CN1513079A - 一种从天然油层中采油的方法 - Google Patents

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Abstract

一种从天然油层(18)，中开采石油(24)的方法，包括下列步骤：将空气分离生成富氧气流(40)和富氮气流(34)；提供一股天然气气流(12)，并且使至少部分富氧气流(40)和所述的天然气流(12)注入气液或GTL转化装置(42)，生产烃类产品(44)和热量。使用在气液转化装置中产生的热量，生产使富氮气流(34)中的氮气加压(16)的能量(20)，以生产压缩富氮气流(22)。将压缩富氮气流(22)通入天然油层(18)来提高油层的石油(24)的采收率。

Description

一种从天然油层中采油的方法
技术领域
本发明涉及从天然油层或油井中开采石油的方法。
背景技术
对本说明书的目的来说，气液或GTL转化装置是一种能使氧气流和天然气流主要转化为烃类产品和水，同时副产热量的装置。
原油从地下含有石油的油层中采出，通过让天然存在于油层中的井下压力，对液体加压通过钻到油田中的油井到达地面。然而，当井下压力不足以使石油压到地面时，提高石油采收率的技术被用于改善或维持石油的生产。这些技术中最简单的一种是通过注入体系用泵将水注入油层，以维持或提高油田的压力。在一些情况下，注水并不是最有效的提高采收率的技术，通过使用带压的气体维持压力更佳。
天然气广泛地被用来提高石油开采率。大油田使用天然气注入的例子有：阿拉伯联合酋长国(Dubai)的法塔赫油田，阿曼的费胡德油田，远离挪威的埃科菲斯克，阿尔及利亚的哈西迈斯欧德油田和美国的霍金斯和耶茨油田。在这些油田中，使用的天然气或者从产生的石油伴生气获得，或者是从离油田合理的距离内的天然气田经管道输送的天然气。在大多数情况下，在天然气注入地下油田来提高采收率之前，天然气的压缩需要能量。
用来提高采收率的其它气体是氮气和二氧化碳。最大的氮气注入被用在远离墨西哥的坎塔雷尔油田。
与使用天然气、氮气或二氧化碳提高采收率有关的主要问题是寻找一种足够体积的经济的气源。目前的气体来源包括发电厂的烟道气，水泥厂和石灰石场烟道气，肥料的副产气和化工厂，如合成氨厂，自然存在的气藏，和象上述这样的气体。
气液转化(GTL)装置使用大量的天然气和大量的氧气。氧气在生产氧气和氮气的空分装置中生产。气液转化过程不需要氮气，通常氮气是无用的。因此，一个GTL工厂通常产生大量的废氮气。气液转化装置也产生大量的多余的热量或能量，在偏僻地区没有市场，因此也没有商业价值。另一方面，当氮气被用于提高采收率时，氮气通常在大的低温空分装置中生产，同时也生产氧气。这样的装置也消耗大量的能量。
发明内容
本发明提供一种方法，通过将用于天然气向液体燃料转化的GTL技术扩展，来添加提高原油采收率中天然气的用途。本发明提供了一种方法，至少一些用于提高采收率的天然气被转用作GTL燃料的生产，同时副产品氮气被用来替代转用的天然气。本发明更进一步地，使用在天然气向液体燃料转化过程中产生多余的能量(多于操作一个空分厂的能量)，要不在偏僻地区要浪费的能量，用于压缩提高采收率所用的氮气。
天然气不是来自独立的气源就是来自正提高采收率的天然油层。如果天然气来源于正被提高采收率的天然油层，在将所述的天然气注入GTL转化装置之前，将氮气从天然气中分离出是必要的。所得的氮气可以使用或者排入大气中。
按照本发明的第一种方式，提供一种从天然油层中采油的方法，该方法包括下列步骤：
将空气分离生产富氧气流和富氮气流；
提供一股天然气气流，使至少部分富氧气流和所述的天然气注入气液或GTL转化装置，生产烃类产品和热量；
使用在气液转化装置中产生的热量，生产使富氮气流中的氮气加压的能量，以生产压缩富氮气流；和
将压缩富氮气流通入天然油层来提高从油层中采油的采收率。
所述的能量常用地是电能。能量可以用高压蒸汽的形式代替。
所述的空气可被分离，生产含有约0-25％氮气的富氧气流和含有约0-5％氧气的富氮气流。更优选，空气将被分离生成一含有约0.5％氮气的富氧气流和用于油层增压的含有小于约10ppm氧气的富氮气流。
天然气可以从独立的来源获得，如天然气田或天然气管线。然而，或此外，天然气可以从正提高采收率的天然油层获得。如果天然气源自天然油层，在将天然气注入气液转化装置之前，可以将氮气从天然气中分离出来。分离出的氮气可以使用或排入大气中。
按照本发明的另一种方式，提供一种改进提高石油开采率过程的方法，该过程是将天然气注入天然油层来提高石油采收率的，该方法包括
