一種稠油催化改質降粘採輸一體化方法
2023-11-08 03:09:12
專利名稱：一種稠油催化改質降粘採輸一體化方法
技術領域：
本發明涉及一種油田稠油油藏開採中，稠油催化改質降粘採輸一 體化方法，屬於稠油開採新技術。
背景技術：
稠油是指在油層溫度下粘度大於100mPa，s的脫氣原油，但通常都 在1000mPa，s以上。其突出的特點是瀝青質、膠質含量較高，粘度較 大。稠油粘度較大的根源是由於體系中瀝青膠質形成的大分子膠束結 構。稠油中膠質分子之間、瀝青質分子之間及二者相互之間有強烈的 氫鍵。瀝青質的芳雜稠環平面相互重疊堆砌在一起，並被極性集團之 間的氫鍵所固定，堆積起來形成微粒，再聚集為大小不同的瀝青質膠 束，形成瀝青質離子的包覆層。這種粒子通過氫鍵相互連接，形成分 子量很大的膠束，造成原油的高粘度。在稠油的開採和集輸過程中， 由於稠油的這種特殊性質，造成原油在井筒和地面油管中的流動性變 差。稠油可在油層流動，流入井筒在油管內向上流動時，因地溫不斷 降低，原油粘度不斷上升，流動阻力隨之增加，採用人工舉升也難採 出地面；即使採出地面，也難於直接用油管長距離輸送。因此開採和 集輸稠油需要降低稠油在油管內的流動阻力。普遍認為開採和集輸稠 油的核心技術是降低原油粘度，而且要大幅度降低原油的粘度，由幾 萬毫帕秒甚至是幾十萬幾百萬毫帕秒降至幾百毫帕秒。
目前降低稠油粘度的方法主要包括摻稀降粘法、加熱降粘法、 乳化降粘法、改質降粘法、微生物降粘法等。其中摻稀降粘法不僅能 降低稠油粘度，而且能降低稠油密度，增大了油水相對密度差，更有 利於脫水，但是稀油與稠油摻稀質量比高達L0 1.5: 1，如此大的稀 油用量導致稀油供應量的問題，最後，摻稀後的稠油不僅降低了稀油 質量還降低了稠油的質量；加熱降粘法包括蒸氣吞吐、蒸氣驅、火燒 油層和電加熱等，因熱傳導損失，能耗高，不適用於深層稠油開採和 長距離稠油集輸；乳化降粘法摻油溶性或水溶性降粘劑等，形成低粘 度的水包油(0/W)型乳狀液，在以後的工作中要涉及破乳工藝。改 質降粘法一種淺度的原油加工方法，以除碳或加氫使大分子烴分解為 小分子烴來降低稠油的粘度，此法對硬體要求高，投資成本大太。微 生物降粘法以具體稠油中的石蠟及膠質、瀝青質為培養基，其作用結 果是消耗自身而生成低碳鏈的成分，技術不成熟
發明內容
本發明的目的在於為了減少摻稀油的用量，摻入的稀油能重複 利用，從而減少摻稀降粘所帶來的高成本，同時使分離出的稠油再經 過催化改質降低粘度達到稠油管輸要求，直接外輸，特提供一種稠油 催化改質降粘採輸一體化方法。
為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案選用一種稀油， 按照稀油與稠油質量比0.4 1.0,摻入油井井筒中，降低稠油的粘度， 以滿足稠油開採和在井筒中流動對粘度的要求；所用的稀油是凝析油、 油田輕烴、直餾汽油、35(TC前餾分油或輕質原油的一種；其次是將從
井中採出的摻稀稠油經輸入管輸送，進入催化改質裝置的換熱器，經
換熱使溫度升高的摻稀稠油再通過加熱爐加熱到35(TC，進入蒸餾塔 內蒸出350'C以前餾分油，收集350'C以前餾分油通過換熱器，使其溫 度降低到6(TC以下，注入油井井筒對稠油進行摻稀降粘，循環使用； 將35(TC以後的重餾分油通過泵輸送到加熱爐，使溫度升高到370 420°C，再從催化劑罐用泵加入稠油質量0.05wtn/。 0.10wtM的改質催 化劑， 一同輸入催化改質反應塔內；最後在催化改質反應塔內，350 'C後的重餾分油在改質催化劑的作用下，催化改質為低粘度稠油，改 質稠油經換熱器用輸出管直接外輸。
