CN103375157B - 一种原油采输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原油采输方法，该方法包括将一种混合物置于使稠油中的重质组分发生催化裂解的条件下进行反应，所述混合物由稠油、催化剂和水组成，所述稠油、催化剂和水的重量比为1∶0.00004-0.01∶0.02-1.5；将反应所得产物分为A部分和B部分所述A部分作为掺稀用油注入油井中，采出油井中的原油，所述B部分输入外输管道。本发明无需额外的供氢剂或供氧剂即可降低稠油的粘度，催化降粘效果较好，方便了稠油的掺稀油开采与集输。而且本发明的方法无需添加其他添加剂，在较短时间、较低温度和压力下实现了制备掺稀用油的目的，解决了部分油田稀油源稀缺的难题，操作方便，适合于油田实际应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种原油采输方法，特别是将稠油进行催化裂解后作为掺稀用油或集输的方法。
背景技术
在世界石油资源中，稠油的地质储量远远超过常规原油的储量，随着石油需求不断增加，常规原油资源的逐渐减少，使得稠油具有了很大的开发价值，世界石油开采中稠油的产量也逐渐增大。但稠油中胶质和沥青质含量较高使得其粘度和凝固点较高，造成稠油的开采和炼制难度变大。
由于稠油的高粘度，稠油在开采和集输过程中流动性变差，流动阻力增加，井筒的举升和油管的长距离输送都变得非常困难。目前稠油的主要开采方法包括蒸汽吞吐、蒸汽驱和掺稀油法，但由于稠油与蒸汽密度和粘度的差异，降低了蒸汽吞吐、蒸汽驱的波及系数，同时蒸汽吞吐和蒸汽驱的开采方法受到油层深度的限制且耗能巨大，成本也高；掺稀油开采法可以降低稠油粘度和密度，但是有些油田附近无稀油源，掺稀油法实现起来也比较麻烦。
基于以上稠油在开采和集输过程中存在的问题，在80年代加拿大科学家Hyne等人提出了稠油的水热裂解降粘的方法，也就是在注入蒸汽的同时，加入一些催化剂，这些催化剂可在水热条件下催化稠油的重质组分裂解，使稠油粘度降低而易于开采。他们还研究了镍、钼、铜、锌、锰和铁等金属离子在模拟注蒸汽条件下，对加拿大和委内瑞拉稠油水热裂解催化反应。CN1915488A公开了一种井下稠油水热解催化降粘用的催化剂，该催化剂由硅铝胶或氧化铝、粘土和固体超强酸混合制得，反应的条件包括温度为280℃、时间为36h和压力为高压，对稠油的降粘率为60％左右；CN101570684A公开了一种由钼盐、蒸馏水和碱溶液和芳环酸制成的井下稠油水热裂解的催化降粘剂，反应的条件包括温度为180-280℃、时间为24-48h和压力为高压，对一般稠油和超稠油的降粘率为90％左右。以上这些稠油水热解催化降粘反应普遍反应时间长(24h以上)，反应压力高(6MPa以上)。而CA1195639和CN101649734A公开的降粘方法需要很高的反应温度(370℃以上)，能源消耗大。
US4743357公开了一种采用二价铁或三价铁的氧化物、硫化物和硫酸盐为催化剂，在外加氢气的作用下对稠油水热裂解成轻质烃；US5269909公开了一种采用氧化铝负载镍、钼为催化剂，在甲烷、氢气的气氛下水热催化裂解稠油的工艺；CN101440275A公开了一种稠油注蒸汽开采用氧化降粘剂，该氧化降粘剂以过氧化物、有机酸的过渡金属盐、磷酸盐和碱性物质作为降粘剂组分。使用上述催化剂或降粘剂来对稠油催化降粘时都需外加氢、甲烷等，或者需外加供氢剂或供氧剂，实施起来比较困难，而且反应时间也较长。
因此，研究在短时间内且在较温和的条件下对稠油进行催化裂解改质以降低稠油粘度从而促进稠油的开采和集输变得极为重要。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种原油采输方法，该方法包括以下步骤：
(1)将一种混合物置于使稠油中的重质组分发生催化裂解的条件下进行反应，所述混合物由稠油、催化剂和水组成，所述稠油、催化剂和水的重量比为1∶0.00004-0.01∶0.02-1.5，所述催化剂为含铁、钴、镍、钒、钼、锰、铜和锌的化合物中的一种或多种，所述反应的条件包括温度为160-320℃、压力为0.4-6MPa和时间为30-200min；
(2)将步骤(1)反应所得产物分为A部分和B部分，所述A部分在50℃下脱气脱水后的动力粘度不超过1000mPa·s；
