油及含油制劑的處理的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了將油和水的混合物(例如分散液)分離為富油相和富水相的方法，該方法包括步驟：(i)選擇混合物及處理制劑，該混合物包括從地層中回收的油，其中所述處理制劑被添加到油中，以便促進(jìn)油的回收和/或移動(dòng)性，其中所述處理制劑具有對(duì)照所述油的樣品測(cè)得的在2mN/m至20mN/m范圍內(nèi)的界面張力(IFT)；(ii)將所述混合物引入分離裝置；及(iii)在化學(xué)反乳化劑不存在的情況下，加熱所述混合物直到在重力作用下至少部分地實(shí)現(xiàn)分離。優(yōu)選地，IFT在9mN/m至12mN/m的范圍內(nèi)。油和水的混合物可以通過(guò)處理地層中的油來(lái)形成。
【專利說(shuō)明】油及含油制劑的處理
[0001]本發(fā)明涉及油及含油制劑(oil-containing formulation)的處理。優(yōu)選的實(shí)施方式涉及制劑例如分散液的分離，所述制劑包括已從地層(subterranean formation)中回收的油水混合物。
[0002]許多含油制劑包括不能通過(guò)普通生產(chǎn)工藝回收的油，因?yàn)檫@種油的粘度太高。已知通過(guò)使用表面活性材料以降低油的表觀粘度且?guī)椭淞鲃?dòng)來(lái)設(shè)法解決這個(gè)問題。已知的表面活性材料包括乳化表面活性劑，比如US5641433 (Intev印)中所描述的，所述乳化表面活性劑以含水制劑被提供，且被布置為形成具有比油本身的表觀粘度低的表觀粘度的水包油乳化液。因此，油可更容易地運(yùn)輸和/或回收。
[0003]然而，被回收的油/水/表面活性劑混合物，需要被處理以優(yōu)化油的量且優(yōu)選地分離含有低水平的水和/或表面活性劑的油。然而，這是有挑戰(zhàn)的。事實(shí)上，如US5641433中所描述的所制備的混合物不能容易地令人滿意地被分離且因此乳化液根據(jù)商標(biāo)0RMULS10N(商品名)被出售，用于低水平用途，例如作為被燃燒的燃料。在其他現(xiàn)有技術(shù)中，化學(xué)反乳化劑可以用于破壞回收的水包油乳化液。然而，不利地，這個(gè)工藝需要在另外的工藝步驟中使用另外的可能昂貴的化學(xué)品，所述化學(xué)品增加油分離工藝的花費(fèi)和復(fù)雜性。
[0004]本發(fā)明的目的是解決上面所描述的問題。
[0005]本發(fā)明的目的是提供用于分離水包油乳化液的手段，同時(shí)降低和/或消除化學(xué)反乳化劑的作用。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了將油和水的混合物(例如分散液)分離為富油相和富水相的方法，該方法包括步驟:
[0007](i)選擇混合物及處理制劑，所述混合物包括從地層中回收的油，其中所述處理制劑被添加到油中，以便促進(jìn)油的回收和/或移動(dòng)性，其中所述處理制劑具有對(duì)照所述油的樣品測(cè)得的在2至20mN/m范圍內(nèi)的界面張力(IFT)；
[0008](ii)將所述混合物引入分離裝置；及
[0009](iii)在化學(xué)反乳化劑不存在的情況下，加熱所述混合物，直到在重力作用下至少部分地實(shí)現(xiàn)分離。
[0010]因?yàn)橛行┯蛯?duì)于IFT來(lái)說(shuō)太粘而不能被方便地測(cè)量，所以油的樣品用甲苯以75:25的油:甲苯的比來(lái)稀釋。因此，所指的IFT基于稀釋的材料。IFT可以通過(guò)下面實(shí)施例中所描述的標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)測(cè)量。
