Способ улучшения и рекуперации отходов, тяжелых и сверхтяжелых углеводородов
Изобретение относится к способу повышения качества тяжелого и/или сверхтяжелого углеводорода, а преимущественно для выделения и повышения качества углеводородов в отходах буровых растворов. Изобретение описывает способ повышения сортности тяжелого углеводорода, включающий следующие стадии: использование тяжелого углеводорода; контактирование тяжелого углеводорода с растворителем в условиях повышения сортности, благодаря чему получают первый продукт, включающий смесь углеводорода повышенной сортности и растворителя, и второй продукт, включающий асфальтеновый отход, воду и растворитель, где условия повышения сортности включают манометрическое давление в пределах от примерно 100 до примерно 350 фунтов/кв.дюйм и температуру в пределах от примерно 30 до примерно 100°С; и подача первого продукта в сепаратор для отделения углеводорода повышенной сортности от растворителя. Изобретение также касается системы для повышения сортности тяжелого углеводорода. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 табл., 2 ил.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
В данной заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке № 60/817030, поданной 27 июня 2006 г.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к способу и системе повышения качества тяжелого и/или сверхтяжелого углеводорода, а преимущественно для выделения и повышения качества углеводородов в отходах буровых растворов.
Для хранения накопленных отходов буровых растворов во время процесса бурения при добыче нефти, а также во время эксплуатации данного нефтяного месторождения используют скважины для углеводородных отходов. Во время бурения с целью удаления отходов песка необходимо вводить буровую головку и вспомогательные средства. Для того чтобы упростить бурение, используют буровые растворы. Когда буровая головка проходит через различные подземные формации, буровые растворы смешиваются с сырой нефтью, и образовавшуюся смесь использованных растворов как правило размещают в скважине для предусмотренной последующей обработки.
Однако когда накопленное внутри скважин количество становится большим, приемлемая технология для соответствующей его обработки оказывается непригодной. Большое количество сырого углеводорода хранят среди отходов буровых растворов. В некоторых случаях количество углеводорода, содержащегося в скважинах, оказывается намного большим, чем количество бурового раствора. С течением времени растворы в этих скважинах транспортируют в большие резервуары, из которых предусмотрено извлечение по меньшей мере углеводородной фракции, но это дает небольшой эффект или оказывается безуспешным. Более того сточная вода и буровые фракции не разделяют для соответствующего размещения.
Это вызывает проблему, заключающуюся в том, что для накопления в течение нескольких лет больших количеств отходов углеводородных продуктов и буровых фракций используют множество резервуаров без какого-либо вмешательства с целью выделить из них какой-либо продукт. В этих скважинах для отходов количество углеводородов оказывается настолько большим, что если их извлечь, их можно было бы использовать в дальнейшем в процессах переработки нефти или любом другом процессе, пригодном для превращения выделенного углеводорода.
Другой важной проблемой, связанной с размещением и накоплением отходов буровых растворов, является то, что скважины, содержащие эти растворы, могут загрязнять грунтовые воды и почву вследствие медленного проникновения таких растворов через почву и создавать экологические проблемы для будущих поколений.
В некоторых случаях такие растворы обрабатывают настолько, чтобы удалить воду и буровые растворы, тогда как большое количество оставшегося углеводорода транспортируют в другой резервуар, как правило намного большего размера, в котором в течение очень длительного времени накапливают огромные количества таких углеводородов без какой-либо обработки вообще. Углеводород, содержащийся в этих резервуарах, не обладает качеством, позволяющим его использовать в каком-либо другом процессе. В таком состоянии эти большие скважины или резервуары сохраняют неопределенно долго.
В других случаях отходы углеводородов, содержащиеся в таких резервуарах, сжигают, что, разумеется, вызывает потери углеводородного ресурса, а также приводит к возникновению экологических проблем.
Попытки выделить углеводород сопряжены с затруднениями технологического порядка из-за присутствия в углеводороде эмульсий воды, которые очень трудно разрушить. Попытки обработать такие отходы углеводородов включают многостадийный метод, требующий разбавления, деэмульгирования, нагревания и центрифугирования.
Даже когда используют этот многостадийный метод, полученный углеводородный продукт содержит большое количество нежелательного материала, который ограничивает или предотвращает применение углеводорода при дальнейшей очистке или проведении других процессов.
