ITMI961409A1 - Metodo per l'idrotrattamento e il miglioramento di qualita' di olio grezzo pesante durante la produzione - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda l'idrotrattamento e il miglioramento di qualità di un olio grezzo pesante che contiene acqua nella porzione o foro inferiore del pozzo (downhole) durante la produzione sottoponendo l'olio grezzo pesante ad energia sonica a bassa frequenza in presenza di un catalizzatore metallico di idrogenazione che fa sì che l'acqua nell'olio grezzo reagisca e formi idrogeno che può sottoporre a idrotrattamento e migliora di qualità l'olio grezzo pesante durante la produzione. Il metodo della presente invenzione dà luogo ad un miglioramento di qualità dell'olio grezzo pesante che fa migliorare la sue proprietà di flusso e lo rendono più facile da raffinare e rimuove acqua indesiderabile.
Vi sono parecchie formazioni sotterranee che contengono olii pesanti, cioè viscosi. E' noto che tali formazioni esistono nella maggior parte dei depositi di sabbie catramose di Alberta, Canada e Venezuela, con minori depositi altrove, per esempio in California, Utah e Texas. Il peso specifico API degli olii in questi depositi varia tipicamente da 10‘ a 6‘ nelle sabbie di Athabasca in Canada fino a valori ancora inferiori nelle sabbie di San Miguel in Texas, che indica che l'olio è di natura altamente viscosa. Tipicamente i grezzi di queste aree hanno un contenuto di metalli di 400-1400 ppm di vanadio (V) più nichel (Ni), per altri metalli e contengono grandi quantità di acqua. L'elevata densità e la viscosità di questi grezzi li rende difficili da trasportare. Inoltre, non è possibile la loro lavorazione in raffinerie convenzionali.
Gli olii grezzi sono miscele complesse che comprendono idrocarburi con pesi molecolari che variano ampiamente, cioè dalle specie molto semplici a basso peso molecolare che includono metano, propano, ottano e simili a quelle strutture complesse i cui pesi molecolari si avvicinano a 100.000. Inoltre, possono essere caratteristicamente presenti composti che contengono zolfo, ossigeno e azoto. Inoltre, i costituenti idrocarburici possono comprendere specie alifatiche sature e insature, e quelli che hanno carattere aromatico.
Mediante varie procedure di frazionamento gli olii grezzi possono essere separati in varie classi, la più comune delle quali è l'intervallo di ebollizione. Le miscele che rientrano negli intervalli più basso-bollenti consistono generalmente di materiali con strutture relativamente semplici. Le miscele che rientrano negli intervalli di punti di ebollizione elevati comprendono sostanze che con l'eccezione delle paraffine sono così complesse che si applicano loro termini ampi come resine e asfalteni. Le resine sono scarsamente caratterizzate ma è noto che hanno un carattere altamente aromatico e si pensa generalmente che siano idrocarburi aromatici polinucleari ad elevato peso molecolare che fondono in un ampio intervallo di temperature elevate.
Gli asfalteni sono idrocarburi a base aromatica con una struttura amorfa. Essi sono presenti in olii grezzi in particelle disperse. La parte centrale della micella degli asfalteni è costituita da composti ad elevato peso molecolare circondati e peptizzati da resine neutre a peso più basso e idrocarburi aromatici. Il contenuto di asfalteni aumenta generalmente con la diminuzione del peso specifico API. I componenti dei materiali asfaltici vengono classificati in base alle loro proprietà fisiche. Le resine neutre sono solubili in olii petroliferi che includono frazioni
mentre gli asfalteni sono insolubili in benzina leggera e in etere di petrolio. Gli asfalteni sono liofobi, rispetto agli idrocarburi paraffinici a basso peso molecolare e liofili rispetto agli aromatici alle resine. Gli aromatici e le resine peptizzano la particella di asfaltene mediante adsorbimento sulla sua superficie, dando luogo ad una dispersione della particella nell'olio.
L 'idrotrattamento è stato impiegato come metodo per far migliorare di qualità un olio pesante che i catalizzatori ivi impiegati includono cobalto/molibdeno su allumina e carbone attivo, vanadio, nichel e ferro. Tali metodi di idrotrattamento sono descritti nei brevetti USA N. 3.576.737; 3.859.199; 3.876.530 e 4.298.460.
