用于开采油和/或气的系统和方法

专利名称：用于开采油和/或气的系统和方法
技术领域：
本公开内容涉及用于开采油和/或气的系统和方法。
背景技术：
目前，大量的含硫天然气产自天然气井、油井(例如作为伴生气)以及已被产生硫 化氢的细菌影响的天然气储层。燃料及其它气体中硫化氢和其它硫化合物的存在长期受到 这些气体的用户和开采者的关注。除了这些杂质对设备和工艺的腐蚀性和其它不利影响之 外，由于硫化合物的氧化天然气的燃烧通常产生有害的排放物。由此产生的氧化硫可能是 空气污染的主要来源，可能对环境产生有害影响。因此，颁布了日益严格的联邦和州立法规 来努力减少或消除硫排放，并且从石油产品和天然气等中有效除去包括有害排放物重要前 体的硫化氢会有随之而来的益处。另外，处理硫化氢的一种方法是把它转化为固体硫来储 存。由于环境和美观的原因，许多国家现在都取缔了这种硫储存形式。提高采收率(EOR)可以用来增加全世界油田油的采收。EOR主要有三种形式热、 化学/聚合物以及注气，它们可以用来增加从储层的油采收，超过传统方法所能达到的-可 能延长油田寿命并提高原油采收率。热强化开采通过对储层施热起作用。最广泛的实施形式是蒸汽驱，其降低油粘度 以便它能够流向生产井。化学剂驱通过降低捕集残油的毛细管力来增加采收。聚合物驱提 高注入水的波及系数。注混相气与化学剂驱的作用方式类似。通过注入可与油混溶的流体， 可以采收被捕集的残余油。参考图1，其显示了现有技术的系统100。系统100包括地下地层102、地下地层 104、地下地层106以及地下地层108。在地面上设置开采设备110。井112穿过地层102 和104并且终止于地层106。地层106的一部分表示为114。油和气从地层106通过井112 到开采设备UO而被开采出。将气体和液体彼此分离，将气体储存在气体储存器116中，将 液体储存在液体储存器118中。气体储存器116中的气体可能包含硫化氢，必须对硫化氢 进行加工、运输、处理或储存。属于本申请人的未决专利申请公开2006/0254769公开了一种系统，其包括从一 地下地层采收油和/或气的机构，所述油和/或气含有一种或更多种硫化合物；将采收出的 油和/或气中的至少一部分硫化合物转化为二硫化碳配制剂(formulation)的机构；和将 至少一部分所述二硫化碳配制剂释放到一地层中的机构。公开2006/0254769在此全部引 入作为参考。美国专利US 6149344公开了使包含硫化氢的酸性气体通过压缩和冷却液化、在 压力下与水混合并流入处理井。美国专利US6149344在此全部引入作为参考。本技术领域需要用于对液体和/或气体中的硫化氢进行加工、运输、处理或储存 的改进系统和方法。本技术领域需要用于对液体和/或气体中的硫进行加工、运输、处理或 储存的改进系统和方法。本技术领域还需要改进的系统和方法来提高采收率。本技术领域 还需要改进的系统和方法来利用硫化合物提高采收率，例如通过粘度降低、化学效应以及混相驱动。本技术领域还需要改进的系统和方法来制备含硫的提高采收率试剂。

发明内容
在一个方面，本发明提供了一种系统，其包括从一地下地层采收油和/或气的机 构，所述油和/或气含有一种或更多种硫化合物；将采收出的油和/或气中的至少一部分硫 化合物转化为氧硫化碳配制剂的机构；和将所述氧硫化碳配制剂的至少一部分释放到地层 中的机构。在另一个方面，本发明提供了一种方法，其包括从一地下地层采收油和/或气， 所述油和/或气含有至少一种硫化合物；将采收出的油和/或气中的至少一部分硫化合物 转化为氧硫化碳配制剂；和将所述氧硫化碳配制剂的至少一部分释放到地层中。在另一个方面，本发明提供了一种用于开采油和/或气的系统，其包括从第一地 下地层采收油和/或气的机构，所述油和/或气含有一种或更多种硫化合物；将采收出的油 和/或气中的至少一部分硫化合物转化为氧硫化碳配制剂的机构；和将至少一部分所述氧 硫化碳配制剂释放到第二地下地层中的机构。本发明的优点包括下列中的一个或多个处理硫化氢、硫和/或其它硫基化合物的改进的系统和方法。利用氧硫化碳配制剂从地层中增产烃的改进的系统和方法。利用含有氧硫化碳配制剂的流体从地层中增产烃的改进的系统和方法。生产氧硫化碳配制剂的改进的系统和方法。用于二次开采烃的改进的含有氧硫化碳配制剂的组合物。对来自液体和/或气体的硫化合物进行加工、运输、处理或储存的改进的系统和 方法。提高采收率的改进的系统和方法。利用硫化合物提高采收率的改进的系统和方法。利用能够与油就地混溶的化合物来提高采油率的改进的系统和方法。制备和/或使用包含硫的提高采收率试剂的改进的系统和方法。


图1示出了油和/或气开采系统。图1示出了油和/或气开采过程。图3a_3d示出了油和/或气开采系统。图4示出了氧硫化碳配制剂生产过程。图5示出了氧硫化碳配制剂生产过程。图6示出了油和/或气开采系统。
具体实施例方式现在参考图2，在本发明的一个实施例中，示出了开采油和/或气的工艺A，其包括 硫化合物的处理。工艺A包括步骤1，在步骤1中将油和/或气从地下地层中采收出来，所 述油和/或气包含硫化合物。在步骤2中，使油和/或气中的至少一部分硫化合物转化为
