необходимой температуре 280-320°C.[0117] The supply of thermal energy includes the circulation of bituminous oil and atmospheric residue with a temperature of 300 ° C through the grade improvement zone. Some of the thermal energy contained in the circulating fluid is lost to the formation due to thermal conductivity and convection (evaporation of light oil fractions). These heat losses heat the surrounding bituminous oil and control the gradually increasing recovery of bituminous oil. In addition, grading reactions in the reaction zone produce heat energy that compensates for heat loss and maintains the reaction zone at the required temperature of 280-320 ° C.
[0118] Применяемые in situ требования к тепловой энергии включают обслуживание зоны повышения сортности при температуре 280-320°C; испарение фракций легкой нефти; нагревание пористых сред и битуминозной нефти для повышения подвижности; нагревание извлеченной битуминозной нефти до температуры повышения сортности; и испарение погребенной воды.[0118] In situ thermal energy requirements include servicing a grade improvement zone at a temperature of 280-320 ° C; evaporation of light oil fractions; heating porous media and bituminous oil to increase mobility; heating the extracted bituminous oil to a grade increase temperature; and the evaporation of buried water.
Соображения о распределении температурыTemperature Distribution Considerations
[0119] На фиг. 4 отражены соображения о распределении температуры для проводимого in situ процесса каталитического повышения сортности при помощи остатка и проводимого in situ процесса повышения сортности при помощи остатка. Окружающая формация 56 имеет перепад температуры от 10°C в самом близком к поверхности месте до температуры повышения подвижности битуминозной нефти (~100°C) около зоны извлечения. Зона 42 извлечения имеет перепад температур от температуры повышения подвижности битуминозной нефти до 300°C. Зона 40 повышения сортности обычно поддержана при температуре между 280°C и 320°C. Экзотермические реакции вырабатывают тепловую энергию и температура растает вследствие теплоты реакции. Температура уменьшена посредством потока более холодной битуминозной нефти из зоны извлечения.[0119] FIG. Figure 4 outlines temperature distribution considerations for the in situ catalytic grade improvement process using a residue and the in situ grade development process using a residue. Surrounding
[0120] Температура на входе нагнетательной скважины 16 равна температуре нагнетаемых текучих сред, то есть, примерно 300°C. Температура на выходе извлекающей скважины 18 равна температуре добытых текучих сред, то есть примерно 280°C.[0120] The inlet temperature of the injection well 16 is equal to the temperature of the injected fluids, that is, about 300 ° C. The temperature at the outlet of the extraction well 18 is equal to the temperature of the produced fluids, i.e. approximately 280 ° C.
Процесс на поверхности и наземное оборудованиеSurface process and ground equipment
[0121] На фиг. 5 показана схематическая диаграмма расположения потенциального наземного оборудования согласно настоящему изобретению. Как показано, две пары скважин включены в схему в соответствии с фиг. 2А. То есть первая пара 13а скважин представляет собой обычную пару скважин для гравитационного дренирования с закачкой водяного пара, которая подвергнута обычному нагнетанию водяного пара посредством парогенераторной установки 60. Вторая пара 13b скважин подвергнута проводимому in situ процессу каталитического повышения сортности при помощи остатка. Текучие среды, извлеченные из первой пары скважин, могут быть объединены с текучими средами из второй пары скважин.[0121] In FIG. 5 is a schematic diagram of an arrangement of potential ground equipment according to the present invention. As shown, two pairs of wells are included in the circuit of FIG. 2A. That is, the first pair of
[0122] Большая часть газового потока из добывающей скважины, в основном избыточный водород, рециркулирована 32 вместе с потоком 60 газа продувки, посылаемым в устройство 62 очистки газа. Поток 60 газа продувки использован для управления концентрацией добытых газовых компонентов (то есть, газов C1-С4, H2S, СО-СО2) в рециркулированном газе. Может возникнуть необходимость удаления воды до рекомпрессии.[0122] Most of the gas stream from the production well, mainly excess hydrogen, is recycled 32 along with the purge gas stream 60 sent to the
[0123] Жидкости посылают в колонну 20 дистилляции. Нефть 34 повышенной сортности с плотностью выше 20 градусов АНИ посылают на рынок 34а. Понизитель вязкости 34b, 64 может быть добавлен к нефти повышенной сортности.[0123] Liquids are sent to
[0124] В качестве альтернативы или дополнения поток 64 продуктов перегонки/понизителя вязкости может быть извлечен отдельно и подвергнут рециркуляции к паре скважин, предназначенных для повышения сортности, чтобы увеличить количество углеводородных паров, доступных для экстракции под воздействием пара и управления объемом извлеченной битуминозной нефти. Кроме того, продукты перегонки/понизитель вязкости могут быть извлечены для продажи 64а.[0124] As an alternative or addition, the distillation / viscosity reducer stream 64 may be separately recovered and recycled to a pair of grade wells to increase the amount of hydrocarbon vapor available for steam extraction and to control the amount of bituminous oil recovered. In addition, distillation products / viscosity reducer can be recovered for sale 64a.
