CN113431540A - 利用液态二甲醚在地层中渗透溶解的原油开采的方法 - Google Patents

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牟彪
钱勇进
林乃喜
王若辰
孙继鹏
王鑫
强娟
杨帆
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Abstract

本发明公开了利用液态二甲醚在地层中渗透溶解的原油开采的方法,以二甲醚为媒介,利用二甲醚对于油具有良好的提取效率的性质,采用两横井的开采方式,从上方横井中间断加压注入液态二甲醚,对于油砂油产生排挤、溶解和降黏的作用,在重力作用下向下运动,同时在下方横井中施加抽吸力,抽取直接挤压出的油砂油以及二甲醚溶解油砂油的混合物,提取后在分离罐中释压分离气态的二甲醚,留下油砂油提取物,再对气态二甲醚进行加压等循环利用处理。本发明中二甲醚作为一种成本相对低廉,毒性小及操作危险性较小以及较好分离的有机溶剂,能够很好的满足绿色环保的石油开采需求。

Description

利用液态二甲醚在地层中渗透溶解的原油开采的方法
技术领域
本发明属于石油开采技术领域,特别是涉及利用液态二甲醚在地层中渗透溶解的原油开采的方法。
背景技术
世界上石油储量很大的一部分是以油砂的形式存在的,加拿大的油砂储量估计为1714亿桶,我国克拉玛依、黑龙江等地也存在丰富的油砂储存。油砂中富含的沥青和重油是弥补常规油藏产量下降的关键能源。油砂开采是一种需要消耗大量的人力物力和时间的复杂工程,目前主要的开采方式分为露天开采和原位开采两种手段,露天开采主要是针对位于埋藏较浅的表层油砂(<75m),而原位开采主要是针对相对深层的油砂,而在原位开采中比较常用到的技术为SAGD技术,即蒸汽辅助重力泄油技术。
用蒸汽加热重油促使其流动的技术国际上正在使用的技术。代表性的是加拿大广泛使用的蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD),即利用蒸汽进行热传导,减少油砂中沥青油的黏度,同时利用重力使沥青油从油砂中渗出。开发过程分为两大阶段:一是启动阶段,普遍采用注蒸汽循环,建立上下水平井有效泄油通道。二是生产阶段,上水平井连续注蒸汽,下水平井连续产油。从注汽井注入高温蒸汽,与冷油区低温原油接触,释放汽化潜热加热原油。被加热的原油黏度降低,和蒸汽冷凝水一起在重力作用下向下流动,从水平生产井中采出,蒸汽腔在生产过程中持续扩展,占据产出原油空间。
油砂有机溶剂抽提主要是利用物质的相似相溶原理来实现油砂沥青与砂的分离。首先将有机溶剂与油砂接触混合来萃取油砂中的有机组分,然后将固相(砂)与液相(溶剂和油砂沥青)进行分离,根据抽提溶剂和油砂沥青沸点的不同,最后将液相混合油(溶剂和油砂沥青)进行蒸馏,从而达到分离目的,得到的馏出物为溶剂(抽提溶剂可以循环使用),剩余物即为油砂沥青。油砂的溶剂萃取过程实质上是一个溶解过程,但该溶解传质过程又不同于常规的固液传质。在剂萃取过程中,可能存在两种传质过程,即轻组分物质(饱和分、芳香分等)向溶剂扩散;与此同时,溶剂又向沥青质等重组分中扩散,降低可溶性沥青组分的黏度,将沥青质等物质由缔合状拆开成疏松状,在浓度差、外界剪应力作用下进入溶液主体相,以此达到溶解的作用。大部分的可溶性沥青组分能够快速溶解,但是由于砂粒和黏土的存在,用现在分析测试技术很难观察出溶质之间的碰撞和尺寸的变化。
有机溶剂对于油砂中沥青质进行提取是一种在露天开采中经常使用到的技术。油砂中的成分主要为饱和分,芳香分,胶质和沥青质。目前甲烷提取沥青质和胶质的能力是最强的,因为其具有较强的极性,但是甲烷的毒性较大,实际操作中存在较大的困难,且对环境的影响相对比较大。
发明内容
本发明要解决的是油砂开采过程中产生大量温室气体和污水的问题,旨在以一种环保绿色的溶剂进行深层的油砂原位开采。目前广泛使用的SADG法在使用蒸汽的过程中消耗大量的热能,产生大量的温室气体,同时使用蒸汽降黏后产生的污水难以处理。本发明以二甲醚为媒介,利用二甲醚对于油的具有良好的提取效率的性质,采用两横井的开采方式,从上方横井中间断加压注入液态二甲醚,对于油砂油产生排挤、溶解和降黏的作用,在重力作用下向下运动,同时在下方横井中施加抽吸力,抽取直接挤压出的油砂油以及二甲醚溶解油砂油的混合物,提取后在提取罐中释压分离气态的二甲醚,留下油砂油提取物,再对气态二甲醚进行加压等循环利用处理。二甲醚作为一种成本相对低廉,毒性小及操作危险性较小以及较好分离的有机溶剂,能够很好的满足绿色环保的石油开采需求。
本发明所采用的技术方案是:
利用液态二甲醚在地层中渗透溶解的原油开采的方法,采用上下两横井的方式,横井管壁上设有供液体流动的管孔,在上方横井中注入液态二甲醚,液态二甲醚在大于启动压力后进入油砂孔隙并与油砂中的组分发生溶解、混合反应形成液态二甲醚、溶解组分、混合组分组成的混合液相流体,混合流体的粘度远远小于原油;在渗透压和重力作用下混合液相流体向压力较小的下方横井流动,进入下方横井后混合液相流体流动到地面并进入分离罐,回收抽取后的二甲醚与油砂油混合物在分离罐内通过释压分离,分离后收取二甲醚气体,成为气体进行回收进入加压罐,通过加压液化后重复使用,分离罐中剩余的油分和水分会发生分离,从底部去除水分后获得采得的原油。
