CN104695918A - 一种稠油地下改质降粘采油方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种稠油地下改质降粘采油方法，包括在注蒸汽开采稠油的过程中，按双亲型催化剂及助剂的质量共为稠油的0.15～2.0wt%的用量将其随蒸汽注入地层，加热油层温度至160～240℃，焖井1～5天，促进稠油中重质组分中的沥青质和胶质发生水热裂解反应；所述双亲型催化剂由镍盐和芳环酸反应制备得到，所述助剂为供氢剂和/或分散剂。本发明中的双亲型催化剂既亲水又亲油，它首先溶解分散在蒸汽中，再随蒸汽分散于地层的稠油中。在现有的注蒸汽条件下，将双亲型催化剂加入蒸汽中即可进行现场操作，其操作简单且安全可靠，具有广泛的应用前景和推广价值，显著延长了开采周期，可获得较好的增油效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种稠油地下改质降粘采油方法。
背景技术
据相关专家估计稠油比常规原油资源高数倍至十余倍，具有替代常规石油能源的战略地位。稠油资源分布广，几乎所有产油国都有发现，据调研资料统计，世界上稠油（含特重油）资源丰富的国家有美国、委内瑞拉、加拿大、前苏联等，其稠油地质储量及沥青砂资源约（4000～6000）×108m3（含预测资源量）。
如今国内外已发展了若干稠油开采方法，已投入商业应用的工艺技术：蒸汽吞吐、蒸汽驱。正在开发应用的工艺技术：地下改质降粘技术、水平井技术、分枝井技术、蒸汽辅助重力泄油技术（SAGD）、适度出砂冷采技术、电磁加热技术、微生物技术、注溶剂萃取重油技术（VAPEX）、CO2技术、THAI火烧油层技术等。蒸汽吞吐和蒸汽驱是目前世界上采用最为普遍的开采方法，该方法虽然对普通稠油的开采效果很好，但对特超稠油的开采效果则十分有限。于是，受石油化工生产中催化裂解技术的启发，提出了对油层加入合适催化剂的稠油地下改质降粘方法，使稠油中的重质组分在水热条件下实现地下催化裂解，从而使其粘度降低而易于采出。
加拿大科学家Hyne 1983年最先提出水热裂解反应的概念，将稠油在高温水蒸气和催化剂的作用下发生脱氮、脱硫、加氢、开环以及水煤气转换等一系列反应，促进稠油中的重质组分沥青质与胶质分子在某些弱键处发生断裂，即发生了水热裂解催化反应。
专利US 4743357报道了用340℃的热水处理稠油以产生轻质油；专利US 4846274报道了用超临界水对稠油轻质化的专利；专利US 5916432报道了将稠油改质从而产生轻质油；专利US 6162350报道了利用油溶性催化剂作用特超稠油后改善稠油品质。专利CN1987043A报道了一种稠油注空气缓和催化氧化采油方法；在该专利中，通过首先加入催化剂，之后再注入蒸汽的方式实现催化剂与稠油的混合。
与其它稠油开采方法相比，地下改质降粘方法具有其独特的技术优势：（1）稠油的粘度不可逆地降低，在地层孔隙中的渗流及其在管道集输过程中的流动性大大改善，稠油油藏的采收率显著提高，常温条件下的集输更方便；（2）裂解生成的轻烃小分子物质提高了稠油油藏的蒸汽压，油藏的能量增加，方便后期采油；（3）稠油氢碳原子比提高，促进稠油品质得到一定程度的改善。
但本领域还需要在对稠油开采所使用的催化剂和具体的开采方法的配套实现方面做出更进一步的研究。
发明内容
本发明的目的在于提高稠油油藏采收率，采用地下改质降粘，提高稠油品质，同时降低了炼厂费用，产生更高经济效益，提高稠油井的采收率及利用效率，即提供一种稠油注催化剂及助剂就地改质降粘的采油方法。
因此，本发明提供一种稠油地下改质降粘采油方法，包括在注蒸汽开采稠油的过程中，按双亲型催化剂及助剂的质量共为稠油的0.15～2.0wt%的用量将其随蒸汽注入地层，加热油层温度至160～240℃，焖井1～5天，促进稠油中重质组分中的沥青质和胶质发生水热裂解反应；所述双亲型催化剂由镍盐和芳环酸反应制备得到，所述助剂为供氢剂和/或分散剂。
