專利名稱：從瀝青砂地層進行現(xiàn)場采收的方法及其制得的調(diào)和劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明廣義涉及從各種瀝青砂地層生產(chǎn)烴、氫氣和/或其它產(chǎn)品的方法和系統(tǒng)。某些實施方案涉及將來自地下瀝青砂地層的烴現(xiàn)場轉(zhuǎn)化來生產(chǎn)烴、氫氣和/或其它的產(chǎn)品料流的方法。
背景技術(shù)：
從地下巖層獲得的烴通常作為能源、原料和消費品來使用。對可利用烴源枯竭的擔憂驅(qū)使人們開發(fā)能夠更加有效對可利用烴源進行開采、處理和/或利用的方法?，F(xiàn)場方法可以用來采出地下巖層的烴原料。為將烴原料從地下巖層采出，可能需要改變地下巖層內(nèi)烴原料的化學和/或物理性質(zhì)。一些能使地層內(nèi)烴原料產(chǎn)生可采出流體、組分變化、溶解度變化、相變化和/或粘度變化的現(xiàn)場反應可導致化學和物理性質(zhì)變化。所述的流體可以是但不限于是氣體、液體、乳化液、漿液和/或流動性類似于液流的固體顆粒流。
在北美洲、南美洲和亞洲已發(fā)現(xiàn)在地層中含有大量重烴沉積物(如重油和/或焦油)。瀝青砂沉積層是可以開采的。地面處理工藝可將瀝青與砂和/或與烴一起采出的其它物質(zhì)分離開來?？刹捎贸Ｒ?guī)煉油方法將分離出的瀝青轉(zhuǎn)化為輕烴。開采和改質(zhì)瀝青砂的成本通常比從傳統(tǒng)油層中生產(chǎn)輕烴的方法要高。
授權(quán)Gregoli等人的美國專利5340467和授權(quán)等人的美國專利5316467描述了一種將水和化學添加劑加入瀝青砂來形成漿液的方法。該漿液可分離成烴和水。
授權(quán)Hanson等人的美國專利4409090描述了一種將瀝青砂物理分離成仍含一些砂的富瀝青濃縮液的方法?？稍诹骰矁?nèi)進一步從砂中分離出富瀝青濃縮液。
授權(quán)Humphreys的美國專利5985138和授權(quán)Duyvesteyn等人的美國專利5968349描述了開采瀝青砂和從瀝青砂中物理分離出瀝青的方法。在地面設施中進一步對瀝青進行處理可改質(zhì)從瀝青生產(chǎn)的油。
現(xiàn)場從瀝青砂生產(chǎn)烴的過程可采用加熱或?qū)怏w注入地層的方法來實施。授權(quán)Ostapovich等人的美國專利5211230和授權(quán)Leaute的5339897描述了一種位于油藏內(nèi)的水平采出井?？v向?qū)Ч芸捎脕韺⒀趸瘎怏w注入油藏進行現(xiàn)場燃燒。
授權(quán)Ljungstrom的美國專利US2780450描述了一種現(xiàn)場加熱含瀝青地質(zhì)巖層而使焦油狀物質(zhì)轉(zhuǎn)化或者裂解為石油或者天然氣的方法。
授權(quán)給Ware等人的美國專利4597441描述了在一個油層內(nèi)將油、熱量和氫氣同時接觸的方法，氫氣化作用可提高油從油層中的回收率。
授權(quán)給Glandt的美國專利5046559和授權(quán)給Glandt等人的5060726描述了一種將注入井和采出井之間的一部分瀝青砂地層進行預熱的方法。可將蒸汽從注入井注入到地層內(nèi)以在采出井采出烴。
如上所述，已做出很多努力來開發(fā)用于從瀝青砂地層經(jīng)濟地開采烴、氫氣和/或其它產(chǎn)品的方法和系統(tǒng)。但是，目前還有許多地層中的烴、氫氣和/或其它產(chǎn)品無法被經(jīng)濟地開采。因此，需要一種從各種瀝青砂地層生產(chǎn)烴、氫氣和/或其它產(chǎn)品的改進方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
在根據(jù)本發(fā)明方法的一個優(yōu)選實施方案中，對流體從地層采出的過程進行控制來調(diào)節(jié)烴在裂解區(qū)或流入裂解區(qū)或者置于裂解溫度下的平均時間?？刂撇沙鲞^程的方法能從地層內(nèi)采出大量滿足期望品質(zhì)的烴。
在一個實施方案中，由第一組熱源提供熱量給瀝青砂地層的第一區(qū)段，將第一區(qū)段內(nèi)的一部分烴熱解。也可以由第二組熱源提供熱量給地層的第二區(qū)段。該熱量可降低第二區(qū)段內(nèi)烴的粘度而使第二區(qū)段內(nèi)一部分烴可以移動。第二區(qū)段的一部分烴可被導向流入第一區(qū)段。從地層采出烴混合物。采出的混合物可包括至少一些熱解烴。
在一個實施方案中，由熱源給一部分瀝青砂地層提供熱量。熱量可以從熱源傳遞到地層的選定區(qū)段，以降低選定區(qū)段內(nèi)烴的粘度?？梢韵虻貙拥倪x定區(qū)段提供氣體。該氣體可使烴從選定區(qū)段朝著采出井或若干采出井移動。可通過采出井或若干采出井從選定區(qū)段采出烴混合物。
在一些實施方案中，對提供給熱源或者熱源區(qū)段的能量進行選擇性限制來控制溫度和阻止在熱源附近形成焦炭。在一些實施方案中，可通過以抑制焦炭形成方式操作的熱源部分采出烴混合物。
在某些實施方案中，通過改變采出混合物的位置可以控制采出混合物的品質(zhì)。通過改變采出流體的地層相對于上覆巖層和下覆巖層的深度來改變采出位置。也可以通過改變用于采出流體的采出井來改變采出位置。在某些實施方案中，可根據(jù)采出井與激活熱源的距離來選擇采出流體的采出井。
在一個實施方案中，可從瀝青砂地層的一個選定區(qū)段生產(chǎn)調(diào)合劑。一部分調(diào)合劑可與重烴混合來生產(chǎn)具有選定特性(密度、粘度和/或穩(wěn)定性)的混合物。
在某些實施方案中，可向地層的一個選定區(qū)段提供熱量以使地層較下部分的一些烴熱解?？蓮牡貙拥妮^上部分采出烴混合物。烴混合物可以包括至少一些來自地層較下部分的熱解烴。
根據(jù)本發(fā)明方法的這些和更多實施方案以及可得產(chǎn)品將在所附權(quán)利要求書和附圖中詳細說明。


借助于下面有關(guān)優(yōu)選實施方案的描述并參照下列附圖，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將更容易理解本發(fā)明的優(yōu)點，這些附圖包括圖1示出一個處理瀝青砂地層的實施方案；圖2示出一個處理瀝青砂地層的實施方案；圖3示出一個能選擇性加熱的加熱井的實施方案；圖4示出一個有多個加熱層區(qū)段的處理含重烴瀝青砂地層實施方案的剖面圖；
圖5示出瀝青砂地層現(xiàn)場處理模擬實驗中使用的加熱井和采出井的大規(guī)模布局圖；圖6示出一個組合使用地層內(nèi)采出井和加熱井來處理瀝青砂地層的實施方案的端視圖；圖7示出圖6實施方案的側(cè)視圖；圖8示出一個在地層中使用增壓流體實施方案的示意圖；圖9示出另一個在地層中使用增壓流體實施方案的示意圖；圖10示出一個處理瀝青砂地層的實施方案的平面圖；圖11示出一個位于地層內(nèi)的采出井的實施方案的剖面圖；圖12示出一個用來采出第一混合物以便與第二混合物調(diào)合的瀝青砂地層實施方案的平面圖。
圖13示出五種調(diào)合物的SARA結(jié)果(飽和烴/芳烴比與瀝青質(zhì)/樹脂比的關(guān)系)；圖14示出三種調(diào)合物的粘度與溫度的關(guān)系；圖15示出從瀝青砂地層采出的不同碳原子數(shù)的碳化合物所對應的重量百分比；圖16示出從瀝青砂滾筒實驗所產(chǎn)出液體的API比重；圖17例示說明在一個模擬實驗中重烴和輕烴油產(chǎn)率與時間的關(guān)系；圖18例示說明在一個模擬實驗中，前期加熱的500天不采出條件下重烴和輕烴油產(chǎn)率與時間的關(guān)系；圖19例示說明在一個模擬實驗中，三個不同位置的水平采出井的油累積回收百分率與時間的關(guān)系；圖20例示說明在一個模擬實驗中，中部和底部采出井位置的重烴和輕烴油產(chǎn)率與時間的關(guān)系；圖21示出用于3-D STARS模擬實驗的另一種加熱井模型圖；圖22例示說明在一個模擬實驗中，中部采出井的重烴和輕烴油產(chǎn)率與時間的關(guān)系；圖23例示說明在一個模擬實驗中底部采出井的重烴和輕烴油產(chǎn)率與時間的關(guān)系；圖24例示說明用于模擬實驗的另一種加熱井布局圖；圖25例示說明在一個模擬實驗中，采用底部采出井采出時重烴和輕烴油產(chǎn)率與時間的關(guān)系；圖26例示說明在一個模擬實驗中，采用中部采出井采出時重烴和輕烴油產(chǎn)率與時間的關(guān)系；圖27說明在一個模擬實驗中，采用頂部采出井采出時重烴和輕烴油產(chǎn)率與時間的關(guān)系；雖然本發(fā)明能夠做出各種改進和替換形式，但本文通過圖示例舉方式示出了其具體實施方案并進行了詳細描述。附圖并不是成比例的。應該能夠理解，附圖和說明書的詳細描述不是把本發(fā)明限制為所公開的具體形式，相反，本發(fā)明將覆蓋所有所附權(quán)利要求定義的屬于本發(fā)明精神實質(zhì)和范圍的改進、等同和替換方案。
發(fā)明詳細描述下面的說明廣義涉及處理瀝青砂地層的系統(tǒng)和方法。將這些地層進行處理來獲得較高品質(zhì)的烴產(chǎn)品、氫氣和其它產(chǎn)品。
在說明書和所附權(quán)利要求書中常用的一些術(shù)語的定義如下。
“烴”是指其分子結(jié)構(gòu)包括碳和氫氣的有機物。烴也可以包括其它元素，例如但不限于鹵素、金屬元素、氮、氧和/或硫。烴可以但不限于是瀝青、焦瀝青和油。烴可以在位于或鄰近于地層內(nèi)的礦物基巖中?；鶐r包括但不限于沉積巖、砂巖、沉積石英巖、碳酸巖、硅藻土和其它多孔性媒質(zhì)。“烴流體”是包括烴的流體。烴流體可包含、夾帶有非烴流體(例如氫氣(“H2”)、氮(“N2”)、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫氣、水和氨)或是被夾帶在非烴流體內(nèi)。
“瀝青”是指基本上可溶于二硫化碳的非晶固體或者粘性烴原料?！坝汀蓖ǔ６x為含有可凝烴的復合物。
“地層”包括一或多個含烴層、一或多個無烴巖層、一個上覆巖層和/或一個下覆巖層?！吧细矌r層”和/或“下覆巖層”包括一或多個不同類型的不滲透材料。例如，上覆巖層和/或下覆巖層可以包括巖石、頁巖、泥巖或者濕/致密碳酸巖(即無烴的不滲透碳酸巖)。在某些現(xiàn)場轉(zhuǎn)化過程中，上覆巖層和/或下覆巖層可包括一個含烴層或一個低滲透的含烴層且在轉(zhuǎn)化過程中不經(jīng)加溫處理來使上覆巖層和/或下覆巖層的含烴層的性質(zhì)發(fā)生顯著變化。例如下覆巖層可包括一個基本上無裂縫的煤層。
術(shù)語“地層流體”和“采出流體”是指從瀝青砂地層采出的流體，可以包括熱解流體、合成氣、可移動烴和水(蒸汽)。術(shù)語“可移動流體”是指地層內(nèi)因熱處理地層而能夠流動的流體。地層流體包括烴流體和非烴流體。
“碳原子數(shù)”是指一個烴分子中的碳原子數(shù)。烴流體可包括具有不同碳原子數(shù)的各種烴。烴流體可以用碳數(shù)分布來描述。碳原子數(shù)和/或碳數(shù)分布可以通過真沸點分布和/或氣液色譜分析來確定。
“熱源”是指一些主要能通過傳導和/或輻射傳熱把熱量提供給至少一部分地層的任何系統(tǒng)。例如，熱源可以包括電加熱器例如一個絕緣導體、一個加長元件和一個置于導管內(nèi)的導體。熱源還可以包括能通過在地層外或內(nèi)燃燒燃料產(chǎn)生熱量的熱源，例如象地面燃燒器、無火焰分布的燃燒器和自然分布的燃燒器。此外，應該能夠預見，在某些實施方案中提供給一或若干熱源的熱量或者在一或若干熱源內(nèi)產(chǎn)生的熱量可以通過其它能源來提供。其它能源可以直接加熱地層或者將該能源施用于傳熱介質(zhì)來直接或間接加熱地層。應該能夠理解，用來加熱地層的一或若干熱源可以使用不同的能源。例如，對于給定的地層來說，某些熱源可以由電阻加熱器來提供熱量，某些熱源可以由燃燒過程來提供熱量，而某些熱源可以由一或多個其它能源(例如化學反應、太陽能、風能和其它可再生能源)提供熱量?；瘜W反應可以包括放熱反應(例如氧化反應)。熱源也可以包括一個能給一個接近和/或圍繞加熱位置如加熱井的區(qū)域提供熱量的加熱器。加熱器可以但不限于是電加熱器、爐子和自然分布燃燒器。
術(shù)語“加熱器”是指任何能在井眼或靠近井眼區(qū)域產(chǎn)生熱量的系統(tǒng)。加熱器可以但不限于是電加熱器、爐子、能與地層內(nèi)或從地層采出物料反應的燃燒劑和或它們的組合形式?！盁嵩磫卧笔侵赣扇舾蔁嵩葱纬傻囊粋€樣板，地層內(nèi)的熱源布局圖則由此樣板重復構(gòu)成。
術(shù)語“井眼”是指通過鉆孔或?qū)Ч懿迦氲貙拥姆椒ㄔ诘貙又行纬傻囊粋€孔。井眼可以具有基本為圓形的截面或其它橫截面形狀(例如圓形、橢圓形、正方形、矩形、三角形、狹縫或是其它規(guī)則或不規(guī)則形狀)。在涉及有關(guān)地層內(nèi)的孔洞時，本文所用術(shù)語“井”和“孔洞”可與“井眼”互換使用。
“熱解”是指因加熱而使化學鍵斷裂的反應。熱解過程包括僅靠熱量而使一種化合物轉(zhuǎn)化為一或多種其它物質(zhì)的反應。熱解過程所用熱量可源自于一個氧化反應。該熱量被傳遞到一區(qū)段地層從而引起熱解反應。
本文所用術(shù)語“熱解流體”或“熱解產(chǎn)物”指基本是在烴熱解過程中產(chǎn)生的流體。熱解反應所產(chǎn)生的流體可與地層內(nèi)的其它流體混合?；旌衔镆脖徽J為是熱解流體或熱解產(chǎn)物。本文所用術(shù)語“熱解區(qū)”是指能夠進行反應或經(jīng)反應形成熱解流體的一大塊瀝青砂。
“裂解”是指一種包括有機化合物分解和分子重組反應而產(chǎn)生比最初更多種類分子的過程。裂解時，伴隨分子之間氫原子的轉(zhuǎn)移會發(fā)生一系列反應。例如石腦油可經(jīng)過熱裂解反應可以形成乙烯和H2。
“流體壓力”是指由地層內(nèi)流體所產(chǎn)生的壓力?！办o巖壓力”(有時稱為“巖層靜應力”)是指地層內(nèi)的壓力，等于每單位面積的上覆巖體的重量。“靜水壓力”是由水柱施加到巖層內(nèi)的壓力。
“可凝烴”是指25℃和一個絕對大氣壓條件下可冷凝的烴?？赡裏N包括碳原子數(shù)大于4的烴的混合物。“不凝烴”是指25℃和一個絕對大氣壓條件下不能冷凝的烴。不凝烴包括碳原子數(shù)小于5的烴。
“烯烴”是一些包括有一或多個非芳香屬碳-碳雙鍵的不飽和烴的分子。
地層的“厚度”指一個地層橫截面的厚度，所述橫截面與地層立面垂直。