Sono stati descritti vari metodi per migliorare di qualità gli idrocarburi con vari prodotti chimici accoppiati con ultrasuoni. H.B. Weiner e P. W. Young: "An Effect of Sound on Heterogeneous Catalysis", J. Appi. Chem. pp 336-41 (Maggio 1958), hanno convertito NHg (15%) e acido formico (50%) in idrogeno impiegando energia sonica ad una frequenza di 13,5 kHz e li hanno fatti passare su filo di nichel riscaldato che idrogena
secondo l'equazione sotto:
P. Boudjouk e B. -H. Han. Journal of Catalysis, Voi. 79, No. 2, pp.489-92 (Febr. 1983) hanno riportato che parecchi prodotti chimici possono venire degradati con ultrasuoni producendo agenti di trasferimento di idrogeno: ammoniaca/filo di nichel; acido formico/Pd-C; idrazina/Pt-C; e acqua/Zn-Ni secondo l'equazione sotto:
Jiunn-Ren Lin e T. F. Yen; "An Upgrading Process Through Cavitation and Surfactant", Energy & Fuels, pp. 111-118, 1993, hanno studiato reazioni di miglioramento di qualità con olio pesante, sabbia catramosa, liquidi del carbone, eccetera con vari metodi chimici accoppiati con ultrasuoni. Essi hanno impiegato una sostanza caustica, silicato di sodio, tensioattivi e idrogeno (fonte di boroidruro di sodio) per ottenere un considerevole miglioramento di qualità delle frazioni pesanti. I risultati migliori sono stati ottenuti impiegando l'idrogenazione e sorprendentemente in un'emulsione l'idrogeno veniva trasformato in asfalteni e resine formando olii e composti saturi. I metalli pesanti (V, Ni, Fe) vennero rimossi come pure gli eteroatomi (zolfo, azoto e ossigeno). Le seguenti equazioni illustrano le possibili trasformazioni chimiche:
C. Petrico e Jean-Louis Lucke, "Ultrasonically Improved Reduction of a, p-Unsaturated Carbonyl Compounds", Tetrahedron Letters, Vol. 28, No. 21, pp. 2347-2350, 1987, hanno riportato che si ottiene l'idrogenazione coniugata di parecchi composti con una resa da buona a eccellente in un mezzo acquoso impiegando un reagente costituito da polvere di zinco e cloruro di nichel con ultrasuoni per fare migliorare le rese e i tassi di selettività.
Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo per idrotrattare e migliorare di qualità olio grezzo pesante che contiene almeno l'1% di acqua che viene prodotto da un mezzo di produzione che penetra in una formazione sotterranea che contiene olio grezzo pesante che comprende sottoporre l'olio grezzo pesante prodotto nella porzione inferiore del pozzo di produzione ad energia sonica nell'intervallo di frequenza da 400 Hz a 10 kHz in presenza di un catalizzatore metallico di idrogenazione, preferibilmente nichel su polvere di zinco che fa sì che l'acqua nell'olio grezzo reagisca e formi idrogeno che poi idrotratta e migliora di qualità l'olio grezzo pesante durante la produzione. In un'altra forma di realizzazione l'invenzione può essere applicata all'idrotrattamento di olio grezzo pesante, durante la produzione, che non contiene acqua. In questa forma di realizzazione, l'olio grezzo pesante che viene prodotto nella porzione inferiore del pozzo di produzione viene messo a contatto con un composto chimico che comprenda ammonica, idrazina e acido formico, formando una miscela e sottoponendo poi la miscela ad un'energia sonica nell'intervallo di frequenza da 400 Hz a 10 kHz e in presenza di un catalizzatore metallico di idrogenazione eh fa sì che il composto chimico reagisca e formi idrogeno che idrotratta poi in situ l'olio grezzo pesante. Il miglioramento di qualità dell'olio pesante nella porzione inferiore del pozzo approfitta delle temperature e delle pressioni inerenti elevate della formazione per fare migliorare il procedimento.
La figura 1 illustra il metodo impiegato nell'invenzione per l'idrotrattamento di olio grezzo pesante che contiene acqua durante la produzione sottoponendo l'olio grezzo pesante nella porzione inferiore del pozzo ad un'energia sonica e ad un catalizzatore metallico di idrogenazione che fa sì che l'acqua reagisca e formi idrogeno che poi idrotratta in situ l'olio.
La figura 2 mostra la cromatografia TLC-FID del prodotto dell'esempio 1 e di un grezzo non trattato.
La figura 3 mostra la cromatografia TLC-FID del prodotto dell'esempio 2 e di un grezzo non trattato.
La figura 4 mostra la cromatografia TLC-FID del prodotto dell'esempio 3 e di un grezzo non trattato.
La figura 5 mostra un altro metodo per l'idrotrattamento di un olio grezzo pesante durante la produzione iniettando un prodotto chimico nell'olio grezzo pesante nella porzione inferiore del pozzo accoppiato con una energia sonica e un catalizzatore metallico di idrogenazione.
