用於開採油和/或氣的系統和方法

2023-05-24 06:34:01

專利名稱：用於開採油和/或氣的系統和方法
技術領域：
本公開內容涉及用於開採油和/或氣的系統和方法。
背景技術：
目前，大量的含硫天然氣產自天然氣井、油井(例如作為伴生氣)以及已被產生硫 化氫的細菌影響的天然氣儲層。燃料及其它氣體中硫化氫和其它硫化合物的存在長期受到 這些氣體的用戶和開採者的關注。除了這些雜質對設備和工藝的腐蝕性和其它不利影響之 外，由於硫化合物的氧化天然氣的燃燒通常產生有害的排放物。由此產生的氧化硫可能是 空氣汙染的主要來源，可能對環境產生有害影響。因此，頒布了日益嚴格的聯邦和州立法規 來努力減少或消除硫排放，並且從石油產品和天然氣等中有效除去包括有害排放物重要前 體的硫化氫會有隨之而來的益處。另外，處理硫化氫的一種方法是把它轉化為固體硫來儲 存。由於環境和美觀的原因，許多國家現在都取締了這種硫儲存形式。提高採收率(EOR)可以用來增加全世界油田油的採收。EOR主要有三種形式熱、 化學/聚合物以及注氣，它們可以用來增加從儲層的油採收，超過傳統方法所能達到的-可 能延長油田壽命並提高原油採收率。熱強化開採通過對儲層施熱起作用。最廣泛的實施形式是蒸汽驅，其降低油粘度 以便它能夠流向生產井。化學劑驅通過降低捕集殘油的毛細管力來增加採收。聚合物驅提 高注入水的波及係數。注混相氣與化學劑驅的作用方式類似。通過注入可與油混溶的流體， 可以採收被捕集的殘餘油。參考圖1，其顯示了現有技術的系統100。系統100包括地下地層102、地下地層 104、地下地層106以及地下地層108。在地面上設置開採設備110。井112穿過地層102 和104並且終止於地層106。地層106的一部分表示為114。油和氣從地層106通過井112 到開採設備UO而被開採出。將氣體和液體彼此分離，將氣體儲存在氣體儲存器116中，將 液體儲存在液體儲存器118中。氣體儲存器116中的氣體可能包含硫化氫，必須對硫化氫 進行加工、運輸、處理或儲存。屬於本申請人的未決專利申請公開2006/0254769公開了一種系統，其包括從一 地下地層採收油和/或氣的機構，所述油和/或氣含有一種或更多種硫化合物；將採收出的 油和/或氣中的至少一部分硫化合物轉化為二硫化碳配製劑(formulation)的機構；和將 至少一部分所述二硫化碳配製劑釋放到一地層中的機構。公開2006/0254769在此全部引 入作為參考。美國專利US 6149344公開了使包含硫化氫的酸性氣體通過壓縮和冷卻液化、在 壓力下與水混合併流入處理井。美國專利US6149344在此全部引入作為參考。本技術領域需要用於對液體和/或氣體中的硫化氫進行加工、運輸、處理或儲存 的改進系統和方法。本技術領域需要用於對液體和/或氣體中的硫進行加工、運輸、處理或 儲存的改進系統和方法。本技術領域還需要改進的系統和方法來提高採收率。本技術領域 還需要改進的系統和方法來利用硫化合物提高採收率，例如通過粘度降低、化學效應以及混相驅動。本技術領域還需要改進的系統和方法來製備含硫的提高採收率試劑。

發明內容
在一個方面，本發明提供了一種系統，其包括從一地下地層採收油和/或氣的機 構，所述油和/或氣含有一種或更多種硫化合物；將採收出的油和/或氣中的至少一部分硫 化合物轉化為氧硫化碳配製劑的機構；和將所述氧硫化碳配製劑的至少一部分釋放到地層 中的機構。在另一個方面，本發明提供了一種方法，其包括從一地下地層採收油和/或氣， 所述油和/或氣含有至少一種硫化合物；將採收出的油和/或氣中的至少一部分硫化合物 轉化為氧硫化碳配製劑；和將所述氧硫化碳配製劑的至少一部分釋放到地層中。在另一個方面，本發明提供了一種用於開採油和/或氣的系統，其包括從第一地 下地層採收油和/或氣的機構，所述油和/或氣含有一種或更多種硫化合物；將採收出的油 和/或氣中的至少一部分硫化合物轉化為氧硫化碳配製劑的機構；和將至少一部分所述氧 硫化碳配製劑釋放到第二地下地層中的機構。本發明的優點包括下列中的一個或多個處理硫化氫、硫和/或其它硫基化合物的改進的系統和方法。利用氧硫化碳配製劑從地層中增產烴的改進的系統和方法。利用含有氧硫化碳配製劑的流體從地層中增產烴的改進的系統和方法。生產氧硫化碳配製劑的改進的系統和方法。用於二次開採烴的改進的含有氧硫化碳配製劑的組合物。對來自液體和/或氣體的硫化合物進行加工、運輸、處理或儲存的改進的系統和 方法。提高採收率的改進的系統和方法。利用硫化合物提高採收率的改進的系統和方法。利用能夠與油就地混溶的化合物來提高採油率的改進的系統和方法。製備和/或使用包含硫的提高採收率試劑的改進的系統和方法。


圖1示出了油和/或氣開採系統。圖1示出了油和/或氣開採過程。圖3a_3d示出了油和/或氣開採系統。圖4示出了氧硫化碳配製劑生產過程。圖5示出了氧硫化碳配製劑生產過程。圖6示出了油和/或氣開採系統。
具體實施例方式現在參考圖2，在本發明的一個實施例中，示出了開採油和/或氣的工藝A，其包括 硫化合物的處理。工藝A包括步驟1，在步驟1中將油和/或氣從地下地層中採收出來，所 述油和/或氣包含硫化合物。在步驟2中，使油和/或氣中的至少一部分硫化合物轉化為
