CN107109251B

CN107109251B - 从粗烃混合物中除去环烷酸金属盐的方法

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Publication number: CN107109251B
Application number: CN201480084353.2A
Authority: CN
Inventors: K·格兰德; H·库默尔内; K·R·霍维克; J·E·文斯塔德; H·梅迪阿斯; J·S·罗斯沃尔; I·J·豪格
Original assignee: Statoil Petroleum ASA
Current assignee: Equinor Energy AS
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2019-07-23
Anticipated expiration: 2034-12-23
Also published as: CN107109251A; CA2971625A1; AU2014415242B2; BR112017013107A2; EA201791355A1; US20170349841A1; GB2548525B; GB201710552D0; CA2971625C; US10358609B2; WO2016101998A1; GB2548525A; NO20171122A1; EA034819B1; AU2014415242A1

Abstract

本发明提供从粗烃混合物中除去环烷酸金属盐的方法，其包括：‑将包含环烷酸金属盐的粗烃混合物与酸在水的存在下混合，其中所述酸将所述环烷酸金属盐转化为环烷酸和金属盐；‑所述金属盐分配入水相；‑将包含环烷酸的粗重烃混合物和包含所述金属盐的所述水相分离；且‑优选地将包含所述金属盐的所述水相泵送至地层。

Description

从粗烃混合物中除去环烷酸金属盐的方法

技术领域

本发明涉及从粗烃混合物中除去环烷酸金属盐的方法以及烃的生产方法，其中将环烷酸金属盐从粗烃混合物中除去。本发明还涉及从粗烃混合物中除去环烷酸金属盐的系统以及粗烃混合物本身。

背景技术

重烃是世界全部潜在石油储量的巨大的天然来源。目前估计重烃储量的数量达到数万亿桶，超过已知的常规的即非重烃储量的5倍。这部分地由于重烃一般难以通过常规的开采过程开采且因此没有如非重烃一样的程度被开发利用。

重烃从地层中开采出后也存在许多居于首位的挑战。重烃具有非常高的粘度，使得其难以以其天然的状态泵送。此外，重烃的特征在于需要适当加工的高含量的不期望的化合物例如沥青质、痕量金属和硫。重烃也包含ppm级的ARN酸。

在许多烃且特别是在重烃中存在的另一类不期望的化合物是环烷酸金属盐。其可以显著的量存在于粗烃混合物中。例如，据报道Doba原油包含超过400ppm重量的环烷酸金属盐。

环烷酸金属盐通常由环烷酸形成。存在两类主要的环烷酸。它们是：(1)一元酸的环烷酸；以及(2)ARN环烷酸，其是C_80-82四酸。在生产过程中ARN环烷酸是成问题的，因为其形成是粘性固体的水溶性环烷酸金属盐，其与空气接触变硬且导致管道和加工设备的污染。但是，本发明涉及是一元酸的环烷酸。因为其形成促进稳定的乳液形成的油溶性环烷酸金属盐，所以在生产过程中是成问题的。

这两类环烷酸均存在于在储层条件下的原油中且存在于烃中。一元羧酸的环烷酸以多达12重量％的量存在。在从地层开采的过程中，粗烃混合物由于其通过生产油管上升且最终至表层，所以发生粗烃混合物的减压。这反过来导致在烃混合物中存在的CO₂闪蒸且在粗烃混合物中存在的水的pH增加。这导致与水中的离子形成环烷酸盐例如环烷酸钙和环烷酸镁。一些环烷酸金属盐也可在储层中形成。例如，若在地层中水相的pH相当高，例如超过约6.5的pH且水具有相当高的盐度的话，这会发生。ARN环烷酸形成水溶性环烷酸金属盐而一元酸的环烷酸形成油溶性环烷酸金属盐。存在于粗烃混合物中的环烷酸金属盐因而来自地层的一元羧酸环烷酸和/或在从地层生产烃的过程中产生自一元羧酸环烷酸。

在从地层产生烃的过程中衍生自一元羧酸环烷酸的油溶性环烷酸金属盐是成问题的，因为其在从水与粗烃混合物分离的过程中导致显著的问题。其倾向于在油/水界面处积累且作为表面活性剂。更具体地，油溶性环烷酸金属盐导致包含如下的挑战：增加的导电性和在聚结器中更差的分离、形成稳定的形态、水残留物、差的出水质量、结垢、炼油催化剂的腐蚀和中毒。另外，当原始油相中存在相对高水平的钙时，来自残余物的燃料和焦炭的质量在某些情况下下降。

