用于远程采收烃类的使用氧的蒸汽辅助重力泄油的(sagdox)卫星系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于采收烃类的SAGDOX卫星系统，所述系统包括中央SAGDOX站点、至少一个SAGDOX卫星站点、以及用于在所述中央SAGDOX站点和所述SAGDOX卫星站点之间联通的管廊。所述卫星系统设计为在所述卫星站点使用SAGDOX方法采收烃类，并将采收的烃类传输至所述中央站点。
【专利说明】用于远程采收烃类的使用氧的蒸汽辅助重力泄油的 (SAGDOX)卫星系统
【背景技术】
[0001] AthabascaOilSands是世界上最大的油田之一。它含有2. 75万亿桶浙青资源，包 括碳酸盐沉积物（Butler,R.ThermalRecoveryofOilandBitumen,Prentice-Hall, 1991 年）。可采收资源（不包括碳酸盐沉积物）目前估计有约1700亿桶。（CAPP，TheFactson OilSands，2010年11月）。这些资源的20%可通过采矿采收，而其他80%可通过原位强 化采油（EOR)来采收（CAPP，2010年）。
[0002]领先的采收浙青的原位EOR方法是蒸汽辅助重力泄油技术（SAGD)，其为一 种仅用蒸汽的方法。表1提供了基于SAGD的工业中领先的生产者的典型产量。然 而，SAGD具有一些局限性。研究表明，使用隔热管道的蒸汽输送的经济限度为约10至 15km(Finn,A. ,IntegrationofNuclearPowerwithOilSandsExtractionProjects inCanada,麻省理工学院论文，2007 年6 月），（EnergyAlbertaCorporation,Nuclear Energy:HedgingOptionfortheOil3&11(18,〇11^，2006年11月2日的演讲），（？六〇，〇16已11 BitumenTechnologyActionPlan, 2011年 4 月）。
[0003] 更具体地，浙青开采由于下述SAGD中央设备特性而受限制：1)设备寿命以90%的 平均可用度局限于40年；2)可用于SA⑶的土地是总数的30% (或由于储层质量、地表进 入（surfaceaccess)或由于租赁所有权问题）；和3)平均SAGD井网尺寸为1000XlOOmth， 每个井网的平均浙青采收率为1500000桶（bbl) (411桶/天，10年）。这意味着，基于上述 假设而没有任何卫星设备，用于自容式浙青供应的最大尺寸为108, 000桶/天。在假定的 SAGD中央设备的40年寿命之内，最大尺寸的SAGD中央设备将采收14亿桶浙青。为了充分 采收可采收的资源，将需要约100个最大尺寸的SAGD中央设备和约100, 000个平均SAGD 井网。
[0004] 对于使用SAGD的大型中央浙青生产者，可用于提高浙青生产的一个选择是来构 建远程、较小的设备。SAGD中央设备供应服务和一些进料给所述远程、优选较小的SAGD设 备，而不是构建新的独立运行（未开发地带的）SAGD中央生产设备。该SAGD较小、远程设 备被称作浙青卫星设备。浙青卫星设备被定义为通过管廊（pipelinecorridor)"连接"于 中央设备的、用于浙青生产的卫星设备。所述管廊从中央SAGD设备供应大量输入进料给所 述卫星SA⑶设备，并且它将浙青（或浙青和稀释剂、或浙青和水）返回至所述中央设备。
[0005] 有若干选择来从卫星设备运送浙青和水（采出的流体混合物）至中央设备。下述 为实例：
[0006] 1.推水（pushwater)系统-浙青和水可以在集油管线系统中一起运送 而不添加化学物质（IntegraEngineering,PushwaterSystemsExtendHeavyOil Collection, 2011年）。混合物可以被认为是大量油/水（0/W)乳液或滴状流。商业体系 在最远12km的距离处运作（Integra(2011年））。
[0007] 2.水包油乳液（0/W)-这些乳液可通过添加剪切和化学物质到采出的流体中 而产生和稳定化。0/W乳液可以是稳定的并用低至30% (v/v)的连续相水进行泵送 (Wikipedia,Orimulsion, 2011年），（XinhuaEconomicNews,China'sFirstOrimulsion PipelineComesonSteam, 2006 年 11 月 7 日），(Brennan,J.R,ScrewPumpsProvide HighEfficiencyinTransportofOrinoccoBitumen,PandGJournal, 1995 年 3 月）， (Stockwell,A.等，TransoilTechnologyforHeavyOilTransportation:Resultsof FieldTrialsatWolfLake,SPE18362-MS, 1988 年 10 月）。
[0008] 3.稀释剂和浙青的混合物"dil.bit" -目前，dil.bit是浙青的长距离管道输送 的商业选择。但是，对于卫星设备而言，这将需要油-水分离（油处理设备）并且产生水回 用或处置掉。对于策略为最小化资金和运行成本的卫星设备而言，这是一个选择，但不是优 选的。
