ES2582392T3

ES2582392T3 - Proceso de mejora del petróleo crudo sin procesar mediante agua caliente presurizada y fluido de recuperación

Info

Publication number: ES2582392T3
Application number: ES08865032.0T
Authority: ES
Inventors: Ki-Hyouk Choi
Original assignee: Saudi Arabian Oil Co; Aramco Services Co
Current assignee: Saudi Arabian Oil Co; Aramco Services Co
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2008-11-25
Publication date: 2016-09-12
Anticipated expiration: 2028-11-25
Also published as: US20090178952A1; EP2240556A2; WO2009073442A9; CN102159675A; US9295957B2; JP5346036B2; CN101970610B; KR101504384B1; CN101970609A; US7740065B2; KR101419977B1; EP2222819B1; WO2009082585A2; EP2231824B1; KR20150138865A; US20110297506A1; KR20100107458A; MX357637B; WO2009073447A3; EP2245119A2

Abstract

Un proceso para mejorar el petróleo crudo sin procesar, que se compone de los pasos siguientes: inyectar en un pozo de inyección un fluido de recuperación presurizado, siendo el fluido de recuperación dióxido de carbono, a una presión entre 13790 kPa (2000 psig) y 34474 kPa (5000 psig), de forma que el fluido de recuperación se pueda emplear para barrer una formación subterránea al objeto de mejorar la recuperación de petróleo crudo sin procesar de un pozo de producción, donde el fluido de recuperación se mezcla íntimamente con el petróleo crudo sin procesar tras su recuperación del pozo de producción, a fin de crear un flujo de alta presión, donde el petróleo crudo sin procesar comprende una fracción ligera y una fracción pesada. despresurizar el flujo de alta presión hasta una presión de entre 3447 kPa (500 psig) y 13790 kPa (2000 psig) y a una temperatura de entre 0 °C y 50 °C, y separar la fracción pesada del flujo de alta presión para formar un flujo de petróleo crudo ligero y un flujo de la fracción pesada; reducir la presión del flujo de petróleo crudo ligero hasta la presión atmosférica aproximadamente, al objeto de separar el fluido de recuperación del flujo de petróleo crudo ligero para formar un flujo de la fracción ligera; reformado del flujo de la fracción pesada en una fracción pesada reformada al poner en contacto el flujo de la fracción pesada con un flujo de suministro de agua en condiciones supercríticas, de forma que la fracción pesada reformada contenga cantidades reducidas de la fracción pesada, asfalteno, azufre, nitrógeno o metales que contienen sustancias que contrastan con las del petróleo crudo sin procesar.

Description

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DESCRIPCION

Proceso de mejora del petroleo crudo sin procesar mediante agua caliente presurizada y fluido de recuperacion Campo tecnico de la invencion

La presente invencion se refiere a un proceso para mejorar el petroleo crudo sin procesar utilizando un fluido de recuperacion y contactar el petroleo crudo recuperado con el fluido de agua supercrftica tras un paso de despresurizacion gradual, sin emplear un suministro externo de hidrogeno, a fin de producir petroleo crudo de bajo punto de fluidez y alto valor que contenga bajos niveles de azufre, nitrogeno e impurezas metalicas, y una alta gravedad API para su uso como materia prima de hidrocarburos.

Antecedentes de la invencion

La demanda mundial de productos de petroleo se ha incrementado de forma notable en los ultimos anos, lo que ha agotado gran parte de las reservas conocidas de petroleo crudo ligero de alto valor. Por consiguiente, las empresas productoras han centrado su interes en el uso de petroleo crudo pesado de bajo valor, a fin de satisfacer la creciente demanda del futuro. Sin embargo, dado que los metodos de refinado existentes que utilizan petroleos crudos pesados son menos eficientes que los que utilizan petroleos crudos ligeros, las refinerfas que producen productos de petroleo a partir de petroleos crudos mas pesados se ven obligadas a refinar mayores volumenes para obtener la misma cantidad del producto final. Lamentablemente, esto no resulta adecuado para el incremento previsto de la demanda en el futuro. Muchos pafses han aplicado o tienen previsto aplicar reglamentos mas estrictos por lo que respecta a las especificaciones del combustible a base de petroleo empleado en el transporte, lo que todavfa agrava mas el problema. Por consiguiente, el sector del petroleo esta buscando nuevos metodos para el tratamiento del petroleo crudo pesado anterior al refinado, en un intento de satisfacer la creciente demanda de materias primas de petroleo, asf como de mejorar la calidad de los petroleos crudos disponibles empleados en los procesos de refinado.

El petroleo crudo sin procesar, o petroleo crudo bruto, es el termino que se utiliza generalmente para el petroleo producido por el pozo de extraccion y antes de cualquier proceso de refinado. Dependiendo de las caracterfsticas geograficas del pozo de extraccion, la composicion del petroleo crudo sin procesar puede variar en gran medida de un pozo a otro. Lamentablemente, muchos de los pozos descubiertos recientemente tienden a producir petroleo crudo sin procesar que contiene mayores cantidades de fracciones pesadas e impurezas, ademas de carbono e hidrogeno. Asf pues, dado que muchos de los pozos de petroleo mas valiosos y consolidados se han agotado, la mayor parte de nuestra oferta futura consistira en petroleo crudo de inferior calidad.

En general, el petroleo crudo de alta densidad proporciona menores cantidades de los destilados ligeros e intermedios mas valiosos. Por otra parte, por lo general el petroleo crudo de alta densidad contiene mayores cantidades de impurezas, tales como azufre, nitrogeno y metales, que exigen el empleo de mayores cantidades de hidrogeno y energfa para el hidroprocesamiento al objeto de cumplir las estrictas normas sobre el contenido de impurezas del producto final.

En terminos generales, los petroleos crudos pesados tienen baja gravedad API, alto contenido en asfaltenos, baja produccion de destilados intermedios, alto contenido en azufre, alto contenido en nitrogeno y alto contenido en metales. Estas propiedades dificultan el refinado del petroleo crudo pesado a traves de procesos de refinado convencionales en la produccion de productos de petroleo finales con especificaciones que cumplan las estrictas normas gubernamentales.

Metodos tradicionales de craqueo

El petroleo crudo pesado de bajo valor se puede transformar en petroleo crudo ligero de alto valor craqueando la fraccion pesada a traves de diversos metodos conocidos en la tecnica. Convencionalmente, el craqueo y la limpieza se han realizado utilizando un catalizador a temperaturas elevadas en presencia de hidrogeno. Sin embargo, este tipo de hidroprocesamiento presenta una clara limitacion en el procesamiento de petroleo crudo pesado y acido cuando no se utilizan grandes cantidades de hidrogeno y/o catalizadores.

Por otra parte, el destilado y/o hidroprocesamiento de materias primas de crudo pesado producen grandes cantidades de asfaltenos e hidrocarburos pesados, que deben ser posteriormente craqueados e hidrotratados para ser utilizados. Los procesos convencionales de hidrocraqueo e hidrotratamiento para fracciones asfaltenicas y pesadas tambien requieren de elevadas inversiones de capital y un procesamiento significativo.

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Muchas refinerfas de petroleo realizan el hidroprocesamiento convencional despues de destilar petroleo crudo en diversas fracciones, de forma que cada fraccion se hidroprocesa por separado. Por tanto, las refinerfas deben utilizar las complejas operaciones unitarias para cada fraccion. Asimismo, en los procesos de hidrocraqueo e hidrotratamiento se utilizan cantidades importantes de hidrogeno y costosos catalizadores. Los procesos se realizan en condiciones de reaccion rigurosas para aumentar el rendimiento del petroleo crudo pesado y obtener destilados intermedios mas valiosos, asf como para eliminar impurezas como el azufre, el nitrogeno y los metales.