在目前的商业操作过程中，存在于从地层开采的大部分粗烃混合物中的油溶性环烷酸金属盐在批量分离过程后保留在粗烃混合物中。从而运送至炼厂的粗烃混合物通常在烃相中包含显著量的油溶性金属且因而如钙的金属的环烷酸盐。这些必须在加工过程中在炼厂以昂贵的工艺除去。事实上，估计在炼厂处理来自油溶性环烷酸金属盐的金属离子的花费是约0.5-5USD/bbl。这些工艺也是成问题的。由于在废水中增加的金属盐的水平，废水处理厂遭遇难题，并且已经报告了由于使用醋酸以除去环烷酸钙而导致的塔顶的腐蚀。现有的炼厂不能处理包含超过100ppm重量的环烷酸金属盐的粗烃。

发明内容

从第一方面看，本发明提供了从粗烃混合物中除去环烷酸金属盐的方法，其包括：

-将包含环烷酸金属盐的所述粗烃混合物与酸在水存在的情况下混合，其中所述酸将所述环烷酸金属盐转化为环烷酸和金属盐；

-所述金属盐分配入水相；

-将包含环烷酸的粗重烃混合物和包含所述金属盐的所述水相分离；且

-优选地将包含所述金属盐的所述水相泵送至地层。

从另一方面看，本发明提供了从含烃地层中生产烃的方法，其包括：

-从含烃地层中开采粗烃混合物；

-将包含环烷酸金属盐的所述粗烃混合物与酸在水的存在下混合，其中所述酸将所述环烷酸金属盐转化为环烷酸和金属盐；

-所述金属盐分配入水相；

-将包含环烷酸的所述粗烃混合物和包含所述金属盐的所述水相分离；

-将包含环烷酸的所述粗烃混合物泵送至炼厂；且

-优选地将包含所述金属盐的所述水相泵送至地层。

从又一方面看，本发明提供了从粗烃混合物中除去环烷酸金属盐的系统，其包括：

-包含酸的容器；

-运送粗烃混合物至分离器的管线；

-将所述酸加入至运送粗烃混合物至分离器的所述管线中的装置，其中所述装置流体式连接至包含酸的所述容器；

-第一分离器，用于分离包含环烷酸的粗烃混合物和包含金属盐的水相，其中所述分离器具有粗烃混合物的入口、包含环烷酸的粗烃混合物的出口以及包含金属盐的水相的出口；和

-优选地存在有运送包含金属盐的所述水相至地层的管线。

从还一方面看，本发明提供了通过以上定义的方法可获得的粗烃混合物。

从还一方面看，本发明提供了通过以上定义的方法获得的粗烃混合物。

从还一方面看，本发明提供了包含0.1-12重量％环烷酸和少于100ppm重量的作为环烷酸金属盐的金属离子的粗烃混合物。

从还一方面看，本发明提供了酸从粗烃混合物中除去环烷酸金属盐的用途，其包括在水的存在下将所述酸加入至所述粗烃混合物中以形成环烷酸和金属盐，分离包含环烷酸的粗重烃混合物和包含所述金属盐的所述水相，且优选泵送包含所述金属盐的所述水相至地层。

定义

如本文所使用的，术语“环烷酸”指具有200-2000g/mol平均分子量的一元羧酸的混合物。本文所使用的术语“环烷酸”不包含ARN酸。

如本文所使用的，术语“环烷酸金属盐”指通过环烷酸和金属离子形成的一元羧酸盐。本文所描述的优选的环烷酸金属盐是油溶性的。

如本文所使用的，术语“烃混合物”指不同的烃的组合，即包含碳原子和在多种情况下连接的氢原子的各种类型的分子的组合。“烃混合物”可包含大量具有广泛范围的分子量的不同的分子。一般地至少90重量％的烃混合物由碳原子和氢原子组成。多达10重量％可以以硫、氮、氧以及金属如铁、镍和钒(即测量的硫、氮、氧或金属)存在。

如本文所使用的，术语“粗烃混合物”指已从地层开采且在改质和/或运送至炼厂之前的烃混合物。粗烃混合物可以是从地层开采的混合物，在这种情况下其也包含水。此外，粗烃混合物可以是产生自分离过程例如相分离的混合物。在本发明优选的方法中，本发明的方法的初始混合物和最终混合物都是粗烃混合物，因为所述方法不包括任何改质。

如本文所使用的，术语“重烃混合物”指相比相对较轻的烃混合物包含较大比例的具有更高分子量的烃的烃混合物。术语例如“轻”、“较轻”、“较重”等在本文中相对于“重”来解释。

