專利名稱：熱處理油礦的方法和設(shè)備的制作方法
熱處理油礦的方法和設(shè)備
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及熱處理油礦的方法和設(shè)備，更具體地涉及將第一和第二組合物獨(dú)立地引入到油井中，并使所述第一和第二組合物在油礦的開采區(qū)中接觸以引發(fā)產(chǎn)生熱和氣體的化學(xué)反應(yīng)從而對(duì)油礦進(jìn)行熱處理的方法和設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備特別適用于從水淹油礦中提取石油(在下文中也稱作“原油”或者簡單地稱作“油”)。從油礦中提取石油通常從使用開采方法開始，該方法利用油礦中的地下壓力迫使油到達(dá)地表。隨著油井的使用壽命增加，壓力下降，不得不使用其他提取方法例如使用泵或者向油井中注入水、天然氣或者其他氣體，以將油帶到地表。但是在這些開采方法失效之后，油礦中通常仍含有相當(dāng)多的石油，這些石油被包封在巖石或沙地巖層的小穴或孔中。為了開采這些余下量的石油，使用了三次油開采方法，它們的目的主要在于降低石油的粘度。一種常規(guī)的方法是向油井中注入熱蒸汽以加熱石油，從而降低其粘度。但是，該方法僅在最深約Ikm的深度是有效率的，因?yàn)槌^該深度之后熱蒸汽在達(dá)到開采區(qū)之前就已經(jīng)冷卻了。此外，通過該方法，需要注入多達(dá)3-5個(gè)月的熱蒸汽以加熱開采區(qū)。為了產(chǎn)生熱蒸汽，需要使用最高達(dá)20-30%的提取的石油，因此該方法的效率受到限制。例如在SAGD (蒸汽輔助重力排水)方法中利用向油井中注入熱蒸汽。該方法特別地用于加拿大，從加拿大沙地提取石油。在SAGD方法中，在油礦的開采區(qū)中鉆了兩個(gè)平行水平油井，它們的長度最長約為200m，一個(gè)在另一個(gè)上面約4-6m。在上油井中注入熱蒸汽，被加熱的原油或者浙青從地巖層中流出，伴隨著從注入蒸汽冷凝得到的任意水份被水平油井中的下油井收集，并泵送到地表。作為油礦被加熱區(qū)域的溫度升高的結(jié)果，重原油或浙青的粘度下降，使其能夠流入下井眼中。此外，由于不同的熱膨脹，可能會(huì)在地巖層中產(chǎn)生裂縫，這進(jìn)一步改善了油流入到下井眼中。SAGD方法的一個(gè)主要劣勢(shì)在于生產(chǎn)熱蒸汽的高成本。需要使用最高約20-30%的提取的油來進(jìn)行生產(chǎn)。此外，如上所述，注入熱蒸汽僅在最深約Ikm的深度是有效率的，因?yàn)槌^該深度之后熱蒸汽在達(dá)到開采區(qū)之前就已經(jīng)冷卻了。除此之外，還需要大量的水和大型水循環(huán)設(shè)備，其中水的供應(yīng)有時(shí)候是一個(gè)制約因素。或者，可以向油井中注入表面活性劑或者溶劑，以使石油析出。但是，這些方法具有以下缺點(diǎn):由于提取的石油會(huì)被這些化學(xué)品污染，所以需要額外的人工和成本來回收石油。進(jìn)一步的三次油開采方法的特征在于，在油礦的開采區(qū)中引發(fā)化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生熱氣體，該熱氣體加熱開采區(qū)中的油，降低其粘度并通過增加油井中的壓力來支持油開采。在俄羅斯專利申請(qǐng)RU2100583C1、RU2126084C1以及RU2153065C1中，揭示了能夠在引發(fā)化學(xué)反應(yīng)之后產(chǎn)生熱氣體的燃料和氧化性組合物(F0C)。嘗試將這些組合物引入油礦的油井中，對(duì)開采區(qū)進(jìn)行熱化學(xué)處理。這些化學(xué)組合物是含有高至60質(zhì)量％或者更高含量的硝酸銨(NH4NO3)的水溶液。所述FOC的其他組分是，例如:甘油、硝酸、尿素、高錳酸鉀、乙酸、異丙基間碳硼燒(isopropyl metacarborane)以及乙酰水楊酸鹽。在將FOC注入到油井中之后，通過引發(fā)融合爆炸來點(diǎn)燃FOC。Ikg的FOC分解會(huì)放出約500-1000千卡的熱量。所述FOC含有過量氧，因此具有明顯的氧化性，從而產(chǎn)生了石油與易爆組合物的混合物。此外，如果含有大量硝酸銨的水溶液中的水含量低于約16-18質(zhì)量％的臨界量，則該水溶液是易爆的。因此，從安全處理此類組合物的觀點(diǎn)來看，水含量通常高于26-28質(zhì)量％。但是，隨著水含量的增加，越來越難以實(shí)現(xiàn)具有高熱輸出的穩(wěn)定反應(yīng)。在RU2194156C1中，F(xiàn)OC主要含有硝酸與烷醇胺、烷基胺或者烷基聚胺的反應(yīng)產(chǎn)物，以及高至2.0-35質(zhì)量％的無機(jī)硝酸鹽，例如硝酸銨、硝酸鉀、硝酸鈉或者硝酸鈣。在所述組成的情況下，實(shí)現(xiàn)了更安全的處理，因?yàn)榭梢悦黠@地降低硝酸銨的量。但是，對(duì)于通過融合爆炸的方式點(diǎn)燃FOC的常用方法，出于安全原因僅可以點(diǎn)燃最大1-2噸的量。在質(zhì)量為1-2噸的FOC進(jìn)料分解之后，需要重復(fù)FOC遞送和起始加料插入的整個(gè)操作，使在油井的l-2km深度內(nèi)每天可以有不超過約10噸的FOC發(fā)生反應(yīng)。