CN107109202A - 用于降低重油粘度的组合物和方法 - Google Patents
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Abstract
用于降低重油粘度的组合物，其包括萜烯和石油馏出物的混合物，其中所述混合物具有至少95℃的闪点。
Description
技术领域
本发明涉及用于降低重油粘度的组合物和方法。
背景技术
本说明书中对任何现有技术的提及不被并且不应被当成对如下的承认或者任何形式的暗示：该现有技术形成澳大利亚或者任何其它管辖范围中的部分公知常识，或者可合理地预计该现有技术被本领域技术人员确定、理解和视为相关的。
从油井、地质地层、罐或管系(pipeline)高效地采收和泵送重油具有巨大的商业意义。许多油井在油沉积物(石油矿床，oil deposit)变得太重而无法经济地采收时被放弃。在其它情况下，石油储备(储量，reserve)由于与重油的采收和/或泵送有关的困难和成本而搁置未开采。由于在地层中石蜡、沥青质、或者两者的组合和其它有机物的重度集中，油田可变得极度粘稠。蜡堵(石蜡堵塞物，paraffin plug)使采油完全停止，直至它们被清除。实际上，这些沉积物可导致降低的油产量，出油管线(flow line)和井下管路(downhole piping)的结垢和由于如下而引起的提高的泵送成本：对高成本泵送装备的需求，以及由泵送高粘度流体、和沉积物在装备和管路中的累积而导致的磨损。
油井还可随着石蜡、硫、重油、和焦油副产物的累积而具有问题，所述累积可随着重油的泵送或者输送而引起断断续续的问题。这些残渣可污染将油运送至地表的管线和污染在从井采收和输送油中使用的泵、泵管线和罐。
改善重油流动的一种方法涉及使用低闪点芳族和/或脂族石油烃或者卤代烃的侵蚀性共混物。这些产品可或者可不包含用于容许所述产品与水混合和在水中乳化以提高清洁效率的表面活性剂。
萜烯可商购获得来用于该用途并且通常具有小于50℃的闪点。低闪点组分的使用由于这样的危险物质的可燃性分类而需要进行专门的布置来用于运输和存储。
随着将不断增加的环境压力推到石油工业上，开发和采用如下的井处理(作业，treatment)产品和方法已经变得必要：其能够以及时的方式起作用，其可为成本划算的并且符合目前就位的更严格的控制措施。
发明内容
我们已经发现，某些萜烯和馏出物的组合提供闪点比两者中的任一组分高并且在降低重油粘度方面特别有效的混合物。
我们提供用于降低重油粘度的组合物，其包括萜烯和石油馏出物的混合物，所述混合物具有至少95℃、例如在95℃-125℃或者95℃-110℃的范围内的闪点。
所述萜烯组分典型地具有不大于50℃例如不大于40℃的闪点。
所述馏出物成分(组合物，composition)优选地具有不大于85℃的闪点。
在进一步的实施方式中，我们提供降低重油粘度的方法，其包括向重油添加有效量、例如重油组合物的1％-50％体积的量和优选地1％-30％(更优选地5％-25％)体积的量的如上文中描述的组合物。
在本申请的整个说明书和权利要求中，措辞“包括”以及该措辞的变型例如“包含”和“含(有)”不意图排除其它添加剂、组分、整体(整数)或步骤。
具体实施方式
所述组合物在降低重油粘度方面是有用的。
存在大体上三种类别的重油：
具有范围为10-100cP的粘度的重油(A类)。典型地，在该类中的油具有在18°和25API之间的比重，和
具有最高达10,000cP的粘度的超重油(B类)。典型地，超重油具有低于20API的比重。具有高于10,000cP的粘度的油砂和沥青(C类)。特别的。典型地，这样的油具有在7°-9API范围内的比重。
油砂(该术语在本文中用于包括焦油砂和沥青砂)是一种非常规石油沉积物(矿床，deposit)类型。