如本文所使用的，术语“改质”指其中烃混合物改变成具有更期望性质的过程，例如通过包括减粘裂化的化学方法从重烃混合物提供更轻的合成的原油。

如本文所使用的，术语“稀释剂”指具有API至少20°且更优选至少30°的烃。

如本文所使用的，API重度指依据ASTM D287测量的API。

如本文所使用的，粘度指依据ASTM D445方法测量的在15℃下单位为cSt的粘度。

如本文所使用的，术语“流体式连接”包括直接和间接的流体连接。

如本文所使用的，术语“地层”和“储层”为同义使用，且指地下的多孔或破裂的岩石。

具体实施方式

本发明的方法中，环烷酸金属盐优选油溶性环烷酸金属盐从粗烃混合物中被除去。所述方法包括将包含环烷酸金属盐的粗烃混合物与酸在水存在的情况下混合。酸的质子与环烷烃金属盐接触且将其转化为环烷酸和金属盐。环烷酸可溶于粗烃混合物中，而金属盐是水溶性的。因此本方法还包括允许金属盐分配入水相和然后分离包含环烷酸的粗重烃混合物和包含金属盐的水相。从而有利地，在粗烃混合物中的环烷酸金属盐中存在的金属盐有效地被移除至水相。在本发明优选的方法中，将包含金属盐的水相泵送至地层且特别优选地泵送至烃衰竭的地层。由于其避免了为了排入废水处理系统必须处理水以去除金属盐，所以这是特别有利的。此外，由于本发明的方法优选在井位例如近海的进行，所以排入烃衰竭的地层是方便的。

在本发明的方法中，粗烃混合物最初包含至少40ppm重量的作为环烷酸金属盐的金属离子。在本发明优选的方法中，粗烃混合物最初包含50-1500ppm重量的作为环烷酸金属盐的金属离子，更优选地100-1200ppm重量的作为环烷酸金属盐的金属离子，仍然更优选地200-1000ppm重量的作为环烷酸金属盐的金属离子，且还更优选地300-800ppm重量的作为环烷酸金属盐的金属离子。这些环烷酸金属盐的水平通常存在于自西非的Doba地区或北海的Bressay地区开采的粗烃混合物中。

在本发明的方法中，环烷酸金属盐可以是任何碱土金属的环烷酸盐。这些环烷酸金属盐优选是烃(即油)溶性的。例如，环烷酸金属盐可包括Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺或其混合物。但是，优选地，环烷酸金属盐包括Ca²⁺或Mg²⁺，且仍更优选地环烷酸金属盐包含Ca²⁺。因此，在本发明优选的方法中，环烷酸金属盐是环烷酸钙。

在本发明的方法中，环烷酸金属盐优选包括C_10-100环烷酸盐且更优选C_12-60环烷酸盐。通过本发明的方法除去的优选的环烷酸盐包含4-8个C_3-8环，更优选5-7个C_3-8环且仍更优选5个或6个C_3-8环。优选的环包含4、5或6个碳原子。C_3-8环可以是饱和的、不饱和的或芳香族的。通过本发明的方法除去的特别优选的环烷酸盐具有至少200g/mol，更优选200-2000g/mol，仍然更优选400-1200g/mol且还更优选500-800g/mol的分子量。

在本发明的优选方法中，环烷酸金属盐从粗重烃混合物中被除去。粗重烃混合物优选具有小于约18°的API重度。更优选地，粗重烃混合物的API重度是10-18°，更优选12-18°，且还更优选16-18°。粗重烃混合物的粘度在15℃下优选为250-10,000cSt，更优选在15℃下为400-8000cSt，且还更优选在15℃下为500-5000cSt。

通常，重烃混合物在距离炼厂有显著距离的井位处被开采。例如，重烃混合物可在近海处被开采。因而，优选地，本发明的方法在井位处实施。有利地，包含金属盐的水相返回到在井位处地层例如烃衰竭的地层。优选地，本发明的方法对尚未改质的粗烃混合物进行。

在本发明的方法的第一步骤进行前，例如从地层中开采的粗烃混合物可任选地被清洁。优选地，粗烃混合物被清洁。例如，粗烃混合物可进行一个或多个处理以除去固体例如其中的沙以及气体。固体例如沙可通过技术中已知的方法例如热水提取、通过过滤或通过沉降从粗烃混合物中去除。清洁方法的准确细节将取决于粗烃混合物是如何被开采的。技术人员将轻易地能够确定适合的清洁技术。