本發明採用催化改質技術降低稠油的粘度，所用改質催化劑是油 酸鐵、油酸鎳、油酸銅、油酸鋅或氯化鎳的一種物質。在催化改質反 應塔內，催化改質溫度為370 420°C;時間為30 60min;反應壓力 為1.0 5.0MPa;催化改質技術降粘率達98%以上。
本發明使用的催化改質裝置，是由換熱器、反應塔、加熱爐、蒸 餾塔、泵和罐組成，其結構特徵是在換熱器3上聯結摻稀稠油輸入 管1，下經輸出管聯結換熱器7內管；換熱器7內管出口用管線聯結 加熱爐8，加熱爐8出口用管線聯結蒸餾塔9中部；在蒸餾塔9的塔 頂用管線聯結換熱器7,換熱器7出口直聯井筒稀油輸入管12,在蒸 餾塔9的塔底用管線聯結泵6，出口聯結加熱爐IO,加熱爐10出口用 管線聯結催化改質反應塔ll中部；催化劑罐5用管線聯結泵4,泵出 口用管線聯結催化改質反應塔11中部；催化改質反應塔11的塔頂、 塔底均用管線聯結換熱器3的內管，出口接改質稠油輸出管2。
本發明的有益效果是(1)本發明摻入的稀油可循環使用，不僅 可以節約稀油資源，還能滿足無稀油資源區的稠油開採，應用範圍廣； (2)本方法的稠油和稀油使用物理方法分離，不破壞稠油和稀油的特 性；(3)本發明的催化改質技術，不僅對一般稠油有好的降粘效果， 而且對粘度大於300000mPa S (5(TC)的超稠油有明顯催化降粘作用，降粘率均達98%以上，具有普適性強、降粘效果好的特點；(4)本發明 的催化改質技術是使稠油發生裂解和縮合反應，加入的催化劑使裂解 反應大於縮合反應，使大部分的大分子的重質組分轉化成了小分子的 輕質組分，生成小分子飽和烴的量增加、膠質中的雜原子減少，減弱 了分子之間的相互作用力，使稠油品質得到一定程度的改善。
圖l是本發明催化改質裝置的結構示意圖。圖中1、摻稀稠油輸 入管，2、改質稠油輸出管，3、換熱器，4、泵，5、催化劑罐，6、泵, 7、換熱器，8、加熱爐，9、蒸餾塔，10、加熱爐，11、催化改質反應 塔，12、井筒稀油輸入管
具體實施例方式
為了更好地理解本發明，結合實施例對本發明所述方法作進一步 說明。
本實驗採用的降，粘率計算公式
降粘率=(稠油樣品粘度—改質後稠油粘度)/稠油樣品粘度x100。/0 實施例1
按稀油與稠油質量比0.40，將凝析油和5(TC粘度為9084mPa*s的 稠油在井筒內充分攪拌混合，使稠油粘度滿足開採和井站管道輸送要 求，得到的摻稀稠油(粘度為126mPa*S)通過管道輸送到催化改質裝 置內。摻稀稠油通過換熱器3、 7換熱到一定溫度後再經加熱爐8加熱 到35(TC，在蒸餾塔9內蒸出35(TC以前餾分油，將其經換熱器7降溫 到60'C以下，通過井筒稀油輸入管12注入井筒循環摻稀使用。350°C 以後餾分油去催化改質。將35(TC以後餾分油經加熱爐10加熱到 370°C,與從催化劑罐5經泵4泵送的油酸鐵催化劑(用量0.05wt%) 混合，通入催化改質反應塔11內，在370'C溫度下催化改質30min後， 經換熱器3降溫後，通過改質稠油輸出管2直接外輸。測得改質稠油 粘度為181mPa's，改質稠油降粘率為98.00%。
