從產出流體中去除重金屬的管道反應的製作方法
2023-05-16 03:33:21 2
從產出流體中去除重金屬的管道反應的製作方法
【專利摘要】一種通過向輸送所述產出流體的所述管道中注入固定劑同時輸送並從產出流體(例如原油)中去除痕量水平的重金屬的方法。將有效量的所述固定劑注入到含有所述產出流體和稀釋液的管道中。所述固定劑與所述重金屬反應在所述稀釋液中形成沉澱物或可溶性複合物。將含有所述重金屬複合物的所述稀釋液與所述產出流體分離，生成具有降低的重金屬濃度的處理過的產出流體。在一個實施方案中，所述稀釋液是水，且採收後可將含有所述重金屬複合物的廢水通過注入到儲層中再循環。
【專利說明】從產出流體中去除重金屬的管道反應
[0001]相關申請交叉引用
[0002]根據35USC 119，本申請要求申請日為2012年5月16日的美國專利申請序列號61/647674的利益。本申請要求對前面提到的優先權和來自其的利益，通過引用將其公開內容併入本文中。
【技術領域】
[0003]本發明通常涉及從烴流體(例如原油和氣體)中除去包括汞的重金屬的工藝、方法和系統。
【背景技術】
[0004]管道被廣泛地用於各種工業，使得大量的物料從一個地方被輸送到另一個地方。所述輸送可以是短距離(如在工廠中)或者經過長距離(例如陸地)。利用管道將各種流體(例如油和/或氣，以及顆粒和其他懸浮於流體中的小的固體)廉價且有效地輸送。管道可以是地下的、水下的、在地表上的，且甚至是懸浮在地上的。水下管道，特別是傳送大量的石油和天然氣產品的水下管道對於能源相關工業是不可或缺的，其往往在巨大的壓力下且在低溫下且在高流速下。
[0005]石油管道和天然氣管道，包括海底管道或水下管道，通常從所述生產井(包括海底井)之一運送產出流體。這些液體可以是，但不限於，氣體、液體、乳液、漿和/或包含固體顆粒(油砂)的料流。所述產出流體可以是單相混合物、兩相混合物或者甚至三相混合物。
[0006]已經公開了從產出流體中去除重金屬的方法。通常的方法一經從地下儲層中採收所述流體並將其帶入地表生產裝置中就進行所述流體的處理。美國專利號4551237公開了使用硫化物物料的水溶液以從油頁巖中除去砷。美國專利號4877515公開了從烴料流、氣體或液體除去汞的方法。美國專利號4915818公開了從液體烴(天然氣冷凝物)中去除汞的方法，其通過與鹼金屬硫化物鹽的稀水溶液接觸。美國專利號6268543公開了用硫化合物去除單質汞的方法。美國專利號6350372公開了通過將烴進料與油溶性或油混溶性硫化合物接觸從烴進料中去除汞。美國專利號4474896公開了使用基於多硫化物的吸附劑以從氣態和液態烴料流中去除單質汞(Hg°)。
[0007]考慮到在從產出流體中去除重金屬的生產設備中昂貴的設備安裝成本，在來自生產井的烴流體到達煉油廠、海運終端或分離和製備用於出售的原油的上遊石油生產設備(包括陸上石油加工設備和海上石油加工平臺(包括浮動生產裝置、儲存裝置和卸貨(FPSO)裝置)和執行類似功能的其他設備)之前，需要從其中有效去除痕水平的重金屬。
[0008]發明概述
[0009]在一方面，本發明涉及一種同時輸送並從產出流體中去除痕量重金屬的方法。所述方法包括:從生產井中提取含有重金屬的產出流體；向所述產出流體中注入有效量的至少一種固定劑和稀釋液，形成混合物；將所述混合物通過從所述生產井的管道輸送足夠的距離，使得至少一部分的所述重金屬與所述混合物中至少一種固定劑反應；並作為複合物提取到所述稀釋液中；和將含有所述重金屬複合物的所述稀釋液與所述產出流體分離，得到具有降低的重金屬濃度的處理過的產出流體。