(3)将所述A部分作为掺稀用油注入油井中，采出油井中的原油，并将该原油作为部分或全部所述稠油返回步骤(1)中；
(4)测定所述B部分的粘度，如果所述B部分在50℃下脱气脱水后的动力粘度不超过2000mPa·s，则将B部分输入外输管道；如果所述B部分在50℃下脱气脱水后的动力粘度超过2000mPa·s，则将B部分作为另一部分所述稠油返回步骤(1)中。
通过上述技术方案，无需额外的供氢剂或供氧剂即可降低稠油的粘度，催化降粘效果较好，方便了稠油的掺稀油开采与集输。而且本发明的方法无需添加其他添加剂，在较短时间、较低温度和压力下实现了制备掺稀用油的目的，解决了部分油田稀油源稀缺的难题，操作方便，适合于油田实际应用。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明的原油采输方法包括以下步骤：
(1)将一种混合物置于使稠油中的重质组分发生催化裂解的条件下进行反应，所述混合物由稠油、催化剂和水组成，所述稠油、催化剂和水的重量比为1∶0.00004-0.01∶0.02-1.5，优选为1∶0.00008-0.005∶0.05-0.7，所述催化剂为含铁、钴、镍、钒、钼、锰、铜和锌的化合物中的一种或多种，所述反应的条件包括温度为160-320℃，优选为160-300℃；压力为0.4-6MPa优选为0.4-5MPa；时间为30-200min，优选为45-160min；
(2)将步骤(1)反应所得产物分为A部分和B部分，所述A部分在50℃下脱气脱水后的动力粘度不超过1000mPa·s；
(3)将所述A部分作为掺稀用油注入油井中，采出油井中的原油，并将该原油作为部分或全部所述稠油返回步骤(1)中；
(4)测定所述B部分的粘度，如果所述B部分在50℃下脱气脱水后的动力粘度不超过2000mPa·s，则将B部分输入外输管道；如果所述B部分在50℃下脱气脱水后的动力粘度超过2000mPa·s，则将B部分作为另一部分所述稠油返回步骤(1)中。
本发明中，对所述稠油、催化剂和水的混合顺序没有特殊限定，既可以先将催化剂和稠油混合，再加入水；也可以先将催化剂充分分散在水中，再与稠油接触。考虑到先将催化剂与水混合更有利于稠油与催化剂的均匀混合，进而有利于催化裂解反应的进行，优选情况下，先将催化剂充分分散在水中，再与稠油接触。
本发明中，只要以铁、钴、镍、钒、钼、锰、铜和锌的化合物中的一种或多种作为催化剂即可实现本发明的目的，优选情况下，所述催化剂为铁的氧化物、钴的氧化物、镍的氧化物、钒的氧化物、钼的氧化物、锰的氧化物、铜的氧化物、锌的氧化物、铁盐、钴盐、镍盐、钒盐、钼盐、锰盐、铜盐和锌盐中的一种或多种，更优选为铁、镍、钒和钼的硫酸盐、硝酸盐、氯化物和有机酸盐中的一种或多种。
进一步优选情况下，所述催化剂为含有硫酸氧钒、铁的硫酸盐和/或有机酸盐、钼的硫酸盐和/或有机酸盐的混合催化剂，所述硫酸氧钒、铁的硫酸盐和/或有机酸盐、钼的硫酸盐和/或有机酸盐的重量比为1∶0.5-2.1∶0.7-1.1，优选为1∶1.0-2.1∶0.85-1.1。本发明的发明人发现，选用上述优选的混合催化剂可进一步提高降粘率，获得动力粘度明显更低的产物油。
所述铁的有机酸盐可以为本领域常规催化剂中的各种铁的有机酸盐，优选为碳原子数在3-20的铁的有机羧酸盐，更优选为环烷酸铁。所述钼的有机酸盐可以为本领域常规催化剂中的各种钼的有机酸盐，优选为碳原子数在15-25的钼的有机羧酸盐，更优选为油酸钼。
所述混合催化剂还可以含有镍的硝酸盐，所述硫酸氧钒与所述镍的硝酸盐的重量比为1∶2.2-2.8，优选为1∶2.3-2.6。
本发明中，所述水可以为去离子水、蒸馏水和盐水中的一种或多种，所述盐水的矿化度小于40000mg/L且其中Ca2+和Mg2+的总浓度小于1000mg/L。
本发明中，所述反应可以分成两个阶段进行，包括第一反应阶段和第二反应阶段，所述第一反应阶段的条件优选包括温度为160-320℃、压力为0.4-6MPa和时间为20-60min；所述第二反应阶段的条件优选包括温度为160-320℃、时间为10-140min，且第二反应阶段的压力比第一反应阶段的压力低0.2-2MPa，且第二反应阶段的压力为0.2-4MPa。所述第一反应阶段和第二反应阶段的温度和时间可以各自相同或不同，只要在上述范围内即可。