[0011]有利地，在不存在任何反乳化劑的情況下至少部分地實(shí)現(xiàn)分離減少了化學(xué)品的使用且促進(jìn)分離過(guò)程。步驟(iii)中所描述的分離優(yōu)選地被執(zhí)行而沒有任何描述的被添加的反乳化劑。
[0012]除了具有特定的IFT外，當(dāng)所述處理制劑與所述油接觸時(shí)，所述處理制劑還能適當(dāng)?shù)卦鰪?qiáng)地層中油的移動(dòng)性。當(dāng)所選擇的處理制劑與油的樣品接觸時(shí)，能增加移動(dòng)性的處理制劑適當(dāng)?shù)鼐哂幸韵绿卣?在25°C測(cè)量)中的至少一個(gè)，其中油:處理制劑的比為70:30:[0013](a)油和處理制劑的分散液在Is—1的剪切速率下具有小于5000cP，優(yōu)選小于4000cP、最優(yōu)選小于3000cP的粘度。
[0014](b)油和處理制劑的分散液在剪切速率范圍Is—1至IOOiT1內(nèi)為假塑性體。
[0015](c)油和處理制劑的分散液在lOOs—1的剪切速率下具有不大于700cP，優(yōu)選小于500cP、最優(yōu)選小于400cP的粘度。
[0016]所述處理制劑優(yōu)選地包括特征(a)到(C)中的至少兩個(gè)，更優(yōu)選地包括全部三個(gè)特征。
[0017]油和制劑之間的界面的流變性能優(yōu)選地屬于某種結(jié)構(gòu)邊界。如果邊界不是很結(jié)構(gòu)化(structured),則分散液將聚結(jié)(coalesce)且不是可移動(dòng)的。如果邊界太高度結(jié)構(gòu)化，則分散液將是牢不可破的。優(yōu)選的處理制劑需要在所指的“太結(jié)構(gòu)化”和“不很結(jié)構(gòu)化”極端條件中間的某處。繼續(xù)這個(gè)主題，界面優(yōu)選地不是太有彈性的一例如其合適地不是在施加應(yīng)力下能變形而不是斷裂及聚結(jié)的界面。簡(jiǎn)單的觀點(diǎn)是高界面結(jié)構(gòu)可以等同于高界面粘度而低界面結(jié)構(gòu)可以等同于低界面粘度。然而，流體的流變性能是復(fù)雜的且多維的，因此充分地表示界面的硬度、結(jié)構(gòu)和彈性是困難的，原因是這些性能與界面處分子的組織相關(guān)，分子的組織是極小的且難于處理?，F(xiàn)代流變學(xué)方法表明，界面的結(jié)構(gòu)可以利用研究其非牛頓特征比如:界面粘度、剪切依賴性、粘度模量、彈性模量、復(fù)數(shù)粘度及相角等的流變學(xué)方法論來(lái)研究。
[0018]所述分離裝置合適地包括第一容器，其中所述混合物被運(yùn)送到所述第一容器中。該方法優(yōu)選地包括加熱在所述混合物被運(yùn)送到其中的第一容器中的混合物。該方法優(yōu)選地包括將第一容器中的混合物合適地加熱到至少40°C，優(yōu)選地至少50°C的溫度的步驟?；旌衔锟杀患訜岬降陀?0°C。優(yōu)選地，混合物被加熱到50°C至90°C的范圍內(nèi)。所述混合物可以如所描述的被加熱(例如因此其在50°C至90°C的范圍內(nèi))至少I小時(shí)，至少12小時(shí)，至少24小時(shí)或至少36小時(shí)；其可如前述的被加熱小于90小時(shí)或小于72小時(shí)。
[0019]在所述加熱期間，混合物在重力作用下適當(dāng)?shù)胤蛛x，使得材料的兩個(gè)層被定義-下層和包含油的上層，下層包含水、水溶性材料及固體(如果存在于混合物中)比如砂。油層可以是濕的，因?yàn)槠浒ㄒ恍┧?，但?yōu)選地其包括小于20wt%或小于10wt%的水。定義為步驟(iii)中分離之前混合物中水的wt%除以分離之后上層中水的被％的比優(yōu)選地為至少2,更優(yōu)選地至少3。該比可以小于50。下層可以包括至少70wt%、80wt%或90wt%的水。下層可以包括小于99wt%的水。下層的余量可以由添加的所述處理制劑中含有的一種或多種添加劑(例如為調(diào)節(jié)所述處理制劑的水的IFT)和/或砂或其他固體構(gòu)成。
