生产重油和沥青中的组合物和使用该组合物的方法技术

描述用于消除沥青质在地层、井筒、井筒附近区域和生产管线中沉积的组合物和使用该组合物的方法。本发明专利技术的组合物包含沥青质溶剂和降粘剂，沥青质溶剂和降粘剂以一定比例存在以显著降低含沥青质材料的粘度，同时在混合或者接触含沥青质材料时基本上消除沥青质在油层、生产管线或二者中的沉积。本发明专利技术的方法包括在地下的地质学地层中强制含沥青质溶剂和降粘剂的处理组合物接触含沥青质的烃，并在足以基本上消除沥青质在地层中沉积的条件下，从地层生产包含至少一些处理组合物和至少一些含沥青质的烃的产物组合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及重油和沥青采出(recovery)的领域，更具体地涉及用于从含有重油和沥青的油层(reservior)中生产重油和沥青的组合物和使用该组合物的方法。
技术介绍
沥青质(asphaltene)是沥青最重的和最具极性的馏分，且被定义成这样的馏分：可溶于芳香溶剂如甲苯或苯，且在添加n-烷烃如n-庚烷或n-戊烷时从油样品中沉淀。由于沥青质的复杂结构，已经证明难以确定原油中沥青质的性质。部分原因是沥青质是可溶性一类的且不是纯的组分。它们由上万种化学物种组成且组合物没有被很好的定义。此外，它们似乎彼此以及与其他油组合物以复杂的方式相互作用。有人提出沥青质以胶体颗粒的形式(Pfieffer and Saal，1940；Dickie andYen，1967)、以胶束或反胶束的形式(Storm and Sheu，1994)，或以非理想溶液中的大分子(Hiershberg等，1984)的形式存在。基于原油中沥青质的被识别的结构，这些提出的结构导致不同的建模方法。在稳定的原油中，沥青质与油的其他组分处于热力学平衡。然而沥青质可因为由于体系的压力、温度或组成的改变而引起热力学平衡破坏，从而沉淀。换句话说，组成变化和操作变化可影响沥青质在油中的溶解度并引起沥青质的沉淀。为了让液体(油)溶解溶质(沥青质)，液体和固体分子之间的相互作用应该与液体分子之间的相互作用一样强。溶解度参数，或宁可说是溶解度参数之间的区别是溶质在溶剂中的溶解度的良好量度。溶解度参数是一种内聚(cohesion)参数，其描述了浓缩材料中分子之间的相互作用。然而，具有相似溶解度参数的溶剂由于其分子的性质可具有不同的溶剂化能力。这种区别通过Hansen溶解度参数(Hansen等，1967)进行了最好地描述，该参数是解释分子性质的扩散、极性和氢键溶解度参数的结合。注意到这一点也很重要：假设两种液体完全混溶，液体混合物的溶解度参数与每种液体的量成比例。考虑到这种性质，可制备溶剂的“鸡尾酒”以具备特定的溶解度参数，从而确保溶质的溶解能力，同时提供其他性质如用于降粘的相-->对低的表面张力。众所周知，轻质烃如丙烷、丁烷等混合时不仅引起沥青质的沉淀而且引起树脂不稳定性。芳香化合物如甲苯、二甲苯等，以及一些其他溶剂如CS2是真正的沥青质溶剂。换句话说，沥青质固体溶于这些溶剂。重油和沥青非常粘且难于从油层中采出。降低重油粘度的一种方法是在其露点压力通过水平井注射烃蒸气，例如注射n-丁烷。然后稀释的油通过重力作用从注射器下方的另一个水平井生产出来。这种方法被称作蒸气萃取或“vapex”。蒸气萃取在实验室规模已经被研究了十多年，但该方法的商业应用受到局限。限制因素的一个是固体沥青质在油层和/或流水线中的沉淀和沉积。前面提到的蒸气萃取方法的主要缺点是在生产过程中沥青质在油层中的沉淀不仅引起油层岩石的润湿性改变，而且更严重的一个生产问题是油层流道(也叫油层孔隙)的封堵。在本领域称此为地层(formation)破坏。如果封堵，油层不能在合适的位置产出否则可采出的油。热方法例如蒸汽注射和循环蒸汽刺激被用来重油采出已经五十多年。然而，热方法(包括蒸汽)日益受到油层条件和环境问题的挑战。对于薄油层(thin reservoir)，损失到相邻地层的热量可能高的惊人。下面有蓄水层、断层或水敏性粘土(sensitive clay)的油层也不适合蒸汽注射。另一个限制性因素是油层深度。如果油层太深，蒸汽温度就必须得高，这导致高的热损失并引起更多工具的机械问题。一个更严重的问题是水的使用和污染，否则这些水将用于农业或其他民用目的。因此，更严格的法律的出台以使得能源工业控制/限制水的使用。用于重油采出的蒸气注射可能由于缺乏合适的油层或者环境约束/规定最终变得不引人注意。因此热采出方法的替代是必要的。上面讨论的蒸气萃取方法是蒸汽辅助重力泄油(SAGD)方法的一个变化，但其有诸多实施问题，诸如上述讨论的，即油层和流道中的固体沥青质沉淀和/或沉积。所以，需要一种实用的方法以在使用vapex方法时，降低/减轻沉淀/沉积的沥青质的负面效果。美国专利6,357,526(Abdel-Halim等)讨论重油和沥青的现场提质。其他相关专利包括以下授权于Ormat，Inc.的与原油脱沥青技术有关的专利：5,804,060、5,814,286、5,843,302、5,914,010、5,919,355、5,944,984、-->5,976,361、6,183,627、6,274,003、6,274,032、6,365,038。美国专利5,100,531讨论沥青或沥青质精炼抗污剂技术，其包括烷基取代的酚醛液体树脂联合亲水-亲脂乙烯基聚合物在原油或原油馏分物流中的使用。当加入到含有沥青或沥青质的原油物流中以防止金属或其他即陶瓷表面、特别是热传递表面结垢时，提到聚合抗污剂。