La figura 6 mastra ancora un altro metodo per generare idrogeno in situ iniettando un prodotto chimico nell'olio grezzo pesante nella parte inferiore del pozzo accoppiato con energia sonica che presenta dei metalli catalitici nell'olio grezzo pesante che viene prodotto dal pozzo.
Facendo riferimento alla figura 1, viene mostrata una formazione sotterranea che contiene olio pesante, 10, perforata da un pozzo di produzione 12, dotato di involucro 14 fornito di perforazioni 16 nell'intervallo di produzione 18 per permettere la produzione dell'olio dalla formazione .
Entro l'involucro 14 è disposta una tubazione di produzione 20. L'impacchettatrice 22 pone la tubazione di produzione 20 nell'involucro 14.
Secondo la presente invenzione, un trasduttore acustico 24 e un azionatone acustico 6 vengono posizionati nella tubazione di produzione 20, preferibilmente appena al di sotto della tubazione ma possono essere posizionati in parecchie posizioni differenti a seconda dell'apparecchiatura già installata nel pozzo. L 'attuatore acustico 26 è rivestito con un catalizzatore metallico di idrogenazione 28. Durante la produzione di olio pesante dalla formazione 10, l'olio grezzo pesante che contiene acqua entra nell'involucro 14 attraverso le perforazioni 16 e l'olio prodotto e l'acqua vengono portati alla superficie 32 tramite la tubazione 20 e infine vengono convertiti in un'unità adatta di recupero di idrocarburi. "Olio grezzo pesante" come qui impiegato è un olio grezzo idrocarburico con un peso specifico API inferiore a 20.
L'olio grezzo pesante che contiene almeno l'1% di acqua prodotto nella zona 30 viene sottoposto a vibrazioni soniche a bassa frequenza nell'intervallo da 400 Hz a 10 kHz, preferibilmente 1,25 kHz, trasmesse dal trasduttore 24. Il trasduttore 24 preferito è un trasduttore prodotto con la designazione commerciale "T'-Motor della Sonic Research Corporation, Moline, IL. T-Motor è costituito da un materiale magnetostrittivo sottoforma di bacchettine compresse assieme e avvolte con una bobina di filo metallico. Le bacchettine comprendono il 90% di ferro, il 5% di terbio e il 5% di disprosio vendute con la designazione commerciale "Terfenol D" della Edge Technologies, Inc. La bacchettina di Terfenol D è l'unico materiale noto che può produrre una frequenza variabile e che può sopportare una temperatura e una pressione elevate. Le bacchettine vibrano lungo la lunghezza quando attraverso la bobina si fa passare corrente continua. Il campo magnetico indotto fa sì che le bacchettine si espandano e vengano a contatto, cioè moto magnetostrittivo.
Questo movimento, o vibrazione, genera un'onda acustica o energia sonica che ha una frequenza nell'intervallo da 10-50 kHz a 400 Hz che si estende in avanti a partire da T-Motor<TM >per una certa distanza e l'onda di pressione acustica è stimata in una grandezza di 3000 psi. T-Motor<TM >o trasduttore è azionato da un generatore di frequenza standard e da un amplificatore di potenza. T-Motor<TM >è lungo soltanto 60 cm e ha un diametro di 5 cm e può essere facilmente abbassato lungo la tubazione di produzione 20 per trasmettere energia sonica nella zona 32.
Quando l'acqua nell'olio grezzo pesante prodotto viene posta tatto con il catalizzatore metallico di idrogenazione 28 e con l'energia sonica a bassa frequenza alla temperatura e alla pressione che prevalgono nella porzione inferiore del pozzo, essa reagisce e forma idrogeno che poi idrotratta l'olio grezzo pesante in situ.
L'equazione che segue illustra la trasformazione chimica che si verifica nella porzione inferiore del pozzo alla temperatura e alla pressione della formazione che prevalgono nella parte inferiore del pozzo:
L'idrogeno generato nella zona 30 reagisce con le frazioni ad elevato peso molecolare dell'olio pesante dando luogo ad un miglioramento di qualità dell'olio grezzo pesante nella parte inferiore del pozzo.
