用于提高烃回收的添加剂的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于从地层中回收烃的方法。所述烃可以与水或蒸汽和一种或多种的添加剂接触，接着回收。所述烃可以选自重质原油或轻质原油、沥青、油砂矿、焦油砂矿及其组合。例如，所述添加剂可以为氟化烃。本发明还提供了一种包含烃、水或蒸汽和添加剂的组合物或混合物。
【专利说明】用于提高烃回收的添加剂
【技术领域】
[0001]本公开涉及烃开采或回收。具体而言，本公开涉及加入蒸汽、水和/或添加剂的烃开采或回收方法。
【背景技术】
[0002]在地球的表面或地下包含原油和浙青砂的矿床，所述浙青砂被称作焦油砂或油砂。如果矿床位于充分接近地表，使用表面或露天采矿技术可以回收它们。矿石通常包含大约10-15%的浙青，80-85%的矿物质，以及余量为水，并且需要将有价值的浙青产物与矿物质分离。这种浙青析出方法是通过最初使矿石与温水在水力运输线中混合或制浆而开始的。然后，将所得的浆料供给至主分离容器或分离池。在这种分离方法中，加入额外的温水，并且大多数的析出的浙青将附着到气泡上，在其中其通过浮选而被回收。浙青析出和回收方法通常在大约8.5的pH下进行，其通常在氢氧化钠的帮助下得到的。从容器的底部除去粗矿物质并将包含水、细矿物质和悬浮的浙青的中级部分输送到进一步的浙青回收。
[0003]如果原油或浙青砂位于地表的下面足够深，可以钻油井以辅助开采这些物质。然而，重烃已经证实难以回收或制备，因为它们的高粘度。在本领域内已知多种抽提、回收或开采方法，例如，在降低烃的粘度以使其流动和辅助开采的尝试中使用蒸汽注入到地层中。
[0004]一种称作周期注蒸汽(Cyclic Steam Simulation)或蒸汽吞吐(huff-and-puff)的这样的方法包括如下阶段:注入高压蒸汽、浸泡地层和开采。初始阶段包括注入蒸汽数周至数月以加热储层中的烃、浙青或重油资源，由此降低了其粘度使得其能够流动。在注入后，允许蒸汽浸泡在地层中数天至数周的时间以允许热进一步穿透地层。然后，充分降低粘度的重油从同一油井中开采出来直至产量开始下降，此时重复三步循环。
[0005]在本领域内使用的另一回收或开采方法被称作蒸汽辅助重力泄油(SAGD)。该SAGD回收方法依靠长度为Ikm的两个平行的、水平的井。上方的“注入井”位于下方的“开采井”上方。开采井位于尽可能的接近储层的底部。起初，将蒸汽注入到两个井中以开始加热地层。在一段时间后，地层被充分地加热使得烃或浙青的粘度降低，使得烃或浙青现在能够进入开采井。一旦出现这种情形，停止将蒸汽注入到开采井中。
[0006]将低压蒸汽连续地注入到注入井中，导致蒸汽室的形成，随着过程的继续，其向侧面和向上延伸。在所述蒸汽室的边缘，蒸汽将其潜热释放给地层。这种方法加热烃和/或浙青，导致充分降低了其粘度以在重力的影响下沿着蒸汽室的边缘流至较低的开采井中，然后其可以与得到的蒸汽冷凝物一起被泵送至地表。此时，分离形成的水和浙青乳液。
[0007]除了使烃和/或浙青粘度降低之外，蒸汽冷凝物和水包烃乳液形式允许烃更容易移动至开采井中。SAGD方法在井的整个寿命中通常原位回收大约55%的原始的烃或浙青。
[0008]尽管该方法具有优势，它们也具有缺点。例如，关于浙青开采，SAGD方法依靠蒸汽的能量加强开采以辅助浙青回收，其需要天然气，大量的新鲜水和水循环装置。另外，由于该方法依赖重力泄油，由于浙青的高粘度，开采率可能受到限制。尽管现有技术已经构思了SAGD方法的不同变形形式，例如加入某种添加剂，所述添加剂并不成功，以及它们的存在已经导致，例如，不能破乳的添加剂、水和浙青乳液，因为添加剂已经导致乳液稳定。
