原位沥青的蒸汽强化萃取的制作方法
【专利说明】原位沥青的蒸汽强化萃取
【背景技术】
[0001] 发明领域
[0002] 本发明涉及一种用于从地下位置移出沥青的原位蒸汽萃取方法。
[0003] 煎直
[0004] 从油砂回收沥青是需要接近地下沥青，从地下砂中萃取沥青，接着将沥青从地 下位置回收到地面上的一项具有挑战性的工作。提出了用于从油砂回收沥青的众多方 法。US2008/0139418的背景部分提供了针对许多回收方法的评述，包括露天采矿、冷流技 术、周期注蒸汽（cyclicsteamstimulation，CSS)、蒸汽辅助重力泄油（steamassisted gravitydrainage，SAGD)及蒸气萃取方法（vaporextractionprocess,VAPEX) 〇
[0005] 露天采矿将沥青连同砂一起从地下移出，接着在地面上时从砂中萃取沥青。露天 采矿不是一种原位萃取方法，因为其涉及在将砂从地面移出之后，从砂中萃取沥青。原位沥 青萃取涉及从处于地下天然位置的砂中萃取沥青。原位萃取比露天采矿更合乎需要，因为 其对于风景的破坏比露天采矿少。
[0006] 冷流技术只适用于回收粘度低到足以在储槽条件下进行栗吸的油。在大部分地下 油砂矿藏中，沥青粘性太强，使得冷流技术不是用于从油砂回收沥青的合理方法。
[0007]VAPEX是需要将烃溶剂注入延伸到地下油砂中的第一水平井中的一种方法。溶剂 渗透到油砂中，通过稀释作用降低沥青的粘度并且使沥青/溶剂混合物能够排放到在第一 水平井下方的第二水平井中，从第二水平井回收沥青/溶剂混合物。合意地，在地面上从沥 青去除烃溶剂，并且合意地使其再循环。VAPEX方法是一种"冷"方法，意思指注入井中的材 料未加热任何明显的量，与将蒸汽注入井中的"热（hot)"方法（通常称为热方法（thermal method))，如CSS和SAGD相对。冷方法（如VAPEX方法）在萃取沥青方面的效率不如热方 法（如CSS和SAGD方法），因为沥青的粘度在较低温度下较高。因此，为了有效，VAPEX方 法需要将大量烃溶剂注入井中，以便充分稀释沥青，从而实现排放。
[0008] 烃溶剂，特别是高浓度烃溶剂的使用在原位沥青回收方法中可能是不合需要的。 经会使沥青稀从沥青中沉淀并且沉淀的沥青稀会不合需要地降低储槽的渗透性。另外，经 溶剂会在周围地下环境中损失，这可能引起环境污染问题并且增加处理成本。使沥青适当 溶剂化所需的大量烃溶剂的使用还需要并且额外处理步骤以在萃取沥青时从沥青回收烃。 因此，在原位沥青回收期间需要避免"冷"处理方法及烃的使用。
[0009]CSS和SAGD方法是"热"方法（也就是说，热方法），其使用热蒸汽来降低地下沥青 的粘度。在这些方法中，将蒸汽沿第一井向下注入地下油砂中。蒸汽渗透砂并且通过加热 油砂来降低沥青的粘度，此有助于沥青流过砂进入第一井（CSS)或第二井（SAGD)中，从所 述井回收沥青。利用CSS方法，蒸汽是在250°C到400°C温度下注入井中。接着使所述井保 持数天或数周，在此期间，蒸汽将井周围地下环境中的沥青加热，使沥青排放到井中，并且 之后，历经数周或数月从井中栗出热油与冷凝蒸汽的混合物。接着反复所述方法。在SAGD 方法中，钻出两个水平井，一个在另一个的下方（一般相隔约五米）。将蒸汽注入上部井中， 加热周围地下环境中的沥青，由此降低沥青的粘度，从而使其流入下部井中。随后将所得到 的沥青与冷凝蒸汽的混合物从下部井栗吸到地面上。根据US2008/0139418,通过CSS从油 砂储槽回收沥青的回收率典型地仅为约20% -25%，而在SAGD方法中，据报导在油砂储槽 中可用沥青的回收率多达约60%。
[0010] 也已知一种改进的SAGD方法。美国专利6230814描述了称为溶剂扩容蒸汽辅助 重力泄油(expandingsolventsteamassistedgravitydrainage，ES-SAGD)的方法。 ES-SAGD方法需要在SAGD型方法中组合烃与蒸汽，由此烃可以溶解地下油砂中的沥青，从 而进一步降低沥青粘度，以促进沥青排放到第二井孔中用于在地面上进行回收。所述参考 文献鉴别出适合添加剂是具有一个到25个碳的烃。然而，如上文所解释，为了促进沥青的 移出，需要避免将烃注入井中。