[0020]所述第一容器優(yōu)選地包括通氣孔裝置，合適地在上端部，用于從容器中除去氣體。所述第一容器優(yōu)選地包括第一出口，合適地在上端部，用于從容器的上部部分除去流體，例如用于從所述上層除去流體。因此，該方法合適地包括從第一容器中的流體的上層除去流體(例如其包括大量的油)的步驟。
[0021]所述第一容器優(yōu)選地包括第二出口，合適地在下端或接近下端，以便從所述下層除去流體。因此，該方法合適地包括從第一容器中的下層除去流體的步驟。優(yōu)選地，從所述下層中除去的流體被再循環(huán)；即優(yōu)選地所述方法包括將所述流體(其合適地包括如下文所描述的活性材料)與另外的油接觸，例如在地層中，以便促進(jìn)它的回收和/或移動(dòng)性。該方法可以包括將從所述下層中除去的流體運(yùn)送到處理制劑容器中，該容器被布置為將處理制劑運(yùn)送到其中處理制劑接觸油的位置，例如在地層中。該方法可以包括將一種或多種添加劑(例如如下文所描述的另外的活性材料)引入處理制劑容器中的流體中，使得其中的流體具有預(yù)定的組成和/或因此所述制劑中活性材料的濃度在預(yù)定的范圍內(nèi)。
[0022]所述第一容器可以包括用于從其中除去固體例如砂的出口。因此，所述方法優(yōu)選地包括從第一容器的流體中分離出固體材料的步驟。
[0023]作為優(yōu)選的，當(dāng)所述第一容器包括第一出口時(shí)，所述第一出口可以被連接到第二容器且該方法可以包括從第一容器的上部部分取出流體并將其運(yùn)送到所述第二容器中。在該方法中，流體中的水被優(yōu)選地從第二容器中的流體中的油中分離。優(yōu)選地，沒有化學(xué)反乳化劑(優(yōu)選地沒有任何描述的反乳化劑)被添加到第二容器。在所述第二容器中的分離優(yōu)選地包括將第二容器中的流體合適地加熱到至少40°C，優(yōu)選地至少50°C的溫度的步驟。流體可被加熱到低于90°C。優(yōu)選地，流體被加熱到50°C至90°C的范圍內(nèi)。所述流體可以如所描述的被加熱(例如因此其在50°C至90°C的范圍內(nèi))至少I小時(shí)，至少12小時(shí)，至少24小時(shí)或至少36小時(shí)；其可如前述的被加熱小于96小時(shí)或小于72小時(shí)。
[0024]所述第二容器可以被布置用于流體從其上部部分運(yùn)送到另外的分離裝置，該另外的分離裝置可以包括傳統(tǒng)的電解槽(battery)。
[0025]所述處理制劑在25 °C可以具有界面張力(沒有任何油)，優(yōu)選地在35至66mN/m，更優(yōu)選地在40至65mN/m的范圍內(nèi)。
[0026]所述IFT可以是至少6mN/m,合適地至少7mN/m,優(yōu)選地至少8mN/m,更優(yōu)選地至少9mN/m。IFT可以小于18mN/m、合適地小于16mN/m、優(yōu)選地小于14mN/m、更優(yōu)選地小于12mN/m、特別地小于10mN/m。優(yōu)選地，IFT在8至14mN/m,特別地9至12mN/m的范圍內(nèi)。
[0027]所述處理制劑合適地包括水及活性材料，其中合適的所述活性材料影響處理制劑相對(duì)于油的IFT和/或?qū)⑺男裕虼似渚哂腥绫疚乃枋龅腎FT。
[0028]所述處理制劑適當(dāng)?shù)厥呛?。其合適地包括至少80wt%、優(yōu)選地至少90wt%、更優(yōu)選地至少95wt%、特別地至少98wt%的水。其可以包括99.5wt%或更少的水。
[0029]所述處理制劑合適地包括至少0.1wt %、優(yōu)選地至少0.3wt%、更優(yōu)選地至少
0.4wt%的所述活性材料。其可包括小于lwt%、優(yōu)選地小于0.8wt%的所述活性材料。