[0009] 4.稀释剂和浙青和水的混合物-可将稀释剂添加到采出的流体混合物中。这样 做的一个优点是油相具有降低的粘度，因此如果运送管道在寒冷天气下关闭，所述油相将 不会阻碍重新启动。缺点是水的浓度在所述混合物中下降，因此推动水流动和乳液流动可 更加困难。
[0010] 上文描述的SA⑶卫星设备由于下述原因而是理想的：
[0011] 1.蒸汽不能经济地供应以充分整合所述SAGD卫星设备与所述SAGD中央设备。
[0012] 2.所述中央SA⑶设备周围的土地已经被开采过。
[0013] 3.所述SAGD远程卫星设备具有更多产的储层。
[0014] 4.运营者拥有SA⑶卫星设备处的土地权。
[0015] 5.运营者希望启动可最终变成SA⑶中央自足设备的另一个SAGD卫星设备。
[0016] 6.SAGD中央设备的扩展（棕地扩展）和产物递送（以及浙青的验收）比在SAGD 卫星设备处构建新的（未开发地带的）项目更具有成本效益。
[0017] 7.独立运行的SA⑶卫星设备可以利用一些（或大多数）SA⑶中央设备员工来运 行，因此节省了运营费用。
[0018] 8.构建新的（例如，油/水分离）所需的SAGD中央设备可以更好地利用规模经济 来管理、设计、构建、和运营。
[0019] 9.可改善工艺可靠性。
[0020] 10.与现有的棕地设备站点相比，在新的未开发地带的设备处控制构建成本是更 困难的。因此，在卫星设备中，有动机在中央SA⑶设备处最大化资本支出的比例，并在SAGD 卫星设备处最小化所述比例。
[0021] 尽管现有的SA⑶卫星生产设备确实具有上文描述的优点，但是需要使用更有效 率的工艺来运行的卫星生产设备。通过创建SAGDOX卫星生产设备，提高了生产和效率，降 低了成本。
【发明内容】
[0022] 本文使用下列术语和缩略词：
[0023] CAPP-加拿大石油生产商协会
[0024] SAGD-蒸汽辅助重力泄油技术
[0025] SAGDOX-使用氧的SAGD
[0026] PAC-加拿大石油技术联盟
[0027] NEB-国家能源局（加拿大）
[0028] OTSG-单程蒸汽发生器
[0029] EOR-强化采油
[0030] SAGDOX(xx)-在蒸汽/氧混合物（v/v)中具有XX%氧的SAGDOX
[0031] SAGDOX(35)-在蒸汽/氧混合物（v/v)中具有35%氧的SAGDOX
[0032] ASU-空气分离装置
[0033] ETOR-能量石油比（MMBTU/ 桶）
[0034] SOR-蒸汽石油比（桶/桶）
[0035] CSS-循环蒸汽激励
[0036] DOE-能源部（美国）
[0037] CHUA-加拿大重质油协会
[0038] MIT-麻省理工学院
[0039] 0/W-水包油（乳液）
[0040] W/0 -油包水（乳液）
[0041] HTO-高温氧化（I5O-3OOO)
[0042] bbl-桶
[0043] bbls-桶（复数）
[0044] 出于本发明的目的，浙青被定义为具有< 10API比重和>100,OOOcp原位粘度的原 位烃。优选对于SAGD0X，将蒸汽和氧分别并连续地注入。控制蒸汽和氧速率以满足氧/蒸 汽（v/v)比率目标并满足能量注入目标。调节采出气体的去除速率以控制井网压力并控制 和/或改善氧的一致性。采出流体（浙青和水）的产生速率使用蒸汽疏水阀控制，假定生 产井周围的区域是蒸汽饱和的。
[0045]同时为了方便起见，将SAGDOX标注为SAGDOX(A)，其中A是氧在所述氧和蒸汽注入 气体中的（v/v)百分比。我们已在我们的美国专利申请US2013/0098603(其通过引用并入 本文）中评价了我们的氧浓度范围从5% (v/v)至50% (v/v)的方案。
[0046] 另外，在本发明中，卫星设备、卫星设施、和卫星站点可交换使用。同时，中央设备、 中央设施、和中央站点可交换使用。
[0047] 本发明涉及用于浙青采收的卫星生产工艺，所述工艺或使用SAGDOX或将现有 SAGD卫星设备转化为SAGDOX卫星设备。
[0048] SAGDOX是浙青的强化采油（EOR)工艺。所述工艺可看作SAGD和原位燃烧（ISC)的 结合。SAGDOX在US2013/0098603中被详细描述。尽管与SAGD类似，但SAGDOX引入额外的 坚直井（或隔离注入/生产）以将氧注入系统内并从系统中去除不凝性燃烧气体。SAGDOX 通过直接蒸汽注入和残余浙青的氧燃烧而将能量添加到浙青储层。本发明的许多优点源于 氧相对于蒸汽用于将热量添加到储层的性能。
[0049] 根据本发明的一个方面，提供了用于采收烃类的SAGDOX卫星系统，所述系统包括 中央SAGDOX站点、至少一个远离所述中央SAGDOX站点的SAGDOX卫星站点、以及用于在所 述中央SAGDOX站点和所述SAGDOX卫星站点之间联通的管廊，优选在所述中央站点和卫星 站点之间的距离为9km至160km，更优选IOkm至100km，其中所述卫星系统设计为在所述 SAGDOX卫星站点使用SAGDOX方法采收烃类，并将采收的烃类传输至所述中央SAGDOX站点。
[0050] 优选地，所述中央SAGDOX站点包括：
[0051] (a)油/水分离装置，
[0052] (b)油采集装置，
[0053] (C)水处理装置，和
[0054] (d)氧生成装置。
[0055]优选地，所述SAGDOX卫星站点包括：
[0056] (a)用于生成蒸汽的锅炉，
[0057](b)至少一个蒸汽注入井，
[0058] (C)至少一个氧注入井，和
[0059] (d)浙青采收井。
[0060] 优选地，所述管廊包括：