[0009]因此，非常合意的是寻找能够提高对于相同的蒸汽注入而言开采的浙青的量的添加剂。添加剂可以具有如下性能:例如直接提高在地层内的热效率和降低油水的界面张力。而且，成功的添加剂将降低蒸汽与油的比率，意味着:由于添加剂的存在，需要更少的蒸汽来开采相同量的浙青。此外，合意的添加剂将不会干扰所得的乳液使得不能被破乳。最后，成功的添加剂必须具有足够的挥发性以被蒸汽携带通过填砂到达浙青矿层(bitumenpay)。
【发明内容】
[0010]本发明公开了一种用于从地下地层中回收烃的方法。所述地下地层可以包括任何数量的井，例如两口井。公开的方法包括使来自地下地层的烃与蒸汽或水接触，使所述烃与一种或多种氟化烃接触，和回收烃。所述烃可以在烃的回收过程中的任何时间与蒸汽或水和/或一种或多种的氟化烃接触。所述烃选自轻质原油或重质原油、浙青、油砂矿、焦油砂矿及其组合。所述烃可以与蒸汽或水和氟化烃在地下地层的内部或外部接触。所述蒸汽和氟化烃可以被单独地或作为混合物注入到地下地层中。所述方法可以为添加一种或多种的氟化烃的蒸汽辅助的重力泄油方法。
[0011]本发明还公开了一种用于从地下地层中回收浙青的方法。所述地下地层可以包括任何数量的井，例如两口井。所述方法包括如下步骤使浙青与蒸汽或水接触，使所述浙青与一种或多种的氟化烃接触，和回收浙青。所述浙青可以在浙青的回收过程中的任何时间与蒸汽或水和/或一种或多种的氟化烃接触。所述浙青可以与蒸汽或水和氟化烃在地下地层的内部或外部接触。所述蒸汽和氟化烃可以被单独地或作为混合物注入到地下地层中。所述方法可以为引入一种或多种的氟化烃的蒸汽辅助的重力泄油方法。
[0012]本发明还公开了组分的混合物或组合物。所述混合物或组合物包含烃、水或蒸汽和一种或多种的氟化烃。所述烃可以选自轻质原油或重质原油、浙青、和油砂矿、焦油砂矿及其组合。
[0013]上述已经相当宽泛的勾勒了本发明的特征和技术优点，从而使得下面的本发明的详细描述可以更易于理解。本发明的额外的特征和优点将在下文中详细描述，其将形成本发明的权利要求的主题，本领域的技术人员应该理解公开的概念和具体的实施方式可以容易地被用作修改或设计用于实施本发明的相同目的的其它实施方式的基础。本领域的技术人员还应该认识到这样等同的实施方式没有偏离在所附的权利要求中所列出的本发明的实质和范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]在下文中特别参照附图来描述本发明，其中:
[0015]图1为浙青提取率(%)相对于空白和三氟乙醇的单因素分析。
[0016]图2为浙青提取率(%)相对于乙醇和三氟乙醇的单因素分析。
【具体实施方式】
[0017]本公开涉及一种开采或回收烃，例如轻质原油或重质原油，浙青和油或焦油砂矿的方法。在本文中还公开了包含开采的或回收的烃的组合物和混合物。
[0018]已经发现添加剂，例如氟化烃的加入，大大地提高了烃的开采。在本发明中，烃被理解为平均粘性或重质原油、轻质原油、焦油砂或油砂油或浙青。
[0019]公开的用于回收烃的方法包括长度大约为Ikm的两口平行的、水平的井。所述方法可以为SAGD法或任何其它合适的方法。在SAGD法中，上方的“注入井”位于下方的“开采井”上方。所述井可以通过任何合适的距离分开，例如，大约4-6米。起初，向一口或两口井沿井眼向下注入蒸汽，在其中蒸汽冷凝并开始加热地层和其中的烃。一般而言，蒸汽被注入到井口，并且本领域的技术人员容易理解该过程。所述蒸汽可以在高压下，以及在大约500°C的温度下注入。在一段时间后，地层被充分地加热使得烃的粘度下降。