術(shù)語“選定移動區(qū)段”是指平均溫度處于可移動溫度范圍的一區(qū)段瀝青砂地層。若將一個驅(qū)動力施加到選定移動區(qū)段內(nèi)的流體上，則該流體可以移動。在某些實施方案中，驅(qū)動力可以是經(jīng)一或若干采出井采出流體所形成的壓差。在某些實施方案中，驅(qū)動力可以是引入地層的驅(qū)動流體。術(shù)語“選定熱解區(qū)段”指平均溫度處于熱解溫度范圍的一區(qū)段瀝青砂地層。
“重烴”是指一些粘性的烴流體。重烴可以包括高粘烴流體如重油、焦油和/或瀝青。重烴可包括碳和氫以及少量濃度的硫、氧和氮。其它微量元素也可以存在于重烴中。重烴的API比重通常低于約20°。例如，重油的API比重通常約為10-20°，而瀝青砂的API比重通常低于約10°。重烴15℃下的粘度通常大于100厘泊。重烴還可以包括芳烴或其它復雜的環(huán)烴。
“焦油”是指一些15℃下的粘度大于10000厘泊的粘性烴。焦油的比重通常超過1.000。焦油的API比重小于10°。
“瀝青砂地層”是指該地層中的烴主要是以夾帶在砂、砂巖、碳酸巖、碎碳酸巖、火山巖、基巖或其它巖石中的重烴和/或焦油形式存在。在某些情況下，一部分或所有瀝青砂地層的烴部分可主要是重烴和/或焦油，不含支承構(gòu)架且僅有浮動的(或不含有)礦物質(zhì)。
術(shù)語“改質(zhì)”是指提高烴的品質(zhì)。例如，對重烴進行改質(zhì)可使重烴的API比重得以提高。
詞語“非高峰時間”通常是指運轉(zhuǎn)時間處于用能閑時因而比較便宜的時區(qū)段。
圖1示出一種使用水平式熱源來處理瀝青砂地層的實施方案。熱源30可以水平放置在瀝青砂地層的含烴層32中。含烴層32可在巖層34之下(例如一個上覆巖層)。巖層34可包括但不限于是泥巖、碳酸巖和/或其它類型的沉積巖。巖層34的厚度為約10m或更厚。但巖層34的厚度例如可根據(jù)地層類型不同而變動。熱源30可基本是水平放置，或在某些實施方案中與含烴層32的水平方向和垂直方向成一定角度放置。熱源30可將熱量提供給一部分含烴層32。
熱源30可以包括一個低溫熱源和/或一個高溫熱源。低溫熱源可以是一個能夠給含烴層32中選定移動區(qū)段提供熱量的熱源或加熱器，選定移動區(qū)段可以鄰近低溫熱源。所提供的熱量可將選定移動區(qū)段的一部分或全部加熱到平均溫度處于含烴層32所含重烴可移動溫度范圍內(nèi)?？梢苿訙囟确秶诩s50-210℃之間。選定的可移動溫度約為100℃。但可移動溫度隨含烴層32所含重烴的粘度不同而不同。例如，對于含烴層32中較高粘度的流體就需要較高的可移動溫度。
高溫熱源可以是一個能為含烴層32中選定熱解區(qū)段提供熱量的熱源或者加熱器。選定熱解區(qū)段可以鄰近高溫熱源。所提供的熱量可將選定裂解區(qū)段的一部分或全部加熱到平均溫度處于含烴層32所含重烴裂解溫度范圍內(nèi)。熱解溫度范圍可在約225-400℃之間。選定的熱解溫度可約為300℃。但熱解溫度可根據(jù)地層特性、組成、壓力和/或含烴層32所生產(chǎn)產(chǎn)品的期望品質(zhì)的不同而變動。產(chǎn)品的品質(zhì)可以根據(jù)產(chǎn)品的性質(zhì)(例如產(chǎn)品的API比重)來確定。熱解過程可包括將重烴裂解成烴碎片和/或輕烴的步驟。重烴熱解過程可對重烴品質(zhì)進行改質(zhì)。
所提供的熱量可使含烴層32中的一部分重烴可移動。所提供的熱量也可以將含烴層32中的一部分重烴熱解。置于含烴層32中的熱源30的長度約在50m-1500m之間。但含烴層32中的熱源30的長度可以依據(jù)瀝青砂層寬度、期望的產(chǎn)率、熱源30的能量輸出和/或井眼和/或熱源的最大可能長度的不同而變動。
圖2示出一種基本使用水平式熱源來處理瀝青砂地層的實施方案。熱源30可水平放置在含烴層32中。含烴層32可位于巖層34以下。采出井36可按垂直、水平方向或與含烴層32成一定角度進行布置。采出井36在含烴層32中的位置取決于多種因素(例如期望的產(chǎn)品和/或期望的產(chǎn)率)。在某些實施方案中，采出井36可布置在接近含烴層32底部處。在接近含烴層32底部處采出的方法能夠采出較低API比重的流體。在另一些實施方案中，采出井36可以布置在接近含烴層32頂部處。在接近含烴層32頂部處采出能夠采出較高API比重的流體。
熱源30可以提供熱量使含烴層32中的一部分重烴可移動。可移動流體在重力作用下流向含烴層32的底部。經(jīng)采出井36采出可移動流體。放置在含烴層32底部或者底部附近的每一個熱源30可將瀝青砂地層底部附近的某些區(qū)段或所有區(qū)段加熱到足以熱解該區(qū)段內(nèi)重烴的溫度。該區(qū)段稱為選定熱解區(qū)段。選定熱解區(qū)段內(nèi)的溫度可在約225℃-400℃之間。選定熱解區(qū)段內(nèi)重烴的熱解反應可將重烴轉(zhuǎn)化為熱解流體。
熱解流體可通過采出井36采出。采出井36可布置在選定熱解區(qū)段。在某些實施方案中，含烴層32中的大部分重烴移動后可減少和/或關(guān)閉一個或若干熱源30。這樣做可以更有效地加熱地層和/或節(jié)省相關(guān)現(xiàn)場處理過程的能量輸出成本。此外，若加熱器是電加熱器，則可在電費較便宜的非高峰時間對地層進行加熱。
在某些實施方案中，可在采出井36內(nèi)提供能使地層流體汽化的熱量。也在采出井36內(nèi)提供能使地層流體熱解和/或改質(zhì)的熱量。
在某些實施方案中，可經(jīng)熱源30向含烴層32提供增壓流體。增壓流體能使可移動流體朝采出井36流動的速度提高。提高熱源30附近的增壓流體的壓力往往能使可移動流體朝采出井36流動的速度提高。增壓流體可包括但不限于N2、CO2、CH4、H2、蒸汽、燃燒產(chǎn)物、從地層采出流體中的不凝組分和/或它們的混合物。在某些實施方案中，增壓流體可以經(jīng)布置在含烴層32中的注入井來提供。
可調(diào)控含烴層32中的壓力以便控制從地層采出的地層流體的產(chǎn)率?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)連接采出井36、熱源30和/或置于含烴層32的控制井的控制閥對含烴層32中的壓力進行控制。
在一個實施方案中，在地層內(nèi)至少有一些烴被熱解之前禁止從地層采出烴的操作。當混合物包括了選定的混合物品質(zhì)(例如API比重、氫氣濃度、芳烴含量等等)時，可從地層內(nèi)采出混合物。在某些實施方案中，選定的品質(zhì)包括API比重至少約為20°、30°或40°。在至少一些烴被熱解之前禁止采出的方法可以提高重烴變?yōu)檩p烴的轉(zhuǎn)化率。禁止初期采出的方法可使從地層采出的重烴最少。采出較多數(shù)量的重烴需要昂貴的設備和/或會降低生產(chǎn)設備的壽命。
在一個實施方案中，可通過對從地層采出的樣流進行取樣來確定開始生產(chǎn)的時間。樣流可以是經(jīng)采出井或測試井采出的一定量流體。樣流可以是為控制地層內(nèi)壓力而從地層移出的流體的一部分?？蓪恿鬟M行測試以確定樣流是否具有選定的品質(zhì)。例如，選定的品質(zhì)可以是選定的最低API比重或最高重烴重量百分比。當樣流具有選定的品質(zhì)時，可開始經(jīng)地層內(nèi)的采出井和/或熱源采出混合物。
在一個實施方案中，可通過對從地層獲得的樣流進行實驗室處理來確定開始生產(chǎn)的時間。例如，實驗室處理可以包括熱解實驗，用于確定從樣流到產(chǎn)生選定的最小API比重所需的處理時間。
在一個實施方案中，可從一個處理地層的模擬實驗來確定開始生產(chǎn)的時間。該模擬實驗可以是能模擬地層條件(例如壓力、溫度、產(chǎn)率等)來確定從地層采出流體品質(zhì)的計算機模擬實驗。
當從地層內(nèi)采出烴才操作受抑制時，隨地層內(nèi)溫度的升高，地層內(nèi)的重烴和其它流體(例如水)發(fā)生熱膨脹和/或相變化，從而使地層內(nèi)的壓力增加。為防止出現(xiàn)不期望采出、上覆或者下覆巖層破裂和/或地層中的烴結(jié)焦的現(xiàn)象，地層內(nèi)的壓力要維持在選定壓力以下。在一個實施方案中，選定的壓力可以是約35巴(絕對值)。對采出井的產(chǎn)率進行調(diào)控可以控制地層內(nèi)的壓力。在某些實施方案中，可通過地層內(nèi)一或多個壓力釋放井釋放出地層內(nèi)汽體的方法對地層內(nèi)的壓力進行調(diào)控。壓力釋放井可以是熱源或者插入地層的獨立井。經(jīng)壓力釋放井從地層移出的地層流體可被送到地面設施中。將至少一部分烴從地層采出的方法可防止地層內(nèi)的壓力升高到選定壓力以上。
在某些實施方案中，可經(jīng)一個熱源井眼逆向采出一些地層流體。例如，在加熱瀝青砂地層的初期階段，可經(jīng)一個熱源井眼逆向采出一些地層流體。在一個實施方案中，可經(jīng)熱源井眼的一部分采出一些地層流體。可調(diào)節(jié)沿井眼長度方向的注熱量以使經(jīng)井眼采出的流體不會過熱?？山?jīng)熱源井眼中溫度低于井眼其它部分的那部分采出流體。
經(jīng)熱源井眼采出至少一些地層流體的方法可減免對地層內(nèi)其它采出井的需求量。此外，經(jīng)熱源井眼采出流體的方法可以降低地層內(nèi)(特別是熱源井眼周圍區(qū)域內(nèi))的壓力。降低地層內(nèi)的壓力可使從地層采出的液體產(chǎn)量增加和汽體產(chǎn)量減少。在某些實施方案中，經(jīng)熱源井眼采出流體的方法使流體得以更早地從地層內(nèi)采出。地層中最靠近熱源井眼的部分要先于地層中靠近采出井的部分升溫到可移動和/或熱解溫度。因此，在更早的時間里就可從靠近熱源井眼的部分采出流體。
圖3示出一種能選擇性加熱的加熱井的實施方案。熱源30可以放置在含烴層32內(nèi)的孔洞38中。在某些實施方案中，孔洞38在含烴層32中是一個基本水平方向的孔洞?？锥?8中可放置一個有孔套管40。有孔套管40可起支撐作用以防止含烴層32中的烴和/或其它材料塌陷到孔洞38內(nèi)。有孔套管40上的孔眼允許流體從含烴層32流到孔洞38內(nèi)。熱源30可以包括高熱部分42。高熱部分42可以是熱源30中以輸出熱量高于熱源其它部分進行操作的那部分。在一個實施方案中，高熱部分42的輸出熱量約在650瓦/米到1650瓦/米之間。高熱部分42可位于靠近熱源30的“腳趾”處(即靠近熱源進入含烴層32的入口端最遠的熱源端)。
在一個實施方案中，熱源30可以包括溫熱部分44。溫熱部分44可以是熱源中30中以輸出熱量低于高熱部分42進行操作的部分。例如溫熱部分44的輸出熱量可在約150瓦/米到650瓦/米之間。溫熱部分44可位于靠近熱源30的“腳后跟”處。熱源30的腳后跟可以是熱源中靠近熱源進入含烴層32的進入點處的那部分。在某些實施方案中，溫熱部分44可以是介于高熱部分42和頂頭部分46之間的一個過渡部分(亦即過渡導體)。頂頭部分46可以位于上覆巖層48內(nèi)。頂頭部分46所提供的輸出熱量低于溫熱部分44。例如，頂頭部分的輸出熱量可在約30瓦/米到90瓦/米之間。在某些實施方案中，頂頭部分46盡可能不給上覆巖層48提供什么熱量(0瓦/米)。但可用一些熱量來使經(jīng)孔洞38采出的流體在上覆巖層48內(nèi)保持汽相狀態(tài)。
在某些實施方案中，熱源30的高熱部分42可將烴加熱到溫度高至足以導致含烴層32中形成焦炭50。在孔洞38周圍可能出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。溫熱部分44是在較低輸出熱量下進行操作的，因此在熱源30的溫熱部分處或其附近不會形成焦炭。當熱源30的熱從孔洞向外傳遞時，焦炭50可從孔洞38沿徑向外延。但延伸到一定距離后就不再會形成焦炭50，因為一定距離后含烴層32的溫度將達不到結(jié)焦溫度。不發(fā)生結(jié)焦的距離與輸出熱量(從熱源30輸出的瓦數(shù)/米)、地層類型、地層的含烴量和/或地層內(nèi)的其它條件密切相關(guān)。
所形成的焦炭50會阻止流體流入孔洞38。但地層內(nèi)的流體可在幾乎沒有焦炭的熱源30腳后根處(亦即熱源的溫熱部分44)經(jīng)孔洞38采出。熱源30的腳后跟處溫度較低，因而降低了經(jīng)腳后跟處采出的地層流體更深度裂解的可能性。經(jīng)孔洞38采出地層流體的時間可以比經(jīng)含烴層32內(nèi)的采出井采出地層流體的時間更早。由于熱量是從熱源30穿過含烴層32進行傳導，所以靠近孔洞處的溫度比遠離孔洞處的溫度上升得快，因此經(jīng)孔洞38進行早期采出是可能的。采用將地層流體早期采出的方法能使含烴層32中的壓力在進行地層加熱期間(亦即地層內(nèi)采出井開始采出之前)保持較低。降低地層內(nèi)的壓力可使從地層采出的液體產(chǎn)量增加。此外，經(jīng)孔洞38采出地層流體的方法可減少含烴層32內(nèi)所需采出井的數(shù)量。
在處理瀝青砂地層的一個實施方案中，可從地層內(nèi)采出可移動流體，該可移動流體經(jīng)過了有限熱解處理或未經(jīng)熱解處理和/或改質(zhì)處理。采出的流體進一步在該地層附近或遠處的地面設施中進行處理?？蓪Σ沙隽黧w進行處理而使流體便于(如通過管道或輪船等)輸送。在此實施方案中的熱源間距要比采出已熱解地層流體所需的熱源間距更大。例如，從瀝青砂地層采出基本未熱解流體所需熱源間距可以約為15m、約30m甚或40m。地層的平均溫度可在約50℃-250℃之間，或者在某些實施方案中平均溫度是在約150℃-200℃之間或約100℃-150℃之間。可采用較小的熱源間距來加強地層內(nèi)的溫升。井眼間距較大則能使建造井眼、購買和安裝加熱設備以及為地層提供熱量等所涉及的費用(且并不局限于這些費用)減少。
在某些實施方案中，使從地層采出的重烴百分比高于輕烴可提高地層輸出能量/輸入地層能量比。重烴的含能量往往高于輕烴的含能量。采出更多重烴可提高輸出能量/輸入能量比。此外，從瀝青砂地層采出重烴的生產(chǎn)費用(如供熱量)要低于采出輕烴的費用。在某些實施方案中，輸出能量/輸入能量比約為5。在其它一些實施方案中，輸出能量/輸入能量比至少約為6或者至少約為7。
在地層內(nèi)可形成“熱區(qū)”(或者“熱區(qū)段”)，以便能夠從地層采出烴。在熱區(qū)內(nèi)流體可移動的溫度下，原在熱區(qū)內(nèi)的烴流體可被采出。流體從熱區(qū)移出會產(chǎn)生一個壓力或流動梯度場，這樣在其它區(qū)加熱到可移動溫度時可移動流體就能從地層其它區(qū)(或區(qū)段)流到熱區(qū)。一或多個熱區(qū)可以加熱到能熱解流入熱區(qū)內(nèi)烴的溫度。地層其它區(qū)的溫度只要高到足以使其它區(qū)內(nèi)的流體可移動并流入熱區(qū)即可。在這些其它區(qū)內(nèi)維持較低溫度與加熱整個地層(包括熱區(qū)和其它區(qū))到熱解溫度相比，能使加熱瀝青砂地層所需的能耗降低。此外，流體從一或多個熱區(qū)而不是從整個地層采出的方法能減少建造和操作采出井所需費用。