5氧硫化碳配制剂。在步骤3中，可以使至少一部分氧硫化碳配制剂或包含氧硫化碳配制剂 的混合物释放到一地层中。可以用任何已知的方法完成含有硫化合物的油和/或气从地下地层的采收。适当 的方法包括水下开采、地面开采、一次开采、二次开采或三次开采。用于从地下地层采收油 和/或气的方法的选择并不是关键性的。在一个实施例中，可以将含有硫化合物的油和/或气从地层采收到井中，并通过 井和流动管线到达设备。在一些实施例中，利用诸如蒸汽、水、表面活性剂、聚合物驱的试剂 和/或可混溶的试剂(例如氧硫化碳配制剂)而提高的采收率可以用来增加来自地层的油 和/或气的流量。在本发明的一些实施例中，硫化合物可以包括硫化氢、硫醇、除二硫化氢之外的 硫化合物和二硫化合物，或杂环硫化合物例如噻吩、苯并噻吩，或取代的和稠合环的二苯并 噻吩，或其混合物。将至少一部分硫化合物转化成氧硫化碳配制剂可以由任何已知方法完成。适当的 方法可以包括硫化合物到硫和/或二氧化硫的氧化反应，以及由硫和/或二氧化硫与碳和 /或含碳化合物反应以形成氧硫化碳配制剂。用于将至少一部分硫化合物转化成氧硫化碳 配制剂的方法的选择并不是决定性的。在本发明的一些实施例中，氧硫化碳配制剂可包含氧硫化碳、二硫化碳和/或二 硫化碳衍生物例如硫代碳酸盐、黄原酸盐及其混合物；并且任选地包含下列中的一种或更 多种硫化氢、硫、二氧化碳、烃及其混合物。在本发明的一些实施例中，氧硫化碳配制剂的生产可以具有硫化合物的输入，例 如直接来自地层或在分离之后。硫化合物分离在一些实施例中，可以将至少一部分硫化合物在氧化过程之前与来自地层的其它 气体和/或液体分离。适当的分离过程包括溶剂萃取、利用净化剂、通过压缩和冷却而液化 和分离硫化合物或其它已知的分离方法。可以将从油和/或气中回收的硫化合物供给氧硫 化碳配制剂生产设备，在氧硫化碳配制剂生产设备中可以将硫化合物转化为氧硫化碳配制 剂。在一些实施例中，硫化合物可以通过溶剂萃取被除去，同时可以再生和再循环溶 剂。用于这种萃取的溶剂包括胺类溶剂，例如仲胺和叔胺例如二异丙胺(DIPA)、甲基二乙醇 胺和三乙醇胺(TEA)的水溶液。所述油和/或气可以在相当低的温度下与胺类溶剂接触以除去硫化合物。这一步 骤产生了载有硫化合物的富胺部分。可以将该富胺传送到汽提塔/再生器例如板式塔。然 后可以将溶剂加热以释放出浓缩的硫化合物气体，留下可以作为新胺溶剂再循环的贫胺部 分。富含硫化合物的酸性气体可以经过氧化工艺。在一些实施例中，可以通过液化硫化合 物而分离硫化合物。美国专利US6149344公开了可以使包含硫化氢的酸性气体通过压缩和 冷却进行液化、在压力下与水混合并流入处理井。美国专利US6149344在此全部引入作为 参考。硫化合物转化在本发明的一些实施例中，可以通过氧化反应例如通过Claus法、催化选择性氧化反应或如下所述与金属反应而将硫化合物转化为二氧化硫和/或硫。在本发明的一些实施例中，氧化反应可以包括使硫化合物与含氧气体在反应区中 反应以生成二氧化硫和/或硫以及其它组分。在本发明的一些实施例中，含氧气体可以是氧、空气、富氧空气或贫氧空气。催化剂在本发明的一些实施例中，可以将硫化合物在催化剂存在的情况下氧化。适当的 催化剂包括铝、锑、铋、铈、铬、钴、铜、镝、铒、铕、钆、金、铪、钬、铱、铁、镧、镥、镁、锰、混合金 属、钼、钕、镍、铌、锇、钯、钼、镨、钷、铼、铑、钌、钐、钪、硅石、银、钽、锝、铽、铥、钛、钨、钒、镱、 钇、锌、锆，它们为元素形式或例如元素的氧化物、硫化合物或碳化物的化合物形式和/或 上述中两种或更多的组合或混合物。在本发明的一些实施例中，催化剂可以包含一层或多层金属丝网。在一些实施例 中，催化剂可以包含催化剂的整块结构或离散或分离单元或结构的填充床层，例如规则地 或不规则形状的颗粒、细粒、珠粒、药丸、弹丸、圆柱、三叶形、挤出物或球体。在本发明的一些实施例中，可以将催化剂分散在催化剂载体上。适当的催化剂载 体包括酸性丝光沸石、氧化铝、二氧化铈、氧化铬、氧化铁、层状硅酸盐、镧系元素、硅石、二 氧化钛、氧化钇、氧化锆、其它耐火氧化物和/或上述中两种或更多的组合或混合物。在一些实施例中，催化剂可以包括含钒物质和选自钪、钇、镧和钐的物质及任选的 含锑促进剂。在一些实施例中，催化剂可以包含载带在氧化铝上的氧化铋。在一些实施例中，催化剂可以包含载带在二氧化钛上的钼、镍、锰、钒和/或铬的 氧化物。在一些实施例中，催化剂可以包括包含锑、钒和镁材料的多组分催化剂。在一些实施例中，催化剂可以包括含有与钼或镁结合的钒的混合金属催化剂。在一些实施例中，催化剂可以包含载带在硅石或二氧化钛上的氧化铁。在一些实施例中，催化剂可以包含载带在硅石上的氧化铁和氧化锌。在一些实施例中，催化剂可以包含载带在酸性丝光沸石或氧化铝上的铋和钒两者 的氧化物和/或V2O5。在一些实施例中，催化剂可以包含载带在非碱性的多孔耐火氧化物上的氧化钒或 硫化钒催化剂。在一些实施例中，催化剂可以包括含二氧化钛的混合金属氧化物催化剂，例如其 中催化剂可以包含以重量比计占0. 1-25%的氧化镍和以重量比计占0-10%的氧化铝(其 中百分比基于载带的催化剂计)。在一些实施例中，催化剂可以包含钼、铑、镍、钯、钌和铱中的两种或更多种的混合 物例如钼铑混合物。在一些实施例中，混合物可以还包含镧系元素金属或金属氧化物。混 合物可以负载在例如钐的镧系元素涂覆的耐火载体上。氧化反应在本发明的一些实施例中，对于给定的工艺操作条件，氧化反应可以在温度小于 大约500°C (例如温度从大约150°C到大约500°C，或从大约200°C到大约300°C，或高于硫 的露点)的反应区中进行，这样硫不会冷凝到催化剂上或在反应区中冷凝。
