制备可管道运输的烃混合物的方法和系统的制作方法
【专利说明】制备可管道运输的烃混合物的方法和系统
[0001] 本发明涉及从原油重烃混合物制备可管道运输的烃混合物的方法，其包括减粘裂 化。本发明还涉及将从井场开采的重烃混合物运输到精炼厂的方法以及重烃开采方法。此 外，本发明涉及由这些方法得到的可管道运输的烃混合物以及减粘裂化的烃混合物。
【背景技术】
[0002] 诸如沥青的重烃代表世界石油总储量的潜在的巨大的天然来源。目前估计重烃储 量的数量为数万亿桶，是传统的例如非重烃储量的已知量的5倍以上。其部分是因为重烃通 常难以用常规开采方法进行开采，因此尚未以与非重烃相同的程度被开发。重烃具有非常 高的粘度以及低API (美国石油学会)重力，这使得即使并非不可能也很难以它们的天然状 态栗送。这使得从油井运输重烃混合物到精炼厂具有挑战性。栗送高粘度流体还是昂贵的。 因此，用管道运输至常规精炼厂之前，通常需要通过部分或完全改质(upgrade)而改善从重 烃储层得到的重烃混合物的流动性。
[0003] 通常，通过用诸如石脑油的较轻质的烃、超轻原油或冷凝物稀释来改善粘性重烃 混合物的运输性。用稀释剂稀释重烃通常会将其整体API降低到约20度，使其能够被栗送至 精炼厂。但是，需要大量的稀释剂。例如，可栗送烃混合物的20-40重量％可以是稀释剂。
[0004] 以这种方式使用稀释剂有许多缺点。其包括：
[0005] ?需要现场运输稀释剂。这个问题对于离岸井场尤为严重。
[0006] ?需要为每种重烃混合物确定兼容的稀释剂，例如不造成沥青质沉淀的稀释剂。
[0007] ?加工之前，需要在精炼厂分离稀释剂和烃混合物。
[0008] ?在稀释剂的再利用或处置之前，对其进行下游的加工/清洗。经常优选的是将其 返回到井场（即，循环利用），但这再次要求将其栗送较长的距离。
[0009] 此前一直被采用的另一种方法是在运输到精炼厂之前对重烃混合物现场改质。因 此，可以对从油井开采的重烃混合物改质，以便在现场形成API为约20-35度的较轻质油，然 后栗送到精炼厂。例如，CA 1，314，260和CA 2，195，165均公开了通过减粘裂化改质重烃以 制备可管道运输的产物的方法。
[0010] CA 1，314,260公开了其中重质原油通过减粘裂化进行热加工，并将所得产物脱沥 青以得到合成原油的方法。据描述，热减粘裂化步骤比已经在精炼厂中用于常压渣油的常 规减粘裂化方法更剧烈。因此，减粘裂化在426-510°C的温度下进行，其时间将对减粘裂化 的产物造成一定水平的剧烈性(severity)。减粘裂化的典型压力与停留时间分别是2-30巴 以及0.5-50分钟。因为在剧烈条件下的热反应中形成的焦炭与其他不溶性物质和沥青质一 起被除去，在随后的脱沥青步骤中，减粘裂化条件的剧烈性在此方法中可以被容忍。脱沥青 步骤大大降低了减粘裂化的产物的粘度，并且降低产物中的金属和硫的含量。在脱沥青之 后，优选通过超临界分离从改质烃中除去脱沥青溶剂。
[0011] CA 2，195，165描述了类似的方法，其用于将重质原油和沥青转化成适于管道运输 的稳定产物。如同CA 1，314,260中的方法，所述方法包括在剧烈条件下进行减粘裂化。更具 体而言，在CA 2，195，165的方法中，重质原油优选被预闪蒸，以制备重馏分和轻馏分，然后， 重馏分被送入剧烈的减粘裂化器，其中，进行超过7.5重量％的转化。CA 2，195，165教导，最 大程度地减粘裂化是有利的，以制备较低粘度产物和最大量较轻产物。在CA 2，195，165中， 没有披露具体的温度、压力或停留时间。
[0012] CA 2,796,146还公开了用于在井口或石油中心基于减粘裂化降低重质原油的粘 度，以改善它们的运输性的方法。CA 2，796，146的方法包括原位以及在井口通过减粘裂化 降低重质原油的粘度，其中，通过太阳能采集装置(solar concentration plant)得到减粘 裂化所需的能量。CA 2,796,146的方法中减粘裂化的优选条件是350-400°C的温度以及5-50巴的压力、20分钟至2.5小时。在CA 2,796，146的实施例中，重质原油的粘度改善约90%， 具体而言，实施例1-4中各自分别是95%、96%、88%和93 %。在减粘裂化过程中，这种水平 的粘度改善要求高水平的转化。采集太阳热能的机制依赖于减粘裂化的反应条件。如果反 应温度高于380°C，用作减粘裂化器的加热流体的流体优选是熔融盐，其被太阳能场加热。 如果反应温度低于380°C，可以可选地使用导热油。CA 2,796，146的焦点主要在于利用太阳 能给减粘裂化过程供能。
[0013] 可选地，开采的重烃混合物可以部分地现场精制或改质，例如使用位于生产油井 附近的加工装置。例如，CA 2,530,148公开了其中沥青进料的一部分被改质并且被用于将 所有进料转化成可管道运输的原油的方法。所述方法包括以下步骤：
[0014] 1、将沥青进料分离成两部分:第一部分和第二部分。
[0015] 2、将第一部分分离成轻馏分和重馏分，优选通过蒸馏。
[0016] 3、例如通过减粘裂化器均热（soaking)，将重馏分热裂解成第二轻馏分和残余馏 分，并且分馏所述馏分。
[0017] 4、混合所述第二部分和两种轻馏分，以形成可运输的烃。