圖4示出一種經(jīng)多個加熱區(qū)段對地層內(nèi)重烴進行處理的實施方案的剖面圖。熱源30可布置在第一區(qū)段52內(nèi)?？砂雌谕牟季謭D(例如六邊形、三角形、正方形等等)布置若干熱源30。在一個實施方案中，熱源30以如圖4所示的三角形進行布置。第一區(qū)段52內(nèi)，熱源30間的距離可小于約25m，或者在某些實施方案中小于約20m或小于約15m。第一區(qū)段52(及第二區(qū)段54和第三區(qū)段56)的體積可由該區(qū)段內(nèi)的熱源30布局圖和熱源間距和/或熱源的輸出量來確定。在第一區(qū)段52內(nèi)可布置一些采出井36。采出井36數(shù)量、走向和位置的確定因素包括但不限于期望的產(chǎn)率、選定的產(chǎn)品品質(zhì)和/或重烴-輕烴比。例如，可如圖4所示在第一區(qū)段52的上部布置一個采出井36。在一些實施方案中，第一區(qū)段52內(nèi)要布置一個注入井58。注入井58(和/或熱源或者采出井)可用來給第一區(qū)段52提供增壓流體。增壓流體包括但不限于二氧化碳、N2、CH4、蒸汽、燃燒產(chǎn)物、從地層采出的不凝流體或它們的組合形式。在某些實施方案中，注入井58的位置應選擇在能使從第一區(qū)段52回收的流體量隨所提供的增壓流體而提高的地方。
在一個實施方案中，熱源30用來給第一區(qū)段52提供熱量。第一區(qū)段52被加熱到能使第一區(qū)段內(nèi)的至少一些重烴可移動的溫度。能使至少一些烴可移動的溫度(即可移動溫度)約在50℃-210℃之間。在其它一些實施方案中，可移動溫度約在50℃-150℃之間或約在50℃-100℃之間。
在一個實施方案中，可從第一區(qū)段52采出第一混合物。第一混合物可經(jīng)采出井36或若干采出井和/或熱源30采出。第一混合物可包括第一區(qū)段的可移動流體?？梢苿恿黧w可包括至少一些第一區(qū)段52的烴。在某些實施方案中，所采出的可移動流體包括重烴。第一混合物的API比重為小于約20°、小于約15°或者小于約10°。在某些實施方案中，第一混合物包括至少一些熱解烴。有一些烴是在第一區(qū)段52中溫度比第一區(qū)段其余部分要高的區(qū)域熱解。例如，靠近熱源30的區(qū)域就比第一區(qū)段52其余部分的溫度略高(約高出約50℃-100℃)。
如圖4所示，第二區(qū)段54可鄰近第一區(qū)段52。第二區(qū)段54可包括熱源30。第二區(qū)段54內(nèi)的熱源30可采用類似第一區(qū)段52的熱源30布局圖進行布置。在一些實施方案中，為給第二區(qū)段54提供所期望的加熱，第二區(qū)段54的熱源30布局圖可與第一區(qū)段52的熱源30布局圖不同。在某些實施方案中，第二區(qū)段54中的熱源30間距比第一區(qū)段52中的熱源30間距要大。熱源30可給第二區(qū)段54提供熱量以使第二區(qū)段內(nèi)的至少一些烴可移動。
在一個實施方案中，采出第一混合物后，可將第一區(qū)段52內(nèi)的溫度提高到熱解溫度。第一區(qū)段中的熱解溫度可在約225℃-375℃之間。在某些情況下，第一區(qū)段的熱解溫度至少約250℃或至少約275℃?？梢苿恿黧w(如可移動重烴)就能從第二區(qū)段54流入第一區(qū)段52。從第二區(qū)段54流入第一區(qū)段52的一些可移動流體可在第一區(qū)段52內(nèi)被熱解。在第一區(qū)段52內(nèi)熱解可移動流體的方法可改善流體的品質(zhì)(例如提高流體的API比重)。
在某些實施方案中，可從第一區(qū)段52采出第二混合物。第二混合物可經(jīng)采出井36或若干采出井和/或熱源30采出。第二混合物可包括至少一些在第一區(qū)段52內(nèi)熱解的烴。來自第二區(qū)段54的可移動流體和/或原在第一區(qū)段52內(nèi)的烴可在第一區(qū)段52內(nèi)被熱解?？赏ㄟ^調(diào)控供給第一區(qū)段52和第二區(qū)段54的熱量大小來控制重烴熱解成輕烴的轉(zhuǎn)化率。在一些實施方案中，可通過調(diào)節(jié)第一區(qū)段內(nèi)的熱源或者若干熱源30的輸出熱量來控制供給第一區(qū)段52和第二區(qū)段54的熱量。在林一些實施方案中，可通過調(diào)節(jié)第二區(qū)段內(nèi)的熱源或者若干熱源30的輸出熱量來控制供給第一區(qū)段52和第二區(qū)段54的熱量?？烧{(diào)節(jié)第一區(qū)段52和第二區(qū)段54內(nèi)熱源30的輸出熱量以便對因含烴層32內(nèi)的熱量分布而導致流體在地層中沿垂直和/或水平面的流動進行控制。例如輸出熱量可調(diào)節(jié)為地層內(nèi)熱流量和品質(zhì)流量保持平衡，從而使地層中的物質(zhì)(即地層內(nèi)的流體和礦物基巖)能基本被均勻加熱。
從第一區(qū)段采出井采出流體的方法可使采出井處的壓力較低，從而產(chǎn)生一個壓力梯度場。此壓力梯度場可使鄰近區(qū)段的可移動流體流入第一區(qū)段。在一些實施方案中，第二區(qū)段54中要提供增壓流體(如通過注入井58提供)來增加第二區(qū)段中的烴向第一區(qū)段52的移動量。該增壓流體可加大地層內(nèi)的壓力梯度，以便使可移動流體向第一區(qū)段52流動。一些實施方案中，從第一區(qū)段52采出流體的方法可使第二區(qū)段54內(nèi)的壓力維持在靜巖壓力之下(例如，低于能使上覆巖層破裂的壓力)。
如圖4所示，第三區(qū)段56可鄰近第二區(qū)段54?？捎蔁嵩?0向第三區(qū)段56供熱。第三區(qū)段56內(nèi)的熱源30可采用類似第一區(qū)段52和/或第二區(qū)段54的熱源30布局圖進行布置。在一些實施方案中，按與第一區(qū)段52和/或第二區(qū)段54的熱源30布局圖不同的方式布置第三區(qū)段56的熱源30。一些實施方案中，第三區(qū)段56中的熱源30間距比第一區(qū)段52中的熱源30間距要大。熱源30可給第三區(qū)段56提供熱量以使第三區(qū)段內(nèi)的至少一些烴可移動。
在一個實施方案中，采出第一混合物之后，可將第二區(qū)段54內(nèi)的溫度提高到熱解溫度。可移動流體就能從第三區(qū)段56流入第二區(qū)段54。從第三區(qū)段56流入第二區(qū)段54的一些可移動流體可在第二區(qū)段54內(nèi)被熱解。可從第二區(qū)段54采出該混合物。從第二區(qū)段54采出的混合物包括至少一些熱解烴。從第二區(qū)段54采出的混合物的API比重為至少約20°、30°或40°?？山?jīng)采出井36和/或位于第二區(qū)段54內(nèi)的熱源30采出該混合物?？烧{(diào)控供給第三區(qū)段56和第二區(qū)段54的熱量來控制重烴變輕烴的轉(zhuǎn)化率和/或第二區(qū)段內(nèi)采出的混合物具有所期望的性質(zhì)。
在另一個實施方案中，使來自第三區(qū)段56的可移動流體流過第二區(qū)段54并進入第一區(qū)段52。至少有一些來自第三區(qū)段56的可移動流體在第一區(qū)段52被熱解。另外，來自第三區(qū)段56的至少一些可移動流體是作為第二混合物的一部分在第一區(qū)段52采出。隨地層從第一區(qū)段52開始經(jīng)過幾個區(qū)段的采出，所采出流體中的重烴成分依次減少。
在一些實施方案中，在第三區(qū)段56中要提供增壓流體(如通過注入井58提供)來增加第三區(qū)段56內(nèi)的烴移動量。該增壓流體能使可移動烴向第一區(qū)段52和/或第二區(qū)段54的流速提高。例如，在第三區(qū)段56和第一區(qū)段52之間形成壓力梯度場以使流體從第三區(qū)段向第一區(qū)段的流速提高。
在一個實施方案中，可同時或間隔較短時間內(nèi)開啟向第一區(qū)段52、第二區(qū)段54和/或其它區(qū)段的供熱。在一個實施方案中，可在第一區(qū)段52中烴和其它流體(如鹽水)基本枯竭后的同時開啟向第二區(qū)段54、第三區(qū)段56和任何其它后續(xù)區(qū)段的供熱。在其它一些實施方案中，第一區(qū)段52與后續(xù)區(qū)段(例如第二區(qū)段54、第三區(qū)段56)間的開啟推后時間例如可為約1年、1.5年或2年。
可從第一區(qū)段52和/或第二區(qū)段54采出烴，使地層內(nèi)最初所含烴物質(zhì)有50％(重量)被采出。在其它一些實施方案中，地層內(nèi)最初所含烴物質(zhì)有至少60％或者70％(重量)被采出。
采用3-D模擬實驗進行現(xiàn)場處理瀝青砂地層的大規(guī)模布局模擬。圖5示出一個布置在含烴層32中并用于大規(guī)模布局模擬的熱源30和采出井36(A-E)的布局圖。熱源30和采出井36(A-E)沿水平方向布置在長度為1000m的含烴層32中。含烴層32的水平方向?qū)挾葹?45m米，垂直高度為28米。五個采出井36(A-E)位于熱源30的布局圖內(nèi)，間距如圖5所示。
第一級加熱包括開啟第一區(qū)段62中的熱源30。第一級加熱過程中經(jīng)第一區(qū)段62內(nèi)的采出井36A進行采出。采出井36A的最小采出壓力設定為6.8巴(絕對值)。當流體在含烴層32中可移動和/或被熱解時，可經(jīng)采出井36A采出流體。第一級加熱過程在模擬實驗的前360天進行。
第二級加熱過程包括開啟第二區(qū)段64、第三區(qū)段66、第四區(qū)段68和第五區(qū)段70中的熱源30。第二區(qū)段64、第三區(qū)段66、第四區(qū)段68和第五區(qū)段70中的熱源30在第360天時開啟。采出井36(B-E)的最小采出壓力設定為6.8巴(絕對值)。
第一區(qū)段62中的熱源30在1860天時關(guān)閉。1860天時采出井36A停止采出。類似地，其它區(qū)段64、66、68、70中的熱源30在2200天后關(guān)閉。模擬實驗在2580天時終止，但經(jīng)采出井36(B-E)進行的采出繼續(xù)進行。熱源30維持在相對恒定的1150瓦輸出熱量/米。
第一級加熱后可經(jīng)采出井36(A-E)的任何一個進行采出。因為前期階段是經(jīng)采出井36A采出流體，當含烴層32其它區(qū)段中的流體可移動和/或被熱解時，地層中的流體往往會流向采出井36A。流體流動主要歸因于含烴層32中流體的汽相輸運。
進入模擬實驗約800天時，第五區(qū)段70中的最大平均壓力仍低于約100巴(絕對值)。當?shù)谖鍏^(qū)段70中的流體可移動(即平均溫度提高約到100℃以上)時壓力就隨之降低。
油產(chǎn)量在前1500天左右慢慢增加，約1500天后快速增加，1785天時到最大值880m3/天。約1785天后，由于大部分流體已從含烴層32中采出，因而產(chǎn)率下降。1785天時的高產(chǎn)率可能是因為地層中烴熱解后使地層內(nèi)汽相輸運速度較高的緣故。
前期的1500天左右氣體產(chǎn)率慢慢增加，約1500天后快速增加，約1800天時達到最大值23500m3/天。達到最高氣體產(chǎn)率的時間與達到最高油產(chǎn)率的時間基本相同。因此，最高油產(chǎn)率主要是源于高氣體產(chǎn)率。
圖6示出一種在地層中組合使用采出井和加熱井來處理瀝青砂地層的實施方案的示意圖。熱源30和72基本是水平布置在含烴層32內(nèi)。熱源30可以布置在含烴層32的上部74。熱源72可布置在含烴層32的下部76。在一些實施方案中，熱源30、72或是選定的熱源可用作流體注入井。熱源30和/或熱源72在含烴層32中可成三角形分布。含烴層32中的熱源布局圖可依據(jù)各種因素(例如地層寬度、所需加熱速度和/或所需產(chǎn)率)按需要重復布置。
在一些實施方案中，熱源72可布置在含烴層32的近底部處。熱源72可布置在距地層底部約1m-6m處，距地層底部約1m-4m處或距地層底部約1m-2m處。在一些實施方案中，熱源30和72的輸入熱量有所不同。輸入熱量有差異可降低成本和/或能生產(chǎn)所期望的產(chǎn)品。例如，可在地層內(nèi)有一些流體可移動后將含烴層32上部的熱源30關(guān)閉或關(guān)小。關(guān)?；驕p小加熱器的熱量輸出可抑制烴蒸汽從地層采出之前發(fā)生蒸汽過度裂解的現(xiàn)象。關(guān)停或減小加熱器或若干加熱器的熱量輸出可降低加熱地層的能耗。
圖7是從另一個角度描述圖6實施方案的示意圖。熱源30和72基本是水平布置在含烴層32中。熱源30和72可經(jīng)一或多個穿過上覆巖層48所形成的直井或斜井而進入含烴層32。在一些實施方案中，每一熱源都有各自的井眼。在其它一些實施方案中，從一個公共井眼可分支出一或若干熱源。
可如圖6和7所示經(jīng)采出井36采出地層流體。在一些實施方案中，采出井36位于含烴層32的上部74。采出井36可布置在接近地層的上覆巖層48處。例如，采出井36可位于距上覆巖層48約1-20m處、距上覆巖層48約1-4m處、距上覆巖層48約1-3m處。在一些實施方案中，至少有一些地層流體要經(jīng)熱源30、72或選定熱源采出。
在一些實施方案中，為了移送烴或是說提高烴的移動性，要為瀝青砂地層提供增壓流體(例如氣體)。提供增壓流體的做法可提高施加于地層中烴流體上的剪切速率，使地層中的烴流體粘度降低。在一些實施方案中，是在有效加熱地層之前給選定的區(qū)段提供增壓流體。增壓流體的注入可增加地層的可采部分。增壓流體的注入可提高地層能量輸出(亦即從地層采出產(chǎn)品的能含量)與輸入地層能量(亦即處理地層的能耗)之比。
如圖6所示，注入井58或若干注入井可布置在含烴層32中，以將增壓流體引入地層。在某些實施方案中，注入井58可位于兩個熱源30、72之間。但注入井的位置是可以變動的。在某些實施方案中，增壓流體是經(jīng)布置在地層中的熱源或者采出井注入的。在一些實施方案中，含烴層32中布置了一個以上的注入井58。增壓流體可包括氣體例如象二氧化碳、N2、蒸汽、CH4和/或它們的組合形式。在一些實施方案中，從地層采出的流體(例如燃燒氣體、加熱劑廢氣或采出的地層流體)可用作增壓流體。供入增壓流體將會使含烴層32中選定區(qū)段的壓力增加。選定區(qū)段的壓力可維持在選定壓力以下。例如，該壓力可以維持在約35巴(絕對值)、約30巴(絕對值)或者約25巴(絕對值)以下。壓力的大小可由許多因素(例如地層的深度、期望的產(chǎn)率、地層中焦油的初粘度等)來決定。