[0061] (a)氧供应管道，其用于供应所述SAGDOX卫星站点；
[0062] (b)处理的水供应管道，其用于供应所述SAGDOX卫星站点；
[0063] (c)天然气供应管道，其用于供应所述SAGDOX卫星站点；和
[0064] (d)浙青和水采收管道。
[0065] 在一个优选实施方式中，当将所述氧、水和天然气供应给所述SAGDOX卫星站点 时，氧和生成的蒸汽被注入地下地层内；并且从所述地下地层采收浙青乳液（优选0/W乳 液），其被泵送返回所述中央站点，然后所述浙青与所述水分离，并且处理的水返回所述卫 星站点用于蒸汽生成。
[0066] 优选地，采收的浙青乳液在所述SAGDOX卫星站点进一步与化学稳定剂或稀释剂 合并，并且所述管廊进一步包括用于将所述化学稳定剂或稀释剂递送至所述SAGDOX卫星 站点的管道。
[0067] 优选地，所述SAGDOX卫星站点进一步包括用于隔离CO2和/或其它采出气体的排 出气处理装置。
[0068] 优选地，每个中央SAGDOX设备具有多于一个SAGDOX卫星设备，所述卫星设备通过 一个或多个管廊连接到所述中央设备。
[0069] 优选地，在所述SAGDOX卫星设备处，将氧和生成的蒸汽以下述方式之一注入所述 地下地层内：1)所述氧和生成的蒸汽同时注入同一井内，2)所述氧和生成的蒸汽同时注入 若干个井内，3)或所述氧和生成的蒸汽分别注入蒸汽和氧各自的井内，并且所述混合发生 在所述地下地层中。
[0070]优选地，在所述氧和生成的蒸汽的混合物中氧的浓度范围为5%至50% (v/v)，优 选10 %至40 % (v/v)，更优选该浓度为约35 % (v/v)。
[0071] 根据本发明的另一个方面，提供了通过将现有SA⑶设施转换为SAGDOX卫星系统 来升级现有SAGD设施的方法，所述方法包括：在所述中央SAGD设施处安装氧生成装置，提 供至少一个远程设置的SAGDOX卫星站点，优选多个SAGDOX卫星站点，和在所述中央SAGD 设施和所述SAGDOX卫星站点之间提供至少一个管廊，优选多个管廊。优选地，所述管廊进 一步包括额外用于氧供应、采出水和天然气供应的管道；因而通过最小化资本成本而提高 用于浙青采收的原有设施的操作面积。
[0072] 根据本发明的再一个方面，提供了用于从卫星浙青生产站点采收浙青并将浙青递 送至中央设施的方法，其中：
[0073] (a)所述卫星浙青生产站点远离所述中央设施，优选所述卫星浙青生产站点位于 距离所述中央设施超过l〇km，
[0074] (b)提供管廊来连接所述卫星浙青生产站点和所述中央设施，优选所述管廊进一 步包括至少一个管道用于从所述中央站点提供适合于锅炉应用的处理的水；至少一个管道 用于从所述中央设施提供氧气给所述SAGDOX的卫星浙青生产站点；和至少一个管道用于 提供从所述卫星浙青生产站点采收的采出流体（浙青和水）给所述中央设施。优选地，所 述用于从卫星浙青生产站点采收浙青的方法是如本文描述的SAGDOX方法。
[0075] 优选地，所述采出流体（浙青和水）在推水系统中从所述卫星浙青生产站点运送 到所述中央设施。
[0076] 优选地，所述采出流体（浙青和水）作为稳定化的乳液运送到所述中央设备。优 选地，所述稳定化的乳液包含化学稳定剂，例如乙氧基化壬基酚，优选在所述卫星浙青生产 站点添加至所述采出流体（浙青和水）。
[0077] 优选地，将稀释剂与所述采出流体（浙青和水）混合以输送至所述中央设施。
[0078] 优选地，还将天然气或燃料气从所述中央设施通过所述管廊提供给所述卫星浙青 生产站点，以用作锅炉燃料。
[0079] 优选地，还将电从所述中央设施输送给所述卫星浙青生产站点，或从所述卫星浙 青生产站点输送至所述中央设施。
[0080] 优选地，添加采出气体（CO2)管道以将SAGDOX排出气从所述卫星浙青生产站点运 送至所述中央设施。
[0081] 根据本发明的另一个方面，将具有现有蒸汽容量的现有SAGD卫星浙青采收站点 利用所述SA⑶卫星浙青采收站点处的现有蒸汽容量转化为如本文定义的SAGDOX卫星站 点。
[0082] 根据本发明的另一个方面，采出水在所述卫星浙青采收站点分离，优选该水或被 处理用于锅炉应用或被原地处置掉，其中稀释的浙青被运送返回至所述中央设施而总体上 不含多余的水。
[0083] 更具体地，本发明的SAGDOX生产卫星设备具有下述优点：
[0084] 1.所述SAGDOX卫星设备距离所述中央SAGDOX中央设备大于9km，更优选15km，因 为氧可经济地管道输送约100英里。这是蒸汽约IOkm限度的10倍以上。
[0085] 2.SAGDOX卫星站点在所述卫星站点（未开发地带）为管廊和整个项目降低了资本 支出。对主要工艺要素的大部分支出在所述中央设施。具体地，用于SAGDOX的管廊成本少 了 22% ;锅炉成本可降低85%。
[0086] 3.如果排出气（主要是CO2)或在卫星设备、中央设备、或在二者的现场被捕获或 隔离，那么每单位生产的浙青的排放将显著降低。
[0087] 4.如在US2013/0098603中所示，当引入SAGDOX卫星站点时，工艺效率比SAGD卫 星站点有所改善。如果效率作为（在浙青中）产生的能量相比于表面上用来产生能量的能 量而测定，那么SAGODX是比SAGD效率高得多的工艺。
[0088] 5.最小化了水的使用。如在US2013/0098603中所示，如果SAGDOX产生了原生水， 那么可以在中央设备减少和/或消除补给水。具体地，SAGDOX还可以直接从燃烧中、和通 过蒸发原生水来产生水，使得不需要新的补给水。