可在本发明的方法的第一步前进行的另一可选步骤是将稀释剂加入至粗烃混合物中。因而，本发明的优选的方法还包括在用酸混合粗烃混合物之前将稀释剂加入至粗烃混合物中。稀释剂的加入可用于例如调整粗烃混合物的API至粗烃混合物和水可容易地被分离的范围。稀释剂可例如加入以调整粗重烃混合物的API至约15-20°。但是在其他的方法中，在本发明的方法的第一步骤之前没有将稀释剂加入粗烃混合物。

当进行稀释剂的加入时，优选地，稀释剂是烃稀释剂。优选的烃稀释剂包括石脑油和更轻的原油。通常，优选的稀释剂包含C_6-60烃、特别地C_10-42烃且更特别地C₁₂₊烃的混合物。包含较长的烃例如C₆₊或C₁₀₊的稀释剂是优选的，因为当其加入水中时其不太可能地导致闪蒸。优选的稀释剂具有20-80°，更优选30-70°的API。

本发明的方法的关键步骤是将酸加入包含环烷酸金属盐的粗烃混合物中。当酸接触环烷酸金属盐(MNA)时发生的反应如下所示：

MNA(油)+H+(水)＝NAH(油)+M+(水)(平衡反应)

生成的环烷酸(NAH)在粗烃混合物中是可溶的。金属离子是水溶性的且分配入水相。最终结果是从粗烃混合物中除去金属离子。在环烷酸钙的具体情况下发生的反应如下所示：

Ca(NA)₂(油)+2H⁺(水)＝2NAH(油)+Ca²⁺(水)(平衡反应)

酸(即H⁺离子)的存在使得这些反应向环烷酸(NAH)和金属盐的方向进行，且因此从粗烃混合物中除去金属离子如Ca²⁺。

在本发明的方法中使用的酸优选具有小于7的pKa，仍更优选小于6的pKa且还更优选小于5的pKa。酸可以是无机酸或有机酸。无机酸有利地不产生对在炼厂的下游加工带来问题的金属盐。相比于无机酸，有机酸有利地是更少腐蚀性的。

适合的无机酸的代表性的实例包括盐酸、硝酸、氢溴酸、氢碘酸、高氯酸和磷酸。优选的无机酸是盐酸。

优选的有机酸包含至少一个羧酸基团，例如包含1、2或3个羧酸基团。适合的有机酸的代表性实例包括醋酸、甲酸、乙醇酸、葡萄糖酸、乙二醛(乙醛)、乙醛酸、巯基乙酸、柠檬酸、乳酸、三氟乙酸、氯乙酸、抗坏血酸、苯甲酸、丙酸、邻苯二甲酸、富马酸、草酸、酒石酸、马来酸、琥珀酸、苹果酸、甲磺酸、苯磺酸和对甲苯磺酸。用于本发明的方法的优选的有机酸是醋酸和甲酸。在许多情况下有机酸相对于无机酸是优选的。这是因为无机酸通常具有更低的pH，且在一些情况下可导致系统中且特别地在注入位置的腐蚀。

在本发明优选的方法中在溶液中加入酸。酸的浓度取决于在混合物中是否需要另外的水，这转而取决于粗烃混合物中存在的水的量。技术人员能容易地确定适合的浓度。酸溶液的pH(即在注入位置且在与粗烃混合物接触前)是小于7的。更优选地，酸溶液的pH是1-6.5，更优选2-6且还更优选3-6。

在本发明的优选的方法中，与粗烃混合物混合的酸的量基于粗烃混合物中存在的环烷酸盐离子的量以至少化学计算量存在。优选地，酸相对于环烷酸盐离子以至少等摩尔量存在。因此，在除去环烷酸钙的情况中，本发明优选的方法中对于每摩尔环烷酸钙使用至少两摩尔当量的酸。在本发明特别优选的方法中，酸与环烷酸金属盐的化学计量摩尔比是2-10:1，更优选2-5:1且还更优选3-5:1。

在本发明的方法中，反应必须在存在于粗烃混合物中的环烷酸金属盐与存在于水中的酸之间发生。通常地，水开采自地层或者在开采后水加至烃中用于分离。在本发明优选的方法中，在环烷酸金属盐和酸的反应过程中存在至少10体积％的水。更优选地，基于液体的总体积，反应包含10-50体积％，更优选15-35体积％且还更优选15-25体积％的水。