在一些實施方案中，通過控制增壓流體進入選定區(qū)段的流速(即注射速率)來維持壓力。在另一些實施方案中，通過變動增壓流體的注入位置來控制壓力。在另一些實施方案中，通過控制采出井36的產(chǎn)率來維持壓力。
在某些實施方案中，熱源可用來在注入井和采出井之間建立一個流體流動通道。熱源所提供的熱量可降低熱源處或熱源附近重烴的粘度。在烴流動通道建立之前減粘烴是不能移動的。通過沿著熱源長度的不同位置和靠近熱源處布置注入井和采出井的方法可建立起烴流動通道。經(jīng)注入井提供的增壓流體可產(chǎn)生一個減粘烴向采出井的流動。
圖8示出一個在地層中使用增壓流體實施方案的示意圖。熱源30基本是垂直布置在含烴層32中。注入井58和采出井36基本是水平布置在含烴層32中。熱源30可為含烴層32提供熱量以降低地層中烴的粘度。由于熱前緣是自熱源向外徑向傳播的，因此熱源30或附近處烴的粘度比遠離熱源處烴的粘度更早下降?？山?jīng)注入井58向含烴層32提供增壓流體。增壓流體可產(chǎn)生一個減粘烴向采出井36的流動。用增壓流體的注入速率和/或采出井36處的壓力來控制流速。
在一些實施方案中，當沿熱源30長度上注入井58和采出井36之間已產(chǎn)生烴流動后，可減小或關(guān)閉熱源。減小和/或關(guān)閉熱源30能節(jié)省從含烴層32采出流體能量費用。采用注入增壓流體使流體移向和清掃向注入井36的方法，可連續(xù)從含烴層32中采出流體。在某些實施方案中，可以在地面設施(如加熱器)中將增壓流體加熱到較高溫度。加熱的增壓流體可用來為含烴層32提供一些熱量。在一個實施方案中，在熱源30所提供的熱量減小和/或關(guān)停后，加熱的增壓流體可用來維持地層內(nèi)的溫度。
在某些實施方案中，注入井58、采出井36和熱源30可采用另一類角度布置在含烴層32中。圖9示出在含烴層32中使用增壓流體的另一實施方案示意圖。如圖9所示，注入井58和采出井36基本是垂直布置在含烴層32中。熱源30基本是水平布置在含烴層32中。如圖8的實施方案中所示，通過注入增壓流體而使粘度降低的烴是沿熱源30的長度在注入井58和采出井36之間流動，在選定的區(qū)段中提供增壓流體的方法可以加大從地層中清掃出烴的力度(亦即提高被加熱和從地層采出烴的總量)。加大對地層中烴的清掃力度可提高地層中烴的總采收率。在一些實施方案中，可從地層中采出最初估計烴量的50％(重量)以上。在其它實施方案中，可從地層中采出最初估計烴量的60％或者70％(重量)以上。
可通過控制流體從地層中的移出量和/或控制流體注入地層的速率來控制地層內(nèi)的壓力。在一個實施方案中，在重烴變?yōu)榭梢苿雍?或熱解過程中部分瀝青砂地層中的壓力可提高到理想壓力。理想壓力與烴在地表下的深度有關(guān)。在一些實施方案中，理想壓力可在從2巴到70巴(絕對值)的范圍。當壓力維持在7-30巴(絕對值)范圍時就可采出烴液體。在可移動和/或熱解過程中壓力可發(fā)生變化或者被改變?？筛淖儔毫砜刂撇沙隽黧w的組成、控制可凝流體/不凝流體重量百分比和/或控制要采出流體的API比重。增加壓力可以提高采出流體的API比重。增加壓力也可以提高采出流體中鏈烷烴的百分比。
增加地層壓力會提高地層采出流體中的氫氣分壓(hydrogen)。采出流體中的氫氣分壓源自于地層中升高的氫氣分壓。例如，采出流體中的氫氣分壓可能會自動升高或通過注入氫氣而升高。升高氫氣分壓可進一步改質(zhì)重烴。重烴可以減小為較輕的高品質(zhì)烴。通過氫氣與采出流體中的重烴碎片反應可生成較輕的烴。流體內(nèi)溶解的烴還可還原采出流體中的烯烴。因此流體內(nèi)氫氣分壓升高能減少采出流體中烯烴的百分比。減少采出流體中烯烴和/或重烴的百分比可提高采出流體的品質(zhì)(如API比重)。
在一個實施方案中，可對部分瀝青砂地層進行加熱來提高H2分壓?？稍诓沙鼍⒈O(jiān)測井、加熱井和/或注入井處對H2分壓進行測量。在一些實施方案中，升高的H2分壓可包括從約0.5巴到7巴(絕對值)的范圍的H2分壓。或者，升高的H2分壓包括從約5巴到7巴(絕對值)范圍的H2分壓。例如，大部分采出烴流體中的H2分壓是在約5巴到7巴(絕對值)范圍內(nèi)。屬于熱解H2分壓的H2分壓范圍例如可根據(jù)地層被加熱部分的溫度和壓力而變動。
在一個實施方案中，可控制地層內(nèi)的壓力以提高理想碳數(shù)分布烴的產(chǎn)量。地層壓力低有利于具有大部分采出流體是可凝烴的碳數(shù)分布烴的生產(chǎn)。在一些實施方案中，碳數(shù)分布的主峰碳數(shù)(最可幾值)在約12到16之間。地層壓力低可減少烴裂解成較輕烴的現(xiàn)象。地層壓力高會使碳數(shù)分布主峰碳數(shù)移向左側(cè)(向低碳原子數(shù))方向移動。降低地層壓力能提高可凝烴的產(chǎn)量而降低不凝烴的產(chǎn)量。較低地層壓力下進行操作可抑制地層中產(chǎn)生二氧化碳和/或增加地層中烴的采收率。
通過在地層中形成一個壓差可控制或降低瀝青砂地層中的壓力。在一個實施方案中，地層的第一區(qū)段可先于地層其它區(qū)段(亦即鄰近區(qū)段)進行加熱。第一區(qū)段加熱過程中，第一區(qū)段中的至少一些烴被熱解。在其它區(qū)段開始加熱之前或者開始加熱的過程中(亦即在其它區(qū)段中的溫度達到可移動溫度之前的前期加熱階段)從第一區(qū)段采出熱解的烴(例如輕烴)。在一些實施方案中，可以從第一區(qū)段采出一些未熱解烴(例如重烴)?？稍诘谝粎^(qū)段溫度未達到熱解溫度的前期加熱階段采出未熱解烴。從第一區(qū)段采出流體可在地層中建立一個壓力梯度場，采出井處的壓力為最低。
當鄰近第一區(qū)段的地層區(qū)段被加熱時，加給地層的熱量可以降低烴的粘度而使烴可以移動。這些烴被稱為可移動烴?？梢苿拥囊簯B(tài)烴在重力排泄作用下向下移動。因從第一區(qū)段采出流體而形成的壓力梯度場使可移動的汽態(tài)烴向第一區(qū)段移動?？梢苿悠麘B(tài)烴向第一區(qū)段的運動可防止被加熱和/或被熱解區(qū)段中累積的壓力過大。第一區(qū)段的溫度可維持在要從第一區(qū)段的采出井采出的期望烴流體的冷凝溫度以下。
經(jīng)第一區(qū)段采出井采出來自其它區(qū)段流體的做法可減少從地層采出流體所需的采出井數(shù)量。地層其它區(qū)段中的壓力(例如，其它區(qū)段中鄰近熱源處的壓力)仍然較低。即使在相對較深的瀝青砂地層中仍維持較低的地層壓力。例如，在地面以下約540m處地層的壓力可維持在約15巴(絕對值)以下。
控制被加熱區(qū)段中的壓力可防止熱源中的套管擠壞?？刂票患訜釁^(qū)段中的壓力可防止在熱源處或附近處形成過量焦炭。通過控制烴從鄰近區(qū)段采出井采出的產(chǎn)率和/或釋放熱源處或鄰近處的壓力來對被加熱區(qū)段的壓力進行控制。
圖10示出一個處理瀝青砂地層實施方案的平面視圖。熱源30可用來為含烴層32的52、54和56區(qū)段提供熱量。熱源30可按類似圖4實施方案所示的布局圖進行布置。采出井36可位于第一區(qū)段52的中心。采出井36基本是水平布置在第一區(qū)段52中。根據(jù)所期望的產(chǎn)率、所期望的產(chǎn)品品質(zhì)或者特性等因素，可采用另外的采出井36位置和/或走向。
在一個實施方案中，可由熱源30給第一區(qū)段52供熱。提供給第一區(qū)段的熱量可使第一區(qū)段內(nèi)的至少一些烴可移動。在溫度超過約50℃或在一些實施方案中超過約75℃或100℃時第一區(qū)段52內(nèi)的烴變?yōu)榭梢苿?粘度顯著降低)。在一個實施方案中，第一區(qū)段52達到熱解溫度之前不采出可移動烴。在提高第一區(qū)段52溫度的同時不采出烴的做法會使第一區(qū)段內(nèi)的壓力升高。在一些實施方案中，經(jīng)采出井36采出至少一些可移動烴，以防止地層內(nèi)的壓力過高。采出的可移動烴包括重烴、液態(tài)輕烴和/或未熱解烴。在某些實施方案中，僅采出能使第一區(qū)段52中的壓力維持在選定壓力以下的部分可移動烴即可。選定壓力例如可以是地層的靜巖壓力、天然靜水壓力或是一個為產(chǎn)生所期望產(chǎn)品特性而選擇的壓力。
在一個實施方案中，可由熱源30給第一區(qū)段52供熱以將第一區(qū)段52的溫度升高熱解溫度。熱解溫度包括250℃以上的溫度。在一些實施方案中，熱解溫度可在約270℃、300℃或325℃以上?？山?jīng)采出井36或若干采出井從第一區(qū)段52采出熱解烴。經(jīng)采出井36或若干采出井采出的過程中，可由熱源30給第二區(qū)段54供熱以使第二區(qū)段內(nèi)的烴可移動。將第二區(qū)段54進一步加熱可使第二區(qū)段內(nèi)的至少一些烴發(fā)生熱解。還可由熱源30給第三區(qū)段56提供熱量以使第三區(qū)段內(nèi)的一些烴變?yōu)榭梢苿雍?或發(fā)生熱解。在一些實施方案中，第三區(qū)段56中的熱源30是在第二區(qū)段54中的熱源30之后開啟。在另一些實施方案中，第三區(qū)段56中的熱源30與第二區(qū)段54中的熱源30同時開啟。
利用采出井36或若干采出井從第一區(qū)段52開采烴可以在采出井處形成壓降。壓降是指與含烴層32中的壓力相比采出井36或若干采出井四周為一個低壓區(qū)。由于采出井處有壓降，流體可從第二區(qū)段54和第三區(qū)段56流向采出井36或若干采出井。流向采出井36的流體包括至少一些汽態(tài)輕烴。在一些實施方案中，流體包括一些液態(tài)烴。與流體仍留在第二區(qū)段54和第三區(qū)段56中并被加熱到較高溫度的情況相比，流體向采出井36的流動能使第二區(qū)段54和第三區(qū)段56中維持較低壓力。另外，流向采出井36的流體在加熱區(qū)段的停留時間較短，與仍留在加熱區(qū)段的流體相比所經(jīng)歷的熱解反應要少。可經(jīng)采出井36采出第二區(qū)段54和/或第三區(qū)段56中的至少一部分流體。在某些實施方案中，在第二區(qū)段54和/或第三區(qū)段56中布置一或若干采出井，以便從這些區(qū)段采出一些烴。
最初在各區(qū)段(第一區(qū)段52、第二區(qū)段54和第三區(qū)段56)中存在的烴基本被采出后，關(guān)小或者關(guān)閉各區(qū)段的熱源30以減小對給定區(qū)段的供熱量。關(guān)小和/或關(guān)閉熱源30可降低加熱含烴層32的能耗。此外，關(guān)小和/或關(guān)閉熱源30可在烴流向地層的采出井36或其它采出井時防止發(fā)生進一步的裂解。在一個實施方案中，第一區(qū)段52的熱源30要先于第二區(qū)段54的熱源30或第三區(qū)段56的熱源30被關(guān)閉。各區(qū)段52、54和56中每個熱源30的開啟和持續(xù)時間可根據(jù)實驗和/或模擬數(shù)據(jù)進行確定。
流體向采出井36的流動可增加含烴層32的烴采收率。一般來說，降低含烴層32中的壓力往往能增加烴從地層的累積采收率，并減少不凝烴從地層的采出量。減少不凝烴的采出可使從地層采出混合物的API比重降低。在某些實施方案中，壓力的選擇應使所期望的采出混合物API比重和烴從地層的采收率之間保持平衡。流體向采出井36的流動可提高烴從地層清掃出來的效率。清掃效率的提高可使烴從地層的采收率增加。
在某些實施方案中，要選擇含烴層32中的壓力以便從地層采出具有期望品質(zhì)的混合物。例如，可通過控制地層內(nèi)加熱速度、控制經(jīng)采出井36或若干采出井的產(chǎn)率、控制熱源30的啟動時間、控制使用熱源30的持續(xù)時間等來控制含烴層32中的壓力?？蓪瑹N層32中的壓力連同其它操作條件(例如溫度、產(chǎn)率等)進行選擇和控制來采出所期望品質(zhì)的混合物。在某些實施方案中，地層中的壓力和/或其它操作條件是根據(jù)所采出混合物的價格特點進行選擇的。
在地層上部采出地層流體的方法能夠采出基本為汽態(tài)的烴?？蓮奈挥跒r青砂地層上部的采出井采出較輕的烴。從地層上部采出的烴品質(zhì)要高于從地層下部采出的烴。經(jīng)上層部位的井進行采出還可防止所采出流體在采出井眼處結(jié)焦。經(jīng)位于地層下部的井進行采出的方法能采出比上部采出烴更重的烴。較重的烴流體可含有大量的冷瀝青或焦油。當經(jīng)位于地層上部的井眼采出時，冷瀝青或焦油采出量往往會減少。在一些實施方案中，地層上部包括地層的上半部分。但上部的尺寸會根據(jù)若干因素(例如地層厚度、地層的垂向滲透率、地層深度、所期望的采出流體品質(zhì)和/或所期望的產(chǎn)率)而有所變動。
在一些實施方案中，從地層采出混合物的品質(zhì)可通過變動地層中混合物的采出位置來進行控制。采出混合物的品質(zhì)可以根據(jù)不同指標(如混合物的API比重，碳數(shù)分布、混合物中各組分重量比和/或混合物中氫氣分壓)進行評級?；旌衔锏钠渌焚|(zhì)包括但不限于混合物中重烴與輕烴比值和/或混合物中芳烴與鏈烷烴比值。在一個實施方案中，通過在處理過程的不同時間從不同采出井采出流體來改變混合物的采出位置。例如，通過變動采出井與熱源間的距離來改變混合物的品質(zhì)。從位于熱源附近的采出井采出流體的方法能增強在采出井處或附近的裂解作用。采出的流體具有高API比重和高不凝烴分數(shù)。從不靠近熱源或若干熱源的采出井處采出流體的方法能夠采出含較少不凝烴的流體。
在一些實施方案中，變動采出位置的方法包括改變混合物從烴層采出的部位。例如，可在地層采出過程中在不同時間從烴層的上層部位、烴層的中層部位和/或烴層的下層部位采出混合物。改變混合物從烴層采出部位的方法包括變動烴層中采出井的深度和/或變動采出井中采出混合物的深度。在某些實施方案中，上層部位采出比中層部位和下層部位采出更能提高采出混合物的品質(zhì)。上層部位采出往往能增加從地層采出汽相和/或輕烴的量。下層部位采出會降低采出混合物的品質(zhì)，但在較低部位(例如中層部位和下層部位)采出可使從地層和/或選定處理的一部分地層的總物質(zhì)采收率(亦即采出物與烴層或選定那部分烴層中最初存在物的重量百分比)。在一些實施方案中，下層部位采出可提供最高的總物質(zhì)采收率。