Actualmente se utilizan grandes cantidades de hidrogeno para ajustar las propiedades de las fracciones producidas de los procesos de refinado convencionales, a fin de satisfacer las especificaciones requeridas en materia de bajo peso molecular para los productos finales, eliminar impurezas como el azufre, el nitrogeno y los metales, e incrementar la proporcion de hidrogeno/carbono de la matriz. El hidrocraqueo e hidrotratamiento de fracciones asfaltenicas y pesadas son ejemplos de procesos que requieren grandes cantidades de hidrogeno y, como resultado, en ambos casos el catalizador tiene un ciclo de vida reducido.

Por consiguiente, resultarfa beneficioso craquear solamente la porcion pesada del petroleo crudo sin procesar utilizando un metodo eficiente y de bajo coste, de forma que el conjunto del flujo de crudo sin procesar estuviese compuesto por la fraccion ligera mas valiosa, reduciendo asf los costes de refinado posteriores.

Craqueo hidrotermico - Agua supercrftica

El agua supercrftica se ha empleado como medio de reaccion para el craqueo de hidrocarburos con la adicion de una fuente externa de hidrogeno. El agua tiene un punto crftico aproximadamente a 374 °C y 22,1 MPa. Por encima de estas condiciones, desaparece el lfmite entre el estado lfquido y gaseoso del agua, de forma que el agua supercrftica resultante presenta una elevada solubilidad con los compuestos organicos y una elevada miscibilidad con los gases.

Sin embargo, el uso de agua supercrftica para mejorar el petroleo crudo sin procesar puede tener grandes inconvenientes si este contiene grandes cantidades de moleculas de hidrocarburos pesados. Las moleculas de hidrocarburos pesados se disuelven en el agua supercrftica mucho mas lentamente que sus homologas mas ligeras. Por otra parte, las moleculas asfaltenicas, que tienen estructuras complejas, no se dispersan facilmente en el agua supercrftica. Por consiguiente, las moleculas de hidrocarburos pesados que no entran en contacto con el agua supercrftica se descomponen termicamente por si mismas, produciendo grandes cantidades de coque. Asf pues, si el petroleo crudo sin procesar contiene grandes cantidades de hidrocarburos pesados, la reaccion del petroleo crudo sin procesar con agua supercrftica empleando los metodos existentes lleva a la acumulacion de coque en el interior del reactor.

Cuando el coque se acumula en el interior del reactor, actua como aislante y bloquea de forma efectiva la radiacion del calor a lo largo del reactor, lo que se traduce en un aumento de los costes energeticos, dado que el operador debe aumentar la temperatura operativa para compensar esta acumulacion. Ademas, el coque acumulado tambien puede aumentar la cafda de la presion en el conjunto de la lfnea del proceso, generando nuevos incrementos en los costes energeticos.

Una posible solucion para evitar la acumulacion de coque consiste en aumentar el tiempo de permanencia del petroleo crudo sin procesar en el interior del reactor para la disolucion de las partes sin procesar del petroleo crudo y reducir la temperatura del reactor; sin embargo, se limitarfa el ahorro de costes general y la mejora del rendimiento del proceso. Adicionalmente, las mejoras del diseno del reactor podrfan resultar utiles; sin embargo, esto requerirfa grandes inversiones en costes de diseno y podrfa no resultar beneficioso en ultima instancia. Por lo tanto, existe la necesidad de un proceso que facilite el contacto eficiente del petroleo pesado con el agua supercrftica y que no genere grandes cantidades de coque ni aumentos significativos de los costes operativos.

Recuperacion mejorada de petroleo

Recuperacion mejorada de petroleo (EOR) es un termino generico utilizado para designar las tecnicas que aumentan la cantidad de petroleo que se puede extraer de un yacimiento petrolffero. Utilizando la EOR se puede extraer aproximadamente un 30-60% o mas del petroleo original del deposito, frente al 20-40% obtenido con la recuperacion primaria o secundaria. Entre los fluidos tfpicos utilizados para la EOR se incluyen gases, lfquidos, vapor u otros productos qufmicos, siendo la inyeccion de gas la tecnica de EOR utilizada mas habitualmente.

En una EOR tipo gas, se inyecta un gas como dioxido de carbono (CO2), gas natural o nitrogeno en el deposito, donde se expande y, por tanto, empuja mas cantidad de petroleo crudo a un pozo de produccion. Por

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otra parte, el gas se disuelve en el petroleo crudo, lo que reduce la viscosidad del petroleo crudo y mejora su ritmo de flujo a traves de un conducto de transporte.

Cuando el CO2 se bombea al deposito de petroleo a una presion suficiente para que sea tan denso como el petroleo en el deposito, el CO2 puede ser miscible con el petroleo. La presion mas baja a la que se consigue la miscibilidad se denomina presion de miscibilidad minima (MMP). A su MMP o a una presion superior, el CO2 se convierte en un disolvente ideal para el petroleo y, por este motivo, desplaza el petroleo del deposito de forma mucho mas eficiente que el agua. Recupera los componentes de los hidrocarburos mas ligeros, aumenta el volumen total de petroleo y reduce su viscosidad para que fluya mas facilmente.

CO2 es actualmente uno de los fluidos de recuperacion de petroleo crudo mas prometedores, porque el CO2 disuelto se puede separar facilmente del petroleo crudo recuperado tras la produccion por despresurizacion. Por supuesto, la solubilidad del CO2 en petroleo crudo depende en gran medida de la presion, la temperatura, la proporcion de gas/petroleo y la composicion del petroleo crudo. Sin embargo, la forma mas sencilla de controlar el comportamiento de las fases del CO2 y el petroleo crudo consiste en modificar la presion. A bajas presiones, el CO2 muestra una solubilidad muy baja en petroleo crudo, en particular, la fraccion pesada. Por otra parte, la disolucion de CO2 en el petroleo crudo provoca que el petroleo crudo aumente, provocando una mayor solubilidad de las especies asfaltenicas que se pueden encontrar en el petroleo crudo.

Como se ha senalado anteriormente, uno de los problemas de poner en contacto un petroleo crudo sin procesar de alta densidad con agua supercrftica era la produccion de grandes cantidades de coque de bajo valor. Esta produccion de coque estaba causada por la incapacidad del agua supercrftica para penetrar eficazmente en el petroleo crudo sin procesar de alta densidad, en particular en la fraccion pesada del petroleo crudo sin procesar. Sin embargo, dado que el CO2 disuelto en petroleo crudo provoca que el petroleo crudo aumente y, por tanto, resulte menos denso, la combinacion de un metodo de eOr CO2 con agua supercrftica permite mejorar el petroleo crudo sin procesar sin producir cantidades importantes de coque, al facilitar la disolucion de la fraccion pesada en el agua supercrftica.

El procesamiento del flujo completo de petroleo crudo sin procesar resulta economicamente inviable, dado que las producciones son demasiado elevadas. Por tanto, resultarfa recomendable disponer de un proceso sencillo y economico para combinar un metodo de recuperacion EOR CO2 con un metodo de craqueo con agua supercrftica, al tiempo que se pone en contacto solamente la fraccion pesada del petroleo crudo sin procesar, al objeto de limitar la conversion de coque, aumentar la produccion total del pozo y producir un petroleo crudo final compuesto principalmente por una fraccion ligera de valor mas elevado.