Ясно, что существует потребность в разработке способа выделения углеводородов из источников отходов углеводородов, в частности из скважин для отходов буровых растворов и т.п.
Известной малозатратной технологии, пригодной для выделения и повышения качества отходов углеводородных продуктов, поступающих из больших скважин для буровых фракций, не существует.
Аналогичные потребности существуют также в случаях некоторых тяжелых или сверхтяжелых углеводородов, получаемых из скважины после начала добычи. Известны экстракция тяжелых и сверхтяжелых углеводородов и их обработка путем разбавления легкими или средними углеводородами с получением так называемой совместной сырой нефти. Однако такие способы применимы для транспортировочных целей, и их осуществление не позволяет существенно улучшить или повысить сортность продукта.
Экстракцию углеводородов, происходящих из битуминозного песчаника или битуминозных нефтеносных пород, обычно осуществляют с использованием сочетания воды, гидроксида натрия и высокой температуры. Это приводит к более высоким затратам и является экологически грубой обработкой.
Таким образом, все еще существуют потребности в разработке усовершенствованных способах получения и повышения сортности тяжелых и сверхтяжелых углеводородов и углеводородов из битуминозного песчаника или битуминозных нефтеносных пород при уменьшенных затратах и экологически более дружественным путем.
Для улучшения тяжелых и сверхтяжелых сырых углеводородов используют способы деасфальтизации. Примеры этих известных способов включают те, которые описаны в US 4017383, 4482453, 4572781, 4747936, 4781819, 5944984 и 6405799. Однако эти способы осуществляют в жестких условиях давления и температуры, которые препятствуют их экономически эффективному применению.
В соответствии с вышеизложенным основным объектом изобретения является разработка способа малозатратного выделения и повышения сортности тяжелых и сверхтяжелых углеводородов из скважин, резервуаров и т.п. для отходов буровых растворов.
Другим объектом изобретения является разработка такого способа, при осуществлении которого используют дешевые и вполне доступные материалы.
Еще одним объектом изобретения является создание системы для осуществления такого способа, которая является модульной по конструкции и простой в размещении, применении и техническом обслуживании.
Другие объекты и преимущества изобретения очевидны из изложенного ниже.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вышеуказанные задачи и преимущества достигаются в соответствии с изобретением.
В соответствии с изобретением предлагается способ повышения сортности тяжелого углеводорода, который включает следующие стадии: получение тяжелого углеводорода; контактирование тяжелого углеводорода с растворителем в таких условиях повышения сортности, чтобы получить первый продукт, включающий смесь углеводорода повышенной сортности и растворителя, и второй продукт, включающий асфальтеновый отход, воду и растворитель; и подача первого продукта в сепаратор для отделения углеводорода повышенной сортности от растворителя.
Предлагается также система повышения сортности тяжелого углеводорода, включающая реактор, сообщающийся с источником тяжелого углеводорода и растворителем и пригодный для контактирования тяжелого углеводорода и растворителя при температуре в пределах от примерно 30 до примерно 100°С и под манометрическим давлением в пределах от примерно 100 до примерно 350 фунтов/кв.дюйм, причем у реактора имеются первое выпускное приспособление для транспортировки из реактора первого продукта, содержащего углеводород повышенной сортности и растворитель, и второе выпускное приспособление для транспортировки из реактора второго продукта, содержащего асфальтеновый отход, воду и растворитель; первый сепаратор, сообщающийся с первым выпускным приспособлением реактора и обладающий первым выпускным приспособлением первого сепаратора для транспортировки выделенного растворителя как продукта и вторым выпускным приспособлением первого сепаратора для транспортировки выделенного углеводородного продукта повышенной сортности; второй сепаратор, сообщающийся со вторым выпускным приспособлением реактора и обладающий первым выпускным приспособлением второго сепаратора для транспортировки выделенного растворителя как продукта, вторым выпускным приспособлением второго сепаратора для транспортировки выделенных отходов асфальтенового продукта и третьим выпускным приспособлением второго сепаратора для транспортировки воды; резервуар для хранения углеводорода, сообщающийся со вторым выпускным приспособлением первого сепаратора для приема и хранения углеводородного продукта повышенной сортности; резервуар для хранения асфальтена, сообщающийся со вторым выпускным приспособлением второго сепаратора для приема и хранения асфальтенового отхода; резервуар для хранения воды, сообщающийся с третьим выпускным приспособлением второго сепаратора для приема и хранения выделенной воды; и компрессор, сообщающийся с первым выпускным приспособлением первого сепаратора и первым выпускным приспособлением второго сепаратора для приема и сжатия выделенного растворителя из первого сепаратора и второго сепаратора, и обладающий выпускным приспособлением, обратно сообщающимся с реактором.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения изобретения приведено ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи,
где на фиг.1 схематически проиллюстрированы система и способ по настоящему изобретению, а
на фиг.2 проиллюстрированы результаты, полученные по примеру 1.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к улучшению тяжелых углеводородов, а более конкретно к способу и системе выделения и повышения сортности тяжелых углеводородов, которые являются экономичными и эффективными и которые можно применять, например, для выделения и повышения сортности углеводородов из скважин для отходов буровых растворов.