在某些實施方案中，上層部位包括最接近地層上覆巖層的約三分之一烴層。但上層部位可包括最接近地層上覆巖層的高至約35％、40％或者45％烴層。下層部位可包括最接近地層下覆地層或基巖的一部分烴層，這部分烴層所占的百分比基本與上層部位所占的烴層百分比相等。中層部位可包括上層部位和下層部位間剩余的烴層。例如，上層部位包括最接近上覆巖層的約三分之一烴層，下層部位包括最接近下覆巖層的約三分之一烴層，則中層部位包括上層部位和下層部位之間的其余約三分之一烴層。圖11(如下文所述)示出在含烴層32中沿采出井36的上層部位78、中層部位80和下層部位82的實施方案。
在一些實施方案中，下層部位在烴層中所占的百分比與上層部位所占百分比不同。例如，上層部位包括最接近上覆巖層的約30％烴層而下層部位包括最接近下覆巖層的約40％烴層，則中層部位包括上層部位和下層部位間剩余的約30％烴層。烴層中上層部位、中層部位和下層部位所占的百分比例如可根據(jù)地層中熱源的位置、地層中熱源的間距、地層的結(jié)構(gòu)(如烴層內(nèi)的不滲透層)等參數(shù)而變動。在一些實施方案中，烴層只包括上層部位和下層部位。上層部位、中層部位和/或下層部位在烴層中所占的百分比隨烴層的滲透率不同而變動。滲透率在地層的垂直方向上可能有變動。例如，上層部位的滲透率可能低于下層部位的滲透率。
在一些地層中，烴層的上層部位、中層部位和下層部位可由各部位的特性來確定。例如，中層部位可包括地層中位置高至足以在至少一些烴可流動后不會有重烴在該部分沉積的部分。底層部位可包括在可移動化作用后因重力滲泄作用而使重烴基本沉積在此的部分。頂層部位可以是在至少一些重烴可移動后生產(chǎn)過程基本為汽相采出的部分。
在一個實施方案中，可通過變動采出井中的采出深度來改變采出混合物的位置?？蓮臒N層的不同部位或不同位置采出混合物來控制采出混合物的品質(zhì)。可調(diào)節(jié)采出井中的采出深度來改變混合物從烴層采出的部位。在一些實施方案中，在從地層采出混合物之前確定采出深度。在另一些實施方案中，采出深度可在采出混合物的過程中進行調(diào)節(jié)，以便控制采出混合物的品質(zhì)。在某些實施方案中，采出井中的采出深度包括沿采出井長度對采出位置進行變動。例如，采出位置可以是沿地層中采出井長度的任何深度。變動地層中的采出位置的深度可改變從地層采出的混合物品質(zhì)。
在一些實施方案中，變動采出井中采出位置的方法包括改變采出井中填充層的高度。例如可改變采出井中填充層的高度來改變采出井中從地層采出流體的部位。采出井中的填充層往往能阻止流體在填充層所在位置采出。在其它實施方案中，變動采出井中采出位置的方法包括改變在采出混合物所用采出井眼上的穿孔位置。采出井眼上的穿孔用來使流體進入采出井內(nèi)。變動這些穿孔的位置可改變流體進采出井的位置或若干位置。
圖11示出一個位于含烴層32中的采出井36的實施方案的剖面圖。含烴層32包括上層部位78、中層部位80和下層部位82。采出井36可處于含烴層32的全部三個部位78、80和82內(nèi)或者只處在含烴層一或多個部位內(nèi)。如圖11所示，采出井36基本是垂直于含烴層32進行設置。然而，例如可根據(jù)所期望的產(chǎn)品品質(zhì)、上覆巖層48的深度和所期望的產(chǎn)率等因素，采出井36可采取另一些角度(例如水平向或者介于水平向和垂直向之間的其它角度)布置在含烴層32中。
采出井36內(nèi)可布置一個填充層84。填充層84往往能阻止在采出井中填充層位置處采出流體(亦即在填充層處流體不能流向采出井36)?？梢哉{(diào)節(jié)采出井36內(nèi)填充層84的高度來改變采出井中采出流體處的深度。例如，增大填充層高度降低地層中經(jīng)采出井36采出流體處的最大深度。減小填充層高度將增加采出深度。在某些實施方案中，填充層84可布置在井眼內(nèi)的不同深度以便能在不同高度處阻止流體的采出?？刹贾靡粋€穿過填充層84的導管86以便深入到采出井36的填充層以下處采出流體。
可沿采出井36的長度布置一或多個穿孔88。穿孔88用來使流體能夠進入采出井36內(nèi)。在某些實施方案中，可沿采出井36的全長布置穿孔88，使流體能在沿采出井長度的任何位置處進入采出井36。在其它實施方案中，可變動穿孔88的位置來調(diào)節(jié)沿采出井36長度方向上用來從含烴層32采出流體的區(qū)段。在一些實施方案中，可以關(guān)閉一或若干穿孔88以禁止經(jīng)一或若干穿孔采出流體。例如，可在想要禁止采出而關(guān)閉的穿孔88上方布置一個滑動元件。沿采出井36的某些穿孔88可在選定時間關(guān)閉或打開，以便能在選定時間里沿采出井的不同位置采出流體。
在一個實施方案中，從上層部位78采出第一混合物，從中層部位80采出第二混合物，從下層部位82采出第三混合物?？稍谔幚砗瑹N層32的過程中于不同時間采出第一、第二和第三混合物。例如，第一混合物可在第二混合物或者第三混合物之前采出，而第二混合物可在第三混合物之前采出。在某些實施方案中，所采出第一混合物應達到使其API比重大于約20°。所采出第二混合物或第三混合物也應達到使各混合物的API比重大于約20°。每個API比重大于約20°的混合物的采出時間對每個混合物都不相同。例如，第一混合物的采出時間可早于第二混合物和第三混合物。第一混合物可更早采出的原因是第一混合物從上層部位78采出。前期上層部位78處的流體往往比中層部位80或下層部位82的流體具有更高的API比重，這是因地層內(nèi)較重流體(例如重烴)的重力滲泄作用和/或在地層較高部位汽相產(chǎn)量較高的緣故，從瀝青砂地層采出的烴流體品質(zhì)可用碳數(shù)分布來描述。通常，較低碳數(shù)分布的產(chǎn)品如碳原子數(shù)小于25的產(chǎn)品被認為比碳原子數(shù)高于25的產(chǎn)品更有價值。在一個實施方案中，瀝青砂地層處理過程可包括給至少一些地層供熱以便能從該地層采出大部分流體為碳原子數(shù)小于約25或例如小于約20的烴流體。例如所采出的可凝流體中碳原子數(shù)大于約20的流體要少于20％(重量)。
現(xiàn)場處理方法可為瀝青砂地層內(nèi)的烴提供用來可移動化和/或熱解的熱量，以便從一些采用常規(guī)開采技術(shù)如地面采礦、溶解萃取等技術(shù)無法采出的地層中采出烴。這些烴存在于相對較深的瀝青砂地層中。例如這些烴可存在于比地表下500m深但比地表下700m淺的瀝青砂地層中。這些較深瀝青砂地層中的烴處于較冷溫度下而使這些烴基本是不可移動的。由于隨著地層在地表下深度的增加會使地層自然加熱現(xiàn)象加劇，因而在較深地層(例如大于地面以下700m的深度)中發(fā)現(xiàn)的烴可移動性要略高一些。因其可移動性烴可能更容易從這些較深地層中采出。但這些烴通常是API比重低于20°的重烴。在一些實施方案中，API比重可能會低于15°或者10°。
從瀝青砂地層采出的重烴可與輕烴混合，以使重烴可輸送到地面設施(例如經(jīng)管線泵送烴)。在一些實施方案中，經(jīng)第二管線(或用貨車)從其它地方(例如地面設施或另一采出點)將輕烴(例如石腦油)運來與重烴混合。購買輕烴和/或運送輕烴到地層處所花費用會使從地層采烴過程的費用顯著增加。在一個實施方案中，采出輕烴的地點就在采出重烴的地層處或附近(如距地層處100公里以內(nèi))而不是用第二管線供應輕烴，這樣就可使第二管線用于其它目的。除已用于泵送采出流體的第一管線外，第二管線可用來將采出流體從地層處泵送到地面設施。第二管線的這種利用方式進一步加大了在地層處或附近采出輕烴(調(diào)合劑)的經(jīng)濟可行性。另一個任選方法是在地層處建設一個地面設施或煉油廠。但這樣做成本高且在某些情況下是不可能的。
在一個實施方案中，可在采出重烴的地層處或附近(亦即重烴采出點附近)采出輕烴(例如調(diào)合劑)。輕烴可與重烴混合以便形成可輸送的混合物。將可輸送混合物引入第一管線內(nèi)，將流體輸送到距采出點約100公里外的遠方煉油廠或者運送設備?？奢斔突旌衔镆部杀灰氲较惹坝脕韺⒄{(diào)合劑(例如石腦油)輸送到采出點或附近的第二管線中。在采出點或附近處采出調(diào)合劑的方法能使向遠方煉油廠或運送設備的輸送量顯著提高而不用安裝另外管線。另外，所用調(diào)合劑可由煉油廠回收和出售而不用送回重烴采出點?？奢斔突旌衔镆灿米髯鳛檫h方煉油廠生產(chǎn)過程的原料。
在使用兩條管線系統(tǒng)且其中的一條管線專門用于把調(diào)合劑輸送到重烴采出點的實施方案中，重烴向現(xiàn)有的遠方地面設施的輸送量可能是一個限制因素。使用在重烴采出點或者附近處采出的調(diào)合劑能使重烴向遠方地面設施的輸送量顯著提高。在一些實施方案中，調(diào)合劑可用于清洗罐、管線、井眼等等。用于這些用途的調(diào)合劑將使從罐、管線或者井洗出的組分不會沉淀。
在一個實施方案中，重烴以第一混合物的形式從瀝青砂地層的第一區(qū)段采出。重烴可以包括API比重低于20°、15°或者10°的烴。提供給第一區(qū)段的熱量可使第一區(qū)段內(nèi)至少一些烴可移動。第一混合物可包括至少一些來自第一區(qū)段的可移動烴。第一混合物中的重烴可包括含量高于飽和烴含量的瀝青。例如，第一混合物的重烴中瀝青與飽和烴的比例大于約1、約1.5或大于約2。
提供給地層第二區(qū)段的熱量可將第二區(qū)段內(nèi)的至少一些烴熱解?？蓮牡诙^(qū)段采出第二混合物。第二混合物包括至少一些來自第二區(qū)段的熱解烴。來自第二區(qū)段的熱解烴包括第二區(qū)段采出的輕烴。第二混合物可包括較多量(與地層內(nèi)發(fā)現(xiàn)的重烴或烴相比)的諸如石腦油、甲烷、乙烷或丙烷(即飽和烴)和/或芳烴的烴。在一些實施方案中，輕烴中的瀝青與飽和烴比例小于約0.5、小于約0.05或者小于約0.005。
第二混合物的輕烴中的可凝成分可用作調(diào)合劑。除石腦油外，調(diào)合劑中還存在一些組分能使調(diào)合劑溶解大量的瀝青和/或固體烴。調(diào)合劑可用于清洗罐、管線和其它有固體(或半固體)烴沉淀的容器。
與重烴相比，第二混合物的輕烴包括更少的氮、氧氣和/或硫。例如，輕烴可結(jié)合有重量總百分比小于約5％、小于約2％或小于約1％的氮、氧和硫。重烴可結(jié)合有重量總百分比大于約10％、大于約15％或者大于約18％的氮、氧和硫。輕烴的API比重大于約20°、大于約30°或者大于約40°。
可將第一混合物和第二混合物進行調(diào)合來形成第三混合物。第三混合物可在重烴采出設備處或附近的地面生產(chǎn)設施處形成。第三混合物可有選定的API比重。選定的API比重可以為至少10°且在一些實施方案中為至少20°或30°。所選定的API比重應能使第三混合物進行有效運輸(例如經(jīng)管線輸送)。
第三混合物中第一混合物與第二混合物的比例可由第一混合物與第二混合物的API比重來確定。例如，第一混合物的API比重越低，則要生產(chǎn)具有選定API比重的第三混合物所需的第二混合物就越多。類似地，若要提高第二混合物的API比重，就要增大第一混合物/第二混合物的比值。在一些實施方案中，第三混合物中第一混合物/第二混合物的比值至少為3∶1。也可采用其它比例來生產(chǎn)具有所期望API比重的第三混合物。在某些實施方案中，可選擇第一混合物與第二混合物的比例從而使地層的總物質(zhì)采收率盡可能高。在一個實施方案中，第一混合物與第二混合物的比例選定為能將地層中最初烴質(zhì)量的至少50％(重量)采出。在其它一些實施方案中，地層中最初烴質(zhì)量的至少60％或者70％重量被采出。在一些實施方案中，第一混合物和第二混合物按能使從地層的采收率高于僅從地層采出第二混合物(亦即現(xiàn)場處理地層來生產(chǎn)輕烴)的特定比例進行調(diào)合。
可根據(jù)所期望的粘度、所期望的沸點、所期望的組成、所期望的各組分比例(例如所期望的瀝青與飽和烴之比或者所期望的芳烴與飽和烴之比)和/或所期望的第三混合物的密度來選擇第三混合物中第一混合物與第二混合物的比例。所選定的粘度和密度應使第三混合物能經(jīng)管線輸送或者可在地面設施中使用。在一些實施方案中，粘度(在大約4℃時)可選擇為小于約7500厘沲(cs)、小于約2000厘沲、小于約100厘沲或小于約10厘沲。厘沲是運動粘度單位。運動粘度乘以密度絕對粘度。密度(在大約4℃時)可以選擇為小于約1.0g/cm3、小于約0.95g/cm3或者小于約0.9g/cm3。瀝青與飽和烴之比可以選擇為小于約1、小于約0.9或者小于約0.7。芳烴與飽和烴之比可選為小于約4、小于約3.5或者小于約2.5。
在一個實施方案中，第三混合物中第一混合物與第二混合物的比例可根據(jù)第三混合物的相對穩(wěn)定性來選擇。第三混合物的一或若干組分可能從第三混合物中沉淀出來。例如瀝青沉淀物可能是因一些重烴和輕烴混合物所帶來的問題。當流體被減壓(如從增壓地層或容器移出時)和/或混合物組分有變化時瀝青質(zhì)可能會沉降。為使第三混合物能經(jīng)管線輸送或在地面設施中使用，可能需要第三混合物有最低相對穩(wěn)定性。最低相對穩(wěn)定性包括第一混合物與第二混合物之比應能使瀝青質(zhì)不會在室溫和/或升溫條件下從第三混合物中沉降出來?？捎脤嶒瀬泶_定能形成相對穩(wěn)定第三混合物所需要的第一混合物與第二混合物之比。例如，誘導沉降法、色譜分析法、滴定法和/或激光技術(shù)可用來確定第三混合物中瀝青的穩(wěn)定性。在一些實施方案中，瀝青質(zhì)從混合物中沉降出來但仍能懸浮于混合物中，因而該混合物可以進行運輸。通過現(xiàn)場處理采出的調(diào)合劑具有良好的與重烴調(diào)合特性(即重烴從與調(diào)合劑的混合物中沉降出來的可能性很小)。
在某些實施方案中，第二混合物(亦即輕烴混合物)中的樹脂含量可以決定第三混合物的穩(wěn)定性。例如，第二混合物中可能存在諸如軟瀝青或含雜原子如N、S或O樹脂的一些樹脂。通過將第一混合物與第二混合物進行混合，這些樹脂可提高所形成的第三混合物的穩(wěn)定性。在一些情況下，樹脂可使瀝青懸浮于混合物中并阻止瀝青質(zhì)沉降。
在某些實施方案中，市場狀況可決定第三混合物的性質(zhì)。市場狀況的實例包括但不限于對選定的辛烷值汽油的需求、寒冷氣候下需要加熱油品的需求、選定的柴油十六烷值的需求、選定的噴氣燃料煙點的需求、化學合成所用的氣態(tài)產(chǎn)品混合物的需求、含一定硫或氧化物量的車用燃料的需求或選定化學過程對原料的需求。