所述第一反应阶段和第二反应阶段可以在同一反应釜中进行，也可以在不同反应釜中进行，当在不同的反应釜中进行时，一方面方便控制反应条件，将高温高压反应集中在第一反应釜，另外通过双釜操作可以提高生产能力并有利于实现稠油降粘的连续工艺，因此优选在不同反应釜中进行第一反应阶段和第二反应阶段。
本发明中，将步骤(1)反应所得产物分为A部分和B部分的方式可以有很多种，例如，可以将步骤(1)至少部分反应所得产物再进行催化裂解，所述再进行催化裂解的方法可以根据动力粘度选用本领域技术人员所熟知的方法，也可以选用本发明步骤(1)中催化裂解方法；还可以将步骤(1)反应所得产物进行蒸馏，收集馏程为300℃以下的轻质馏分作为所述A部分，釜底残余油作为所述B部分。
本发明中，所述原油可以为在50℃下脱气脱水后的动力粘度不低于1000mPa·s的原油即待开采的地下稠油。所述稠油在50℃下脱气脱水后的动力粘度可以为1000-800000mPa·s。可以使用油气分离器、沉降罐和电脱水器等设备对待测样品油进行脱气脱水，动力粘度用旋转粘度计测得。
本发明中，将所述A部分作为掺稀用油注入油井中时，所述油井中的原油与所述掺稀用油的重量比可以在较宽范围内选择，优选情况下，所述油井中的原油与所述掺稀用油的重量比为1∶0.2-2.5。
本发明中，采出油井中的原油的方法可以按照本领域技术人员所熟知的方法进行，例如，可以通过井筒稀油输入管将所述A部分注入油井井筒与原油接触，对原油进行掺稀降低其粘度，再通过原油输出管将原油输送出来。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，稠油来源于胜利油田；动力粘度为对待测样品油进行脱气脱水后在50℃下通过旋转粘度计(ThermoScientific公司，型号为HAAKEViscotester550，转子是RotorMV2，转速为6r/min)测得的动力粘度，测定方法参照标准SYT6316-1997，脱气脱水的方法为：在待测样品油中加15wppm的破乳剂(胜利油田胜利化工有限责任公司，SX-4056)，80℃振荡水浴12h，倒出处理后样品油下部的水；环烷酸铁为国药集团化学试剂有限公司化学纯的市售品。
实施例1
(1)先将1.08g硫酸镍催化剂加入2.16g去离子水中，再将该混合物和108g稠油(在50℃下脱气脱水后的动力粘度为3470mPa·s)加入300mL反应釜中，将反应物加热到160℃，保持反应压力在6MPa，搅拌反应200min，测得反应后产物油在50℃下脱气脱水后的动力粘度为1232mPa·s；
(2)再将反应釜的温度升高至320℃，收集馏程为300℃以下的轻质馏分(在50℃下脱气脱水后的动力粘度为38.2mPa·s)作为稠油开采时的掺稀用油，将其注入油井中，采出油井中的原油，并将该原油作为步骤(1)的稠油；
(3)将釜底残余油(在50℃下脱气脱水后的动力粘度为1532mPa·s)输入外输管道。
实施例2
(1)先将0.01g硫酸亚铁催化剂加入375g去离子水中，再将该混合物和250g稠油(在50℃下脱气脱水后的动力粘度为3470mPa·s)加入1L反应釜中，将反应物加热到320℃，保持反应压力在0.4MPa，搅拌反应30min，测得反应后产物油在50℃下脱气脱水后的动力粘度为1271mPa·s；
(2)再将反应釜的温度升高至320℃，收集馏程为300℃以下的轻质馏分(在50℃下脱气脱水后的动力粘度为37.5mPa·s)作为稠油开采时的掺稀用油，将其注入油井中，采出油井中的原油，并将该原油作为步骤(1)的稠油；
(3)将釜底残余油(在50℃下脱气脱水后的动力粘度为1560mPa·s)输入外输管道。
实施例3
(1)先将0.25g硫酸亚铁、0.12g硫酸氧钒和0.13g硫酸钼催化剂加入28.8g去离子水中，再将该混合物和120.1g稠油(在50℃下脱气脱水后的动力粘度为3470mPa·s)加入300mL反应釜中，将反应物加热到265℃，保持反应压力在4MPa，搅拌反应100min，测得反应后产物油在50℃下脱气脱水后的动力粘度为283mPa·s；
(2)再将反应釜的温度升高至320℃，收集馏程为300℃以下的轻质馏分(在50℃下脱气脱水后的动力粘度为7.5mPa·s)作为稠油开采时的掺稀用油，将其注入油井中，采出油井中的原油，并将该原油作为步骤(1)的稠油；