至少将部分天然气转移至气液(GTL)转化设备，该设备连接到生产富氧气流和富氮气流的空分装置；
将富氧气流注入所述的气液转化设备；和
至少将部分富氮气流通入或注入油层，以置换已被转用的天然气。
所述的方法可以包括至少使用一些气液转化装置产生的热量来产生提高富氮气流压力的能量。
所述的方法的优点在于，尽管部分的天然气流被转移，但是由空分器产生的氮气的体积比转移的天然气体积大得多，以至于更大量体积的气体可利用来提高石油采收率。这就达到了保持或增加油层中采油的开采率的目的。
按照本发明的另一方式，提供一种改进将天然气注入天然油层来提高石油开采率装配的方法，这种装配还包括至少一条将天然气注入天然油层的天然气注入管线，该方法包括
提供一台气液(GTL)转化设备和一台能生产富氧气流和富氮气流的空分装置，所述的空分装置带有一个氧气出口和一个氮气出口，该氧气出口与气液转化设备连接，以使氧气能被注入气液转化设备里；
用一条气体流送管将天然气注入管线与气液转化装置连接，以使至少部分的天然气能被转移至气液转化装置；
提供一台氮气压缩设备，使它与空分装置的氮气出口连接，以使氮气能流入压缩设备被加压；和
提供一条流送管从压缩设备延伸到天然油层中，以使压缩氮气能流入油层中。
所述的方法可以包括提供一台能量转换器，且将它与氮气压缩设备和气液转化装置相连，以使气液转化装置产生的热量能被转化为压缩设备的能量。
所述的能量转换器可以是一个废热锅炉。该锅炉将产生高压蒸汽，高压蒸汽可以用于运转与一台电能发电机或空分厂中的空气压缩机连接的蒸汽涡轮。
提高石油开采率的装置可以包括一台天然气增压装置，且所述的方法可以包括使用天然气增压装置使氮气加压。这样，所述的方法可以包括天然气增压装置的以前的改进。
按照本发明的又一种方式，提供一种改进将天然气注入天然油层来提高石油开采率的装配的方法，该装配包括至少一条将天然气注入天然油层里的天然气注入管线和一台天然气压缩设备，该方法包括
提供一台气液(GTL)转化装置和一台能生产富氧气流和富氮气流的空分装置，所述的空分装置带有一个氧气出口和一个氮气出口，其中氧气出口与气液转化设备连接，以使氧气能被注入气液转化设备里；
用一条气体流送管将天然气注入管线与气液转化装置连接，以使至少部分的天然气能被转移至气液转化装置；
将天然气增压装置与空分装置的氮气出口连接，以使氮气能流入增压装置被加压；和
提供一条流送管从氮气增压装置延伸到天然油层中，以使压缩氮气能流入油层中。
所述的天然气增压装置可以由天然气压缩机组成，本方法可以包括改进为氮气使用的天然气压缩机。
所述的方法可以包括提供一台能量转换器，将它与氮气压缩设备和气液转化设备相连，以使气液转化设备产生的热量能被转化为压缩设备的能量。
所述的能量转换器可以是一个废热锅炉。该锅炉将产生高压蒸汽，可以用于运转与一台电能发电机或空分装置中的空气压缩机连接的蒸汽涡轮。
按照本发明的另一种方式，在一种从天然油层开采石油的方法中，压缩氮气被灌注到天然油层中，来提高油层的石油开采率，在一台空分装置中生产氮气，该装置生产纯度为70-100％的废氧气流和高纯的氮气流，在以下方面提供改进措施：
提供一股天然气流，将该天然气流与废氧气流一起注入一台气液转化设备，以生产烃类产品和热量；和
至少使用气液转化设备产生的一些热量，来产生使氮气流增压的能量。
所述的天然气流可以从油层获得。所述的氧气流可以纯度为90-100％。
按照本发明的另一种方式，提供一种用于气液转化(GTL)产品的生产和提高天然油层石油开采率的装配，该装配包括
一台为提高石油采收率，用来提高氮气的压力的加压设备；
一个可以生产含有氧含量小于10ppm的氮气的空分工厂；
一个气液转化工厂；
流送管被配置，用于注入天然气到气液转化工厂和氮气从空分厂注入到加压设备；和
一台废热转换器被配置，用于将气液转化厂产生的废热转换成能量，且与加压设备实用地连接，用于提供运转加压设备所需的能量。
所述的废热转换装置一般将包括一台废热锅炉，该锅炉产生高压蒸汽，高压蒸汽可以用于运转与一台电能发电机或空分厂中的空气压缩机连接的蒸汽涡轮。
按照本发明的另一种方式，提供一种用于气液转化(GTL)产品的生产和提高天然油层石油开采率的改进的装配，该装配包括
一台加压设备；
一个可以生产含有氧含量小于10ppm的氮气的空分厂；
一个气液转化工厂；
流送管线和控制阀被配置，用于将为提高石油采收率加注的天然气中的至少一些天然气转移到气液转化工厂，和从空分厂引出的氮气注入加压设备；
一台废热转换器被配置，用于将气液转化设备产生的废热转换成能量，且与加压设备实用地连接，用于提供驱动加压设备所需的能量。