其中,上下两横井相互不连通,长为500m-1000m,上下间距为10m-20m。
其中,管道的压力保持在0.5MPa以上,埋深在50m以上的油砂地层中在这一压力下调整,找到液态二甲醚能够缓慢流动的压力并进行注入;埋深更深的油砂地层根据埋深对应增加压力,保证液态二甲醚渗入地层;入渗方法采用入渗-停滞-入渗的循环方法,便于液态二甲醚与原油混合反应,循环的时间控制在20min-60min。
其中,液态二甲醚在进入地层前使用压力罐进行保存,压力在0.5MPa以上,入渗压力使用压力阀调整,通过这个初始压力向地层内部供应。
本发明的优点如下:
1、本专利使用液态二甲醚作为溶剂,利用其对于油砂中油良好的提取效果和其可以循环利用的特性进行深层油砂开采,在降低油砂开采过程中温室气体排放量的同时,大大减少了生产蒸汽所需的热能以及产生的污水处理费用,从根本上降低了开采成本;
2、二甲醚对于油砂油具有良好的降黏作用与溶解作用,二甲醚与油砂油的混合物可以通过温度和压力改变进行有效分离,在目前对于环境友好开采方式的需求下,这种在油砂中利用液态二甲醚进行渗透/溶解的石油原位开采方法是一个很好的选择。
附图说明
图1是本发明所述液态二甲醚在地层中渗透溶解的原油开采的方法的实施例中输送管道示意图;
图2是本发明所述液态二甲醚在地层中渗透溶解的原油开采的方法的实施例中输送管道和收取管道示意图;
图3是本发明所述液态二甲醚在地层中渗透溶解的原油开采的方法的实施例中分离罐示意图;
图4是本发明所述液态二甲醚在地层中渗透溶解的原油开采的方法的实施例整体结构示意图;
1、液化二甲醚罐;2、输送管道;3、收取管道;4、分离罐;5、二号液化压缩罐;6、一号液化压缩罐;7、释放管孔;8、收取管孔;9、压缩管道;10、抽吸装置。
具体实施方式
下面对本发明作进一步的说明,但本发明并不局限于这些内容。
实施例
如图1所示,液态二甲醚由液化二甲醚罐1进入一号液化压缩罐6,通过一号液化压缩罐6进行压力控制,在大于0.5MPa的压力下通过输送管道2达到目标开采深度的油砂地层,一号液化压缩罐6可控的压力范围在0.5MPa至1MPa;
如图2所示,在输送管道2的水平段竖直向下的开有释放管孔7,释放管孔7规则的按照每两个释放管孔7之间间隔0.5米-1米的距离布置,在大于0.5MPa的压力下,液态二甲醚通过在目标深度由释放管孔7向下方地层进行注入,对目标深度的油砂进行作用;在输送管道2的竖直下方设置有收取管道3,收取管道3的管孔四个方向上设置有收取管孔8,收取管孔8与释放管孔7相对应,按照每两个收取管孔8之间间隔0.5米-1米的距离进行布置;输送管道2与收取管道3竖直距离为10m-20m;
如图3所示,收取管道3连通抽吸装置10,在抽吸装置10产生的抽吸力作用下,由收取管孔8对于受到重力作用以及二甲醚挤压作用和降黏作用的油砂油以及提取混合物进行收取,经过收取管道3进入分离罐4,分离罐4在控制温度、压力等条件下,将二甲醚转换为气态与提取物进行分离,同时产出质量大于二甲醚的油砂油提取物;
如图4所示,压缩管道9连通分离罐4,由分离罐4分离出的气态二甲醚通过压缩管道9进入二号液化压缩罐5,在大于0.5MPa的压力下成为液态二甲醚再经由压缩管道9进入液化DME罐1。
指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.利用液态二甲醚在地层中渗透溶解的原油开采的方法,其特征在于:采用上下两横井的方式,横井管壁上设有供液体流动的管孔,在上方横井中注入液态二甲醚,液态二甲醚在大于启动压力后进入油砂孔隙并与油砂中的组分发生溶解、混合反应形成液态二甲醚、溶解组分、混合组分组成的混合液相流体,混合流体的粘度远远小于原油;在渗透压和重力作用下混合液相流体向压力较小的下方横井流动,进入下方横井后混合液相流体流动到地面并进入分离罐,回收抽取后的二甲醚与油砂油混合物在分离罐内通过释压分离,分离后收取二甲醚气体,成为气体进行回收进入加压罐,通过加压液化后重复使用,分离罐中剩余的油分和水分会发生分离,从底部去除水分后获得采得的原油。
2.根据权利要求1所述的利用液态二甲醚在地层中渗透溶解的原油开采的方法,其特征在于:上下两横井相互不连通,长为500m-1000m,上下间距为10m-20m。
3.根据权利要求1所述的利用液态二甲醚在地层中渗透溶解的原油开采的方法,其特征在于:管道的压力保持在0.5MPa以上,埋深在50m以上的油砂地层中在这一压力下调整,找到液态二甲醚能够缓慢流动的压力并进行注入;埋深更深的油砂地层根据埋深对应增加压力,保证液态二甲醚渗入地层;入渗方法采用入渗-停滞-入渗的循环方法,便于液态二甲醚与原油混合反应,循环的时间控制在20min-60min。
4.根据权利要求1所述的利用液态二甲醚在地层中渗透溶解的原油开采的方法,其特征在于:液态二甲醚在进入地层前使用压力罐进行保存,压力在0.5MPa以上,入渗压力使用压力阀调整,通过这个初始压力向地层内部供应。
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