[0010]在另一方面，本發明涉及一種同時輸送並從原油中去除汞的方法。所述方法包括:從生產井中提取含有痕量汞的原油；向所述原油中注入有效量的至少一種固定劑和有效量的水，形成混合物；將所述混合物通過管道輸送足夠的距離，使得至少一部分的汞與所述固定劑反應，形成在水中的可溶性汞複合物；將含有所述可溶性汞複合物的水與所述原油分離，得到具有降低的汞濃度的處理過的原油。
[0011]附圖簡述
[0012]圖1是從一個或多個海底油井到浮動生產、儲存和卸貨(FPSO)裝置的管道調節系統的實施方案的示意圖。
[0013]圖2是具有一個或多個中間收集和/或加工設備的管道調節系統的示意圖。
[0014]發明詳述
[0015]下面的術語將具有以下含義被用在整個說明書中，除非另有說明。
[0016]「烴」指的是烴料流，例如原油和/或天然氣。
[0017]「產出流體」指的是烴氣體和/或液體(例如原油)，其經由生產井從地質地層採收，包括通常與所述烴一起採收的烴和水的混合物。
[0018]「原油」指的是烴材料，包括通常為液體形式的原油和凝析油。在一些溫度和/或壓力的地層條件下，所述原油可以呈固相。在某些條件下，所述原油可以呈緩慢流動的非常濃密的液態相，如果流動的話，例如作為包含油砂或浙青微粒的漿相。儘管本文中的描述有時指的是原油(crude)或原油(crude oil),除非另有說明，原油(crude oi I)的描述也包括烴氣體。
[0019]「生產井」是產出流體通過其被從含油的地質地層輸送到地表的井，無論所述表面是海底、在水上的固定或浮式結構或陸地。提供在地面上的地面設備用於處理和加工來自地層的所述產出流體。生產井可以與井口或井互換使用。
[0020]「產出水」指的是在石油和天然氣的生產中生成的水，包括地層水(天然存在於儲層中的水)，以及通過矩陣注入或斷裂注入預先注入到地層中的水，其可以是任何原生水、含水層的水、海水、脫鹽水、工業的副產物水以及它們的組合。在一個實施方案中，產出水是產出流體的組分。
[0021]「FPS0」(浮動生產、儲存和卸貨裝置)是用於烴類加工和石油/氣儲存的浮動船。在一個實施方案中，所述FPSO加工原油、水、氣和沉積物的輸入料流，並產生具有可接受性能(包括重金屬水平，例如汞、蒸氣壓、鹼性沉積物和水(BS&W)值等)的可運輸原油。
[0022]「管道調節系統」指的是含有產出流體和至少一種用於從所述產出流體中除去至少一種重金屬的化學試劑的管道。
[0023]「痕量」指的是在產出流體中的重金屬的量。所述量根據所述流體的來源和重金屬的類型而變化，例如，從幾個PPb至高達30，OOOppb的萊和砷。
[0024]「重金屬」指的是金、銀、汞、鋨、釕、鈾、鎘、錫、鉛和砷。儘管在本文中的描述指的是汞去除，在一個實施方案中，所述處理從所述產出流體中去除一種或多種所述重金屬。
[0025]「硫化汞」可以與HgS互換使用，指的是硫化亞汞、硫化汞或它們的混合物。通常，硫化汞以具有每摩爾汞離子I摩爾二價硫離子的化學計量當量的硫化汞的形式存在。硫化汞可以以任何常見的晶體形式，例如，辰砂、黑辰砂、超辰砂或它們的組合。
[0026]「固定劑」指的是添加到所述管道中以與在所述產出流體中的重金屬形成複合物的化學試劑，或者將所述重金屬轉化成可溶於(例如，水)的化合物的化學試劑，所述稀釋液被加到所述管道以協助所述產出流體在所述管道中的流動。
[0027]本發明涉及同時輸送和去除包含在產生流體(例如原油、天然氣等)中的重金屬的方法。在與足量的稀釋液(例如，包括產出水和/或輕質烴)被通過管道輸送的過程中，充分混合發生在用於反應的所述管道中，所述反應發生在所述固定劑和重金屬(例如汞、砷等)之間，所述重金屬被提取到所述稀釋液中或從所述原油中沉澱出來。