在一個實施方案中，可從瀝青砂地層的一個區(qū)段采出調(diào)合劑?！罢{(diào)合劑”是一種能與另一種材料混合而形成具有所期望性質(zhì)(例如粘度、密度、API比重等)混合物的材料。調(diào)合劑可以包括至少一些熱解烴。調(diào)合劑可以包括上述輕烴的第二混合物的一些性質(zhì)。例如，調(diào)合劑的API比重可為大于約20°、大于約30°或大于約40°。調(diào)合劑可與重烴調(diào)合來形成具有選定API比重的混合物。例如，調(diào)合劑可與API比重約15°以下的重烴調(diào)合來形成API比重至少約為20°的混合物。在某些實施方案中，調(diào)合劑可與重烴調(diào)合來形成可輸送混合物(例如可在管線中流動)。在某些實施方案中，重烴是從瀝青砂地層的另一區(qū)段采出的。在另一些實施方案中，重烴是從另一個瀝青砂地層或含重烴的任何其它地層采出的。
在一些實施方案中，地層的第一區(qū)段和第二區(qū)段可以位于同一地層的不同深度。例如，可從深度約500m到約1500m之間的區(qū)段、從深度約500m到約1200m之間的區(qū)段或從深度約500m到約800m之間區(qū)段采出重烴。在這些深度處，因油藏內(nèi)自然溫度較高，重烴略可移動(和可采出)?？蓮纳疃燃s10m到約500m之間的區(qū)段、從深度約10m到約400m之間的區(qū)段或從深度約10m到約250m之間的區(qū)段采出輕烴。在這些深度較淺處，因深度較淺處的自然溫度較低，重烴不易采出。此外，由于水沖刷和/或細菌降解作用增強，在這些深度較淺處重烴的API比重較低。在其它實施方案中，重烴和輕烴是從地下深度接近的第一區(qū)段和第二區(qū)段采出。在另一個實施方案中，輕烴和重烴是從不同地層中采出，但是兩個不同地層的相互距離較近。
在一個實施方案中，重烴是從深度約760m到約1070m之間的地層中(例如Faia(委內(nèi)瑞拉)的地層)冷采的。采出烴的API比重小于約9°。重烴冷采法的定義一般是指不給地層或采出井提供熱量(或者僅提供很少熱量)而采出溫熱(亦即可移動)重烴的過程。在其它實施方案中，可通過蒸汽注入法或蒸汽注入與冷采法相結(jié)合來采出重烴。重烴可與調(diào)合劑混合，以便將所采出重烴經(jīng)管線輸送。在一個實施方案中，調(diào)合劑是石腦油。石腦油可在遠離地層的一個地面設施中生產(chǎn)。
在其它實施方案中，可采用現(xiàn)場轉(zhuǎn)化處理法，將重烴與從地層較淺區(qū)段采出的調(diào)合劑進行混合。較淺區(qū)段可在深度小于約400m(例如小于150m)處。地層較淺區(qū)段可含有API比重小于約7°的重烴。調(diào)合劑可包括通過將地層較淺區(qū)段中的某些重烴進行熱解而生成的輕烴。調(diào)合劑的API比重約在35°以上(例如在40°以上)。
在某些實施方案中，可在瀝青砂地層的第一部分采出調(diào)合劑，再將其注入到(例如注入采出井)瀝青砂地層的第二部分(或者，在某些實施方案中，第二部分在另一個瀝青砂地層中)?？梢詮牡诙糠植沙鲋責N(例如通過冷采法)。與調(diào)合劑的混合過程可在采出井中和/或地層第二部分中進行?？山?jīng)第一部分中的采出井采出調(diào)合劑再將其泵送到第二部分的采出井。在一些實施方案中，可在與重烴混合淺將調(diào)合劑中的非烴流體(例如水或二氧化碳)、相-相分離烴和/或其它不期望的流體分離出去。
將調(diào)合劑注入瀝青砂地層一部分的方法能使調(diào)合劑與該部分中的重烴混合。調(diào)合劑可用來幫助從該地層中采出重烴。調(diào)合劑可降低該地層內(nèi)重烴的粘度。降低地層內(nèi)重烴的粘度可減輕與重烴冷采有關(guān)的結(jié)塊問題或其它問題。在一些實施方案中，調(diào)合劑可處于較高溫度并可用來給地層提供至少一些熱量以加大地層內(nèi)重烴的可移動性(亦即降低粘度)。調(diào)合劑升高的溫度可以是一個大約為調(diào)合劑采出時的溫度減去調(diào)合劑采出和運輸過程中一些熱量損失后的溫度。在某些實施方案中，調(diào)合劑可經(jīng)一個絕熱管線輸送以降低輸送過程中的熱量損失。
調(diào)合劑可與冷采重烴按照選定比例混合來形成具有選定API比重的第三混合物。例如，調(diào)合劑可與冷采重烴按1∶2或者1∶4的比例混合，以形成API比重大于約20°的第三混合物。在某些實施方案中，第三混合物的API比重大于約25°或是API比重高至足以使第三混合物可經(jīng)導管或管線輸送。在一些實施方案中，第三烴混合物的API比重介于約20°到約45°之間。在其它實施方案中，調(diào)合劑可與冷采重烴混合形成具有選定粘度、選定穩(wěn)定性和/或選定密度的第三混合物。
第三混合物可經(jīng)一個地層與地面設施或煉油廠之間的導管例如管線來輸送。第三混合物可經(jīng)管線輸送到另一個用于進一步運輸?shù)牡胤?例如，混合物可經(jīng)管線輸送到位于河流或者海岸的一個設備，混合物將從這些地方被油輪輸送到處理廠或者煉油廠)。在地層處采出調(diào)合劑(亦即從地層采出調(diào)合劑)的方法可降低從地層采出烴的總成本。此外，在地層處采出第三烴混合物的方法可省去另外供應輕烴和/或在該地點建造地面設施的需求。
在一個實施方案中，從瀝青砂地層采出的第三烴混合物可包括約20％(重量)或以上的輕烴(例如約50％(重量)或者80％(重量)的輕烴)和80％(重量)或以下的重烴(例如約50％(重量)或者約20％(重量)的重烴)。輕烴和重烴的重量百分比可根據(jù)例如輕烴和重烴的重量分布(或API比重)、第三混合物的相對穩(wěn)定性或者所期望的混合物API比重而變動。在某些實施方案中，可選擇輕烴的重量百分比，以便能將最少量的輕烴與重烴混合形成具有所期望密度和粘度的混合物。
圖12示出一個用來采出第一混合物以便與第二混合物調(diào)合的瀝青砂地層的實施方案的平面圖。瀝青砂地層90可包括第一區(qū)段92和第二區(qū)段94。例如，第一區(qū)段92可處在例如大于地表下約800m的深度。第一區(qū)段92中的重烴可經(jīng)第一區(qū)段中的采出井96采出。由于第一區(qū)段92的深度所致，第一區(qū)段92中的重烴無須加熱就可采出。第一區(qū)段92可處于能自然加熱而使第一區(qū)段中重烴可移動的深度以下。在一些實施方案中，可給第一區(qū)段92提供至少一些熱量以使第一區(qū)段92中的流體可移動。
可用位于第二區(qū)段內(nèi)的熱源30來加熱第二區(qū)段94。圖12示出的熱源30為基本上水平的熱源。熱源30所提供的熱量可將第二區(qū)段94內(nèi)的至少一些烴熱解。熱解的流體可經(jīng)采出井36從第二區(qū)段94采出。圖12示出的采出井36為基本上垂直的采出井。
在一個實施方案中，重烴在第一混合物中經(jīng)采出井96從第一區(qū)段92中采出。輕烴(亦即熱解烴)是在第二混合物中經(jīng)采出井36采出。第一混合物和第二混合物可在地面設施100中混合以形成第三混合物。第一混合物和第二混合物可按選定比例混合以便能形成所期望的第三混合物。第三混合物可經(jīng)管線98輸送到生產(chǎn)設施或者運輸設備。生產(chǎn)設施或者運輸設備可在遠離地面設施100的地方。在一些實施方案中，可用卡車或者輪船將第三混合物運送到生產(chǎn)設施或者運輸設備。在某些實施方案中，地面設施100可以是一個將采出井96采出混合物與采出井36采出混合物進行混合的簡單混合站，。
在某些實施方案中，從第二區(qū)段94采出的調(diào)合劑可經(jīng)采出井96注入到第一區(qū)段92中。調(diào)合劑與第一區(qū)段92中的重烴混合后可經(jīng)采出井96采出重烴與輕烴的混合物。在一些實施方案中，可通過將第二區(qū)段94采出的混合物中一些不期望的組分(例如水)分離出后形成調(diào)合劑。調(diào)合劑可在地面設施生產(chǎn)?？山?jīng)采出井96將調(diào)合劑從地面設施泵送并進入第一區(qū)段92。
圖13和14示出一個實驗結(jié)果。在該實驗中，經(jīng)熱解過程形成的調(diào)合劑102以不同比例與阿薩巴斯卡焦油(重烴110)混合形成三種調(diào)合混合物。第一混合物104包括80％調(diào)合劑102和20％重烴110。第二混合物106包括50％調(diào)合劑102和50％重烴110。第三混合物108包括20％調(diào)合劑102和80％重烴110。測定調(diào)合劑、重烴和各混合物的組成、性質(zhì)和瀝青質(zhì)穩(wěn)定性。
表1是混合物組成的測定結(jié)果。SARA分析法測定基于拔頂油的組成。SARA分析包括結(jié)合使用誘導沉降(對于瀝青)法和色譜柱分析法。還測定了基于全油的組成。
表1

關(guān)鍵詞Sat 飽和烴Aro 芳烴NSO 樹脂(含雜原子例如N、S和O)Asph 瀝青質(zhì)全油基本組成中瀝青質(zhì)含量隨混合物中調(diào)合劑102的百分比呈線性變化。圖13示出各個調(diào)合物(102、104、106、108和110)的SARA分析結(jié)果(飽和烴/芳烴比與瀝青質(zhì)/樹脂比的關(guān)系)。圖13的曲線示出依據(jù)SARA分析結(jié)果穩(wěn)定混合物和不穩(wěn)定混合物之間的差別。SARA分析過程的拔頂處理步驟去除了調(diào)合劑102的大部分影響(與基于全油的組成相比)，造成圖13中的非線性分布。所繪的第一混合物104、第二混合物106和第三混合物108比調(diào)合劑102更靠近重烴110。此外，所繪的第二混合物106和第三混合物108比較接近。所有調(diào)合物(102、104、106、108和110)都繪在臨界穩(wěn)定性區(qū)域內(nèi)。
調(diào)合劑102中包括極少量的瀝青質(zhì)(0.01％(重量)，基于全油組成)，重烴110約占13.2％(重量)(基于全油組成)，混合物(104、106和108)中瀝青質(zhì)的量在2.2％(重量)到10.3％(重量)(基于全油組成)間變動。全油性質(zhì)的其它指標是飽和烴/芳烴比和瀝青質(zhì)/樹脂比。第一混合物104的瀝青質(zhì)/樹脂比最低，該混合物所用的調(diào)合劑102百分比最大。第二混合物106和第三混合物108的瀝青質(zhì)/樹脂比近似，這表明混合物中的大部分樹脂源于重烴110的貢獻。各混合物的飽和物/芳烴比相對近似。
在三個溫度4.4℃(40°F)、21℃(70°F)和32℃(90°F)下測定混合物的密度和粘度。還測定了混合物在15℃(60°F)下的密度和API比重，并用于計算在其它溫度下的API比重。此外，測定了三個混合物(104、106和108)各自的絮凝點分析值(FPA)。FPA是通過正庚烷滴定法來確定的。用近紅外激光器確定絮凝點。從溶液沉降出的瀝青質(zhì)會阻斷光源。FPA實驗用一組已知問題和沒問題混合物的值進行修正。通常，F(xiàn)PA值小于2.5被認為是不穩(wěn)定的，大于3.0被認為是穩(wěn)定的，2.5-3.0之間認為是臨界狀態(tài)。表2示出三個混合物在四個溫度下的FPA、密度、粘度和API比重的值。

關(guān)鍵詞FPA 絮凝點分析值Spec.Grav.相對于水的比重Density(g/cc) 密度，單位克/立方厘米API 相對于水的API比重Visc.(cs) 粘度，單位厘沲
FPA實驗結(jié)果表明含有較少量重烴的混合物不太穩(wěn)定。穩(wěn)定性較差原因可能是已在這些混合物中有一定比例的會降低瀝青質(zhì)溶解度的脂族組分的緣故。第一混合物104是最不穩(wěn)定的，其FPA值為1.5，示出不穩(wěn)定性與瀝青質(zhì)沉降的關(guān)系。
第二組合物106呈現(xiàn)出不同性能。第二混合物106的FPA值為2.2，示出不穩(wěn)定性與瀝青質(zhì)沉降的關(guān)系。FPA分析表明瀝青質(zhì)發(fā)生沉降、重新溶解、然后隨著正庚烷的持續(xù)加入而再次沉降。
第三混合物108的FPA分析表明，如同第二混合物106所出現(xiàn)的情況，瀝青質(zhì)發(fā)生沉降、重新溶解、然后隨著正庚烷的持續(xù)加入而再次沉降。但第三混合物108的第一次沉降沒有第二混合物106的明顯。第三混合物108的FPA值為2.8，表明第三混合物具有臨界穩(wěn)定性。樣品混合物的高粘度所帶來的緩慢均質(zhì)化問題最可能是導致沉降、重新溶解、然后隨著正庚烷的持續(xù)加入而再次沉降的原因。
隨著溫度的提高，各個混合物(104、106和108)都示出相似的密度變化。API值隨密度的降低而相應增加。但各混合物的粘度變化有所不同。
第一混合物104的粘度受溫度影響最小，21℃和32℃下的粘度分另為4.4℃下粘度的約70％和約57％。第二混合物106的21℃下粘度降低到原值(4.4℃下的粘度)的約48％且32℃下降低到原值的約30％。第三混合物108受溫度影響最大，21℃和32℃時的粘度分別為原值的約21％和約9％。如圖14所示，在粘度與溫度的對數(shù)曲線上，粘度變化近似呈線性關(guān)系。
對三個天然瀝青砂基巖中所含的焦油樣品進行實驗室實驗。三個焦油樣品從西加拿大的阿薩巴斯卡瀝青砂礦區(qū)采集。在每種情況下，將從井眼收集的巖芯材料混合然后進行破碎處理。破碎后的巖芯材料一份用于蒸餾處理，而另一個重復抽樣的等分樣品則保存用于對比分析。所取樣材料包括砂礦基巖內(nèi)的焦油樣品。
各實驗所采用的加熱速率為1℃/天、5℃/天和10℃/天不等。各實驗所采用的壓力為1巴、7.9巴和28.6巴不等。實驗#78在無背壓(約1巴絕對值)和加熱速率為1℃/天的條件下進行。實驗#79在無背壓(約1巴絕對值)和加熱速率為5℃/天的條件下進行。實驗#81在無背壓(約1巴絕對值)和加熱速率為10℃/天的條件下進行。實驗#86在7.9巴(絕對值)和加熱速率為10℃/天的條件下進行。實驗#96在28.6巴(絕對值)和加熱速率為10℃/天的條件下進行。通常，最初需要0.5到1.5千克樣品才能裝滿蒸餾室。
表3示出實驗#81、實驗#86和實驗#96中最初焦油樣品和所產(chǎn)出流體的元素分析結(jié)果。這些數(shù)據(jù)全部采用10℃/天的加熱速率。各實驗的差別僅是壓力不同。
表3

如表3所示，瀝青砂的熱解過程降低了產(chǎn)出流體中的氮、硫和氧的重量百分比。提高熱解實驗中的壓力看來能降低采出流體中的氮、硫和氧的重量百分比。
表4示出實驗#81、實驗#86、實驗#96和最初焦油的NOISE(氮氧化物離子化頻譜分析評價法)分析數(shù)據(jù)。高分子量殘渣中發(fā)現(xiàn)仍留有一定重量百分比(47.2％)的最初焦油。
表4