[0125] Колонка 20 дистилляции производит остаток 26, который не был подвергнут преобразованию в камере повышения сортности вместе с извлеченным катализатором, который не был сохранен в камере повышения сортности. Этот остаток 26 подвергнут рециркуляции в пару скважин, предназначенных для повышения сортности, посредством кондиционирования 26а остатка.[0125] The
[0126] Битуминозная нефть 22 от смежных пар 13а скважин для гравитационного дренирования с закачкой водяного пара смешана с остатком 26, с водородом 28 и катализатором 30. Объединенный поток добавлен к рециркулированному газу 32 и нагнетен в пару 13b скважин, предназначенных для повышения сортности.[0126] Bituminous oil 22 from adjacent pairs of
[0127] Теплообменник может быть использован для предварительного подогрева поступающей битуминозной нефти 22 и понизителя вязкости 24, причем нефть 34 с повышенной сортностью отправляют на рынок.[0127] A heat exchanger can be used to preheat incoming bituminous oil 22 and a
[0128] Компрессор 68 рециркулируемого газа необходим для восстановления соответствующего давления и расходов потоков в рециркулируемом газе. Может также быть необходим компрессор 28а для подпиточного водорода.[0128] The
Элементы управления процессом и показатель интенсивности при нагнетании битуминозной нефтиProcess controls and rate indicator for injection of bituminous oil
[0129] Интенсивность нагнетания битуминозной нефти определяет 25 объем нефти повышенной сортности, а также интенсивность поступления тепловой энергии в геологическую формацию. Тепловая энергия поступает вследствие тепловых потерь, понесенных остатком -битуминозной нефтью, нагнетаемых при температуре 350°C, а также вследствие теплоты, выработанной in situ реакциями гидрокрекинга. Эта 30 переменная также определяет объем фракций легкой нефти, доступных для извлечения. Следовательно, эта переменная контролирует:[0129] The rate of injection of bituminous oil determines the 25 volume of oil of high grade, as well as the intensity of the flow of thermal energy into the geological formation. Thermal energy comes from heat losses incurred by the remainder of β-bituminous oil injected at a temperature of 350 ° C, as well as from heat generated in situ by hydrocracking reactions. This 30 variable also determines the volume of light oil fractions available for recovery. Therefore, this variable controls:
объем добычи нефти повышенной сортности;high-grade oil production;
темп постепенно возрастающего извлечения; иthe rate of gradually increasing extraction; and
скорость роста реакционной камеры.growth rate of the reaction chamber.
Местоположение нагнетания и добычиLocation of injection and production
[0130] Конфигурация запуска представляет собой нагнетание из верхней скважины и добычу из нижней скважины. Однако эта конфигурация может быть обращена и циклически повторена для управления:[0130] The startup configuration is injection from the upper well and production from the lower well. However, this configuration can be reversed and cyclically repeated to control:
распределением температуры в реакционной камере;temperature distribution in the reaction chamber;
распределением катализатора;catalyst distribution;
формой камеры реакции; иthe shape of the reaction chamber; and
темпом постоянно возрастающего извлечения.the pace of ever-increasing extraction.
Верхняя нагнетательная скважина и нижняя добывающая скважинаUpper injection well and lower production well
[0131] После запуска обычная конфигурация для пары скважин представляет собой верхнюю нагнетательную скважину и нижнюю извлекающую скважину, поскольку эта конфигурация минимизирует размер продуктивной зоны, размещенной ниже добывающей скважины. Как следует понимать, продуктивная зона, размещенная ниже добывающей скважины, не может быть извлечена, поскольку перемещение нефти и катализатора из нагнетательной скважины в извлекающую скважину происходит по направлению силы тяжести. Нефтяным парам, добытым в межскважинной области, обеспечивают возможность подъема в зоне извлечения.[0131] After startup, the typical configuration for a pair of wells is an upper injection well and a lower recovery well, since this configuration minimizes the size of the productive zone located below the producing well. As it should be understood, the productive zone located below the producing well cannot be extracted, since the movement of oil and catalyst from the injection well into the producing well occurs in the direction of gravity. Oil vapors produced in the interwell region are provided with the opportunity to rise in the extraction zone.
Нижняя нагнетательная скважина и верхняя добывающая скважинаLower injection well and upper production well
[0132] В альтернативном варианте реализации настоящего изобретения конфигурация в виде нижней нагнетательной скважины и верхней добывающей скважины максимизирует температуру в межскважинной зоне реакции. Битуминозная нефть формации, подвижность которой обеспечена из зон выше камеры, находится при температурах ниже 350°C, поскольку увеличение подвижности начинается при низких температурах порядка 150°C. Чрезмерно возрастающее извлечение битуминозной нефти может подавить температуру в зоне реакции. Если верхняя скважина представляет собой извлекающую скважину, извлеченная битуминозная нефть добывается немедленно при достижении ею верхней добывающей скважины и не охлаждает межскважинную область. Температура межскважинной области может возрасти выше температуры нагнетания вследствие теплоты, выработанной реакциями повышения сортности, а более горячая межскважинная зона максимизирует повышение сортности. Кроме того, происходит поднятие водорода через межскважинную зону реакции.[0132] In an alternative embodiment of the present invention, the configuration of the lower injection well and the upper production well maximizes the temperature in the interwell reaction zone. The bituminous oil of the formation, the mobility of which is provided from zones above the chamber, is located at temperatures below 350 ° C, since the increase in mobility begins at low temperatures of about 150 ° C. Excessively increasing recovery of bituminous oil can suppress the temperature in the reaction zone. If the upper well is an extraction well, the extracted bituminous oil is produced immediately when it reaches the upper producing well and does not cool the interwell area. The temperature of the interwell region may increase above the injection temperature due to the heat generated by the grade improvement reactions, and the hotter interwell zone maximizes the grade increase. In addition, there is a rise of hydrogen through the interwell reaction zone.
Нагнетание водорода из насосно-компрессорной колонны в верхней добывающей скважинеHydrogen injection from the tubing string in the upper producing well
[0133] Условия с избытком водорода определены для обеспечения возможности присутствия достаточного количества водорода в течение процесса. Однако водород очень легкий газ и его количество, которое может протекать вниз от верхней нагнетательной скважины в нижнюю извлекающую скважину, может быть меньше необходимого. В этом случае вторичное нагнетание водорода может быть выполнено посредством насосно-компрессорной трубы, вставленной в нижнюю извлекающую скважину, в результате чего происходит пополнение водородом в стволе скважины, окружающем нижнюю извлекающую скважину, и внутри добывающей скважины.[0133] Conditions with an excess of hydrogen are determined to allow the presence of a sufficient amount of hydrogen during the process. However, hydrogen is a very light gas and its amount, which can flow down from the upper injection well into the lower extraction well, may be less than necessary. In this case, the secondary injection of hydrogen can be carried out by means of a tubing inserted into the lower extraction well, which results in replenishment of hydrogen in the wellbore surrounding the lower extraction well and inside the producing well.
