Tecnología de minería de asfalto con petróleo pesado
1. Minería a cielo abierto
Cuando la arena bituminosa emerge de la superficie o la profundidad de enterramiento es inferior a 75 m y el espesor es superior a 3 m, se utiliza el método de minería a cielo abierto. generalmente utilizado. Este enfoque ha pasado por una transición del uso de excavadoras de ruedas y transportadores al uso de carretillas elevadoras eléctricas gigantes y transportadores gigantes. En la minería a cielo abierto, se puede dividir en dos pasos: minería y recuperación. Primero se retira la tapa y la arena bituminosa se extrae mediante camiones y carretillas elevadoras y se transporta a la trituradora. Luego, las arenas bituminosas se transportan a un equipo de mezcla donde se mezclan con agua caliente para crear una lechada. Luego, el lodo se transporta mediante transportadores hidráulicos desde el sitio de la mina hasta la refinería para su extracción, separación de betún y tratamiento de relaves. Este método tiene una alta tasa de recuperación de recursos, con una tasa de recuperación promedio de aproximadamente 75 (Li Kai et al., 2007).
En segundo lugar, la minería in situ
La tecnología de minería in situ se utiliza principalmente en embalses profundamente enterrados (por encima de 75 m). En la actualidad, las tecnologías de minería in situ incluyen minería en frío con transporte de arena, desarrollo de inyección de agua, desarrollo de inyección de vapor, combustión de capas de aceite, tratamiento microbiano y catálisis in situ, entre ellas, inundación por gravedad asistida por vapor, soplo y soplo de vapor y frío. La minería se utiliza ampliamente en la extracción de arena bituminosa.
1. Minería de arena en frío
Este método no inyecta calor ni arena, y utiliza una bomba de tornillo para extraer petróleo crudo y arena juntos. El principio fundamental es: se forman agujeros de gusano en la capa de petróleo mediante la producción de arena y la recuperación en frío, lo que mejora en gran medida la porosidad y la permeabilidad de la capa de petróleo, mejorando así en gran medida la fluidez de la arena bituminosa (2) El aceite de espuma estable aumenta la densidad; de petróleo crudo es muy bajo, lo que hace que el aceite de arena bituminosa con alta viscosidad pueda fluir (3) Dado que el yacimiento produce una gran cantidad de partículas de arena, la resistencia del yacimiento en sí se reduce bajo la acción de la presión de la formación suprayacente; se compactará hasta cierto punto, lo que aumentará la presión de los poros y aumentará la energía de conducción; ④ El agua del borde y del fondo a larga distancia puede proporcionar una cierta cantidad de energía de conducción (Zheng et al., 2008).
Condiciones aplicables: en términos generales, la minería en frío y la adición de arena son las más adecuadas para nuevos estratos en áreas nuevas o antiguas no desarrolladas. Apto para petróleo pesado con cierta fluidez. La profundidad de entierro del yacimiento es superior a 300 m, el espesor del yacimiento es superior a 3 m, la presión inicial del yacimiento es preferiblemente superior a 2,5 MPa, la viscosidad del petróleo crudo desgasificado es de aproximadamente 1000 ~ 50000 MPa·s, la densidad del petróleo crudo desgasificado es 0,92 ~ 0,98 g/cm3 y contiene un cierto gas disuelto, la relación gas-petróleo disuelto es superior a 5 m3/t y el contenido de cemento arcilloso es pequeño.
La principal ventaja de este método es aumentar el canal de flujo del yacimiento de petróleo, aumentar la tasa de producción de petróleo crudo y reducir el costo de producción. Las desventajas son la baja tasa de recuperación y los problemas de bloqueo de agua y transporte de arena en los agujeros de gusano.
2. Minería de resoplido y soplo de vapor
Soplido y resoplido de vapor, también llamado resoplido y soplo de vapor e inyección periódica de vapor. Primero inyecta una cierta cantidad de vapor saturado húmedo de alta temperatura y alta presión (vapor de deglución) en la capa de petróleo, luego cierra el pozo durante varios días, hierve el pozo a fuego lento, calienta el petróleo crudo en la capa de petróleo y luego comienza producción (chorros de aceite caliente). Todo el proceso se realiza en el mismo pozo.
La estimulación con vapor se utiliza a menudo como primera etapa de la inundación con vapor. En capas de petróleo con alta viscosidad del petróleo crudo, la resistencia al flujo entre pozos es muy grande. Si se utiliza la inundación con vapor directamente, el vapor no se puede inyectar a una velocidad adecuada, lo que resulta en una disminución en la tasa de inyección y un aumento en la presión de la formación, lo que en última instancia conduce a fallas en la inyección de vapor, disminución en la tasa de producción de petróleo y retraso en la efectividad después de la inundación con vapor. , baja relación petróleo-gas y escasos beneficios económicos. Por lo tanto, generalmente se usa vapor para precalentar el yacimiento, y la inundación con vapor se usa después de que se forma la comunicación térmica entre los pozos.
Condiciones aplicables: un método exitoso de estimulación con vapor requiere una capa de roca gruesa que contenga una alta presión de inyección de vapor, petróleo crudo móvil, alta permeabilidad y porosidad, energía impulsada por el yacimiento, sin agua en el fondo ni capa de gas, y una Espesor de la capa de producción de al menos 15 m. La estimulación con vapor eficaz requiere que el yacimiento reciba vapor a una tasa de inyección alta (200 m3/d) y tenga suficiente energía impulsora para impulsar el flujo de petróleo de regreso al pozo.
La ventaja de la estimulación con vapor es la alta tasa de producción de petróleo, pero la desventaja es la baja tasa de producción de petróleo, generalmente no más de 20.