實施例2
按稀油與稠油質量比0.50,將油田輕烴和50'C粘度為13210mPa-s 的稠油在井筒內充分攪拌混合，使稠油粘度滿足開採和井站管道輸送 要求，得到的摻稀稠油(粘度為124mPa's)通過管道輸送到催化改質 裝置 。摻稀稠油按照實施例1所述的方法，在38(TC下加入催化劑 油酸鎳(用量0.06wt%)催化改質40min。測得改質稠油粘度為 165mPa's，改質稠油降粘率為98.75%。實施例3
按稀油與稠油質量比0.60，將直餾汽油和50'C粘度為17460mPa-s 的稠油在井筒內充分攪拌混合，使稠油粘度滿足開採和井站管道輸送 要求，得到的摻稀稠油(粘度為78mPa's)通過管道輸送到催化改質裝 置內。摻稀稠油按照實施例1所述的方法，在390'C下加入催化劑油 酸銅(用量0.07wt%)催化改質50min。測得改質稠油粘度為297mPa-s, 改質稠油降粘率為98.30%。
實施例4
按稀油與稠油質量比0.70，將35(TC前餾分油和5(TC粘度為 105400mPa，s的稠油在井筒內充分攪拌混合，使稠油粘度滿足開採和井 站管道輸送要求，得到的摻稀稠油(粘度為187mPa*s)通過管道輸送 到催化改質裝置內。摻稀稠油按照實施例1所述的方法，在40(TC下 加入催化劑油酸鋅(用量0.08wt。/。)催化改質60min。測得改質稠油粘 度為198mPa's,改質稠油降粘率為99.81%。
實施例5
按稀油與稠油質量比0.80，將輕質原油和5(TC粘度為558500mPa-s 的稠油在井筒內充分攪拌混合，使稠油粘度滿足開採和井站管道輸送 要求，得到的摻稀稠油(粘度為263mPa，s)通過管道輸送到催化改質 裝置內。摻稀稠油按照實施例1所述的方法，在41(TC下加入催化劑 氯化鎳(用量0.09wt%)催化改質40min。測得改質稠油粘度為 798mPa's，改質稠油降粘率為99.86%。
實施例6
按稀油與稠油質量比0.90，將油田輕烴和5(TC粘度為9084mPa-s 的稠油在井筒內充分攪拌混合，使稠油粘度滿足開採和井站管道輸送 要求，得到的摻稀稠油(粘度為58mPa's)通過管道輸送到催化改質裝 置內。摻稀稠油按照實施例1所述的方法，在42(TC下加入催化劑油 酸鋅(用量0.10wt%)催化改質50min。測得改質稠油粘度為98mPa-s， 改質稠油降粘率為98.92%。
實施例7
按稀油與稠油質量比1.0，將直餾汽油和50'C粘度為13210mPa-s 的稠油在井筒內充分攪拌混合，使稠油粘度滿足開採和井站管道輸送 要求，得到的摻稀稠油(粘度為34mPa's)通過管道輸送到催化改質裝 置內。摻稀稠油按照實例1所述的方法，在38(TC下加入催化劑氯化 鎳(用量0.10wtM)催化改質60min。測得改質稠油粘度為112mPa-s, 改質稠油降粘率為99.15%。
實施例8按稀油與稠油質量比0.80，將350。C前餾分油和5(TC粘度為 17460mPa-s的稠油在井筒內充分攪拌混合，使稠油粘度滿足開採和井 站管道輸送要求，得到的摻稀稠油(粘度為52mPa，s)通過管道輸送到 催化改質裝置內。摻稀稠油按照實施例1所述的方法，在3卯。C下加 入催化劑油酸鐵(用量0.05wt。/。)催化改質30min。測得改質稠油粘度 為152mP&s，改質稠油降粘率為99.12%。