[0089] 6.所述蒸汽和氧的混合物具有5%至50% (v/v)的优选氧浓度范围。根据下述理 由，SAGDOX的该优选范围具有最小和最大的氧/蒸汽比率：
[0090] a.最小氧/蒸汽比率是0.05 (v/v)(氧浓度为约5%)。在该浓度以下，发生下述 情况：
[0091] i.HTO燃烧开始变得不稳定。通过最小氧流量来维持HTO变得更难以实现，特别是 对于其中燃烧前沿远离注入器的、成熟的SAGDOX工艺而言。
[0092] ii.所有原生水的蒸发和流动变困难。
[0093] b.最大氧/蒸汽比率是1.00 (v/v)(氧浓度为约50. 0% )。在该浓度以上，发生下 述情况：
[0094] iii.储层中为维持蒸汽存量的回流速率超过总蒸汽的70%。这在实践中难以达 到。
[0095]iv.通过氧化消耗的净浙青（"焦炭"）燃料开始超过留在SAGD蒸汽吹扫区中的 残余燃料。因此相比于SAGD，SAGDOX(50+)可具有较低的采收率和储量。
[0096] V.在该限度之上，变得难以从整合的ASU=Cogen设备中产生蒸汽和氧。
[0097]因此优选的氧/蒸汽比率范围是0. 05至1. 00 (v/v)，其对应于混合物中氧的5至 50% (v/v)的浓度范围。
[0098] 7.总资本支出成本也少了。对于递送给储层的每单位能量，氧的资本支出比蒸汽 和水处理的资本支出少得多。
[0099] 8.已经取得了SAGDOX卫星合理尺寸下的空气分离装置（ASU)氧设备的规模经济。 对于25KBDSAGDOX(35)卫星，需要2000公吨/天的氧。这对于卫星的容量和ASU设备的 容量二者而目都是适合的。
[0100] 9.本发明的SAGDOX方法在一个实施方式中产生几乎基本上是纯CO2的废气。在 一个实施方式中，如果该废气被捕获以隔离，则SAGDOX中的CO2排放可以比SAGD少得多。
[0101] 10.乍看之下，可能显得SAGDOX比SAGD需要更多的井-以注入氧气和移除产生 的不凝性气体。然而，SAGDOX通过降低水平井长度的水力限度而允许钻探出更长的水平井。 因此，在"每单位体积储层"的基础上，SAGDOX井的成本可以相当于SAGD井的成本或更少。
[0102] 11.SAGDOX运营成本少于SAGD。所述井可更久地运行并提高储量。
【专利附图】
【附图说明】
[0103] 图1描述了典型的SAGDOX工艺。
[0104] 图2描述了 10KBD(千桶/天）的卫星SA⑶。
[0105] 图 3 描述了 10KBD 的卫星 SAGDOX(IO)。
[0106] 图 4 描述了 10KBD 的卫星 SAGDOX(9)。
[0107] 图 5 描述了 10KBD 的卫星 SAGDOX(20)。
[0108] 图 6 描述了 10KBD 的卫星 SAGDOX(35)。
[0109] 图 7 描述了 10KBD 的卫星 SAGDOX(50)。
[0110] 图8描述了现有10KBD的SAGD卫星扩展为SAGDOX(5)增量。
[0111] 图9描述了现有10KBD的SAGD卫星扩展为SAGDOX(9)增量。
[0112] 图10描述了现有10KBD的SAGD卫星扩展为SAGDOX(20)增量。
[0113] 图11描述了现有10KBD的SAGD卫星扩展为SAGDOX(35)增量。
[0114] 图12描述了现有10KBD的SAGD卫星扩展为SAGDOX(50)增量。
[0115] 图13描述了 0/W乳液的粘度vs. %分散相。
[0116] 图14描述了连接到多于一个卫星SAGDOX设备的中央SAGDOX设备。
【具体实施方式】
[0117] 现在参见图1，描述了本发明的SAGDOX系统的典型几何形状。可以看出，氧5在 SAGD工艺期间通过蒸汽管道1添加，并且流出物包括采出气体4以及浙青和水2。
[0118] 现在参见图2,描述了SAGD系统，其中SAGD中央设备连接到SAGD卫星站点。在 该情况下，装置由从基础设备10延伸至卫星站点20的管道组成。一系列的管道将基础设 备10与卫星站点20相连接。特别地，经管道30将处理的水提供至卫星站点20。经管道 40将稀释剂提供至卫星站点20。经管道50将向卫星站点中的锅炉供燃的天然气燃料提供 至所述卫星站点。最后，提供管道60以将稀释剂+采出水+浙青的混合物从卫星站点20 输送至中央设备10。在该装置中，需要33. 7KBD的处理的水30来进行在所述卫星站点的 SAGD运行（即用于蒸汽产生）；锅炉CO2为14. 8MMSCFD;需要14. 8MMSCFD的天然气燃料50 来供燃给所述锅炉；在所述基础设备处需要3. 37KBD的补给水75 ;以及53. 7KBD的稀释剂 +采出水+浙青120产物管道体积。另外在该情况下，特征包括：1)ET0R为1.8 ;2)SOR为 3. 37 ;3)OTSG为80%效率；4)蒸汽为1000BTU/磅；5)去到中央设备的90%的采出水作为 蒸汽再循环；6) 10KBD的浙青95增量；7)所有注入的蒸汽等于采出水；和8)天然气燃料为 1000BTU/SCF;和9)稀释剂/浙青比率等于1. 0。