[0030]所述處理制劑合適地包括95wt%至99wt%的水,0.1wt %至Iwt %的所述活性材料及0被％至3被％的其他添加劑，比如生物殺傷劑或腐蝕抑制劑。其他添加劑的量可以小于2.5wt%、合適地小于2.0wt%、優(yōu)選地小于Iwt%。優(yōu)選地,所述處理制劑包括98wt%至99.9wt%的水、0.1wt %至Iwt %的所述活性材料及Owt %至Iwt %的其他添加劑。
[0031]所述處理制劑合適地包括小于0.0lwt %，更優(yōu)選地Owt %的聚乙二醇對(duì)-(1，1，3，3，-四甲基丁基)-苯基醚(例如TRITON X-100 (商標(biāo)))。所述處理制劑合適地包括小于0.01wt%,更優(yōu)選地0wt%的包括(_CH2CH20-)n重復(fù)單元的聚合物。所述處理制劑合適地包括小于0.01wt%，更優(yōu)選地0wt%的陰離子型表面活性劑。所述處理制劑合適地包括小于0.01wt%,更優(yōu)選地Owt%的陽(yáng)離子型表面活性劑。所述處理制劑合適地包括小于0.0lwt %，更優(yōu)選地Owt %的兩性離子表面活性劑。所述處理制劑合適地包括小于0.0lwt %，更優(yōu)選地Owt %的非離子型表面活性劑。所述處理制劑合適地包括小于
0.0lwt %,更優(yōu)選地Owt %的含胺基團(tuán)的材料。所述處理制劑合適地包括小于0.0lwt %,更優(yōu)選地Owt %的含季銨基團(tuán)的材料。所述處理制劑合適地包括小于0.0lwt %,更優(yōu)選地Owt%的含羧酸(-COOH)基團(tuán)的材料。
[0032]在該方法中所使用的濃度及在25°C下，所述活性材料優(yōu)選地全部可溶于處理制劑中。所述活性材料在25°C的去離子水中優(yōu)選地溶解到至少lwt%。
[0033]所述活性材料可以是使得:在水中，其自組裝成具有納米范圍內(nèi)的流體動(dòng)力學(xué)半徑的偽膠束，這與傳統(tǒng)表面活性劑形成的宏觀膠束不同。
[0034]所述活性材料優(yōu)選地是非離子型的。
[0035]所述活性材料優(yōu)選地使得lwt%含水溶液沒有可檢測(cè)的濁點(diǎn)。這與例如通常在(TC至100°C范圍內(nèi)具有濁點(diǎn)的表面活性劑形成對(duì)比。
[0036]所述活性材料可以具有小于200，000、合適地小于150，000、優(yōu)選地小于100，000、更優(yōu)選地小于50，000的重均分子量(Mw)。Mw可以是至少5，000、優(yōu)選地至少10，000。Mw可以在5，000至25，000的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在10，000至25，000的范圍內(nèi)。
[0037]重均分子量可以通過(guò)光散射、小角度中子散射X-射線散射或沉降速度來(lái)測(cè)量。指定的聚合物材料的水溶液的粘度可以使用B型粘度計(jì)通過(guò)日本標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(JSA)JIS K6726來(lái)評(píng)估。可選擇地，粘度可以使用其他標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)測(cè)量。例如，可以使用任何實(shí)驗(yàn)室旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)比如 Anton Paar MCR300。
[0038]活性材料的4wt%水溶液的粘度可以在20°C下是至少2.0cP，優(yōu)選至少2.5cP。粘度可以小于6cP，優(yōu)選地小于5cP，更優(yōu)選地小于4cP。粘度優(yōu)選地在2至4cP的范圍內(nèi)。
[0039]所述活性材料可以包括重復(fù)單元，該重復(fù)單元包括親水性官能團(tuán)。所述親水官能團(tuán)優(yōu)選地包括- O-部分，且更優(yōu)選地包括-OH部分。
