蒸気注入（石油産業）

蒸気注入は、重質原油を抽出する方法としてますます一般的になっています。1960年代から商業的に使用されており、^{[ 1 ]}強化石油回収（EOR）法とみなされ、油田の熱刺激の主なタイプです。この技術にはいくつかの異なる形態があり、主なものは循環蒸気刺激と蒸気フラッディングの2つです。どちらも、比較的浅く、地層の温度で非常に粘性の高い原油を含む油田に最も一般的に適用されます。蒸気注入は、カリフォルニア州（米国）のサンホアキンバレー、ベネズエラのマラカイボ湖地域、カナダのアルバータ州北部のオイルサンドで広く使用されています。^{[ 1 ]}

蒸気注入中に石油生産量を増加させるもう1つの要因は、坑井近傍の洗浄に関連しています。この場合、蒸気はパラフィンとアスファルテンを岩石表面に結びつける粘度を低下させ、原油の軽質成分の蒸気蒸留によって、混和して捕捉された石油を除去できる少量の溶剤バンクが生成されます。^{[ 2 ]}

ハフアンドパフ法とも呼ばれるこの方法は、注入、浸漬、生産の3つの段階から構成されます。まず、一定時間、井戸に蒸気を注入して周囲の貯留層の油を加熱し、原油埋蔵量（OOIP）の約20%を回収します。これは、OOIPの50%以上を回収できると報告されている蒸気補助重力排水法と比較すると低い値です。他の井戸と蒸気圧入方式に移行する前に、井戸を数サイクルにわたって周期的な蒸気方式で生産することはよくあります。

このメカニズムは、蒸気注入、浸漬、および石油生産のサイクルで進行します。まず、300～340℃の温度で数週間から数か月間、蒸気が井戸に注入されます。次に、熱が地層に浸透するように、井戸を数日から数週間放置します。最後に、数週間または数か月間、高温の石油が井戸から汲み出されます。生産率が低下すると、井戸は注入、浸漬、および生産の別のサイクルにかけられます。このプロセスは、蒸気注入のコストが石油生産で得られる利益よりも高くなるまで繰り返されます。^{[ 3 ]} CSS法の利点は、回収率が約20～25%であることであり、欠点は、蒸気注入のコストが高いことです。

カナディアン・ナチュラル・リソーシズ社は、ビチューメン資源の開発に、周期的な蒸気注入、いわゆる「ハフ・アンド・パフ」技術を採用しています。この技術では、1本の坑井が必要で、生産は注入段階と生産段階から構成されます。まず、数週間にわたって蒸気を注入し、冷たいビチューメンを流動化させます。次に、注入井の流れを逆転させ、同じ注入井から石油を生産します。注入段階と生産段階を合わせて1つのサイクルとなります。 「貯留層の冷却により石油生産量が臨界閾値を下回ると、蒸気が再注入されて新たなサイクルが開始されます。この段階では、人工揚水法が使用されることがあります。数サイクル後には、ハフアンドパフ法による生産は経済的ではなくなる可能性があります。その他の条件が良好であれば、さらなる石油回収のために蒸気圧入法が検討されます。ハフアンドパフ法による回収率は最大30%、蒸気圧入法による回収率は最大50%に達することが確認されています。」( CNRL 2013 ) harv error: no target: CITEREFCNRL2013 ( help )。^{[ 4 ]}

蒸気圧入法（蒸気駆動法とも呼ばれる）では、一部の井戸を蒸気注入井として、他の井戸を石油生産井として使用します。回収される石油の量を増やすために、2つのメカニズムが用いられます。1つ目は、石油を高温に加熱して粘度を下げ、生産井に向かって地層内をより容易に流れるようにすることです。2つ目は、水圧入法と同様の方法で物理的に置換することで、石油を生産井に押し出すことです。この方法は、循環法よりも多くの蒸気を必要としますが、一般的に、より多くの石油を回収するのに効果的です。

アルバータ州のオイルサンドでよく見られる蒸気圧入法の一つに、蒸気補助重力排水法（SAGD）がある。これは、水平方向に2本の井戸を掘削し、一方を他方より数メートル高い位置に置き、上の井戸に蒸気を注入することで、ビチューメンの粘度を下げ、重力によって生産井に引き下ろすという方法である。

2011年、Laricina Energyは溶剤注入と蒸気注入を組み合わせたプロセスで、溶剤循環式蒸気補助重力排水法（SC-SAGD）（カナダ石油生産者協会CAPP 2009）と呼ばれる手法を採用した。 [ ^{5 ] Laricina}は、溶剤と蒸気を組み合わせることで、 回収のための全体的な蒸気油比率が30%減少すると主張している。

地表で発生する蒸気の代替手段として、坑内蒸気発生があります。これは熱損失を低減し、貯留層内で高品質の蒸気を生成することで、重質油やオイルサンドの生産量を増やし、生産速度を向上させることができます。坑内蒸気発生器は、1960年代初頭に大手石油会社によって初めて提案されました。過去50年間で、DOEとSANDIAが共同開発した坑内燃焼システム「Project Deep Steam」など、複数の坑内蒸気技術が開発されてきました。このシステムは1982年にカリフォルニア州ロングビーチで実地試験が行われましたが、失敗に終わりました。唯一、成功を収めた坑内蒸気発生器は「eSteam」というブランド名で販売されています。

• バトラー、ロジャー・M. (1997).石油とビチューメンの熱回収. ISBN 0-9682563-0-9。