Por otra parte, serfa recomendable disponer de un proceso perfeccionado para mejorar los petroleos crudos sin procesar con el fluido de agua supercrftica que no precise un suministro externo de hidrogeno ni la presencia de un catalizador facilitado externamente. Serfa ventajoso crear un proceso y un aparato que permita la mejora del petroleo crudo sin procesar, en lugar de las fracciones individuales, para conseguir las cantidades deseadas, a fin de que el proceso de refinado y las diversas instalaciones de soporte se puedan simplificar.

Por otra parte, serfa beneficioso disponer de un proceso mejorado que no precisara de instalaciones ni equipos complejos asociados con otros procesos que requieran un suministro de hidrogeno o sistemas de eliminacion de coque, al objeto de que se pudieran implementar en el centro de produccion.

Resumen de la invencion

La presente invencion esta dirigida a un proceso que satisfaga al menos una de estas necesidades. La presente invencion proporciona un proceso para mejorar una porcion de un flujo de petroleo crudo sin refinar, poniendo en contacto solamente una seccion del flujo de petroleo crudo sin procesar con agua supercrftica. En particular, la presente invencion utiliza un proceso EOR para recuperar el petroleo crudo sin procesar, donde el petroleo crudo recuperado es despresurizado de manera gradual, de forma que la fraccion pesada del petroleo crudo sin procesar deje de ser miscible con el fluido de recuperacion. El flujo de la fraccion pesada, que contiene una pequena cantidad de fluido de recuperacion disuelto, se envfa a continuacion a un dispositivo adecuado en el que el flujo de la fraccion pesada entra en contacto con agua en condiciones supercrfticas. Dado que la pequena cantidad de fluido de recuperacion disuelto provoca que el flujo de la fraccion pesada aumente, el flujo de la fraccion pesada se puede mejorar mas facilmente con agua supercrftica, permitiendo la formacion de una menor cantidad de coque y unos costes de explotacion menores. Por otra parte, dado que el proceso solamente mejora una porcion del petroleo crudo sin procesar, el proceso de la presente invencion puede gestionar producciones superiores, por lo que se puede emplear en el lugar de produccion y reducir todavfa mas los costes de explotacion generales.

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En una realizacion de la presente invencion, el proceso para mejorar el petroleo crudo sin refinar puede incluir inyectar en un pozo de inyeccion un fluido de recuperacion presurizado a una presion superior a la presion de miscibilidad minima del fluido de recuperacion, de forma que dicho fluido de recuperacion pueda ser utilizado para barrer una formacion subterranea para mejorar la recuperacion del petroleo crudo sin procesar de un pozo de produccion. El fluido de recuperacion estarfa intimamente mezclado con el petroleo crudo sin procesar tras su recuperacion desde el pozo de produccion para crear un flujo de alta presion, donde el petroleo crudo sin procesar comprende una fraccion ligera y una fraccion pesada.

A continuacion, se despresuriza el flujo de alta presion en condiciones para mantener la miscibilidad de una pequena porcion del fluido de recuperacion dentro de la fraccion pesada y se separa la fraccion pesada del flujo de alta presion para formar un flujo de petroleo crudo ligero y un flujo de la fraccion pesada. El flujo de petroleo crudo ligero contiene una porcion significativa del fluido de recuperacion. El fluido de recuperacion se puede separar del flujo de petroleo crudo ligero para formar un flujo de la fraccion ligera mediante cualquier dispositivo adecuado, incluyendo un dispositivo de evaporacion flash.

El flujo de la fraccion pesada se transforma en una fraccion pesada reformada al poner en contacto el flujo de la fraccion pesada con un flujo de suministro de agua en condiciones supercrfticas, donde la fraccion pesada reformada contiene cantidades reducidas de asfalteno, azufre, nitrogeno o metales que contienen sustancias que contrastan con las del petroleo crudo sin procesar.

En una realizacion alternativa, el flujo de la fraccion ligera que se crea despues de separar la porcion significativa del fluido de recuperacion del flujo de petroleo crudo ligero se puede combinar con la fraccion pesada reformada para crear petroleo crudo sin procesar mejorado, donde el petroleo crudo sin procesar mejorado tiene una gravedad API superior y cantidades reducidas de asfalteno, azufre, nitrogeno o metales que contienen sustancias que contrastan con las del petroleo crudo sin procesar.

En una realizacion adicional, el fluido de recuperacion se selecciona del grupo compuesto por gas, lfquido, vapor, productos qufmicos y combinaciones de estos. En otra realizacion, el gas se selecciona del grupo compuesto por dioxido de carbono, nitrogeno, gas natural y combinaciones de estos. En otra realizacion mas, el dioxido de carbono es el gas preferido. A efectos de la presente invencion, gas significa una sustancia que no es solida ni lfquida a temperaturas y presiones normales.

En una realizacion alternativa, el paso de reformado el flujo de la fraccion pesada incluye asimismo la combinacion de la fraccion pesada con el flujo de suministro de agua para crear una mezcla, donde la mezcla se crea en ausencia de hidrogeno suministrado externamente. A continuacion se modifica la temperatura de la mezcla de forma que dicha temperatura en la zona de reaccion se situe en la temperatura crftica del agua, o por encima de ella, al objeto de que al menos una porcion de los hidrocarburos de la mezcla se sometan a craqueo para crear una mezcla adaptada caliente. La mezcla adaptada caliente se enfrfa y despresuriza para crear una mezcla adaptada de presion reducida. Esta mezcla adaptada de presion reducida se separa en una porcion de gas y una porcion de lfquido y, a continuacion, la porcion de lfquido se separa en un flujo de agua recuperada y la fraccion pesada reformada. En una realizacion alternativa, la mezcla se crea en ausencia de un catalizador suministrado externamente. En otra realizacion alternativa, la zona de reaccion comprende un reactor principal que tiene una porcion interior, donde el reactor principal es un reactor orientado verticalmente, de forma que la mezcla precalentada fluya hacia abajo a traves del reactor orientado verticalmente. En otra realizacion, la mezcla adaptada caliente es despresurizada por un dispositivo regulador de la presion. Preferiblemente, el dispositivo regulador de la presion es al menos un regulador de retropresion y mas preferiblemente dos o mas reguladores de retropresion configurados en paralelo.

En una realizacion alternativa, el paso de reformado el flujo de la fraccion pesada puede incluir el incremento de la presion del flujo de suministro de agua y del flujo de la fraccion pesada para intentar alcanzar una presion que supere la presion crftica del agua. El flujo de la fraccion pesada se mezcla con el flujo de suministro de agua a una temperatura ligeramente elevada para formar la mezcla, y se selecciona una temperatura en un rango que permita que la mezcla a la temperatura ligeramente elevada se pueda bombear con facilidad. Las temperaturas ligeramente elevadas son temperaturas ligeramente elevadas en comparacion con la temperatura ambiente. Entre los ejemplos de temperaturas elevadas se incluyen temperaturas en el rango de 50-150 °C. La mezcla, que todavfa se mantiene por encima de la presion crftica del agua, se bombea a la zona de calentamiento. La mezcla se calienta en la zona de calentamiento hasta una temperatura en el rango de aprox. 150 °C a 350 °C, para formar la mezcla precalentada. A continuacion se suministra la mezcla precalentada en la zona de reaccion. La temperatura se incrementa en la zona de reaccion hasta una temperatura objetivo que se situa en la temperatura crftica del agua, o por encima de ella, de forma que al menos algunos de los hidrocarburos de la mezcla precalentada se sometan a craqueo, formando la mezcla adaptada caliente, y la zona de reaccion estara basicamente libre de todo catalizador suministrado externamente y basicamente libre de toda fuente de hidrogeno suministrada externamente. La mezcla adaptada caliente se enfrfa y despresuriza para crear una mezcla adaptada de presion reducida. La mezcla adaptada de presion reducida se separa en la porcion de gas y la porcion de lfquido utilizando al menos un

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separador, y la porcion de liquido se separa a continuacion en la fraccion pesada reformada y el flujo de agua recuperado utilizando al menos un separador de petroleo-agua.