[0040]所述活性材料可以包括重復(fù)單元，該重復(fù)單元包括相對(duì)疏水性官能團(tuán)。這種基團(tuán)可以是式R1CO-,其中R1代表任選地取代的烷基，例如任選地取代的C1,，優(yōu)選地CV5烷基。所述R1CO-可以是醋酸酯部分。
[0041]所述活性材料優(yōu)選地包括烴主鏈，優(yōu)選地飽和的，優(yōu)選地脂族烴主鏈。
[0042]所述活性材料優(yōu)選地是無(wú)規(guī)共聚物(與嵌段共聚物不同)。
[0043]所述活性材料可以包括兩個(gè)以上的不同的重復(fù)單元。優(yōu)選地其包括不超過(guò)兩個(gè)不同類型的重復(fù)單元。
[0044]在所述活性材料中，包括親水性官能團(tuán)的重復(fù)單元的摩爾％除以包括疏水性官能團(tuán)的重復(fù)單元的摩爾％可以在1.5至19的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在2至15的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在4至12的范圍內(nèi)。
[0045]當(dāng)所述分離裝置包括包含如所描述的上層和下層時(shí)，所述上部油層合適地包括小于0.3wt%,小于0.2wt%,小于0.1wt %,小于0.05wt%或小于0.0lwt %的所述活性材料。下層中活性材料的wt%除以上層中活性材料的的比可以是至少5，優(yōu)選地至少7，更優(yōu)選地至少10。
[0046]在第一實(shí)施方式中，所述活性材料不是任選地交聯(lián)的水解的聚乙烯醇和/或其優(yōu)選地不包括乙烯醇重復(fù)單元和/或其不包括含有從其聚合物主鏈側(cè)掛的-O-部分的聚合物材料，其中所述聚合物材料是任選地交聯(lián)的。然而，在第二實(shí)施方式中，所述活性材料可以包括聚合物材料。這種聚合物材料合適地包括至少50摩爾％,優(yōu)選地至少60摩爾％,更優(yōu)選地至少70摩爾％，特別地至少80摩爾％的乙烯醇重復(fù)單元。其可以包括小于99摩爾％，合適地小于95摩爾％，優(yōu)選地小于91摩爾％的乙烯醇重復(fù)單元。所述聚合物材料合適地包括60摩爾％至99摩爾％,優(yōu)選地80摩爾％至95摩爾％,更優(yōu)選地85摩爾％至95摩爾%,特別地80摩爾％至91摩爾0Z0的乙烯醇重復(fù)單元。
[0047]所述聚合物材料優(yōu)選地包括醋酸乙烯酯(vinylacetate)重復(fù)單元。其包括至少2摩爾％，優(yōu)選地至少5摩爾％，更優(yōu)選地至少7摩爾％，特別地至少9摩爾％的醋酸乙烯酯重復(fù)單元。其可以包括30摩爾％或更少，或20摩爾％或更少的醋酸乙烯酯重復(fù)單元。所述聚合物材料優(yōu)選地包括9摩爾％至20摩爾％的醋酸乙烯酯重復(fù)單元。
[0048]所述聚合物材料優(yōu)選地不是交聯(lián)的。
[0049]合適地，所述聚合物材料中的乙烯醇重復(fù)單元和醋酸乙烯酯重復(fù)單元的摩爾％的總數(shù)是至少80摩爾%，優(yōu)選地至少90摩爾%，更優(yōu)選地至少95摩爾%，特別地至少99摩爾％。
[0050]所述聚合物材料優(yōu)選地包括70-95摩爾%，更優(yōu)選地80摩爾％至95摩爾V0，特別地85至91摩爾％的水解的聚乙烯醇。
[0051]在步驟(i)中所收集的所述混合物，合適地包括大于5wt%，優(yōu)選地大于IOwt %，更優(yōu)選地大于20wt%,特別地大于30wt%的油。所收集的材料可包括小于lwt%、或甚至小于0.75wt%的所述活性材料?；旌衔锟梢园ù笥?0wt%、大于40wt%或大于5(^1:%的水。