所述的废热转换装置一般将包括一台废热锅炉，该锅炉将产生高压蒸汽，可以用于运转与一台电能发电机或空分装置中的空气压缩机连接的蒸汽涡轮。
因而，像这样的装配是对现存的使用天然气提高石油开采率的装配的改进。至少部分的天然气将转移至所述的GTL装置，相应的氮气将被用于提高石油采收率。
按照本发明的另一种方式，在压缩天然气被用来提高石油采收率的流程中，提供一种用氮气至少代替一些天然气的方法，氮气的体积比所代替天然气的体积大1.5-2.5倍，该方法包括
将至少部分的天然气转移至一台气液转化设备中，该设备与一个生产富氧气流和富氮气流的空分装置相连；
将所述的富氧气流注入该气液转化设备中；和
使至少部分富氮气流流入油层，以代替已被转移的天然气。
按照本发明的另一种方式，在为提高石油采收率，将压缩天然气注入天然油层的流程中，提供一种方法使为提高石油采收率所需的天然气体积减少到约为原来的20％-60％，该方法包括
将至少部分的天然气转移至气液(GTL)转化装置，该装置与一台生产富氧气流和富氮气流的空分装置相连；和
使至少部分富氮气流流入油层，以置换已被转移的天然气。
这样，本发明提供了一种提高从地下油层中开采原油的采收率的方法，更详细的，用气体向液体燃料的转化(GTL)技术来改良用于提高原油开采率的天然气的用途。本发明揭示了一种利用供提高石油开采率用的天然气的方法，天然气被转用作液体燃料的生产，而且一个气液转化工厂被运转来生产高压相对纯的氮气用于提高石油开采率。本发明也提供了一种使用气体转化为液体燃料的过程中产生的，否则将在偏僻地区浪费掉的，多余的能量的方法，多余的能量用于压缩提高石油开采率的氮气，和运转一台空分装置。这样，本发明以合作的形式，将气体向液体转化方法与提高石油采收率的方法连接起来。
一个使用天然气的气体转化为液体燃料的生产装置的氧气需要量，是本领域人员公知的。氧气在甲烷还原过程中被用作氧化剂，来提高用于合成气生产的天然气和蒸汽混合物的温度。合成气被用于以如US5520890所述的典型的Fisher Tropsch反应方法，制造合成烃类液体和石蜡。合成的产品在连续的加氢裂化的过程中，转化成液态的汽车燃料。将气液转化所需的氧气从空气中分离出来，生成氮气作为副产品。生成的氮气的体积约为所用的天然气体积的234倍。因此，将天然气转用到气液转化装置，使用在分离过程中产生的氮气，有效地增加了现有的提高石油开采率的气体的体积，同时，还生成了过剩的能量，用于氮气的压缩。
因此，通过向一个气液转化工厂供应天然气和使用废氮气来提高石油开采率，或是将用于提高开采率的总的天然气需要量缩减至以前的约43％，或是提高石油开采率可用的气体增加约234％。通过对换氮气和天然气的体积，最后的效果是气液转化工厂的天然气原料成本是负的。一个传统的独立的气液转化的工厂的经济状况通常阻碍了增加天然气价值的GTL技术的应用，即使偏僻地区缩减原料天然气费用至生产成本0.50/Giga joule(或million BTU)。负的原料成本对一个气液转化工厂来说，将在支持提高石油开采率的同时，显著的改善气液转化技术的经济生存性。
附图说明
现在，参照所附的示意图，通过例子描述本发明，
图1是使用天然气提高石油开采率的流程示意图；
图2是使用氮气提高石油开采率的流程示意图；
图3是气体转化成液体的流程示意图；
图4是本发明的流程示意图。
具体实施方式
参考附图，图1描绘了一个使用压缩天然气提高石油开采率的流程。图1示意地表示出一条天然气流送管线12，一个发电厂14，一台压缩机16和一个油田18。发电厂14向压缩机16提供能量，大略地如箭头20所示，天然气经由流送管线12注入压缩机16。然后压缩天然气经流送管22从压缩机16输送到油田18，在油田18被用来提高原油的生产量，大略地如箭头24所示。
天然气在被通过管道输送到油田18之前，在压缩机16中被压缩到绝对压强105巴(绝对压强1525磅/时2)。发电厂14是一个气体驱动的工厂，每天使用天然气3.78亿标准立方米(1336MMscfd)，需消耗394兆瓦(528000hp)电能来驱动压缩机16。
在十五年的设计使用期限内，估计该操作生产压缩天然气每1000m3大约花费可达70$(2$/Mscf)，总计大约花费130亿$。一旦提高生产量的工作完成，从油田18得到天然气是可能做到的。这项收益可能用来缩减总的开支。
图2描绘了一个使用压缩氮气提高石油采收率的流程。相同的数字仍被用来表示图2和图1的流程中相同或相似的特征。
图2的方法与图1的区别在于在提高石油开采率的过程中使用压缩氮气而不是使用压缩天然气。图2的流程与图1的区别也在于，天然气流送管12将天然气注入发电厂14以产生压缩机16的能量，一条空气流送管30将空气注入空分厂32，它产生的氮气经由输送管线34注入压缩机16。氮气被压缩到绝对值105巴(绝对压强1525磅/时2)。废氧气流40被排入大气中。