如果油井的深度約為3_4km，則該方法每天反應(yīng)的FOC的量下降到約5噸。因此，開采區(qū)的加熱程度，進(jìn)而該方法的效率都受到限制。在RU2224103C1中，描述了對(duì)生產(chǎn)層進(jìn)行熱化學(xué)處理的方法和裝置。類似于前述的現(xiàn)有技術(shù)，將包含硝酸銨和水的易燃氧化組合物泵送入油井中，然后與點(diǎn)燃材料接觸。該專利文獻(xiàn)中所述的用于此類組合物的裝置包含兩個(gè)共軸排列的管道，用于將組合物獨(dú)立地引入油井中。通過使用密封裝置，形成包封了點(diǎn)燃材料的包封物。在該包封物的上端和下端，設(shè)置有剪切銷，能夠打開包封物并實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的點(diǎn)燃。但是，當(dāng)用于水淹油地巖層時(shí)，RU2224103C1中所述的方法或裝置的效率都不高，因?yàn)樗鼈儫o法在油礦的開采區(qū)中維持穩(wěn)定和持續(xù)的反應(yīng)。在W02010/043239A1中，描述了一種放出氣體降低油粘度的組合物(GEOVDC)的化學(xué)體系，用于刺激油礦的生產(chǎn)層，對(duì)油礦進(jìn)行熱處理。此類組合物是放熱氣組合物(TGEC)和反應(yīng)引發(fā)劑穩(wěn)定劑(RIS)。通過將這兩種組合物獨(dú)立地引入到油井中并使它們?cè)谟偷V的開采區(qū)中接觸，引發(fā)了產(chǎn)生熱量并放出氣體的化學(xué)反應(yīng)，從而改進(jìn)了油(石油)的提取。該體系能夠引發(fā)并維持穩(wěn)定且持續(xù)的反應(yīng)，所以甚至能在引發(fā)了化學(xué)反應(yīng)之后持續(xù)引入組合物。每天可以反應(yīng)最高約100噸，從而提升了油開采過程的效率。在W02010/043239A1中，還描述了使用該化學(xué)體系對(duì)油礦進(jìn)行熱處理的不同設(shè)備。但是，為了提供這些設(shè)備，通常需要制備具體的組件，這增加了熱處理的成本。此外，當(dāng)使用該專利文獻(xiàn)所述的方法和設(shè)備時(shí)，不能在相同的油井內(nèi)同時(shí)引入組合物和提取所得到的油或者含油混合物。當(dāng)嘗試同時(shí)進(jìn)行熱化學(xué)處理和油提取時(shí)，必須使用一個(gè)油井作為注入井，第二油井作為生產(chǎn)井，這限制了此方法的效率。因此，本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)油礦，特別是水淹油礦進(jìn)行熱處理的方法和設(shè)備，它們使用起來是簡單并且成本低廉的，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)將物質(zhì)引入油井和從油井中提取物質(zhì)的步驟的靈活控制。

發(fā)明內(nèi)容
通過提供一種對(duì)油礦進(jìn)行連續(xù)熱處理的方法解決了以上問題，該方法包括以下步驟:
-通過油井中設(shè)置的獨(dú)立流體通道將第一和第二組合物獨(dú)立地引入到所述油礦的油井中，并使所述第一和第二組合物在油礦的開采區(qū)接觸以引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，該化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生了對(duì)油礦進(jìn)行熱處理的熱量和氣體以得到可提取的油或可提取的含油混合物；-通過持續(xù)引入至少一種所述第一和第二組合物，維持油礦中的化學(xué)反應(yīng)；以及-在所述維持化學(xué)反應(yīng)的步驟中，通過所述油井中設(shè)置的流體通道提取所得到的油或者含油混合物，其中，在所述油井中，用于提取油或者含油混合物的流體通道與用于持續(xù)引入至少一種所述第一和第二組合物來維持化學(xué)反應(yīng)的任意流體通道沒有流體連通。本發(fā)明的方法是基于以下原理:在油礦要進(jìn)行熱處理的開采區(qū)中，引發(fā)了化學(xué)反應(yīng)，并維持該化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生用于熱處理的熱量(優(yōu)選還產(chǎn)生了氣體)以促進(jìn)熱處理并提取油。通過使兩種組合物(化學(xué)組合物)在油礦的開采區(qū)中接觸來引發(fā)該化學(xué)反應(yīng)，并通過持續(xù)引入這兩種組合物中的至少一種來維持該化學(xué)反應(yīng)。將兩種組合物獨(dú)立地引入油礦的油井中，并在油礦的開采區(qū)接觸以引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。為了獨(dú)立地引入這兩種組合物，在油井中至少提供了兩個(gè)獨(dú)立的流體供給通道。通過所述獨(dú)立的流體供給通道，可以將兩種組合物引入到油井中，它們?cè)谶_(dá)到開采區(qū)之前沒有發(fā)生接觸或者混合。如上所述，利用本發(fā)明的方法，在維持化學(xué)反應(yīng)的步驟中對(duì)油或者含油混合物進(jìn)行提取。但是，利用本發(fā)明的方法，同樣可以在維持化學(xué)反應(yīng)的步驟停止或者暫停之后，實(shí)現(xiàn)油或者含油混合物的提取。