本发明应用地下改质降粘方法不仅在技术上可行，而且经济效益明显。本发明中的双亲型催化剂既亲水又亲油，它首先溶解分散在蒸汽中，再随蒸汽分散于地层的稠油中。在现有的注蒸汽条件下，将双亲型催化剂加入蒸汽中即可进行现场操作，其操作简单且安全可靠，具有广泛的应用前景和推广价值。该方法使原来用注蒸汽法难以开采的稠油变得易于采出，且油气比显著提高，显著延长了开采周期，可获得较好的增油效果。
在本发明中，所述供氢剂用于防止稠油发生聚合反应和用于促进稠油裂解，而所述分散剂有助于催化剂的渗流和催化剂与稠油的接触。
在本发明的一个具体实施方式中，所述供氢剂为甲苯和/或四氢萘，所述分散剂为乙醇和/或十二烷基苯磺酸。
在本发明的另一个具体实施方式中，所述镍盐为选自硝酸镍、硫酸镍和氯化镍中的一种或多种，所述芳环酸为选自苯甲酸、磺酸、甲苯-4-磺酸和对氨基苯磺酸中的一种或多种。本发明中的磺酸为一种商购的混合物产品，其中含有芳香环。
优选的，所述催化剂及助剂的质量共为稠油的0.4～1.5wt%。优选加热油层温度至180～240℃，焖井1～3天。
在本发明的一个具体实施方式中，所述催化剂与助剂的质量比为1：0.01～10，优选为1：0.01～5。在本发明的另一个具体实施方式中，稠油与所用水蒸汽的质量比为1：0.2～0.7。
与现有其它稠油开采方法相比，本发明具有其独特的技术优势：（1）稠油的粘度不可逆地降低，在地层孔隙中的渗流及其在管道集输过程中的流动性大大改善，稠油油藏的采收率显著提高，常温条件下的集输更方便；（2）裂解生成的轻烃小分子物质提高了稠油油藏的蒸汽压，油藏的能量增加，方便后期采油；（3）稠油氢碳原子比提高，促进稠油品质得到一定程度的改善。且本发明施工工艺简单，在现有的注蒸汽条件下即可进行现场操作，操作安全可靠，具有广泛的应用前景和推广价值。该方法使原来用注蒸汽难以开采的稠油易于采出，且油气比显著提高，显著延长了开采周期，可获得较好的增油效果。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，以下结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。实验采用的分析仪器：RV DV-II型可编程旋转粘度仪（美国BROOKFIELD公司）。
实施例1
催化剂及助剂：双亲型催化剂由镍盐和芳环酸反应制备得到，其中镍盐为硝酸镍，芳环酸为磺酸；助剂为供氢剂甲苯；且催化剂与助剂的质量比为1：0.03。
小试实验：催化剂及助剂的总用量为稠油的0.2wt%，油水质量比为7:3，将0.2g催化剂及助剂溶解在43g水中，与100g稠油（50℃脱气粘度为179.8Pa.S）一并加入到500ml反应釜中，通入高纯氮气除空气，在200℃下催化裂解反应24h，反应后稠油的粘度为48.36Pa.S，降粘率达到73.1%。
实施例2
催化剂及助剂：双亲型催化剂由镍盐和芳环酸反应制备得到，其中镍盐为氯化镍，芳环酸为苯甲酸；助剂为分散剂乙醇；且催化剂与助剂的质量比为1：0.1。
小试实验：催化剂及助剂的总用量为稠油的0.5wt%，油水质量比为7:3，将0.5g催化剂及助剂溶解在43g水中，与100g稠油（50℃脱气粘度为179.8Pa.S）一并加入到500ml反应釜中，通入高纯氮气除空气，在180℃下催化裂解反应36h，反应后稠油的粘度为35.74Pa.S，降粘率达到80.12%。
实施例3
催化剂及助剂：双亲型催化剂由镍盐和芳环酸反应制备得到，其中镍盐为硝酸镍，芳环酸为甲苯-4-磺酸；助剂为供氢剂甲苯和分散剂十二烷基苯磺酸；且催化剂与总助剂的质量比为1：0.3。
小试实验：催化剂及助剂的总用量为稠油的0.5wt%，油水质量比为6:4，将0.5g催化剂及助剂溶解在66.7g水中，与100g稠油（50℃脱气粘度为179.8Pa.S）一并加入到500ml反应釜中，通入高纯氮气除空气，在200℃下催化裂解反应24h，反应后稠油的粘度为19.96Pa.S，降粘率达到88.9%。
实施例4