5氧硫化碳配製劑。在步驟3中，可以使至少一部分氧硫化碳配製劑或包含氧硫化碳配製劑 的混合物釋放到一地層中。可以用任何已知的方法完成含有硫化合物的油和/或氣從地下地層的採收。適當 的方法包括水下開採、地面開採、一次開採、二次開採或三次開採。用於從地下地層採收油 和/或氣的方法的選擇並不是關鍵性的。在一個實施例中，可以將含有硫化合物的油和/或氣從地層採收到井中，並通過 井和流動管線到達設備。在一些實施例中，利用諸如蒸汽、水、表面活性劑、聚合物驅的試劑 和/或可混溶的試劑(例如氧硫化碳配製劑)而提高的採收率可以用來增加來自地層的油 和/或氣的流量。在本發明的一些實施例中，硫化合物可以包括硫化氫、硫醇、除二硫化氫之外的 硫化合物和二硫化合物，或雜環硫化合物例如噻吩、苯並噻吩，或取代的和稠合環的二苯並 噻吩，或其混合物。將至少一部分硫化合物轉化成氧硫化碳配製劑可以由任何已知方法完成。適當的 方法可以包括硫化合物到硫和/或二氧化硫的氧化反應，以及由硫和/或二氧化硫與碳和 /或含碳化合物反應以形成氧硫化碳配製劑。用於將至少一部分硫化合物轉化成氧硫化碳 配製劑的方法的選擇並不是決定性的。在本發明的一些實施例中，氧硫化碳配製劑可包含氧硫化碳、二硫化碳和/或二 硫化碳衍生物例如硫代碳酸鹽、黃原酸鹽及其混合物；並且任選地包含下列中的一種或更 多種硫化氫、硫、二氧化碳、烴及其混合物。在本發明的一些實施例中，氧硫化碳配製劑的生產可以具有硫化合物的輸入，例 如直接來自地層或在分離之後。硫化合物分離在一些實施例中，可以將至少一部分硫化合物在氧化過程之前與來自地層的其它 氣體和/或液體分離。適當的分離過程包括溶劑萃取、利用淨化劑、通過壓縮和冷卻而液化 和分離硫化合物或其它已知的分離方法。可以將從油和/或氣中回收的硫化合物供給氧硫 化碳配製劑生產設備，在氧硫化碳配製劑生產設備中可以將硫化合物轉化為氧硫化碳配製 劑。在一些實施例中，硫化合物可以通過溶劑萃取被除去，同時可以再生和再循環溶 劑。用於這種萃取的溶劑包括胺類溶劑，例如仲胺和叔胺例如二異丙胺(DIPA)、甲基二乙醇 胺和三乙醇胺(TEA)的水溶液。所述油和/或氣可以在相當低的溫度下與胺類溶劑接觸以除去硫化合物。這一步 驟產生了載有硫化合物的富胺部分。可以將該富胺傳送到汽提塔/再生器例如板式塔。然 後可以將溶劑加熱以釋放出濃縮的硫化合物氣體，留下可以作為新胺溶劑再循環的貧胺部 分。富含硫化合物的酸性氣體可以經過氧化工藝。在一些實施例中，可以通過液化硫化合 物而分離硫化合物。美國專利US6149344公開了可以使包含硫化氫的酸性氣體通過壓縮和 冷卻進行液化、在壓力下與水混合併流入處理井。美國專利US6149344在此全部引入作為 參考。硫化合物轉化在本發明的一些實施例中，可以通過氧化反應例如通過Claus法、催化選擇性氧化反應或如下所述與金屬反應而將硫化合物轉化為二氧化硫和/或硫。在本發明的一些實施例中，氧化反應可以包括使硫化合物與含氧氣體在反應區中 反應以生成二氧化硫和/或硫以及其它組分。在本發明的一些實施例中，含氧氣體可以是氧、空氣、富氧空氣或貧氧空氣。催化劑在本發明的一些實施例中，可以將硫化合物在催化劑存在的情況下氧化。適當的 催化劑包括鋁、銻、鉍、鈰、鉻、鈷、銅、鏑、鉺、銪、釓、金、鉿、鈥、銥、鐵、鑭、鑥、鎂、錳、混合金 屬、鉬、釹、鎳、鈮、鋨、鈀、鉬、鐠、鉕、錸、銠、釕、釤、鈧、矽石、銀、鉭、鎝、鋱、銩、鈦、鎢、釩、鐿、 釔、鋅、鋯，它們為元素形式或例如元素的氧化物、硫化合物或碳化物的化合物形式和/或 上述中兩種或更多的組合或混合物。在本發明的一些實施例中，催化劑可以包含一層或多層金屬絲網。在一些實施例 中，催化劑可以包含催化劑的整塊結構或離散或分離單元或結構的填充床層，例如規則地 或不規則形狀的顆粒、細粒、珠粒、藥丸、彈丸、圓柱、三葉形、擠出物或球體。在本發明的一些實施例中，可以將催化劑分散在催化劑載體上。適當的催化劑載 體包括酸性絲光沸石、氧化鋁、二氧化鈰、氧化鉻、氧化鐵、層狀矽酸鹽、鑭系元素、矽石、二 氧化鈦、氧化釔、氧化鋯、其它耐火氧化物和/或上述中兩種或更多的組合或混合物。在一些實施例中，催化劑可以包括含釩物質和選自鈧、釔、鑭和釤的物質及任選的 含銻促進劑。在一些實施例中，催化劑可以包含載帶在氧化鋁上的氧化鉍。在一些實施例中，催化劑可以包含載帶在二氧化鈦上的鉬、鎳、錳、釩和/或鉻的 氧化物。在一些實施例中，催化劑可以包括包含銻、釩和鎂材料的多組分催化劑。在一些實施例中，催化劑可以包括含有與鉬或鎂結合的釩的混合金屬催化劑。在一些實施例中，催化劑可以包含載帶在矽石或二氧化鈦上的氧化鐵。在一些實施例中，催化劑可以包含載帶在矽石上的氧化鐵和氧化鋅。在一些實施例中，催化劑可以包含載帶在酸性絲光沸石或氧化鋁上的鉍和釩兩者 的氧化物和/或V2O5。在一些實施例中，催化劑可以包含載帶在非鹼性的多孔耐火氧化物上的氧化釩或 硫化釩催化劑。在一些實施例中，催化劑可以包括含二氧化鈦的混合金屬氧化物催化劑，例如其 中催化劑可以包含以重量比計佔0. 1-25%的氧化鎳和以重量比計佔0-10%的氧化鋁(其 中百分比基於載帶的催化劑計)。在一些實施例中，催化劑可以包含鉬、銠、鎳、鈀、釕和銥中的兩種或更多種的混合 物例如鉬銠混合物。在一些實施例中，混合物可以還包含鑭系元素金屬或金屬氧化物。混 合物可以負載在例如釤的鑭系元素塗覆的耐火載體上。氧化反應在本發明的一些實施例中，對於給定的工藝操作條件，氧化反應可以在溫度小於 大約500°C (例如溫度從大約150°C到大約500°C，或從大約200°C到大約300°C，或高於硫 的露點)的反應區中進行，這樣硫不會冷凝到催化劑上或在反應區中冷凝。