根據(jù)本發(fā)明方法的第一實(shí)施方式，在所述油井內(nèi)部，用于引入第一和第二組合物的獨(dú)立的流體通道沒有流體連通，第一和第二組合物通過油井外套的開口在油井和油礦之間實(shí)現(xiàn)流體交換，并且第一和第二組合物在所述油井外套的外部接觸以引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明方法的第一實(shí)施方式，通過如下方式在所述油井中提供用于引入第一和第二組合物的獨(dú)立的流體通道以及用于提取油或含油混合物的流體通道:排設(shè)一條或多條管道，所述各條管道在其末端部分包含至少一個(gè)開口，使所述一條或多條管道各自的末端部分位于油井的開采區(qū)內(nèi)；并在所述油井中排設(shè)密封裝置，使得油井外套中實(shí)現(xiàn)油井和油礦之間發(fā)生流體交換的開口位于密封裝置的上方和下方，并使一條管道延伸通過密封裝置，從而該管道末端部分中的至少一個(gè)開口位于密封裝置下方，并且該密封裝置密封了延伸通過密封裝置的管道外部與油井外套內(nèi)部之間的空間。根據(jù)本發(fā)明方法的第二實(shí)施方式，用于引入第一和第二組合物的獨(dú)立的流體通道在油井的開采區(qū)(即油井內(nèi)部)具有流體連通，并且第一和第二組合物在油井的開采區(qū)(即油井內(nèi)部)發(fā)生接觸，其中，該方法還包括使已經(jīng)接觸的組合物通過油井外套中實(shí)現(xiàn)油井和油礦之間的流體交換的開口，將化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)移到油礦內(nèi)的步驟。根據(jù)本發(fā)明方法的第二實(shí)施方式，通過如下方式在所述油井中提供用于引入第一和第二組合物的獨(dú)立的流體通道以及用于提取油或含油混合物的流體通道:排設(shè)兩條管道，各條管道在其末端部分包含至少一個(gè)開口，使各條管道的末端部分位于油井的開采區(qū)內(nèi)；并在所述油井中排設(shè)密封裝置，使得油井外套中實(shí)現(xiàn)油井和油礦之間發(fā)生流體交換的開口位于密封裝置的上方和下方，并使所述兩條管道中的一條延伸通過密封裝置，從而該管道末端部分中的至少一個(gè)開口位于密封裝置下方，另一條管道的末端部分中的至少一個(gè)開口位于密封裝置的上方，并且該密封裝置密封了延伸通過密封裝置的管道外部與油井外套內(nèi)部之間的空間。在本發(fā)明方法的兩個(gè)實(shí)施方式中，通過油井中提供的流體通道(下文也稱作“流體提取通道”)中的一條提取對(duì)油礦進(jìn)行熱處理得到的油或含油混合物。提供了該流體提取通道，使得油井內(nèi)部的流體提取通道與用于供給引發(fā)和/或維持化學(xué)反應(yīng)的流體或組合物的流體通道(下文也稱作“流體供給通道”)之間沒有連通。也就是說，在油井內(nèi)部，通過流體提取通道提取的流體不能與通過流體供給通道引入的流體發(fā)生接觸或混合。當(dāng)根據(jù)第一實(shí)施方式使用本發(fā)明的方法時(shí)，僅需要提供一條延伸通過密封裝置的管道，從而該管道的末端部分的至少一個(gè)開口位于密封裝置的下方。采用該排設(shè)時(shí)，提供了兩條獨(dú)立的流體通道，限定在管道內(nèi)部和位于密封裝置下方的油井外套內(nèi)部的第一流體通道，以及限定在位于密封裝置上方的油井外套內(nèi)部的第二流體通道。這實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立地引入兩種組合物，并使它們?cè)谟途獠康挠偷V開采區(qū)中接觸以引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。這還實(shí)現(xiàn)了在所述維持化學(xué)反應(yīng)的步驟中提取油或者含油混合物，因?yàn)檫@時(shí)僅需要一條流體通道來維持化學(xué)反應(yīng)，從而兩條流體通道中的另一條通道可用作流體提取通道。通過省略外管道9可以從

圖1所示的設(shè)備得到相應(yīng)的排設(shè)。當(dāng)根據(jù)第二實(shí)施方式使用本發(fā)明的方法時(shí)，除了如上所述的一條管道(即第一管道)之外，還需要提供第二管道，使其末端部分的至少一個(gè)開口位于密封裝置上方的油井開采區(qū)中，所述第二實(shí)施方式中兩種組合物在油井的開采區(qū)(即油井內(nèi)部)接觸，然后使接觸的組合物通過油井外套中的開口以將化學(xué)反應(yīng)傳輸進(jìn)入到油礦內(nèi)。當(dāng)這樣排設(shè)兩條管道和一個(gè)密封裝置時(shí)，在油井中提供了三條流體通道。這些流體通道中的一條通道限定在延伸通過密封裝置的管道內(nèi)部。因?yàn)槊芊庋b置密封了該管道外部和油井外套內(nèi)部之間的空間，所以該流體通道與其他流體通道沒有流體連通，可用作流體提取通道。 另外兩條流體通道限定在其他管道內(nèi)部和油井外套內(nèi)部。這兩條流體通道在油井的開采區(qū)中具有流體連通，因?yàn)樵谄渌艿赖哪┒瞬糠种?，提供了至少一個(gè)開口，該開口在開采區(qū)內(nèi)。這兩條流體通道可用作流體供給通道。根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)具體實(shí)施方式
