Eor和儲(chǔ)存的方法及其用圖
【專利說明】用于c〇2E〇r和儲(chǔ)存的方法及其用途
[0001 ] 本發(fā)明設(shè)及提高油采收率化nhanced Oil Recovery，E0R)的方法。本發(fā)明還可導(dǎo) 致改進(jìn)的和/或優(yōu)化的C〇2儲(chǔ)存。0)2注入是眾所周知的提高來自地層的油的采收率的方法。 〇化驅(qū)提高油采收率化OR)是用于采油的二次開采或Ξ次開采(tertiary recovery)方法。 0)2注入可W在水注入之后或油田開發(fā)(field development)的早期完成。自二十世紀(jì)70年 代，0)2驅(qū)油（flooding)已經(jīng)是美國最成功的氣體注入技術(shù)之一，而其也在世界范圍內(nèi)使 用。C〇2 E0R已經(jīng)應(yīng)用于從砂巖和碳酸鹽巖兩者中的各種油藏(oil reservoir)的采油中。
[0002] 在C〇2驅(qū)油中確認(rèn)的開采機(jī)理分為混溶驅(qū)替(miscible displacement)和非混溶 驅(qū)替（immiscible displacement)。在非混溶驅(qū)替中，油膨脹(oil swelling)和油粘度降低 已經(jīng)被確認(rèn)為是提高油采收率的主要方法。中間控(intermediate hy化ocarbon)和重質(zhì)控 的氣化和開發(fā)多次接觸混溶性是C〇2驅(qū)油W提高油采收率中的主要混溶驅(qū)替方法。
[0003] 另外，已經(jīng)考慮C〇2 E0R用于從殘余油區(qū)提取油，其中油在水油接觸之下保持為固 定的殘余飽和度。
[0004] 然而已經(jīng)發(fā)現(xiàn)C〇2驅(qū)提高油采收率化OR)可具有W下問題：i)在地層/儲(chǔ)層中C〇2相 的重力分異（gravity segregation)生成死油區(qū)（bypassed oil zone)--此為儲(chǔ)層中CO2 分異處，例如至地層/儲(chǔ)層的上部，使得一些油區(qū)未受注入的C〇2影響；W及ii)水屏蔽 (water shielding)--此為其中地層原油（in-place oil)被移動(dòng)的水屏蔽，阻止了CO2與 油接觸。據(jù)認(rèn)為在地層中殘余油區(qū)的C〇2驅(qū)提高油采收率被上面提到的問題所限制，特別是 水屏蔽，原因是預(yù)期殘余油區(qū)中的儲(chǔ)集巖(reservoir rock)是水潤濕性的。
[0005] 來自許多陸上儲(chǔ)層的古油區(qū)（paleo oil zone)或殘余油區(qū)的估計(jì)的可開采體積 是可觀的：例如，在美國該量為約lOGSm3(十億標(biāo)準(zhǔn)立方米）。在海上油田中也發(fā)現(xiàn)了古油區(qū) 和殘余油區(qū)，例如在Norwegian化holeum Directorate所報(bào)道的挪威大陸架（Norwegian Continental Shelf)中。
[0006] 進(jìn)一步地，在殘余油區(qū)中的0)2 EOR還可為在地下儲(chǔ)存相當(dāng)大量的C〇2的有效方法， 使得該方法成為了氣候變化的緩解措施。
[0007] 位于距離挪威海岸250km處的、由Statoil運(yùn)行的Sleipner碳捕集和儲(chǔ)存（CCS)工 程是商業(yè)儲(chǔ)存C〇2的實(shí)例。0)2^超臨界狀態(tài)儲(chǔ)存于低于海平面800-1000m深處的化Sira地層 中。在天然氣處理過程中產(chǎn)生的C〇2被捕集并隨后被注入地下。C〇2注入始于1996年10月并且 截至2012年，多于1300萬噸的C〇2已經(jīng)W約2700噸/天的速率被注入。使用長距離淺井 (shallow long-reach well)將C〇2帶離距離生產(chǎn)井和平臺(tái)區(qū)域2.4km。注入位置位于 化sira地層頂部的局部圓頂（local dome)的下面。