催化剂及助剂：双亲型催化剂由镍盐和芳环酸反应制备得到，其中镍盐为氯化镍，芳环酸为对氨基苯磺酸；助剂为质量比为1：1的供氢剂甲苯和分散剂乙醇；且催化剂与总助剂的质量比为1：0.5。
小试实验：催化剂及助剂的总用量为稠油的0.7wt%，油水质量比为7:3，将0.7g催化剂及助剂溶解在43g水中，与100g稠油（50℃脱气粘度为179.8Pa.S）一并加入到500ml反应釜中，通入高纯氮气除空气，在180℃下催化裂解反应72h，反应后稠油的粘度为13.57Pa.S，降粘率达到92.45%。
实施例5
催化剂及助剂：与实施例1中的催化剂及助剂相同。
小试实验：催化剂及助剂的总用量为稠油的0.7wt%，油水质量比为7:3，将0.7g催化剂及助剂溶解在43g水中，与100g稠油（50℃脱气粘度为179.8Pa.S）一并加入到500ml反应釜中，通入高纯氮气除空气，在200℃下催化裂解反应36h，反应后稠油的粘度为9.21Pa.S，降粘率达到94.88%。
实施例6
催化剂及助剂：与实施例2中的催化剂及助剂相同。
小试实验：催化剂及助剂的总用量为稠油的0.8wt%，油水质量比为8:2，将0.8g催化剂及助剂溶解在25g水中，与100g稠油（50℃脱气粘度为179.8Pa.S）一并加入到500ml反应釜中，通入高纯氮气除空气，在210℃下催化裂解反应24h，反应后稠油的粘度为6.94Pa.S，降粘率达到96.14%。
实施例7
催化剂及助剂：与实施例3中的催化剂及助剂相同。
小试实验：催化剂及助剂的总用量为稠油的1.0wt%，油水质量比为6:4，将1.0g催化剂及助剂溶解在66.7g水中，与100g稠油（50℃脱气粘度为179.8Pa.S）一并加入到500ml反应釜中，通入高纯氮气除空气，在200℃下催化裂解反应48h，反应后稠油的粘度为2.98Pa.S，降粘率达到98.34%。
实施例8
催化剂及助剂：与实施例4中的催化剂及助剂相同。
小试实验：催化剂及助剂的总用量为稠油的1.5wt%，油水质量比为7:3，将1.5g催化剂及助剂溶解在43g水中，与100g稠油（50℃脱气粘度为179.8Pa.S）一并加入到500ml反应釜中，通入高纯氮气除空气，在240℃下催化裂解反应24h，反应后稠油的粘度为0.79Pa.S，降粘率达到99.56%。
Claims (7)
1.一种稠油地下改质降粘采油方法，其特征在于：在注蒸汽开采稠油的过程中，按双亲型催化剂及助剂的质量共为稠油的0.15～2.0wt%的用量将其随蒸汽注入地层，加热油层温度至160～240℃，焖井1～5天，促进稠油中重质组分中的沥青质和胶质发生水热裂解反应；所述双亲型催化剂由镍盐和芳环酸反应制备得到，所述助剂为供氢剂和/或分散剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述供氢剂为甲苯和/或四氢萘，所述分散剂为乙醇和/或十二烷基苯磺酸。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镍盐为选自硝酸镍、硫酸镍和氯化镍中的一种或多种，所述芳环酸为选自苯甲酸、磺酸、甲苯-4-磺酸和对氨基苯磺酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述催化剂及助剂的质量共为稠油的0.4～1.5wt%。
5.据权利要求1～3中任意一项所述的方法，其特征在于，加热油层温度至180～240℃，焖井1～3天。
6.根据权利要求1～3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述催化剂与助剂的质量比为1：0.01～10，优选为1：0.01～5。
7.根据权利要求1～3中任意一项所述的方法，其特征在于，稠油与所用水蒸汽的质量比为1：0.2～0.7。
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|---|---|
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