重 復步驟a)至d)。
【附圖說明】
[0066] 參考附圖詳細描述本發(fā)明如下，其中：
[0067] 圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的渣油輔助的原位改質(zhì)（RAISUP)工藝的示意 圖；
[0068] 圖2為本發(fā)明第二實施方式的渣油輔助的原位催化改質(zhì)工藝的示意圖；
[0069] 圖2A為使用多井組的RAISUP工藝的平面示意圖；
[0070] 圖2B為將一個或多個垂直井作為注入井/采油井的各種RAISUP工藝的截面示意 圖；
[0071] 圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的開采室的示意圖；
[0072] 圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的改質(zhì)井和開采室中的典型溫度梯度示意圖；
[0073] 圖5為根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的成改質(zhì)井組的地面設施的示意圖；
[0074] 圖6為根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式利用脫浙青油用于改質(zhì)井組的地面設施的示 意圖；
[0075] 圖7為根據(jù)本發(fā)明的改質(zhì)區(qū)的示意圖；
[0076] 圖8為根據(jù)本明的另一個實施方式利用蒸汽吹入的方法。
【具體實施方式】
[0077] 概述
[0078] 根據(jù)本發(fā)明以及【附圖說明】，描述了烴開采操作過程中原位改質(zhì)的系統(tǒng)、設備和方 法。特別地，該方法能夠在生產(chǎn)井腔室將重質(zhì)油和浙青改質(zhì)，并且利用熱注入流體形成腔 室。在第一實施方式中，所述熱注入流體包括渣油餾分。在第二實施方式中，所述注入流體 包括脫浙青油。在上述兩實施方式中，氫氣和催化劑可與熱殘余物或脫浙青油同時注入以 促進重質(zhì)油和浙青的改質(zhì)和開采。
[0079] 根據(jù)本發(fā)明以及說明書的上下文內(nèi)容，提供本文中所使用術語的一般定義。額 外的重質(zhì)烴通常被定義為餾出溫度在500°C (常壓下）以上的那些烴餾分或者具有API 比重小于10(大于l〇〇〇kg/m3)。重質(zhì)烴在溫度350°C -500°c被蒸餾或者具有API比重 10-22. 3(920-1000kg/m3)。中間烴在溫度200°C _350°C被蒸餾出來并且通常具有API比 重22. 3API-31. IAPI (870-920kg/m3)。輕質(zhì)烴被定義為具有API比重高于31. IAPI (小于 870kg/m3)和在低于200°C下被蒸餾出。
[0080] 殘余餾分是蒸餾溫度高于540°C的餾分。脫浙青油（DAO)餾分是脫浙青單元（DAU) 從浙青中分離的柏油的粗餾分。
[0081] 殘余物輔助的改質(zhì)工藝（RAISUP)
[0082] 在第一實施例中，如圖1所示，本發(fā)明提供一種在具有改質(zhì)井組13的原位改質(zhì)室 12中的用于殘余物輔助的改質(zhì)系統(tǒng)（RAISUP)。根據(jù)該實施方式，改質(zhì)井組中的一個井是注 入井16,另一個井是生產(chǎn)井18。井組可以是水平地、垂直地或傾斜地，并且可能包括如圖2b 所示的相結合的井。為了描述的目的，已經(jīng)描述了水平井組，盡管其它井組的組合也是可以 理解的。首先，熱流體或蒸汽被注入到注入井，使得室12在注入點16a處及其周圍長大。生 產(chǎn)井18用來收集開采的流體，從該生產(chǎn)井開采的流體流出或被泵到地面。在地面，開采的 流體流入常壓和/或減壓蒸餾塔20,在減壓蒸餾塔中重油按照重量分離成各種餾分，在蒸 餾塔底留下重質(zhì)減壓或常壓渣油餾分20a ( "渣油餾分"），并且在蒸餾塔的更高水平處，更 輕質(zhì)油餾分20b、被開采氣體20c和被開采的浙青20d (如果被利用的話）。
[0083] 根據(jù)本發(fā)明，被注入到注入井的熱流體包括來自蒸餾塔的渣油餾分20a，來自其他 來源的額外浙青20e和/或稀釋劑20f和/或包括蒸汽的其他熱流體。重要的是，注入渣 油餾分促進在地層中發(fā)生原位熱裂解/改質(zhì)反應。另外，渣油餾分的注入影響了改質(zhì)反應 的總效率，因為重油餾分是在加熱促進的改質(zhì)反應中最容易發(fā)生反應的。
[0084] 重要的是，熱渣油餾分的"再注入"到注入井也是將熱量引入室12內(nèi)的有效來源。 更進一步地，由于殘余組分是從原位蒸餾塔20中開采出來，渣油餾分20a可能在地面的其 他位置形成，包括從其它井泵至所述位置或者包括如圖2A和2B所示的接近或在井附近設 置的處理中心。