[0119] 现在参见图3,描述了本发明的SAGDOX卫星系统，其中中央设备10连接到SAGDOX 卫星站点20。图1的系统和图2的系统之间的一个主要差别在于来自基础设备10的另外 的氧管道45,以将氧进给SAGDOX卫星站点20。在该系统中，在蒸汽/氧混合物中氧的百分 比是5,而在图1的系统中不存在氧。可以容易地看出，8. 56丽SCFD或327公吨/天的氧 45被递送给SAGDOX卫星设备20 ;排出的纯C02105为8. 56丽SCFD;从基础设备10到所述 卫星的天然气燃料51为9. 6丽SCFD;稀释剂+采出水+浙青121为42.OKBD;处理的水31 为22.OKBD;补给水76为2. 2KBD;处置掉的水86为2. 2KBD;ASU电60为4. 0MW，而图2中 为零；以及锅炉CO2Ill为9. 6丽SCFD。另外在该情况下，特征包括：1)ET0R为1.8 ;2)OTSG 为80%效率；3)蒸汽为100(?1^/磅；4)氧为48(?1^/50?;5)去到中央设备的90%的采出 水作为蒸汽再循环；6) 10KBD的浙青95增量；7)所有注入的蒸汽等于采出水；8)无额外的 水；9)292.51^11/公吨的氧（95-97%纯度） ；10)天然气燃料为100(?1^/50?;11)稀释剂/ 浙青比率等于1. 0 ;和12)纯二氧化碳排出气等于使用的氧。
[0120] 现在参见图4,描述了本发明的SAGDOX卫星系统，其中中央设备10连接到SAGDOX 卫星站点20。在该系统中，在蒸汽/氧混合物中氧的百分比是9。在该情况下，12. 3MMSCFD 或421公吨/天的氧46被递送给所述卫星；排出的纯C02106为12. 3丽SCFD;从中央设备10 到所述卫星设备的天然气燃料52为7. 38MMSCFD;稀释剂+采出水+浙青122为36. 9KBD;处 理的水32为16. 9KBD;补给水77为I. 7KBD;处置掉的水87为I. 7KBD;ASU电61为5.IMW; 以及锅炉C02112为7. 38MMSCFD。另外在该情况下，特征包括：1)ET0R为I. 8 ;2)0TSG为 80%效率；3)蒸汽为100(?1^/磅；4)氧为48(?1^/50?;5)去到中央设备的90%的采出水 作为蒸汽再循环；6)IOKBD的浙青95增量；7)所有注入的蒸汽等于采出水；8)无额外的水； 9)292.51^11/公吨的氧（95-97%纯度） ；10)天然气燃料为100(?1^/50?;11)稀释剂/浙青 比率等于I. 0 ;和12)纯二氧化碳排出气等于使用的氧。
[0121] 现在参见图5,描述了本发明的SAGDOX卫星系统，其中中央设备10连接到SAGDOX 卫星站点20。在该系统中，在蒸汽/氧混合物中氧的百分比是20。在该情况下，17. 6MMSCFD 或672公吨/天的氧47被递送给所述卫星；排出的纯C02107为17. 6丽SCFD;从基础设备 10到所述卫星的天然气燃料53为4. 17丽SCFD;稀释剂+采出水+浙青123为29. 54KBD; 处理的水33为9. 54KBD;补给水78为0. 95KBD;处置掉的水88为0. 95KBD;ASU电62为 8.1丽；以及锅炉〇)2113为4.17丽50?0。另外在该情况下，特征包括 ：1"1'(?为1.8;2)(^6 为80%效率；3)蒸汽为100(?1^/磅；4)氧为48(?1^/50? ;5)去到中央设备的90%的采出 水作为蒸汽再循环；6) 10KBD的浙青95增量；7)所有注入的蒸汽等于采出水；8)无额外的 水；9)292.51^11/公吨的氧（95-97%纯度） ；10)天然气燃料为100(?1^/50?;11)稀释剂/ 浙青比率等于1. 0 ;和12)纯二氧化碳排出气等于使用的氧。
[0122] 现在参见图6,描述了本发明的SAGDOX卫星系统，其中中央设备10连接到SAGDOX 卫星设备20。在该系统中，在蒸汽/氧混合物中氧的百分比是35。在该情况下，20. 8MMSCFD 或794公吨/天的氧48被递送给所述卫星；排出的纯C02108为20. 8丽SCFD;从中央设 备10到所述卫星设备20的天然气燃料54为2. 28丽SCFD;稀释剂+采出水+浙青124为 25. 2KBD;处理的水34为5. 2KBD;补给水79为0. 5KBD;处置掉的水89为0. 5KBD;ASU电63 为9. 7丽；以及锅炉CO2IH为2. 28丽SCFD。另外在该情况下，特征包括：1)ET0R为1. 8 ;2) 0丁56为80%效率；3)蒸汽为100(?1^/磅；4)氧为48(?1^/50?;5)去到中央设备的90%的 采出水作为蒸汽再循环；6) 10KBD的浙青95增量；7)所有注入的蒸汽等于采出水；8)无额 外的水；9)292. 5kWh/公吨的氧（95-97%纯度）；10)天然气燃料为1000BTU/SCF;11)稀释 剂/浙青比率等于1. 0 ;和12)纯二氧化碳排出气等于使用的氧。
[0123] 现在参见图7,描述了本发明的SAGDOX卫星系统，其中中央设备10连接到SAGDOX 卫星设备20。在该系统中，在蒸汽/氧混合物中氧的百分比是50。在该情况下，22. 4MMSCFD 或855公吨/天的氧49被递送给卫星20 ;排出的纯C02109为22. 4MMSCFD;从中央设备10 至Ij卫星20的天然气燃料55为I. 32MMSCFD;稀释剂+采出水+浙青125为23.OKBD;处理的 水35为3.OKBD;补给水80为0· 3KBD;处置掉的水90为0· 3KBD;ASU电64为10. 4MW;以 及锅炉0)2115为1.32丽50?0。另外在该情况下，特征包括：1#1'(?为1.8 ;2)(^56为80% 效率；3)蒸汽为1000BTU/磅；4)氧为480BTU/SCF;5)去到中央设备的90%的采出水作 为蒸汽再循环；6) 10KBD的浙青95增量；7)所有注入的蒸汽等于采出水；8)无额外的水； 9)292.51^11/公吨的氧（95-97%纯度） ；10)天然气燃料为100(?1^/50?;11)稀释剂/浙青 比率等于I. 0 ;和12)纯二氧化碳排出气等于使用的氧。