[0028]用於去除重金屬的產出流體:重金屬(例如鉛、鋅、汞、銀、砷等)可以以痕量存在於所有類型的烴料流(例如原油和天然氣)中。一些原油含有痕量的重質汞和/或砷。汞和/或砷的量可以根據原料來源從低於分析檢測極限到幾千PPb變化。
[0029]砷物種可以以各種形式存在於產出流體中，包括但不限於:三甲基胂、胂(AsH3)、三苯基胂(Ph3As)、三苯基胂氧化物(Ph3AsO)、砷硫化物礦物(例如，As4S4或AsS或As2S3)、金屬砷硫化物礦物(例如，FeAsS ； (Co, Ni, Fe) AsS ； (Fe, Co) AsS)、砷的硒化物(例如，As2Se5, As2Se3)、砷的反應性硫物種、有機砷物種和保持在小水滴中的無機砷。
[0030]汞可以以單質汞Hgc1、離子汞、無機汞化合物和/或有機汞化合物存在於產出流體中。例子包括但不限於:滷化萊、滷化亞萊、氧化萊、硫化萊、硫酸萊、硫酸亞萊、萊的硒化物、汞的氫氧化物、有機汞化合物以及它們的混合物。汞可以作為可以通過過濾或離心除去的顆粒汞存在。在一個實施方案中所述顆粒汞主要為非揮發性的。
[0031]在一個實施方案中,所述產出流體是含有至少50pbbw萊的原油。在另一個實施方案中，所述汞水平至少為lOOpbbw。在含汞原油的一個實施方案中，少於50%的所述汞可通過汽提去除(或多於50%的所述汞是非揮發性的)。在另一個實施方案中，在所述原油中的至少65%的所述汞是非揮發性的。在第三個實施方案中，至少75%的所述汞是顆粒類型或非揮發性類型。
[0032]在一個實施方案中，在所述管道中輸送的所述產出流體是以原油和水的混合物的形式。對於一些生產井，在所述原油中產出水的量可以高達在所述管道中輸送的所述原油/水混合物的98%。
[0033]管道反應:所述管道反應系統通過向所述管道中添加至少一種化學試劑作為固定齊U，有效地降低了來自產出流體的重金屬(例如汞和/或砷)的水平。可以將所述固定劑與稀釋液一起引入到所述管道中或者沒有稀釋液自身單獨地引入到所述管道中、在井口引入到所述生產井中、引入到管匯中、引入到在井眼的井下位置中、引入在所述生產井和加工設備之間的管道中的中間位置或上述的組合。在一個實施方案中，所述稀釋液是在生成流體中的產出水。
[0034]在一個實施方案中，將所述固定劑在所述井口或接近所述井口(例如，在所述井口的100ft內)的入口點引入到所述管道中，並與所述稀釋液分開引入。在另一個實施方案中，將所述固定劑連同稀釋液一起引入到所述生產井中。在仍另一個實施方案中，將所述固定劑引入到在加工設備中運送原油的管道中，使得反應在所述原油到達其目的地(例如在所述設備中的一件裝置)之前在所述管道中發生。
[0035]在一個實施方案中，所述稀釋液是非飲用水，例如原生水、含水層的水、海水、脫鹽水、油田產出水、工業副產物水或它們的組合。在另一個實施方案中，所述稀釋液是輕質烴，例如，戊烷、柴油、瓦斯油、煤油、汽油、苯、甲苯、庚烷等。根據待被輸送的產出流體和使用的稀釋液的類型，在所述管道中稀釋液與所述產出流體的體積比，在一個實施方案中可以為20:1-1:20 ;在另一個實施方案中，5:1-1:5且在另一個實施方案中，4:1_1:1。
[0036]在所述管道中，所述固定劑有效地將重金屬從所述產出流體提取到稀釋液(例如水)中。所述管道具有足夠的長度使得在通過其輸送產出流體的過程中，發生產出流體和水充分的混合，使得反應發生在所述固定劑和所述重金屬之間，使得重金屬(例如汞)形成不溶性複合物，或者被從所述產出流體中提取到所述水相中。在一個其中汞與所述固定劑反應以形成不溶性複合物的實施方案中，然後可以通過過濾、沉降或本領域已知的其它方法去除所述重金屬，例如，從石油液體料流或天然氣液體料流中去除固體以產生具有降低的汞含量的烴產物。在另一個其中汞與所述固定劑反應且被作為可溶性化合物提取到所述稀釋液中的實施方案中，可將富含汞的水相與所述原油通過本領域已知的方式(例如重力沉降槽、聚結器、分離器等)在所述管道的目的地的加工設備上分離，以生產具有降低的汞含量的烴產物。