Электрический нагревElectric heating
[0134] В дополнительном варианте реализации настоящего изобретения могут быть использованы электрические или другие способы нагревания, предназначенные для увеличения количества поставляемой тепловой энергии, если это должно приводить к улучшенным характеристикам.[0134] In a further embodiment of the present invention, electrical or other heating methods may be used to increase the amount of heat supplied, if this should lead to improved performance.
Стратегии закрытия и перезапускаClose and restart strategies
[0135] Незапланированное прерывание операций, вероятно, приводит к накоплению жидкостей на дне вертикальной скважины, где они могут охлаждаться и отвердевать в случае продолжительного прерывания. Следовательно, желательны эффективные измерение и контроль температуры и в нагнетательной скважине и в добывающей скважине. Оперативное нагнетание вакуумного газойля во время незапланированного прерывания работы, вероятно, устраняет неблагоприятные последствия, а также обеспечивает возможность вытеснения водяного пара, как отмечено выше.[0135] An unplanned interruption of operations likely results in the accumulation of fluids at the bottom of a vertical well, where they can cool and solidify in the event of a prolonged interruption. Therefore, effective temperature measurement and control in both the injection well and the production well are desirable. The prompt injection of vacuum gas oil during an unplanned interruption of work probably eliminates the adverse effects, and also provides the possibility of displacement of water vapor, as noted above.
Результаты моделированияSimulation results
[0136] Результаты моделирования проводимого in situ процесса повышения сортности при помощи остатка и проводимого in situ процесса каталитического повышения сортности при помощи остатка показывают, что при температуре 350°C более чем для 50% вакуумного остатка может быть повышена сортность при времени пребывания, превышающем 16 часов. Получающаяся в результате извлеченная нефть повышенной сортности имеет удельную плотность в 16 градусов АНИ или больше, с вязкостью ниже чем 200 сантипуазов (при 25°C). В таблице 1 показаны данных о балансе массы для типичного каталитического процесса повышения сортности при времени пребывания меньше 24 часов и преобразовании более 50% вакуумного остатка, при потреблении водорода в 9 кубических метров при нормальных условиях / на баррель и потреблением катализатора в 0,10 тонн в сутки, исключая извлечение катализатора.[0136] The results of a simulation of the in situ grading process using a residue and the in situ catalytic grading process using a residue show that at 350 ° C more than 50% of the vacuum residue can be graded with a residence time longer than 16 hours. The resulting high grade crude oil has a specific gravity of 16 degrees API or more, with a viscosity lower than 200 centipoises (at 25 ° C). Table 1 shows mass balance data for a typical catalytic grading process with a residence time of less than 24 hours and conversion of more than 50% of the vacuum residue, with a hydrogen consumption of 9 cubic meters under normal conditions / per barrel and a catalyst consumption of 0.10 tons per day, excluding catalyst recovery.
[0137] В таблице 2 показаны модельные данные о балансе теплоты для каталитического процесса повышения сортности.[0137] Table 2 shows model heat balance data for a catalytic grade upgrade process.
[0138] В таблице 3 показаны для сравнения данные о балансе теплоты для обычного процесса гравитационного дренирования с закачкой водяного пара.[0138] Table 3 shows, for comparison, heat balance data for a conventional gravity drainage process with water vapor injection.
[0139] В таблице 4 показана регенирированная теплота в моделированном каталитическом процессе повышения сортности.[0139] Table 4 shows the regenerated heat in a simulated catalytic grading process.
Процесс каталитического повышения сортности при содействии деасфальтизата (DAISCU)Catalytic Grading Process with Deasphalting (DAISCU)
[0140] Процесс каталитического повышения сортности при содействии деасфальтизата представляет собой вариант проводимого in situ процесса каталитического повышения сортности при помощи остатка. В этом варианте реализации настоящего изобретения, рассматриваемом со ссылками на фиг. 6, битуминозная нефть 22, извлеченная из пары 13 скважин, подвергнута процессам деасфальтизации для создания деасфальтизата, используемого в качестве модернизированного переносчика теплоты для нагнетания и битумного пека, причем часть пека использована в качестве топлива (топливная часть), а другая часть (нетопливная часть) пека повторно смешана с деасфальтизатом для нагнетания. Обычно относительная доля топливной части по сравнению с нетопливной частью зависит от достигнутой степени повышения сортности, причем эта доля будет изменяться по мере достижения нефтеносным пластом целевой температуры в зоне повышения сортности.[0140] The catalytic upgrade process using deasphalting agent is a variant of the in situ catalytic upgrade process using a residue. In this embodiment of the present invention, discussed with reference to FIG. 6, bituminous oil 22, extracted from a pair of 13 wells, is subjected to deasphalting processes to create a deasphalting product used as a modernized heat carrier for injection and bitumen pitch, with part of the pitch used as fuel (fuel part) and the other part (non-fuel part) pitch mixed with deasphalting for injection. Typically, the relative proportion of the fuel part compared to the non-fuel part depends on the degree of grade increase achieved, and this proportion will change as the oil reservoir reaches the target temperature in the grade range.