Il miglioramento di qualità al fondo della tubazione di conduzione 20 è vantaggioso in quanto l'elevato peso specifico o l'elevata viscosità dell'olio viene ridotto così che è richiesta meno energia per far fluire l'olio. Inoltre l'idrotrattamento dà luogo al rilascio dei metalli pesanti (V, Ni, Fe) e di materiali non carboniosi (S, N, 0) dall'olio. L'asfaltene e le resine e le frazioni pesanti vengono convertite in aromatici e saturi a peso molecolare più basso. Questa conversione dà luogo a una qualità più elevata dell'olio grezzo che non soltanto ha migliorate proprietà di flusso per la trasmissione attraverso un oleodotto, ma che è anche più facile da raffinare. Per esempio vi è un aumento da 1,0 a 1,5 cent nel prezzo per barile, per l'olio grezzo pesante per ogni 10° di peso specifico APi da al disopra di 20" API fino a 40,0° API. Oltre alle reazioni di miglioramento di qualità nell'olio pesante, l'idrogeno in eccesso e il gas azoto e biossido di carbonio co-prodotti possono fornire un mezzo di sollevamento artificiale per l'olio. Quando la miscela di gas-olio pesante si muove verso l'alto lungo la tubazione di produzione, si ha un tempo di reazione addizionale per il miglioramento di qualità o per l'idrotrattamento. La generazione di idrogeno dall'acqua nell'olio grezzo pesante, presenta anche il vantaggio aggiunto di rimuovere acqua indesiderabile dall'olio grezzo.
La composizione catalitica impiegata nella presente invenzione 1 comprende un metallo del gruppo Vili su un supporto finemente suddiviso, preferibilmente nichel su polvere di zinco. Il catalizzatore può anche essere contenuto in un piccolo letto di reazione poroso situato al di sotto dell 'attuatore acustico 26 nella zona 30.
Il catalizzatore di nichel su zinco venne preparato miscelando polvere di zinco con una soluzione acquosa di cloruro di nichel. L'acqua venne separata mediante filtrazione e si rimuove il catalizzatore di nichel/zinco.
L 'idrotrattamento viene effettuato alla temperatura e alla pressione prevalenti nella porzione inferiore del pozzo e ad una velocità spaziale ponderale o oraria (WHSV) da 1 a 300 h<- 1 >, preferibilmente 200-250 h<- 1 >in presenza di energia sonica ad una frequenza in un intervallo da 400 Hz a 10 kHz, preferibilmente 1,25 kHz. Sono desiderabili elevate velocità spaziali in quanto è difficile posizionare grandi quantità di catalizzatore metallico di idrogenazione nella porzione inferiore del pozzo.
L'attuazione dell'invenzione viene ulteriormente dimostrata con riferimento ai seguenti esempi che vengono forniti a scopo illustrativo e non devono essere considerati come limitativi dell'invenzione.
Esempio 1
Un'emulsione di olio grezzo pesante Battrum che conteneva il 40% in volume di acqua venne idrotrattata e migliorata di qualità, le condizioni nella zona di reazione di idrotrattamento essendo come segue: 50°C, pressione di argon di 100 psig, 2,4 g di catalizzatore di nichel su zinco/140 mi di emulsione di olio grezzo pesante e energia sonica ad una frequenza di 1,25 kHz e tempo di reazione di 15 minuti. Questo corrisponde ad una WHSV di 233 h<_1>.
Si analizzarono campioni dell'olio grezzo pesante non trattato e del prodotto idrotrattato per determinare le caratteristiche critiche (asfalteni, resine, aromatici e saturi) sottoponendo i campioni a separazione cromatografica mediante una tecnica basata su cromatografia su strato sottile (TLC) combinata con un rilevamento a ionizzazione di fiamma (FID). La tecnica TLC venne impiegata per separare cromatograficamente gli asfalteni ad elevato peso molecolari incompatibili e le frazioni di olio a peso molecolare più basso e componenti compatibili. L'analisi TLC-FID è una tecnica ben nota come descritta in "An Upgrading Process through Cavitation and Surfactant" Lin e Yen, Energy and Fuels, 1993, pp. 111-118 e in un testo di Joseph C. Touchstone and M. F. Dobbins intitolato "Practice of Thin Layer Chromatography", pubblicato da Wiley-Interscience, 1978, che sono qui incorporati come riferimento nella loro interezza. Nella presente invenzione, piccoli campioni dell'olio grezzo non trattato e di olio grezzo idrotrattato vennero macchiati su bacchette di quarzo coperte di silice e i singoli componenti vennero separati in successione mediante tre solventi. Dopo che i componenti erano stati separati cromatograficamente, le bacchette vennero sottoposte a scansione in uno strumento speciale, Iatroscan, e le singole macchie vennero vaporizzate in una fiamma di idrogeno e vennero rilevate mediante un rilevatore a ionizzazione di fiamma (FID).