[0037]所述管道足夠長使得在一個實施方案中至少I分鐘的停留時間，在另一個實施方案中至少10分鐘，在仍另一個實施方案中至少30分鐘，在第四個實施方案中至少10小時。所述管道可以是延伸數百甚至數千公裡的20-200小時。在一個實施方案中，所述反應經過相對短的管道發生，例如，至少1m但小於50m的設施內運輸。在仍另一個實施方案中，所述反應發生在用於長距離輸送的至少0.5km、至少50km、至少500km且在另一個實施方案中小於10，OOOkm的管道段中。在一個實施方案中，在所述管道中的流動為湍流，且在另一個實施方案中，所述流動是層流。
[0038]為了從所述產出流體中通過充分的混合有效地除去汞以產生在產出流體例如原油中的水分散體或水包油，在一個實施方案中，所述管道具有至少0.lm/s的最小的表觀液速(基於組合的油和水相)；在第二個實施方案中至少0.5m/s ;且在第三個實施方案中至少5m/s。在一個輸送某些產出流體或在某些傳輸條件下(例如，重油和/或以低的表觀速度)的實施方案中，在所述管道中的自然混合可以通過在所述固定劑的引入點處或在所述管道的下遊間隔處的混合器來擴大。例子包括如在David S.Dickey的Kirk-OthmerEncyclopedia of Chemical Technology, Mixing and Blending第 10章中描述的靜態混合器或在線混合器，通過引用併入本文中。
[0039]根據在所述管道中運送的所述產出流體(例如，具有低粘度的油砂、原油等)，在一個實施方案中，將所述管道的溫度保持在至少5°C的溫度下，在第二個實施方案中至少10°C，且在第二個實施方案中，至少10°C。可將所述產出流體與加熱的稀釋液在生產地點混合，然後再通過所述管道泵送，使得在所述管道中的混合物在所述固定劑的入口點具有5-70°C的溫度。在一個實施方案中，將含有固定劑的水蒸汽或熱水在入口點注入或在沿著所述管道的間隔處注入，得到對於所述管道反應發生期望的化學和溫度。
[0040]所述管道反應系統可以是基於陸地的或位於海底的，從生產地點延伸至原油加工設備且從地表井口或其他來源接收生產流。例子包括海底管道，其中所述管道的巨大深度可使所述管道相對難以達到，並且其中所述管道包括形成堅固的壓力頭的頭或垂直截面。所述管道系統可以是在岸上的、離岸的(作為平臺、FPSO等)或它們的組合。對於離岸位置，所述管道系統可以是升到所述水面(井平臺)上的構造或者其可以是子表面(在海床上)。
[0041]在一個其中所述生產地點是在距離所述加工設備足夠距離的實施方案中，所述管道系統包括中間分離、收集和/或加工設備。所述中間設備含有一個或多個供料罐以分發固定劑和/或其它加工助劑(例如起泡劑、NaOH、稀釋劑等)以利於產出流體到所述管道中的流動。所述中間設備也可以包括例如重力分離器、板狀分離器、水力旋流器、聚結器、離心機、過濾器、收集罐等的設備，用於分離、儲存和處理與所述原油分離後的回收水。在一個實施方案中，所述分離在目的地實施，且在另一個實施方案中，在沿著所述管道的間隔處。
[0042]在對於生產或加工設備中的管道系統的一個實施方案中，所述管道可以從第一設備延伸到位於不同位置或加工廠的不同地區的另一設備。所述第一設備可以是在其中所述固定劑首先被引入或與所述產出流體混合的容器。所述第二設備可以是用於油/水分離的分離器或另一容器。在一個實施方案中，可將額外的化學試劑(例如配位劑)加入到所述第二設備中以促進油/水分離，以回收處理過的原油和用於隨後水處理或廢棄的廢水。