[0141] В процессе каталитического повышения сортности при содействии деасфальтизата, первоначально во время создания камеры повышения сортности, происходит повышение подвижности битуминозной нефти и ее добыча водяным паром для создания находящейся в начальной стадии камеры повышения сортности способом, похожим на запуск выполняемого in situ процесса повышения сортности при помощи остатка. На этой стадии происходит отделение воды и добытую битуминозную нефть помещают в большой резервуар 82 до тех пор, пока достаточно нефти не будет накоплено, чтобы начать операцию деасфальтизации под воздействием растворителя (SDO), в ходе которой будет получен деасфальтизат и пек, а также достаточное увеличение температуры деасфальтизата до температуры реакции повышения сортности (~320°C).[0141] In the process of catalytic grade upgrading with deasphalting, initially during the development of the grade chamber, the mobility of bituminous oil is increased and steam is produced to create an initial grade chamber in a manner similar to initiating an in situ grade improvement process using the remainder. At this stage, water is separated and the produced bituminous oil is placed in a large tank 82 until enough oil is accumulated to start the solvent-free deasphalting operation (SDO), during which deasphalting and pitch are obtained, as well as a sufficient increase deasphalting temperature to the grade reaction temperature (~ 320 ° C).
[0142] Конкретнее, извлеченные текучие среды 81 (содержащие битуминозную нефть и нефть повышенной сортности) нагнетают в систему 80 сверхтонкого измельчения для создания очень мелких частиц извлеченной битуминозной нефти. Извлеченные текучие среды затем нагнетают в резервуар 82 для хранения, имеющий объем, достаточный для сбора и хранения извлеченных текучих среды для последующей обработки. Газ 85 из резервуара для хранения может быть подвергнут операции очистки 62 газа. После сбора подходящего объема извлеченных текучих сред, нефтепродукты 34 повышенной сортности (из колонны дистилляции, не показана) собраны и поставлены на рынок.[0142] More specifically, the recovered fluids 81 (containing bituminous oil and high grade oil) are injected into the
[0143] Более тяжелые фракции 84а, содержащие существенно более тяжелые фракции, будут закачаны в блок 86 деасфальтизации посредством растворителя, который при добавлении растворителя образует фракцию 87 деасфальтизата, а более тяжелые фракции битуминозной нефти/пека 88а (топливная фракция) и 88b (нетопливная фракция) будут зависеть от относительного увеличения камеры повышения сортности и реакций повышения сортности. Топливную часть 88а подают в печь 90, в которой топливная часть сгорает вместе с извлеченными газами 62а, поступающими из устройства 62 очистки газа, чтобы нагреть деасфальтизат 87 для нагнетания в скважину 16.[0143] The
[0144] Нетопливная часть 88b может быть возвращена в систему 80 тонкого измельчения и систему 84 хранения.[0144] The
[0145] Нагретый деасфальтизат может быть объединен при нагнетании с водородом 28 и катализатором 30, как описано выше.[0145] The heated deasphalting agent can be combined by injection with
[0146] Зона повышения сортности описана со ссылками на фиг. 7 относительно процессов каталитического повышения сортности при воздействии деасфальтизата. Камера добычи подобна камерам на фиг. 1, 2, 3 и 4. Как показано, верхняя и нижняя скважины обеспечивают возможность нагнетания водорода, а деасфальтизат нагнетают в верхнюю нагнетательную скважину. Зона повышения сортности может быть обычно описана как состоящая из трех областей. В первую область (а) водород, катализаторы и деасфальтизат нагнетают при температуре реакции. Обычно объем нагнетательной скважины определяет время пребывания порядка от 0,5 до 3 часов, так что будет иметь место относительная небольшая степень (примерно 10%) повышения сортности.[0146] The upgrade zone is described with reference to FIG. 7 regarding the processes of catalytic grade upgrading under deasphalting. The production chamber is similar to the cameras in FIG. 1, 2, 3 and 4. As shown, the upper and lower wells provide the opportunity for injection of hydrogen, and deasphalting is injected into the upper injection well. An upgrade zone can usually be described as consisting of three areas. In the first region (a), hydrogen, catalysts and deasphalting agent are injected at the reaction temperature. Typically, the volume of the injection well determines a residence time of the order of 0.5 to 3 hours, so that a relatively small degree (approximately 10%) of grade improvement will take place.
[0147] Вторая область (b) простирается непосредственно ниже нагнетательной скважины по направлению к добывающей скважине. В зрелой скважине существенное количество битуминозной нефти было уже произведено и, таким образом, эта зона может быть описана как имеющая более высокую степень приемистости по сравнению с другими зонами, поскольку обеспечена возможность потока между нагнетательной скважиной и добывающей скважиной. В качестве такового, нагнетаемый деасфальтизат будет преобладающе течь вниз и его сортность будет повышена в значительной степени вследствие условий реакции в этой зоне.[0147] The second region (b) extends directly below the injection well towards the producing well. In a mature well, a significant amount of bituminous oil has already been produced, and thus this zone can be described as having a higher degree of injectivity compared to other zones, since the flow between the injection well and the producing well is provided. As such, the injected deasphalting agent will predominantly flow downward and its grade will be increased largely due to the reaction conditions in this zone.
[0148] Битуминозная нефть в области выше нагнетательной скважины течет вниз в результате растворения и конвективного переноса теплоты летучими углеводородными парами и газами, произведенными во время повышения сортности нагнетаемым водородом, но также и перегретым водяным паром, образованным из погребенной воды. Все эти газы имеют тенденцию к концентрации и образованию обратного потока на вершине камеры, что поддерживает возможности тепла и растворителя в содействии повышению подвижности битуминозной нефти вниз в извлекающую скважину. Таким образом, битуминозная нефть из области выше нагнетательной скважины также повышает сортность вместе с зоной (b).[0148] Bituminous oil in the region above the injection well flows down as a result of dissolution and convective heat transfer by volatile hydrocarbon vapors and gases produced during the grade increase by injected hydrogen, but also by superheated water vapor generated from buried water. All of these gases tend to concentrate and form a backflow at the top of the chamber, which supports the ability of heat and solvent to help increase the mobility of bituminous oil down into the extraction well. Thus, bituminous oil from an area above the injection well also improves the grade along with zone (b).