空分厂32的能量也由发电厂14提供，大体如箭头26所示。所需的氮气的体积是0.34亿标准m3/天(1200MMscfd)，需要343兆瓦(500500hp)的电能使压缩机16和空分厂32运转。
在十五年的设计使用期限内，估计该操作生产压缩氮气每1000m3大约花费可达18$(0.5$/Mscf)，总计大约花费30亿$。
图3描绘了一台常规的气液转化装置。此外，相同的数字仍被用于表示图1，2和3描述的流程中相同或相似的特征。
在图3描绘的气体转化为液体的流程中，氧气从空分装置32经由输送管线40注入一气液转化装置42。这时天然气经由流送管12以1.48亿m3/天(523MMScfd)的速度注入气液转化装置42。氧气和天然气被转化成液体燃料9500m3/天(60000bpd)，大体如箭头44所示。
空分装置32产生3500万标准立方米/天(1234MMscfd)的废氮气流46，气液转化装置42产生的多余的能量，大体如箭头48所示。氮气流46被排放到大气中。使空分器32运转的能量需要量大约200兆瓦(268000hp)由气液转化装置42的如箭头26所示的蒸汽提供。约270兆瓦多余的能量流48在偏僻地区没有工业价值。
在十五年的计划使用期限内，估计油价可达15-20$/桶时，该操作生产柴油和石脑油产品，将收支平衡或稍微更好些。
图4表示的是本发明的流程，相同的数字仍然被用于表示图1，2，3和4所示的流程中相同或相似的特征。
在图4描述的流程中，氮气流34，在这个具体装置中是3400万标准m3/天(1200Mmscfd)，被注入压缩机16，能量(如箭头20所示)由气液转化装置42提供，来使压缩机16运转，生产压缩氮气，压缩氮气经由流送管22输送到油田18来提高油田采收率。气液转化装置也提供能量给空分装置，如箭头26所示。
空分装置32提供氮气3400万标准m3/天(1200MMscfd)，气液转化装置提供运转空分装置32所需的大约200兆瓦(268000hp)的能量。
因此，由于用来操作空分装置32的能量可由气液转化装置42提供，所以压缩氮气至105bar abs(1515psia)所需的总的标准能量需要量373兆瓦(500500hp)被缩减至175兆瓦(234500hp)，气液转化装置产生的多余能量可为压缩机16提供270兆瓦(362000hp)。因此本发明的方法仅需要天然气1.48亿标准m3/天(523MMscfd)，这是图1所示的流程使用的天然气量的39％。
在本发明的方法的非限定的例子中，天然气(约490吨/小时)被注入一个9500m3/天(60000桶/天)气液转化工厂。空气(约2540吨/小时)被注入一个可产生558吨/hr氧气和1978吨/hr氮气的空分装置。氧气(约558吨/hr)被注入气液转化工厂中生产合成气。合成气被注入FisherTropsch单元和一个顺流的加氢裂化器，生产约9500m3/天(60000桶)柴油和石脑油(分别地约237和约66吨/hr)。氮气(约1978吨/hr)在压缩机中压缩，灌注到油田中，用于提高石油采收率。
对氮气驱油开采工艺中的技术人员是显而易见的，氮气的供给量用上面所述的体积，能提高可采储量至20-30亿桶。以标准的15$/桶计，相当于总的提高的原油产值约为400亿$。一个每天9500m3(60000桶)每天的气液转化工厂将花费约20亿$。与氮气注入有关的附加的投资费，很大程度上取决于气液转化工厂和油田之间的距离，但是一般可能再加5-10亿$到总投资费中。以油价15$/桶计，GTL工厂能收支平衡，忽略管线的费用，得到增长的原油产值400亿$。
使用天然气提高石油生产已经在进行着，气液转化工厂将输送约1978吨/hr氮气给油田，将购买约490吨/hr天然气。以体积为单位，气液转化工厂输送氮气约1456000标准m3/hr到油田，购买天然气约618000标准m3/hr。如果假定油田控制器和气液转化控制器都为氮气和天然气付同样的天然气价格(以体积为单位)，气液转化控制器将获得一个负的原料费用：
Figure A0281123600151
一个典型的远程的天然气价格约为0.5$/十亿焦耳(gigajoule)，一个气液转化工厂的原料费用约为每桶最终产品5$。通过以相同的远程天然气价格以体积计卖氮气，该气液转化工厂可以以7$/桶气液转化产品的价格赊购。所以，通常地在15$/桶，可获得收支平衡的状况的GTL工程，在15年的工程使用期限内，将提高利润到约20亿$。