[0043]在一個實施方案中，將與所述處理過的原油分離後的廢水回注到所述石油儲層或天然氣儲層(生產的或貧化的)中。在另一個實施方案中，將所述廢水注入到所述儲層中進一步處理，然後再廢棄。在另一個實施方案中，處理所述廢水以滿足對於水質和排放的環境條例。
[0044]在所述管道反應後的一個實施方案中，將至少50%的汞從所述產出流體中除去，得到在所述處理過的烴中少於10ppbw的汞濃度。在另一個實施方案中，將至少50%的砷從產出流體(例如頁巖油)中除去，得到在所述處理過的烴中具有小於10ppbw砷的處理過的頁巖油。在所述管道反應後的仍另一個實施方案中，將至少50%的汞從所述產出流體中除去，得到在所述處理過的烴中少於50ppbw的汞濃度。在另一個實施方案中，將至少50%的砷從產出流體(例如頁巖油)中除去，得到在所述處理過的烴中具有小於50ppbw砷的處理過的頁巖油。在一個實施方案中，將至少75%的所述重金屬(例如汞和/或砷)從產出流體(例如原油)中除去；且在第二個實施方案中，至少90%。
[0045]固定劑:在除去砷和/或汞的一個實施方案中，所述固定劑是用於與所述重金屬形成硫複合物的硫基化合物。例子包括有機和無機硫化物物料(包括多硫化物)，其在一些實施方案中，將所述重金屬複合物轉化為比溶於產出流體(例如頁巖油)更易溶於水稀釋液的形式。在一個實施方案中，所述硫基化合物選自多硫化鈉、多硫化銨以及它們的混合物。
[0046]在一個實施方案中，所述固定劑是用於將汞作為可溶性汞硫複合物提取到水稀釋液中的水溶性單原子硫物種，例如，鈉的硫化物和鹼金屬硫化物(例如硫氫化物或銨的硫化物)。在另一個實施方案中，所述硫基化合物是硫化氫、二硫化物鹽或多硫化物中的任一個，形成的沉澱物需要通過過濾、離心等從所述處理過的產出流體中分離。在仍另一個實施方案中，所述固定劑是有機多硫化物，例如二 -叔-壬基-多硫化物。在另一個實施方案中，所述硫基化合物是含有至少一個與汞反應的硫原子的有機化合物，如在美國專利號6685824中公開的；通過引用將相關公開內容併入本文中。例子包括但不限於:二硫代氨基甲酸酯類、硫化烯烴、硫醇、噻吩、苯硫酚、單硫代有機酸和二硫代有機酸以及單硫酯和二硫酯。
[0047]在一個處理/去除在氣相中的重金屬(例如單質汞)的實施方案中，所述固定劑是多硫化物(有機的或無機的)，其將所述單質汞轉化為溶於所述稀釋液的物種，例如HgS2H-。
[0048]在另一個實施方案中，所述固定劑是氧化劑，其將所述重金屬轉化為可溶於水的氧化態。示例性的固定劑包括單質滷素或含滷素的化合物(例如，Cl2、I2、F2*Br2)，滷素的鹼金屬鹽(例如，滷化物、二氧化氯等)；重金屬陽離子的碘化物；碘化銨；鹼金屬碘化物；亞乙基二胺二氫碘化物；次氯酸根離子(0C1-例如NaOCl、NaOCl2、NaOCl3、NaOCl4、Ca (OCl) 2、NaC103、NaClO2等);三氯氧化釩；芬頓試劑；次溴酸根離子；氯代二噁英；碘酸13 (例如碘酸鉀K13和碘酸鈉Na13);單過硫酸鹽；像氫氧化鈣的過氧化物鹼金屬鹽；能夠氧化碘化物的過氧化物酶；氧化物，過氧化物和混合的氧化物，包括齒氧化物、它們的酸及其鹽。在一個實施方案中，所述固定劑選自KMn04、K2S2O8, K2CrO7和Cl2。在另一個實施方案中，所述固定劑選自過硫酸鹽的組。在仍另一個實施方案中，所述固定劑選自過硼酸鈉、過硼酸鉀、碳酸鈉水合物、過氧單硫酸鹽、過氧碳酸鈉、過氧碳酸氫鈉以及它們的混合物。