[0149] Битуминозная нефть, нагретая посредством теплопроводности от деасфальтизата, соседствующего с боковыми стенками межскважинной области, также имеет повышенную подвижность и в значительной степени повышенную сортность, поскольку она смешана с деасфальтизатом, переносящим катализаторы около добывающей скважины, и контактирует с потоком водорода, происходящим от водородной обсадной трубы(-б), прикрепленной внешним образом к верхнему полушарию добывающей скважины.[0149] Bituminous oil heated by heat conduction from a deasphalting agent adjacent to the side walls of the interwell region also has increased mobility and a significantly increased grade, since it is mixed with deasphalted material transporting catalysts near the producing well and is in contact with a stream of hydrogen coming from a hydrogen casing (b) attached externally to the upper hemisphere of the producing well.
[0150] Третья область, зона (с), расположена вокруг добывающей скважины и обеспечивает дополнительный объем и, следовательно, дополнительное время пребывания для завершения реакции повышение сортности прежде, чем добытая нефть не достигнет поверхности, или температура не упадет ниже температуры реакции.[0150] A third region, zone (c), is located around the producing well and provides additional volume and therefore additional residence time to complete the reaction, the grade increase before the oil is produced or reaches a temperature or below the reaction temperature.
Проводимое in situ нано-каталитическое повышение сортности (n-CISU)In situ nano-catalytic grade upgrade (n-CISU)
[0151] Еще в одном варианте реализации настоящего изобретения со ссылками на фиг. 8 будет описан способ проводимого in situ нано-каталитического повышения сортности. Процесс проводимого in situ нано-каталитического повышения сортности может быть применен к простой конфигурации скважин при использовании извлечения с циклической закачкой водяного пара в скважину. В этом варианте реализации настоящего изобретения может быть использована вертикальная скважина 13с, в которую нагнетают горячие текучие среды (то есть, включая добытую нефть) вместе с другими добавками, включая водород 28 и катализатор 30. После нагнетания скважину герметизируют и выдерживают под давлением в течение времени выдержки для обеспечения возможности проводимого in situ повышения сортности. По прошествии достаточного времени выдержки давление сбрасывают и текучие среды, включая нефть 80 повышенной сортности, откачивают из скважины. Цикл может быть повторен, пока скважина продуктивная.[0151] In another embodiment, with reference to FIG. 8, an in situ nano-catalytic upgrade method will be described. The in situ process of nano-catalytic upgrading can be applied to a simple well configuration using extraction with cyclic injection of water vapor into the well. In this embodiment of the present invention, a
[0152] Более подробно фазы запуска и добычи будут описаны в последующем представительном описании. Сначала водяной пар 60 используют для предварительного подогрева зоны нефтеносного пласта вокруг вертикальной скважины 13 в соответствии с обычными процедурами циклической закачки водяного пара в скважину. В течение этой фазы предварительные количества нефти/битуминозной нефти 80 будут добыты из скважины и сохранены в нагретом резервуаре 62 (при температуре ~80-140°C) для последующего использования. При достижении достаточной приемистости (если первоначально ее не было) сохраненная нефть 62а может быть использована для двух целей, во-первых для диспергирования нанокатализаторов 30 (с приблизительной концентрацией 600 частей на миллион) в этой нефти и, во-вторых, для передачи теплоты в нефтеносный пласт при типичной температуре нагнетания в 270-290°C. Катализатор нагнетают один раз в первом цикле нагнетания и в небольшом количестве. Любое дополнительное количество катализатора можно нагнетать во время последующих циклов с целью поддержания концентрации катализатора на необходимом уровне. Водород 28 нагнетают вместе с идущей вниз нефтью (отношение Н2/битуминозная нефть составляет 90 см3/битуминозная нефть в м3).[0152] In more detail, the launch and production phases will be described in the following representative description. First, water vapor 60 is used to preheat the oil formation zone around the
[0153] Нагнетаемый материал вводят при давлении, немного превышающем давление в нефтеносном пласте. После нагнетания достаточного количества горячей нефти (обычно примерно 90% от нефти, первоначально добытой и сохраненной в течение 10-15 дней от начальной добычи) выдерживают период закрытой скважины (время выдержки), составляющий от 10 до 15 дней. В течение времени выдержки происходит повышение сортности и нагнетенной нефти и извлекаемой нефти.[0153] The injected material is introduced at a pressure slightly higher than the pressure in the oil reservoir. After injection of a sufficient amount of hot oil (usually about 90% of the oil originally produced and stored for 10-15 days from the initial production), a closed well period (holding time) of 10 to 15 days is maintained. Over the course of the holding time, grades and pumped oil and recoverable oil increase.
[0154] В течение времени выдержки проводят слежение за давлением и составом газа в скважине, чтобы гарантировать поддержание благоприятных условий для повышения сортности. Дополнительное количество водорода может быть добавлено в течение времени выдержки, что может быть необходимо для поддержки давления в нефтеносном пласте и содействия благоприятной кинетике реакции.[0154] During the holding time, pressure and gas composition in the well are monitored to ensure that favorable conditions are maintained to improve grade. Additional hydrogen may be added during the holding time, which may be necessary to maintain pressure in the oil reservoir and promote favorable reaction kinetics.
[0155] Водород обычно расходуют в количестве 15 см3 на баррель нефти, нагнетенной и добытой. В качестве максимума может быть расходовано 45 см3 водорода на баррель нагретой нефти/нагнетенной битуминозной нефти в предположении, что продуктивность по нефти удвоена относительно обычной операции циклической закачки водяного пара в скважину (самое высокое ожидание). Таким образом, будет расходовано примерно 25-50% от нагнетенного водорода.[0155] Hydrogen is typically consumed in an amount of 15 cm 3 per barrel of oil pumped and produced. As a maximum, 45 cm 3 of hydrogen per barrel of heated oil / injected bituminous oil can be consumed under the assumption that the oil productivity is doubled relative to the usual operation of cyclic injection of water vapor into the well (highest expectation). Thus, approximately 25-50% of the injected hydrogen will be consumed.