[0124] 从图2至图7可见，引入卫星20的稀释剂40的量保持恒定在10KBD。
[0125] 现在参见图8,描述了现有10KBD的SAGD系统扩展为本发明的SAGDOX卫星系统， 其中中央设备10连接到SAGDOX卫星设备20,并且使用了在现有卫星处的所有蒸汽容量， 其意味着不需要管道输送天然气燃料给所述卫星。在该系统中，在蒸汽/氧混合物中氧的 百分比是5。在该情况下，13. 13MMSCFD的氧140被递送给所述卫星；排出的纯C02160为 13. 13丽SCFD;从中央设备10到卫星设备20的稀释剂41为5. 34KBD;稀释剂+采出水+浙 青126为16. 02KBD;增量的浙青96为5. 34KBD;处理的水为0.OKBD;补给水35为0.OKBD; 处置掉的水91为0.OKBD;ASU电65为6.Imw;以及锅炉C02116为0. (MMSCFD。另外在 该情况下，特征包括：DETOR为1.8 ;2)OTSG为80 %效率；3)蒸汽为1000BTU/磅；4)氧为 48(?1^/50?;5)去到中央设备的90%的采出水作为蒸汽再循环 ；6)所有注入的蒸汽等于采 出水；7)无额外的水；8)292. 5kWh/公吨的氧（95-97%纯度）；9)天然气燃料为1000BTU/ SCF;10)稀释剂/浙青比率等于1.0;10)纯二氧化碳排出气等于使用的氧；和11)使用了 在现有卫星处的所有蒸汽容量。
[0126] 现在参见图9,描述了现有10KBD的SAGD系统扩展为本发明的SAGDOX卫星系统， 其中中央设备10连接到SAGDOX卫星设备20,并且使用了在现有卫星处的所有蒸汽容量， 其意味着不需要管道输送天然气燃料给所述卫星。在该系统中，在蒸汽/氧混合物中氧 的百分比是9。在该情况下，24. 6丽SCFD的氧141被递送给卫星20 ;排出的纯C02161为 24. 6丽SCFD;从中央设备10到卫星设备20的稀释剂40为10.OKBD;稀释剂+采出水+浙青 127为30.OKBD;增量的浙青95为10.OKBD;处理的水35为0.OKBD;补给水81为0.OKBD; 处置掉的水91为0.OKBD;ASU电66为11. 5丽；以及锅炉C02116为0. (MMSCFD。另外在 该情况下，特征包括：DETOR为1.8 ;2)OTSG为80 %效率；3)蒸汽为1000BTU/磅；4)氧为 48(?1^/50?;5)去到中央设备的90%的采出水作为蒸汽再循环 ；6)所有注入的蒸汽等于采 出水；7)无额外的水；8)292. 5kWh/公吨的氧（95-97%纯度）；9)天然气燃料为1000BTU/ SCF;10)稀释剂/浙青比率等于1.0;10)纯二氧化碳排出气等于使用的氧；和11)使用了 在现有卫星处的所有蒸汽容量。
[0127] 现在参见图10,描述了现有10KBD的SAGD系统扩展为本发明的SAGDOX卫星系统， 其中中央设备10连接到SAGDOX卫星站点20,并且使用了在现有卫星处的所有蒸汽容量， 其意味着不需要管道输送天然气燃料给所述卫星。在该系统中，在蒸汽/氧混合物中氧的 百分比是20。可以容易地看出，在该情况下，62. 0MMSCFD的氧142被递送给所述卫星；排出 的纯C02162为62. 2MMSCFD;从中央设备10到卫星设备20的稀释剂42为25. 34KBD;稀释 剂+采出水+浙青128为76. 02KBD;增量的浙青97为25. 34KBD;处理的水35为0.OKBD; 补给水81为0.OKBD;处置掉的水91为0.OKBD;ASU电67为29.OMW;以及锅炉C02116为 0. 0MMSCFD。另外在该情况下，特征包括：1)ET0R为1.8 ;2)0TSG为80%效率；3)蒸汽为 1000BTU/磅；4)氧为480BTU/SCF;5)去到中央设备的90%的采出水作为蒸汽再循环；6)所 有注入的蒸汽等于采出水；7)无额外的水；8)292. 5kWh/公吨的氧（95-97%纯度）；9)天然 气燃料为1000BTU/SCF;10)稀释剂/浙青比率等于1. 0 ;10)纯二氧化碳排出气等于使用的 氧；和11)使用了在现有卫星处的所有蒸汽容量。
[0128] 现在参见图11，描述了现有10KBD的SAGD系统扩展为本发明的SAGDOX卫星系统， 其中中央设备10连接到SAGDOX卫星设备20,并且使用了在现有卫星处的所有蒸汽容量，其 意味着不需要管道输送天然气燃料给所述卫星。在该系统中，在蒸汽/氧混合物中氧的百 分比是35。可以容易地看出，在该情况下，134. 2丽SCFD的氧143被递送给卫星设备20 ;排 出的纯C02163为134. 2MMSCFD;从中央设备10到卫星设备20的稀释剂43为54. 52KBD;稀 释剂+采出水+浙青129为163. 56KBD;增量的浙青98为54. 52KBD;处理的水35为0.OKBD; 补给水81为0.OKBD;处置掉的水91为0.OKBD;ASU电68为62. 5MW;以及锅炉CO2116为 0.OMMSCFD。另外在该情况下，特征包括：1)ET0R为1.8 ;2)0TSG为80%效率；3)蒸汽为 1000BTU/磅；4)氧为480BTU/SCF;5)去到中央设备的90%的采出水作为蒸汽再循环；6)所 有注入的蒸汽等于采出水；7)无额外的水；8)292. 5kWh/公吨的氧（95-97%纯度）；9)天然 气燃料为1000BTU/SCF;10)稀释剂/浙青比率等于I. 0 ;10)纯二氧化碳排出气等于使用的 氧；和11)使用了在现有卫星处的所有蒸汽容量。