总之，本发明揭示了一个流程，该流程利用至今为止未使用的天然气的协同作用，天然气能够或正在被用于提高从地下油藏中采油的开采率。本发明的流程并不使用天然气提高采收率，而是使天然气在一个气体转化为液体(GTL)的工厂被加工，生产烃类液态燃料。GTL工厂在液体烃类燃料生产中使用纯氧。在一个空分厂中生产纯氧，该空分厂也连续地生产纯氮。GTL工厂还产生多余的能量。多余的能量被用于压缩氮气，从而代替天然气在提高石油开采率中使用。
无论哪里天然气适用于从地下油层中提高石油开采率和需要通过气体注入到气顶油藏中使油藏增压，本发明都可应用于这些地方。本发明表明了怎样能将三种不同的独立的技术结合起来，还表明了它们结合时产生的协同作用。

Claims (26)

1.一种从天然油层中采油的方法，该方法包括下列步骤：
将空气分离生产富氧气流和富氮气流；
提供一股天然气气流，使至少部分富氧气流和所述的天然气注入气液或GTL转化装置，生产烃类产品和热量；
使用在气液转化装置中产生的热量，生产使富氮气流中的氮气加压的能量，以生产压缩富氮气流；和
将压缩富氮气流通入天然油层来提高油层的采收率。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述的能量选自电能和高压蒸汽中的一种。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中将所述的空气分离，生成含有约0-25％氮气的富氧气流和含有约0-5％氧气的富氮气流。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述的富氮气流含有小于约10ppm的氧气。
5.如上述的权利要求之一所述的从天然油层开采石油的方法，其中所述的天然气由正被提高石油采收率的天然油层获得。
6.如权利要求5所述的从天然油层开采石油的方法，其中所述的天然气在注入气液转化设备之前，将氮气从所述的天然气中分离出来。
7.一种改进提高石油开采率过程的方法，该过程是通过天然气注入天然油层来提高石油采收率的，该方法包括
至少将部分天然气转移至一气液(GTL)转化装置，该设备连接到生产富氧气流和富氮气流的空分装置；
将富氧气流注入该气液转化装置；和
至少将部分富氮气流通入油层，以置换已被转移地天然气。
8.如权利要求7所述的方法，该方法包括至少使用一些气液转化装置产生的热量来产生提高富氮气流的压力的能量。
9.一种改进天然气注入天然油层的提高石油开采率装置的方法，所述装置包括至少一条将天然气注入天然油层的天然气注入管线，该方法包括：
提供一台气液(GTL)转化设备和一台能生产富氧气流和富氮气流的空分装置，所述的空分装置带有一个氧气出口和一个氮气出口，其中氧气出口与气液转化设备连接，以使氧气能被注入气液转化设备里；
用气体流送管将天然气注入管线与气液转化装置连接，以使至少部分的天然气能被转移至气液转化装置；
提供一台氮气压缩设备，使它与空分装置的氮气出口连接，以使氮气能流入压缩设备被加压；和
提供一流送管从氮气压缩设备延伸到天然油层中，以使压缩氮气能流入油层中。
10.如权利要求9所述的方法，其中包括提供一台能量转换器，将它与氮气压缩设备和气液转化设备相连，以使气液转化设备产生的热量能被转化为压缩设备的能量。
11.一种改进天然气注入天然油层的提高石油开采率装置的方法，所述装置包括至少一条将天然气注入天然油层里的天然气注入管线和一台天然气压缩设备，该方法包括：
提供一台气液(GTL)转化设备和一台能生产富氧气流和富氮气流的空分装置，所述的空分装置带有一个氧气出口和一个氮气出口，其中氧气出口与气液转化设备连接，以使氧气能被注入气液转化设备里；
用一条气体流送管将天然气注入管线与气液转化装置连接，以使至少部分的天然气能被转移至气液转化装置；
将天然气增压装置与空分装置的氮气出口连接，以使氮气能流入增压装置被加压；和
提供一流送管从氮气增压装置延伸到天然油层中，以使压缩氮气能流入油层中。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述的加压设备由至少一台天然气压缩机组成和该方法包括改进为天然气使用的压缩机。
13.如权利要求11或12所述的方法，包括提供一台能量转换器，将它与氮气压缩设备和气液转化设备相连，以使气液转化设备产生的热量能被转换为压缩设备的能量。
14.一种从天然油层开采石油的方法，在该方法中，压缩氮气被灌注到天然油层中，来提高油层的石油开采率，氮气在一台空分装置中生产，该装置生产纯度为70-100％的废氧气流和高纯的氮气流，提供如下的改进措施：