[0052]第一方面的方法在步驟(i)之前可以包括步驟(a)，步驟(a)包括處理油以定義該方法的步驟(i)中所選擇的混合物。步驟(a)可以包括使待處理的油與所述處理制劑接觸。
[0053]所述油優(yōu)選地是原油，在本`說(shuō)明書中術(shù)語(yǔ)“原油”包括從焦油砂中得到的焦油(重原油)和浙青。油可以具有小于30°，合適地小于25°，優(yōu)選地小于20°的API比重指數(shù)。在一些情況中，API比重指數(shù)可以小于15°。
[0054]所述處理制劑可以首先在地面或接近地面處與油接觸，例如以促進(jìn)油在管線中的運(yùn)輸。優(yōu)選地，當(dāng)油在地下時(shí)，所述處理制劑首先與油接觸。優(yōu)選地，所述處理制劑被引入地層。所述處理制劑合適地被布置為與在所述地層中的油或與所述地層相關(guān)的油接觸。
[0055]所述處理制劑在引入到地層中之前可以立即是至少環(huán)境溫度的溫度。優(yōu)選地，在所述引入之前，該溫度立即超過(guò)環(huán)境溫度。其可以超過(guò)環(huán)境溫度至少5°C，優(yōu)選地至少10。。。
[0056]所述處理制劑在25°C和lOOs—1合適地具有大于0.98cP，合適地大于lcP，優(yōu)選地大于1.2cP，特別地大于1.5cP的粘度。所述處理制劑在所描述的條件下優(yōu)選地具有不大于IOcP,優(yōu)選地5cP或更小，更優(yōu)選地2cP或更小的粘度。
[0057]用于用在處理制劑中的水可以來(lái)源于任何方便的源。其可以是飲用水、地表水、海水、含水層的水、去離子產(chǎn)生的水及來(lái)自前述源中的任何一種的過(guò)濾過(guò)的水。所述水優(yōu)選地是鹽水，例如海水或來(lái)自鹽水比如海水的鹽水。本文所指的水的量合適地指包括其組分例如比如存在于海水中的天然存在的組分在內(nèi)的水。水可以包括高達(dá)6?七％的溶解鹽但合適地包括小于4wt%、2wt%* Iwt %或更少的在水中天然存在的溶解鹽。
[0058]在一個(gè)實(shí)施方式㈧中，處理制劑在步驟(a)中可以被運(yùn)送至地下。這可包括將地層中的油在生產(chǎn)井的上游位置處與所述處理制劑接觸。處理制劑可以經(jīng)由注入井被引入到地層中。所述注入井可以選自垂直井、斜井或水平井。在一些實(shí)施例中，處理制劑可以被引入多個(gè)，合適地三個(gè)或更多個(gè)注入井中，合適地基本上同時(shí)引入。優(yōu)選地，在實(shí)施方式(A)中，所述地層中的油通過(guò)所述處理制劑的初始接觸使油在第一方向移動(dòng)，其中合適地被接觸的油在所述初始接觸之前不在所述第一方向上移動(dòng)。優(yōu)選地，所述地層中的油的初始接觸使被接觸的油的運(yùn)動(dòng)速度增加。例如，油可以在接觸之前被限制且因此基本固定(除了油的分子運(yùn)動(dòng)外)。接觸之后，油可以被引起移動(dòng)且因此它的速度將增加。合適地，在接觸之后，油與其相關(guān)的處理制劑一起基本上以處理制劑的速度行進(jìn)。在一些情況中，重力可對(duì)油起作用，以將其移向生產(chǎn)井，在這種情況下，油在重力和通過(guò)所述處理制劑施加的力的作用下可以移向生產(chǎn)井。在一些實(shí)施方式中，基本上僅有引起油移向生產(chǎn)井的力可以通過(guò)所述處理制劑提供。優(yōu)選地，處理制劑被布置(例如通過(guò)施加到它的壓力以將其引入地層中)成攜帶油朝向生產(chǎn)井。
[0059]在一些油通過(guò)替代的方法已被除去后，實(shí)施方式(A)的方法可以被使用。該方法可以包括如所描述的包括將所述地層中的油與所述處理制劑接觸的一個(gè)步驟和涉及將地層與不同的制劑接觸的另一個(gè)步驟。與不同的制劑接觸之后，可能有另一個(gè)步驟，該步驟包括如所描述的將所述地層中的油與所述處理制劑接觸。