[0129] 现在参见图12,描述了现有10KBD的SAGD系统扩展为本发明的SAGDOX卫星系统， 其中中央设备10连接到SAGDOX卫星设备20,并且使用了在现有卫星处的所有蒸汽容量，其 意味着不需要管道输送天然气燃料给所述卫星。在该系统中，在蒸汽/氧混合物中氧的百 分比是50。在该情况下，248. 9丽SCFD的氧144被递送给卫星设备20 ;排出的纯C02164为 248. 9丽SCFD;从中央设备10到卫星设备20的稀释剂44为101.IlKBD;稀释剂+采出水+ 浙青130为303. 3KBD;增量的浙青98为101.IlKBD;处理的水35为0.OKBD;补给水81为 0·OKBD;处置掉的水 91 为 0·OKBD;ASU电 68 为 115. 9MW;以及锅炉C02116 为 0· 0MMSCFD。 另外在该情况下，特征包括=DETOR为1.8 ;2)OTSG为80 %效率；3)蒸汽为1000BTU/磅； 4)氧为48081^/50?;5)去到中央设备的90%的采出水作为蒸汽再循环 ；6)所有注入的蒸 汽等于采出水；7)无额外的水；8)292. 5kWh/公吨的氧（95-97 %纯度）；9)天然气燃料为 1000BTU/SCF;10)稀释剂/浙青比率等于1. 0 ;10)纯二氧化碳排出气等于使用的氧；和11) 使用了在现有卫星处的所有蒸汽容量。
[0130] 现在参见图14,描述了连接到多于一个SAGDOX卫星设备20的SAGDOX中央设备 10。管廊将SAGDOX中央设备10连接到每一个SAGDOX卫星设备20,从而允许中央SAGDOX设备10与SAGDOX卫星设备20之间的联通。
[0131] 表2提供了对于根据本发明如上文所述的蒸汽和氧的混合物中不同的氧浓度，典 型的SAGDOX注入气体特性。
[0132] SAGDOX(35)是本方法优选的实施方式。图6中描述了具有下述特性的 SAGDOX(35)：
[0133] L氧/蒸汽流量比为0· 538(v/v)。
[0134] 2. 84. 5 %的热量源自氧（燃烧）。
[0135] 3.对于每SCF的混合物，热量递送为199BTU。
[0136] 4.为了递送IMMBTU的能量，我们需要5MSCF的气体（蒸汽和O2)。
[0137] 对比图2(SAGD)和图6(SAGD0X(35))，看出下列优点：
[0138] 1.在卫星站点处的蒸汽锅炉容量从33. 7KBD蒸汽减少到5. 2KBD蒸汽-减少 85%。
[0139] 2.燃料气需求从14. 8MMSCFD减少到2. 3MMSCFD-减少85%。
[0140] 3.产物管道体积从53. 7KBD减少到25. 2KBD-减少53%。预期增量油/水分离 容量存在类似的减少。
[0141] 4.处理的水供应的减少类似于蒸汽-减少85%。预期增量水处理容量存在相同 的减少。
[0142] 5.处置掉的水和补给水从3. 4KBD减少到0. 5KBD-减少85%。
[0143] 6.稀释剂的供应不受影响。
[0144] 7.如果捕获并隔离了纯CO2，那么CO2排放将从14. 8减少到2. 3MMSCFD-减少85 % (如果将CO2隔离/保存在浙青储层中，则可以实现一些捕获的益处）。
[0145] 优选地，卫星设备距离中央设备超过10km，否则整合所述卫星并从中央站点供应 蒸汽将是经济的。同时，所述卫星站点和所述中央设备站点之间的管廊应含有下列流体管 道：
[0146] 1.处理的水，其来自中央站点。
[0147] 2.用于SAGDOX的氧气，其来自中央站点。
[0148] 3.采出水和浙青，其来自卫星站点。
[0149] 另外优选地，使用如上所述的推水系统来管道输送不含稀释剂的采出流体，是可 行的。燃料气可获自备用源，如来自管道或气井的本地供应。对于下文列举的一些情况，所 述管廊还可以包含下列流体管道：
[0150] 1.天然气锅炉燃料，其来自中央站点。
[0151] 2.稀释剂，其来自中央站点。
[0152] 3.包含稀释剂的采出流体管道，其来自卫星站点。
[0153] 4.CO2排出气管道，其来自卫星站点。
[0154] 进一步解释SAGDOX的优点，用于SAGDOX卫星的管廊成本在所有实施方式中都小 于SA⑶卫星。假定管道的安装成本与管道直径成正比，表7概述了每种情况下的直径和累 积直径，假定在500psia下液体的速度为5ft/sec(3. 4mph)而气体为50ft/sec，这在碳钢管 道中的氧的安全运行范围之内（Sarathi，P.S·，In-SituCombustionHandbook,D0E，1996 年）。对于我们优选的情况SAGDOX(35)，管廊的资本成本比SA⑶情况下的成本少22%。
[0155] 表11也突出显示了SAGDOX的优点。如果我们将0/W乳液，而不是油和稀释剂和 水的混合物，从卫星设备用管道输送至中央设备，则SAGDOX卫星相比于SA⑶的优点会甚至 更加明显。