提供一股天然气流，将天然气流与废氧气流一起注入一台气液转化设备，以生产烃类产品和热量；和
至少使用气液转化设备产生的一些热量，来产生使氮气流增压的能量。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述的废氧气流的纯度为90一100％。
16.一种用于气液转化(GTL)产品的生产和提高天然油层石油开采率的装置，该装置包括：
一台为提高石油采收率，用来提高氮气的压力的加压设备；
一台可以生产含有氧含量小于10ppm的氮气的空分设备；
一台气液转化装置；
流送管被配置，用于天然气注入气液转化装置和从空分装置引出的氮气注入加压设备；和
一台废热转换器被配置，用于将气液转化设备产生的废热转换成能量，且与加压设备实用地连接，用于提供运转加压设备所需的能量。
17.如权利要求13所述的设备，其中所述的废热转换器是一台产生高压蒸汽的废热锅炉。
18.一种用于气液转化(GTL)产品的生产和提高天然油层石油开采率的改进的设备，该设备包括：
一台加压设备；
一台可以生产含有氧含量小于10ppm的氮气的空分设备；
一台气液转化装置；
流送管和控制阀被配置，用于将为提高石油采收率加注的天然气中的至少一些天然气转移到气液转化装置，和从空分装置引出的氮气注入加压设备；
一台废热转换器被配置，用于将气液转化设备产生的废热转换成能量，且与加压设备实用地连接，用于提供驱动加压设备所需的能量。
19.一种方法，在压缩天然气被用来提高石油采收率的流程中，该方法用氮气至少代替一些天然气，氮气的体积是所代替天然气体积的1.5-2.5倍，该方法包括：
将至少部分天然气转移至一台气液转化设备中，该设备与一台生产富氧气流和富氮气流的空分装置相连；
将所述的富氧气流注入该气液转化设备中；和
使至少部分富氮气流流入油层，以代替已被转移的天然气。
20.如权利要求17所述的方法，包括使用至少气液设备产生的一些热量，来产生使富氮气流增压的能量。
21.一种方法，在为提高石油采收率，将压缩天然气通入天然油层的流程中，该方法使为提高石油采收率所需的天然气体积减少到约为原来的20％-60％，该方法包括将至少部分的天然气转移至气液(GTL)转化装置，该装置与一台生产富氧气流和富氮气流的空分装置相连；和
使至少部分富氮气流流入油层，以置换已被转移的天然气。
22.如权利要求19所述的方法，包括至少使用气液设备产生的一些热量，来产生使富氮气流增压的能量。
23.如权利要求1、7、9、11、19或21所述的方法，本质上如同在本书中描述和用图解说明的那样。
24.如权利要求14所述的改进，本质上如同在本书中描述和用图解说明的那样。
25.如权利要求16或18所述的设备，本质上如同在本书中描述和用图解说明的那样。
26.一种新方法，一种新改进或一种新设备，本质上如同在本书中描述和用图解说明的那样。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102606121A (zh) * 2012-03-15 2012-07-25 中国海洋石油总公司 一种用于稠油油藏的多元热流体生产工艺以及热采工艺
CN102606122A (zh) * 2012-03-15 2012-07-25 中国海洋石油总公司 一种用于稠油油藏的多元热流体生产工艺以及热采工艺
CN102853633A (zh) * 2011-06-30 2013-01-02 通用电气公司 空气分离装置以及包括该空气分离装置的系统
US9145524B2 (en) 2012-01-27 2015-09-29 General Electric Company System and method for heating a gasifier
US9150801B2 (en) 2012-01-27 2015-10-06 General Electric Company System and method for heating a gasifier
CN114777416A (zh) * 2022-04-22 2022-07-22 杭州特盈能源技术发展有限公司 一种绿电高效转化低能耗空分储能工艺

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2280583T3 (es) * 2001-10-26 2007-09-16 Electro-Petroleum, Inc. Proceso electroquimico para efectuar la recuperacion mejorada de petroleo por proceso redox.