[0060]在實(shí)施方式⑶中，步驟(a)可以包括提高與井筒(wellbore)有關(guān)的井筒泵的性能或效率和/或增加來(lái)自儲(chǔ)層中的儲(chǔ)層流體的生產(chǎn)率，其中井筒泵被布置為將井筒中的井筒流體泵送到地面，所述方法包括步驟:
[0061](I)選擇包括相關(guān)的井筒泵的井筒，及
[0062](II)將井筒泵的入口上游的儲(chǔ)層流體與所述處理制劑接觸。
[0063]在步驟(II)中，所述儲(chǔ)層流體優(yōu)選地首先與所述井筒中的所述處理制劑接觸。
[0064]在所述實(shí)施方式(B)中在與所述儲(chǔ)層流體接觸之前，所述處理制劑合適地在所述井筒被定義在其中的地面的表面之上。其可被容納在容器中。在步驟(II)中，優(yōu)選地使所述處理制劑從與井筒泵的入口隔開第一位置移動(dòng)，朝向由井筒泵的入口界定的第二位置。當(dāng)向所述第二位置移動(dòng)時(shí)，所述處理制劑優(yōu)選地被布置為沿著井筒內(nèi)(優(yōu)選地，井筒的環(huán)狀空間內(nèi))延伸的流體流路移動(dòng)。優(yōu)選地，所述流體流路在井筒的第一區(qū)域和井筒的第二區(qū)域之間延伸，所述井筒的第一區(qū)域鄰近井筒的上端，所述井筒的第二區(qū)域合適地在第一區(qū)域下方，優(yōu)選地在或鄰近所述泵的所述入口處。優(yōu)選地基本上所述流體流路的全部在井筒中延伸。所述流體流路延伸至少10m，優(yōu)選地至少30m。優(yōu)選地，在步驟(II)中，力投射到處理制劑上以使處理制劑在所述第一位置和第二位置之間移動(dòng)。所述力可以至少部分通過(guò)泵裝置來(lái)提供。優(yōu)選地，所述力的主要量由重力提供。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，處理制劑被引入到所述井筒中且允許在重力作用下下落，從而向井筒泵移動(dòng)。在這種情況下，合適地，沒有泵可以用于加速井筒中的處理制劑的流動(dòng)。
[0065]在實(shí)施方式(B)的一個(gè)實(shí)施例中，在步驟(II)中，所述處理制劑可以首先與井筒的環(huán)狀空間中的儲(chǔ)層流體接觸。處理流體制劑可以在首先接觸之后被允許在重力作用下下落且向井筒泵的入口移動(dòng)。優(yōu)選地，處理制劑在超過(guò)井筒泵的入口的高度至少5m的位置首先與儲(chǔ)層流體接觸。如果井筒包括超過(guò)一個(gè)泵，則所提及的泵合適地是最低的那個(gè)泵。所述井筒泵可以是任何類型的。優(yōu)選地，所述井筒泵選自前進(jìn)式腔式泵(PCP)(也稱為偏心螺桿泵)、梁式泵(也稱為桿式泵、步進(jìn)式梁式泵和抽吸式桿式泵)和離心泵例如電浸沒式泵(ESP)。[0066]在實(shí)施方式(C)中，所述處理制劑可以在地層的生產(chǎn)面或其下游首先接觸油。這可以適合于處理被布置為沿流體流路流動(dòng)的油。所述流體流路優(yōu)選地通過(guò)管道裝置界定。所述管道裝置優(yōu)選地包括第一管道部分(例如管線)，第一管道部分被布置在生產(chǎn)裝置的下游，優(yōu)選地在地平面之上。所述流體流路(例如所述管道裝置)可以在第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間延伸，所述第一點(diǎn)是遠(yuǎn)離油的生產(chǎn)的點(diǎn)，所述第二點(diǎn)是更靠近油的生產(chǎn)的點(diǎn)，例如在或鄰近油的生產(chǎn)的點(diǎn)。所述第一點(diǎn)可以在地面之上且可以是例如井口或精煉廠；所述第二點(diǎn)可以更靠近地層的生產(chǎn)面。其可以在或鄰近生產(chǎn)面。所述流體流路可以通過(guò)從地面以下向上延伸到地面之上的第二管道部分部分地界定。所述第二管道部分可以是升流管。所述第二管道部分在與所述處理制劑接觸之后含有油。