In Tabella 1 sono riportate le caratteristiche critiche (asfaltene, resine, aromatici e saturi) dell'olio grezzo non trattato e dell'olio grezzo idrotrattato, basate sull'analisi TLC-FID. In figura 2 viene mostrata la cromatografia TLC-FID. I risultati di Tabella 1 mostrano che la quantità di asfalteni diminuiva dal 16,19%, al 14,69% in peso, la quantità di resina diminuiva dal 41,38% al 36,71% in peso e la quantità di aromatici aumentava dal 30,95% al 36,88% in peso e la quantità di saturi aumentava dall'11,48% all'11,71% in peso, ottenendosi così un olio grezzo migliorato di qualità.
Tabella 1
Idrotrattamento di grezzo Battrum e
variazione delle caratteristiche critiche
Le analisi dei gas per la reazione di idrotrattamento di cui sopra sono riportati in Tabella 2. I risultati delle analisi dei gas in Tabella 2 stimano l'eventuale quantità di idrogeno ossigeno che vengono prodotti. I risultati in Tabella 2 mostrano che una certa quantità dell'idrogeno viene impiegata nella reazione con l'olio, in quanto il rapporto osservato fra ossigeno e idrogeno non è stechiometrico per la degradazione dell'acqua. I due valori elencati per l'idrogeno sono semplicemente due tipi differenti di rilevazione.
Tabella 2
Analisi di gas
Esempio 2
Un'emulsione di olio grezzo pesante Battrum che conteneva il 40% in volume di acqua venne idrotrattato e migliorato di qualità, le condizioni nelle zone di idrotrattamento essendo come segue: 50°C, pressione di elio di 200 psig, 2,4 g di catalizzatore di nichel su zinco/150 ml di emulsione di olio grezzo, energia sonica ad una frequenza di 1,25 kHz e un tempo di reazione di 15 minuti. Questo corrisponde ad una WHSV di 233 h . Per confronto, l'emulsione di olio grezzo pesante venne idrotratta nelle stesse condizioni di reazione senza energia sonica. L'olio grezzo non trattato e l'olio grezzo idrotrattato vennero sottoposti ad analisi TLC-FID i cui risultati sono riportati in Tabella 3. La cromatografia TLC-FID è rappresentata in figura 3. I risultati in Tabella 3 mostrano che l'idrotrattamento dell'emulsione di olio grezzo accoppiato con energia sonica riduce la quantità di asfaltene nell'olio grezzo dal 16,9% al 15,5% in peso, riduce la quantità di resina dal 47,1% al 34,1% in peso, fa aumentare la quantità di aromatici dal 21,6% al 36,7% in peso e fa diminuire leggermente la quantità di saturi dal 14,3% al 13,7% in peso. I risultati in Tabella 3 mostrano che l'idrotrattamento dell'emulsione di olio grezzo nelle stesse condizioni della reazione di idrogenazione senza energia sonica riduce la quantità di asfaltene dal 16,9% al 16,0% in peso, riduce la quantità di resina dal 47,11% al 40,7% in peso, fa aumentare la quantità di aromatici dal 21,6% al 30,3% in peso e riduce la quantità di saturi dal 14,3% al 12,9% in peso. Questi risultati mostrano che l'idrotrattamento e il miglioramento di qualità vengono migliorati con l'impiego di energia sonica in quanto la variazione percentuale delle caratteristiche critiche dell'olio grezzo non trattato sono maggiori.
Tabella 3
Idrotrattamento di un grezzo Battrum e variazione delle caratteristiche critiche
Esempio 3
Si idrotrattò e si migliorò di qualità un'emulsione di olio grezzo pesante Battrum che conteneva il 40% in volume di acqua, le condizioni nella zona della reazione di idrotrattamento essendo come segue: 50°C, pressione di elio di 100 psig, 5 g di catalizzatore di nichel su zinco/150 mi di emulsione di olio grezzo, energia sonica ad una frequenza di 1,25 kHz e tempi di reazione di 15 e 60 minuti. Per un tempo di reazione di 15 minuti questo corrisponde ad una WHSV di 112 h . Per un tempo di reazione di 60 minuti questo corrisponde ad una WSHV di 28 . L'olio grezzo non trattato e l'olio grezzo idrotrattato vennero sottoposti ad analisi TLC-FID i cui risultati sono riportati in Tabella 4. Lo spettro cromatografico TLC-FID è rappresentato in figura 4. I risultati in Tabella 4 mostrano che l 'idrotrattamento per un tempo di reazione di 15 minuti riduce la quantità di asfalteni dal 15,6% al 13,4% in peso, la quantità di resina diminuiva dal 18,1% al 17,6% in peso, la quantità di aromatici cresceva dal 52,9% al 57,2% in peso se una leggera diminuzione nella quantità di saturi dal 13,4% all'11% in peso. I risultati in Tabella 4 mostrano che l'aumento del tempo di reazione da 15 a 60 minuti nelle stesse condizioni di idrotrattamento non è particolarmente efficace in quanto le caratteristiche critiche dell'olio grezzo idrotrattato per un tempo di reazione di 15 minuti e di 60 minuti sono quasi equivalenti. La quantità di catalizzatore Ni/Zn impiegata nella zona della reazione di idrotrattamento per i risultati presentati in Tabella 4 è quasi due volte la quantità impiegata per i risultati ottenuti riportati in Tabella 3. I risultati mostrano che la quantità di catalizzatore non è chiaramente critica, il che significa che Ni/zn agisce realmente come un catalizzatore, sebbene possa effettivamente essere un reagente chimico come l'acqua.