[0018] 5、使用热裂解的残余馏分进行发电。
[0019] 因此，CA 2，530,148的方法相对复杂，其包括多个高耗能步骤，例如蒸馏、热裂解 与分馏。这是不理想的，特别是在相对偏远的地方，例如离岸。此外，沥青进料的残余馏分不 被掺入可管道运输的原油，因此造成了方法产率的损失。
[0020] CA 2,773,000也描述了其中API重力为20或更低的重油部分地在井场改质，以便 改善其栗送性的方法。在CA 2,773,000教导的方法中，重油在称为高转化均热炉裂解的方 法中热裂解。在此方法中，重油在0-1巴的压力以及370-440°C的温度下在均热炉鼓中热裂 解15-150分钟，与此同时，将汽提蒸汽注入到所述鼓内，以分离热裂解油。在CA 2，773，000 的优选方法中，包括热裂解油的汽提蒸汽被分离成不同的馏分。热裂解油的较重的馏分从 分离器中排出，并被用作燃料，以制备用于从油藏中开采更多重油的蒸汽。因此，与CA 2， 530，148相同，沥青进料的残余馏分不被掺入可管道运输的原油，因此造成了方法产率的损 失。
[0021] 因此，需要用于处理原油重烃混合物的替代方法，以改善它们通过管道的运输性。 利用开采的全范围烃类的简单的并且经济上有吸引力的方法显然是理想的。
【发明内容】
[0022] 从第一方面看，本发明提供用于从原油重烃混合物制备可管道运输的烃混合物的 方法，其包括：
[0023] -在350_440°C的温度以及20-150巴的压力下对所述原油重烃混合物进行减粘裂 化0.5-15分钟，以制备减粘裂化的烃混合物;并且
[0024] -将所述减粘裂化的烃混合物与稀释剂混合，以制备所述可管道运输的烃混合物。
[0025] 从另一个方面看，本发明提供将从井场开采的重烃混合物运输到精炼厂的方法， 其包括：
[0026] -通过上文中所限定的方法，在所述井场从原油重烃混合物制备可管道运输的烃 混合物;并且
[0027] -将所述可管道运输的烃混合物栗送到所述精炼厂。
[0028] 从另一个方面看，本发明提供了重烃开采方法，其包括：
[0029] -从地下地层(subterranean formation)提取重经和水的混合物；
[0030] -向所述重烃和水的混合物添加稀释剂；
[0031 ]-在分离器中将原油重烃混合物从所述重烃和水的混合物中分离；
[0032] -如上文中所限定的，减粘裂化原油重烃混合物，以制备减粘裂化的烃混合物；
[0033] -混合所述减粘裂化的烃混合物与稀释剂，以制备可管道运输的烃混合物;并且 [0034]-将所述可管道运输的烃混合物栗送到精炼厂。
[0035]从另一个方面看，本发明提供了用于从原油重烃混合物制备可管道运输的烃混合 物的系统，其包括：
[0036]-分离器，其用于将重烃和水的混合物分离成原油重烃混合物和水，其中所述分离 器具有用于重烃和水的混合物的入口、水的出口以及原油重烃混合物的出口；
[0037]-减粘裂化器，其用于将所述原油重烃混合物减粘裂化，其具有流体连接到所述分 离器的原油重烃出口的原油重烃混合物入口，并具有减粘裂化的烃混合物的出口；
[0038] -冷却装置，其用于冷却所述减粘裂化的烃混合物，其具有流体连接到所述减粘裂 化器的减粘裂化的烃混合物的出口的减粘裂化的烃混合物入口，并具有冷却的减粘裂化的 烃混合物的出口；以及
[0039] -用于向所述冷却的减粘裂化的烃混合物添加稀释剂以制备所述可管道运输的烃 混合物的装置。
[0040] 从另一个方面看，本发明提供了可管道运输的烃混合物，其可以用如上文所限定 的方法获得。
[0041] 从另一个方面看，本发明提供了可管道运输的烃混合物，其是用如上文所限定的 方法获得的。
[0042]从另一个方面看，本发明提供了减粘裂化的烃混合物，其可以通过在350_440°C的 温度下以及20-150巴的压力下对原油重烃混合物进行减粘裂化0.5-15分钟而得到。
[0043]从另一个方面看，本发明提供了减粘裂化的烃混合物，其通过在350_440°C的温度 下以及20-150巴的压力下对原油重烃混合物进行减粘裂化0.5-15分钟而得到。
[0044]从另一个方面看，本发明提供了减粘裂化的烃混合物，其API重力为12-22°、在15 °C下的粘度为50-2，OOOcSt以及烯烃含量小于3.0%。
[0045] 定义
[0046] 本文中所用的术语"可管道运输的烃混合物"是指符合管道规格（pipeline specification)的经混合物。
[0047] 本文中所用的术语"经混合物"是指不同烃的组合，即，多种类型的分子的组合，所 述分子含有碳原子，以及在许多情况下含有附着的氢原子。"烃混合物"可以包括大量不同 分子，其具有宽分子量范围。通常，至少90重量％的烃混合物由碳原子和氢原子组成。高达 10重量％能够以硫、氮和氧，以及诸如铁、镍和钒的金属而存在（即，以测得的硫、氮、氧或金 属)。
[0048] 本文中所用的术语"重烃混合物"是指烃混合物，其包括较大比例的分子量高于相 对较轻的烃混合物的烃。诸如"轻"、"较轻"、"较重"等术语在本文中相对于"重"来解释。
[0049] 本文中所用的术语"减粘裂化"是指通过将重烃或较重烃裂解成较轻的烃，将烃混 合物加热以降低其粘度的方法。
[0050] 本文中所用的术语"减粘裂化转化率"是指原料中