В соответствии с изобретением тяжелые и сверхтяжелые углеводороды выделяют и обрабатывают для повышения сортности введением в контакт с растворителем в реакторе в относительно мягких условиях, а затем разделяют с получением углеводорода повышенной сортности, который может быть использован для дальнейшей обработки и т.п. Одно особенно предпочтительное применение настоящего изобретения заключается в выделении таких углеводородов из хранящихся отходов буровых растворов. По другому варианту способ по настоящему изобретению можно также применять при получении углеводорода повышенной сортности из битуминозных песчаника и нефтеносных пород и т.п. Способ по настоящему изобретению представляет собой способ деасфальтизации, а растворитель в таких способах действует как жидкостно-жидкостная экстракционная среда, содействующая осаждению асфальтена, воды и отстоев, содержащихся в отходах углеводородного продукта.
Как сказано выше, один типичный исходный материал для способа по настоящему изобретению представляет собой отходы буровых растворов. Такая текучая среда, как правило, содержит углеводороды, смешанные с водой и иногда эмульгированные в ней, и содержит различные твердые частицы и другие материалы, которые усложняют обработку и применение. Физико-химические характеристики типичного исходного материала представлены ниже в таблице 1.
| Таблица 1 | |
| Физико-химические характеристики | Диапазон значений |
| Плотность в градусах API (Американского нефтяного института) | 5-20 |
| Содержание водорода (мас.%) | 9,0-12 |
| Содержание углерода (мас.%) | 78-85 |
| Содержание серы (мас.%) | 2,0-5,0 |
| Содержание никеля (част./млн) | 60-90 |
| Содержание железа (част./млн) | 100-405 |
| Содержание ванадия (част./млн) | 270-800 |
| Кислотность (мг КОН/г) | 0,22-4,5 |
| Содержание насыщенных веществ (мас.%) | 36,23-57,58 |
| Содержание смол (мас.%) | 19,72-27,33 |
| Содержание асфальтенов (мас.%) | 6,85-12,11 |
| Содержание ароматических соединений (мас.%) | 24,22-47,07 |
В широком объеме настоящего изобретения может быть повышена сортность углеводородов других типов. Так, например, предлагаемый способ можно также использовать для повышения сортности и получения из подземных резервуаров тяжелых и сверхтяжелых углеводородов.
Когда исходный углеводород представляет собой отходы буровых растворов, принимают меры предосторожности для гарантии того, что удаляют весь большой направляемый в отход материал, такой как железный мусор, буровой мусор и т.д.
Эти растворы первоначально могут быть закачены в резервуар для хранения возле реактора с использованием вакуумных устройств или вблизи скважины для отходов буровых растворов может быть размещена система. Если резервуар для отходов является полутвердым, транспортировка для подачи в резервуар для хранения или непосредственно в реактор может быть осуществлена с использованием механических средств, таких как пересыпное устройство. Обычно большинство этих отходов буровых скважин являются жидкостями с высокими плотностями, которые могут быть перекачены в реакторную зону с помощью вакуума.