Tabella 4
Idrotrattamento di un grezzo Battrum e
variazione delle caratteristiche critiche
In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione se l'olio grezzo pesante non contiene acqua sufficiente a generare idrogeno, nell'olio grezzo pesante nella porzione inferiore del pozzo si inietta un composto chimico capace di formare idrogeno in presenza di un catalizzatore accoppiato con energia sonica.
Facendo riferimento alla figura 5 durante la produzione dell'olio grezzo pesante si inietta un composto chimico, come ammoniaca gassosa (o ammoniaca acquosa) idrazina o acido formico, tramite la tubazione 34, nella zona 32 del pozzo 12 che si miscela con l'olio grezzo pesante che viene prodotto nell'intervallo di produzione 18 adiacente. La quantità di ammoniaca, idrazina o acido formico iniettata nella zona 30 è uguale o superiore all'1% del volume totale dell'olio grezzo pesante prodotto dall'apparecchiatura nella porzione inferiore del pozzo. Durante l'iniezione del composto chimico, nella zona 32, si trasmettono, mediante il trasduttore 34, vibrazioni soniche che hanno una bassa frequenza nell'intervallo da 400 Hz a 10kHz, preferibilmente 1,25 kHz. Quando si porta continuamente a contatto ammoniaca, idrazina o acido formico con l'olio grezzo prodotto sotto l'influenza dell'energia sonica a bassa frequenza e in presenza di un catalizzatore metallico di idrogenazione 28 alle temperature e alle pressioni della formazione prevalenti nella porzione inferiore del pozzo, si ha una reazione con formazione di idrogeno che idrotratta poi in situ, l'olio grezzo pesante. La composizione catalitica comprende un metallo del gruppo VIII su un supporto finemente suddiviso che include nichel su zinco, platino su carbone e palladio su carbone, preferibilmente nichel su zinco. Le seguenti equazioni illustrano le trasformazioni chimiche che si hanno nella porzione inferiore del pozzo sotto l'influenza dell’energia sonica a bassa frequenza a seconda del prodotto chimico specifico iniettato nell'olio grezzo pesante:
In ancora un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, l'olio grezzo pesante può contenere un'elevata concentrazione di metalli come vanadio, ferro e altri metalli che agiscono come un catalizzatore nella generazione di idrogeno da un composto chimico come ammoniaca, idrazina o acido formico iniettato nell'olio grezzo pesante prodotto, accoppiato con energia sonica nell'intervallo di frequenza da 400 Hz a 10 kHz. In questa forma di realizzazione, non è necessario fornire un catalizzatore in quanto i metalli contenuti nell'olio grezzo pesante agiscono come un fattore di idrogenazione. Facendo riferimento alla figura 6, durante la produzione dell'olio pesante che contiene un'elevata concentrazione di metalli, preferibilmente almeno 200 ppm di metalli, come vanadio, nichel e ferro, si inietta un composto chimico, come ammoniaca gassosa (o ammoniaca acquosa) idrazina o acido formico, tramite la tubazione 34 nella zona 32 del pozzo 12 che si miscelano con l'olio grezzo pesante che viene prodotto dall'intervallo di produzione 18 adiacente. La quantità di ammoniaca, idrazina o acido formico iniettata nella zona 32 è uguale o superiore all'1% del volume della quantità di olio pesante prodotto dall'apparecchiatura nella porzione inferiore del pozzo. Durante l'iniezione del composto chimico, nella zona 32 si trasmettono, mediante il trasduttore 24, vibrazioni soniche che hanno una bassa frequenza nell'intervallo da 400 Hz a 10 kHz, preferibilmente 1,25 kHz. L'ammoniaca, l'idrazina o l'acido formico, sotto l'influenza dell'energia sonica a bassa frequenza e in presenza di vanadio, nichel, ferro e altri metalli, contenuti nell'olio grezzo pesante e alle temperature e pressioni della formazione che prevalgono nella porzione inferiore del pozzo, reagiscono formando idrogeno che idrotratta poi in situ l'olio grezzo pesante. Le equazioni seguenti illustrano le trasformazioni chimiche che si hanno nella porzione inferiore del pozzo sotto l'influenza dell'energia sonica a bassa frequenza a seconda dello specifico composto chimico iniettato nell'olio grezzo pesante:
In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, il procedimento di miglioramento della qualità può anche essere effettuato in unità a monte o alla superficie a temperatura ambiente e a pressione atmosferica o a temperate e pressioni superiori alle condizioni ambiente e un catalizzatore metallico di idrogenazione finemente suddiviso può essere impiegato in un letto di reazione. Per esempio, il trasduttore può essere installato in linee di erogazione in superficie prima o dopo i serbatoi o i recipienti di erogazione dell'acqua. I reagenti possono essere dosati nelle linee nello stesso modo come nel caso nella porzione inferiore del pozzo di cui sopra .