粗烃混合物中环烷酸金属盐与酸之间的反应需要混合，优选地均匀混合这些相以实现环烷酸金属盐和酸之间的高界面接触面积。不受理论束缚，认为质子从酸中扩散出来后反应可在相界面处或在粗烃混合物内发生。因此认为反应速率取决于相的混合效率和所获得的界面面积。

在本发明优选的方法中，通过将酸注入运送粗烃混合物的管线实现混合。优选地，管线是生产管线。更优选地，管线是从布置于地层的井中运送粗烃混合物的管线。优选地，在管线中粗烃混合物的速度和剪切速率足以实现有效的混合。任选地且优选地，可将静态混合器引入至管线以改善相的混合。

优选地，混合的作用是产生包含酸的水滴。更优选地，所述液滴具有5-200μm，仍更优选5-150μm且还更优选5-100μm的平均直径。通常，具有相对较小平均直径的液滴是优选的，因为这增加与环烷酸金属盐接触的表面积。在另一方面，不生成太小的液滴是重要的，否则这负面地影响随后粗烃混合物和水相的分离。

在本发明的方法中，发生水和粗烃混合物的相分离。如上所描述的，在环烷酸金属盐和酸之间的反应中生成的环烷酸在粗烃混合物中是可溶的，然而来自环烷酸金属盐的金属盐是水溶性地且分配入水相。在本发明优选的方法中，反应时间和分离时间的结合的总停留时间是1-30分钟，优选5-20分钟且更优选5-10分钟。

在本发明一些优选的方法中，酸加入至自地层开采的粗烃混合物中。在这样的方法中，在包含粗烃混合物和水的粗烃混合物的批量分离(bulk separation)前将酸加入至粗烃混合物和水中。在这种情况下，粗烃混合物另外地包含水。任选地，另外的水可加入至混合物中。优选地，基于烃和水的总体积，经受分离的混合物包含10-50体积％，更优选15-35体积％且还更优选15-25体积％的水。

在本发明的其他优选的方法中，将酸加入至包含至少95体积％的粗烃混合物的粗烃混合物中。任选地，例如优选地，在加入酸之前，加入酸的同时或加入酸之后将水加入至粗烃混合物中。优选地，水与酸同时加入。还更优选地，使用含水酸溶液。优选地，基于烃和水的总体积，经受分离的混合物包含10-30体积％，更优选15-25体积％且还更优选15-20体积％的水。

在本发明特别优选的方法中，在批量分离前且在第二次分离前加入酸。

在本发明优选的方法中，分离后获得的粗烃混合物包含少于100ppm重量的作为环烷酸金属盐的金属离子。更优选地，分离后获得的粗烃混合物包含0-100ppm重量的作为环烷酸金属盐的金属离子，仍更优选1-80ppm重量的作为环烷酸金属盐的金属离子且还更优选10-50ppm重量的作为环烷酸金属盐的金属离子。在炼厂的脱盐设备可处理这样的水平的环烷酸金属盐，不需要任何改动。更优选地，分离后获得的粗烃混合物包含0.1-12重量％的环烷酸，仍更优选1-10重量％环烷酸且还更优选2.5-10重量％的环烷酸。分离后获得的粗烃混合物的API优选是10-18°，仍更优选12-18°且还更优选16-18°。分离后获得的粗重烃混合物的粘度优选地在15℃为250-10,000cSt，更优选地在15℃为400-8000cSt且还更优选地在15℃为500-5000cSt。

本发明优选的方法还包含对包含环烷酸的粗烃混合物改质。本发明特别优选的方法还包括处理包含环烷酸的粗烃混合物以减少其API。在本发明优选的方法中，改质通过使用溶剂提取过程和/或热过程(例如热裂解过程)进行。任选地或另外地，可进行稀释剂的加入。

可通过本领域已知的任何常规的方法进行溶剂提取。在溶剂提取中使用的优选的溶剂包括丁烷和戊烷。当溶剂提取将包含环烷酸的沥青质从烃混合物中除去时，其不会将重烃转化为更轻的烃，即没有发生转化。

优选的热过程包括延迟焦化、减粘裂化、加氢裂化(例如沸腾床或浆体加氢裂化)和加氢处理(例如馏出物加氢处理)。特别优选地，改质通过加氢裂化或延迟焦化，尤其是加氢裂化进行。