Как изложено выше, сортность углеводородного исходного материала повышают введением в контакт со сравнительно легким растворителем, предпочтительно с легкой нефтяной фракцией, С2-С5. Примеры предпочтительных растворителей включают, хотя ими их список не ограничен, пропан, сжиженный нефтяной газ (СНГ), сжиженный природный газ (СПГ) и их смеси. Они представляют собой нефтезаводские газы, которые могут быть легко получены из газовых и нефтяных скважин.
В соответствии с изобретением растворитель и исходный углеводородный материал вводят в контакт между собой в реакторе и воздействуют в реакторе условиями, которые приводят к повышению сортности углеводорода. Предпочтительные условия обработки включают температуру в пределах от примерно 30 до примерно 100° и манометрическое давление в пределах от примерно 100 до примерно 350 фунтов/кв. дюйм. Продолжительность обработки варьируют в зависимости от природы углеводородного исходного материала, а, как правило, она находится в пределах от 10 до 60 мин, если реакция протекает непрерывно, и в пределах от 30 до 1440 мин, если реакцию проводят как периодический процесс. Как это обсуждается ниже, в предпочтительном варианте процесс может быть проведен как непрерывный, вследствие чего продолжительность реакции может быть соответствующим образом выражена как продолжительность пребывания внутри реактора.
Для достижения условий повышения сортности можно использовать самые разнообразные реакторы, как это изложено выше. Далее, хотя сосуд, в котором происходит контактирование, называют реактором, существует оборудование самых разнообразных типов, с применением которого можно проводить эту реакцию, и оборудование этих других типов предусмотрено для включения в понятие "реактор" в широком смысле этого слова. Так, например, процесс может быть осуществлен с использованием смесителя, обладающего либо механическими смесительными деталями, либо смесительными средствами для газовых потоков, либо и теми, и другими, или может быть использован смеситель для жидкостей и газов с механическим смешением или без него. По другому варианту реактором может служить гравитационный или циклонный отстойник или центробежный седиментатор, или т.п.
Предпочтительны реакторы смесительно-седиментаторного типа, поскольку они обеспечивают механическое смешение без риска затопления, а также поскольку они помогают избежать образования стабильных эмульсий. Такой реактор представляет собой закрытый приемный сосуд, в котором механическое перемешивание и седиментацию осуществляют за счет гравитации и/или центрифугирования.
В ходе проведения периодического процесса как смешение, так и седиментацию можно осуществлять в том же реакторе. В этом случае реактор может быть модифицирован для того, чтобы в целях повышения эффективности приспособить различные вспомогательные средства.
Когда процесс проводят как непрерывный процесс, эти стадии можно осуществлять последовательно.
После стадии контактирования из реактора получают два определенных продукта или потока продуктов. Первый продукт или поток продуктов представляет собой смесь углеводорода повышенной сортности и растворителя. Второй продукт или поток продуктов состоит из асфальтенового отхода, воды и растворителя.
Первый продукт, содержащий углеводород повышенной сортности и растворитель, в предпочтительном варианте направляют в сепаратор с получением конечного углеводородного продукта повышенной сортности и рециклового растворителя. Продукт повышенной сортности можно направлять в резервуар для хранения или непосредственно на дальнейшую обработку, которая необходима. Растворитель можно соответствующим образом возвратить назад, в начало процесса, например посредством компрессора или т.п.
Второй продукт, содержащий асфальтеновый отход, воду и растворитель, может быть также направлен в сепаратор для разделения на три продукта или потока продуктов, включающих асфальтен, воду и растворитель.
Первый продукт, как правило, отводят из верхнего выпускного приспособления реактора, в то время как второй продукт, как правило, отводят через нижнее выпускное приспособление реактора.
Растворитель в предпочтительном варианте направляют в тот же рецикловый поток, что и выделенный из первого продукта растворитель. В предпочтительном варианте асфальтеновый отход хранят в приемлемом сосуде или резервуаре для хранения. Этот материал в целесообразном варианте может быть использован при строительстве или ремонте дорог. Почву и другие отстои, получаемые при осуществлении этого способа, также можно использовать для различных целей. Наконец, водный компонент можно хранить и/или обрабатывать и возвращать в другие процессы или использовать для других целей, в частности для орошаемых культур.