[0011] 需要鉴别一种用于从油砂回收沥青的原位（也就是说，地下）方法，所述方法不需 要将烃注入地下油砂中，而且提供比当前的CSS和SAGD方法更高的回收率百分比。
【发明内容】
[0012] 本发明提供一种使用蒸汽的原位沥青回收方法，所述方法提供了有关相对于当前 的CSS和SAGD方法增加沥青回收率百分比的问题的解决方案，而且不需要将烃注入地下油 砂中。
[0013]出人意料的是，在CSS或SAGD方法中注入亚烷基二醇醚和蒸汽使沥青回收率相对 于仅使用蒸汽的回收率有所改善。甚至更出人意料并且超出预期的是，即使在蒸汽中含有 不超过0.lwt%的亚烷基二醇醚，沥青回收率的改善也很明显，这揭露出蒸汽中含有亚烷基 二醇醚添加剂对于提高沥青回收率具有巨大并且超出预期的功效。
[0014] 在不受理论束缚情况下，亚烷基二醇醚被认为在CSS和SA⑶方法中促进沥青萃 取方面惊人地高效，因为其在蒸汽存在下渗透到油砂中沥青与周围砂材料之间。接着，沥 青通过沥青与砂材料之间的水相互渗透而从周围砂材料排出，使得沥青接触水相而非砂材 料。水相中的亚烷基二醇使水相与沥青之间的界面张力降低，由此促进沥青流过砂材料。 又，尽管亚烷基二醇醚充当高效的表面活性剂，但相对于传统的表面活性剂，其意外地特别 适合于原位沥青萃取。传统的表面活性剂难以分散于蒸汽中，而亚烷基二醇醚可以与水形 成不理想的混合物（例如共沸物），从而允许比由纯组分沸点所预期的浓度更高的浓度。另 外，相较于在跨储槽输送期间有较高的吸附到材料上的倾向的表面活性剂，并且尤其是胺 组分，亚烷基二醇醚的输送看来更高效。
[0015] 因此，亚烷基二醇醚被认为特别适合于通过热回收方法（如CSS和SAGD)进行原 位沥青回收，因为其在蒸汽中高效地分散和输送并且可以在低浓度下使用。推测起来，二醇 醚可以按低浓度使用，因为相对于沥青，其充当表面活性组分。通过在沥青的表面起作用而 非使整个沥青块团溶剂化，促进沥青排放所需的亚烷基二醇醚的量比利用烃溶剂化方法所 需的亚烷基二醇醚量少得多。因此，本发明方法不具有与烃溶剂相关的地面污染和添加剂 回收问题。同样，所需的浓度相对于传统的表面活性剂较低，因为在蒸汽中分散更高效并且 较少的添加剂在输送期间因吸附而损失。亚烷基二醇醚还提供比胺添加剂强的热稳定性， 使得亚烷基二醇醚更适合于高温应用，如CSS和SAGD方法。
[0016] 在第一方面中，本发明是一种方法，所述方法包括：(a)将蒸汽组合物注入含有沥 青的地下位置中，所述蒸汽组合物包含亚烷基二醇醚和蒸汽，其中所述亚烷基二醇醚不是 二醇醚胺；及（b)将沥青从所述地下位置回收到地面上，其中所述亚烷基二醇醚不是二醇 醚胺并且其中所述亚烷基二醇醚具有以下化学式：
[0017] HCORi)^
[0018]其中&是亚烷基单兀，OR丨是亚烷基^醇单兀，并且R2是烷基或芳基，〇R2是烷基 醚组分或芳基醚组分，并且n是具有一或大于一的值的整数，每一亚烷基单元具有超过两 个碳，并且当n大于一时，所述亚烷基二醇单元中的每一个中的&可以相同或不同。
[0019]本发明的方法适用于从油砂萃取沥青。
【附图说明】
[0020] 图1提供实验1-9中用于测定沥青萃取效率的容器的图解说明。
【具体实施方式】
[0021] "多个（种）"意思指两个（种）或更多个（种）。"和/或"意思指"和，或作为一 个替代方案"。除非另外指明，否则所有范围都包括端点。
[0022] 本发明的方法需要将蒸汽组合物通过井注入含有沥青的地下位置中。地下位置宜 在油砂矿藏中或接近于油砂矿藏。油砂又称为焦油砂或沥青砂。油砂是松软的砂粒，或含 有砂、粘土与水的混合物的部分固结的沙岩，其包括沥青。加拿大、哈萨克斯坦及俄罗斯都 含有大量的油砂矿藏。本发明的方法通过将蒸汽组合物注入地下油砂矿藏中以增加沥青的 流动性，由此使沥青能够从油砂组分排出并且最终通过栗吸到地面上进行回收，从而从处 于地下位置中的油砂的其它组分萃取出沥青。本发明的方法首次避免了如露天采矿方法中 所需的那样，必须从地下移出油砂，以便从移出的油砂中萃取沥青。取而代之的是，本发明 从油砂原位（即在油砂的地下