油砂是松散的砂或者部分地固结的砂岩，其包含砂、粘土和水的天然存在的混合物，被在技术上称作沥青(或者由于其类似的外观、气味和颜色而被通俗地称作焦油)的致密且极度粘稠形式的石油所饱和。在许多国家中报道了天然沥青沉积物，但是其特别是在加拿大被极其大量地发现。
所述组合物包括脂族石油馏出物。所述脂族馏出物优选地包含C8-C16、更优选地C11-C14脂族烃，所述脂族烃选自正烷烃、异烷烃和环状脂族化合物(aliphatics)。所述馏出物典型地具有少于5％w/w的芳族化合物(芳烃，aromatics)例如不大于2％w/w的芳族化合物。优选的脂族馏出物具有不大于85℃、最优选地约80℃的闪点。
所述组合物包括萜烯。优选的萜烯选自单萜烯、倍半萜烯及其混合物并且为环状脂族化合物。优选的萜烯的具体实例可选自柠檬烯、α-蒎烯、β-蒎烯、莰烯、薄荷烯、松节油、月桂烯、β-丁香烯、和α-草烯、香叶醇、萜品醇、月桂烯、以及其两种或更多种的混合物。在一种特别优选的实施方式中，所述萜烯为柠檬烯例如D-柠檬烯。
萜烯对馏出物的比率可考虑各自的具体组成和提供具有至少95℃例如在100℃-110℃范围内的闪点的混合物的期望而确定。典型地，萜烯对馏出物的体积比率在80:20-20:80范围内、更优选20:80-50:50的萜烯:馏出物比率。
在柠檬烯的情况下，我们已经发现，20:80-50:50的柠檬烯:馏出物的体积比率是特别有用的，并且更优选25:75-45:55。组合物的一个具体实例包含35％体积的D-柠檬烯和65％体积的馏出物。
鉴于所述萜烯的闪点低于50℃且通常不大于45℃并且所述馏出物的闪点通常不大于85℃的事实，惊讶地发现，这两种组分的组合可提供比两者中的任一者高的闪点。该组合容许将所述组合物在针对没有所述组分特别是萜烯危险的物质所提供的条件下运输和操作，并且通常容许所述组合物满足与不太危险的物质的运输和操作有关的规章。
如果期望的话，所述组合物可包含其它组分，但是优选的是，萜烯和馏出物的混合物构成所述组合物的至少90％和优选地至少95％重量。在一组实施方式中，所述组合物包括不大于5％w/w的其它物质例如表面活性剂以及包含选自硫和磷的一种或多种元素的组分。在一组实施方式中，所述组合物包括少于0.02％w/w的包括杂原子例如硫、磷、氧和氮的化合物。
本发明包括降低重油粘度的方法，其包括提供包括萜烯和脂族烃的组合物，向重油添加有效量的如前文描述的组合物。所述组合物的量对于降低重油组合物的粘度将是有效的。粘度的期望降低将取决于初始粘度以及在从油井采收的过程中和/或在泵送过程中对所述油进行处理的条件例如压力和温度。在一组实施方式中，所述组合物是以重油组合物的1％-50％体积的量和优选地以1％-30％(更优选地2％-25％)体积的量添加的。
所述方法可进一步包括从油井采收所述重油和/或泵送所述重油。
所述组合物容许井和地质地层中的重质原油的变稀。以此方式使用所述组合物可容许采收重油，其否则不容易从井或地层采收。所述组合物可与井或地质地层中的重油组合。
在一组实施方式中，本发明提供使用泵送装备泵送从地质地层中的油井抽出的重油的方法，其包括将如前文中描述的组合物引入到所述井、地层、或装备中。
在一组实施方式中，所述重油具有大于100cPs、优选地大于1000cps和更优选地大于5000cPs的粘度。在优选的一组实施方式中，所述重油具有至少5000cPs的粘度并且所述组合物是以提供不大于1000cPs的粘度的量添加的。在一组实施方式中，将所述组合物添加至不大于10°的API比重和所述组合物的该添加提供至少20°的API比重。
所述组合物可用于额外地提供清洁效果。一般来说，包括较高比例的脂族馏出物的组合物呈现出增强的清洁效果。重油的采收、泵送和存储常常与可中断或者降低采油或泵送能力的残渣例如沥青质的累积有关。用于降低累积的组合物可考虑在粘度降低和残渣的清洁之间所需要的平衡而选择。本发明的方法可提供在所述组分的比例方面的变化以通过提高所述脂族馏出物的比例而周期性地提供清洁。通常，相对高比例例如60％-80％体积的所述馏出物提供最有效的清洁。在进一步的实施方式中，将所述组合物添加至管道以清除管系中残渣的堵塞或者累积。