由先前描述的方法測量化學組成，由液相色譜測定芳族類物質(zhì)含量并假定例如，在nC13和nC14峰之間的中點和nC14和nC14峰之間的所有產(chǎn)物是C14材料，由GC測量碳數(shù)目的分布。
在一個滾筒中裝入阿薩巴斯卡瀝青砂并加熱。從滾筒中產(chǎn)出蒸汽，將其冷卻、分離成液體和氣體，然后進行分析。進行兩個獨立實驗，每個實驗使用來自同一批次的瀝青砂，但一個實驗中滾筒壓力維持在1巴(絕對值)(低壓實驗)，而另一個實驗中滾筒壓力維持在6.9巴(絕對值)(高壓實驗)。溫度升高時，使?jié)L筒壓力自動提高到所維持的壓力。
圖16示出當滾筒溫度升高時滾筒所產(chǎn)出液體的API比重。曲線120表示高壓實驗的結(jié)果而曲線122表示低壓實驗的結(jié)果。如圖16所示，較高滾筒壓力下能夠產(chǎn)出較高品質(zhì)的流體。據(jù)信在較高滾筒壓力下形成較高品質(zhì)流體的原因是在高壓實驗過程中滾筒內(nèi)發(fā)生了更多的氫化反應。盡管高壓實驗中氣體內(nèi)的氫氣濃度較低，但滾筒壓力很高，因此，高壓實驗中滾筒內(nèi)的氫氣分壓較大。
采用三維(3-D)模擬模型(STARS，計算機建模小組(CMG)，卡爾加里，加拿大)來模擬瀝青砂地層現(xiàn)場轉(zhuǎn)化處理過程。采用另一類數(shù)字編碼(CFX，AEA Technology，Oxfordshire，UK)來計算注熱量。初始注熱量計算為500瓦/英尺(1640瓦/米)。該三維模擬以瀝青砂所用的膨脹-再壓縮模型為基礎。所用的目標區(qū)厚度為50米。依據(jù)加拿大北阿爾伯達省的瀝青砂地層的平均油藏性質(zhì)，模擬過程所輸入數(shù)據(jù)如下目標區(qū)深度＝280m；厚度＝50m；孔隙度＝0.27；油飽和度＝0.84；水飽和度＝0.16；滲透率＝1000毫達；垂向滲透率/橫向滲透率＝0.1；上覆巖層＝頁巖；和基巖＝濕碳酸巖。
根據(jù)阿薩巴斯卡瀝青砂中所發(fā)現(xiàn)的流體種類，在STARS模擬過程中使用6個組分的流體。這6個組分流體是重流體、輕流體、氣體、水、預焦物(pre-char)和焦炭。加熱井間的間距設定為9.1m，呈三角形布局分布，在一個模擬實驗中，使用11個水平加熱器，每個加熱器長度為91.4m，初始輸出熱量按預先計算的值設定為約1640瓦/米。在地層中央布置一個垂直采出井。
圖17例示說明重烴124和輕烴126的油產(chǎn)率(m3/天)與時間(天)的關(guān)系。重烴124在約150天時達到最大值3m3/天。輕烴126在約950天時達到最大值9.6m3/天。此外，在輕烴126開始產(chǎn)出之前幾乎所有重烴124就已采完。重烴較早產(chǎn)出要歸因于冷重烴(相對未加熱和未熱解重烴而言)的產(chǎn)出。
在一些實施方案中，不需要過早產(chǎn)出重烴。圖18說明在加熱前期500天禁采條件下重烴128和輕烴的130的油產(chǎn)率(m3/天)與時間的關(guān)系。圖18中重烴128的產(chǎn)量顯著低于圖17中重烴124的產(chǎn)量。而圖18中輕烴130的產(chǎn)量要高于圖17中輕烴126的產(chǎn)量，約950天時達到最大值11.5m3/天。通過在加熱前期500天禁采的方法可提高輕烴/重烴百分比。
圖19說明三個不同位置的水平采出井頂部132、中部134和底部136所得到的油累積采收百分率與時間(天)的關(guān)系。最高的油累積采收率是用底層部位采出井136獲得的。中部采出井134和頂部采出井132的油累積采收率差別較小。圖20說明在中部采出井和底部采出井處重烴和輕烴產(chǎn)率(m3/天)與時間關(guān)系。如圖20所示，底部采出井138的重烴產(chǎn)量高于中部采出井140的重烴產(chǎn)量。底部采出井142的輕烴產(chǎn)量與中部采出井144的輕烴產(chǎn)量之間的差別較小。底部采出井獲得較高油累積采收率(如圖19所示)的原因是重烴產(chǎn)量增加。
用3-D模擬模型(STARS)來模擬瀝青砂地層現(xiàn)場轉(zhuǎn)化過程。采用有限差分模擬(CFX)的另一類數(shù)字編碼來計算地層的井眼布局所需的熱量輸入值數(shù)據(jù)。熱量輸入值數(shù)據(jù)用作三維模擬模型的邊界條件。
模擬所用參數(shù)以加拿大阿爾伯達省Peace River盆地的地層性質(zhì)為基礎地層厚度＝28m，地層有三層(河口層，下河口層和河流沉積層)；河口層厚度＝10m(地層的上層部位)；孔隙度＝0.28；滲透率＝150毫達；垂向滲透率/橫向滲透率＝0.07；油飽和度＝0.79；下河口層厚度＝9m(地層的中層部位)；孔隙度＝0.28；滲透率＝825毫達；垂向滲透率/橫向滲透率＝0.6；油飽和度＝0.81；河流沉積層厚度＝9m(地層下部)；孔隙度＝0.30；滲透率＝1500毫達；垂向滲透率/水平滲透率＝0.7；和油飽和度＝0.81。
圖21示出在3-D STARS模擬實驗中所用的6個加熱井146在地層148中的布局圖。如圖21所示，加熱井之間的水平間距為約15m，且加熱井的水平長度為91.4m。采出井位置在中層部位150和底層部位152之間變動，圖22和23示出實驗數(shù)據(jù)。
圖22說明采用中層部位采出井和井底壓力為7.9巴(絕對值)條件下采出的油API比重以及重烴和輕烴的油產(chǎn)率(m3/天)。如圖22所示，輕烴154的產(chǎn)出時間要晚于重烴156的產(chǎn)出時間。在輕烴154產(chǎn)率達到最大(約第900天)和重烴156基本采完的同時，組合采出的158的API比重增加到最大值40°。
圖23說明采用底層部位采出井和井底壓力約為7.9巴(絕對值)條件下采出的油API比重以及重烴和輕烴的油產(chǎn)率(m3/天)。如圖23所示，與圖22對中部采出井所示出的情況相似，輕烴160的產(chǎn)出時間晚于重烴162的產(chǎn)出時間。組合采出的164的API比重在1200天達到最大值35°，約同一時間重烴156采完。與用中層部位采出井得到的API比重(圖22所示)相比，圖23中API比重較低的原因可能緣于早期采出過程中重(冷)烴產(chǎn)出量的增加。
圖24說明3-D STARS模擬實驗所采用的另一種加熱井和采出井布局圖。加熱井166(a-l)以如圖24所示的交替三角形布局水平布置在地層148中。加熱井166(a-l)之間的水平間距約為6m。以交替三角形布局的加熱井的水平長度為91.4m。水平采出井布置在地層頂部(頂部采出井168)、地層中部(中部采出井170)或者地層底部(底部采出井172)附近。加熱井距地層的不滲透部分(例如下覆和/或上覆巖層)約3m。
圖25說明采用底部采出井和井底壓力約為7.9巴(絕對值)條件下重烴174和輕烴176的油產(chǎn)率(m3/天)與時間(天)的關(guān)系。如圖25所示，在生產(chǎn)早期(約前250天)重烴174的采出量非常顯著。約200天后油生產(chǎn)似乎移向輕烴176的產(chǎn)出。曲線178說明地層中的平均壓力與時間的關(guān)系。在重烴采出的早期階段地層中的平均壓力示出是上升的。當輕烴開始采出時，平均壓力開始下降。
圖26說明采用中部采出井和井底壓力約為7.9巴(絕對值)條件下重烴180和輕烴182的油產(chǎn)率(m3/天)與時間(天)的關(guān)系。如圖26所示，在輕烴產(chǎn)出之前就有一些重烴產(chǎn)出。但與采用底部采出井的模擬實驗相比(如圖25所示)，重烴產(chǎn)量要少。在圖26中重烴最高產(chǎn)率為9m3/天，而圖25中重烴最高產(chǎn)率為23m3/天。曲線184說明地層中的平均壓力與時間的關(guān)系。在重烴采出的早期階段地層中的平均壓力略有增加，隨著輕烴開始采出則壓力會略有下降。
圖27說明采用頂部采出井和井底壓力約為7.9巴(絕對值)條件下重烴186和輕烴188的油產(chǎn)率(m3/天)與時間(天)的關(guān)系。如圖27所示，頂部采出井的輕烴產(chǎn)量略高于中部采出井的輕烴產(chǎn)量(如圖26所示)。頂部采出井的重烴產(chǎn)量小于底部采出井的重烴產(chǎn)量(如圖25所示)。采出井越靠近地層的頂部，重烴的產(chǎn)量就越低。重烴產(chǎn)量降低的原因可能是當重烴可移動時因重烴的重力滲泄作用而造成的，以及在地層頂部汽相流體產(chǎn)出量增加導致的。曲線190說明地層中的平均壓力與時間的關(guān)系。地層中的平均壓力基本成上升趨勢，一直到輕烴開始采出才開始下降。
從本說明書中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可顯見本發(fā)明各個方面的進一步改進和替換實施方案。因此，本說明書應理解為是說明性的，只是用來為本領(lǐng)域技術(shù)人員講解實施本發(fā)明的通常方式。應該理解，本文所示出和描述的本發(fā)明形式是作為目前的優(yōu)選實施方案。所說明和描述的要素和材料都可以替換，部分過程和整個過程可反向進行，且本發(fā)明的某些特點可獨立使用，所有這些對已了解本發(fā)明說明書的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說都是顯而易見的。在不偏離下述權(quán)利要求定義的本發(fā)明精神實質(zhì)和范圍的前提下，本文所述的要素可以做出變動。
權(quán)利要求
1.一種現(xiàn)場處理瀝青砂地層的方法，包括由一或若干熱源給至少一部分瀝青砂地層提供熱量；使熱量能從一或若干熱源傳遞到地層的一個選定區(qū)段，將選定區(qū)段內(nèi)的至少一些烴熱解；從選定區(qū)段采出烴混合物；和控制混合物的采出過程來調(diào)節(jié)至少一些烴在地層中經(jīng)受熱解溫度的時間，以便采出選定品質(zhì)的烴混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在至少一些烴已熱解之前禁止采出至少一部分烴混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項所述的方法，其中選定的品質(zhì)包括選定的最小API比重。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其中選定的品質(zhì)包括API比重至少約為20°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其中選定的品質(zhì)包括選定的重烴最高重量百分比。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法，其中選定的烴混合物的品質(zhì)包括平均碳數(shù)小于12。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法，進一步包括經(jīng)至少一個采出井從選定區(qū)段中采出混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法，進一步包括從采出混合物中取出樣流來測定采出混合物的選定品質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法，進一步包括用實驗室處理地層樣品的方法來確定采出混合物中至少一些烴經(jīng)受熱解溫度的時間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的方法，進一步包括用計算機模擬處理地層的方法來確定采出混合物中至少一些烴經(jīng)受熱解溫度的時間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的方法，進一步包括維持選定區(qū)段的壓力，使該壓力低于地層的靜巖壓力。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的方法，進一步包括維持選定區(qū)段中的壓力，使該壓力低于地層的靜水壓力。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項所述的方法，進一步包括通過調(diào)控由至少一個熱源所提供的熱量來控制烴混合物的選定品質(zhì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項所述的方法，進一步包括通過調(diào)控地層中一或若干采出井內(nèi)的壓力來控制烴混合物的選定品質(zhì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項所述的方法，進一步包括維持地層壓力低于35巴(絕巴)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項所述的方法，進一步包括維持選定區(qū)段內(nèi)的平均溫度低于375℃。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項所述的方法，進一步包括當?shù)貙又袣錃夥謮簽橹辽偌s0.5巴(絕巴)時采出烴混合物。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項所述的方法，其中由至少一個熱源提供的熱量基本是通過熱傳導作用傳遞到至少一部分地層。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18中任一項所述的方法，其中一或若干熱源包括電加熱器、燃燒加熱器、射頻加熱器和/或其它加熱器。
20.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項所述的方法，進一步包括由一或若干熱源構(gòu)成的第一組熱源給地層的第一區(qū)段提供熱量，使提供給第一區(qū)段的熱量將至少一些烴熱解；由一或若干熱源構(gòu)成的第二組熱源給地層的第二區(qū)段提供熱量，使提供給第二區(qū)段的熱量使至少一些烴可移動；促使至少一部分烴從第二區(qū)段流入第一區(qū)段；和從地層采出烴混合物，所采出混合物包括至少一些熱解的烴。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，進一步包括給第二區(qū)段提供熱量，使提供給第二區(qū)段的熱量能將至少一些烴熱解。