在本發明的一些實施例中，氧化反應可以在壓力從大約100千帕到大約1000千帕 例如壓力從大約200千帕到大約500千帕(絕對壓力)的反應區中進行。在本發明的一些實施例中，催化劑的催化表面與硫化合物的接觸時間可以維持從 大約1毫秒到大約200毫秒，例如從大約5毫秒到大約50毫秒，或從大約10毫秒到大約20毫秒。在一些實施例中，可以將硫化合物轉化為硫和/或二氧化硫，實現這種轉 化的工藝公開在美國專利申請公開號2004/0096381、2004/0022721、2004/0159583、 2003/0194366,2001/0008619,2002/0134706,2004/0096381,2004/0022721,2004/0159583 以及2001/0008619中，它們公開的內容在此全部引入作為參考。在一些實施例中，當硫化合物是硫化氫時，可以按下面的反應序列將硫化氫轉化 為硫H2S+ (n/2M) — Mn/2S+H2Mn72S — (n/2M) +S其中M表示適當的金屬，例如鐵、鈷、鎳、鉍或鉬。生成硫的這兩步反應過程在 Chang的美國專利號US4543434中公開，該專利在此全部引入作為參考。在本發明的一些實施例中，可以用本領域已知的技術從反應區除去氧化反應產物 例如硫和/或二氧化硫。對於液體反應混合物，氧化反應產物可以通過蒸餾或汽提除去。對 於氣態反應混合物，可以通過利用胺的水溶液或鹼性溶液的溶劑萃取，或通過在銅的氧化 物、鋇的氧化物或鈰的氧化物上吸收而除去氧化反應產物。氧硫化碳形成硫和/或二氧化硫可以與碳或含碳化合物和含氧化合物(如分子氧、二氫氧化物 (諸如水)、一氧化碳、或二氧化碳)在反應區中進行反應，以生成氧硫化碳配製劑。在一些實施例中，氧化合物可以在一個步驟中與硫化合物進行反應，生成二氧化 硫，然後二氧化硫可以在另一個步驟中與碳或含碳化合物在反應區中進行反應以生成氧硫 化碳配製劑。在一些實施例中，氧化合物可以在一個步驟中與碳或含碳化合物進行反應，生成 一氧化碳和/或二氧化碳，然後一氧化碳/ 二氧化碳可以在另一個步驟中與硫或含硫化合 物在反應區中進行反應以生成氧硫化碳配製劑。在一些實施例中，硫和/或硫氧化物可以在一個步驟中與碳或含碳化合物進行反 應，生成含有二硫化碳的混合物，然後二硫化碳混合物在另一個步驟中與含氧化合物、例如 二氫氧化物或二氧化碳在反應區進行反應以生成氧硫化碳配製劑。在一些實施例中，可以將產品例如氧硫化碳配製劑和其它硫化合物分離成氧硫化 碳配製劑和硫化合物部分，並且將硫化合物部分再循環以被氧化和/或與碳化合物和/或 氧化合物混合。在一些實施例中，碳化合物包括任意形式的碳，例如石墨、煤、炭、一氧化碳；烴， 例如為天然氣、甲烷、乙烷、丙烷或更重的烴。在一些實施例中，可以將硫和/或二氧化硫在大約500°C到大約900°C、例如從大 約550°C到700°C的溫度下與碳化合物和/或氧化合物混合。在一些實施例中，可以將硫和/或二氧化硫在大約100千帕到大約500千帕的壓力下與碳化合物和/或氧化合物混合。在一些實施例中，相對於碳化合物和/或氧化合物可以使用過量的硫和/或二氧 化硫(例如10-15%化學計量過量)。在一些實施例中，可以將碳化合物和/或氧化合物與硫和/或二氧化硫逆流進料 以便使組分能夠迎面碰撞。在一些實施例中，可以將硫和/或二氧化硫在催化劑存在下與碳化合物和/或氧 化合物混合。適當的催化劑包括二氧化矽_氧化鋁催化劑，例如包含從2-10%重量比的矽 石、矽膠、漂白土、碸土、活性鋁土的那些催化劑以及通常類型的能有效除去石油的有色體 和膠質形成體的粘土的那些催化劑。催化劑可以附加包含釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、錳、鎝、錸、 鐵、釕、鋨、鈷、銠、銥、鎳、鈀和/或鉬中的一種或更多種；它們為元素狀態、金屬化合物或者 氧化物和硫化合物。例如在與矽膠、漂白土和/或活性鋁土催化劑結合時，鐵、釩、鉻、鉬和 錳的氧化物和硫化合物可以用作促進劑。在一些實施例中，可以使來自反應區的產品與碳化合物進行換熱以冷卻產品和加 熱碳化合物。在一些實施例中，可以使二氧化硫和一氧化碳反應以形成氧硫化碳配製劑。這種 工藝可以包括使二氧化硫和一氧化碳在催化劑存在下反應以形成硫化羰和二氧化碳的反 應步驟。該反應可以用下列反應式來表示3C0+S02 — C0S+2C02通過除去氧硫化碳配製劑可以驅動反應到完成。該反應步驟可以由包含可還原的 金屬氧化物類型的催化劑促進，例如鉻促進的鐵催化劑、鎳-鉬、鈷-鉬、鉬或它們的任意組 合。該反應是高放熱的。可以從反應中移出大量的熱以控制溫度。反應可以在管殼式反應 器、流化床反應器或熔鹽反應器中進行。由該反應步驟回收的熱可以有利地在工藝的其它 部分中利用。氧硫化碳配製劑可以從反應器流出物中回收。作為選擇，也可以通過在溶劑 中吸收例如在反應器-吸收器塔中連續除去氧硫化碳配製劑。所述塔可以包含也作為塔填 料的催化劑顆粒。因此，催化劑不僅促進反應，而且還可以提供液體吸收劑和氣相之間接觸 的表面積。在一些實施例中，氧硫化碳配製劑可以通過元素碳和氧與硫的反應生成。