Растворитель и углеводород в предпочтительном варианте вводят в контакт при регулируемом массовом отношении углеводорода к растворителю, которое в целесообразном варианте может находиться в пределах от примерно 1:1 до примерно 1:3. Как это проиллюстрировано ниже в примерах, при использовании разных отношений углеводорода к растворителю получают разные результаты. Далее, разные растворители по-разному направляют реакцию, вследствие чего приемлемый растворитель необходимо выбирать, основываясь на целевых результатах.
Сепараторы, используемые для обработки первого и второго продуктов, могут представлять собой обычные вертикальные системы для газо-жидкостного разделения или могут быть также сепараторами других типов, например таких, как циклонные и/или центробежные сепараторы.
На фиг.1 схематически проиллюстрирован способ в соответствии с настоящим изобретением. На фиг.1 показан способ 10, включающий стадию 12 контактирования, которую можно осуществлять в приемлемом реакторе, как обсуждалось выше, две стадии 14, 16 разделения, резервуар 18 для хранения, содержащий углеводород повышенной сортности, резервуар 20 для хранения, содержащий асфальтеновый отход, резервуар 22 для хранения, содержащий воду из процесса, и компрессор 24, схематически продемонстрированный на фиг.1 как стадия сжатия.
На стадии 12 контактирования поток углеводорода и растворителя или продукта получают через одно выпускное приспособление 25 по линии 26, а поток асфальтенового отхода, воды и растворителя или продукта - через другое выпускное приспособление 27 по линии 28. Линия 26 приводит к первому сепаратору, проиллюстрированному как стадия 14 и обладающему двумя выпускными приспособлениями 30, 32. Линия 28 приводит ко второму сепаратору, проиллюстрированному как стадия 16 и обладающему тремя выпускными приспособлениями 34, 36, 38.
Выпускное приспособление 30 позволяет транспортировать растворитель из сепаратора 14 по линии 40 в компрессор 24. Выпускное приспособление 32 позволяет транспортировать выделенный и улучшенный углеводород или углеводород повышенной сортности по линии 42 в резервуар 18 для хранения.
Выпускное приспособление 34 позволяет транспортировать выделенный растворитель из сепаратора 16 по линии 44 в компрессор 24. Выпускное приспособление 36 позволяет транспортировать асфальтеновый отход из сепаратора 16 по линии 46 в резервуар 20 для хранения. Выпускное приспособление 38 позволяет транспортировать выделенную воду по линии 48 в резервуар 22 для хранения.
Компрессор 24 направляет растворитель назад в реактор для стадии 12 контактирования по линии 50 с растворителем, получаемым из источника 52 свежего растворителя, или без него.
Подача углеводорода в реактор для стадии 12 контактирования на фиг.1 схематически проиллюстрирована позицией 54.
Таким образом, проиллюстрированная система может быть транспортирована в модульной форме к различным представляющим интерес местам, например на участок скважины для отходов буровых растворов или скважины, пробуренной в подземную формацию битуминозного песчаника, ее можно применять для получения углеводорода повышенной сортности, воды и асфальтеновых продуктов, используя только исходный углеводородный материал и источник легкого растворителя.
По другому варианту из таких компонентов может быть собрано постоянное технологическое устройство и к этому технологическому устройству можно транспортировать отходы бурового раствора. И реактор, и сепараторы представляют собой оборудование, которое легко доступно и специалисту в данной области техники известно. Резервуарами для хранения могут служить любые приемлемые сосуды для хранения продукта, который предназначен для хранения, и они также, по-видимому, известны специалисту в данной области техники.
Пример 1
Этот пример иллюстрирует способ повышения сортности углеводорода, содержащегося в смеси отходов углеводородных буровых растворов из скважин для отходов фракций буровых растворов из Восточной Венесуэлы. Эта смесь отходов буровых растворов обладает определенной экспериментальным путем плотностью в градусах API 11.
Образец из приблизительно 100 г смеси помещали в реакторную камеру при массовых отношениях углеводородной смеси к растворителю (СПГ) 1:1, 1:2 и 1:3. Количество используемого растворителя определяли, основываясь на эффективной массе углеводорода после удаления из скважины. Применяли реактор типа поршень/цилиндр. Продолжительность контактирования между углеводородной смесью и растворителем задавали на 48 ч под манометрическим давлением 300 фунтов/кв.дюйм и при температуре 60°С. Этот процесс представлял собой процесс периодического типа.