在本发明的一些实施例中，氧化反应可以在压力从大约100千帕到大约1000千帕 例如压力从大约200千帕到大约500千帕(绝对压力)的反应区中进行。在本发明的一些实施例中，催化剂的催化表面与硫化合物的接触时间可以维持从 大约1毫秒到大约200毫秒，例如从大约5毫秒到大约50毫秒，或从大约10毫秒到大约20毫秒。在一些实施例中，可以将硫化合物转化为硫和/或二氧化硫，实现这种转 化的工艺公开在美国专利申请公开号2004/0096381、2004/0022721、2004/0159583、 2003/0194366,2001/0008619,2002/0134706,2004/0096381,2004/0022721,2004/0159583 以及2001/0008619中，它们公开的内容在此全部引入作为参考。在一些实施例中，当硫化合物是硫化氢时，可以按下面的反应序列将硫化氢转化 为硫H2S+ (n/2M) — Mn/2S+H2Mn72S — (n/2M) +S其中M表示适当的金属，例如铁、钴、镍、铋或钼。生成硫的这两步反应过程在 Chang的美国专利号US4543434中公开，该专利在此全部引入作为参考。在本发明的一些实施例中，可以用本领域已知的技术从反应区除去氧化反应产物 例如硫和/或二氧化硫。对于液体反应混合物，氧化反应产物可以通过蒸馏或汽提除去。对 于气态反应混合物，可以通过利用胺的水溶液或碱性溶液的溶剂萃取，或通过在铜的氧化 物、钡的氧化物或铈的氧化物上吸收而除去氧化反应产物。氧硫化碳形成硫和/或二氧化硫可以与碳或含碳化合物和含氧化合物(如分子氧、二氢氧化物 (诸如水)、一氧化碳、或二氧化碳)在反应区中进行反应，以生成氧硫化碳配制剂。在一些实施例中，氧化合物可以在一个步骤中与硫化合物进行反应，生成二氧化 硫，然后二氧化硫可以在另一个步骤中与碳或含碳化合物在反应区中进行反应以生成氧硫 化碳配制剂。在一些实施例中，氧化合物可以在一个步骤中与碳或含碳化合物进行反应，生成 一氧化碳和/或二氧化碳，然后一氧化碳/ 二氧化碳可以在另一个步骤中与硫或含硫化合 物在反应区中进行反应以生成氧硫化碳配制剂。在一些实施例中，硫和/或硫氧化物可以在一个步骤中与碳或含碳化合物进行反 应，生成含有二硫化碳的混合物，然后二硫化碳混合物在另一个步骤中与含氧化合物、例如 二氢氧化物或二氧化碳在反应区进行反应以生成氧硫化碳配制剂。在一些实施例中，可以将产品例如氧硫化碳配制剂和其它硫化合物分离成氧硫化 碳配制剂和硫化合物部分，并且将硫化合物部分再循环以被氧化和/或与碳化合物和/或 氧化合物混合。在一些实施例中，碳化合物包括任意形式的碳，例如石墨、煤、炭、一氧化碳；烃， 例如为天然气、甲烷、乙烷、丙烷或更重的烃。在一些实施例中，可以将硫和/或二氧化硫在大约500°C到大约900°C、例如从大 约550°C到700°C的温度下与碳化合物和/或氧化合物混合。在一些实施例中，可以将硫和/或二氧化硫在大约100千帕到大约500千帕的压力下与碳化合物和/或氧化合物混合。在一些实施例中，相对于碳化合物和/或氧化合物可以使用过量的硫和/或二氧 化硫(例如10-15%化学计量过量)。在一些实施例中，可以将碳化合物和/或氧化合物与硫和/或二氧化硫逆流进料 以便使组分能够迎面碰撞。在一些实施例中，可以将硫和/或二氧化硫在催化剂存在下与碳化合物和/或氧 化合物混合。适当的催化剂包括二氧化硅_氧化铝催化剂，例如包含从2-10%重量比的硅 石、硅胶、漂白土、砜土、活性铝土的那些催化剂以及通常类型的能有效除去石油的有色体 和胶质形成体的粘土的那些催化剂。催化剂可以附加包含钒、铌、钽、铬、钼、钨、锰、锝、铼、 铁、钌、锇、钴、铑、铱、镍、钯和/或钼中的一种或更多种；它们为元素状态、金属化合物或者 氧化物和硫化合物。例如在与硅胶、漂白土和/或活性铝土催化剂结合时，铁、钒、铬、钼和 锰的氧化物和硫化合物可以用作促进剂。在一些实施例中，可以使来自反应区的产品与碳化合物进行换热以冷却产品和加 热碳化合物。在一些实施例中，可以使二氧化硫和一氧化碳反应以形成氧硫化碳配制剂。这种 工艺可以包括使二氧化硫和一氧化碳在催化剂存在下反应以形成硫化羰和二氧化碳的反 应步骤。该反应可以用下列反应式来表示3C0+S02 — C0S+2C02通过除去氧硫化碳配制剂可以驱动反应到完成。该反应步骤可以由包含可还原的 金属氧化物类型的催化剂促进，例如铬促进的铁催化剂、镍-钼、钴-钼、钼或它们的任意组 合。该反应是高放热的。可以从反应中移出大量的热以控制温度。反应可以在管壳式反应 器、流化床反应器或熔盐反应器中进行。由该反应步骤回收的热可以有利地在工艺的其它 部分中利用。氧硫化碳配制剂可以从反应器流出物中回收。作为选择，也可以通过在溶剂 中吸收例如在反应器-吸收器塔中连续除去氧硫化碳配制剂。所述塔可以包含也作为塔填 料的催化剂颗粒。因此，催化剂不仅促进反应，而且还可以提供液体吸收剂和气相之间接触 的表面积。在一些实施例中，氧硫化碳配制剂可以通过元素碳和氧与硫的反应生成。元素碳 可以从甲烷中获得，甲烷可以在没有氧或含氧化合物的情况下热分解成碳和氢，以保证甲 烷不会转化成含氧化物。