NO20026021D0 (no) 2002-12-13 2002-12-13 Statoil Asa I & K Ir Pat Fremgangsmåte for ökt oljeutvinning
WO2005005773A2 (en) * 2003-07-14 2005-01-20 The Energy Research Institute A process for enhanced recovery of crude oil from oil wells using novel microbial consortium
US9605522B2 (en) * 2006-03-29 2017-03-28 Pioneer Energy, Inc. Apparatus and method for extracting petroleum from underground sites using reformed gases
WO2009086370A2 (en) 2007-12-28 2009-07-09 Greatpoint Energy, Inc. Processes for making syngas-derived products
WO2009086407A2 (en) 2007-12-28 2009-07-09 Greatpoint Energy, Inc. Steam generating slurry gasifier for the catalytic gasification of a carbonaceous feedstock
US8652222B2 (en) 2008-02-29 2014-02-18 Greatpoint Energy, Inc. Biomass compositions for catalytic gasification
CA2718295C (en) 2008-04-01 2013-06-18 Greatpoint Energy, Inc. Processes for the separation of methane from a gas stream
KR101290453B1 (ko) 2008-12-30 2013-07-29 그레이트포인트 에너지, 인크. 촉매된 탄소질 미립자의 제조 방법
EP2370549A1 (en) 2008-12-30 2011-10-05 Greatpoint Energy, Inc. Processes for preparing a catalyzed coal particulate
AU2010339952B8 (en) 2009-12-17 2013-12-19 Greatpoint Energy, Inc. Integrated enhanced oil recovery process
CN102652205A (zh) * 2009-12-17 2012-08-29 格雷特波因特能源公司 注入氮气的整合的提高石油采收率的方法
WO2011106285A1 (en) 2010-02-23 2011-09-01 Greatpoint Energy, Inc. Integrated hydromethanation fuel cell power generation
US8652696B2 (en) 2010-03-08 2014-02-18 Greatpoint Energy, Inc. Integrated hydromethanation fuel cell power generation
KR101506381B1 (ko) 2010-05-28 2015-03-26 그레이트포인트 에너지, 인크. 액체 중질 탄화수소 공급원료의 가스상 생성물로의 전환
CA2815243A1 (en) 2010-11-01 2012-05-10 Greatpoint Energy, Inc. Hydromethanation of a carbonaceous feedstock
WO2012166879A1 (en) 2011-06-03 2012-12-06 Greatpoint Energy, Inc. Hydromethanation of a carbonaceous feedstock
US9012524B2 (en) 2011-10-06 2015-04-21 Greatpoint Energy, Inc. Hydromethanation of a carbonaceous feedstock
WO2014055349A1 (en) 2012-10-01 2014-04-10 Greatpoint Energy, Inc. Agglomerated particulate low-rank coal feedstock and uses thereof
US9273260B2 (en) 2012-10-01 2016-03-01 Greatpoint Energy, Inc. Agglomerated particulate low-rank coal feedstock and uses thereof
CN104704204B (zh) 2012-10-01 2017-03-08 格雷特波因特能源公司 用于从原始的低煤阶煤原料产生蒸汽的方法
US9034058B2 (en) 2012-10-01 2015-05-19 Greatpoint Energy, Inc. Agglomerated particulate low-rank coal feedstock and uses thereof
EP2735698A1 (en) * 2012-11-27 2014-05-28 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Enhancing natural gas production using nitrogen generated by an air separation unit of an industrial plant
EP2735696A1 (en) * 2012-11-27 2014-05-28 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and system for enhancing natural gas production
CA2995739C (en) 2015-09-30 2019-10-29 Halliburton Energy Services, Inc. Use of natural gas as a vaporizing gas in a well intervention operation
US10760390B2 (en) 2015-09-30 2020-09-01 Halliburton Energy Services, Inc. Use of gaseous phase natural gas as a carrier fluid during a well intervention operation