[0085] 因此，在優(yōu)選的實施方式中，熱殘余組分在蒸餾塔20中生成并且在350±20°C被 再注入到注入井，由此能夠提供平均儲油槽溫度為320±20°C。重要地是，作為被注入的熱 殘余組分的溫度因此通常比蒸汽高，熱殘余組分將形成腔室來實現(xiàn)在啟動操作時更迅速地 膨脹和/或更迅速地維持穩(wěn)定狀態(tài)的尺寸。
[0086] 另外，大約320±20°C的油槽溫度促進了在注入井中和儲油層中浙青的原位熱改 質(zhì)，其通過提高浙青的溫度到改質(zhì)反應能夠發(fā)生的溫度（例如熱裂解），以及降低浙青的粘 度以促進浙青在儲油層中的整體流動性。
[0087] 在穩(wěn)定狀態(tài)下，被注入的殘余組分的保留時間可能在大約24-2400(通常上限為 500)小時之間，具體取決于腔室的尺寸和現(xiàn)有技術中多孔介質(zhì)的滲透性。被開采的浙青將 會部分地但是顯著地被改質(zhì)來生產(chǎn)具有典型粘度小于300cPoises@60° F和重力比重為 14-15API (在相同條件下被開采浙青的典型API重力比重僅為8-10)的重油產(chǎn)品。在典型 的條件下，保留時間為24-48小時將會產(chǎn)生超過30%的被開采的浙青被改質(zhì)。
[0088] 根據(jù)本發(fā)明，更進一步的熱殘余注入的優(yōu)點是經(jīng)開采的油在比蒸汽注入更高的溫 度和包含更少的水。因此，注入的熱殘余組分能夠有效地排除注入到儲油層中的水分，儲油 層中唯一的水即為原生水。結果是，水處理過程和/或水處理費用將被忽略或者顯著地降 低。
[0089] 然而，在啟動期間，蒸汽能夠被注入到注入井來在啟動狀態(tài)下開始形成腔室，在此 情況下，蒸汽會隨著時間漸漸地被熱殘余組分取代。因此，在啟動期間，水處理過程和開采 過程有可能是必需地。然而，應當注意的是，在該步驟中所使用的蒸汽能夠被來自儲油罐的 熱油代替，并且在井內(nèi)實現(xiàn)熱油的再循環(huán)直到實現(xiàn)各井之間連通?；谝幌盗芯奶禺愋?和這些井的經(jīng)濟成本，可以選擇蒸汽和/或熱油來實現(xiàn)連通。
[0090] 任選其一地，熱油（浙青、脫浙青油、減壓汽油等）能夠在啟動狀態(tài)下被注入，并且 如果在經(jīng)濟條件允許的情況下用來在開始狀態(tài)下形成腔室。
[0091] 應當注意的是，使用熱殘余組分來形成腔室通常會導致腔室在水平方向更大的生 長而不是在垂直方向更大的生長，因為重質(zhì)油成分的水平滲透性大于垂直方向的滲透性。 重要地是，更橫向膨脹的腔室可能導致比SAGD工藝的典型垂直井更完全地開采，因為更大 的水平膨脹會導致開采室更大的總體積。
[0092] 殘余組分輔助的原位催化改質(zhì)工藝（RAISCUP)
[0093] 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式以及附圖2-8,描述了一種烴開采工藝中殘余組分 輔助的原位催化改質(zhì)工藝（RAISCUP)的系統(tǒng)和方法。特別是，該方法能夠較好地在具有井 組的生產(chǎn)井孔道和生產(chǎn)腔室內(nèi)進行重質(zhì)油和浙青的催化輔助的改質(zhì)。
[0094] 如圖2所示，在本實施例中，催化劑30和氫氣28被注入到注入井中來進一步促進 包括加氫處理和加氫裂化反應的改質(zhì)反應，除了熱裂解反應之外。如圖1所示，該系統(tǒng)包括 由注入井16和生產(chǎn)井18組成的改質(zhì)井組13,其中注入井作為注入流體38的進入點，并且 生產(chǎn)井收集流動或被泵到地表面的開采流體44。下面詳細說明，井組中的任何一個井都可 能作為注入井。然而，為了說明在具有一個或多個水平井的情況，圖2-5示出了作為注入井 16的頂部井和生產(chǎn)井18的底部井。
[0095] 在一個實施方式中，該系統(tǒng)被設計為一個井場50服務的多個水平井組，其中相鄰 的井組（50a、50b、50c、50d)被用來進行改質(zhì)反應（如圖2A所示）。例如，相鄰井組（50b、 50c、50d)所開采的浙青可以在井組50a中進行改質(zhì)反應，其中從相鄰井組所開采的所有浙 青（大約500-1000桶/每天/每口井）能夠在一個改質(zhì)井中更有效地被改質(zhì)。
[0096] 在如圖2所示的實施方式中，被注入流體38優(yōu)選包括氫氣28、蒸餾塔回收的殘余 餾分20a、其他浙青20e、稀釋劑20f (可選地）和催化劑30。需要指出的是，其他浙青20e 可以包括從周圍井組和/或其他來源開采的浙青。
[0097] 首先，在啟動期間通常10-15%稀釋劑（冷凝物）20f (如圖1)可以被加入熱浙青 來輔助在啟動期間注入到井中的浙青的運輸和流動性，具體詳細說明如下。一旦改質(zhì)井組 在原位改質(zhì)操作后經(jīng)歷穩(wěn)定狀態(tài)，浙青便能夠被從循環(huán)工藝中分離并且不會再有浙青被注 入到儲油層以及替代使用蒸餾塔中的殘余餾分。
[0098] 在穩(wěn)定狀態(tài)工藝，引入的浙青20e和稀釋劑20f將與熱殘余組