[000引另一個(gè)已知的工程是In Salah CCS Project,其是位于Algerian Central Sahara的用于天然氣生產(chǎn)的陸上工程。Krechba Field從多個(gè)地質(zhì)儲(chǔ)層中生產(chǎn)含有多達(dá) l0%C02的天然氣。已經(jīng)將C02從氣體中脫去并重新注入1800m深的砂巖儲(chǔ)層中，使得每年能 夠儲(chǔ)存多達(dá)mt的C02。
[0009]雖然，據(jù)信在地下深處儲(chǔ)存CO2的全球容量是大的，但是開發(fā)新的儲(chǔ)存位置無疑是 昂貴的，原因是其需要評(píng)定對(duì)人類和生態(tài)系統(tǒng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此，需要將現(xiàn)有的位置利用至 最大容量。目前的評(píng)估指出，現(xiàn)有的用于將超臨界C〇2注入深處儲(chǔ)存位置的方法僅使得約 2%的地質(zhì)儲(chǔ)存位置的孔隙體積被用于(：〇2封存（3691163付曰1：；[0]1)。據(jù)信運(yùn)是由于注入的(：〇2 在地下地層中的不均勻波及(uneven swe邱)造成的，其導(dǎo)致了稱為"指進(jìn)"的現(xiàn)象。"指進(jìn)" 是其中C〇2注入前緣是高度不均勻的，高度滲入的小區(qū)域被其中C〇2完全沒有滲入的區(qū)域包 圍的效應(yīng)。繼續(xù)現(xiàn)行方法將導(dǎo)致在可用的儲(chǔ)存位置中相當(dāng)大的儲(chǔ)存體積的損失。
[0010] 為了解決上面提到的C〇2儲(chǔ)存的問題，W02012/041926中描述了稱作組合物擺動(dòng)注 入(Composition Swing Injection,CSI)的技術(shù)。在運(yùn)篇文獻(xiàn)所描述的技術(shù)中，通過添加 控、特別是輕質(zhì)燒控來循環(huán)地在類氣體和類液體狀態(tài)之間改變注入到地下地質(zhì)地層中的 C〇2組合物。在注入的不同組合物之間的該循環(huán)具有運(yùn)樣的效果:使C〇2羽流在注入階段期間 穩(wěn)定從而可增加 C〇2儲(chǔ)存容量。
[0011] 本發(fā)明提供了從地下地質(zhì)地層中的油區(qū)提高油采收率巧OR)的方法，該方法包括： 將包含C〇2的第一組合物注入到地下地質(zhì)地層中一段時(shí)間的第一注入步驟;將包含C〇2和控 的第二組合物注入到地下地質(zhì)地層中一段時(shí)間的第二注入步驟，其中第一組合物和第二組 合物是不同的；W及從地下地質(zhì)地層中提取油。
[0012] C〇2組合物有目的的富含有控，優(yōu)選中間控，改變了C〇2組合物在注入位置的粘度和 密度?？蓪?duì)控進(jìn)行選擇從而使C〇2組合物與殘余油混溶。因此，運(yùn)可提高殘余油的提取。
[0013] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)注入第一組合物一段時(shí)間，之后注入第二組合物一段時(shí)間，可用于改進(jìn) 提高油采收率的過程。運(yùn)是因?yàn)椴煌淖⑷氲慕M合物具有不同的性質(zhì)，例如密度和粘度。通 過W運(yùn)種方式控制性質(zhì)(諸如第二組合物的密度和粘度），可增加被含有C〇2的注入的組合 物波及(swept)的地下地質(zhì)地層區(qū)域。作為結(jié)果，可增加從地下地質(zhì)地層中開采的油量。
[0014] 還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該方法可W優(yōu)化C〇2儲(chǔ)存。運(yùn)是因?yàn)楦蟮膮^(qū)域被注入的組合物波及， 從而涵蓋了更多的C〇2儲(chǔ)存位置和/或因?yàn)槭笴〇2羽流在注入階段期間穩(wěn)定。