，共軸排設(shè)了兩條管道，定義為內(nèi)管道和外管道，內(nèi)管道延伸通過密封裝置并(與密封裝置下方的油井外套的內(nèi)部一起)限定為第一流體通道，外管道外部和油井外套內(nèi)部之間的環(huán)形空間限定為第二流體通道，內(nèi)管道外部和外管道內(nèi)部之間的環(huán)形空間限定為第三流體通道。相應(yīng)的排設(shè)如圖1所示。但是，也可以間隔開或者相鄰的排列在油礦中并排排設(shè)兩條管道。使用至少兩條管道的此類排設(shè)實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立地引入兩種組合物或者僅引入一種組合物，并同時(shí)通過流體通道(流體提取通道)提取油或者含油混合物，延伸通過密封裝置的第一管道內(nèi)部和密封裝置下方的油井外套的內(nèi)部限定為所述流體通道(流體提取通道)。根據(jù)本發(fā)明的方法，可以獨(dú)立地引入兩種不同組合物或者僅引入一種組合物，但是在任意情況下同時(shí)從同一個(gè)油井提取得到的油或者含油混合物。為了在油井外套中提供實(shí)現(xiàn)油井與油礦之間的流體交換的開口，可以對(duì)外套進(jìn)行開孔或者開槽。在該具體實(shí)施方式
中，在引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的步驟中，通過第二和第三流體通路中的一條通路引入第一和第二組合物中的一種組合物，通過第二和第三流體通路中的另一條通路引入第一和第二組合物中的另一種組合物，在提取得到的油或者含油混合物的步驟中，通過第一流體通道進(jìn)行提取。由內(nèi)管道內(nèi)部限定的第一流體通道提供了與位于密封裝置下方的油井開采區(qū)部分的流體連通，還通過油井外套中的開口提供了與油礦的流體連通。內(nèi)管道在其末端部分包含至少一個(gè)開口，可以由管道的開口端和/或在內(nèi)管道的末端部分開孔或者開槽來提供所述開口。內(nèi)管道延伸通過密封裝置，使內(nèi)管道的至少一個(gè)開口位于密封裝置的下方，并且在密封裝置的上方不存在開口。所述密封裝置可以使用例如封隔器。密封裝置或封隔器密封了內(nèi)管道外部和油井外套內(nèi)部之間所得的環(huán)形空間。通過該第一流體通道注入或提取的流體不會(huì)在油井中與通過第二和第三流體通道注入或提取的任意流體混合。通過插入外管道，使外管道包封住內(nèi)管道來提供第二和第三流體通道。也就是說，內(nèi)管道和外管道基本是同軸排設(shè)的。外管道在其末端部分包含至少一個(gè)開口，可以由管道的開口端和/或在內(nèi)管的末端部分開孔或者開槽來提供所述開口。外管道的至少一個(gè)開口位于封隔器上方，并優(yōu)選靠近油井外套中的開口，所述開口同樣位于封隔器上方的開采區(qū)內(nèi)。通過第二和第三流體通道，可以獨(dú)立地將兩種不同的流體引入(供給)到油井中，它們?cè)谶_(dá)到油井的開采區(qū)之前不會(huì)發(fā)生混合。在提供了至少一個(gè)開口的外管道的末端部分，通過第二流體通道(即通過外管道)注入的流體通過所述外管道末端部分的至少一個(gè)開口并進(jìn)入第三流體通道，所述第三流體通道用于注入其他流體。第一和第二組合物通常是溶液或者懸液，并且通過合適的泵進(jìn)行供給。因?yàn)楫?dāng)?shù)谝缓偷诙M合物在油井的開采區(qū)接觸之后，繼續(xù)泵送第一和第二組合物，經(jīng)過混合的組合物通過位于封隔器(密封裝置)上方的油井外套中的開口進(jìn)入油礦中，使得油井開采區(qū)中引發(fā)的反應(yīng)被傳輸?shù)接偷V中，對(duì)其進(jìn)行熱處理。作為溫度升高的結(jié)果，油的粘度下降，并可能在地巖層中產(chǎn)生裂縫，這改進(jìn)了油的提取，使得能夠通過第一流體通道提取透過位于封隔器下方的外套中的開口的油或者含油混合物。通過持續(xù)引入至少一種所述第一和第二組合物來維持油礦中的化學(xué)反應(yīng)。上述本發(fā)明的方法的特征在于，引入化學(xué)組合物的步驟，在油礦開采區(qū)內(nèi)引發(fā)并維持化學(xué)反應(yīng)的步驟以及提取由于熱處理得到的油或者含油混合物的步驟。因此，根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，本發(fā)明的方法還包括在油礦的油井中安裝用于對(duì)油礦進(jìn)行熱處理的設(shè)備的步驟，所述設(shè)備包含密封裝置和管道，所述管道在其末端部分包含至少一個(gè)開口，其中，-所述密封裝置位于油礦的開采區(qū)內(nèi)，使所述油井外套中的開口位于密封裝置的上方和下方；-在油井中排設(shè)其末端部分包含至少一個(gè)開口的管道，使該管道通過密封裝置，從而至少一個(gè)開口位于密封裝置的下方，并且密封裝置密封了管道外部和油井外套內(nèi)部之間的環(huán)形空間，其中，管道內(nèi)部限定為第一流體通道，密封裝置上方的油井外套內(nèi)部限定為第二流體通道。