По прошествии времени реакции фракцию углеводорода/растворителя из реактора через верхнее выпускное приспособление реактора направляли в сепаратор. Более того нижнюю смесь воды, отстоя, растворителя и асфальтовой фракции отводили через нижнее выпускное приспособление реактора. Этот процесс повторяли четыре раза для каждого отношения углеводородная смесь/растворитель. Средние результаты этих процессов указаны в таблице 2.
Примечание: УВ означает углеводородную смесь из скважины.
По полученным экспериментальным результатам сделаны следующие представляющие интерес наблюдения. Во-первых, при всех использованных массовых соотношениях (1:1, 1:2 и 1:3) об улучшении отходов углеводородной смеси свидетельствует повышение плотности в градусах API. Эта плотность увеличивается на 16, 23 и 29 градусов при соотношениях соответственно 1:1, 1:2 и 1:3. Во-вторых, при увеличении количеств растворителя добиваются более высокой степени улучшения в процентах получаемой углеводородной фракции как продукта. В-третьих, при увеличении количеств растворителя количество получаемых асфальтеновых остатков уменьшается (см. фиг.2).
В дополнение к повышению плотности в градусах API происходит заметное снижение содержания асфальтена, ванадия, никеля, железа и серы. В таблице 3 представлены результаты этого примера для образца, в котором соотношение было равным 1:1.
| Таблица 3 | ||
| Свойства | Исходная УВ смесь из скважин | Улучшенный углеводород |
| Плотность в градусах API | 11,6 | 27,8 |
| Асфальтен (мас.%) | 11,64 | 0,32 |
| Сера (мас.%) | 3,2 | 1,81 |
| Железо (част./млн) | 120±6 | 5,9±0,3 |
| Никель (част./млн) | 69 | 24 |
| Ванадий (част./млн) | 297 | <10 |
Пример 2
В этом примере использовали смесь углеводородных отходов бурового раствора из скважины для отходов в западной части Венесуэлы. Начальная плотность в градусах API составляла 11 и образец содержал от 14,6 до 15% воды и отстой (в мас.%/с). Углеводородную смесь оценивали с использованием СПГ в качестве растворителя, а также с использованием пропана в качестве растворителя при точно таких же массовых соотношениях, как указанные в примере 1. Продолжительность контактирования/реакции задавали на 48 ч под манометрическим давлением 300 фунтов/кв.дюйм и при температуре 60°С.
По истечении времени реакции процесс разделения проводили так, как сказано в примере 1. Через основание отводили твердую смесь (асфальтена, отстоя, воды и некоторого количества растворителя). Из верхней части отводили рекуперированную и улучшенную углеводородную фракцию совместно с большей частью растворителя. После последующего разделения получали и оценивали конечный продукт повышенной сортности, результаты представлены в таблице 4.
| Таблица 4 | |||
| Образец УВ | Улучшенный УВ (в градусах API) | Соотношение УВ:растворитель | Выход (мас.%) |
| 11,6° API | 27,8 (СПГ) | 1:1 | 87,3 |
| 14,6-15 (мас.%/с) | 20 (пропан) | 1:1 | 60 |
Как показано в таблице 4, плотность в градусах API повышалась в обоих экспериментах, с использованием как СПГ, так и пропана, в сравнении с первоначальной расчетной плотностью углеводородной смеси в градусах API из скважины для отходов с буровой фракцией из Западной Венесуэлы. Это повышение плотности в градусах API находилось в пределах от примерно 10 до примерно 16 градусов. Существует разница в процентах выделенного из смеси отходов углеводорода в зависимости от растворителя. Конкретно СПГ обеспечивает более эффективное извлечение, чем пропан. Однако у применения пропана имеется одно преимущество, состоящее в более высокой селективности в отношении экстракции легких углеводородных компонентов из отходов углеводородной смеси.