[0020]随着时间过去，低压蒸汽可以被连续地注入到注入井中，导致蒸汽室的形成；进一步加热烃导致其粘度充分下降以通过重力的方式沿着蒸气室的边缘泄油至较低的开采井中，在所述较低的开采井中其可以与冷凝蒸汽和/或添加剂一起被泵送至地表。此时，从水包烃的乳液分离水和/或添加剂，以及使用本领域多种已知的方法可以回收烃，例如“破乳”。
[0021]根据本公开的添加剂，例如，氟化烃，也可以被注入到两口井中的任意一口中，或注入到两口井中。所述添加剂可以独立于蒸汽单独地注入，或其可以作为与蒸汽的混合物加入。蒸汽可以被连续地或间歇地注入到两口井中的一口或两口中。此外，所述添加剂可以被连续地或间歇地注入到两口井中的一 口或两口中。此外，如果所述蒸汽和添加剂作为混合物加入，则所述混合物可以连续地或间歇地加入到两口井中的一 口或两口中。
[0022]可以在如下处加入添加剂，但不限于:在蒸汽联箱处、在井口处，或其可以加入到锅炉供料水中。
[0023]在开采过程中的任何时刻可以将所述添加剂加入到两口井中的一 口或两口中，例如，当开采开始时或当产量开始下降时。例如，当在井中的烃产量开始下降时，可以加入在本文中所述的添加剂。通过在产量已经开始下降后加入添加剂，使的回收水平可以返回至或接近烃回收水平的最佳值或峰值。
[0024]本发明还公开了一种用于从地下地层中回收浙青的方法。所述方法可以为蒸汽辅助重力泄油方法，并且所述浙青可以从含烃矿，例如油砂或焦油砂回收。所述方法可以包括长度大约为Ikm的两口平行、水平的井，其钻井至油砂或焦油砂地层中。上方的“注入井”位于下方的“开采井”上方。所述井可以通过任何合适的距离分开，例如，大约4-6米。起初，向一 口或两口井沿井眼向下注入蒸汽，在其中蒸汽冷凝并开始加热地层和其中的浙青。一般而言，蒸汽被注入到井口，并且本领域的技术人员容易理解该过程。所述蒸汽冷凝并加热地层和位于其中的浙青。所述蒸汽可以在高压下，以及在大约500°C的温度下注入。在一段时间后，地层被充分地加热使得浙青的粘度下降。
[0025]随着时间过去，低压蒸汽可以被连续地注入到注入井中，导致蒸汽室的形成；进一步加热浙青导致其粘度充分下降以通过重力的方式沿着蒸气室的边缘泄油至较低的开采井中，在所述较低的开采井中其与冷凝蒸汽和/或添加剂一起被泵送至地表。此时，从水包浙青的乳液中分离水和/或添加剂，以及使用本领域多种已知的方法可以回收浙青，例如“破乳”。
[0026]根据本公开的添加剂，例如，氟化烃，也可以被注入到两口井中的任意一 口中，或注入到两口井中以与浙青接触。所述添加剂可以独立于蒸汽单独地注入，或其可以作为与蒸汽的混合物加入。蒸汽可以被连续地或间歇地注入到两口井中的一口或两口中。此外，所述添加剂可以被连续地或间歇地注入到两口井中的一 口或两口中。此外，如果所述蒸汽和添加剂作为混合物加入，则所述混合物可以连续地或间歇地加入到两口井中的一口或两口中。
[0027]可以在如下处加入添加剂，但不限于:在蒸汽联箱处、在井口处，或其可以加入到锅炉的供料水中。
[0028]在回收过程中的任何时刻可以将所述添加剂加入到两口井中的一口或两口中，例如，当开采开始时或当产量开始下降时。例如，当在井中的浙青产量开始下降时，可以加入在本文中所述的添加剂。通过在产量已经开始下降后加入添加剂，使回收水平可以返回至或接近浙青回收水平的最佳值或峰值。