稀释剂的加入可通过本领域已知的任何常规方法进行。优选的稀释剂是以上描述的那些。

本发明优选的方法在井场进行。因此在混合物被泵送至炼厂之前优选将环烷酸金属盐从粗烃混合物中除去。本发明进一步优选的方法还包括将包含环烷酸的粗烃混合物泵送至炼厂。

本发明还涉及从含烃地层生产烃的方法，其包括：

-从含烃地层开采粗烃混合物；

-将包含环烷酸金属盐的粗烃混合物与酸在水的存在下混合，以除去如上文所描述的环烷酸金属盐；

-将包含环烷酸的所述粗烃混合物泵送至炼厂；且

-优选地将包含所述金属盐的所述水相泵送至地层。

生产烃的优选的方法还包括在与酸混合前将稀释剂加入至从地层开采的粗烃混合物中。其他优选的方法还包括在泵送至炼厂之前将包含环烷酸的粗烃混合物改质。生产烃的方法的进一步优选的特征与上面对于将环烷酸金属盐从粗烃混合物中除去的方法而陈述的那些相同。

本发明也涉及从粗烃混合物中除去环烷酸金属盐的系统。所述系统包括：

-包含酸的容器(例如槽)；

-运送粗烃混合物至分离器的管线；

-将所述酸至加入运送粗烃混合物至分离器的所述管线中的装置，其中所述装置流体式连接至包含酸的所述容器；

-第一分离器，用于分离包含环烷酸的粗烃混合物和包含金属盐的水相，其中所述分离器具有粗烃混合物的入口，任选地具有水的入口，包含环烷酸的粗烃混合物的出口以及包含金属盐的水相的出口；和

-优选地，存在用于运送包含金属盐的所述水相至地层的管线。

在本发明的优选的系统中，用于运送粗烃混合物的管线流体式连接至布置于地层中的井。在本发明进一步优选的系统中，用于加入含水酸的装置是注射器。在本发明进一步优选的系统中，运送粗烃混合物的管线是生产管线。在本发明特别优选的系统中，运送粗烃混合物的管线包括静态混合器，优选在酸注射位置和第一分离器之间。在本发明优选的系统中，第一分离器是批量分离器。

在本发明的一些优选的系统中，分离器的包含环烷酸的粗烃混合物的出口流体式连接至处理器。在另一优选的系统中，分离器的包含环烷酸的粗烃混合物的出口流体式连接至第二分离器。在后者的情况中，系统优选包含在第一分离器和第二分离器之间用于加入酸的第二装置。用于加入酸的第二装置优选地流体式连接至包含酸的容器。在本发明优选的系统中，第二分离器是重力分离器。优选地，第二分离器还包括水入口。

通过上文描述的方法获得的粗烃混合物优选地包含0.1-12重量％的环烷酸，更优选地1-10重量％的环烷酸且还更优选地2.5-10重量％的环烷酸。更优选地，通过上文描述的方法获得的粗烃混合物优选地包含0-100ppm重量的环烷酸金属盐，仍更优选地1-80ppm重量的环烷酸金属盐且还更优选地10-50ppm重量的环烷酸金属盐。

更优选地，上文描述的方法获得的粗烃混合物具有小于约18°的API重度。更优选地，粗重烃混合物的API重度是10-18°，更优选地为12-18°且还更优选地为16-18°。上文描述的方法获得的粗重烃混合物的粘度优选地在15℃为250-10,000cSt，更优选地在15℃为400-8000cSt且还更优选地在15℃为500-5000cSt。

附图简述

图1是本发明优选的方法和系统的示意图；

图2是本发明另一优选的方法和系统的示意图；

图3是在瓶实验中烃相中的Ca(ppm)对醋酸浓度的图；

图4是在瓶实验中烃相中的Ca(ppm)对pH的图；

图5是烃相中的Ca(ppm)对加入的化学计算量的醋酸的图。

图的具体描述

参见图1，从地层开采包含环烷酸金属盐例如环烷酸钙的粗烃混合物。粗烃混合物也包含水。从地层开采的粗烃混合物通常具有含量为400-1000ppm重量的环烷酸钙。其API通常为约18°。

将粗烃混合物通过管线1泵送至批量分离器(bulk separator)2中。在其运送至批量分离器的过程中将酸通过管线3加入至粗烃混合物中。由于粗烃混合物在管线3中以高速流动的事实，酸形成水滴。液滴的形成意味着在环烷酸金属盐和酸之间即使它们分别存在于不同相即烃和水中也实现高水平的接触。