元素碳 可以從甲烷中獲得，甲烷可以在沒有氧或含氧化合物的情況下熱分解成碳和氫，以保證甲 烷不會轉化成含氧化物。可以將氫收集起來單獨使用。這種分解反應所需的熱量可以由任 何希望的形式來提供。催化表面可以用來強化分解反應並因此減少反應需要的燃料。硫可 以與新生成的碳和氧反應以生成氧硫化碳配製劑，例如氣相的硫可以用於該反應。甲烷分 解反應和與硫的反應兩者可以在同一反應區進行，其中元素碳可以作為分解反應的產物沉 積在固體表面上。在分解反應沉積的碳通過與硫反應而從反應器中除去之後，硫的引入可 以停止且甲烷分解的循環重新開始。分解反應和與硫的反應還可以採用在輸送床或流化床 反應器系統中的固體載體進行。在一些實施例中，可以使硫和/或二氧化硫和碳化合物轉化為氧硫化碳配製劑， 這種工藝公開在美國專利號 7090818、4963340、2636810、3927185、4057613 和 4822938 中， 它們公開的內容在此全部引入作為參考。在本發明的一些實施例中，一氧化碳可以與二氧化硫反應以生成氧硫化碳配製劑，這種工藝在美國專利7090818中公開，其公開的內容在此全部引入作為參考。在一些實施例中，氧硫化碳形成為Claus單元中的廢氣流。這樣的氧硫化碳可以 被分離，並用於提高油採收率操作。在一些實施例中，通過氣態階段時高溫甲醇硫化，所得到的氧硫化碳產量高，產品 選擇率和轉化率高。在該工藝中使用的啟動甲醇可以有利地由採油現場所產生的天然氣供 給，這種工藝在美國專利4007254中公開，其公開的內容在此全部引入作為參考。在一些實施例中，合適的形成氧硫化碳或硫化羰的系統和流程公開在Robert J. Ferm 於 1957 年 2 月 12 日發表在 Chemical Reviews 第 621-640 頁上的〃 The Chemistry of Carbonyl Sulfide"中。例如，氧硫化碳可以在煤氣化處理期間作為蒸餾鹼黃原酸鹽或 其它有機黃嘌呤酯時的分解產物形成通過一氧化碳與硫蒸汽的反應，通過二氧化碳與沸 騰的硫的反應，通過二氧化硫、碳和氧的反應，通過使CS2氧化，作為CS2形成期間的副產 物，通過對碳的氧化物與硫化物的加熱，通過碳醯氯對硫化物的作用，或通過硫酸對烯丙基 硫氰酸鹽的作用，以及其它合適的方法。Robert J. Ferm的"The Chemistry of Carbonyl Sulfide"在此全部引入作為參考。釋放氧硫化碳配製劑釋放至少一部分氧硫化碳配製劑和/或其它液體和/或氣體可以由任何已知方法 來完成。其中一種適合的方法是將氧硫化碳配製劑注入單井中的單個導管、允許氧硫化碳 配製劑滲入和然後泵出至少一部分氧硫化碳配製劑以及氣體和/或液體。另一種適合的方 法是將氧硫化碳配製劑注入單井中的第一導管並通過單井中的第二導管泵出至少一部分 氧硫化碳配製劑以及氣體和/或液體。另一種適合的方法是將氧硫化碳配製劑注入第一井 並通過第二井泵出至少一部分氧硫化碳配製劑以及氣體和/或液體。用於注入至少一部分 氧硫化碳配製劑和/或其它液體和/或氣體的方法的選擇不是決定性的。可以使氧硫化碳配製劑和/或其它液體和/或氣體在從大約1小時到大約15天 例如從大約5小時到大約50小時的一段時間裡留置以滲入地層中。在一些實施例中，可以將氧硫化碳配製劑和/或其它液體和/或氣體在高於地層 破裂壓力的壓力下泵入地層。在一些實施例中，氧硫化碳配製劑或與其它組分混合的氧硫化碳配製劑可以混溶 在地層中的油(或其它液體)和/或天然氣中。在一些實施例中，氧硫化碳配製劑或與其 它組分混合的氧硫化碳配製劑可以與地層中的油和/或氣不混溶。在一些實施例中，可以將氧硫化碳配製劑或與其它組分混合的氧硫化碳配製劑與 地層中的油和/或氣混合以形成可以從井中開採的混合物。在一些實施例中，氧硫化碳配 製劑或與其它組分混合的氧硫化碳配製劑可以不混入地層中的油和/或氣中，這樣氧硫化 碳配製劑或與其它組分混合的氧硫化碳配製劑作為塞子穿過地層以迫使油和/或氣進入 井中。在一些實施例中，可以將一些氧硫化碳配製劑或與其它組分混合的氧硫化碳配製劑 注入井中，然後注入另一種組分，以迫使氧硫化碳配製劑或與其它組分混合的氧硫化碳配 製劑穿過地層。例如空氣、液態和/或氣態水、二氧化碳、其它氣體、其它液體和/或它們的 混合物可以用來迫使氧硫化碳配製劑或與其它組分混合的氧硫化碳配製劑穿過地層。在完成步驟3的一些實施例中，氧硫化碳配製劑與如下的一種或更多種烴混合 比如芳香烴例如苯、甲苯或二甲苯；氯代烴例如四氯化碳或二氯甲烷；其它C5-C15的烴例如汽油、柴油、礦物油、其它環烷烴或鏈烷烴；水或蒸汽；或其它硫化合物例如二硫化碳和/或 硫化氫；然後把它們注入地層以提高採收率。例如，可以將氧硫化碳配製劑、硫化氫和水的 混合物注入地層。在一些實施例中，可以將氧硫化碳配製劑或氧硫化碳配製劑混合物注入地層，從 地層開採出來，然後例如通過沸騰並冷凝而與採收的油和/或氣分離，然後可以將氧硫化 碳配製劑或氧硫化碳配製劑混合物再次注入地層。在一些實施例中，可以將氧硫化碳配製劑或氧硫化碳配製劑混合物在注入地層之 前加熱，以降低地層中流體例如重油、石蠟、浙青質等的粘度。在一些實施例中，通過使用熱流體或加熱器可以將氧硫化碳配製劑或氧硫化碳配 製劑混合物在地層中時加熱和/或沸騰，以降低地層中流體的粘度。在一些實施例中，加熱 的水和/或蒸汽可以用來加熱和/或汽化地層中的氧硫化碳配製劑。