[0029]应该注意到当实施在本文中公开的回收或开采方法时，可以使用任何数量的井，甚至单个的井。不管选择井的数量如何，可以将蒸汽和在本文中描述的添加剂注入到任一井中，或所有的井中。所述添加剂可以独立于蒸汽单独地注入，或其可以作为与蒸汽的混合物加入到任一井中。蒸汽可以被连续地或间歇地注入任一井中。而且，添加剂可以被连续地或间歇地注入任一井中。此外，如果所述蒸汽和添加剂作为混合物加入，则所述混合物可以连续地或间歇地加入到任一井中。
[0030]此外，可以从地层中开采烃或提取烃，以及可以使用本领域任何已知的方法(例如主分离容器)从地层外分离烃。这样的分离过程可以在热水、在本文中公开的添加剂和任选地其它添加剂(例如氢氧化钠)的辅助下进行。在某些变形形式中，所述烃被供料至水力运输线中，并在其中与热水和任选地添加剂接触，其调节矿并开始浙青的析出过程。可以将所得的浆料供料至一个或多个的主分离容器中。在所述容器的顶部分离烃一次泡沫，同时砂沉降至底部。然后，将烃泡沫进行进一步处理。
[0031]除了在烃一次泡沫中的含量之外的含量可以通过二次分离过程，在该过程中可以回收另外的烃。
[0032]在本文中公开的添加剂可以单独地或作为与热水的混合物在一次、二次和/或三次分离或回收中的任何时刻加入，以提高烃的回收和/或使使用的水的量最小化。
[0033]此外，可以从地层中开采或提取浙青，以及可以使用本领域任何已知的方法(例如主分离容器)从地层外(例如油或焦油砂)分离浙青。这样的分离过程可以在热水、在本文中公开的添加剂和任选的其它添加剂(例如氢氧化钠)的辅助下进行。在某些变形形式中，所述油或焦油砂浙青供料至水力运输线中，并在其中与热水和任选的添加剂接触，其调节矿并开始浙青的析出过程。可以将所得的浆料供料至一个或多个的主分离容器中。在所述容器的顶部分离浙青一次泡沫，同时砂沉降至底部。然后，将浙青泡沫进行进一步处理。
[0034]除了在浙青一次泡沫中的含量之外的含量可以通过二次分离过程，在该过程中可以回收另外的浙青。
[0035]在本文中公开的添加剂可以单独地或作为与热水的混合物在分离或二次分离中的任何时刻加入，以提高浙青的回收和/或使使用的水的量最小化。
[0036]本文中还公开了组合物。所述组合物可以包括一种或多种的烃、水或蒸汽和一种或多种的添加剂。所述添加剂可以为在本申请中描述的添加剂，例如，氟化烃添加剂。这样的组合物可以通过如下步骤从地下地层中得到:使在地下地层中的一种或多种的烃与经加热的水或蒸汽接触、使在地下地层中的一种或多种的烃与添加剂(例如在本文中描述的氟化烃)接触、以及从地层中回收所得的乳液。这样的组合物还可以通过使烃与水或蒸汽，以及添加剂(例如在本文中描述的氟化烃)在地下地层外接触而得到。
[0037]本文还公开了包含水或蒸汽、添加剂(例如在本文中公开的氟化烃)和浙青的组合物。这样的组合物可以通过如下步骤从地下地层中得到:使在地下地层中的浙青与经加热的水或蒸汽接触、使在地下地层中的浙青与添加剂(例如在本文中描述的氟化烃)接触、以及从地层中回收所得的乳液。所述水或蒸汽和添加剂可以各自单独地加入或可以作为混合物加入。这样的组合物还可以通过使浙青与水或蒸汽，以及添加剂(例如在本文中描述的氟化烃)在地下地层外接触而得到。
[0038]通过本公开可以预期多种添加剂。在本文中公开的添加剂可以为，例如，一种或多种氟化烃。通常地，除非使用表面或露天开采技术，所述氟化烃具有小于或等于大约300°C的常压沸点。除非使用表面或露天开采技术，所述氟化烃应该具有足够的挥发性以允许输送至开采前端。关于本公开使用的氟化烃添加剂的实例包括，但不限于，三氟乙醇、三氟丙醇、三氟丁醇、烯丙基六氟异丙醇、六氟异丙醇、三氟乙酸、三氟乙酸甲酯、三氟乙酸乙酯、三氟乙酸异丙酯、三氟乙醛甲基半缩醛、三氟乙醛乙基半缩醛、三氟乙酸酐、三氟丙酮、氟代甲苯和其任意组合或混合物。通常而言，向蒸汽中以大约25至大约50，OOOppm重量的氟化烃(wt/wt基于氟化烃添加剂比蒸汽)的浓度加入一种或多种氟化烃。氟化烃的优选剂量为大约1，OOOppm至大约5，OOOppm,最优选为大约100至大约1，OOOppm。