根據(jù)本發(fā)明方法的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，如上安裝的設(shè)備除了通過密封裝置的管道(即第一管道)之外，還在油井中排設(shè)了在末端部分包含至少一個(gè)開口的第二管道，使所述第二管道的末端以及至少一個(gè)開口位于密封裝置上方的開采區(qū)內(nèi)，其中，第二管道的內(nèi)部限定為第三流體通道，并且所述設(shè)備在油井開采區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了第二和第三流體通道之間的流體交換?？晒草S排設(shè)第一和第二管道，使所述第一管道形成內(nèi)管道，所述第二管道形成外管道。但是，也可以間隔開或者相鄰的排列來并排排設(shè)兩條管道。在如上所述在油礦的油井中安裝用于對(duì)油礦進(jìn)行熱處理的設(shè)備的步驟中，密封裝置可以是封隔器。在本發(fā)明的方法中，還優(yōu)選封隔器位于油礦開采區(qū)的不含開口的部分或者區(qū)域內(nèi)。也就是說，將封隔器安裝在沒有開孔或者開槽的部分中，其中，油井外套在該部分的上方或者下方包含開口，實(shí)現(xiàn)了油井和油礦之間的流體交換。還優(yōu)選提供水平井，其位于油礦的開采區(qū)內(nèi)并與油井流體連通。這些水平井可用于更好地分布弓I入油井中的組合物，并收集得到的油或含油混合物。為此，在油井周圍的地巖層的開采區(qū)中鉆了至少一對(duì)水平井，其中每對(duì)水平井由上水平井和下水平井組成。所述一對(duì)水平井的上水平井和下水平井基本相互平行排列，即它們基本垂直對(duì)準(zhǔn)，或者一對(duì)水平井的上水平井和下水平井相互靠近排列。也就是說，隨著離油井越來越遠(yuǎn)，幾乎水平的上水平井和下水平井相互靠近，末端距離約為0.4-0.5m。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，靠近的上水平井和下水平井相互交叉，優(yōu)選在它們的末端相互交叉。水平井中的上水平井的排設(shè)如下:它們與位于封隔器上方的油井部分是流體連通的，水平井中的下水平井的排設(shè)如下:它們與位于封隔器下方的油井部分是流體連通的。當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明方法的第一實(shí)施方式時(shí)(在該實(shí)施方式中兩種組合物在油井外部發(fā)生接觸)，通過流體通道供給第一和第二組合物中的一種，所述流體通道限定在管道內(nèi)部以及位于密封裝置下方到水平井的下水平井的油井外套內(nèi)部。通過限定在密封裝置上方到水平井的上水平井的油井外套內(nèi)部的流體通道供給兩種組合物中的另一種組合物。在該實(shí)施方式中，優(yōu)選一對(duì)水平井中的上水平井和下水平井相互靠近排設(shè)，更優(yōu)選地，相互靠近的上水平井和下水平井相互交叉，優(yōu)選在它們的末端相互交叉以形成遠(yuǎn)離油井的反應(yīng)區(qū)。也就是說，當(dāng)兩種組合物通過靠近的上水平井和下水平井之間的裂縫發(fā)生接觸或者在上水平井和下水平井的交叉點(diǎn)發(fā)生接觸時(shí)，引發(fā)了產(chǎn)生熱和氣體的化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生遠(yuǎn)離油井的反應(yīng)區(qū)。這在一方面降低了油井外套和密封裝置(如封隔器)上的熱負(fù)荷，另一方面實(shí)現(xiàn)了油井周圍更大的熱處理面積。當(dāng)引發(fā)了化學(xué)反應(yīng)后，可以僅通過兩條流體通道中的一條通道提供兩種組合物中的僅僅一種組合物，以維持化學(xué)反應(yīng)，從而對(duì)油礦持續(xù)進(jìn)行熱處理。在方法的該階段中，可以通過兩條流體通道中的任一通道提取所得到的油或者含油混合物。當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明方法的第二實(shí)施方式時(shí)(兩種組合物在油井內(nèi)部接觸，化學(xué)反應(yīng)通過油井外套中的開口傳輸?shù)接偷V中)，接觸的組合物可通過油井外套中的開口進(jìn)入上水平井，使得反應(yīng)可以分布在大面積的油礦中。此外，可以通過下水平井將得到的油或者含油混合物提取到第一流體通道，從而可以從大面積的油礦中收集油。一對(duì)水平井中的上水平井和下水平井在它們靠近油井近端的間距取決于開采區(qū)的厚度和含油層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。當(dāng)使用本發(fā)明的方法時(shí)，上水平井和下水平井之間的距離可以是l-12m，或者更大。優(yōu)選為3-6m的范圍。