加拿大油砂中包含的粗沥青被加拿大国家能源局(National Energy Board ofCanada)描述为“比戊烷重的烃的高度粘稠的混合物，在其自然状态下，其通常不能通过井以商业速率采收，因为其太稠而无法流动”。
油砂储备构成了全球石油储备的相当大部分。例如，在加拿大，油砂构成了加拿大1730亿桶探明石油储备的98％。从油砂生产的油经常被称作非常规油或者粗沥青，以将其区别于从传统油井生产的液态烃。约20％的油砂在地表75米内并且可通过开挖而获取。剩下的80％通常必须通过如下而抽出：钻井并且使用蒸汽来将沥青型油从砂分离(“油砂-加拿大、北美和全球市场的战略性资源(Oil Sands A strategic resource for Canada,North America and the global market)”加拿大政府2013年)。来自油砂的沥青型油的泵送由于可高达至少100,000cPS例如至少200,000cPs的粘度而仍然是重大问题。
在一种优选实施方式中，将所述组合物与蒸汽一起共注入到重油沉积物例如油砂中。不希望受理论制约，我们相信，蒸汽辅助的所述组合物的递送提供了所述油在所述组合物的蒸气中的优先溶解，这可导致重油、例如油砂的沥青组分快得多的溶解。在该实施方式中，使用小于重油的10％、例如以所述油的体积计小于6％或者甚至低达约2–3％的量的所述组合物有时是足够的。
在一组实施方式中，将所述组合物与蒸汽一起在蒸汽辅助重力泄油(SAGD)中使用。在SAGD中，在油砂中钻出通常大致水平的两口井，一个优选地处于地层中的较低位置处，和另一个比其高例如比其高约5米。在该井对中，将蒸汽和所述组合物共注入到上部井中；热量使沥青熔融并且容许其流入到下部井中，在下部井中将其泵送至地表。在一个实施方式中，将蒸汽和组合物加热到至少120°、例如至少150℃或至少200℃的温度。所述组合物的沸点容许其转变成蒸气并且在此状态下，据信其在抽出(提取)油砂中的重油例如沥青方面更有效。
在进一步的实施方式中，将所述组合物添加到油井中的外部套管(outer casing)和生产油管(production tubing)之间以改善流动。
在进一步的实施方式中，将所述组合物与蒸汽一起添加至管系，其例如通过与蒸汽一起注入到管系的内部中而进行。与蒸汽一起注入也可用于改善井下流动(flow downhole)。
油层的化学和物理致裂(fracking)或者压裂(fracturing)是用于使地层张开以使更多的油流入到收集储层(collection reservoir)中的实践。在一个实施方式中，将所述组合物在致裂中使用以提供来自压裂的地层的油的更高产(富有成效的，productive)的流动。在一组实施方式中，将所述组合物作为在前的流动物(front runner)化学品引入至压裂的地层。将所述组合物早些引入到刚产生的裂缝中可容许与如果在常规的致裂化学品之后使用相比大的采收率(采收量)。
所述组合物还呈现优异的破乳剂性质。其因此可添加至重油的油包水组合物中以使乳液破裂和提供油水混合物的分离，所述油水混合物否则可为持久的和难以分离的。包含所述组合物的重油还通常呈现较低的在与水混合时形成难处理的乳液的倾向。因此，将所述组合物与蒸汽或者含水(水性，aqueous)组合物一起使用通常容许油相和水相在需要分离时更容易分离。
现在将参照以下实施例描述本发明。应理解，实施例是作为对本发明的说明而提供的并且它们对于本发明的范围绝不是限制性的。
实施例
当在本文中在说明书和权利要求中涉及时，以下性质如下测定：