[0156] После периода выдержки извлеченные текучие среды будут подвергнуты дистилляции в колонне 20 дистилляции для проведения отделения нефти повышенной сортности, поставляемой на рынок 34, и извлечения газовых компонентов 85. Как в предыдущих вариантах реализации настоящего изобретения, компоненты с высокой вязкостью, включая остаток, могут быть повторно нагнетены в скважину с повторением циклов.[0156] After a holding period, the recovered fluids will be distilled in a
[0157] Та же самая общая методология может быть применена к каждой из конфигураций скважин, показанных на фиг. 2В.[0157] The same general methodology can be applied to each of the well configurations shown in FIG. 2B.
Другое сравнение с гравитационным дренированием с закачкой водяного параAnother comparison with gravity drainage with steam injection
[0158] Способы и устройства согласно настоящему изобретению могут обеспечить существенные преимущества по сравнению с гравитационным дренированием с закачкой водяного пара с точки зрения полного энергетического баланса. Как известно, в операции гравитационного дренирования с закачкой водяного пара теплоту нагнетают в формацию в виде водяного пара и обычно извлекают в виде теплой воды. Кроме того, на поверхности воду нагревают, используя существенное количество энергии ископаемого топлива для выработки необходимых объемов, давлений и температуры водяного пара для нагнетания в нисходящую скважину. В частности, количество энергии, необходимое для нагрева воды с превращением ее в водяной пар, требует энергии теплоты испарения воды для создания пара. Хотя энергию теплоты испарения воды вводят в нефтеносный пласт посредством конденсации пара в воду, вода возвращается на поверхность в виде загрязненного водного /минерального /углеводородного потока, который требует существенной очистки до повторного нагрева с превращением в водяной пар. В частности, минеральные загрязнители должны быть удалены для предотвращения образования накипи в парогенерирующем оборудовании, а углеводороды должны быть отделены от воды.[0158] The methods and devices according to the present invention can provide significant advantages compared with gravity drainage with injection of water vapor in terms of total energy balance. As you know, in the gravity drainage operation with the injection of water vapor, heat is injected into the formation in the form of water vapor and is usually extracted in the form of warm water. In addition, water is heated on the surface using a substantial amount of fossil fuel energy to generate the required volumes, pressures and temperature of water vapor for injection into a downhole. In particular, the amount of energy required to heat water with its transformation into water vapor requires the energy of the heat of evaporation of water to create steam. Although the energy of the heat of evaporation of water is introduced into the oil-bearing formation by condensing steam into water, the water returns to the surface in the form of a contaminated water / mineral / hydrocarbon stream, which requires substantial purification before re-heating with conversion to water vapor. In particular, mineral contaminants should be removed to prevent scale formation in steam generating equipment, and hydrocarbons should be separated from water.
[0159] Как следует понимать, энергетические затраты на удаление минеральных/углеводородных загрязнителей из воды приводят к сопутствующему требованию к энергии, которое при использовании настоящей технологии значительно уменьшено, поскольку объем воды, извлекаемой из формации, будет значительно меньше, ввиду того, что обычно единственной водой, существующей в системе, будет погребенная вода. После отделения углеводородов не может быть нужна никакая дополнительная очистка воды.[0159] It should be understood that the energy cost of removing mineral / hydrocarbon pollutants from the water leads to a concomitant energy requirement, which is significantly reduced with the use of this technology because the volume of water recovered from the formation will be significantly smaller, since it is usually the only the water existing in the system will be buried water. After the separation of hydrocarbons, no additional water treatment may be necessary.
[0160] Кроме того, воздействие настоящей технологии на окружающую среду значительно ниже, поскольку значительно меньшие объемы воды необходимы для выполнения процесса. Может быть устранена необходимость в отстойных прудах.[0160] Furthermore, the environmental impact of the present technology is significantly lower since significantly smaller volumes of water are needed to complete the process. The need for settling ponds can be eliminated.
[0161] Более того, поскольку проводимые in situ реакции повышения сортности представляют собой экзотермические реакции, уменьшено требование ко вводу теплоты на поверхности.[0161] Moreover, since the in situ grading reactions are exothermic reactions, the requirement for heat input to the surface is reduced.
Карбонатные формации и увеличенная добыча нефти в обычных нефтеносных пластахCarbonate formations and increased oil production in conventional oil reservoirs
[0162] Эта технология может также быть применена к другим пластам, кроме нефтеносных пластов тяжелой нефти, включая обычные нефтеносные пласты с уменьшением добычи, более глубокие нефтеносные пласты, чем нефтяные пески, которые относительно мелки, и карбонатные формации. В частности, по сравнению с гравитационным дренированием с закачкой водяного пара, которое обычно может быть применимо только к относительно мелким нефтеносным пластам, настоящие способы могут быть применимы к другим формациям в качестве способа увеличенной добычи нефти.[0162] This technology can also be applied to formations other than heavy oil formations, including conventional oil formations with reduced production, deeper formations than oil sands that are relatively shallow, and carbonate formations. In particular, compared to gravitational drainage with injection of water vapor, which usually can only be applied to relatively small oil reservoirs, the present methods can be applied to other formations as a method of increased oil production.