[0156] 甚至进一步地，假定在中央设备处使用2000公吨/天的ASU氧气装置（oxygen train)来获得产氧的规模经济，表4显示了用来获得这些节省的最小卫星项目尺寸。所述 尺寸从SAGDOX(5)的61KBD变化到SAGDOX(50)的23KBD。对于我们优选的情况SAGDOX(35)， 最小卫星尺寸为25KBD。
[0157] 参见表3,突出显示了使用SAGDOX时的可观的锅炉成本节约。例如，对于10KBD的 卫星，我们的卫星站点锅炉容量和节省如下：
[0158]
【权利要求】
1. 用于采收烃类的SAGDOX卫星系统，所述系统包括中央SAGDOX站点、至少一个 SAGD0X卫星站点、以及用于在所述中央SAGD0X站点和所述SAGD0X卫星站点之间联通的管 廊，其中所述卫星系统设计为在所述卫星站点使用SAGDOX方法采收烃类，并将采收的烃类 传输至所述中央站点。
2. 权利要求1的SAGDOX卫星系统，其中所述至少一个SAGDOX卫星站点距离所述中央 SAGDOX 站点 9km 至 160km。
3. 权利要求2的SAGDOX卫星系统，其中所述距离为10km至100km。
4. 权利要求1的SAGDOX卫星系统，其中所述中央站点包括： (a) 油/水分离装置， (b) 油采集装置， (c) 水处理装置，和 (d) 氧生成装置， 所述卫星站点包括： (a) 用于生成蒸汽的锅炉， (b) 至少一个蒸汽注入井， (c) 至少一个氧注入井，和 (d) 浙青采收井， 并且所述管廊包括： (a) 氧供应管道， (b) 处理的水供应管道， (c) 天然气供应管道，和 (d) 浙青和水采收管道。
5. 权利要求4的SAGDOX卫星系统，其中采收的油/水乳液在所述卫星站点进一步与稀 释剂合并，并且所述管廊进一步包括用于将所述稀释剂递送至所述卫星站点的管道。
6. 权利要求4的SAGDOX卫星系统，其中所述卫星站点进一步包括用于隔离C02和/或 其它采出气体的排出气处理装置。
7. 权利要求1的SAGDOX卫星系统，其中每个中央装置具有多于一个卫星装置，所述卫 星装置通过一个或多个管廊连接到所述中央装置。
8. 权利要求7的SAGDOX卫星系统，其中在所述卫星站点，蒸汽和氧的混合物以下述方 式之一注入在地下的室内：所述混合物被a)同时注入同一井内，b)同时注入多个井内，或 c)蒸汽和氧分别注入蒸汽和氧的各自的井内，并且所述混合发生在所述在地下的室中。
9. 权利要求8的SAGDOX卫星系统，其中在所述SAGDOX的蒸汽和氧的混合物中氧的浓 度为 5%至 50% (v/v)。
10. 权利要求8的SAGDOX卫星系统，其中在所述SAGDOX的蒸汽和氧的混合物中氧的浓 度为10%至40%卜八）。
11. 权利要求8的SAGDOX卫星系统，其中在所述蒸汽和氧的混合物中氧的浓度为约 35% (v/v) 〇
12. 通过将现有SA⑶设施转变为SAGDOX卫星系统来升级现有SA⑶设施的方法，所述 方法包括： 在中央SAGD设施处安装氧生成装置， 提供至少一个远程设置的SAGDOX卫星站点，和 在所述中央设施和所述至少一个卫星站点之间提供至少一个管廊，所述管廊具有额外 的用于氧供应的管道和用于采出水和天然气供应的管道，使得当将所述氧、水和天然气供 应给所述卫星站点时，氧和生成的蒸汽被注入地下地层内；并且从所述地下地层采收后，浙 青与水的乳液被泵送返回所述中央站点，然后所述浙青与所述水分离，并且处理的水返回 到所述卫星站点用于蒸汽生成。
13. 用于从卫星浙青生产站点采收浙青并将浙青递送至中央设施的方法，其中： (a) 设置所述卫星站点距离所述中央设施超过10km， (b) 通过管廊连接所述卫星站点和所述中央设施，所述管廊含有管道用于从所述中央 站点提供适合于锅炉应用的处理的水； 将氧气从所述中央设施提供给所述SAGDOX卫星； 将采出流体（浙青和水）从所述卫星站点提供给所述中央设施，和 (c) 通过SAGDOX方法在所述卫星站点采收浙青。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中所述采出流体（浙青和水）在推水系统中从所 述卫星站点运送到所述中央设施。
15. 根据权利要求13所述的方法，其中所述采出流体（浙青和水）在所述卫星站点添 加了化学稳定剂，作为稳定化的乳液来运送。
16. 根据权利要求13所述的方法，其中稀释剂也被递送至所述卫星站点并与采出流体 (水和浙青）混合以输送返回至所述中央设施。
17. 根据权利要求13所述的方法，其中还将天然气或燃料气作为锅炉燃料从所述中央 设施通过所述管廊提供给所述卫星站点。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中还将电从所述中央设施输送给所述卫星站点， 或从所述卫星站点输送至所述中央设施。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中添加采出气体（C02)管道以将SAGDOX排出气从 所述卫星站点运送至所述中央设施。
20. 根据权利要求13所述的方法，其中现有SAGD卫星利用所述站点处的现有蒸汽容量 转变为SA⑶0X。
21. 根据权利要求13所述的方法，其中采出水在所述卫星站点分离，其中稀释的浙青 被运送返回所述中央设施而总体上不含多余的水。
【文档编号】E21B43/30GK104271876SQ201380024023
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年5月7日 优先权日:2012年5月7日
【发明者】R·K·克尔 申请人:尼克森能源无限责任公司