技术领域
本发明涉及一种油田稠油油藏开采中,稠油催化改质降粘采输一 体化方法,属于稠油开采新技术。
背景技术
稠油是指在油层
温度下
粘度大于100mPa·s的脱气
原油,但通常都 在1000mPa·s以上。其突出的特点是
沥青质、胶质含量较高,粘度较 大。稠油粘度较大的根源是由于体系中沥青胶质形成的大分子胶束结 构。稠油中胶质分子之间、沥青质分子之间及二者相互之间有强烈的 氢键。沥青质的芳杂稠环平面相互重叠堆砌在一起,并被极性集团之 间的氢键所固定,堆积起来形成微粒,再聚集为大小不同的沥青质胶 束,形成沥青质离子的包覆层。这种粒子通过氢键相互连接,形成分 子量很大的胶束,造成原油的高粘度。在稠油的开采和集输过程中, 由于稠油的这种特殊性质,造成原油在井筒和地面油管中的流动性变 差。稠油可在油
层流动,流入井筒在油管内向上流动时,因地温不断 降低,原油粘度不断上升,
流动阻力随之增加,采用人工举升也难采 出地面;即使采出地面,也难于直接用油管长距离输送。因此开采和 集输稠油需要降低稠油在油管内的流动阻力。普遍认为开采和集输稠 油的核心技术是降低原油粘度,而且要大幅度降低原油的粘度,由几 万毫帕秒甚至是几十万几百万毫帕秒降至几百毫帕秒。
目前降低稠油粘度的方法主要包括:掺稀降粘法、加热降粘法、 乳化降粘法、改质降粘法、
微生物降粘法等。其中掺稀降粘法不仅能 降低稠油粘度,而且能降低稠油
密度,增大了油
水相对密度差,更有 利于脱水,但是稀油与稠油掺稀
质量比高达1.0~1.5∶1,如此大的稀 油用量导致稀油供应量的问题,最后,掺稀后的稠油不仅降低了稀油 质量还降低了稠油的质量;加热降粘法包括蒸气吞吐、蒸气驱、火烧 油层和电加热等,因热传导损失,能耗高,不适用于深层稠油开采和 长距离稠油集输;乳化降粘法掺油溶性或
水溶性降粘剂等,形成低粘 度的水包油(O/W)型乳状液,在以后的工作中要涉及破乳工艺。改 质降粘法一种浅度的原油加工方法,以除
碳或加氢使大分子
烃分解为 小分子烃来降低稠油的粘度,此法对
硬件要求高,投资成本大太。微 生物降粘法以具体稠油中的
石蜡及胶质、沥青质为培养基,其作用结 果是消耗自身而生成低碳链的成分,技术不成熟。
发明内容
本发明的目的在于:为了减少掺稀油的用量,掺入的稀油能重复 利用,从而减少掺稀降粘所带来的高成本,同时使分离出的稠油再经 过催化改质降低粘度达到稠油管输要求,直接外输,特提供一种稠油 催化改质降粘采输一体化方法。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:选用一种稀油, 按照稀油与稠油质量比0.4~1.0,掺入油井井筒中,降低稠油的粘度, 以满足稠油开采和在井筒中流动对粘度的要求;所用的稀油是凝析油、 油田轻烃、直馏
汽油、350℃前馏分油或
轻质原油的一种;其次是将从 井中采出的掺稀稠油经输入管输送,进入催化改质装置的换热器,经 换热使温度升高的掺稀稠油再通过加热炉加热到350℃,进入蒸馏塔 内蒸出350℃以前馏分油,收集350℃以前馏分油通过换热器,使其温 度降低到60℃以下,注入油井井筒对稠油进行掺稀降粘,循环使用; 将350℃以后的重馏分油通过
泵输送到加热炉,使温度升高到370~ 420℃,再从催化剂罐用泵加入稠油质量0.05wt%~0.10wt%的改质催 化剂,一同输入催化改质反应塔内;最后在催化改质反应塔内,350 ℃后的重馏分油在改质催化剂的作用下,催化改质为低粘度稠油,改 质稠油经换热器用输出管直接外输。
本发明采用催化改质技术降低稠油的粘度,所用改质催化剂是油 酸
铁、油酸镍、油酸
铜、油酸锌或氯化镍的一种物质。在催化改质反 应塔内,催化改质温度为370~420℃;时间为30~60min;反应压力 为1.0~5.0MPa;催化改质技术降粘率达98%以上。
本发明使用的催化改质装置,是由换热器、反应塔、加热炉、蒸 馏塔、泵和罐组成,其结构特征是:在换热器3上联结掺稀稠油输入 管1,下经输出管联结换热器7内管;换热器7内管出口用管线联结 加热炉8,加热炉8出口用管线联结蒸馏塔9中部;在蒸馏塔9的塔 顶用管线联结换热器7,换热器7出口直联井筒稀油输入管12,在蒸 馏塔9的塔底用管线联结泵6,出口联结加热炉10,加热炉10出口用 管线联结催化改质反应塔11中部;催化剂罐5用管线联结泵4,泵出 口用管线联结催化改质反应塔11中部;催化改质反应塔11的塔顶、 塔底均用管线联结换热器3的内管,出口接改质稠油输出管2。