水平井的長度同樣取決于含油層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此它們的長度可以長至200m或者更長，優(yōu)選為高至IOOm的范圍。在本發(fā)明的方法中，優(yōu)選使用放熱氣組合物(TGEC)作為第一組合物，所述放熱氣組合物(TGEC)含有在引發(fā)了化學(xué)反應(yīng)之后產(chǎn)生熱和氣體的化合物，并使用反應(yīng)引發(fā)劑穩(wěn)定齊[J (RIS)作為第二組合物，所述反應(yīng)引發(fā)劑穩(wěn)定劑(RIS)含有在接觸TGEC之后引發(fā)所述化學(xué)反應(yīng)的化合物?？梢允褂美缟衔奶峒暗腤02010/043239A1中所述的此類TGEC和RIS。在本發(fā)明的方法中，在維持化學(xué)反應(yīng)的步驟中，可以僅向油礦供給兩種組合物中的一種，或者供給兩種組合物。在開采區(qū)中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定反應(yīng)之后，優(yōu)選暫停引入第一或第二化學(xué)組合物中的至少一種組合物，并持續(xù)引入所述第一或第二化學(xué)組合物中的另一種組合物。例如，如果反應(yīng)位置的溫度在約200-300° C的范圍內(nèi)或者高于該范圍，可以暫停引入RIS，因?yàn)闊o需另外的點(diǎn)燃就能使TGEC在該溫度下穩(wěn)定反應(yīng)。也就是說，根據(jù)本發(fā)明，可以僅將TGEC泵送入油井中就能維持穩(wěn)定的反應(yīng)。當(dāng)生產(chǎn)層中的溫度低于約180-200° C時(shí)，可以恢復(fù)注入RIS。當(dāng)僅供給一種組合物時(shí)，優(yōu)選提供任意液態(tài)氧化劑，例如硝酸銨、硝酸鉀、硝酸鈉和硝酸鈣中的一種或多種的水溶液或懸液，因?yàn)檫@些化合物較便宜。也就是說，優(yōu)選主要添加 TGEC。如果開采區(qū)中的溫度足夠高，并且如果在開采區(qū)中存在足夠的氧，則可以在油礦的開采區(qū)中引起油的原位燃燒。如果產(chǎn)生了此類原位燃燒，則不再需要引入第一或第二組合物來持續(xù)產(chǎn)生熱和氣體。引入空氣作為氧化劑就足以維持油的此類原位燃燒?？梢酝ㄟ^任意未與用于提取油或者含油混合物的流體通路發(fā)生流體連通的流體通路引入空氣。因此，空氣可以作為第一組合物和第二組合物中的一種，因?yàn)橐肓丝諝鈦砭S持油礦中的化學(xué)反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的方法，當(dāng)實(shí)現(xiàn)了上述穩(wěn)定反應(yīng)并且僅需要引入一種組合物時(shí)，還可以反轉(zhuǎn)經(jīng)處理的油礦區(qū)域中的油或者含油混合物的流動(dòng)方向。為此，通過第一流體通道引入組合物，并通過第二和/或第三流體通道提取油或者含油混合物。這進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了油或者含油混合物的大量提取，因?yàn)榈诙偷谌黧w通道的截面積通常大于第一流體通道的截面積。為了改進(jìn)對(duì)于本發(fā)明方法的控制，可以測定封隔器上方和/或下方的溫度。為此可以在封隔器上方和/或下方安裝一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器。根據(jù)本發(fā)明的方法，可以在油礦中實(shí)現(xiàn)高溫和高壓。在大多數(shù)油礦中，水是由于注水或者注入水蒸氣的開采方法，例如SAGD方法(蒸汽輔助重力排液法)而存在的。根據(jù)本發(fā)明的方法，也可以對(duì)此類水淹油礦進(jìn)行熱處理。作為產(chǎn)生高溫水蒸氣以及處理區(qū)域中溫度和壓力上升的結(jié)果,該水蒸氣的物理特性發(fā)生變化,例如水蒸氣的密度和溶解能力增加。此外，在高溫和高壓的作用下，會(huì)發(fā)生石油裂化，這導(dǎo)致原油中輕揮發(fā)性組分的富集。在該階段，粘度大大降低，氣體在油中的溶解度以及水油互溶能力大大增加。水、油和氣體的混合物變得更為液態(tài)化(即粘度較低)，從而更容易達(dá)到油井進(jìn)行提取。當(dāng)含有混合物的組分達(dá)到超臨界狀態(tài)時(shí)，此類效果得到進(jìn)一步提升。以下是含油混合物中存在的一些化合物的臨界溫度Tk和臨界壓力Pk的簡要概述。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)油井進(jìn)行連續(xù)熱處理的方法，該方法包括以下步驟: -通過油井中設(shè)置的獨(dú)立流體通道將第一和第二組合物獨(dú)立地引入到所述油礦的油井中，并使所述第一和第二組合物在油礦的開采區(qū)接觸以引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，該化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生了對(duì)油礦進(jìn)行熱處理的熱量和氣體以得到可提取的油或可提取的含油混合物； -通過持續(xù)引入所述第一和第二組合物中的至少一種，維持油礦中的化學(xué)反應(yīng)；以及 -在所述維持化學(xué)反應(yīng)的步驟中，通過所述油井中設(shè)置的流體通道提取所得到的油或者含油混合物，其中，在所述油井內(nèi)部，用于提取油或者含油混合物的流體通道與用于持續(xù)引入所述第一和第二組合物中的至少一種來維持化學(xué)反應(yīng)的任意流體通道沒有流體連通。