[0039]上述的添加剂提高了对于相同蒸汽输入而言开采的浙青量。不希望受限于任何理论，考虑到这些添加剂可能具有如下性能:例如直接提高在地层中的热效率和降低油-水界面张力。而且，本公开所述的添加剂将降低蒸汽与油的比率，意味着:由于添加剂的存在，需要更少的蒸汽来开采相同量的烃或浙青。此外，这些添加剂将不会干扰所得的乳液使得不能被破乳。当从地层中回收乳液产物时，必须破乳以得到所希望的烃。已经发现某些胺添加剂会干扰该过程使得开采的乳液不能破乳，因此，不能容易地得到所希望的烃。本公开所述的添加剂克服了该问题。最后，这些添加剂具有足够的挥发性以被蒸汽携带通过填砂到达浙青矿层(bitumen pay)。
[0040]其中本公开的添加剂可以有利于烃回收的方法包括，但不限于，蒸汽吞吐法、蒸汽辅助重力泄油法、蒸汽回收提取法、开采或提取技术等。
[0041]通过参考下面的实施例可以更好地理解上述，所述实施例仅打算用于说明的目的，并且并不打算限制本发明的范围。
[0042]实施例1
[0043]将油砂矿(15g)的样品装入到预称重的具有一些孔的不锈钢架子上。所述油砂矿包含13.51%的浙青、83.45%的固体和3.04%的水。将负责作为所述方法结果提取的任何固体的纤维素滤筒(长约4cm)放置在不锈钢架子的下面，并将二者放置到夹套的索氏抽提器(Soxhlet extractor)中。将去离子水或工艺锅炉供水(BFE)(如所列出，300mL)和三氟乙醇装入到抽提器单元下面的500mL的圆底烧瓶中。除了三氟乙醇之外，以相同的方式额外进行空白实验。用绝热和铝箔包上抽提器和圆底烧瓶，然后在高温下运行抽提实验4小时。然后使抽提过程冷却，除去不锈钢架子，擦去任何抽提的浙青，并允许在105°C的烘箱中干燥2天。将作为抽提方法结果的包含提取的任何固体的纤维素滤筒放置在烘箱中干燥过夜。
[0044]在烘箱中干燥之后，使不锈钢架子和纤维素滤筒冷却至室温并称重。基于原始存在于矿中的浙青测定抽提的浙青的量，计算在抽提过程的固体损失和在烘箱中的水损失。为了测定抽提的浙青的量，假定在烘箱中2天内损失66%的在原始的矿样品中的封存水(公式I)。
[0045]
【权利要求】
1.一种用于从地下地层中回收烃的方法，其包括如下步骤:(i)使所述来自地下地层的烃与蒸汽或水接触；(ii)使所述来自地下地层的烃与一种或多种的氟化烃接触，其中，使来自地下地层的烃与蒸汽或水和一种或多种的氟化烃在地下地层内或地下地层外接触；和(iii)从所述地下地层中回收所述烃。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述来自地下地层的烃选自重质原油或轻质原油、浙青、油砂矿、焦油砂矿及其组合。
3.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括步骤:使来自地下地层的烃在从地下地层中回收烃过程中的任何时间与蒸汽或水和/或一种或多种的氟化烃接触。
4.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括步骤:使所述来自地下地层的烃与一种或多种的具有小于或等于300°C的常压沸点的氟化烃接触。