作為選擇，可利用非 水流體代替蒸汽或熱水作為加熱介質來汽化氧硫化碳配製劑，例如所述非水流體為可能對 儲層烴具有其自身的增溶效應的重芳香族溶劑。在一些實施例中，通過物理分離工藝可以將氧硫化碳配製劑從採出的原油和其它 液體中除去，這樣使得氧硫化碳配製劑可以再次使用，而剩餘的是基本上不含氧硫化碳配 製劑的原油。圖 3a_3d 現在參考圖3a，在本發明的一個實施例中，示出了系統200。系統200包括地下地 層202、地下地層204、地下地層206以及地下地層208。在地面上設置開採設備210。井 212穿過地層202和204，並在地層206中開口。地層206的部分214可以任選地被壓裂和 /或穿孔。使地層206中的油和氣開採到部分214，進入井212，並且向上移動到開採設備 210。然後開採設備可以分離氣體和液體，氣體被送入氣體處理器216，液體被送入液體儲存 器218。開採設備還包括氧硫化碳配製劑生產設備230。可以將產自井212的硫化氫和/ 或其它含硫化合物送入氧硫化碳配製劑生產設備230。氧硫化碳配製劑向下返回到井212 中(由向下的箭頭指示)，並被泵入地層206，然後與油和氣一起開採返回井212至開採設 備210。開採設備210適於氧硫化碳配製劑的再循環，例如通過沸騰氧硫化碳配製劑、將其 冷凝或過濾或使其反應，然後將氧硫化碳配製劑再注入井212。現在參考圖3b和3c，在本發明的一些實施例中，示出了系統200。系統200包括地 下地層202、地下地層204、地下地層206以及地下地層208。在地面上設置開採設備210。 井212穿過地層202和204，並在地層206中開口。地層206的部分214可以任選地被壓 裂和/或穿孔。在最初的生產期間，將地層206中的油和氣開採到部分214，進入井212，並 且向上移動到開採設備210。然後開採設備可以分離氣體和液體，氣體被送入氣體處理器 216，液體被送入液體儲存器218。開採設備還包括氧硫化碳配製劑生產設備230。可以將產自井212的硫化氫和/或其它含硫化合物送入氧硫化碳配製劑生產設備 230。如圖3b所示，可以將氧硫化碳配製劑在井212中向下泵送(由向下的箭頭指示)，並 被泵入地層206。可以使氧硫化碳配製劑在從大約1小時到大約15天例如從大約5小時到 大約50小時的一段時間裡留置以滲入地層中。在滲入期之後，如圖3c所示，然後開採氧硫化碳配製劑和油和/或氣而返回所述 井212至開採設備210。開採設備210適於分離和/或再循環氧硫化碳配製劑，例如通過沸
11騰氧硫化碳配製劑、將其冷凝或過濾或使其反應，然後再將氧硫化碳配製劑注入井212，例 如通過重複圖3b和3c所示的滲入循環大約2次到大約5次。在一些實施例中，可以將氧硫化碳配製劑在高於地層破裂壓力的壓力下泵入地層 206，例如所述壓力為破裂壓力的大約120%到大約200%。現在參考圖3d，在本發明的一些實施例中，示出了系統300。系統300包括地下地 層302、地層304、地層306以及地層308。在地面上設置開採設備310。井312穿過地層 302和304，並在地層306中開口。地層部分314可以任選地壓裂和/或穿孔。當油和氣 從地層306採出時，其進入所述部分314，並沿井312向上移動到開採設備310。可以分離 氣體和液體，並且可以將氣體送入氣體儲存器316，將液體送入液體儲存器318。開採設備 310能生產氧硫化碳配製劑，氧硫化碳配製劑可以在氧硫化碳配製劑生產設備330中生產 和貯存。可以將產自井312的硫化氫和/或其它含硫化合物送入氧硫化碳配製劑生產設備 330。將氧硫化碳配製劑向下泵入井332，到達地層306的部分334。氧硫化碳配製劑穿過 地層306以輔助油和氣的開採，然後可以將氧硫化碳配製劑、油和/或氣全部開採到井312 而到達開採設備310。氧硫化碳配製劑然後可以再循環，例如通過沸騰氧硫化碳配製劑、將 其冷凝或過濾或使其反應，然後將氧硫化碳配製劑再注入井332。在一些實施例中，氧硫化碳配製劑或與其它組分混合的氧硫化碳配製劑可以與地 層306中的油和/或氣混溶。在一些實施例中，氧硫化碳配製劑或與其它組分混合的氧硫化碳配製劑可以與地 層306中的油和/或氣不混溶。在一些實施例中，可以將氧硫化碳配製劑或與其它組分混合的氧硫化碳配製劑混 入到地層306中的油和/或氣中，以形成採出到井312的混溶混合物。在一些實施例中，氧硫化碳配製劑或與其它組分混合的氧硫化碳配製劑可以不混 入地層306中的油和/或氣中，這樣氧硫化碳配製劑或與其它組分混合的氧硫化碳配製劑 作為塞子穿過地層306以迫使油和/或氣進入井312中。在一些實施例中，可以將一些氧 硫化碳配製劑或與其它組分混合的氧硫化碳配製劑注入井332中，然後注入另一種組分， 以迫使氧硫化碳配製劑或與其它組分混合的氧硫化碳配製劑穿過地層306，所述另一種組 分例如為空氣；氣體或液體狀態的水；與一種或更多種鹽、聚合物和/或表面活性劑混合 的水；二氧化碳；其它氣體；其它液體；和/或它們的混合物。圖4:現在參考圖4，在本發明的一些實施例中，示出了氧硫化碳配製劑生產過程430。 氧硫化碳配製劑生產過程430中具有例如來自上述分離步驟的硫化氫和/或其它含硫化合 物的輸入。通過氧化反應432可以使硫化氫轉化為二氧化硫。硫化氫和二氧化硫可以在附 圖標記434指示處轉化為硫。硫可以在附圖標記436指示處與氧和碳化合物化合以生成氧 硫化碳配製劑。在一些實施例中，在附圖標記438指示處可以將在附圖標記436指示處生 成的氧硫化碳配製劑和硫化氫分離為氧硫化碳配製劑和硫化氫部分，並將硫化氫再循環到 氧化反應432。在一些實施例中，可以省略附圖標記438指示處，可以輸出在附圖標記436 指示處生成的氧硫化碳配製劑和硫化氫。可以將氧硫化碳配製劑和/或包含氧硫化碳配製 劑的混合物從氧硫化碳配製劑生產過程430中輸出。圖5:
現在參考圖5，在本發明的一些實施例中，示出了氧硫化碳配製劑生產過程530。 生產過程530包括在附圖標記532標識處將硫化氫和/或其它含硫化合物轉化為二氧化硫 的氧化反應，例如通過上面論述的Claus法或催化選擇性氧化反應進行。在附圖標記534標 識處，一氧化碳可以與二氧化硫反應以生成氧硫化碳配製劑，這種工藝在美國專利7090818 中公開，該專利公開的內容在此全部引入作為參考。圖6:現在參考圖6，在本發明的一些實施例中，示出了系統700。系統700包括地下地層 702、地層704、地層706以及地層708 ；和地下地層802、地層804、地層806以及地層808。 在地面上設置開採設備710。井712穿過地層702和704，並在地層706中開口。地層部分 714可以任選地被壓裂和/或穿孔。當油和氣從地層706採出時，其進入所述部分714，並 沿井712向上移動到開採設備710。氣體和液體可分離，並且可以將氣體送入氣體儲存器 716，將液體送入液體儲存器718。開採設備710能生產氧硫化碳配製劑，氧硫化碳配製劑可 以在氧硫化碳配製劑生產設備730中生產和貯存。可以將產自井712的硫化氫和/或其它 含硫化合物送入氧硫化碳配製劑生產設備730。將氧硫化碳配製劑通過管道734輸送到井 732並沿井732向下泵入到地層806。在地層806中，可以使用氧硫化碳配製劑以輔助從地 層806中開採油和氣。井732與井712間隔一段距離d 740。在一些實施例中，距離d 740為從大約1 千米到大約1000千米，例如從大約5千米到大約250千米，或者例如從大約10千米到大約 100千米，或者例如從大約50千米到大約75千米。變形在本發明的一些實施例中，可以例如用重力分離器或離心機，或使用本領域已知 的其它方法，分離從井212、312和/或712開採出的氣體和液體。可以將氣體部分送入氧 硫化碳配製劑生產設備230、330和/或730。在本發明的一些實施例中，可以將來自井212、312和/712的含有硫化氫的氣體部 分送入氧硫化碳配製劑生產設備230、330和/730，以通過如下方式進行硫化合物的催化選 擇性氧化反應432和/532 接觸氣體部分和含氧分子的氣體，將氣體中的含硫組分轉化為 二氧化硫，和然後任選地將如此形成的二氧化硫從氣體部分除去。在本發明的一些實施例中，系統200和/或系統300的所有組件可以彼此相距大 約10千米以內，例如大約5千米、3千米或1千米內。在一些實施例中，可以將從井212、312和/或712開採出的油和/或氣運輸到煉 油廠和/或處理設備。可以加工油和/或氣以生產比如運輸燃料(例如汽油和柴油)、加熱 燃料、潤滑劑、化學品和/或聚合物的商用產品。加工可以包括蒸餾和/或分餾油和/或氣 以生產一種或更多種餾出物餾分。在一些實施例中，油和/或氣和/或一種或更多種餾出 物餾分可以經過下列一種或更多工藝催化裂化、加氫裂化、加氫處理、焦化、熱裂化、蒸餾、 重整、聚合、異構化、烷基化、混合以及脫蠟。應當明白，完成步驟1的任何實施方式都可以與完成步驟2的任何實施方式相結 合，完成步驟2的任何實施方式可以與完成步驟3的任何實施方式相結合。完成任一步驟1-3的方法的選擇並不是決定性的。例如，步驟1可以由圖3a所示 的設備210和井212來完成，步驟2可以由圖5所示的氧硫化碳配製劑生產過程530來完成，步驟3可以由圖3a所示的設備210和井212來完成。作為選擇，步驟1和/或3可以 由圖3b和3c所示的設備210和井212來完成，或由圖3d所示的設備310和井312、332來 完成。類似地，步驟2可以由已知的任何方法來完成。最後，步驟2可以由圖4所示的氧硫 化碳配製劑生產過程430、圖5所示的氧硫化碳配製劑生產過程530或其它任何已知的氧硫 化碳配製劑生產方法來完成。示例性實施例在本發明的一個實施例中，公開了一種系統，其包括從一地下地層採收油和/或 氣的機構，所述油和/或氣含有一種或更多種硫化合物；將採收出的油和/或氣中的至少一 部分硫化合物轉化為氧硫化碳配製劑的機構；和將至少部分所述氧硫化碳配製劑釋放到地 層中的機構。在本發明的一些實施例中，用於採收的機構包括地下地層中的井和井頂部的 採收設備；用於轉化的機構包括與採收設備流體連接的轉化設備；和/或轉化設備適於由 至少一部分從井中採收出的硫化合物生產氧硫化碳配製劑。在本發明的一些實施例中，用 於採收的機構包括在地下地層中鑽出的用於採收油和/或氣的第一井以及第一井頂部的 開採設備；和/或釋放氧硫化碳配製劑的機構包括地下地層中的用於將氧硫化碳配製劑釋 放到地層中的第二井。在本發明的一些實施例中，第一井與第二井相隔15-2000米，其中該 範圍可以包括世界範圍內已知的加熱、注混相氣、主次注水方案的常用井間距。