22.根據(jù)權(quán)利要求20-21中的任一權(quán)利要求所述的方法，進一步包括由一或若干熱源構(gòu)成第三組熱源給地層的第三區(qū)段提供熱量，使提供給第三區(qū)段的熱量能使至少一些烴可移動；和使第三區(qū)段的一部分烴經(jīng)第二區(qū)段流入第一區(qū)段。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中第三區(qū)段基本鄰近第二區(qū)段和/或第二區(qū)段基本上鄰近第一區(qū)段。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或者23所述的方法，進一步包括用提供給第三區(qū)段的熱量將第三區(qū)段內(nèi)的至少一些烴熱解。
25.根據(jù)權(quán)利要求20-24中任一項所述的方法，進一步包括經(jīng)第一區(qū)段內(nèi)或附近處的至少一個采出井采出烴混合物。
26.根據(jù)權(quán)利要求20-25中任一項所述的方法，進一步包括促使至少一部分可移動烴從第二區(qū)段流入第一區(qū)段。
27.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項所述的方法，進一步包括由一或若干熱源給地層的一個選定區(qū)段提供熱量，使提供給選定區(qū)段的熱量能將地層下層部位的至少一些烴熱解；和從地層的上層部位采出烴混合物，其中烴混合物包括至少一些來自地層下層部位的熱解烴。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中上層部位大致包括瀝青砂地層的上面一半。
29.根據(jù)權(quán)利要求27-28中任一項所述的方法，其中下層部位大致包括瀝青砂地層的下面一半。
30.根據(jù)權(quán)利要求27-29中任一項所述的方法，進一步包括采出汽態(tài)的烴混合物。
31.根據(jù)權(quán)利要求27-30中任一項所述的方法，其中烴混合物包括API比重大于約15°。
32.根據(jù)權(quán)利要求27-31中任一項所述的方法，進一步包括促使至少一部分烴從下層部位流入上層部位。
33.根據(jù)權(quán)利要求1-26中任一項所述的方法，進一步包括選擇性限制靠近加熱井選定部位的溫度，以防止在選定部位或附近處形成焦炭；和經(jīng)加熱井選定部位采出至少一些烴混合物。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，進一步包括在選定部位產(chǎn)生水，以防止在加熱井選定部位或附近處形成焦炭。
35.根據(jù)權(quán)利要求33-34中任一項所述的方法，其中加熱井基本是水平方向布置在選定區(qū)段內(nèi)。
36.根據(jù)權(quán)利要求33-35中任一項所述的方法，其中選擇性限制溫度的方法包括在選定區(qū)段中給加熱井選定部位處提供的熱量要低于給加熱井其它部位提供的熱量。
37.根據(jù)權(quán)利要求33-36中任一項所述的方法，其中選擇性限制溫度的方法包括維持選定部位附近的溫度低于熱解溫度。
38.根據(jù)權(quán)利要求33-37中任一項所述的方法，進一步包括經(jīng)至少一個采出井從選定區(qū)段采出混合物。
39.根據(jù)權(quán)利要求33-38中任一項所述的方法，進一步包括給加熱井的頂頭部分提供至少一些熱量，以維持所采出的烴為汽態(tài)。
40.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項所述的方法，進一步包括通過變動混合物的采出位置來控制所采出混合物的品質(zhì)。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，進一步包括經(jīng)選定區(qū)段中或附近的至少一個采出井采出烴混合物。
42.根據(jù)權(quán)利要求40-41中任一項所述的方法，其中變動采出井內(nèi)采出位置的方法包括改變采出井中采出混合物所用的穿孔位置和/或改變地層中采出井的位置和/或改變地層中采出井的數(shù)量。
43.根據(jù)權(quán)利要求40-41中任一項所述的方法，其中變動混合物采出位置的方法包括改變地層中基本水平走向的采出井位置。
44.根據(jù)權(quán)利要求40-43中任一項所述的方法，其中變動混合物采出位置的方法包括改變采出井與一或若干熱源之間的距離。
45.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項所述的方法，其中所述方法用來從選定區(qū)段采出一種調(diào)合劑，至少一部分調(diào)合劑適合與第二混合物調(diào)合，以形成具有選定性質(zhì)的第三混合物。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中第二混合物包括API比重小于約15°的粘性原油，且調(diào)合劑適合與該粘性液體調(diào)合以形成粘度低于該粘性液體的第三混合物。
47.根據(jù)權(quán)利要求45-46中任一項所述的方法，進一步包括從瀝青砂地層第二區(qū)段采出第二混合物，且將第二混合物與調(diào)合劑進行調(diào)合來形成第三混合物。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中選定區(qū)段和第二區(qū)段位于橫向和/或垂向錯開的不同瀝青砂地層。
49.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中選定區(qū)段和第二區(qū)段是在同一瀝青砂地層內(nèi)垂向錯開。
50.根據(jù)權(quán)利要求45-49中任一項所述的方法，進一步包括從瀝青砂地層的第二區(qū)段冷采出第二混合物。
51.根據(jù)權(quán)利要求45-50中任一項所述的方法，進一步包括將調(diào)合劑注入瀝青砂地層的第二區(qū)段，以便在瀝青砂地層中采出第三混合物。
52.根據(jù)權(quán)利要求45-51中任一項所述的方法，進一步包括將調(diào)合劑注入瀝青砂地層第二區(qū)段的采出井中，以便在采出井中采出第三混合物。
53.根據(jù)權(quán)利要求45-52中任一項所述的方法，其中第三混合物適合經(jīng)管線輸送。
54.根據(jù)權(quán)利要求45-53中任一項所述的方法，其中第二混合物的粘度較高，不能經(jīng)濟地通過管線輸送100公里以上距離，而第三混合物的粘度降低，能夠經(jīng)濟地通過管線輸送100公里以上。
55.根據(jù)權(quán)利要求45-54中任一項所述的方法，其中通過將調(diào)合劑與液體進行調(diào)合的手段來形成第三混合物的選定性質(zhì)，從而使第三混合物具有選定的API比重、選定的粘度、選定的密度、選定的瀝青質(zhì)/飽和烴比、選定的芳烴/飽和烴比和/或選定的雜質(zhì)含量。
56.根據(jù)權(quán)利要求45-55中任一項所述的方法，其中第三混合物選定的性質(zhì)包括API比重大于約10°。
57.根據(jù)權(quán)利要求45-56中任一項所述的方法，其中第三混合物選定的性質(zhì)包括在4℃時粘度小于約7500cs。
58.根據(jù)權(quán)利要求45-57中任一項所述的方法，其中第三混合物選定的性質(zhì)包括在4℃時密度小于約1g/cm3。
59.根據(jù)權(quán)利要求45-58中任一項所述的方法，其中第三混合物選定的性質(zhì)包括瀝青質(zhì)/飽和烴比小于1。
60.根據(jù)權(quán)利要求45-59中任一項所述的方法，其中第三混合物選定的性質(zhì)包括芳烴/飽和烴比小于4。
61.根據(jù)權(quán)利要求45-60中任一項所述的方法，其中調(diào)合劑包括至少一些熱解的烴。
62.一種根據(jù)權(quán)利要求45-61中任一權(quán)利要求的方法所采出的調(diào)合劑。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的調(diào)合劑，其中調(diào)合劑包括API比重至少約為15°。
64.一種根據(jù)權(quán)利要求62或者63所述調(diào)合劑與一種液體的混合物，環(huán)境溫度下瀝青質(zhì)在該混合物中基本是穩(wěn)定的。
65.一種根據(jù)權(quán)利要求62或者63所述調(diào)合劑與一種液體的混合物，該混合物中包括等于或者小于約20％(重量)的調(diào)合劑。
66.一種通過將權(quán)利要求62-63中任一項所述的調(diào)合劑與一種粘性原油混合而采出的可泵送混合物，其中的調(diào)合劑是按權(quán)利要求45-61的任一方法采出的，且其中可泵送混合物具有選定的性質(zhì)如選定的API比重、選定的粘度、選定的密度和/或選定的雜質(zhì)含量。
67.一種可按權(quán)利要求1-61的任一方法獲得的烴混合物。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的混合物，其中混合物可按權(quán)利要求1-61的任一方法獲得。
69.一種現(xiàn)場處理瀝青砂地層的方法，包括由一或若干熱源給至少一部分瀝青砂地層提供熱量；將熱量從一或若干熱源傳遞到地層的一個選定區(qū)段，使該熱量將選定區(qū)段內(nèi)至少一些烴的粘度降低；給地層的選定區(qū)段提供氣體，該氣體能使選定區(qū)段中的至少一些烴產(chǎn)生流動；和從選定區(qū)段采出烴混合物。
70.根據(jù)權(quán)利要求69所述的方法，進一步包括用所提供的氣體增加選定區(qū)段的壓力。
71.根據(jù)權(quán)利要求69-70中任一項所述的方法，其中一或若干熱源的加熱區(qū)段之間的間距小于約50m而大于約5m。
72.根據(jù)權(quán)利要求69-71中任一項所述的方法，其中氣體包括二氧化碳和/或氮氣和/或甲烷。
73.根據(jù)權(quán)利要求69-72中任一項所述的方法，其中氣體包括蒸汽和/或水，且其中的水在地層中形成蒸汽。
74.根據(jù)權(quán)利要求69-73中任一項所述的方法，其中氣體包括從地層采出的氣體。
75.根據(jù)權(quán)利要求69-74中任一項所述的方法，進一步包括使熱量能傳遞到選定區(qū)段，以便所提供的熱量可按權(quán)利要求1-61的任一方法將選定區(qū)段內(nèi)的至少一些烴熱解。
76.根據(jù)權(quán)利要求69-74中任一項所述的方法，進一步包括控制由一或若干熱源傳遞的熱量和控制所提供氣體的流量，以便能控制選定區(qū)段內(nèi)烴的流量。
77.根據(jù)權(quán)利要求69-76中任一項所述的方法，進一步包括經(jīng)選定區(qū)段中或者附近的至少一個采出井采出烴混合物。
78.根據(jù)權(quán)利要求69-77中任一項所述的方法，進一步包括經(jīng)選定區(qū)段內(nèi)的至少一個注入井提供氣體。
79.根據(jù)權(quán)利要求69-77中任一項所述的方法，其中至少一個采出井和至少一個注入井是基本水平布置在選定區(qū)段內(nèi)；并且其中至少一個熱源是基本垂直向布置在選定區(qū)段內(nèi)，以便能在至少一個采出井和至少一個注入井之間沿熱源長度形成一個流動通道。
80.根據(jù)權(quán)利要求69-77中任一項所述的方法，其中至少一個采出井和至少一個注入井是基本垂向布置在選定區(qū)段內(nèi)；并且其中至少一個熱源是基本水平布置在選定區(qū)段內(nèi)，以便能在至少一個采出井和至少一個注入井之間沿熱源長度形成一個流動通道。
81.根據(jù)權(quán)利要求79或者80所述的方法，其中當形成一個沿熱源長度的流動通道時將熱源關(guān)閉。
82.一種現(xiàn)場處理瀝青砂地層的方法，包括由一或若干熱源的構(gòu)成第一組熱源給地層的第一區(qū)段提供熱量，使提供給第一區(qū)段的熱量能將至少一些烴熱解；由一或若干熱源構(gòu)成的第二組熱源給地層的第二區(qū)段提供熱量，使提供給第二區(qū)段的熱量能使至少一些烴可移動；促使至少一部分烴從第二區(qū)段流入第一區(qū)段；和從地層采出烴混合物，所采出混合物包括至少一些熱解的烴。
83.一種現(xiàn)場處理瀝青砂地層的方法，包括由一或若干熱源給至少一部分瀝青砂地層提供熱量；使熱量能從一或若干熱源傳遞到地層的一個選定區(qū)段，將選定區(qū)段內(nèi)的至少一些烴熱解；選擇性限制靠近加熱井選定部位的溫度，以防止在選定部位或附近處形成焦炭；和經(jīng)加熱井選定部位采出至少一些烴混合物。
84.一種現(xiàn)場處理瀝青砂地層的方法，包括由一或若干熱源給至少一部分瀝青砂地層提供熱量；使熱量能從一或若干熱源傳遞到地層的一個選定區(qū)段，將選定區(qū)段內(nèi)的至少一些烴熱解；從選定區(qū)段采出混合物；和通過變動混合物的采出位置來控制所采出混合物的品質(zhì)。
85.一種現(xiàn)場處理瀝青砂地層的方法，包括由一或若干熱源給地層的一個選定區(qū)段提供熱量，使提供給選定區(qū)段的熱量能將至少一些烴熱解；和從選定區(qū)段采出調(diào)合劑，其中至少部分調(diào)合劑適合用來與液體混合形成具有選定性質(zhì)的混合物。
86.一種現(xiàn)場處理瀝青砂地層的方法，包括由一或若干熱源給地層的一個選定區(qū)段提供熱量，使提供給選定區(qū)段的熱量能將地層下層部位中的至少一些烴熱解；和從地層上層部位采出烴混合物，其中的烴混合物包括至少一些來自地層下層部位的熱解烴。
全文摘要
一種現(xiàn)場處理瀝青砂地層(32)的方法，包括由一或若干熱源(30)給瀝青砂地層的一部分提供熱量。使熱量從熱源傳遞到地層的選定區(qū)段，將選定區(qū)段內(nèi)的至少一些烴熱解。通過控制混合物的采出過程來調(diào)節(jié)在地層中至少一些烴經(jīng)受熱解溫度的時間的手段，從選定區(qū)段采出具有選定品質(zhì)的烴混合物。
文檔編號E21B43/14GK1639443SQ02810863
公開日2005年7月13日 申請日期2002年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月24日
發(fā)明者S·D·克蘭, M·D·S·丁德洛克, J·M·卡拉尼克斯, K·A·美赫爾, A·M·梅西爾, E·德羅菲格內(nèi)克, H·J·文格爾, S·L·韋林頓, E·張 申請人:國際殼牌研究有限公司