闪点指的是根据ASTM D92-05a测定的闪点，其使用开杯法；
当在本文中在说明书和权利要求中涉及时，粘度是在约15℃下测定的并且指的是布鲁克菲尔德粘度。
附图说明
在附图中，图1为显示如实施例2中描述的粘度371,000cPs的重油的粘度随着表1组合物1的稀释百分比的变化的图。
实施例1
根据本发明的组合物是通过将各组分以表1中所示的以体积计的量组合而制备的。
表1
所述脂族馏出物包括C11-C14烃：正烷烃、异烷烃、环状物，<2％芳族化合物；CASNo.64742-47-8；馏出物(石油)经加氢处理的轻质物。
第1号组合物的闪点测得为105℃。
各个组分具有以下所示的闪点：
D80脂族馏出物80℃
d-柠檬烯50℃
实施例2
该实施例展现通过本发明的组合物提供的重油的粘度降低。
所述重油源自加拿大油田并且发现其具有371,000cPs的粘度。将实施例1的组合物1与所述重油混合并且对于在所述重油组合物中组合物1的多种百分比，测定粘度。
结果示于表2中。
表2
| ％组合物1 | 粘度(cPs | 温度(℃) |
| 0 | 371000 | 15.5 |
| 1 | 239000 | 14.7 |
| 3 | 120000 | 14.5 |
| 5 | 56388 | 15.7 |
| 10 | 18896 | 14.7 |
| 15 | 3215 | 15 |
| 25 | 661.1 | 15.2 |
| 30 | 278.3 | 16.6 |
粘度随着稀释百分比的变化示于图中，该图为图1。
Claims (17)
1.用于降低重油粘度的组合物，其包括萜烯和石油馏出物的混合物，其中所述混合物具有至少95℃的闪点。
2.根据权利要求1的组合物，其中所述组合物具有例如在95℃-125℃范围内的闪点。
3.根据前述权利要求任一项的组合物，其中所述萜烯组分具有不大于40℃的闪点并且所述石油馏出物具有不大于85℃的闪点。
4.根据前述权利要求任一项的组合物，其中所述萜烯选自柠檬烯、α-蒎烯、β-蒎烯、莰烯、薄荷烯、松节油、月桂烯、β-丁香烯、和α-草烯、香叶醇、萜品醇、月桂烯、以及其两种或更多种的混合物，柠檬烯、蒎烯、松节油以及其混合物。
5.根据前述权利要求任一项的组合物，其中所述萜烯为柠檬烯。
6.根据前述权利要求任一项的组合物，其中萜烯:石油馏出物的体积比率在20:80-80:20的范围内。
7.根据权利要求7的组合物，其中所述萜烯:馏出物的比率在20:80-50:50的范围内。
8.根据前述权利要求任一项的组合物，其包括少于0.02％w/w的包括杂原子例如硫、磷、氧和氮的化合物。
9.用于降低重油粘度的组合物，其包括柠檬烯和C11-C14石油馏出物，柠檬烯:馏出物的体积比率为20:80-50:50。
10.降低重油的粘度的方法，其包括向所述重油添加有效量的如权利要求1-9任一项中所述的组合物。
11.使用泵送装备泵送从地质地层中的油井抽出的重油的方法，其包括将根据权利要求1-9任一项的组合物引入到所述井、地层、或装备中。
12.根据权利要求10或权利要求11的方法，其中所述组合物是以所述重油的1％-30％体积的量添加的。
13.根据权利要求10-12任一项的方法，其中所述重油在15℃下具有至少1000cPs的粘度。
14.根据权利要求10-13任一项的方法，其中所述重油具有至少5000cPs的粘度。
15.根据权利要求10-14任一项的方法，其中所述重油具有至少5000cPs的粘度并且所述组合物是以提供不大于1000cPs的粘度的量添加的。
16.根据权利要求10-15任一项的方法，其中将所述组合物与蒸汽一起在蒸汽辅助重力泄油中使用。
17.根据权利要求10-15任一项的方法，其中将所述组合物引入到在重油地质地层中产生的裂缝中。
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