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述油井內(nèi)部，用于引入第一和第二組合物的獨(dú)立的流體通道沒有流體連通，第一和第二組合物通過油井外套中的開口在油井和油礦之間實(shí)現(xiàn)流體交換，并且所述第一和第二組合物在所述油井外套的外部接觸以引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過如下方式在所述油井中提供用于引入第一和第二組合物的獨(dú)立的流體通道以及用于提取油或含油混合物的流體通道:排設(shè)一條或多條管道，所述各條管道在其末端部分包含至少一個(gè)開口，使所述一條或多條管道各自的末端部分位于油井的開采區(qū)內(nèi)；并在所述油井中排設(shè)密封裝置，使得油井外套中實(shí)現(xiàn)油井和油礦之間發(fā)生流體交換的開口位于密封裝置的上方和下方，并使一條管道延伸通過密封裝置，從而該管道末端部分中的至少一個(gè)開口位于密封裝置下方，并且該密封裝置密封了延伸通過密封裝置的管道外部與油井外套內(nèi)部之間的空間。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于引入第一和第二組合物的獨(dú)立的流體通道在油井的開采區(qū)中具有流體連通，所述第一和第二組合物在油井的開采區(qū)中接觸，該方法還包括以下步驟: -使已經(jīng)接觸的組合物通過油井外套中實(shí)現(xiàn)油井和油礦之間的流體交換的開口，將化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)移到油礦內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，通過如下方式在所述油井中提供用于引入第一和第二組合物的獨(dú)立的流體通道以及用于提取油或含油混合物的流體通道:排設(shè)兩條管道，各條管道在其末端部分包含至少一個(gè)開口，使各條管道的末端部分位于油井的開采區(qū)內(nèi)；并在所述油井中排設(shè)密封裝置，使得油井外套中實(shí)現(xiàn)油井和油礦之間發(fā)生流體交換的開口位于密封裝置的上方和下方，并使所述兩條管道中的一條延伸通過密封裝置，從而使得該管道末端部分中的至少一個(gè)開口位于密封裝置下方，另一條管道的末端部分中的至少一個(gè)開口位于密封裝置的上方，并且該密封裝置密封了延伸通過密封裝置的管道外部與油井外套內(nèi)部之間的空間。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，共軸排設(shè)了兩條管道，定義為內(nèi)管道和外管道，內(nèi)管道延伸通過密封裝置并定義為第一流體通道，外管道外部和油井外套內(nèi)部之間的環(huán)形空間限定為第二流體通道，內(nèi)管道外部和外管道內(nèi)部之間的環(huán)形空間限定為第三流體通道。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的步驟中，通過第二和第三流體通道中的一條通道引入第一和第二組合物中的一種組合物，通過第二和第三流體通道中的另一條通道引入第一和第二組合物中的另一種組合物，并且在提取得到的油或者含油混合物的步驟中，通過第一流體通道進(jìn)行提取。
8.如權(quán)利要求3和5-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述密封裝置是封隔器。
9.如權(quán)利要求3和5-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述油井外套中的開口不位于安裝密封裝置的區(qū)域。
10.如權(quán)利要求3和5-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，提供了至少一對(duì)水平井，該水平井由相互基本平行或相互靠近排設(shè)的上水平井和下水平井組成，其中上水平井與位于密封裝置上方的油井部分是流體連通的，下水平井與位于密封裝置下方的油井部分是流體連通的。
11.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述第一組合物是放熱氣組合物(TGEC)，所述放熱氣組合物(TGEC)含有在引發(fā)了化學(xué)反應(yīng)之后產(chǎn)生熱和氣體的化合物，并且所述第二組合物是反應(yīng)引發(fā)劑穩(wěn)定劑(RIS)，所述反應(yīng)引發(fā)劑穩(wěn)定劑(RIS)含有在接觸TGEC之后引發(fā)所述化學(xué)反應(yīng)的化合物。
12.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在維持化學(xué)反應(yīng)的步驟中，當(dāng)在開采區(qū)中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定反應(yīng)時(shí)，暫停引入所述第一和第二組合物中的至少一種組合物，并繼續(xù)引入所述第一和第二組合物中的另一種組合物。
13.如權(quán)利要求6-12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過第一流體通道引入組合物并通過第二和/或第三流體通道提取油或含油混合物，反轉(zhuǎn)了持續(xù)引入的所述組合物并從油礦中提取的油或含油混合物的流動(dòng)方向。
