用于提高烃回收的添加剂的制作方法

技术领域：
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：
：在地球的表面或地下包含原油和沥青砂的矿床，所述沥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％的沥青，80-85％的矿物质，以及余量为水，并且需要将有价值的沥青产物与矿物质分离。这种沥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沥青将附着到气泡上，在其中其通过浮选而被回收。沥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、细矿物质和悬浮的沥青的中级部分输送到进一步的沥青回收。如果原油或沥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。一种称作周期注蒸汽(CyclicSteamSimulation)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、沥青或重油资源，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。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1km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沥青的粘度降低，使得烃或沥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。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/或沥青，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，分离形成的水和沥青乳液。除了使烃和/或沥青粘度降低之外，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％的原始的烃或沥青。尽管该方法具有优势，它们也具有缺点。例如，关于沥青开采，SAGD方法依靠蒸汽的能量加强开采以辅助沥青回收，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，由于沥青的高粘度，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、水和沥青乳液，因为添加剂已经导致乳液稳定。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沥青的量的添加剂。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沥青。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沥青矿层(bitumenpay)。技术实现要素：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、沥青、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。本发明还公开了一种用于从地下地层中回收沥青的方法。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沥青与蒸汽或水接触，使所述沥青与一种或多种的氟化烃接触，和回收沥青。所述沥青可以在沥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。所述沥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。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、沥青、和油砂矿、焦油砂矿及其组合。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。附图说明在下文中特别参照附图来描述本发明，其中：图1为沥青提取率(％)相对于空白和三氟乙醇的单因素分析。图2为沥青提取率(％)相对于乙醇和三氟乙醇的单因素分析。具体实施方式本公开涉及一种开采或回收烃，例如轻质原油或重质原油，沥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。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、焦油砂或油砂油或沥青。公开的用于回收烃的方法包括长度大约为1km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℃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。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”。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。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。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。本发明还公开了一种用于从地下地层中回收沥青的方法。所述方法可以为蒸汽辅助重力泄油方法，并且所述沥青可以从含烃矿，例如油砂或焦油砂回收。所述方法可以包括长度大约为1km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沥青。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沥青。所述蒸汽可以在高压下，以及在大约500℃的温度下注入。在一段时间后，地层被充分地加热使得沥青的粘度下降。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；进一步加热沥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，从水包沥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沥青，例如“破乳”。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沥青接触。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。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。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，当在井中的沥青产量开始下降时，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沥青回收水平的最佳值或峰值。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。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，其调节矿并开始沥青的析出过程。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。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。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。此外，可以从地层中开采或提取沥青，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)分离沥青。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，所述油或焦油砂沥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，其调节矿并开始沥青的析出过程。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沥青一次泡沫，同时砂沉降至底部。然后，将沥青泡沫进行进一步处理。