Ovviamente, si possono effettuare parecchie altre variazioni e modifiche della presente invenzione come precedentemente riportata senza allontanarsi dallo spirito e dall'ambito della presente invenzione, come comprenderanno facilmente gli esperti nel settore. Tali variazioni e modifiche sono considerate parte della presente invenzione e rientrano nelle finalità e nell'ambito delle rivendicazioni allegate.
Claims (28)
- RIVENDICAZIONI 1. Metodo per idrotrattare e migliorare di qualità un olio grezzo pesante che contiene almeno l'1% in peso di acqua e che ha un peso specifico API inferiore a 20° che viene prodotto da un pozzo di produzione che penetra una formazione sotterranea che contiene olio grezzo pesante, che comprende: a) produrre un olio grezzo pesante dalla formazione, mediante il pozzo di produzione; e b) sottoporre l'olio grezzo pesante che contiene acqua nella porzione o foro inferiore del pozzo (downhole) a energia sonica nell'intervallo di frequenza da 400 Hz a 10 kHz alla temperatura e alla pressione prevalenti nella porzione inferiore del pozzo, e in presenza di un catalizzatore metallico di idrogenazione che fa sì che l'acqua nell'olio grezzo reagisca e formi idrogeno che poi idrotratta l'olio grezzo pesante in situ.
- 2. Metodo come riportato nella rivendicazione 1 in cui la frequenza è 1 ,25 kHz.
- 3. Metodo come riportato nella rivendicazione 1, in cui il catalizzatore è un metallo del gruppo VIII su un supporto finemente suddiviso.
- 4. Metodo come riportato nella rivendicazione 3 in cui il catalizzatore è nichel su polvere di zinco.
- 5. Metodo come riportato nella rivendicazione 1 in cui la fase b) inelude una velocità spaziale da 1 a 300 h .
- 6. Metodo per idrotrattare e migliorare di qualità un olio grezzo pesante che ha un peso specifico API inferiore a 20° che viene prodotto da un pozzo di produzione che penetra una formazione sotterranea che contiene olio grezzo pesante che contiene: a) produrre olio dalla formazione mediante il pozzo di produzione; e b) mettere a contatto l'olio grezzo pesante che viene prodotto nella porzione inferiore del pozzo di produzione con un composto chimico che comprende ammoniaca, idrazina e acido formico per formare una miscela e sottoporre la miscela di composto chimico e olio grezzo pesante a energia sonica nell'intervallo di frequenza da 400 Hz a 10 kHz in presenza di un catalizzatore metallico di idrogenazione nelle condizioni di temperatura e di pressione prevalenti nella porzione inferiore del pozzo, il che fa sì che il composto chimico reagisca e formi idrogeno che poi idrotratta in situ l'olio grezzo pesante.
- 7. Metodo come riportato nella rivendicazione 6 in cui il prodotto chimico è ammoniaca e l'idrogeno viene generato secondo l'equazione sotto:
- 8. Metodo come riportato nella rivendicazione 6 in cui il prodotto chimico è l'idrazina e l'idrogeno viene generato secondo l'equazione sotto.
- 9. Metodo come riportato nella rivendicazione 6, in cui il prodotto chimico è acido formico e l'idrogeno viene generato secondo l'equazione sotto:
- 10. Metodo come riportato nella rivendicazione 6, in cui il catalizzatore comprende nichel su zinco, platino su carbone e palladio su carbone
- 11. Metodo come riportato nella rivendicazione 6 in cui la frequenza è 1,25 kHz.