[0049]在一個實施方案中，除了至少一種固定劑，也將配位劑加入到所述固定劑中以與在所述產出流體中的所述重金屬陽離子(例如Hg2+離子)形成強的複合物，將重金屬複合物從所述油相和/或油-水乳液的界面相通過形成水溶性複合物提取到所述水相中。被添加到氧化固定劑中的配位劑的例子包括肼、焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)、硫代硫酸鈉(Na2S2O3)、硫脲、硫代硫酸鹽(例如Na2S2O3)、乙二胺四乙酸以及它們的組合。在一個向固定劑中加入配位劑的實施方案中，首先將所述固定劑加入到所述管道中以氧化所述重金屬，然後將所述配位劑隨後加入以形成可溶於水的複合物。可將所述配位劑在沿著所述管道的間隔處注入，或者可將其在引入所述固定劑後添加。
[0050]可將所述固定劑如以固體形式或漿化的/溶解在稀釋液(例如，水、醇類(如甲醇、乙醇、丙醇))中、輕質烴稀釋液中的形式或它們的組合的形式，以使得所述處理過的產出流體具有小於10ppbw的汞濃度的有效量來添加。有效量指的是固定劑與重金屬在一個實施方案中1:1至100,000:1的摩爾比的充足的量，在第二個實施方案中，5:1至20，000:I ;在第三個實施方案中，50:1至10，000:1 ;在第四個實施方案中，100:1至5000:1 ;且在第五個實施方案中，150:1至500:1。如果將配位劑加入到所述管道反應中以有效地將可溶性重金屬(例如汞)穩定(與其形成複合物)在油-水混合物中，配位劑與可溶性汞在一個實施方案中以2:1至約100,000:1的摩爾比的量；在第二個實施方案中，5:1至約3000:I ;且在第三個實施方案中，20:1至500:1。
[0051]可將所述固定劑使用本領域已知的傳統設備(例如計量泵或噴射泵)注入到所述管道中或注入到井下位置。在一個添加作為固定劑的氧化劑和配位劑的實施方案中，可將所述氧化劑加入到所述管道中且然後通過第一靜態混合器混合。可加入所述配位劑且通過第二靜態混合器混合，然後使其進入所述管道中，使得所述反應進行充分轉化。
[0052]一些所述固定劑可能需要特殊處理，例如，耐腐蝕的設備和/或安全程序。在一個使用次氯酸鈉作為固定劑的實施方案中，通過使用市售可得的電-氯化系統，所述溶液可以原位生成，使得原位生成的次氯酸鈉用於直接注入到所述管道中。在另一個實施方案中，允許所述管道反應發生在提供足夠停留時間使得從所述產出流體中去除目標重金屬的部分。例如，需要特殊處理的所述管道反應部分可以從所述生產井到位於距離所述生產井短距離的中間加工設備來運行，用於所述處理過的產出流體與含有重金屬和腐蝕性固定劑的廢水的收集和分離。可將額外的水稀釋液注入到所述管道中用於所述處理過的產出流體從所述中間加工設備到目的地(例如，船舶終端或FPSO)的輸送。
[0053]說明附圖的實施方案:參考附圖進一步說明本發明的實施方案。
[0054]圖1是示例性的具有管道控制系統的浮動生產、儲存和卸貨(FPSO)裝置的示意圖，其用於從烴類(例如來自一個或多個海底油井102的石油和天然氣)中除去重金屬。在一個實施方案中，用於向所述管道中分發至少一種固定劑、與設備100結合使用的系統104位於水面106上。所述分發系統104服務一個或多個位於海底108中的海底生產井102。通常，每個井102包括井口 112和相關設備，其位於在地下地層116中形成的井眼114之上。將產出流體經由管道120運送到地表收集設備，例如FPSO 100或單獨的構造(例如中間收集和/或加工設備(未示出))。可將所述流體至少部分地通過中間收集和/或加工設備(未示出)以未處理狀態或在處理後運送到地表設備100中。線路120直接從井口 112或從多個井口 112接收產物流的管匯(未示出)延伸。
[0055]流動線路120包括終止於所述FPSO 100的垂直部分或升降器124 (未示出)。所述分發系統104連續地或間歇地向所述流動線路120或所述油井102中注入至少一種固定劑用於去除重金屬。