US10464872B1 (en) 2018-07-31 2019-11-05 Greatpoint Energy, Inc. Catalytic gasification to produce methanol
US10344231B1 (en) 2018-10-26 2019-07-09 Greatpoint Energy, Inc. Hydromethanation of a carbonaceous feedstock with improved carbon utilization
US10435637B1 (en) 2018-12-18 2019-10-08 Greatpoint Energy, Inc. Hydromethanation of a carbonaceous feedstock with improved carbon utilization and power generation
US10618818B1 (en) 2019-03-22 2020-04-14 Sure Champion Investment Limited Catalytic gasification to produce ammonia and urea
US11811118B2 (en) 2022-01-27 2023-11-07 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Systems and methods of capturing nitrogen from fuel cell

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4344486A (en) * 1981-02-27 1982-08-17 Standard Oil Company (Indiana) Method for enhanced oil recovery
US4434613A (en) * 1981-09-02 1984-03-06 General Electric Company Closed cycle gas turbine for gaseous production
GB2117053B (en) * 1982-02-18 1985-06-05 Boc Group Plc Gas turbines and engines
DE3418699A1 (de) * 1984-05-19 1985-11-21 LGA Gastechnik GmbH, 5480 Remagen Vorrichtung zur erzeugung von injektionsgas, vorzugsweise zum austreiben von erdoel aus lagerstaetten
US5133406A (en) * 1991-07-05 1992-07-28 Amoco Corporation Generating oxygen-depleted air useful for increasing methane production
US5388645A (en) * 1993-11-03 1995-02-14 Amoco Corporation Method for producing methane-containing gaseous mixtures
US5566755A (en) * 1993-11-03 1996-10-22 Amoco Corporation Method for recovering methane from a solid carbonaceous subterranean formation
US6494262B1 (en) * 2000-08-18 2002-12-17 Weatherford/Lamb, Inc. Non-cryogenic production of nitrogen for on-site injection in well clean out
WO2003018958A1 (en) * 2001-08-31 2003-03-06 Statoil Asa Method and plant for enhanced oil recovery and simultaneous synthesis of hydrocarbons from natural gas

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102853633A (zh) * 2011-06-30 2013-01-02 通用电气公司 空气分离装置以及包括该空气分离装置的系统
CN102853633B (zh) * 2011-06-30 2016-08-10 通用电气公司 空气分离装置以及包括该空气分离装置的系统
US9145524B2 (en) 2012-01-27 2015-09-29 General Electric Company System and method for heating a gasifier
US9150801B2 (en) 2012-01-27 2015-10-06 General Electric Company System and method for heating a gasifier
CN102606121A (zh) * 2012-03-15 2012-07-25 中国海洋石油总公司 一种用于稠油油藏的多元热流体生产工艺以及热采工艺
CN102606122A (zh) * 2012-03-15 2012-07-25 中国海洋石油总公司 一种用于稠油油藏的多元热流体生产工艺以及热采工艺
CN102606121B (zh) * 2012-03-15 2015-07-22 中国海洋石油总公司 一种用于稠油油藏的多元热流体生产工艺以及热采工艺
CN102606122B (zh) * 2012-03-15 2015-09-23 中国海洋石油总公司 一种用于稠油油藏的多元热流体生产工艺以及热采工艺
CN114777416A (zh) * 2022-04-22 2022-07-22 杭州特盈能源技术发展有限公司 一种绿电高效转化低能耗空分储能工艺
CN114777416B (zh) * 2022-04-22 2023-02-07 杭州特盈能源技术发展有限公司 一种绿电高效转化低能耗空分储能工艺

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Publication number Publication date
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EA005363B1 (ru) 2005-02-24
EA200400046A1 (ru) 2004-04-29
NO20035504D0 (no) 2003-12-10
US20040149438A1 (en) 2004-08-05
NO333365B1 (no) 2013-05-13

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