En una realizacion adicional, el flujo de agua recuperado se puede oxidar en condiciones supercrfticas para formar el flujo de agua tratado y el flujo de agua tratado se puede reciclar a continuacion, combinando el flujo de agua tratado con el flujo de suministro de agua. En otra realizacion mas de la presente invencion, el reactor principal puede ser el reactor orientado verticalmente, de forma que la mezcla precalentada fluya hacia abajo a traves del reactor orientado verticalmente. En otra realizacion, la mezcla adaptada caliente es despresurizada por el dispositivo regulador de la presion. Preferiblemente, el dispositivo regulador de la presion es al menos un regulador de retropresion y mas preferiblemente dos o mas reguladores de retropresion configurados en paralelo.

En una realizacion alternativa, el paso de reformado el flujo de la fraccion pesada puede incluir el incremento de la presion del flujo de suministro de agua y del flujo de la fraccion pesada para intentar alcanzar una presion que supere la presion crftica del agua. A continuacion, se calienta el flujo de suministro de agua hasta una temperatura elevada para formar un flujo de agua calentado, de forma que el flujo de agua calentado este en un estado supercrftico. El flujo de la fraccion pesada se mezcla con el flujo de agua calentado en la zona de mezclado para formar una mezcla precalentada, donde la zona de mezclado se encuentra en una ubicacion cercana a la zona de reaccion, de forma que la mezcla precalentada se mantenga en un estado supercrftico y, a continuacion, se suministra la mezcla precalentada en la zona de reaccion. La temperatura se incrementa en la zona de reaccion hasta la temperatura objetivo que se situa en la temperatura crftica del agua, o por encima de ella, de forma que al menos algunos de los hidrocarburos de la mezcla precalentada se sometan a craqueo, formando la mezcla adaptada caliente, y la zona de reaccion estara basicamente libre de todo catalizador suministrado externamente y basicamente libre de toda fuente de hidrogeno suministrada externamente. La mezcla adaptada caliente se enfrfa y despresuriza para crear la mezcla adaptada refrigerada. La mezcla adaptada refrigerada se despresuriza para crear la mezcla adaptada de presion reducida. La mezcla adaptada de presion reducida se separa en la porcion de gas y la porcion de liquido utilizando al menos un separador de lfquido-gas, y la porcion de liquido se separa a continuacion en la fraccion pesada reformada y el flujo de agua recuperado utilizando al menos un separador de petroleo-agua.

En una realizacion adicional, el flujo de agua recuperado se puede oxidar en condiciones supercrfticas para formar el flujo de agua tratado y el flujo de agua tratado se puede reciclar a continuacion, combinando el flujo de agua tratado con el flujo de suministro de agua. En otra realizacion mas de la presente invencion, el reactor principal puede ser un reactor orientado verticalmente, de forma que la mezcla precalentada fluya hacia abajo a traves del reactor orientado verticalmente. En otra realizacion, la mezcla adaptada caliente es despresurizada por el dispositivo regulador de la presion. Preferiblemente, el dispositivo regulador de la presion es al menos un regulador de retropresion y mas preferiblemente dos o mas reguladores de retropresion configurados en paralelo.

El proceso de la presente invencion no requiere un suministro externo de hidrogeno ni un catalizador para mejorar los hidrocarburos. La ausencia de un catalizador se traduce en un proceso rentable, al evitar el coste del catalizador y los inconvenientes operativos derivados del uso de un catalizador externo. Por otra parte, el fluido de agua supercritica del proceso de la presente invencion elimina la formacion de coque a diferencia de otros metodos de craqueo termico y, como resultado, aumenta el rendimiento del liquido.

Por otra parte, el fluido de agua supercritica facilita la transferencia de masa que aumenta la velocidad de reaccion. En una realizacion, el tiempo de residencia de la mezcla precalentada dentro de la zona de reaccion se situa entre 0,1 y 30 minutos, y mas preferiblemente entre 5 y 15 minutos.

La presente invencion tambien aporta un aparato para mejorar el petroleo crudo sin procesar. En una realizacion de la presente invencion, el aparato tiene un pozo de inyeccion, un pozo de produccion, un dispositivo de fraccionamiento y una instalacion de reforma hidrotermica. En una realizacion, el pozo de inyeccion mantiene una comunicacion flufdica con una formacion subterranea. Por otra parte, el pozo de inyeccion se puede utilizar para alojar un fluido de recuperacion presurizado e introducir el fluido de recuperacion presurizado en la formacion subterranea. El fluido de recuperacion presurizado se mezcla fntimamente con el petroleo crudo sin procesar dentro de la formacion subterranea, formando un flujo de alta presion, de forma que el flujo de alta presion se compone del fluido de recuperacion y del petroleo crudo sin procesar, y el petroleo crudo sin procesar comprende una fraccion ligera y una fraccion pesada. En una realizacion, el pozo de produccion mantiene la comunicacion flufdica con la formacion subterranea, de forma que el pozo de produccion se puede emplear para producir el flujo de alta presion desde la formacion subterranea.

En una realizacion de la presente invencion, el dispositivo de fraccionamiento mantiene la comunicacion flufdica con el pozo de produccion. El dispositivo de fraccionamiento se puede emplear para despresurizar el

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flujo de alta presion de manera gradual, de forma que la fraccion pesada se separe del flujo de alta presion para formar un flujo de petroleo crudo ligero y un flujo de la fraccion pesada, al tiempo que una pequena porcion del fluido de recuperacion mantiene su miscibilidad dentro de la fraccion pesada, y el flujo de petroleo crudo ligero contiene una porcion significativa del fluido de recuperacion.

En una realizacion de la presente invencion, la instalacion de reforma hidrotermica es operable para el reformado del flujo de la fraccion pesada en una fraccion pesada reformada al poner en contacto el flujo de la fraccion pesada con un flujo de suministro de agua en condiciones supercrfticas, de forma que la fraccion pesada reformada contenga cantidades reducidas de la fraccion pesada, asfalteno, azufre, nitrogeno o metales que contienen sustancias que contrastan con las del petroleo crudo sin procesar. En otras realizaciones de la presente invencion, la instalacion de reforma hidrotermica tiene una zona de mezclado, una zona de precalentamiento, medios de bombeo a alta presion y una zona de reaccion. En una realizacion, la zona de mezclado incluye un generador de ondas ultrasonicas. Ademas, la zona de mezclado se puede emplear para combinar el petroleo pesado con un suministro de agua a temperatura ligeramente elevada. La zona de precalentamiento esta conectada flufdicamente con la zona de mezclado, con la zona de precalentamiento, que se puede emplear para calentar su contenido hasta una temperatura de aprox. 350 °C. Los medios de bombeo a alta presion se pueden utilizar para aumentar la presion en el interior del aparato para superar la presion crftica del agua. La zona de reaccion comprende una porcion interior de un reactor principal, donde la zona de reaccion esta conectada flufdicamente con la zona de precalentamiento, y el reactor principal se puede emplear de forma que soporte una temperatura que sea al menos tan elevada como la temperatura crftica del agua. Adicionalmente, el reactor principal es operable para soportar la presion superior a la presion crftica del agua. En una realizacion de la presente invencion, la zona de reaccion se encuentra basicamente libre de un catalizador suministrado externamente y esencialmente libre de una fuente de hidrogeno suministrada externamente.