實施例9
按稀油與稠油質量比0.40，將輕質原油和50。C粘度為105400mPa-s 的稠油在井筒內充分攪拌混合，使稠油粘度滿足開採和井站管道輸送 要求，得到的摻稀稠油(粘度為177mPa，s)通過管道輸送到催化改質 裝置內。摻稀稠油按照實施例1所述的方法，在40(TC下加入催化劑 油酸鎳(用量0.06wt%)催化改質50min。測得改質稠油粘度為 215mPa's，改質稠油降粘率為99.80%。
實施例10
按稀油與稠油質量比0.50，將凝析油和50'C粘度為558500mPa-s 的稠油在井筒內充分攪拌混合，使稠油粘度滿足開採和井站管道輸送 要求，得到的摻稀稠油(粘度為372mPa's)通過管道輸送到催化改質 裝置內。摻稀稠油按照實施例1所述的方法，在41(TC下加入催化劑 油酸銅(用量0.07wt%)催化改質60min。測得改質稠油粘度為 926mPa，s，改質稠油降粘率為99.83%。
實施例11
按稀油與稠油質量比0.70，將直餾汽油和50'C粘度為9084mPa-s 的稠油在井筒內充分攪拌混合，使稠油粘度滿足開採和井站管道輸送 要求，得到的摻稀稠油(粘度為48mPa's)通過管道輸送到催化改質裝 置內。摻稀稠油按照實施例1所述的方法，在42(TC下加入催化劑氯 化鎳(用量0.08wt。/。)催化改質30min。測得改質稠油粘度為117mPa-s, 改質稠油降粘率為98.71%。
實施例12
按稀油與稠油質量比0.80，將凝析油和5(TC粘度為13210mPa-s 的稠油在井筒內充分攪拌混合，使稠油粘度滿足開採和井站管道輸送 要求，得到的摻稀稠油(粘度為55mPa's)通過管道輸送到催化改質裝 置內。摻稀稠油按照實施例1所述的方法，在370'C下加入催化劑油 酸鐵(用量0.09wtM)催化改質40min。測得改質稠油粘度為148mPa's， 改質稠油降粘率為98.88%。
實施例13
按稀油與稠油質量比1.0,將輕質原油和5(TC粘度為17460mPa-s的稠油在井筒內充分攪拌混合，使稠油粘度滿足開採和井站管道輸送
要求，得到的摻稀稠油(粘度為45mP^s)通過管道輸送到催化改質裝 置內。摻稀稠油按照實施例1所述的方法，在370。C下加入催化劑油 酸鎳(用量0.07wtn/。)催化改質60min。測得改質稠油粘度為232mPa-s， 改質稠油降粘率為98.67%。 實施例14
按稀油與稠油質量比0.90，將凝析油和50'C粘度為105400mPa-s 的稠油在井筒內充分攪拌混合，使稠油粘度滿足開採和井站管道輸送 要求，得到的摻稀稠油(粘度為176mPa's)通過管道輸送到催化改質 裝置內。摻稀稠油按照實施例1所述的方法，在38(TC下加入催化劑 油酸銅(用量0.08wt%)催化改質30min。測得改質稠油粘度為 407mPa，s，改質稠油降粘率為99.61%。
實施例15
按稀油與稠油質量比0.60，將油田輕烴和50'C粘度為558500mPa-s 的稠油在井筒內充分攪拌混合，使稠油粘度滿足開採和井站管道輸送 要求，得到的摻稀稠油(粘度為298mPa's)通過管道輸送到催化改質 裝置內。摻稀稠油按照實施例1所述的方法，在390。C下加入催化劑 油酸鋅(用量0.09wt%)催化改質40min。測得改質稠油粘度為 1072mPa's,改質稠油降粘率為99.81%。
權利要求