提高採收率 方案也可以延伸超過常用井間距通常數十千米，因此該範圍僅由烴儲層走向的橫向延伸限 制，通常為1千米到250千米。在本發明的一些實施例中，地下地層在水體下面和/或轉化 機構浮在水體上比如開採平臺上。在本發明的一些實施例中，系統還包括注水機構，該機構 適於在將氧硫化碳配製劑已經釋放到地層之後將水注入地下地層。在本發明的一些實施例 中，用於採收的機構包括至少一口井，所述的至少一口井包括套管和/或穿孔。在本發明的 一些實施例中，用於轉化的機構包括用於氧化第一部分硫化合物以生成二氧化硫的第一反 應器；用於使第二部分硫化合物與至少一部分二氧化硫反應以生成硫的第二反應器；和用 於使至少一部分硫與一烴類反應以生成氧硫化碳配製劑的第三反應器。在本發明的一些實 施例中，第一反應器包括加熱至少一部分來自第二反應器的硫的設備。在本發明的一些實 施例中，系統還包括將熱量從至少一部分在第三反應器中生成的氧硫化碳配製劑傳遞到至 少一部分供給第三反應器的烴的熱交換器。在本發明的一個實施例中，公開了一種方法，其包括從一地下地層採收油和/或 氣，所述油和/或氣含有至少一種硫化合物；將採收出的油和/或氣中的至少一部分硫化合 物轉化為氧硫化碳配製劑；和將至少部分所述氧硫化碳配製劑釋放到地層中。在本發明的 一些實施例中，該方法還包括，如果存在氧硫化碳配製劑，從油和/或氣中回收氧硫化碳配 製劑，然後將至少一部分回收的氧硫化碳配製劑注入地層。在本發明的一些實施例中，釋放 包括將至少一部分氧硫化碳配製劑採用與空氣、烴、液態和/或氣態水、除氧硫化碳之外的 硫化合物、二氧化碳、一氧化碳或其混合物中的一種或更多種的混合物的形式注入地層。在 本發明的一些實施例中，該方法還包括在將氧硫化碳配製劑注入地層之前或當其在地層中 時加熱氧硫化碳配製劑。在本發明的一些實施例中，將硫化合物轉化成氧硫化碳配製劑包 括將至少一部分硫化合物氧化成硫並且使至少一部分硫與烴反應以形成氧硫化碳配製劑。 在本發明的一些實施例中，將硫化合物轉化成氧硫化碳配製劑包括將至少一部分硫化合物 氧化成二氧化硫，然後將至少一部分二氧化硫轉化成硫。在本發明的一些實施例中，在注
14入氧硫化碳配製劑之後將另一種材料注入地層，所述另一種材料為例如選自空氣、液態和/ 或氣態水、二氧化碳和/或其混合物的材料。在本發明的一些實施例中，注入氧硫化碳配 製劑時的井口壓力範圍為0-37000千帕，例如3500kPa-11000kPa。在本發明的一些實施例 中，在注入二硫化碳化合物之前在地下地層中存在的油的原位粘度從0. 14cp (釐泊)到6.0 百萬cp，例如粘度為0. 3cp到30000cp。在本發明的一些實施例中，地下地層的平均滲透率 為0.0001-15達西(Darcies)，例如0.001-1達西。在本發明的一些實施例中，在注入氧硫 化碳配製劑之前地下地層中存在的任何油的含硫量為0. 5% -5%，例如1 % -3%。在本發明 的一些實施例中，轉化至少一部分硫化合物包括用空氣和/或氧氣氧化第一部分硫化合物 以生成二氧化硫；使二氧化硫與第二部分硫化合物反應以生成硫；使硫與烴反應以生成氧 硫化碳配製劑。在本發明的一些實施例中，該方法還包括在與烴反應之前加熱硫。在本發 明的一些實施例中，該方法還包括將熱量從生成的氧硫化碳配製劑傳遞到供給反應的烴。在本發明的一個實施例中，公開了一種方法，其包括在第一反應區中氧化第一部 分硫化合物以生成二氧化硫；使至少一部分二氧化硫與第二部分硫化合物在第二反應區中 反應以生成硫；和使至少一部分硫與一種或更多種烴在第三反應區中反應以生成氧硫化碳 配製劑。在本發明的一些實施例中，該方法還包括利用硫化合物氧化中產生的熱量加熱至 少一部分硫。在本發明的一些實施例中，該方法還包括使至少一部分氧硫化碳配製劑與至 少一部分烴進行熱交換、冷卻氧硫化碳配製劑和加熱烴。在本發明的一些實施例中，至少一 部分離開第二反應區的硫的溫度在100°C -450°c範圍內。在本發明的一些實施例中，加熱 後的至少一部分硫的溫度為在450°C -1000°C範圍內。在本發明的一個實施例中，公開了一種用於開採油和/或氣的系統，其包括從第 一地下地層採收油和/或氣的機構，所述油和/或氣含有一種或更多種硫化合物；將採收出 的油和/或氣中的至少一部分硫化合物轉化為氧硫化碳配製劑的機構；和將至少一部分所 述氧硫化碳配製劑釋放到第二地下地層中的機構。在本發明的一些實施例中，第一地層與 第二地層的距離小於1000千米，例如小於250千米。在本發明的一些實施例中，該系統還 包括在轉化機構和釋放機構之間的流體連接裝置。在本發明的一些實施例中，流體連接裝 置包括管道。在本發明的一些實施例中，採收機構與轉化機構的距離在100千米以內，例如 距離在10千米以內。本領域技術人員應當明白，對本發明公開的實施例、結構、材料和方法可以做許多 修改和變化而不脫離它們的精神和範圍。因此，後附的權利要求的範圍和它們的功能等同 方案將不限於這裡描述和說明的特定實施方案，實際上這些僅是示例性的。
權利要求
一種開採油和/或氣的系統，其包括從一地下地層採收油和/或氣的機構，所述油和/或氣含有一種或更多種硫化合物；將採收出的油和/或氣中的至少一部分硫化合物轉化為氧硫化碳配製劑的機構；和將所述氧硫化碳配製劑的至少一部分釋放到地層中的機構。