本发明的有益效果是:(1)本发明掺入的稀油可循环使用,不仅 可以节约稀油资源,还能满足无稀油资源区的稠油开采,应用范围广; (2)本方法的稠油和稀油使用物理方法分离,不破坏稠油和稀油的特 性;(3)本发明的催化改质技术,不仅对一般稠油有好的降粘效果, 而且对粘度大于300000mPa·s(50℃)的超稠油有明显催化降粘作用,降 粘率均达98%以上,具有普适性强、降粘效果好的特点;(4)本发明 的催化改质技术是使稠油发生裂解和缩合反应,加入的催化剂使裂解 反应大于缩合反应,使大部分的大分子的重质组分转
化成了小分子的 轻质组分,生成小分子饱和烃的量增加、胶质中的杂
原子减少,减弱 了分子之间的相互作用力,使稠油品质得到一定程度的改善。
附图说明
图1是本发明催化改质装置的结构示意图。图中:1、掺稀稠油输 入管,2、改质稠油输出管,3、换热器,4、泵,5、催化剂罐,6、泵, 7、换热器,8、加热炉,9、蒸馏塔,10、加热炉,11、催化改质反应 塔,12、井筒稀油输入管
具体实施方式
为了更好地理解本发明,结合
实施例对本发明所述方法作进一步 说明。
本实验采用的降粘率计算公式:
降粘率=(稠油样品粘度一改质后稠油粘度)/稠油样品粘度×100%
实施例1
按稀油与稠油质量比0.40,将凝析油和50℃粘度为9084mPa·s的 稠油在井筒内充分搅拌混合,使稠油粘度满足开采和井站管道输送要 求,得到的掺稀稠油(粘度为126mPa·s)通过管道输送到催化改质装 置内。掺稀稠油通过换热器3、7换热到一定温度后再经加热炉8加热 到350℃,在蒸馏塔9内蒸出350℃以前馏分油,将其经换热器7降温 到60℃以下,通过井筒稀油输入管12
注入井筒循环掺稀使用。350℃ 以后馏分油去催化改质。将350℃以后馏分油经加热炉10加热到 370℃,与从催化剂罐5经泵4泵送的油酸铁催化剂(用量0.05wt%) 混合,通入催化改质反应塔11内,在370℃温度下催化改质30min后, 经换热器3降温后,通过改质稠油输出管2直接外输。测得改质稠油 粘度为181mPa·s,改质稠油降粘率为98.00%。
实施例2
按稀油与稠油质量比0.50,将油田轻烃和50℃粘度为13210mPa·s 的稠油在井筒内充分搅拌混合,使稠油粘度满足开采和井站管道输送 要求,得到的掺稀稠油(粘度为124mPa·s)通过管道输送到催化改质 装置内。掺稀稠油按照实施例1所述的方法,在380℃下加入催化剂 油酸镍(用量0.06wt%)催化改质40min。测得改质稠油粘度为 165mPa·s,改质稠油降粘率为98.75%。
实施例3
按稀油与稠油质量比0.60,将直馏汽油和50℃粘度为17460mPa·s 的稠油在井筒内充分搅拌混合,使稠油粘度满足开采和井站管道输送 要求,得到的掺稀稠油(粘度为78mPa·s)通过管道输送到催化改质装 置内。掺稀稠油按照实施例1所述的方法,在390℃下加入催化剂油 酸铜(用量0.07wt%)催化改质50min。测得改质稠油粘度为297mPa·s, 改质稠油降粘率为98.30%。
实施例4
按稀油与稠油质量比0.70,将350℃前馏分油和50℃粘度为 105400mPa·s的稠油在井筒内充分搅拌混合,使稠油粘度满足开采和井 站管道输送要求,得到的掺稀稠油(粘度为187mPa·s)通过管道输送 到催化改质装置内。掺稀稠油按照实施例1所述的方法,在400℃下 加入催化剂油酸锌(用量0.08wt%)催化改质60min。测得改质稠油粘 度为198mPa·s,改质稠油降粘率为99.81%。
实施例5
按稀油与稠油质量比0.80,将轻质原油和50℃粘度为558500mPa·s 的稠油在井筒内充分搅拌混合,使稠油粘度满足开采和井站管道输送 要求,得到的掺稀稠油(粘度为263mPa·s)通过管道输送到催化改质 装置内。掺稀稠油按照实施例1所述的方法,在410℃下加入催化剂 氯化镍(用量0.09wt%)催化改质40min。测得改质稠油粘度为 798mPa·s,改质稠油降粘率为99.86%。
实施例6
按稀油与稠油质量比0.90,将油田轻烃和50℃粘度为9084mPa·s 的稠油在井筒内充分搅拌混合,使稠油粘度满足开采和并站管道输送 要求,得到的掺稀稠油(粘度为58mPa·s)通过管道输送到催化改质装 置内。掺稀稠油按照实施例1所述的方法,在420℃下加入催化剂油 酸锌(用量0.10wt%)催化改质50min。测得改质稠油粘度为98mPa·s, 改质稠油降粘率为98.92%。