Пример 3
Этот пример демонстрирует применение настоящего изобретения для улучшения углеводородного остатка из процесса перегонки при 400°С углеводорода с плотностью в градусах API 16. Остаток обладал исходной плотностью в градусах API 8. Данный пример также служит примером улучшения сверхтяжелого углеводорода (8° API) из венесуэльской нефти зоны Ориноко. Для этого примера образец брали непосредственно из формации. В обоих случаях экспериментальный процесс проводили с использованием СПГ в качестве растворителя при массовом отношении углеводорода к растворителю 1:1. Технологические условия деасфальтизации включали манометрическое давление 300 фунтов/кв.дюйм и температуру 60°С в течение периода времени 48 ч в реакторе для периодических процессов. Результаты представлены в таблице 5.
| Таблица 5 | |||
| Образец углеводорода | Улучшенный углеводород | Соотношение УВ:растворитель | Выход (мас.%) |
| Дистиллированный (8° API) | 26,6 (СПГ) | 1:1 | 62,84 |
| Исходный (8° API) | 24,1 (СПГ) | 1:1 | 89,08 |
Как показано в таблице 5, в случае углеводородного остатка, полученного из дистилляционной установки, наблюдали улучшение плотности в градусах API, причем повышение составляло с 8 до 26,6° API при выходе продукта примерно 63%. Во втором случае, с образцом непосредственно из формации, плотность в градусах API сверхтяжелого углеводорода из венесуэльской нефти зоны Ориноко повышалась с 8 до 24 при выходе продукта 89 мас.%.
Пример 4
Этот пример демонстрирует улучшение, дегидратацию и обессоливание сверхтяжелого углеводорода из Западной Венесуэлы (8° API) в форме эмульсии с соленой водой (с содержанием воды 22% в эмульсия В/М). Исходная смесь содержала сверхтяжелый углеводород и СПГ в соотношении 1:1 в условиях, использованных в примере 1. Результаты представлены в таблице 6.
| Таблица 6 | ||||||
| Соотношение СТУВ/СПГ | Масса эмульсии В/М (г) | Эффективная масса (г) | Эффективное содержание соли в исходной смеси (ФТБ) | Количество соли в улучшенном углеводороде (ФТБ) | °АРI УВ продукта |
Выход в % |
| 1:1 | 99,99 | 79,59 | 7000 | <0,1 | 21,6 | 79,84 |
Примечание: СТУВ означает сверхтяжелый углеводород
Таблица 6 показывает большое повышение плотности в градусах API, с 8 до 21,6 у улучшенного углеводородного продукта. Более того содержание соли в улучшенном углеводороде в фунтах на тысячу баррелей (ФТБ) резко падает до меньше 1 ФТБ, указывая на превосходное обессоливание. Содержание воды в улучшенном углеводороде также падает до почти нуля, указывая на полное обезвоживание исходной эмульсии УВ/В.
Вышеприведенные примеры показывают, что способ по настоящему изобретению удовлетворяет требованию выполнить перечисленные задачи, а его осуществление обеспечивает извлечение и повышение сортности углеводородов из отходов буровых растворов, хранящихся, например, в скважинах для буровых фракций. Далее, осуществление способа по настоящему изобретению позволяет получать эти результаты, одновременно давая также возможность получать воду для сельскохозяйственного применения, асфальтеновые продукты для строительства и ремонта дорог и почву/отстой, который также можно использовать для сельскохозяйственных целей. Осуществление этого способа обеспечивает существенное повышение плотности в градусах API и превосходный выход. Кроме того, углеводород также демонстрирует превосходное снижение содержания различных других нежелательных компонентов. Таким образом, способ и система по настоящему изобретению эффективно разрешают проблемы, которые перечислены выше.
Совершенно очевидно, что объем изобретения не ограничен иллюстрациями, описанными и продемонстрированными в настоящем описании, которые следует рассматривать как приведенные просто с целью иллюстрации наилучших вариантов выполнения изобретения и в которые можно вносить модификацию по форме, размеру, размещению частей и деталей процесса. Подразумевается, что объем изобретения охватывает все такие модификации, которые не выходят за пределы сущности и объема, определенного формулой изобретения.
1. Способ повышения сортности тяжелого углеводорода, включающий следующие стадии:
использование тяжелого углеводорода;
контактирование тяжелого углеводорода с растворителем в условиях повышения сортности, благодаря чему получают первый продукт, включающий смесь углеводорода повышенной сортности и растворителя, и второй продукт, включающий асфальтеновый отход, воду и растворитель, где условия повышения сортности включают манометрическое давление в пределах от примерно 100 до примерно 350 фунтов/кв.дюйм и температуру в пределах от примерно 30 до примерно 100°С; и
подача первого продукта в сепаратор для отделения углеводорода повышенной сортности от растворителя.