[0015] "地下地質(zhì)地層"是地下地層，其可被稱作儲(chǔ)層，油可存在于所述儲(chǔ)層中。地層可W 是陸上或海上的。
[0016] 地下地質(zhì)地層的油區(qū)可W是古油區(qū)或殘余油區(qū)。
[0017] 可W選擇第二組合物中的控W使第二組合物與地下地質(zhì)地層中的殘余油混溶。運(yùn) 可W實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗x的控(一種或多種)改進(jìn)了注入的含有C〇2的組合物的性質(zhì)，從而使其變 得與將要提取的油混溶。
[0018] 對(duì)導(dǎo)致第二組合物與殘余油混溶的控(一種或多種)的選擇取決于多個(gè)因素，例如 油的精確組成，地下地質(zhì)地層中的條件，例如溫度和壓力，W及注入的組合物的溫度和壓 力。
[0019] 選擇合適的控(一種或多種使第二組合物與殘余油混溶將進(jìn)一步提高油提取， 原因是與第二組合物組合的油將更易被提取。運(yùn)是因?yàn)橛偷恼扯瓤山档褪沟闷淇闪飨蛏a(chǎn) 井。
[0020] 在第二組合物中的控可包括輕質(zhì)、中間和/或重質(zhì)控(一種或多種）。輕質(zhì)控是具有 C1至C4范圍內(nèi)碳原子數(shù)量的控(通常分子量(MW)小于72g/mol)，中間控是具有巧至CIO范圍 內(nèi)碳原子數(shù)量的控(通常分子量(MW)為72-142g/mol)，并且重質(zhì)控是具有多于10個(gè)碳原子 的控（即大于CIO并且通常MW大于142g/mol)。舉例來說，輕質(zhì)控可包括丙烷、異下燒和/或下 燒，且中間控可包括戊燒、己燒和/或庚燒。
[0021] 第二組合物中的控(一種或多種)可由輕質(zhì)控(一種或多種）、中間控(一種或多種） 和/或重質(zhì)控(一種或多種)組成。
[0022] 控(一種或多種)可W是飽和控(一種或多種），例如燒控?？?一種或多種)可W是 直鏈或支鏈控(一種或多種）。
[0023] 進(jìn)一步地，第二組合物可包含多于一種類型的控。例如，組合物可包含多種不同的 控。因此，第二組合物可由C〇2和一種或多種控(優(yōu)選為中間控)組成。另外地和/或可選地， 第二組合物可包含輕質(zhì)控，即具有C1至C4的控(MW通常小于72g/mol)，優(yōu)選碳原子數(shù)量在C2 至C4范圍內(nèi)并且分子量為30至85g/mol的控(一種或多種），其除此之外還可為中間控和/或 重質(zhì)控(一種或多種）。
[0024] 如上面所討論的，組合物擺動(dòng)注入（composition swing injection)技術(shù)之前在 0)2儲(chǔ)存的語境中是已知的，但是僅將輕質(zhì)燒控用于注入組合物中。運(yùn)是因?yàn)樽⑷虢M合物是 保留在地下的。因此，不使用更有價(jià)值的較重質(zhì)的控（即C5或更大），因?yàn)榭匾矊⒈焕г诘?下，意味著使用較重質(zhì)的控的C〇2儲(chǔ)存是不可行的。
[0025] 但在本發(fā)明中，已經(jīng)令人驚奇地實(shí)現(xiàn)了可將對(duì)注入流體的組成的改變用于提高油 采收率。在此文中提取更多的油和/或再提取注入的組合物是可能的，并且因此在注入流體 中使用更有價(jià)值的組分例如中間控和重質(zhì)控是可行的。
[0026] 發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到由于在用于E0R目的的注入組合物中使用更重質(zhì)的和更有價(jià)值 的控是可行的，因此可在不受由運(yùn)些控的價(jià)值造成的此類嚴(yán)格約束的情況下選擇第二組合 物中的控和它們的比例(例如控與C〇2的比率）。因此，可W選擇合適的控(其可W是輕質(zhì)控、 中間控和/或重質(zhì)控)和/或控(一種或多種)的比例W使含有C〇2的第二組合物與油混溶。<