14.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，當(dāng)油在油礦的開采區(qū)中開始原位燃燒之后，暫停所述第一和第二組合物的引入，僅通過一條流體通道引入空氣來維持油礦中的化學(xué)反應(yīng)。
15.如權(quán)利要求3和5-14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，測定密封裝置上方和/或下方的溫度。
16.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，油礦中的油經(jīng)過加氫裂解過程。
17.一種對(duì)油礦進(jìn)行熱處理的設(shè)備，該設(shè)備將第一和第二組合物獨(dú)立地引入油井中并使所述第一和第二組合物在油礦的開采區(qū)內(nèi)接觸以引發(fā)產(chǎn)生熱和氣體的化學(xué)反應(yīng)，其中，在所述開采區(qū)內(nèi)的油井外套包含開口以實(shí)現(xiàn)油井與油礦之間的流體交換，所述設(shè)備包含: -位于所述油礦開采區(qū)內(nèi)的密封裝置，使所述油井外套中的開口位于該密封裝置的上方和下方； -在油井中排設(shè)的末端部分包含至少一個(gè)開口的管道，使該管道通過密封裝置，從而至少一個(gè)開口位于密封裝置的下方，并且密封裝置密封了管道外部和油井外套內(nèi)部之間的環(huán)形空間， 其中，管道內(nèi)部限定為第一流體通道，密封裝置上方的油井外套內(nèi)部限定為第二流體通道。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，除了通過密封裝置的管道，即第一管道之夕卜，該設(shè)備還包含: -在油井中排設(shè)的末端部分包含至少一個(gè)開口的第二管道，使所述第二管道的末端和至少一個(gè)開口位于密封裝置上方的開采區(qū)中， 其中，第二管道的內(nèi)部定義為第三流體通道，并且所述設(shè)備在油井開采區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了第二和第三流體通道之間的流體交換。
19.如權(quán)利要求17或18所述的設(shè)備，其特征在于，所述油井外套中的開口不位于安裝密封裝置的區(qū)域。
20.如權(quán)利要求17-19中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述密封裝置是封隔器。
21.如權(quán)利要求18-20中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一和第二管道共軸排設(shè)，并且作為外管道的第二管道包封了作為內(nèi)管道的第一管道。
22.如權(quán)利要求17-21中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包含至少一對(duì)水平井，該水平井由相互基本平行或相互靠近排設(shè)的上水平井和下水平井組成，其中上水平井與位于密封裝置上方的油井部分是流體連通的，下水平井與位于密封裝置下方的油井部分是流體連通的。
23.如權(quán)利要求17-22中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包含至少一個(gè)溫度傳感器以測定密封 裝置上方和/或下方的溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供持續(xù)對(duì)油礦進(jìn)行熱處理的方法和設(shè)備，更具體地提供了將第一和第二組合物獨(dú)立地引入到油井中，并使所述第一和第二組合物在油礦的開采區(qū)中接觸以引發(fā)產(chǎn)生熱和氣體的化學(xué)反應(yīng)從而對(duì)油礦進(jìn)行熱處理的方法和設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備，可以向油井中引入組合物，并同時(shí)通過同一個(gè)油井提取得到的油或者含油混合物。為此，在油井中排設(shè)密封裝置如封隔器以及至少一根管道，使所述密封裝置位于油礦的開采區(qū)中，油井外套中的開口位于封隔裝置的上方和下方，所述管道延伸通過封隔器并在封隔器下方包含至少一個(gè)開口，其中所述封隔器密封了管道外部和油井外套內(nèi)部之間的環(huán)形空間，從而在油井內(nèi)部提供了未流體連通的兩條流體通道。通過得到的流體通道將第一和第二組合物獨(dú)立地引入油井中，并在油礦的開采區(qū)中接觸組合物引發(fā)化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)熱處理。可以通過引入所述兩種組合物中的至少一種來維持化學(xué)反應(yīng)，并可同時(shí)通過油井來提取得到的油或者含油混合物。
文檔編號(hào)C09K8/00GK103180543SQ201080069775
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者E·N·亞里山德羅夫, D·A·萊門諾夫斯基, Z·科勒 申請(qǐng)人:Tctm有限公司