酸与环烷酸金属盐反应以生成环烷酸和金属盐，例如Ca²⁺。金属盐分配入水相而环烷酸保留在粗烃混合物中。在分离器2中通过管线4除去任何气体且允许烃和水相分离。分离过程通过从粗烃混合物中除去环烷烃金属盐而被增强。一旦分离完成，包含环烷酸的粗烃混合物通过管线5运输至处理器单元7。在处理器单元7中，对包含环烷酸的粗烃混合物在泵送至炼厂之前改质。包含金属盐例如Ca²⁺的水相通过管线6从分离器中除去且泵送至井位附近的烃衰竭的地层中。

从分离器2中获得的粗烃混合物通常具有含量为0-100ppm重量的环烷酸钙和含量为0.1-12重量％的环烷酸。其API通常为约18°。改质后，粗烃混合物通常具有含量为0-100ppm重量的环烷酸钙和含量为0.1-12重量％的环烷酸。其API通常为约20°。

参见图2，该方法和该系统在许多方面与图1所示的是相同的且因此使用相同的标号。但在图2所示的方法中，稀释剂通过管线11在粗烃混合物运送至分离器2期间中加入至粗烃混合物。

另外，包含环烷酸的粗烃混合物通过管线5运送至第二分离器10。另外的酸通过管线3’在粗烃混合物运送至第二分离器10期间加入至粗烃混合物中。如上关于图1所述，形成含水的酸的液滴且其提供与粗烃混合物中存在的环烷酸金属盐接触的高表面积。任选地通过管线9加入另外的水至第二分离器10以改善分离过程。一旦分离完成，包含环烷酸的粗烃混合物通过管线8运送至处理器单元7，且包含金属盐如Ca²⁺的水相通过管线6’从分离器中被除去且泵送至井位附近的烃衰竭的地层。

从分离器10获得的粗烃混合物通常具有含量为0-100ppm重量的环烷酸钙和含量为0.1-12重量％的环烷酸。其API通常为约18°。改质后，粗烃混合物通常具有含量为0-100ppm重量的环烷酸钙和含量为0.1-12重量％的环烷酸。其API通常为约20°。

本发明的优势包括：

·避免在炼厂中除去环烷酸金属盐的昂贵工艺

·改善批量分离过程

·改善任何后续的分离过程

·在水相被除去的金属盐可最终泵送回烃地层用于压力维持

·在井场安装

实施例

实施例1-通过醋酸除去钙的实验室规模的瓶测试

进行一系列瓶实验，其中将醋酸加入至具有二甲苯的Bressay原油(50/50体积％)与具有16940ppm Na(如NaCl)和1719ppm Ca(如CaCl₂)的合成的地层水混合的混合物中。混合和分离后，保留在油相中的Ca含量通过ICP确定。

结果如图3所示，其中Y轴是分离后存在于油相中的Ca的量且X轴是加入的醋酸的量。结果显示当加入更多量的醋酸时油相中存在更少的Ca。

实施例2-在不同的pH水平下钙除去和环烷酸盐形成的实验室规模的瓶实验

进行一系列瓶实验，其中将醋酸加入具有二甲苯的Bressay原油(50/50体积％)与具有16940ppm Na(如NaCl)和1719ppm Ca(如CaCl₂)的合成的地层水混合的混合物中。通过加入MOPS缓冲液将混合物缓冲至需要的pH水平。混合后测量水相的pH水平，且分离后保留在油相中的Ca量通过ICP测定。

结果如图4所示，其中Y轴是分离后存在于油相中的Ca的量且X轴是pH。结果显示若pH达到6.3或更低，从油相除去Ca发生。(红色和蓝色的符号代表两次独立的实验。)

实施例3-连续流实验

sgard原油(85/15体积％)与具有16940ppm Na(如NaCl)和1719ppm Ca(如CaCl₂)的合成的地层水混合。含水量为20-25体积％。

随后醋酸依据平衡方程以化学计算量即在X-轴上等于1.0的量连续加入。存在于酸注射位置之后的管线中的静态混合器确保了相的混合。在固定量的20分钟的时间后，相被分离且存在于油相的Ca量通过ICP测定。

结果如图5所示，其中Y轴是分离后存在于油相中的Ca的量且X轴是加入的酸的化学计算量。从图5中可以看出，需要约1.2化学计算当量的酸以除去所有的钙。(三个独立试验：灰色、黄色和红色分别在0℃、40℃和70℃进行)。

Claims

1.在井场从粗烃混合物中除去环烷酸金属盐的方法，其包括：

-将包含环烷酸金属盐的所述粗烃混合物与酸在水的存在下在批量分离器中混合，其中在环烷酸金属盐和酸的反应过程中所述反应包含10体积％至50体积％的水，并且所述酸将所述环烷酸金属盐转化为环烷酸和金属盐；