En otras realizaciones de la presente invencion, la instalacion de reforma hidrotermica puede incluir tambien un dispositivo regulador de la presion, un separador de lfquido-gas conectado flufdicamente al dispositivo regulador de la presion, y un separador agua-petroleo conectado flufdicamente al separador de lfquido-gas. El separador de lfquido-gas es operable para crear un flujo de lfquido y un flujo de gas, y el separador de agua- petroleo es operable para crear un flujo de agua recuperado y un flujo de hidrocarburo mejorado. En otra realizacion de la presente invencion, la instalacion de reforma hidrotermica puede incluir tambien un reactor de oxidacion conectado flufdicamente con el separador agua-petroleo a traves del flujo de agua recuperado. El reactor de oxidacion se puede emplear para limpiar el agua recuperada antes de que esta sea reciclada y combinada con el suministro de agua.

Por otra parte, el proceso y el aparato de la presente invencion se puede utilizar facilmente en el lugar de produccion del petroleo crudo sin procesar, gracias a que diversas realizaciones de la presente invencion no requieren instalaciones ni equipos complejos asociados a otros procesos que requieren sistemas de suministro de hidrogeno o de eliminacion de coque. Por otra parte, el petroleo crudo de bajo punto de fluidez y elevada gravedad API contiene bajos niveles de azufre, nitrogeno y metales, lo que incrementa el valor de la materia prima, porque esto permite minimizar los costosos hidroprocesamientos posteriores.

De acuerdo con un aspecto de la invencion, ofrecemos un proceso para mejorar el petroleo crudo sin procesar, de forma que el proceso consiste en los pasos siguientes:

inyectar en un pozo de inyeccion un fluido de recuperacion presurizado, siendo el fluido de recuperacion dioxido de carbono, a una presion entre 13790 kPa (2000 psig) y 34474 kPa (5000 psig), de forma que el fluido de recuperacion se pueda emplear para barrer una formacion subterranea al objeto de mejorar la recuperacion de petroleo crudo sin procesar de un pozo de produccion, donde el fluido de recuperacion se mezcla fntimamente con el petroleo crudo sin procesar tras su recuperacion del pozo de produccion, para crear un flujo de alta presion, donde el petroleo crudo sin procesar comprende una fraccion ligera y una fraccion pesada.

Despresurizar el flujo de alta presion hasta una presion de entre 3447 kPa (500 psig) y 13790 kPa (2000 psig) y a una temperatura de entre 0 °C y 50 °C, y separar la fraccion pesada del flujo de alta presion para formar un flujo de petroleo crudo ligero y un flujo de la fraccion pesada;

Reducir la presion del flujo de petroleo crudo ligero hasta la presion atmosferica aproximadamente, al objeto de separar el fluido de recuperacion del flujo de petroleo crudo ligero para formar un flujo de la fraccion ligera;

Reformado del flujo de la fraccion pesada en una fraccion pesada reformada al poner en contacto el flujo de la fraccion pesada con un flujo de suministro de agua en condiciones supercrfticas, de forma que la fraccion pesada reformada contenga cantidades reducidas de la fraccion pesada, asfalteno, azufre, nitrogeno o metales que contienen sustancias que contrastan con las del petroleo crudo sin procesar.

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El proceso puede consistir tambien en combinar el flujo de la fraccion ligera con la fraccion pesada reformada para crear petroleo crudo sin procesar mejorado, de forma que el petroleo crudo sin procesar mejorado contenga cantidades reducidas de la fraccion pesada, asfalteno, azufre, nitrogeno o metales que contienen sustancias que contrastan con las del petroleo crudo sin procesar.

El paso de separar el fluido de recuperacion del flujo de petroleo crudo ligero puede comprender un dispositivo de evaporacion flash.

El paso de reforma del flujo de la fraccion pesada puede consistir tambien en lo siguiente:

combinar la fraccion pesada con el flujo de suministro de agua parar crear una mezcla, donde la mezcla se crea en ausencia de hidrogeno suministrado externamente;

modificar la temperatura de la mezcla de forma que dicha temperatura en la zona de reaccion se situe en la temperatura crftica del agua, o por encima de ella, al objeto de que al menos una porcion de los hidrocarburos de la mezcla se sometan a craqueo para crear una mezcla adaptada caliente;

refrigerar y despresurizar la mezcla adaptada caliente para crear una mezcla adaptada de presion reducida; separar la mezcla adaptada de presion reducida en una porcion de gas y una porcion de lfquido; y separar la porcion lfquida en un flujo de agua recuperado y la fraccion pesada reformada.

La mezcla se puede crear en ausencia de un catalizador suministrado externamente.

La mezcla adaptada caliente se puede despresurizar con un dispositivo regulador de la presion, que comprende al menos un regulador de retropresion.

aumentar la presion del flujo de suministro de agua y el flujo de la fraccion pesada hasta una presion objetivo, de forma que esta presion objetivo supere la presion crftica del agua;

mezclar el flujo de la fraccion pesada con el flujo de suministro de agua a una temperatura ligeramente elevada para formar la mezcla, y seleccionar una temperatura en un rango que permita que la mezcla a la temperatura ligeramente elevada se pueda bombear con facilidad;

bombear la mezcla hasta una zona de calentamiento a una presion superior a la presion crftica del agua;

calentar la mezcla en la zona de calentamiento hasta una temperatura en el rango de aprox. 150 °C a 350 °C, para formar una mezcla precalentada;

suministrar la mezcla precalentada en una zona de reaccion;

incrementar la temperatura en la zona de reaccion hasta una temperatura objetivo que se situe en la temperatura crftica del agua, o por encima de ella, de forma que al menos una porcion de los hidrocarburos de la mezcla precalentada se sometan a craqueo, formando una mezcla adaptada caliente, donde la zona de reaccion estara basicamente libre de un catalizador suministrado externamente y basicamente libre de una fuente de hidrogeno suministrada externamente;

refrigerar y despresurizar la mezcla adaptada caliente para formar una mezcla adaptada de presion reducida;

separar la mezcla adaptada de presion reducida en una porcion de gas y una porcion de lfquido, utilizando al menos un separador; y

separar la porcion de lfquido en la fraccion pesada reformada y un flujo de agua recuperado utilizando al menos un separador de petroleo-agua.

aumentar la presion del flujo de suministro de agua y el flujo de la fraccion pesada hasta una presion objetivo que supere la presion crftica del agua;

calentar el flujo de suministro de agua hasta una temperatura elevada para formar un flujo de agua calentado, de forma que el flujo de agua calentado se encuentre en un estado supercrftico;

mezclar el flujo de la fraccion pesada con el flujo de agua calentado en una zona de mezclado para formar una mezcla precalentada, donde la zona de mezclado se encuentra en una ubicacion cercana a una zona de 5 reaccion, de forma que la mezcla precalentada se mantenga en un estado supercrftico;

suministrar la mezcla precalentada en la zona de reaccion;

incrementar la temperatura en la zona de reaccion hasta una temperatura objetivo que se situe en la temperatura crftica del agua, o por encima de ella, de forma que al menos algunos de los hidrocarburos de la mezcla precalentada se sometan a craqueo, formando una mezcla adaptada caliente, donde la zona de 10 reaccion estara basicamente libre de un catalizador suministrado externamente y basicamente libre de una fuente de hidrogeno suministrada externamente;

separar la mezcla adaptada de presion reducida en una porcion de gas y una porcion de lfquido, utilizando al menos un separador de lfquido-gas; y

15 separar la porcion de lfquido en la fraccion pesada reformada y un flujo de agua recuperado utilizando al menos un separador de petroleo-agua.