3. Minería por inundación de vapor
La inundación por vapor es un tipo de minería impulsada en la que se inyecta vapor continuamente desde uno o varios pozos de inyección de vapor por grupo de pozos, y se inyecta vapor. de algunos pozos de inyección de vapor adyacentes producen petróleo continuamente.
La inundación de vapor inyecta continuamente vapor de alta calidad a través de los pozos de inyección. Por un lado, complementa la energía de la formación y, por otro lado, introduce calor en la formación, calienta la capa de petróleo y reduce la viscosidad del crudo. aceite.
Condiciones aplicables: la inundación por gravedad asistida por vapor se puede utilizar para arenas bituminosas en contacto con amplios casquetes de gas o capas de agua del fondo.
La ventaja de la inundación con vapor es que puede aumentar la recuperación de petróleo.
4. Producción de drenaje por gravedad asistida por vapor
La tecnología SAGD es la tecnología de vanguardia para el desarrollo de petróleo pesado y arenas bituminosas. Este método utiliza vapor como medio de calentamiento y utiliza la gravedad para extraer asfalto de petróleo pesado mediante una combinación de convección y conducción de calor fluido. SAGD se puede utilizar de diferentes maneras: uno es pozos horizontales paralelos, es decir, se perforan un par de pozos horizontales paralelos cerca del fondo del yacimiento, el pozo horizontal superior inyecta vapor y el pozo horizontal inferior produce petróleo; La combinación de pozos planos y pozos verticales significa perforar un pozo horizontal en el fondo del yacimiento, perforar uno o varios pozos verticales encima de él, inyectar vapor en los pozos verticales y extraer petróleo de los pozos horizontales; el tercer tipo es simple; Pozo horizontal de tubo SAGD, lo que significa perforar un pozo horizontal de un solo tubo en la cabeza del mismo pozo horizontal. Se baja la sarta de tubería de inyección de vapor y se inyecta vapor a la parte superior del pozo horizontal a través de la sarta de tubería de inyección de vapor. la cámara de vapor se expanda en dirección inversa a lo largo del pozo horizontal.
El factor interno clave en el proceso minero SAGD es la convección entre vapor, petróleo y agua, que es completamente diferente del flujo convencional en paralelo de vapor, petróleo y agua. El trabajo de investigación extranjero sobre la tecnología SAGD incluye principalmente: establecer un modelo físico de convección, estudiar las características de flujo relativas del petróleo y el agua, usar un modelo microscópico bidimensional para estudiar la expansión de la cavidad de vapor y usar tomografía computarizada para estudiar el flujo microscópico. y no condensabilidad entre vapor y aceite y agua. Efecto de los gases en los procesos de convección. En el futuro, estudiaremos la convección de vapor, petróleo y agua, profundizaremos la investigación anterior, integraremos los resultados de la investigación y formaremos un nuevo modelo matemático más efectivo para proporcionar métodos efectivos de evaluación, predicción y diseño para SAGD a gran escala. desarrollo en campos petroleros y, en última instancia, lograr los mejores resultados. Desarrollo rentable de SAGD.
Las ventajas del drenaje por gravedad asistido por vapor son que aumenta la relación petróleo-gas, la tasa de recuperación de petróleo es alta, el factor de recuperación es generalmente de 40 a 60 y no es sensible a la heterogeneidad de la capa de aceite. La desventaja es la baja producción inicial y cómo extenderla a depósitos de agua de fondo de baja temperatura y presión (Zhu, 2007).
5. Quemar la capa de petróleo
Quemar la capa de petróleo con fuego es el método de recuperación de petróleo más antiguo utilizado en la recuperación de aceite térmico. Esta tecnología fue patentada en Estados Unidos en 1920. La Unión Soviética llevó a cabo la primera prueba piloto in situ en 1933 ~ 1934, y la primera prueba de proceso real de quema de capa de petróleo (ISC) en 1950 ~ 19566.
El incendio de la capa de aceite, también conocido como combustión in situ, se refiere a la inyección de aire o gas que contiene oxígeno en la capa de aceite, reaccionando con el combustible orgánico en la capa de aceite y utilizando el calor generado para calentar. la capa de petróleo, reduciendo la viscosidad del petróleo crudo y utilizando aire como energía para extraer el petróleo crudo. La eficiencia de desplazamiento de petróleo de la capa de petróleo quemado es muy alta y las pruebas de campo muestran que la tasa de recuperación generalmente puede alcanzar entre 50 y 80.
Se puede ver en los criterios de selección que quemar la capa de petróleo con fuego tiene una adaptabilidad más amplia que la inyección de vapor. Generalmente, cuando la pérdida de calor por inundación de vapor es demasiado grande, se puede seleccionar el método de quemar la capa de aceite. Específicamente, el método del fuego se puede utilizar en embalses profundos (> 1000 m), delgados (< 6 m), densos (< 35 × 10-3 μ m2) y con alto contenido de agua. La inundación con vapor para explotar tales embalses es demasiado arriesgada. La inyección de gas a alta presión es beneficiosa para la combustión, por lo que no está limitada por la profundidad.
Las ventajas de quemar capas de petróleo son un gran potencial minero subterráneo, menores emisiones de dióxido de carbono y bajo costo. Las desventajas son que el proceso es difícil de implementar, la combustión subterránea es difícil de controlar y el costo de inyectar una gran cantidad de aire a alta presión es relativamente alto.
Los métodos de extracción de asfalto con petróleo pesado incluyen la minería en túneles subterráneos, la combustión in situ, la catálisis in situ y el tratamiento microbiano (Zhu, 2007).