技术实现思路
根据本专利技术，描述了在从地下含烃的地质学地层或油层生产含沥青质材料如重油和/或沥青时的组合物和使用该组合物的方法，其减少或克服了使用之前已知的组合物和方法的问题。本专利技术的一个方面是包含沥青质溶剂和降粘剂的组合物，沥青质溶剂和降粘剂以一定比例存在从而显著降低含沥青质材料(如重油、沥青等)的粘度，同时当混合或者接触含沥青质材料时，基本上消除在油层、生产管线(production tubing)或二者中沥青质的沉积。在某些实施方案中，降粘剂可为烃蒸气或气体(在室温和常压)而沥青质溶剂可包含甲苯或甲苯等价物，这些组合物可被称作用于蒸气萃取方法的超溶剂。本专利技术组合物在油层条件下(约5MPa和293K)可具有大摩尔体积以最大化稀释的重油的重力效果从而泄油。本专利技术的组合物在油层条件下和/或在注射压力和温度下能够以单蒸气相或以超临界态存在，且在环境温度可具有高蒸气压(至少和异辛烷一样高)，使得能够简单地通过降压、任选加热，循环来自采出(recovered)油的组合物。本专利技术的组合物包括其中在高于约273K温度下沥青质溶剂和降粘剂至少部分混溶的那些。沥青质溶剂和降粘剂能够以约100∶1-约1∶100或约10∶1-约1∶10的体积或摩尔比存在。本专利技术的其他组合物是其中降粘剂选自下列的那些：具有1-约20个碳原子的直链、支链和环状烷烃、具有1-约20个碳原子的单烯烃、二氧化碳、吡咯烷酮如n-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和其组合。某些有用的降粘剂可为石蜡族的特征。某些实施方案可包括具有约3-约8个碳原子的n-烷烃如丙烷。减阻剂如天然的和合成的表面活性剂可用于某些实施方案，其中“天然的”在本文中指在粗重油或沥青中存在的化学物质。表面活性剂可选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂和它们的两种或更多种的结合。本-->文中给出了实例。沥青质溶剂可选自包括苯和属于下列通式(I)的苯衍生化合物以及它们的盐和混合物的组合物：其中R1-R6，R1和R6包括在内，为独立选自下列的基团：氢、羟基、卤素、硝酸盐、胺、硫酸盐、羧基、酰胺等；直链和支链烷基取代基、芳香族取代基、环状取代基、烷芳基取代基、芳烷基取代基或它们的混合物；且其中每个R基团可包含1-30个碳原子。实例包括甲苯和甲苯等价物，例如苯、二甲苯(邻、间、对)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含沥青质溶剂和降粘剂的组合物，沥青质溶剂和降粘剂以一定比例存在从而显著降低含沥青质材料的粘度，同时在混合或者接触含沥青质材料时基本上消除沥青质在油层、生产管线或二者中的沉积。

【技术特征摘要】
US 2006-6-26 11/4263591.一种包含沥青质溶剂和降粘剂的组合物，沥青质溶剂和降粘剂以一定比例存在从而显著降低含沥青质材料的粘度，同时在混合或者接触含沥青质材料时基本上消除沥青质在油层、生产管线或二者中的沉积。2.权利要求1的组合物，其中降粘剂是烃蒸气或气体，在20℃。3.权利要求1的组合物，其在约1-约10MPa的压力和约273K-474K的温度具有大摩尔体积。4.权利要求1的组合物，其在约1-约10MPa的压力和约273K-474K的温度以单蒸气相或超临界态存在。5.权利要求1的组合物，其在环境温度具有至少和异辛烷一样高的蒸气压，使得能够通过降压、任选加热，循环来自采出油的组合物。6.权利要求1的组合物，其中在高于约273K温度下沥青质溶剂和降粘剂至少部分混溶。7.权利要求1的组合物，其中沥青质溶剂和降粘剂以约100∶1-约1∶100体积或摩尔比存在。8.权利要求1的组合物，其中沥青质溶剂和降粘剂以约10∶1-约1∶10体积或摩尔比存在。9.权利要求1的组合物，其中降粘剂选自具有1-约20个碳原子的直链、支链和环状烷烃、具有1-约20个碳原子的单烯烃、二氧化碳、吡咯烷酮和其组合。10.权利要求9的组合物，其中降粘剂选自具有约3-约8个碳原子的n-烷烃。11.权利要求1的组合物，其中沥青质溶剂选自包括苯和属于下列通式(I)的苯衍生化合物以及它们的盐和混合物的组合物：其中R1-R6，R1和R6包括在内，为独立选自下列的基团：氢、羟基、卤素、硝酸盐、胺、硫酸盐、羧基、酰胺等、直链和支链烷基和链烯基取代基、芳香族取代基、环状取代基、烷芳基取代基、芳烷基取代基或它们的混合物；且其中R基团可各自包含1-30个碳原子。12.权利要求1的组合物，其中沥青质溶剂包括多环芳香烃。13.权利要求1的组合物，其中该组合物包括选自固体、液体、气体和超临界态流体的添加剂。14.权利要求1的组合物，其中沥青质溶剂、降粘剂和任何任选的添加剂具有约3(cal/cm3)0.5以内的溶解度参数。...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭家森，A哈马米，M穆哈马德，H阿尔布沃尔，AM哈拉特，
申请(专利权)人：普拉德研究及开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：AN[菏属安的列斯群岛]