Breve descripcion de los dibujos

Estas y otras caracterfsticas, aspectos y ventajas de la presente invencion se entenderan mejor por referencia a la siguiente descripcion, reivindicaciones y dibujos asociados. Sin embargo, cabe senalar que los dibujos 20 ilustran unicamente diversas realizaciones de la invencion y que, por tanto, no se puede considerar que limiten el ambito de aplicacion de la invencion, dado que es posible que admitan otras realizaciones igualmente efectivas.

La FIG. 1 es una vista en perspectiva de un diagrama del proceso de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.

25 La FIG. 2 es una vista mas detallada de una realizacion del paso de reforma del proceso.

La FIG. 3 es una vista mas detallada de una realizacion alternativa del paso de reforma del proceso.

La FIG. 4 muestra la curva de solubilidad del dioxido de carbono tanto en la fraccion ligera como en la fraccion pesada.

Descripcion detallada

30 La presente invencion proporciona un proceso para convertir petroleo crudo sin procesar en una materia prima de petroleo crudo mas valioso sin un suministro externo de hidrogeno ni catalizadores. Por lo general, el proceso incluye inyectar el fluido de recuperacion bajo presion en el pozo de inyeccion de forma que el fluido

de recuperacion barra una formacion subterranea y de este modo incremente la produccion total del pozo de

produccion. El proceso consiste asimismo en despresurizar el petroleo crudo sin procesar recuperado, que se 35 encuentra fntimamente mezclado con el fluido de recuperacion, de manera gradual, de forma que se separen la fraccion ligera y la fraccion pesada que componen el petroleo crudo sin procesar. La fraccion pesada se puede enviar a continuacion a un mecanismo de mejora hidrotermica para su reforma.

Por lo general, el paso de reforma incluye poner en contacto la fraccion pesada con agua presurizada caliente para producir una fraccion pesada reformada que tiene una gravedad API superior y cantidades reducidas de 40 asfalteno, azufre, nitrogeno o metales que contienen sustancias que contrastan con las del petroleo crudo sin procesar. El paso de reforma se realiza en ausencia de hidrogeno anadido. El agua presurizada caliente se encuentra por encima de la temperatura crftica y presion del agua y muestra propiedades unicas que se utilizan en la presente invencion para conseguir los resultados finales deseados.

El agua presurizada caliente proporciona un medio de reaccion para que los componentes pesados se 45 craqueen formando hidrocarburos de bajo peso molecular, al facilitarse la difusion de masa, la transferencia de calor, la transferencia de hidrogeno intramolecular o intermolecular, la estabilizacion de los compuestos radicales para eliminar la formacion de coque y la eliminacion de impurezas tales como el azufre, el nitrogeno y

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los metales conteniendo moleculas. A pesar de que no se ha identificado el mecanismo exacto de la eliminacion de impurezas, estas parecen ser absorbidas en la fase del agua o se concentran en el coque o en la fraccion pesada de los productos mejorados. Gracias al uso de agua supercrftica, estas impurezas se separan del petroleo crudo para evitar efectos perjudiciales.

El proceso incluye tambien la separacion del fluido de recuperacion del flujo de petroleo crudo ligero para formar el flujo de la fraccion ligera y en una realizacion el flujo de la fraccion ligera se combina con la fraccion pesada reformada para formar petroleo crudo sin procesar mejorado. Por otra parte, el fluido de recuperacion separado del flujo de petroleo crudo ligero se puede recuperar y reciclar para su reutilizacion durante el paso de inyeccion.

La anterior realizacion de la presente invencion proporciona un proceso eficiente para extraer petroleo crudo sin procesar de la tierra y mejorar el componente pesado de bajo valor del petroleo crudo sin procesar, al tiempo que se mantienen los niveles normales de produccion. La invencion resulta ventajosa porque no requiere catalizadores de alto coste para el reformado de la fraccion pesada. Por otra parte, la presente invencion proporciona una forma practica de fraccionar el petroleo crudo sin procesar en fracciones pesadas y ligeras sin utilizar equipos de destilacion mas costosos. Asimismo, la presente invencion permite a una empresa productora mejorar el petroleo crudo sin procesar en el lugar de produccion, en lugar de tener que transferir el petroleo crudo sin procesar a un lugar remoto para la mejora, lo que permite reducir costes.

Por lo que respecta a la FIG. 1, representa una realizacion de la presente invencion en la que el fluido de recuperacion es dioxido de carbono. El dioxido de carbono, que se almacena en el tanque de almacenamiento de dioxido de carbono [5], es comprimido e inyectado en el pozo de inyeccion [15] a traves de una lfnea de dioxido de carbono comprimido [7]. La presion del dioxido de carbono comprimido se mantiene por encima de la presion de miscibilidad minima (MMP) a fin de garantizar la miscibilidad del dioxido de carbono en el petroleo crudo sin procesar que se encuentra en la formacion subterranea [17]. La MMP variara de un pozo a otro; sin embargo, por lo general la MMP del dioxido de carbono oscila entre 13790 kPa (2000 psig) y 27579 kPa (4000 psig). Por tanto, la presion operativa de la inyeccion de dioxido de carbono se situa normalmente entre 13790 kPa (2000 psig) y 34474 kPa (5000 psig). Tambien se puede inyectar agua con el dioxido de carbono para facilitar la recuperacion de petroleo crudo, el cual es el conocido diseno de inyeccion alternada de agua y gas (WAG) y que se incorpora al presente por referencia.

El dioxido de carbono miscible y el petroleo crudo sin procesar alcanzan la superficie de la tierra a traves del pozo de produccion [25] y, a continuacion, este flujo de alta presion [27] entra en el dispositivo de fraccionamiento [35], donde la presion se reduce hasta un nivel inferior a la MMP, pero superior a un determinado valor, de forma que la fraccion pesada del flujo de alta presion no resulta miscible con el dioxido de carbono. En una realizacion, la presion del dispositivo de fraccionamiento [35] se mantiene a una presion dentro de un rango de presion cercano a la presion crftica del dioxido de carbono (7398 kPa o 1073 psig). El rango de presion preferible es de 3447 kPa (500 psig) a 13790 kPa (2000 psig), y mas preferiblemente 6895kPa (1000 psig) a 8963kPa (1300 psig). La temperatura en el dispositivo de fraccionamiento [35] se mantiene dentro del rango de 0 °C a 50 °C, y preferiblemente a 20 °C a 40 °C.

Esta porcion pesada, denominada flujo de la fraccion pesada [4], que todavfa contiene una pequena cantidad de dioxido de carbono, es enviada a continuacion a la instalacion de reforma hidrotermica [45], donde el flujo de la fraccion pesada [4] se pone en contacto con agua en condiciones supercrfticas, dando como resultado la fraccion pesada reformada [92]. La presencia de una pequena cantidad de dioxido de carbono en el flujo de la fraccion pesada [4] ofrece dos ventajas. En primer lugar, el dioxido de carbono disuelto en el flujo de la fraccion pesada reduce la viscosidad, lo que permite que fluya mas facilmente. En segundo lugar, tal y como se ha mencionado anteriormente, el dioxido de carbono disuelto reduce la densidad de la fraccion pesada, lo que permite que el agua supercrftica interactue de forma mas eficaz con las moleculas del petroleo pesado, y esto se traduce en una mejor conversion, una menor cantidad de produccion de coque y una reduccion de los costes de explotacion.