实施例7
按稀油与稠油质量比1.0,将直馏汽油和50℃粘度为13210mPa·s 的稠油在井筒内充分搅拌混合,使稠油粘度满足开采和井站管道输送 要求,得到的掺稀稠油(粘度为34mPa·s)通过管道输送到催化改质装 置内。掺稀稠油按照实例1所述的方法,在380℃下加入催化剂氯化 镍(用量0.10wt%)催化改质60min。测得改质稠油粘度为112mPa·s, 改质稠油降粘率为99.15%。
实施例8
按稀油与稠油质量比0.80,将350℃前馏分油和50℃粘度为 17460mPa·s的稠油在井筒内充分搅拌混合,使稠油粘度满足开采和井 站管道输送要求,得到的掺稀稠油(粘度为52mPa·s)通过管道输送到 催化改质装置内。掺稀稠油按照实施例1所述的方法,在390℃下加 入催化剂油酸铁(用量0.05wt%)催化改质30min。测得改质稠油粘度 为152mPa·s,改质稠油降粘率为99.12%。
实施例9
按稀油与稠油质量比0.40,将轻质原油和50℃粘度为105400mPa·s 的稠油在井筒内充分搅拌混合,使稠油粘度满足开采和井站管道输送 要求,得到的掺稀稠油(粘度为177mPa·s)通过管道输送到催化改质 装置内。掺稀稠油按照实施例1所述的方法,在400℃下加入催化剂 油酸镍(用量0.06wt%)催化改质50min。测得改质稠油粘度为 215mPa·s,改质稠油降粘率为99.80%。
实施例10
按稀油与稠油质量比0.50,将凝析油和50℃粘度为558500mPa·s 的稠油在井筒内充分搅拌混合,使稠油粘度满足开采和井站管道输送 要求,得到的掺稀稠油(粘度为372mPa·s)通过管道输送到催化改质 装置内。掺稀稠油按照实施例1所述的方法,在410℃下加入催化剂 油酸铜(用量0.07wt%)催化改质60min。测得改质稠油粘度为 926mPa·s,改质稠油降粘率为99.83%。
实施例11
按稀油与稠油质量比0.70,将直馏汽油和50℃粘度为9084mPa·s 的稠油在井筒内充分搅拌混合,使稠油粘度满足开采和井站管道输送 要求,得到的掺稀稠油(粘度为48mPa·s)通过管道输送到催化改质装 置内。掺稀稠油按照实施例1所述的方法,在420℃下加入催化剂氯 化镍(用量0.08wt%)催化改质30min。测得改质稠油粘度为117mPa·s, 改质稠油降粘率为98.71%。
实施例12
按稀油与稠油质量比0.80,将凝析油和50℃粘度为13210mPa·s 的稠油在井筒内充分搅拌混合,使稠油粘度满足开采和井站管道输送 要求,得到的掺稀稠油(粘度为55mPa·s)通过管道输送到催化改质装 置内。掺稀稠油按照实施例1所述的方法,在370℃下加入催化剂油 酸铁(用量0.09wt%)催化改质40min。测得改质稠油粘度为148mPa·s, 改质稠油降粘率为98.88%。
实施例13
按稀油与稠油质量比1.0,将轻质原油和50℃粘度为17460mPa·s 的稠油在井筒内充分搅拌混合,使稠油粘度满足开采和井站管道输送 要求,得到的掺稀稠油(粘度为45mPa·s)通过管道输送到催化改质装 置内。掺稀稠油按照实施例1所述的方法,在370℃下加入催化剂油 酸镍(用量0.07wt%)催化改质60min。测得改质稠油粘度为232mPa·s, 改质稠油降粘率为98.67%。
实施例14
按稀油与稠油质量比0.90,将凝析油和50℃粘度为105400mPa·s 的稠油在井筒内充分搅拌混合,使稠油粘度满足开采和井站管道输送 要求,得到的掺稀稠油(粘度为176mPa·s)通过管道输送到催化改质 装置内。掺稀稠油按照实施例1所述的方法,在380℃下加入催化剂 油酸铜(用量0.08wt%)催化改质30min。测得改质稠油粘度为 407mPa·s,改质稠油降粘率为99.61%。
实施例15
按稀油与稠油质量比0.60,将油田轻烃和50℃粘度为558500mPa·s 的稠油在井筒内充分搅拌混合,使稠油粘度满足开采和井站管道输送 要求,得到的掺稀稠油(粘度为298mPa·s)通过管道输送到催化改质 装置内。掺稀稠油按照实施例1所述的方法,在390℃下加入催化剂 油酸锌(用量0.09wt%)催化改质40min。测得改质稠油粘度为 1072mPa·s,改质稠油降粘率为99.81%。