-所述金属盐分配入水相；且

-将包含环烷酸的粗重烃混合物和包含所述金属盐的所述水相分离，其中在批量分离前且第二次分离前将所述酸加入所述包含环烷酸金属盐的所述粗烃混合物。

2.权利要求1的方法，其包括泵送包含金属盐的所述水相至地层。

3.权利要求1的方法，其中所述粗烃混合物最初包含至少40ppm重量的所述环烷酸金属盐。

4.权利要求1的方法，其中所述环烷酸金属盐是环烷酸钙。

5.权利要求1的方法，其中所述粗烃混合物是粗重烃混合物。

6.权利要求1的方法，其还包括在所述粗烃混合物与所述酸混合之前将稀释剂加入至所述粗烃混合物中。

7.权利要求1的方法，其中所述酸具有的pKa小于7。

8.权利要求1的方法，其中所述酸是无机酸。

9.权利要求8的方法，其中所述酸选自盐酸、硝酸、氢溴酸、氢碘酸、高氯酸和磷酸。

10.权利要求1的方法，其中所述酸是有机酸。

11.权利要求10的方法，其中所述酸选自醋酸、甲酸、乙醇酸、葡萄糖酸、乙二醛、乙醛酸、巯基乙酸、柠檬酸、乳酸、三氟乙酸、氯乙酸、抗坏血酸、苯甲酸、丙酸、邻苯二甲酸、富马酸、草酸、酒石酸、马来酸、琥珀酸、苹果酸、甲磺酸、苯磺酸和对甲苯磺酸。

12.权利要求1的方法，其中所述混合通过将所述酸注入至运送所述粗烃混合物的管线中实现。

13.权利要求12的方法，其中所述管线是生产管线。

14.权利要求1的方法，其中所述混合产生包含所述酸的水滴。

15.权利要求1的方法，其中在分离后获得的所述粗烃混合物包含少于100ppm重量的作为环烷酸金属盐的金属离子。

16.权利要求1的方法，其中分离后获得的所述粗烃混合物包含0.1重量％至12重量％的环烷酸。

17.权利要求1的方法，还包括处理包含环烷酸的所述粗烃混合物以减少其API重度。

18.权利要求1的方法，还包括泵送包含环烷酸的所述粗烃混合物至炼厂。

19.从含烃地层中生产烃的方法，其包括：

-从含烃地层开采粗烃混合物；

-在井场将包含环烷酸金属盐的所述粗烃混合物与酸在水的存在下在批量分离器中混合，其中在环烷酸金属盐和酸的反应过程中所述反应包含10-50体积％的水，并且所述酸将所述环烷酸金属盐转化为环烷酸和金属盐；

-所述金属盐分配入水相；

-将包含环烷酸的所述粗烃混合物和包含所述金属盐的所述水相分离；和

-将包含环烷酸的所述粗烃混合物泵送至炼厂，

其中在批量分离前且第二次分离前将所述酸加入所述包含环烷酸金属盐的所述粗烃混合物。

20.权利要求19的方法，还包括在与所述酸混合前将稀释剂加入至从地层开采的所述粗烃混合物。

21.权利要求19的方法，还包括在泵送至炼厂之前对包含环烷酸的所述粗烃混合物改质。

22.在井场从粗烃混合物中除去环烷酸金属盐的系统，其包括：

-包含酸的容器；

-运送粗烃混合物至批量分离器的管线；

-将所述酸加入至运送粗烃混合物至批量分离器的所述管线中的装置，其中所述装置流体式连接至包含酸的所述容器；

-第一批量分离器，用于分离包含环烷酸的粗烃混合物和包含金属盐的水相，其中所述第一批量分离器具有粗烃混合物的入口、包含环烷酸的粗烃混合物的出口以及包含金属盐的水相的出口。

23.权利要求22的系统，其中所述系统还包括用于运送包含金属盐的所述水相至地层的管线。

24.权利要求22的系统，其中所述第一批量分离器的用于包含环烷酸的粗烃混合物的所述出口流体式连接至处理器。

25.权利要求24的系统，其中所述第一批量分离器的用于包含环烷酸的粗烃混合物的所述出口流体式连接至第二分离器。

26.权利要求25的系统，还包括第二装置，其用于在所述第一批量分离器和所述第二分离器之间加入所述酸，其中所述第二装置流体式连接至包含酸的所述容器。

27.权利要求25的系统，其中所述第二分离器是重力分离器。