El flujo de petroleo crudo ligero [37], que comprende una porcion sustancial del dioxido de carbono y las fracciones ligeras del petroleo crudo sin procesar, sale del dispositivo de fraccionamiento [35] y entra en el separador de dioxido de carbono [55], donde el dioxido de carbono restante es eliminado al reducir la presion hasta un nivel cercano a la presion atmosferica y se produce el flujo de la fraccion ligera [59]. El dioxido de carbono separado se recicla y regresa al tanque de almacenamiento de dioxido de carbono [5] a traves de una lfnea de dioxido de carbono reciclado [57]. El flujo de la fraccion ligera [59] se introduce a continuacion en el tanque de almacenamiento de petroleo crudo sin procesar mejorado [65], donde se combina con la fraccion pesada reformada [92] para su almacenamiento. El producto final, el petroleo crudo sin procesar mejorado [96], se puede transportar a continuacion para su posterior refinado.

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La FIG. 2 representa una realizacion de la instalacion de reforma hidrotermica [45]. El flujo de suministro de agua [2] se introduce en el tanque de almacenamiento de agua [10], donde el flujo de suministro de agua [2] es bombeado posteriormente en el proceso hacia la zona de mezclado [30] utilizando una bomba dosificadora de agua de alta presion [20]. El flujo de la fraccion pesada [4] se introduce de forma similar en el tanque de almacenamiento de la fraccion pesada [11], donde el flujo de la fraccion pesada [4] es bombeado posteriormente en el proceso hacia la zona de mezclado [30] utilizando una bomba dosificadora de la fraccion pesada de alta presion [21]. Antes de la zona de mezclado [30], el flujo de la fraccion pesada [4] se encuentra a una temperatura que permite que fluya; sin embargo, preferiblemente la temperatura no supera los 150 °C. Los dos flujos se combinan en la zona de mezclado [30] para formar la mezcla [32]. La mezcla [32] se introduce posteriormente en la zona de calentamiento [40], donde se aumenta la temperatura hasta un rango de 150 a 400 °C, y mas preferiblemente de 150 a 350 °C, para formar la mezcla precalentada [42].

A continuacion, la mezcla precalentada [42] se introduce en el reactor principal [50], donde la temperatura y la presion se situan cerca del punto crftico del agua, o lo superan, de forma que al menos algunos de los hidrocarburos de la mezcla precalentada [42] se someten a craqueo, formando la mezcla adaptada caliente [52], donde el reactor principal [50] tiene una porcion interior que se encuentra basicamente libre de cualquier catalizador suministrado externamente y basicamente libre de cualquier fuente de hidrogeno suministrada externamente. A continuacion, la mezcla adaptada caliente [52] se enfrfa utilizando cualquier medio de refrigeracion aceptable [60], preferiblemente un intercambiador de calor, creando la mezcla adaptada refrigerada [62]. La mezcla adaptada refrigerada [62] se despresuriza despues con un dispositivo regulador de la presion [70] para crear la mezcla adaptada de presion reducida [72]. En una realizacion, el dispositivo regulador de la presion [70] comprende al menos dos reguladores de retropresion y mas preferiblemente tres reguladores de retropresion [70a, 70b, 70c] conectados en paralelo. Esta disposicion permite ventajosamente la operacion continuada en caso de que el regulador de retropresion principal se obstruya. A continuacion, la mezcla adaptada de presion reducida [72] entra en el separador de lfquido-gas [80], donde la mezcla adaptada de presion reducida [72] se separa en la porcion de gas [82] y la porcion de lfquido [84]. La porcion de lfquido [84] se introduce a continuacion en el separador de petroleo-agua [90] para producir la fraccion pesada reformada [92] y el agua recuperada [94]. En una realizacion alternativa, el agua recuperada [94] se puede reciclar antes o despues del deposito de almacenamiento de agua [10] y reutilizarse como flujo de suministro de agua [2].

La FIG. 3 representa una realizacion en la que el flujo de suministro de agua [2] se precalienta hasta condiciones supercrfticas antes de la zona de mezclado [30]. En esta realizacion, el flujo de suministro de agua [2] se introduce en el tanque de almacenamiento de agua [10], donde el flujo de suministro de agua [2] es bombeado posteriormente en el proceso utilizando una bomba dosificadora de agua de alta presion [20]. Sin embargo, en lugar de mezclarse primero con el flujo de la fraccion pesada [4], el flujo de suministro de agua [2] se somete a calentamiento en la zona de calentamiento [40] para formar el flujo de agua calentada [41], donde el flujo de agua calentada [41] se encuentra en un estado supercrftico.

El flujo de la fraccion pesada [4] se introduce de forma similar en el tanque de almacenamiento de petroleo crudo altamente paraffnico [11], donde el flujo de la fraccion pesada [4] es bombeado posteriormente en el proceso hacia la zona de mezclado [30] utilizando una bomba dosificadora de la fraccion pesada de alta presion [21]. Antes de la zona de mezclado [30], el flujo de la fraccion pesada [4] se encuentra a una temperatura que permite que fluya; sin embargo, preferiblemente no superior a 150 °C. El flujo de la fraccion pesada [4] y el flujo de agua calentada [41] se combinan en la zona de mezclado [30], que se encuentra preferiblemente cerca del reactor principal [50], a fin de crear la mezcla precalentada [42].

La mezcla precalentada [42] entra en el reactor principal [50], donde la temperatura y la presion se situan cerca del punto crftico del agua, o lo superan, de forma que al menos algunos de los hidrocarburos de la mezcla precalentada [42] se someten a craqueo, formando la mezcla adaptada caliente [52], donde el reactor principal [50] se encuentra basicamente libre de cualquier catalizador suministrado externamente y basicamente libre de cualquier fuente de hidrogeno suministrada externamente. A continuacion, la mezcla adaptada caliente [52] se enfrfa utilizando cualquier medio de refrigeracion aceptable [60], preferiblemente un intercambiador de calor, creando la mezcla adaptada refrigerada [62]. La mezcla adaptada refrigerada [62] se despresuriza despues con un dispositivo regulador de la presion [70] para crear la mezcla adaptada de presion reducida [72]. En una realizacion, el dispositivo regulador de la presion [70] comprende al menos dos reguladores de retropresion y mas preferiblemente tres reguladores de retropresion [70a, 70b, 70c] conectados en paralelo. Esta disposicion permite ventajosamente la operacion continuada en caso de que el regulador de retropresion principal se obstruya. A continuacion, la mezcla adaptada de presion reducida [72] entra en el separador de lfquido-gas [80], donde la mezcla adaptada de presion reducida [72] se separa en la porcion de gas [82] y la porcion de lfquido [84]. La porcion de lfquido [84] se introduce a continuacion en el separador de petroleo-agua [90] para producir la fraccion pesada reformada [92] y el agua recuperada [94]. En una realizacion alternativa, el agua recuperada [94] se puede reciclar antes o despues del deposito de almacenamiento de agua [10] y reutilizarse como flujo de suministro de agua [2].

La FIG. 4 muestra la curva de solubilidad general del dioxido de carbono expresada como una funcion de la presion. Por lo general, el dioxido de carbono se disuelve mas facilmente en fracciones de petroleo de peso molecular mas bajo que en las fracciones de petroleo de peso molecular mas elevado. La curva 1 representa la curva de solubilidad del dioxido de carbono en fracciones pesadas, mientras que la curva 2 representa la curva 5 de solubilidad del dioxido de carbono en fracciones ligeras. En la presente invencion, la presion A representa la presion del flujo de alta presion que sale del pozo de produccion, mientras que la presion B es la presion del dispositivo de fraccionamiento [35] de la FIG. 1.

Tal y como se muestra en la FIG. 4, la solubilidad del dioxido de carbono de la fraccion pesada desciende mas rapidamente que en la fraccion ligera. Esta diferencia de solubilidad es lo que permite que la invencion consiga 10 separar la fraccion pesada del resto del flujo de alta presion. En la practica, la presion A deberfa superar la MMP del fluido de recuperacion, que puede ser medido o previsto.