2. Способ по п.1, в котором стадию контактирования осуществляют в реакторе.
3. Способ по п.2, в котором тяжелый углеводород и растворитель направляют в реактор раздельно.
4. Способ по п.3, в котором реактор представляет собой смеситель-седиментатор.
5. Способ по п.1, в котором стадия получения включает получение тяжелого углеводорода из скважины для отходов углеводородов.
6. Способ по п.1, в котором стадия получения включает получение в качестве тяжелого углеводорода отходов бурового раствора.
7. Способ по п.1, в котором стадия получения включает получение тяжелого углеводорода из битуминозного песчаника или битуминозных нефтеносных пород.
8. Способ по п.1, в котором растворитель включает легкую нефтяную фракцию, С2-С5.
9. Способ по п.1, в котором растворитель выбирают из группы, включающей пропан, сжиженный природный газ (СПГ), сжиженный нефтяной газ (СНГ), легкие нефтяные фракции и их сочетания.
10. Способ по п.1, в котором тяжелый углеводород и растворитель вводят в контакт при отношении тяжелого углеводорода к растворителю в пределах от примерно 1:1 до примерно 1:3.
11. Способ по п.1, дополнительно включающий рецикл растворителя на начальную стадию контактирования.
12. Способ по п.1, в котором тяжелый углеводород обладает плотностью в градусах API, меньшей или равной примерно 11, и в котором углеводородный продукт повышенной сортности обладает плотностью в градусах API, которая по меньшей мере примерно на 10° API выше плотности в градусах API исходного тяжелого углеводорода.
13. Способ по п.1, в котором углеводород повышенной сортности обладает пониженным содержанием асфальтена, пониженным содержанием серы и пониженным содержанием тяжелых металлов и более высокой текучестью, чем исходный тяжелый углеводород.
14. Способ по п.1, в котором на стадии контактирования получают углеводород повышенной сортности при степени превращения по меньшей мере примерно 60 об.% в пересчете на исходный тяжелый углеводород.
15. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию подачи второго продукта в сепаратор для выделения асфальтенового отхода, воды и растворителя и возврата растворителя назад через компрессор, на стадию контактирования.
16. Система повышения сортности тяжелого углеводорода, включающая: реактор, сообщающийся с источником тяжелого углеводорода и растворителем и пригодный для контактирования тяжелого углеводорода и растворителя при температуре в пределах от примерно 30 до примерно 100°С и под манометрическим давлением в пределах от примерно 100 до примерно 350 фунтов/кв. дюйм, причем у реактора имеются первое выпускное приспособление для транспортировки из реактора первого продукта, содержащего углеводород повышенной сортности и растворитель, и второе выпускное приспособление для транспортировки из реактора второго продукта, содержащего асфальтеновый отход, воду и растворитель;
первый сепаратор, сообщающийся с первым выпускным приспособлением реактора и обладающий первым выпускным приспособлением первого сепаратора для транспортировки выделенного растворителя как продукта и вторым выпускным приспособлением первого сепаратора для транспортировки выделенного углеводородного продукта повышенной сортности;
второй сепаратор, сообщающийся со вторым выпускным приспособлением реактора и обладающий первым выпускным приспособлением второго сепаратора для транспортировки выделенного растворителя как продукта, вторым выпускным приспособлением второго сепаратора для транспортировки выделенного асфальтенового отхода как продукта и третьим выпускным приспособлением второго сепаратора для транспортировки воды; резервуар для хранения углеводорода, сообщающийся со вторым выпускным приспособлением первого сепаратора для приема и хранения углеводородного продукта повышенной сортности;
резервуар для хранения асфальтена, сообщающийся со вторым выпускным приспособлением второго сепаратора для приема и хранения асфальтенового отхода;
резервуар для хранения воды, сообщающийся с третьим выпускным приспособлением второго сепаратора для приема и хранения выделенной воды; и
компрессор, сообщающийся с первым выпускным приспособлением первого сепаратора и первым выпускным приспособлением второго сепаратора для приема и сжатия выделенного из первого сепаратора и второго сепаратора растворителя и обладающий выпускным приспособлением, обратно сообщающимся с реактором.