[0056]在一個實施方案中，所述分發系統104可以與一個或多個沿著所述流動線路120和所述油井102選擇的位置放置的傳感器132 —起使用。在生產操作過程中，所述分發系統104向所述流動線路120中提供(或泵送)一種或多種固定劑。該固定劑的提供可以是連續的、間歇的或響應於傳感器測量值而主動控制的。在控制操作的一個模式中，所述分發系統104接收來自所述傳感器132的信號，關於與所述產出流體的特性密切相關的參數，例如溫度、壓力、流速、水量、在所述產出流體中基於形成的中間複合物的重金屬的濃度等。基於所述傳感器132提供的數據，所述分發系統104決定所述管道反應發生所需的固定劑的適當類型和/或量，以減少汞、砷等的濃度。
[0057]在實施方案中，所述分發系統104可以包括一條或多條供應線140、142、144，分別向在接近所述井口或正好在井口 102上的所述管道120中、向管匯(未示出)中或向在所述井眼114的井下位置分發固定劑(例如固定劑例如次氯酸鈉等)。可將一個供料罐或多個供料罐146和注入裝置148定位在地表設備110上用於向所述分發系統104連續供料。在其他的實施方案中，一條或多條供應線140、142、144可以在所述管道120中或沿著所述管道120，用於固定劑向所述管道120中的間歇分發，以去除重金屬。
[0058]儘管在圖1中示出多個分發點，應當理解的是單一的分發點可以是足夠的。另外，上面討論的位置僅僅是在該位置可將所述固定劑分發到所述產出流體中用於管道反應的代表性位置。所述管道120可以在生產井和距離位於煉油廠或海運終端的設備100的遠程位置之間在陸地上延伸。最終，所述分發系統104並不限定於分發用於除去重金屬的固定齊U。它也可用於向所述管道中加入其它加工助劑。
[0059]在如圖2所示的一個實施方案中，所述管道反應系統還包括中間收集和/或加工設備。如圖所示，將石油平臺2與管線10連接以接收來自井口 4的產出流體，與管線12用於供應去除重金屬所需要的稀釋液。將井口樹4通過輸出管道6連接到第一加工設備8上，所述第一加工設備8通過管道10和管道12連接到位於其遠端的第二加工設備14上。所述設備8和14可以是浮動的和/或將其固定到海床上。在一個實施方案中，所述設備含有一個或多個供料罐以向所述管道10中分發固定劑或其它加工助劑。在另一個實施方案中，所述設備可以包括例如重力分離器、板狀分離器、水力旋流器、聚結器、離心機、過濾器等的設備，用於收集和原油與含有重金屬的水的分離，和含有去除的汞的廢水到管道86中向在油井78下的儲層中的排放。
【權利要求】
1.同時輸送並從產出流體中去除痕量重金屬的方法，所述方法包括: 在管道中輸送產出流體和稀釋液的混合物， 向運送所述產出流體的所述管道中注入有效量的固定劑以形成混合物，在所述管道中輸送所述混合物的同時，使得至少一部分的所述重金屬與所述固定劑反應，在所述稀釋液中形成重金屬複合物， 將含有所述重金屬複合物的所述稀釋液與所述產出流體分離，得到具有降低的重金屬濃度的處理過的產出流體。
2.權利要求1的方法，其中在井口或井眼將所述固定劑注入所述管道中。
3.權利要求1的方法，其中所述稀釋液包含從所述生產井中與所述產出流體一起提取的產出水。
4.權利要求1的方法，其中至少一部分的所述重金屬複合物在所述稀釋液中是可溶的。
5.權利要求1的方法，其中所述至少一部分的所述重金屬複合物是固體沉澱物。
6.權利要求1的方法，還包括將所述稀釋液注入到所述管道中，然後再向所述管道中注入有效量的固定劑。
7.權利要求6的方法，其中將所述稀釋液以稀釋液與產出流體20:1-1:20的體積比注入到所述管道中。