La presion B se puede seleccionar optimamente realizando una serie de experimentos. Intuitivamente, si la presion B es demasiado elevada, se separa una menor cantidad de la fraccion pesada, lo que limita la conversion total; sin embargo, si la presion B es demasiado reducida, una porcion relativamente significativa de 15 la fraccion ligera se envfa a la instalacion de reforma hidrotermica, que requiere un equipo mas grande y una mayor potencia para dar cabida al flujo adicional de la fraccion ligera a traves del mecanismo hidrotermico. En cualquier caso, se reduce la eficiencia total del proceso. Por tanto, es necesario realizar experimentos para optimizar la presion operativa del dispositivo de fraccionamiento [35] de la FIG. 1, teniendo en cuenta, por ejemplo, el tipo de fluido de recuperacion utilizado, las caracterfsticas exclusivas del petroleo crudo sin 20 procesar, las caracterfsticas del equipo y las producciones deseadas, entre otras muchas variables que deberan resultar evidentes para los expertos en la tecnica.

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REIVINDICACIONES

1. Un proceso para mejorar el petroleo crudo sin procesar, que se compone de los pasos siguientes:

inyectar en un pozo de inyeccion un fluido de recuperacion presurizado, siendo el fluido de recuperacion dioxido de carbono, a una presion entre 13790 kPa (2000 psig) y 34474 kPa (5000 psig), de forma que el fluido de recuperacion se pueda emplear para barrer una formacion subterranea al objeto de mejorar la recuperacion de petroleo crudo sin procesar de un pozo de produccion, donde el fluido de recuperacion se mezcla intimamente con el petroleo crudo sin procesar tras su recuperacion del pozo de produccion, a fin de crear un flujo de alta presion, donde el petroleo crudo sin procesar comprende una fraccion ligera y una fraccion pesada.

despresurizar el flujo de alta presion hasta una presion de entre 3447 kPa (500 psig) y 13790 kPa (2000 psig) y a una temperatura de entre 0 °C y 50 °C, y separar la fraccion pesada del flujo de alta presion para formar un flujo de petroleo crudo ligero y un flujo de la fraccion pesada;

reducir la presion del flujo de petroleo crudo ligero hasta la presion atmosferica aproximadamente, al objeto de separar el fluido de recuperacion del flujo de petroleo crudo ligero para formar un flujo de la fraccion ligera;

reformado del flujo de la fraccion pesada en una fraccion pesada reformada al poner en contacto el flujo de la fraccion pesada con un flujo de suministro de agua en condiciones supercrfticas, de forma que la fraccion pesada reformada contenga cantidades reducidas de la fraccion pesada, asfalteno, azufre, nitrogeno o metales que contienen sustancias que contrastan con las del petroleo crudo sin procesar.
2. El proceso de la reivindicacion 1 que consiste tambien en combinar el flujo de la fraccion ligera con la fraccion pesada reformada para crear un petroleo crudo sin procesar mejorado, de forma que el petroleo crudo sin procesar mejorado contiene cantidades reducidas de la fraccion pesada, asfalteno, azufre, nitrogeno o metales que contienen sustancias que contrastan con las del petroleo crudo sin procesar.
3. El proceso de la reivindicacion 1 donde el paso de separar el fluido de recuperacion del flujo de petroleo crudo ligero comprende un dispositivo de evaporacion flash.
4. El proceso de la reivindicacion 1, donde el paso de reformado el flujo de la fraccion pesada comprende tambien lo siguiente:

combinar la fraccion pesada con el flujo de suministro de agua parar crear una mezcla, donde la mezcla se crea en ausencia de hidrogeno suministrado externamente;

modificar la temperatura de la mezcla de forma que dicha temperatura en la zona de reaccion se situe en la temperatura crftica del agua, o por encima de ella, al objeto de que al menos una porcion de los hidrocarburos de la mezcla se sometan a craqueo para crear una mezcla adaptada caliente;

refrigerar y despresurizar la mezcla adaptada caliente para crear una mezcla adaptada de presion reducida; separar la mezcla adaptada de presion reducida en una porcion de gas y una porcion de lfquido; y separar la porcion lfquida en un flujo de agua recuperado y la fraccion pesada reformada.
5. El proceso de la reivindicacion 1, donde la mezcla se crea en ausencia de un catalizador suministrado externamente.
6. El proceso de la reivindicacion 1, donde la mezcla adaptada caliente se despresuriza con un dispositivo regulador de la presion, que comprende al menos un regulador de retropresion.
7. El proceso de la reivindicacion 1, donde el paso de reformado el flujo de la fraccion pesada comprende tambien lo siguiente:

aumentar la presion del flujo de suministro de agua y el flujo de la fraccion pesada hasta una presion objetivo, de forma que esta presion objetivo supere la presion crftica del agua;

mezclar el flujo de la fraccion pesada con el flujo de suministro de agua a una temperatura ligeramente elevada para formar la mezcla, y seleccionar una temperatura en un rango que permita que la mezcla a la temperatura ligeramente elevada se pueda bombear con facilidad;

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bombear la mezcla hasta una zona de calentamiento a una presion superior a la presion crftica del agua;

calentar la mezcla en la zona de calentamiento hasta una temperatura en el rango de aprox. 150 °C a 350 °C, para formar una mezcla precalentada;

alimentar la mezcla precalentada en una zona de reaccion;

incrementar la temperatura en la zona de reaccion hasta una temperatura objetivo que se situe en la temperatura crftica del agua, o por encima de ella, de forma que al menos una porcion de los hidrocarburos de la mezcla precalentada se sometan a craqueo, formando una mezcla adaptada caliente, donde la zona de reaccion estara basicamente libre de un catalizador suministrado externamente y basicamente libre de una fuente de hidrogeno suministrada externamente;

refrigerar y despresurizar la mezcla adaptada caliente para formar una mezcla adaptada de presion reducida;

separar la mezcla adaptada de presion reducida en una porcion de gas y una porcion de lfquido, utilizando al menos un separador; y

separar la porcion de lfquido en la fraccion pesada reformada y un flujo de agua recuperado utilizando al menos un separador de petroleo-agua.
8. El proceso de la reivindicacion 1, donde el paso de reformado el flujo de la fraccion pesada comprende tambien lo siguiente:

aumentar la presion del flujo de suministro de agua y el flujo de la fraccion pesada hasta una presion objetivo que supere la presion crftica del agua;

calentar el flujo de suministro de agua hasta una temperatura elevada para formar un flujo de agua calentado, de forma que el flujo de agua calentado se encuentre en un estado supercrftico;

mezclar el flujo de la fraccion pesada con el flujo de agua calentado en una zona de mezclado para formar una mezcla precalentada, donde la zona de mezclado se encuentra en una ubicacion cercana a una zona de reaccion, de forma que la mezcla precalentada se mantenga en un estado supercrftico;

alimentar la mezcla precalentada en la zona de reaccion;

incrementar la temperatura en la zona de reaccion hasta una temperatura objetivo que se situe en la temperatura crftica del agua, o por encima de ella, de forma que al menos algunos de los hidrocarburos de la mezcla precalentada se sometan a craqueo, formando una mezcla adaptada caliente, donde la zona de reaccion estara basicamente libre de un catalizador suministrado externamente y basicamente libre de una fuente de hidrogeno suministrada externamente;

refrigerar y despresurizar la mezcla adaptada caliente para formar una mezcla adaptada de presion reducida;

separar la mezcla adaptada de presion reducida en una porcion de gas y una porcion de lfquido, utilizando al menos un separador de lfquido-gas; y

separar la porcion de lfquido en la fraccion pesada reformada y un flujo de agua recuperado utilizando al menos un separador de petroleo-agua.