2.如權利要求1的系統，其中，用於採收的機構包括地下地層中的井和井頂部的採收設備；其中，用於轉化的機構包括與所述採收設備流體連接的轉化設備；以及其中，轉化設備適於由從井中採收出的至少一部分硫化合物生產氧硫化碳配製劑。
3.如權利要求1-2中的一項或多項的系統，其中，用於採收的機構包括在地下地層中鑽出的用於採收油和/或氣的第一井以及處 於所述第一井頂部的開採設備；以及其中，釋放氧硫化碳配製劑的機構包括地下地層中的用於將氧硫化碳配製劑釋放到地層中的第二井。
4.如權利要求3的系統，其中所述第一井與第二井相隔15米到250千米。
5.如權利要求1-4中的一項或多項的系統，其中，地下地層在水體下面和/或用於 轉化的機構在水體上面，用於轉化的機構為比如開採平臺；浮式開採、儲存和近海裝載船 (FPSO)；或張力腿平臺。
6.如權利要求1-5中的一項或多項的系統，還包括注水機構，該注水機構適於在將氧 硫化碳配製劑已經釋放到地層之後將水注入地下地層。
7.如權利要求1-6中的一項或多項的系統，其中，用於採收的機構包括至少一口井，所 述至少一口井包括套管和/或穿孔。
8.一種開採油和/或氣的方法，其包括從一地下地層採收油和/或氣，所述油和/或氣含有至少一種硫化合物； 將採收出的油和/或氣中的至少一部分硫化合物轉化為氧硫化碳配製劑；和 將至少一部分所述氧硫化碳配製劑釋放到地層中。
9.如權利要求8的方法，還包括，如果存在氧硫化碳配製劑，從油和/或氣中回收氧硫 化碳配製劑，然後將至少一部分回收的氧硫化碳配製劑注入地層。
10.如權利要求8-9中的一項或多項的方法，其中，釋放步驟包括將至少一部分氧硫化 碳配製劑採用與烴類、液態和/或氣態水、除諸如二硫化碳的氧硫化碳之外的硫化合物、二 氧化碳、一氧化碳或它們的混合物中的一種或更多種的混合物的形式注入地層。
11.如權利要求8-10中的一項或多項的方法，還包括在將氧硫化碳配製劑注入地層之 前或當其在地層中時加熱氧硫化碳配製劑。
12.如權利要求8-11中的一項或多項的方法，其中，將硫化合物轉化成氧硫化碳配製 劑包括將至少一部分硫化合物氧化成硫或二氧化硫並且使至少一部分硫或二氧化硫與氧 和烴反應以形成氧硫化碳配製劑。
13.如權利要求8-12中的一項或多項的方法，其中，將硫化合物轉化成氧硫化碳配製 劑包括將至少一部分硫化合物氧化成二氧化硫，然後將至少一部分二氧化硫轉化成硫。
14.如權利要求8-13中的一項或多項的方法，其中，在注入氧硫化碳配製劑之後將另 一種材料注入地層，所述另一種材料例如選自空氣、液態和/或氣態水、二氧化碳和/或它們的混合物。
15.如權利要求8-14中的一項或多項的方法，其中，在高於原始儲層壓力、0-37000千 帕的壓力下注入氧硫化碳配製劑，該壓力在二硫化碳注入開始之前測量。
16.如權利要求8-15中的一項或多項的方法，其中，在注入氧硫化碳配製劑之前地下 地層中存在的任何油的粘度為從0. 14cp到6百萬cp，例如粘度為從0. 3cp到30000cp或從 5cp 到 5000cp。
17.如權利要求8-16中的一項或多項的方法，其中，地下地層的滲透率為0.0001-15達 西，例如0. 001-1達西。
18.如權利要求8-17中的一項或多項的方法，其中，在注入氧硫化碳配製劑之前地下 地層中存在的任何油的含硫量為0. 5% -5%，例如-3%。
19.如權利要求8-18中的一項或多項的方法，還包括將至少一部分採收出的油和/或 氣轉化成選自運輸燃料例如汽油和柴油、加熱燃料、潤滑劑、化學品和/或聚合物的材料。
20.一種開採油和/或氣的系統，包括從第一地下地層採收油和/或氣的機構，所述油和/或氣含有一種或更多種硫化合物；將採收出的油和/或氣中的至少一部分硫化合物轉化為氧硫化碳配製劑的機構；和將至少一部分所述氧硫化碳配製劑釋放到第二地下地層中的機構。
21.如權利要求20所述的系統，其中，第一地層與第二地層的距離小於1000千米，例如 小於500千米，或小於250千米。
22.如權利要求20-21中的一項或多項的系統，還包括在轉化機構和釋放機構之間的 連接裝置。
23.如權利要求20-22中的一項或多項的系統，其中，連接裝置包括管道。
24.如權利要求20-23中的一項或多項的系統，其中，用於採收的機構與用於轉化的機 構的距離在100千米以內，例如距離在10千米以內，或距離在5千米以內。
25.如權利要求20-24中的一項或多項的系統，還包括選自下列組中的至少一個單元 催化裂化、加氫裂化、加氫處理、焦化、熱裂化、蒸餾、重整、聚合、異構化、烷基化、混合以及 脫蠟。
26.如權利要求25所述的系統，其中，所述至少一個單元適於將採收出的油和/或氣轉 化成選自運輸燃料例如汽油和柴油、加熱燃料、潤滑劑、化學品和/或聚合物的至少一種材 料。
全文摘要
一種系統，其包括從地下地層採收油和/或氣的機構，所述油和/或氣含有一種或更多種硫化合物；將採收出的油和/或氣中的至少一部分硫化合物轉化為氧硫化碳配製劑的機構；和將至少一部分所述氧硫化碳配製劑釋放到地層中的機構。
文檔編號B01D53/00GK101925390SQ200980103390
公開日2010年12月22日 申請日期2009年1月23日 優先權日2008年1月30日
發明者C·M·A·M·梅斯特斯, C·范登伯格, G·米爾德, K·范海爾德, P·G·莫南, P·柯林頓, R·瓦爾德斯, 王鼎千 申請人:國際殼牌研究有限公司