[0163] Объем дополнительной нефти, доступной к извлечению способом нагнетания горячей текучей среды, может быть на 10-30% больше объема, извлекаемого посредством воздействия водяного пара, что обеспечивает значительно большие интенсивности извлечения, чем при использовании способов нагнетания водяного пара. Кроме того, нефть, добытая посредством настоящих технологий, может достигать транспортабельного уровня (р<280 сантипуазов при температуре 25°C) для песков с внедренной битуминозной нефтью с минимальным или полностью отсутствующим уменьшением проницаемости нефтеносного пласта и с, по меньшей мере, аналогичным извлечением нефти.[0163] The amount of additional oil available for recovery by the hot fluid injection method may be 10-30% more than the volume extracted by exposure to water vapor, which provides significantly higher recovery rates than when using the steam injection methods. In addition, oil produced using these technologies can reach a transportable level (p <280 centipoise at 25 ° C) for sands with embedded bituminous oil with minimal or no reduction in the permeability of the oil reservoir and with at least a similar oil recovery .
[0164] В результате эти способы могут привести к устранению необходимости использования устройств повышения сортности для обеспечения возможности транспортировки и/или разбавления.[0164] As a result, these methods can eliminate the need to use grade upgrading devices to enable transport and / or dilution.
[0165] Хотя настоящее изобретение было описано и иллюстрировано относительно предпочтительных вариантов его реализации и предпочтительного использования, оно не должно быть этим ограничено, поскольку, как понятно специалистам в данной области техники, здесь могут быть сделаны модификации и изменения, попадающие внутрь полного, намеченного объема изобретения.[0165] Although the present invention has been described and illustrated with respect to preferred embodiments and preferred uses, it should not be limited thereto, since, as understood by those skilled in the art, modifications and changes can be made that fall within the full intended scope inventions.
Claims (143)
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201261654034P | 2012-05-31 | 2012-05-31 | |
US61/654,034 | 2012-05-31 | ||
CA 2810022 CA2810022C (en) | 2012-05-31 | 2013-03-19 | In situ upgrading via hot fluid injection |
CA2,810,022 | 2013-03-19 | ||
PCT/CA2013/000529 WO2013177683A1 (en) | 2012-05-31 | 2013-05-30 | In situ upgrading via hot fluid injection |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014140839A RU2014140839A (en) | 2016-07-20 |
RU2634135C2 true RU2634135C2 (en) | 2017-10-24 |
Family
ID=49714092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014140839A RU2634135C2 (en) | 2012-05-31 | 2013-05-30 | In situ completed upgrading by injecting hot fluid medium |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20150114636A1 (en) |
CN (1) | CN104619947A (en) |
BR (1) | BR112014029121A2 (en) |
CA (3) | CA2864788C (en) |
CO (1) | CO7200244A2 (en) |
MX (1) | MX2014014193A (en) |
RU (1) | RU2634135C2 (en) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20180030819A1 (en) | 2015-02-03 | 2018-02-01 | Schlumberger Technology Corporation | Modeling of Fluid Introduction and/or Fluid Extraction Elements in Simulation of Coreflood Experiment |
WO2016161512A1 (en) * | 2015-04-07 | 2016-10-13 | Pc-Cups Ltd. | Catalyst preparation unit for use in processing of heavy hydrocarbons |
US20190017359A1 (en) * | 2016-01-06 | 2019-01-17 | In Situ Upgrading Technologies Inc. | Improvements in in situ upgrading via hot fluid injection |
CN110939407B (en) * | 2018-09-25 | 2023-03-31 | 山西省煤炭地质勘查研究院 | Double-deck overlapping goaf ground drainage well structure and recovery unit |
CN112412430B (en) * | 2020-09-18 | 2022-02-01 | 西安交通大学 | System and method for underground in-situ pyrolysis of coal |
CN112593905B (en) * | 2020-11-16 | 2021-12-07 | 中国石油大学(北京) | High-viscosity oil exploitation method |
CN114482955B (en) * | 2022-02-17 | 2023-04-25 | 西南石油大学 | Method for improving deep thickened oil extraction efficiency by utilizing downhole crude oil cracking modification |
CN114876432B (en) * | 2022-05-26 | 2023-03-31 | 燕山大学 | Fractured oil-gas reservoir hot fluid mixing and injecting in-situ residual oil water plugging process and device |
CN115324545B (en) * | 2022-08-22 | 2023-10-03 | 中国石油大学(北京) | Variable pressure steam assisted heavy oil drainage thick oil exploitation method |
WO2024062290A1 (en) * | 2022-09-20 | 2024-03-28 | Ergo Exergy Technologies Inc. | Quenching and/or sequestering process fluids within underground carbonaceous formations, and associated systems and methods |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4127170A (en) * | 1977-09-28 | 1978-11-28 | Texaco Exploration Canada Ltd. | Viscous oil recovery method |
US20020144818A1 (en) * | 2001-04-04 | 2002-10-10 | Leaute Roland P. | Liquid addition to steam for enhancing recovery of cyclic steam stimulation or laser-CSS |
US20050211434A1 (en) * | 2004-03-24 | 2005-09-29 | Gates Ian D | Process for in situ recovery of bitumen and heavy oil |
RU2362794C2 (en) * | 2006-06-27 | 2009-07-27 | Интевеп, С.А. | Methods of improvement and recovery of wastes, heavy and extra-heavy hydrocarbons |
RU2425969C1 (en) * | 2010-08-18 | 2011-08-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Development method of high-viscous oil deposit |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4501445A (en) * | 1983-08-01 | 1985-02-26 | Cities Service Company | Method of in-situ hydrogenation of carbonaceous material |