(3)将釜底残余油(在50℃下脱气脱水后的动力粘度为460mPa·s)输入外输管道。
实施例4
按照实施例3的方法进行原油采输，不同的是，以“0.12g硫酸氧钒”作为催化剂，分别测得反应后产物油、轻质馏分和釜底残余油在50℃下脱气脱水后的动力粘度为775mPa·s、23.4mPa·s和985mPa·s。
实施例5
按照实施例3的方法进行原油采输，不同的是，以“0.25g硫酸亚铁和0.12g硫酸氧钒”作为催化剂，分别测得反应后产物油、轻质馏分和釜底残余油在50℃下脱气脱水后的动力粘度为459mPa·s、14.8mPa·s和625mPa·s。
实施例6
(1)先将0.25g硝酸镍、0.10g硫酸氧钒、0.08g油酸钼和0.06g环烷酸铁催化剂加入26.3g蒸馏水中，再将该混合物和110.3g稠油(在50℃下脱气脱水后的动力粘度为15300mPa·s)加入300mL反应釜中，将反应物加热到200℃，保持反应压力在2.2MPa，搅拌反应120min，测得反应后产物油在50℃下脱气脱水后的动力粘度为1290mPa·s；
(2)再将反应釜的温度升高至320℃，收集馏程为300℃以下的轻质馏分(在50℃下脱气脱水后的动力粘度为30.8mPa·s)作为稠油开采时的掺稀用油，将其注入油井中，采出油井中的原油，并将该原油作为步骤(1)的稠油；
(3)收集釜底残余油(在50℃下脱气脱水后的动力粘度为1520mPa·s)输入外输管道。
实施例7
按照实施例6的方法进行原油采输，不同的是，以“0.06g氯化亚铁、0.25g氯化镍、0.08g钼酸铵和0.10柠檬酸钒”作为催化剂，分别测得反应后产物油、轻质馏分和釜底残余油在50℃下脱气脱水后的动力粘度为1510mPa·s、31.2mPa·s和1720mPa·s。
实施例8
(1)先将0.15g氯化亚铁、0.09g氯化镍、0.04g钼酸铵、0.03柠檬酸钒催化剂加入12.7g去离子水中，再将该混合物和113.5g稠油(在50℃下脱气脱水后的动力粘度为158000mPa·s)加入300mL反应釜中，将反应物加热到250℃，保持反应压力在3.5MPa，搅拌反应100min。测得反应后产物油在50℃下脱气脱水后的动力粘度为26400mPa·s；
(2)再将反应釜的温度升高至320℃，收集馏程为300℃以下的轻质馏分(在50℃下脱气脱水后的动力粘度为49.5mPa·s)作为稠油开采时的掺稀用油，将其注入油井中，采出油井中的原油；
(3)将釜底残余油(在50℃下脱气脱水后的动力粘度为27500mPa·s)与稠油混合返回步骤(1)中进行催化裂解。
实施例9
(1)先将0.15g氯化亚铁、0.09g氯化镍、0.04g钼酸铵和0.03柠檬酸钒催化剂加入12.7g去离子水中，再将该混合物和113.5g稠油(在50℃下脱气脱水后的动力粘度为158000mPa·s)加入300mL反应釜中，控制反应釜中的温度为320℃、压力为0.4MPa，搅拌反应50min，将反应产物移入另一300mL反应釜中，控制该反应釜中的温度为280℃、压力为0.2MPa，搅拌反应50min，测得反应后产物油在50℃下脱气脱水后的动力粘度为19290mPa·s；
(2)再将反应釜的温度升高至320℃，收集馏程为300℃以下的轻质馏分(在50℃下脱气脱水后的动力粘度为43.3mPa·s)作为稠油开采时的掺稀用油，将其注入油井中，采出油井中的原油；
(3)将釜底残余油(在50℃下脱气脱水后的动力粘度为21300mPa·s)与稠油混合返回步骤(1)中进行催化裂解。
实施例10
按照实施例9的方法进行原油采输，不同的是：控制反应釜中的温度为160℃、压力为6MPa，搅拌反应20min，将反应产物移入另一300mL反应釜中，控制该反应釜中的温度为160℃、压力为4MPa，搅拌反应140min，分别测得反应后产物油、轻质馏分和釜底残余油在50℃下脱气脱水后的动力粘度为17550mPa·s、41.2mPa·s和25800mPa·s。
实施例11
按照实施例9的方法进行原油采输，不同的是：控制反应釜中的温度为200℃、压力为4MPa，搅拌反应60min，将反应产物移入另一300mL反应釜中，控制该反应釜中的温度为320℃、压力为2.5MPa，搅拌反应10min，分别测得反应后产物油、轻质馏分和釜底残余油在50℃下脱气脱水后的动力粘度为16380mPa·s、41.7mPa·s和23700mPa·s。