8.權利要求1的方法，其中所述稀釋液是水且所述產出流體是原油。
9.權利要求1的方法，其中所述重金屬選自汞、砷以及它們的組合。
10.權利要求1的方法，其中所述管道至少為0.5km。
11.權利要求1的方法，其中在所述管道中輸送的所述混合物具有至少0.lm/s的表觀液速。
12.權利要求1的方法，其中將所述固定劑以固定劑與重金屬1:1-100,000:1的摩爾比注入到管線中。
13.權利要求1的方法，其中所述重金屬含有汞，所述稀釋液是水，所述固定劑選自鹼金屬硫化物、鹼金屬氫硫化物、銨的硫化物以及它們的混合物，且其中將汞提取到水中形成含有可溶性汞複合物的廢水料流。
14.權利要求1的方法，其中所述重金屬含有汞，所述稀釋液是水，且其中所述固定劑還包含氧化劑，用於將汞提取到水中形成含有可溶性汞複合物的廢水料流。
15.權利要求1的方法，其中所述重金屬含有汞，所述稀釋液是水，所述固定劑是用於形成固體汞複合物的多硫化物化合物。
16.權利要求1的方法，其中將含有所述重金屬複合物的所述稀釋液與所述產出流體分尚包括: 將含有所述重金屬複合物的所述稀釋液與所述產出流體通過重力分離、過濾、離心以及它們的組合中的任一種來分離，得到具有降低的重金屬濃度的處理過的產出流體。
17.權利要求1的方法，其中所述處理過的產出流體具有小於10ppbw的汞濃度。
18.權利要求1的方法，還包括在所述分離步驟後回收所述稀釋液用於注入到石油儲層或天然氣儲層中。
19.權利要求1的方法，其中含有所述重金屬複合物的所述稀釋液與所述產出流體的分離在浮動生產、儲存和卸貨(FPSO)裝置上實施。
20.權利要求1的方法，其中含有所述重金屬複合物的所述稀釋液與所述產出流體的分離沿著所述管道間隔進行。
21.權利要求1的方法，其中含有所述重金屬複合物的所述稀釋液與所述產出流體的分離在所述管道的終點進行。
22.同時輸送並從產出流體中去除痕量重金屬的方法，所述方法包括: 從生產井中提取稀釋液和含有重金屬的產出流體的混合物， 向所述混合物中注入有效量的至少一種固定劑， 將所述混合物通過管道輸送足夠的距離，使得至少一部分的所述重金屬與所述至少一種固定劑反應並作為複合物提取到所述稀釋液中；和 將含有所述重金屬複合物的所述稀釋液與所述產出流體分離，得到具有降低的重金屬濃度的處理過的產出流體。 其中所述固定劑選自單質滷素；含滷素的化合物；硫化物物料；次氯酸鹽；單過硫酸鹽；過氧化物的鹼金屬鹽；氧化物；過氧化物；過硫酸鹽以及它們的混合物的組。
23.同時從原油中去除汞且在管道中輸送所述原油的方法，所述方法包括: 向運送原油的所述管道中注入有效量的至少一種固定劑和足夠量的水，形成混合物； 將所述混合物通過管道輸送足夠的距離，使得至少一部分汞與所述固定劑反應，形成在水中的可溶性汞複合物；和 將含有所述可溶性汞複合物的水與所述原油分離，得到具有小於10ppbw汞的處理過的原油。
24.同時輸送並從產出流體中去除痕量重金屬的方法，所述方法包括: 在管道中輸送產出流體和稀釋液的混合物， 向運送所述產出流體的所述管道中注入有效量的固定劑以形成混合物，使得在所述管道中輸送所述混合物的同時至少一部分的所述重金屬與所述固定劑反應，形成不溶於所述產出流體和所述稀釋液的重金屬複合物， 將所述不溶性重金屬複合物與所述稀釋液和產出流體分離，得到具有降低的重金屬濃度的處理過的烴料流。
【文檔編號】C10G31/09GK104302738SQ201380025193
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年5月16日 優先權日:2012年5月16日
【發明者】D·L·蓋洛普, S·耶恩, L·A·楊, D·J·歐萊爾, R·E·庫珀 申請人:雪佛龍美國公司