5.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括步骤:使所述来自地下地层的烃与选自如下的一种或多种的氟化烃接触:三氟乙醇、三氟丙醇、三氟丁醇、烯丙基六氟异丙醇、六氟异丙醇、三氟乙酸、三氟乙酸甲酯、三氟乙酸乙酯、三氟乙酸异丙酯、三氟乙醛甲基半缩醛、三氟乙醛乙基半缩醛、三氟乙酸酐、三氟丙酮、氟代甲苯和其任意组合或混合物。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，以在蒸汽中大约25至大约50，OOOppm重量的氟化烃的浓度加入所述一种或多种的氟化烃。
7.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括步骤:将蒸汽和氟化烃单独地注入到地下地层中，或将蒸汽和氟化烃作为混合物注入到地下地层中。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述地下地层包括任何数量的井。
9.根据权利要求1所述的方 法，其中，所述地下地层包括两口井。
10.一种用于从地下地层中回收浙青的方法，其包括如下步骤:(i)使所述浙青与蒸汽或水接触；(ii)使所述浙青与一种或多种的氟化烃接触，其中，使所述浙青与蒸汽或水和一种或多种的氟化烃在地下地层内或地下地层外接触；和(iii)回收所述浙青。
11.,根据权利要求10所述的方法，所述方法进一步包括步骤:使所述浙青在浙青的回收过程中的任何时间与蒸汽或水和/或一种或多种的氟化烃接触。
12.根据权利要求10所述的方法，所述方法进一步包括步骤:使所述浙青与一种或多种的具有小于或等于约300°C的常压沸点的氟化烃接触。
13.根据权利要求10所述的方法，所述方法进一步包括步骤:使所述浙青与选自如下的一种或多种的氟化烃接触:三氟乙醇、三氟丙醇、三氟丁醇、烯丙基六氟异丙醇、六氟异丙醇、三氟乙酸、三氟乙酸甲酯、三氟乙酸乙酯、三氟乙酸异丙酯、三氟乙醛甲基半缩醛、三氟乙醛乙基半缩醛、三氟乙酸酐、三氟丙酮、氟代甲苯和其任意组合或混合物。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，以在蒸汽中大约25至大约50，OOOppm重量的氟化烃的浓度加入所述一种或多种的氟化烃。
15.根据权利要求10所述的方法，所述方法进一步包括步骤:将蒸汽和氟化烃单独地注入到地下地层中，或将蒸汽和氟化烃作为混合物注入到地下地层中。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述地下地层包括任何数量的井。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，所述地下地层包括两口井。
18.—种组合物，其包含来自地下地层的烃、水或蒸汽和一种或多种的氟化烃。
19.根据权利要求18所述的组合物，其中，所述来自地下地层的烃选自重质原油或轻质原油、浙青、油砂矿、焦油砂矿及其组合。
20.根据权利要求18所述的组合物，其中，所述一种或多种的氟化烃具有小于或等于大约300°C的常压沸点，或其中，一种或多种的氟化烃选自三氟乙醇、三氟丙醇、三氟丁醇、烯丙基六氟异丙醇、六氟异丙醇、三氟乙酸、三氟乙酸甲酯、三氟乙酸乙酯、三氟乙酸异丙酯、三氟乙醛甲基半缩醛、三氟乙醛乙基半缩醛、三氟乙酸酐、三氟丙酮、氟代甲苯和其任意组合或混合物。
【文档编号】C09K8/035GK103502569SQ201280021223
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年6月12日 优先权日:2011年6月13日
【发明者】K·J·克劳斯 申请人:纳尔科公司