可以将氢收集起来单独使用。这种分解反应所需的热量可以由任 何希望的形式来提供。催化表面可以用来强化分解反应并因此减少反应需要的燃料。硫可 以与新生成的碳和氧反应以生成氧硫化碳配制剂，例如气相的硫可以用于该反应。甲烷分 解反应和与硫的反应两者可以在同一反应区进行，其中元素碳可以作为分解反应的产物沉 积在固体表面上。在分解反应沉积的碳通过与硫反应而从反应器中除去之后，硫的引入可 以停止且甲烷分解的循环重新开始。分解反应和与硫的反应还可以采用在输送床或流化床 反应器系统中的固体载体进行。在一些实施例中，可以使硫和/或二氧化硫和碳化合物转化为氧硫化碳配制剂， 这种工艺公开在美国专利号 7090818、4963340、2636810、3927185、4057613 和 4822938 中， 它们公开的内容在此全部引入作为参考。在本发明的一些实施例中，一氧化碳可以与二氧化硫反应以生成氧硫化碳配制剂，这种工艺在美国专利7090818中公开，其公开的内容在此全部引入作为参考。在一些实施例中，氧硫化碳形成为Claus单元中的废气流。这样的氧硫化碳可以 被分离，并用于提高油采收率操作。在一些实施例中，通过气态阶段时高温甲醇硫化，所得到的氧硫化碳产量高，产品 选择率和转化率高。在该工艺中使用的启动甲醇可以有利地由采油现场所产生的天然气供 给，这种工艺在美国专利4007254中公开，其公开的内容在此全部引入作为参考。在一些实施例中，合适的形成氧硫化碳或硫化羰的系统和流程公开在Robert J. Ferm 于 1957 年 2 月 12 日发表在 Chemical Reviews 第 621-640 页上的〃 The Chemistry of Carbonyl Sulfide"中。例如，氧硫化碳可以在煤气化处理期间作为蒸馏碱黄原酸盐或 其它有机黄嘌呤酯时的分解产物形成通过一氧化碳与硫蒸汽的反应，通过二氧化碳与沸 腾的硫的反应，通过二氧化硫、碳和氧的反应，通过使CS2氧化，作为CS2形成期间的副产 物，通过对碳的氧化物与硫化物的加热，通过碳酰氯对硫化物的作用，或通过硫酸对烯丙基 硫氰酸盐的作用，以及其它合适的方法。Robert J. Ferm的"The Chemistry of Carbonyl Sulfide"在此全部引入作为参考。释放氧硫化碳配制剂释放至少一部分氧硫化碳配制剂和/或其它液体和/或气体可以由任何已知方法 来完成。其中一种适合的方法是将氧硫化碳配制剂注入单井中的单个导管、允许氧硫化碳 配制剂渗入和然后泵出至少一部分氧硫化碳配制剂以及气体和/或液体。另一种适合的方 法是将氧硫化碳配制剂注入单井中的第一导管并通过单井中的第二导管泵出至少一部分 氧硫化碳配制剂以及气体和/或液体。另一种适合的方法是将氧硫化碳配制剂注入第一井 并通过第二井泵出至少一部分氧硫化碳配制剂以及气体和/或液体。用于注入至少一部分 氧硫化碳配制剂和/或其它液体和/或气体的方法的选择不是决定性的。可以使氧硫化碳配制剂和/或其它液体和/或气体在从大约1小时到大约15天 例如从大约5小时到大约50小时的一段时间里留置以渗入地层中。在一些实施例中，可以将氧硫化碳配制剂和/或其它液体和/或气体在高于地层 破裂压力的压力下泵入地层。在一些实施例中，氧硫化碳配制剂或与其它组分混合的氧硫化碳配制剂可以混溶 在地层中的油(或其它液体)和/或天然气中。在一些实施例中，氧硫化碳配制剂或与其 它组分混合的氧硫化碳配制剂可以与地层中的油和/或气不混溶。在一些实施例中，可以将氧硫化碳配制剂或与其它组分混合的氧硫化碳配制剂与 地层中的油和/或气混合以形成可以从井中开采的混合物。在一些实施例中，氧硫化碳配 制剂或与其它组分混合的氧硫化碳配制剂可以不混入地层中的油和/或气中，这样氧硫化 碳配制剂或与其它组分混合的氧硫化碳配制剂作为塞子穿过地层以迫使油和/或气进入 井中。在一些实施例中，可以将一些氧硫化碳配制剂或与其它组分混合的氧硫化碳配制剂 注入井中，然后注入另一种组分，以迫使氧硫化碳配制剂或与其它组分混合的氧硫化碳配 制剂穿过地层。例如空气、液态和/或气态水、二氧化碳、其它气体、其它液体和/或它们的 混合物可以用来迫使氧硫化碳配制剂或与其它组分混合的氧硫化碳配制剂穿过地层。在完成步骤3的一些实施例中，氧硫化碳配制剂与如下的一种或更多种烃混合 比如芳香烃例如苯、甲苯或二甲苯；氯代烃例如四氯化碳或二氯甲烷；其它C5-C15的烃例如汽油、柴油、矿物油、其它环烷烃或链烷烃；水或蒸汽；或其它硫化合物例如二硫化碳和/或 硫化氢；然后把它们注入地层以提高采收率。例如，可以将氧硫化碳配制剂、硫化氢和水的 混合物注入地层。在一些实施例中，可以将氧硫化碳配制剂或氧硫化碳配制剂混合物注入地层，从 地层开采出来，然后例如通过沸腾并冷凝而与采收的油和/或气分离，然后可以将氧硫化 碳配制剂或氧硫化碳配制剂混合物再次注入地层。在一些实施例中，可以将氧硫化碳配制剂或氧硫化碳配制剂混合物在注入地层之 前加热，以降低地层中流体例如重油、石蜡、浙青质等的粘度。在一些实施例中，通过使用热流体或加热器可以将氧硫化碳配制剂或氧硫化碳配 制剂混合物在地层中时加热和/或沸腾，以降低地层中流体的粘度。在一些实施例中，加热 的水和/或蒸汽可以用来加热和/或汽化地层中的氧硫化碳配制剂。