- 12. Metodo per idrotrattare e migliorare di qualità un olio grezzo pesante che contiene almeno l'1% in peso di acqua e che ha un peso specifico API inferiore a 20" che comprende sottoporre l'olio grezzo pesante ad energia sonica nell'intervallo di basse frequenze da 400 Hz a 10 kHz in presenza di un catalizzatore metallico di idrogenazione a temperatura ambiente e a pressione atmosferica il che fa sì che l'acqua reagisca e formi idrogeno che poi idrotratta in situ l'olio grezzo pesante.
- 13. Metodo come riportato nella rivendicazione 12 in cui il catalizzatore è un metallo del gruppo VIII sul supporto finemente suddiviso.
- 14. Metodo come riportato nella rivendicazione 13, in cui il catalizzatore è nichel su polvere di zinco.
- 15. Metodo come riportato nella rivendicazione 12, in cui la frequenza è 1,25 kHz.
- 16. Metodo per idrotrattare e migliorare di qualità un olio grezzo pesante che ha un peso specifico API inferiore a 20" che comprende mettere a contatto l'olio grezzo pesante con un composto chimico che comprenda ammoniaca, idrazina e acido formico per formare una miscela e sottoporre la miscela di olio grezzo pesante e composto chimico ad energia sonica nell'intervallo di basse frequenze da 400 Hz a 10 kHz e in presenza di un catalizzatore metallico di idrogenazione a temperatura ambiente a pressione atmosferica il che fa sì che il composto chimico reagisca e formi idrogeno che idrotratta poi in situ l'olio grezzo pesante.
- 17. Metodo come riportato nella rivendicazione 16 in cui il catalizzatore comprende nichel su zinco, platino su carbone e palladio su carbone.
- 18. Metodo per idrotrattare e migliorare di qualità un olio grezzo pesante che contiene almeno 200 ppm di metalli e che ha un peso specifico API inferiore a 20° che viene prodotto da un pozzo di produzione che penetra una formazione sotterranea che contiene olio grezzo pesante, che comprende: a) produrre olio grezzo pesante dalla formazione mediante il pozzo di produzione ; b) mettere a contatto l'olio grezzo pesante nella porzione inferiore del pozzo che viene prodotto nel pozzo di produzione con un composto chimico che comprende ammoniaca, idrazina e acido formico e sottoporre la miscela di composto chimico e olio grezzo pesante ad energia sonica nell'intervallo di frequenze da 400 Hz a 10 kHz alle condizioni di temperatura e di pressione prevalenti nella porzione inferiore del pozzo e in presenza di metalli nell'olio grezzo che agiscono come un catalizzatore di idrogenazione che fa sì ch il composto chimico reagisca e formi idrogeno che idrotratta poi in situ l'olio grezzo pesante.
- 19. Metodo come riportato nella rivendicazione 18, in cui l'olio grezzo pesante contiene almeno 200 ppm di vanadio (V) più nichel (Ni).
- 20. Metodo come riportato nella rivendicazione 18 in cui il prodotto chimico è ammoniaca e l'idrogeno viene generato secondo l'equazione sotto:
- 21. Metodo come riportato nella rivendicazione 18, in cui il prodotto chimico è idrazina e l'idrogeno viene generato secondo l'equazione sotto:
- 22. Metodo come riportato nella rivendicazione 18 in cui il prodotto chimico è acido formico e l'idrogeno viene generato secondo l'equazione sotto:
- 23. Metodo come riportato nella rivendicazione 18, in cui i metalli comprendono vanadio, nichel e ferro.
- 24. Metodo come riportato nella rivendicazione 18 in cui la frequenza è 1,25 kHz.
- 25. Metodo per idrotrattare e migliorare di qualità un olio grezzo pesante che contiene almeno 200 ppm di metalli e che ha un peso specifico API inferiore a 20° che comprende mettere a contatto l'olio grezzo pesante con un composto chimico che comprende ammoniaca, idrazina e acido formico per formare una miscela e sottoporre la miscela di olio grezzo pesante e composto chimico a energia sonica nell'intervallo di basse frequenze da 400 Hz a 10 kHz a temperatura ambiente e alla pressione atmosferica in presenza dei metalli nell'olio grezzo che agiscono come un catalizzatore di idrogenazione che fa sì che il composto chimico reagisca e formi idrogeno che poi idrotratta in situ l'olio grezzo pesante.
- 26. Metodo come riportato nella rivendicazione 25, in cui i metalli comprendono 200 ppm di vanadio (V) più nichel (Ni).
- 27. Metodo come riportato nella rivendicazione 25 in cui i metalli comprendono vanadio, nichel e ferro.
- 28. Metodo come riportato nella rivendicazione 25 in cui la frequenza è 1,25 kHz.
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