除了在沥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沥青。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，以提高沥青的回收和/或使使用的水的量最小化。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。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)和沥青的组合物。这样的组合物可以通过如下步骤从地下地层中得到：使在地下地层中的沥青与经加热的水或蒸汽接触、使在地下地层中的沥青与添加剂(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沥青与水或蒸汽，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。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℃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50,000ppm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1,000ppm至大约5,000ppm，最优选为大约100至大约1,000ppm。上述的添加剂提高了对于相同蒸汽输入而言开采的沥青量。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沥青。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沥青矿层(bitumenpay)。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。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。实施例1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％的沥青、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(Soxhletextractor)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，擦去任何抽提的沥青，并允许在105℃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。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沥青测定抽提的沥青的量，计算在抽提过程的固体损失和在烘箱中的水损失。为了测定抽提的沥青的量，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1)。公式1.使用测试方法A抽提的沥青(％)测试500或1,000ppm的三氟乙醇的剂量(基于水)(图1和表1)。空白试验的平均的沥青抽提率(n＝5)为15.06％(SD＝1.87％)，500ppm剂量(n＝8)为26.53％(SD＝5.99％)，以及在去离子水中的1,000ppm剂量(n＝3)为29.11％(SD＝8.20％)，以及在BFE中的1,000ppm的为37.38％(SD＝6.37％)(表1)。当与空白实验相比时，三氟乙醇的添加都导致小于0.05的p值，并且被认为具有统计学意义(表2)。表1：三氟乙醇实验的平均值、标准偏差和实验次数浓度-浓度p值三氟乙醇1000ppmBFE空白＜.0001*三氟乙醇1000ppm空白0.0040*三氟乙醇500ppm空白0.0029*表2：用于比较三氟乙醇和空白实验的p值实施例2进行比较乙醇与三氟乙醇(二者剂量均为500ppm)。乙醇(n＝6)导致21.04％的平均沥青抽提率(SD＝3.88％)，而相同剂量的三氟乙醇(n＝8)导致26.53％的平均沥青抽提率(SD＝5.99％)(图2和表3)。空白值如上所示。考虑到该数据，三氟乙醇同时胜过乙醇和空白，在这两种情况下p值都小于0.05(表4)。表3：乙醇实验和三氟乙醇实验的平均、标准偏差和实验的次数。浓度-浓度p值三氟乙醇空白0.0005*乙醇空白0.0482*三氟乙醇乙醇0.0428*表4：三氟乙醇和空白实验的p值实施例3将油砂矿(15g)装入到在底部具有一些孔和顶部敞开的不锈钢架子上。为了进行这些实验，使用使得蒸汽和挥发的添加剂与矿能够直接接触的抽提玻璃器皿。将去离子水(200mL)和三氟乙醇(1,000ppm，基于水)加入到抽提玻璃器皿的圆底部分中。在抽提烧瓶的圆底部分的正上方设置粗糙的不锈钢网格以支撑包含油砂矿样品的架子。用绝缘和铝箔包上抽提烧瓶，并使实验回流4小时。使用旋转蒸发器(旋蒸仪)分离收集在水中的沥青,接着用甲苯萃取至100mL的容量瓶中。用甲苯萃取粘附在烧瓶侧面的沥青，并加入到在旋蒸仪分离之后得到的沥青中。在不锈钢架子侧面的沥青通过使用预称重的清洁纸巾测量。测量在旋蒸仪分离之后的水的pH。在起初的抽提后，将含有矿的同一不锈钢架子与新鲜去离子水(200mL)和三氟乙醇(1,000ppm)一起加回到抽提容器中。以与第一增量抽提相同的方式进行该实验。使用相同不锈钢架子和矿重复该试验三次。在三次增量回收之后，通过使用甲苯的迪安斯塔克(Dean-Stark)抽提测定在矿中残余的沥青。以相同的方式在不使用三氟乙醇的情况下进行空白实验。比较对于每次增量抽提使用蒸汽抽提的沥青(实验1-3)与总抽提的沥青，并表达为沥青回收％(公式2)。比较对于三次实验使用蒸汽抽提的沥青与总抽提的沥青，并表达为总的沥青回收％(公式3)。公式2：实验1-3的增量沥青回收率计算公式3：增量回收率试验的总的沥青回收率的计算在第一次实验后，在样品中沥青的空白抽提率为28.60％，然而，三氟乙醇抽提率为26.40％。考虑到该试验方法，可以在第二次实验和第三次实验中观察到三氟乙醇的效率。空白实验2和3的沥青回收率分别为11.79％和5.46％。当使用三氟乙醇时沥青回收率没有显著下降，在实验2和3中的沥青抽提率分别为17.80％和14.05％。空白实验的总的沥青抽提率为45.84％，以及三氟乙醇的总的抽提率为58.25％。结果示于表5中。表5：空白实验和三氟乙醇(1,000ppm)的增量沥青回收率结果实施例4向体积容量为600mL并装配有玻璃内衬的实验室高压反应釜装入去离子水(100mL)和三氟乙醇(1，000ppm，基于水)。将15g的与实施例1具有相同组成的油砂矿样品加入到不锈钢架子，其在底部具有一些孔，并且顶部敞开。将样品放置在水/三氟乙醇混合物的上方从而在开始实验前不与水和三氟乙醇直接接触。密封反应器并加热至200℃，并保持5小时。在该时间内，容器的内部压力达到200psig。然后使反应器冷却至室温，打开，从沥青中分离水。用甲苯抽提所得的沥青至100mL的容量瓶中。任何残留在不锈钢架子外面的沥青通过收集到预称重的清洁纸巾计量。然后通过使用甲苯的迪安斯塔克(Dean-Stark)抽提测定在矿样中残余的沥青。以相同的方式在不使用三氟乙醇的情况下进行空白实验。发现空白实验的所得沥青回收率为6.42％，以及在加入三氟乙醇的情况下，回收率提高至13.05％。基于本公开，在没有不适当的实验的情况下，可以做出或实施在本文中公开和要求保护的所有的组合物和方法。尽管本发明可以以不同的方式实施，但是在本文中详细描述的为本发明的特别优选的实施方式。本公开为本发明的原理的示例，而不是打算将本发明的范围限制为所示出的具体的实施方式。此外，除非相反地清楚地指出，使用的术语“一种/一个”打算包括“至少一种/一个”或“一种或多种/一个或多个”。例如“一种装置”打算包括“至少一种装置”或“一种或多种装置”。在绝对项或大约项中给定的任何范围打算包括二者，在本文中使用的任何定义打算澄清而不是限定。尽管在本发明中提出的宽范围的数值范围或参数为近似值，但是在具体实施例中提出的数值范围尽可能地报道准确。然而，任何数值，固有地包含某些由它们各自的测试中出现的标准偏差导致的不可避免的误差。而且，在本文中公开的所有的范围被理解为包括归入到其中的任何和所有的子范围(包括所有的分数和整数值)。此外，本发明包括任何和所有可能的一些或所有的在本文中描述的多种实施方式的组合。还应该理解本文中描述的目前优选的实施方式的多种变化或改变将对于本领域的技术人员而言是显而易见的。在不偏离本发明的实质和范围内，并且不损害预期的优势的情况下可以做出这些变化和修改。因此，打算这些变化和修改被所述的权利要求所涵盖。当前第1页1 2 3