US4706751A (en) * | 1986-01-31 | 1987-11-17 | S-Cal Research Corp. | Heavy oil recovery process |
US4793415A (en) * | 1986-12-29 | 1988-12-27 | Mobil Oil Corporation | Method of recovering oil from heavy oil reservoirs |
CN1137243C (en) * | 2000-01-21 | 2004-02-04 | 中国石油化工集团公司 | Method for thermal cracking residue in supercritical solvent |
ATE313695T1 (en) * | 2000-04-24 | 2006-01-15 | Shell Int Research | ELECTRIC WELL HEATING APPARATUS AND METHOD |
NZ532091A (en) * | 2001-10-24 | 2005-12-23 | Shell Int Research | In situ recovery from a hydrocarbon containing formation using barriers |
US20060042794A1 (en) * | 2004-09-01 | 2006-03-02 | Pfefferle William C | Method for high temperature steam |
FR2881788B1 (en) * | 2005-02-07 | 2010-01-15 | Pcx | PROCESS FOR IMPROVING THE EXTRACTION OF RAW OIL AND INSTALLATION USING SAID METHOD |
US20080017372A1 (en) * | 2006-07-21 | 2008-01-24 | Paramount Resources Ltd. | In situ process to recover heavy oil and bitumen |
US20080099378A1 (en) * | 2006-10-31 | 2008-05-01 | Chevron U.S.A. Inc. | Process and reactor for upgrading heavy hydrocarbon oils |
WO2008058400A1 (en) * | 2006-11-14 | 2008-05-22 | The University Of Calgary | Catalytic down-hole upgrading of heavy oil and oil sand bitumens |
WO2012122026A2 (en) * | 2011-03-09 | 2012-09-13 | Conocophillips Company | In situ catalytic upgrading |
-
2013
- 2013-03-19 CA CA2864788A patent/CA2864788C/en active Active
- 2013-03-19 CA CA2928272A patent/CA2928272A1/en not_active Abandoned
- 2013-03-19 CA CA 2810022 patent/CA2810022C/en active Active
- 2013-05-30 CN CN201380028802.7A patent/CN104619947A/en active Pending
- 2013-05-30 RU RU2014140839A patent/RU2634135C2/en not_active IP Right Cessation
- 2013-05-30 MX MX2014014193A patent/MX2014014193A/en unknown
- 2013-05-30 BR BR112014029121A patent/BR112014029121A2/en not_active Application Discontinuation
- 2013-05-30 US US14/404,831 patent/US20150114636A1/en not_active Abandoned
-
2014
- 2014-11-20 CO CO14255275A patent/CO7200244A2/en unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4127170A (en) * | 1977-09-28 | 1978-11-28 | Texaco Exploration Canada Ltd. | Viscous oil recovery method |
US20020144818A1 (en) * | 2001-04-04 | 2002-10-10 | Leaute Roland P. | Liquid addition to steam for enhancing recovery of cyclic steam stimulation or laser-CSS |
US20050211434A1 (en) * | 2004-03-24 | 2005-09-29 | Gates Ian D | Process for in situ recovery of bitumen and heavy oil |
RU2362794C2 (en) * | 2006-06-27 | 2009-07-27 | Интевеп, С.А. | Methods of improvement and recovery of wastes, heavy and extra-heavy hydrocarbons |
RU2425969C1 (en) * | 2010-08-18 | 2011-08-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Development method of high-viscous oil deposit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2928272A1 (en) | 2013-11-30 |
CA2864788A1 (en) | 2013-11-30 |
CN104619947A (en) | 2015-05-13 |
CO7200244A2 (en) | 2015-02-27 |
US20150114636A1 (en) | 2015-04-30 |
CA2864788C (en) | 2016-05-31 |
RU2014140839A (en) | 2016-07-20 |
MX2014014193A (en) | 2015-05-11 |
BR112014029121A2 (en) | 2017-06-27 |
CA2810022A1 (en) | 2013-11-30 |
CA2810022C (en) | 2014-12-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2634135C2 (en) | In situ completed upgrading by injecting hot fluid medium | |
RU2487236C2 (en) | Method of subsurface formation treatment (versions) and motor fuel produced by this method | |
US8176982B2 (en) | Method of controlling a recovery and upgrading operation in a reservoir | |
RU2415259C2 (en) | Successive heat of multitude layers of hydrocarbon containing bed | |
US6328104B1 (en) | Upgrading and recovery of heavy crude oils and natural bitumens by in situ hydrovisbreaking | |
JP5441413B2 (en) | System and method for the production of hydrocarbons from tar sands by a heat-generated drain | |
Butler et al. | Progress in the in situ recovery of heavy oils and bitumen | |
US20070023186A1 (en) | Hydrocarbon recovery from impermeable oil shales | |
US20060042794A1 (en) | Method for high temperature steam | |
EA015915B1 (en) | Controlling and assessing pressure conditions during treatment of tar sands formations | |
CA2741916C (en) | Integration of viscous oil recovery processes | |
Hart | The novel THAI–CAPRI technology and its comparison to other thermal methods for heavy oil recovery and upgrading | |
US9534482B2 (en) | Thermal mobilization of heavy hydrocarbon deposits | |
US20150192002A1 (en) | Method of recovering hydrocarbons from carbonate and shale formations | |
RU2305175C2 (en) | In-situ thermal treatment of hydrocarbon-containing reservoir and upgrading produced fluid before following fluid processing | |
US20190017359A1 (en) | Improvements in in situ upgrading via hot fluid injection | |
MX2014006253A (en) | Horizontal well line-drive oil recovery process. | |
WO2013177683A1 (en) | In situ upgrading via hot fluid injection | |
WO2018161173A1 (en) | Heavy hydrocarbon recovery and upgrading via multi-component fluid injection | |
Isaacs | Advances in Extra Heavy Oil Development Technologies (Isaacs) | |
US20130168094A1 (en) | Enhanced heavy oil recovery using downhole bitumen upgrading with steam assisted gravity drainage | |
CA3058593A1 (en) | Process for hydrocarbon recovery from a hydrocarbon-bearing formation | |
CA2931900A1 (en) | Sagd well configuration | |
IL222203A (en) | Methods and apparatus for storage and recovery of hydrocarbon fluids | |
CA2813001A1 (en) | Method of controlling a recovery and upgrading operation in a reservoir |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190531 |