1、一種稠油催化改質降粘集輸一體化方法，其特徵在於選用一種稀油，按照稀油與稠油的質量比0.4～1.0，摻入油井井筒中，降低井筒中稠油的粘度，所用的稀油是凝析油、油田輕烴、直餾汽油、350℃前餾分油或輕質原油的一種；其次是將從井筒中採出的摻稀稠油經摻稀稠油輸入管(1)輸送，送入催化改質裝置的換熱器(3、7)，經換熱溫度升高的摻稀稠油再通過加熱爐(8)加熱到350℃，進入蒸餾塔(9)內蒸出350℃以前餾分油，收集350℃以前餾分油通過換熱器(7)，使其溫度降低到60℃以下，通過井筒稀油輸入管(12)注入油井井筒對稠油進行摻稀降粘、循環使用；將350℃以後的重餾分油通過泵(6)輸送到加熱爐(10)，使溫度升高至370～420℃，再從催化劑罐(5)用泵(4)加入稠油質量0.05wt％～0.10wt％的改質催化劑，一同輸入催化改質反應塔(11)內；最後在催化改質反應塔(11)內，350℃後的重餾分油在改質催化劑的作用下，催化改質為低粘度稠油，改質稠油經換熱器(3)用改質稠油輸出管(2)直接外輸。
2、 根據權利要求1所述的稠油催化改質降粘集輸一體化方法，其 特徵是所用改質催化劑是油酸鐵、油酸鎳、油酸銅、油酸鋅或氯化鎳 的一種物質。
3、 根據權利要求1所述的稠油催化改質降粘集輸一體化方法，其 特徵是在催化改質反應塔(11)內，催化改質溫度為370 420'C;時 間為30 60min;反應壓力為1.0 5.0MPa。
4、 一種實施權利要求1所述的稠油催化改質降粘集輸一體化方法 使用的催化改質裝置，是由換熱器、反應塔、加熱爐、蒸餾塔、泵和罐 組成，其特徵是在換熱器(3)上聯結摻稀稠油輸入管(1)，下經輸 出管聯結換熱器(7)內管；換熱器(7)內管出口用管線聯結加熱爐(8)， 加熱爐(8)出口用管線聯結蒸餾塔(9)中部；在蒸餾塔(9)的塔頂 用管線聯結換熱器(7)，換熱器(7)出口直聯井筒稀油輸入管(12)， 在蒸餾塔(9)的塔底用管線聯結泵(6)，出口聯結加熱爐(10),加熱 爐(10)出口聯結催化改質反應塔(11)中部；催化劑罐(5)用管線 聯結泵(4)，泵出口用管線聯結催化改質反應塔(11);催化改質反應 塔(11)的塔頂、塔底均用管線聯結換熱器(3)的內管，出口接改質 稠油輸出管(2)。
全文摘要
本發明涉及一種稠油油藏開採的稠油催化改質降粘採輸一體化方法。它能減少摻稀油用量，分離出的稠油經催化改質降粘能直接外輸。其技術方案是按照稀油與稠油的質量比0.4～1.0摻入井筒中，降低稠油粘度；再從井中採出摻稀稠油，經換熱器升溫，加熱爐加熱到350℃，進入蒸餾塔，收集350℃前餾分油經換熱器降溫，注入井筒對稠油摻稀循環使用；350℃後重餾分油用泵輸送到加熱爐升溫，再用泵加入改質催化劑，一同輸入反應塔；在反應塔內重餾分油在改質催化劑作用下，催化改質為低粘度稠油，改質稠油經換熱後直接外輸。本方法摻入的稀油可循環使用，稠油和稀油分離不破壞油的特性；本方法適用範圍廣、降粘效果好，使稠油品質得到改善，用於稠油開採。
文檔編號E21B43/24GK101649734SQ20091016761
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月9日 優先權日2009年9月9日
發明者燕 吳, 唐曉東, 崔亞軍, 豪 王, 王萍萍, 郭巧霞, 亮 陳 申請人:西南石油大學