作为选择，可利用非 水流体代替蒸汽或热水作为加热介质来汽化氧硫化碳配制剂，例如所述非水流体为可能对 储层烃具有其自身的增溶效应的重芳香族溶剂。在一些实施例中，通过物理分离工艺可以将氧硫化碳配制剂从采出的原油和其它 液体中除去，这样使得氧硫化碳配制剂可以再次使用，而剩余的是基本上不含氧硫化碳配 制剂的原油。图 3a_3d 现在参考图3a，在本发明的一个实施例中，示出了系统200。系统200包括地下地 层202、地下地层204、地下地层206以及地下地层208。在地面上设置开采设备210。井 212穿过地层202和204，并在地层206中开口。地层206的部分214可以任选地被压裂和 /或穿孔。使地层206中的油和气开采到部分214，进入井212，并且向上移动到开采设备 210。然后开采设备可以分离气体和液体，气体被送入气体处理器216，液体被送入液体储存 器218。开采设备还包括氧硫化碳配制剂生产设备230。可以将产自井212的硫化氢和/ 或其它含硫化合物送入氧硫化碳配制剂生产设备230。氧硫化碳配制剂向下返回到井212 中(由向下的箭头指示)，并被泵入地层206，然后与油和气一起开采返回井212至开采设 备210。开采设备210适于氧硫化碳配制剂的再循环，例如通过沸腾氧硫化碳配制剂、将其 冷凝或过滤或使其反应，然后将氧硫化碳配制剂再注入井212。现在参考图3b和3c，在本发明的一些实施例中，示出了系统200。系统200包括地 下地层202、地下地层204、地下地层206以及地下地层208。在地面上设置开采设备210。 井212穿过地层202和204，并在地层206中开口。地层206的部分214可以任选地被压 裂和/或穿孔。在最初的生产期间，将地层206中的油和气开采到部分214，进入井212，并 且向上移动到开采设备210。然后开采设备可以分离气体和液体，气体被送入气体处理器 216，液体被送入液体储存器218。开采设备还包括氧硫化碳配制剂生产设备230。可以将产自井212的硫化氢和/或其它含硫化合物送入氧硫化碳配制剂生产设备 230。如图3b所示，可以将氧硫化碳配制剂在井212中向下泵送(由向下的箭头指示)，并 被泵入地层206。可以使氧硫化碳配制剂在从大约1小时到大约15天例如从大约5小时到 大约50小时的一段时间里留置以渗入地层中。在渗入期之后，如图3c所示，然后开采氧硫化碳配制剂和油和/或气而返回所述 井212至开采设备210。开采设备210适于分离和/或再循环氧硫化碳配制剂，例如通过沸
11腾氧硫化碳配制剂、将其冷凝或过滤或使其反应，然后再将氧硫化碳配制剂注入井212，例 如通过重复图3b和3c所示的渗入循环大约2次到大约5次。在一些实施例中，可以将氧硫化碳配制剂在高于地层破裂压力的压力下泵入地层 206，例如所述压力为破裂压力的大约120%到大约200%。现在参考图3d，在本发明的一些实施例中，示出了系统300。系统300包括地下地 层302、地层304、地层306以及地层308。在地面上设置开采设备310。井312穿过地层 302和304，并在地层306中开口。地层部分314可以任选地压裂和/或穿孔。当油和气 从地层306采出时，其进入所述部分314，并沿井312向上移动到开采设备310。可以分离 气体和液体，并且可以将气体送入气体储存器316，将液体送入液体储存器318。开采设备 310能生产氧硫化碳配制剂，氧硫化碳配制剂可以在氧硫化碳配制剂生产设备330中生产 和贮存。可以将产自井312的硫化氢和/或其它含硫化合物送入氧硫化碳配制剂生产设备 330。将氧硫化碳配制剂向下泵入井332，到达地层306的部分334。氧硫化碳配制剂穿过 地层306以辅助油和气的开采，然后可以将氧硫化碳配制剂、油和/或气全部开采到井312 而到达开采设备310。氧硫化碳配制剂然后可以再循环，例如通过沸腾氧硫化碳配制剂、将 其冷凝或过滤或使其反应，然后将氧硫化碳配制剂再注入井332。在一些实施例中，氧硫化碳配制剂或与其它组分混合的氧硫化碳配制剂可以与地 层306中的油和/或气混溶。在一些实施例中，氧硫化碳配制剂或与其它组分混合的氧硫化碳配制剂可以与地 层306中的油和/或气不混溶。在一些实施例中，可以将氧硫化碳配制剂或与其它组分混合的氧硫化碳配制剂混 入到地层306中的油和/或气中，以形成采出到井312的混溶混合物。在一些实施例中，氧硫化碳配制剂或与其它组分混合的氧硫化碳配制剂可以不混 入地层306中的油和/或气中，这样氧硫化碳配制剂或与其它组分混合的氧硫化碳配制剂 作为塞子穿过地层306以迫使油和/或气进入井312中。在一些实施例中，可以将一些氧 硫化碳配制剂或与其它组分混合的氧硫化碳配制剂注入井332中，然后注入另一种组分， 以迫使氧硫化碳配制剂或与其它组分混合的氧硫化碳配制剂穿过地层306，所述另一种组 分例如为空气；气体或液体状态的水；与一种或更多种盐、聚合物和/或表面活性剂混合 的水；二氧化碳；其它气体；其它液体；和/或它们的混合物。图4:现在参考图4，在本发明的一些实施例中，示出了氧硫化碳配制剂生产过程430。 氧硫化碳配制剂生产过程430中具有例如来自上述分离步骤的硫化氢和/或其它含硫化合 物的输入。通过氧化反应432可以使硫化氢转化为二氧化硫。硫化氢和二氧化硫可以在附 图标记434指示处转化为硫。硫可以在附图标记436指示处与氧和碳化合物化合以生成氧 硫化碳配制剂。在一些实施例中，在附图标记438指示处可以将在附图标记436指示处生 成的氧硫化碳配制剂和硫化氢分离为氧硫化碳配制剂和硫化氢部分，并将硫化氢再循环到 氧化反应432。在一些实施例中，可以省略附图标记438指示处，可以输出在附图标记436 指示处生成的氧硫化碳配制剂和硫化氢。可以将氧硫化碳配制剂和/或包含氧硫化碳配制 剂的混合物从氧硫化碳配制剂生产过程430中输出。图5:
现在参考图5，在本发明的一些实施例中，示出了氧硫化碳配制剂生产过程530。 生产过程530包括在附图标记532标识处将硫化氢和/或其它含硫化合物转化为二氧化硫 的氧化反应，例如通过上面论述的Claus法或催化选择性氧化反应进行。在附图标记534标 识处，一氧化碳可以与二氧化硫反应以生成氧硫化碳配制剂，这种工艺在美国专利7090818 中公开，该专利公开的内容在此全部引入作为参考。图6:现在参考图6，在本发明的一些实施例中，示出了系统700。系统700包括地下地层 702、地层704、地层706以及地层708 ；和地下地层802、地层804、地层806以及地层808。 在地面上设置开采设备710。井712穿过地层702和704，并在地层706中开口。地层部分 714可以任选地被压裂和/或穿孔。当油和气从地层706采出时，其进入所述部分714，并 沿井712向上移动到开采设备710。气体和液体可分离，并且可以将气体送入气体储存器 716，将液体送入液体储存器718。开采设备710能生产氧硫化碳配制剂，氧硫化碳配制剂可 以在氧硫化碳配制剂生产设备730中生产和贮存。可以将产自井712的硫化氢和/或其它 含硫化合物送入氧硫化碳配制剂生产设备730。将氧硫化碳配制剂通过管道734输送到井 732并沿井732向下泵入到地层806。在地层806中，可以使用氧硫化碳配制剂以辅助从地 层806中开采油和气。井732与井712间隔一段距离d 740。在一些实施例中，距离d 740为从大约1 千米到大约1000千米，例如从大约5千米到大约250千米，或者例如从大约10千米到大约 100千米，或者例如从大约50千米到大约75千米。变形在本发明的一些实施例中，可以例如用重力分离器或离心机，或使用本领域已知 的其它方法，分离从井212、312和/或712开采出的气体和液体。可以将气体部分送入氧 硫化碳配制剂生产设备230、330和/或730。在本发明的一些实施例中，可以将来自井212、312和/712的含有硫化氢的气体部 分送入氧硫化碳配制剂生产设备230、330和/730，以通过如下方式进行硫化合物的催化选 择性氧化反应432和/532 接触气体部分和含氧分子的气体，将气体中的含硫组分转化为 二氧化硫，和然后任选地将如此形成的二氧化硫从气体部分除去。在本发明的一些实施例中，系统200和/或系统300的所有组件可以彼此相距大 约10千米以内，例如大约5千米、3千米或1千米内。在一些实施例中，可以将从井212、312和/或712开采出的油和/或气运输到炼 油厂和/或处理设备。可以加工油和/或气以生产比如运输燃料(例如汽油和柴油)、加热 燃料、润滑剂、化学品和/或聚合物的商用产品。加工可以包括蒸馏和/或分馏油和/或气 以生产一种或更多种馏出物馏分。在一些实施例中，油和/或气和/或一种或更多种馏出 物馏分可以经过下列一种或更多工艺催化裂化、加氢裂化、加氢处理、焦化、热裂化、蒸馏、 重整、聚合、异构化、烷基化、混合以及脱蜡。应当明白，完成步骤1的任何实施方式都可以与完成步骤2的任何实施方式相结 合，完成步骤2的任何实施方式可以与完成步骤3的任何实施方式相结合。完成任一步骤1-3的方法的选择并不是决定性的。例如，步骤1可以由图3a所示 的设备210和井212来完成，步骤2可以由图5所示的氧硫化碳配制剂生产过程530来完成，步骤3可以由图3a所示的设备210和井212来完成。作为选择，步骤1和/或3可以 由图3b和3c所示的设备210和井212来完成，或由图3d所示的设备310和井312、332来 完成。类似地，步骤2可以由已知的任何方法来完成。最后，步骤2可以由图4所示的氧硫 化碳配制剂生产过程430、图5所示的氧硫化碳配制剂生产过程530或其它任何已知的氧硫 化碳配制剂生产方法来完成。示例性实施例在本发明的一个实施例中，公开了一种系统，其包括从一地下地层采收油和/或 气的机构，所述油和/或气含有一种或更多种硫化合物；将采收出的油和/或气中的至少一 部分硫化合物转化为氧硫化碳配制剂的机构；和将至少部分所述氧硫化碳配制剂释放到地 层中的机构。在本发明的一些实施例中，用于采收的机构包括地下地层中的井和井顶部的 采收设备；用于转化的机构包括与采收设备流体连接的转化设备；和/或转化设备适于由 至少一部分从井中采收出的硫化合物生产氧硫化碳配制剂。在本发明的一些实施例中，用 于采收的机构包括在地下地层中钻出的用于采收油和/或气的第一井以及第一井顶部的 开采设备；和/或释放氧硫化碳配制剂的机构包括地下地层中的用于将氧硫化碳配制剂释 放到地层中的第二井。在本发明的一些实施例中，第一井与第二井相隔15-2000米，其中该 范围可以包括世界范围内已知的加热、注混相气、主次注水方案的常用井间距。提高采收率 方案也可以延伸超过常用井间距通常数十千米，因此该范围仅由烃储层走向的横向延伸限 制，通常为1千米到250千米。