从以上实施例可以看出，本发明的方法无需额外的供氢剂或供氧剂即可降低稠油的粘度，方便了稠油的掺稀油开采与集输。
Claims (9)
1.一种原油采输方法，该方法包括以下步骤：
(1)将一种混合物置于使稠油中的重质组分发生催化裂解的条件下进行反应，所述混合物由稠油、催化剂和水组成，所述稠油、催化剂和水的重量比为1：0.00004-0.01：0.02-1.5，所述催化剂为含铁、钴、镍、钒、钼、锰、铜和锌的化合物中的一种或多种，所述反应的条件包括温度为160-320℃、压力为0.4-6MPa和时间为30-200min，其中，所述反应包括第一反应阶段和第二反应阶段，所述第一反应阶段的条件包括温度为160-320℃、压力为0.4-6MPa和时间为20-60min，所述第二反应阶段的条件包括温度为160-320℃、压力为0.2-4MPa和时间为10-140min，且第二反应阶段的压力比第一反应阶段的压力低0.2-2MPa；
(2)将步骤(1)反应所得产物分为A部分和B部分，所述A部分在50℃下脱气脱水后的动力粘度不超过1000mPa·s；
(3)将所述A部分作为掺稀用油注入油井中，采出油井中的原油，并将该原油作为部分或全部所述稠油返回步骤(1)中；
(4)测定所述B部分的粘度，如果所述B部分在50℃下脱气脱水后的动力粘度不超过2000mPa·s，则将B部分输入外输管道；如果所述B部分在50℃下脱气脱水后的动力粘度超过2000mPa·s，则将B部分作为另一部分所述稠油返回步骤(1)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述稠油、催化剂和水的重量比为1：0.00008-0.005：0.05-0.7。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述催化剂为铁的氧化物、钴的氧化物、镍的氧化物、钒的氧化物、钼的氧化物、锰的氧化物、铜的氧化物、锌的氧化物、铁盐、钴盐、镍盐、钒盐、钼盐、锰盐、铜盐和锌盐中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述催化剂为铁、镍、钒和钼的硫酸盐、硝酸盐、氯化物和有机酸盐中的一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述催化剂为含有硫酸氧钒、铁的硫酸盐和/或有机酸盐、钼的硫酸盐和/或有机酸盐的混合催化剂，所述硫酸氧钒、铁的硫酸盐和/或有机酸盐、钼的硫酸盐和/或有机酸盐的重量比为1：0.5-2.1：0.7-1.1。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述混合催化剂还含有镍的硝酸盐，所述硫酸氧钒与所述镍的硝酸盐的重量比为1：2.2-2.8。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述水为去离子水、蒸馏水和盐水中的一种或多种，所述盐水的矿化度小于40000mg/L且其中Ca2+和Mg2+的总浓度小于1000mg/L。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应的条件包括温度为160-300℃、压力为0.4-5MPa和时间为45-160min。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，将步骤(1)反应所得产物分为A部分和B部分的方法包括将步骤(1)反应所得产物进行蒸馏，收集馏程为300℃以下的轻质馏分作为所述A部分，残余油作为所述B部分。
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2012
- 2012-04-26 CN CN201210126738.3A patent/CN103375157B/zh active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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