在本发明的一些实施例中，地下地层在水体下面和/或转化 机构浮在水体上比如开采平台上。在本发明的一些实施例中，系统还包括注水机构，该机构 适于在将氧硫化碳配制剂已经释放到地层之后将水注入地下地层。在本发明的一些实施例 中，用于采收的机构包括至少一口井，所述的至少一口井包括套管和/或穿孔。在本发明的 一些实施例中，用于转化的机构包括用于氧化第一部分硫化合物以生成二氧化硫的第一反 应器；用于使第二部分硫化合物与至少一部分二氧化硫反应以生成硫的第二反应器；和用 于使至少一部分硫与一烃类反应以生成氧硫化碳配制剂的第三反应器。在本发明的一些实 施例中，第一反应器包括加热至少一部分来自第二反应器的硫的设备。在本发明的一些实 施例中，系统还包括将热量从至少一部分在第三反应器中生成的氧硫化碳配制剂传递到至 少一部分供给第三反应器的烃的热交换器。在本发明的一个实施例中，公开了一种方法，其包括从一地下地层采收油和/或 气，所述油和/或气含有至少一种硫化合物；将采收出的油和/或气中的至少一部分硫化合 物转化为氧硫化碳配制剂；和将至少部分所述氧硫化碳配制剂释放到地层中。在本发明的 一些实施例中，该方法还包括，如果存在氧硫化碳配制剂，从油和/或气中回收氧硫化碳配 制剂，然后将至少一部分回收的氧硫化碳配制剂注入地层。在本发明的一些实施例中，释放 包括将至少一部分氧硫化碳配制剂采用与空气、烃、液态和/或气态水、除氧硫化碳之外的 硫化合物、二氧化碳、一氧化碳或其混合物中的一种或更多种的混合物的形式注入地层。在 本发明的一些实施例中，该方法还包括在将氧硫化碳配制剂注入地层之前或当其在地层中 时加热氧硫化碳配制剂。在本发明的一些实施例中，将硫化合物转化成氧硫化碳配制剂包 括将至少一部分硫化合物氧化成硫并且使至少一部分硫与烃反应以形成氧硫化碳配制剂。 在本发明的一些实施例中，将硫化合物转化成氧硫化碳配制剂包括将至少一部分硫化合物 氧化成二氧化硫，然后将至少一部分二氧化硫转化成硫。在本发明的一些实施例中，在注
14入氧硫化碳配制剂之后将另一种材料注入地层，所述另一种材料为例如选自空气、液态和/ 或气态水、二氧化碳和/或其混合物的材料。在本发明的一些实施例中，注入氧硫化碳配 制剂时的井口压力范围为0-37000千帕，例如3500kPa-11000kPa。在本发明的一些实施例 中，在注入二硫化碳化合物之前在地下地层中存在的油的原位粘度从0. 14cp (厘泊)到6.0 百万cp，例如粘度为0. 3cp到30000cp。在本发明的一些实施例中，地下地层的平均渗透率 为0.0001-15达西(Darcies)，例如0.001-1达西。在本发明的一些实施例中，在注入氧硫 化碳配制剂之前地下地层中存在的任何油的含硫量为0. 5% -5%，例如1 % -3%。在本发明 的一些实施例中，转化至少一部分硫化合物包括用空气和/或氧气氧化第一部分硫化合物 以生成二氧化硫；使二氧化硫与第二部分硫化合物反应以生成硫；使硫与烃反应以生成氧 硫化碳配制剂。在本发明的一些实施例中，该方法还包括在与烃反应之前加热硫。在本发 明的一些实施例中，该方法还包括将热量从生成的氧硫化碳配制剂传递到供给反应的烃。在本发明的一个实施例中，公开了一种方法，其包括在第一反应区中氧化第一部 分硫化合物以生成二氧化硫；使至少一部分二氧化硫与第二部分硫化合物在第二反应区中 反应以生成硫；和使至少一部分硫与一种或更多种烃在第三反应区中反应以生成氧硫化碳 配制剂。在本发明的一些实施例中，该方法还包括利用硫化合物氧化中产生的热量加热至 少一部分硫。在本发明的一些实施例中，该方法还包括使至少一部分氧硫化碳配制剂与至 少一部分烃进行热交换、冷却氧硫化碳配制剂和加热烃。在本发明的一些实施例中，至少一 部分离开第二反应区的硫的温度在100°C -450°c范围内。在本发明的一些实施例中，加热 后的至少一部分硫的温度为在450°C -1000°C范围内。在本发明的一个实施例中，公开了一种用于开采油和/或气的系统，其包括从第 一地下地层采收油和/或气的机构，所述油和/或气含有一种或更多种硫化合物；将采收出 的油和/或气中的至少一部分硫化合物转化为氧硫化碳配制剂的机构；和将至少一部分所 述氧硫化碳配制剂释放到第二地下地层中的机构。在本发明的一些实施例中，第一地层与 第二地层的距离小于1000千米，例如小于250千米。在本发明的一些实施例中，该系统还 包括在转化机构和释放机构之间的流体连接装置。在本发明的一些实施例中，流体连接装 置包括管道。在本发明的一些实施例中，采收机构与转化机构的距离在100千米以内，例如 距离在10千米以内。本领域技术人员应当明白，对本发明公开的实施例、结构、材料和方法可以做许多 修改和变化而不脱离它们的精神和范围。因此，后附的权利要求的范围和它们的功能等同 方案将不限于这里描述和说明的特定实施方案，实际上这些仅是示例性的。
权利要求
一种开采油和/或气的系统，其包括从一地下地层采收油和/或气的机构，所述油和/或气含有一种或更多种硫化合物；将采收出的油和/或气中的至少一部分硫化合物转化为氧硫化碳配制剂的机构；和将所述氧硫化碳配制剂的至少一部分释放到地层中的机构。
2.如权利要求1的系统，其中，用于采收的机构包括地下地层中的井和井顶部的采收设备；其中，用于转化的机构包括与所述采收设备流体连接的转化设备；以及其中，转化设备适于由从井中采收出的至少一部分硫化合物生产氧硫化碳配制剂。
3.如权利要求1-2中的一项或多项的系统，其中，用于采收的机构包括在地下地层中钻出的用于采收油和/或气的第一井以及处 于所述第一井顶部的开采设备；以及其中，释放氧硫化碳配制剂的机构包括地下地层中的用于将氧硫化碳配制剂释放到地层中的第二井。
4.如权利要求3的系统，其中所述第一井与第二井相隔15米到250千米。
5.如权利要求1-4中的一项或多项的系统，其中，地下地层在水体下面和/或用于 转化的机构在水体上面，用于转化的机构为比如开采平台；浮式开采、储存和近海装载船 (FPSO)；或张力腿平台。
6.如权利要求1-5中的一项或多项的系统，还包括注水机构，该注水机构适于在将氧 硫化碳配制剂已经释放到地层之后将水注入地下地层。
7.如权利要求1-6中的一项或多项的系统，其中，用于采收的机构包括至少一口井，所 述至少一口井包括套管和/或穿孔。
8.一种开采油和/或气的方法，其包括从一地下地层采收油和/或气，所述油和/或气含有至少一种硫化合物； 将采收出的油和/或气中的至少一部分硫化合物转化为氧硫化碳配制剂；和 将至少一部分所述氧硫化碳配制剂释放到地层中。
9.如权利要求8的方法，还包括，如果存在氧硫化碳配制剂，从油和/或气中回收氧硫 化碳配制剂，然后将至少一部分回收的氧硫化碳配制剂注入地层。
10.如权利要求8-9中的一项或多项的方法，其中，释放步骤包括将至少一部分氧硫化 碳配制剂采用与烃类、液态和/或气态水、除诸如二硫化碳的氧硫化碳之外的硫化合物、二 氧化碳、一氧化碳或它们的混合物中的一种或更多种的混合物的形式注入地层。
11.如权利要求8-10中的一项或多项的方法，还包括在将氧硫化碳配制剂注入地层之 前或当其在地层中时加热氧硫化碳配制剂。
12.如权利要求8-11中的一项或多项的方法，其中，将硫化合物转化成氧硫化碳配制 剂包括将至少一部分硫化合物氧化成硫或二氧化硫并且使至少一部分硫或二氧化硫与氧 和烃反应以形成氧硫化碳配制剂。
13.如权利要求8-12中的一项或多项的方法，其中，将硫化合物转化成氧硫化碳配制 剂包括将至少一部分硫化合物氧化成二氧化硫，然后将至少一部分二氧化硫转化成硫。
14.如权利要求8-13中的一项或多项的方法，其中，在注入氧硫化碳配制剂之后将另 一种材料注入地层，所述另一种材料例如选自空气、液态和/或气态水、二氧化碳和/或它们的混合物。
15.如权利要求8-14中的一项或多项的方法，其中，在高于原始储层压力、0-37000千 帕的压力下注入氧硫化碳配制剂，该压力在二硫化碳注入开始之前测量。
16.如权利要求8-15中的一项或多项的方法，其中，在注入氧硫化碳配制剂之前地下 地层中存在的任何油的粘度为从0. 14cp到6百万cp，例如粘度为从0. 3cp到30000cp或从 5cp 到 5000cp。
17.如权利要求8-16中的一项或多项的方法，其中，地下地层的渗透率为0.0001-15达 西，例如0. 001-1达西。
18.如权利要求8-17中的一项或多项的方法，其中，在注入氧硫化碳配制剂之前地下 地层中存在的任何油的含硫量为0. 5% -5%，例如-3%。
19.如权利要求8-18中的一项或多项的方法，还包括将至少一部分采收出的油和/或 气转化成选自运输燃料例如汽油和柴油、加热燃料、润滑剂、化学品和/或聚合物的材料。
20.一种开采油和/或气的系统，包括从第一地下地层采收油和/或气的机构，所述油和/或气含有一种或更多种硫化合物；将采收出的油和/或气中的至少一部分硫化合物转化为氧硫化碳配制剂的机构；和将至少一部分所述氧硫化碳配制剂释放到第二地下地层中的机构。
21.如权利要求20所述的系统，其中，第一地层与第二地层的距离小于1000千米，例如 小于500千米，或小于250千米。
22.如权利要求20-21中的一项或多项的系统，还包括在转化机构和释放机构之间的 连接装置。
23.如权利要求20-22中的一项或多项的系统，其中，连接装置包括管道。
24.如权利要求20-23中的一项或多项的系统，其中，用于采收的机构与用于转化的机 构的距离在100千米以内，例如距离在10千米以内，或距离在5千米以内。
25.如权利要求20-24中的一项或多项的系统，还包括选自下列组中的至少一个单元 催化裂化、加氢裂化、加氢处理、焦化、热裂化、蒸馏、重整、聚合、异构化、烷基化、混合以及 脱蜡。
26.如权利要求25所述的系统，其中，所述至少一个单元适于将采收出的油和/或气转 化成选自运输燃料例如汽油和柴油、加热燃料、润滑剂、化学品和/或聚合物的至少一种材 料。
全文摘要
一种系统，其包括从地下地层采收油和/或气的机构，所述油和/或气含有一种或更多种硫化合物；将采收出的油和/或气中的至少一部分硫化合物转化为氧硫化碳配制剂的机构；和将至少一部分所述氧硫化碳配制剂释放到地层中的机构。
文档编号B01D53/00GK101925390SQ200980103390
公开日2010年12月22日 申请日期2009年1月23日 优先权日2008年1月30日
发明者C·M·A·M·梅斯特斯, C·范登伯格, G·米尔德, K·范海尔德, P·G·莫南, P·克林顿, R·瓦尔德斯, 王鼎千 申请人:国际壳牌研究有限公司