運(yùn)送流路優(yōu)選地被界定，該運(yùn)送流路被布置為與所述流體流路相通，其中所述處理制劑經(jīng)由所述運(yùn)送流路被添加到所述流體流路的所述油中。所述運(yùn)送流路優(yōu)選地與在地層的生產(chǎn)面或地層的生產(chǎn)面的下游的所述流體流路相通。所述運(yùn)送流路中處理制劑的流速(以單位時(shí)間的重量計(jì))與所述流體流路中油的流速(以相同的單位計(jì))的比在0.1至2.5的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在0.2至I的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在0.4至0.8的范圍內(nèi)，特別地在0.6至0.7的范圍內(nèi)。
[0067]在實(shí)施方式(D)中，步驟(a)可以包括增加來(lái)自由井筒穿透的儲(chǔ)層中的烴的生產(chǎn)的方法，所述井筒包括相關(guān)的人工提升裝置，該方法包括:
[0068](X)將具有出口的管道插入到井筒中；
[0069](Y)當(dāng)管道被移進(jìn)井筒時(shí)，將處理制劑通過(guò)管道的出口引入到井筒中，所述處理制劑被布置成使烴動(dòng)起來(lái)。
[0070]管道經(jīng)由相關(guān)的生產(chǎn)井可以被插入到井筒。當(dāng)管道離開生產(chǎn)井被移進(jìn)井筒時(shí)，處理制劑經(jīng)由管道的出口被引入井筒。當(dāng)管道被移進(jìn)井筒時(shí)，引入的處理制劑能使烴例如重油動(dòng)起來(lái)，而在所述制劑不存在的井筒中的條件下所述烴基本上不可移動(dòng)。
[0071]在其插入井筒期間，管道的出口可以被移動(dòng)至少25m、50m、100m、200m、300m或至少400m的距離。因此，自地面開始的管道的長(zhǎng)度可以具有上述值。優(yōu)選地，當(dāng)所述管道沿著側(cè)向延伸的井筒被移動(dòng)至少25m、50m、100m、200m、300m或至少400m的距離時(shí)，所述處理制劑被從所述管道連續(xù)地注入。優(yōu)選地，在該方法中，當(dāng)出口經(jīng)過(guò)人工提升裝置且進(jìn)入側(cè)向延伸的井筒時(shí)，處理制劑從管道的出口流出。優(yōu)選地，當(dāng)從人工提升裝置向上測(cè)量時(shí)，當(dāng)出口被定位為離人工提升裝置相距至少IOm或至少20m的距離時(shí)，處理制劑從管道的出口流出。優(yōu)選地，當(dāng)出口被定位為與生產(chǎn)井的頂部相距IOm或5m的距離時(shí)，處理制劑從管道的出口流出。優(yōu)選地，基本在管道的全部通路下到生產(chǎn)井期間，處理制劑從管道的出口流出。在插入之后，管道的出口和/或全部管道優(yōu)選地是固定的。當(dāng)在上述固定位置時(shí)，處理制劑被適當(dāng)?shù)匾刖仓?。?yōu)選地，當(dāng)人工提升裝置正被操作以從井筒中除去烴時(shí)，處理制劑經(jīng)由管道的出口被引入井筒。優(yōu)選地，當(dāng)人工提升裝置正被操作時(shí)，處理制劑被連續(xù)不斷地引入井筒。
[0072]在到達(dá)固定位置后，處理制劑可以在至少10天、至少50天、至少100天、至少I年或至少5年的時(shí)段內(nèi)被引入到井筒。
[0073]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供有含有在第一方面的所述方法中處理后所生產(chǎn)的流體的第一容器，所述容器包括包含如所描述的水和活性材料的下層和包含油的上層。所述第一容器可以具有加上必要的變化的本文所描述的第一容器的任何特征。[0074]根據(jù)第三方面提供有設(shè)備，其包括:
[0075]第一容器，其容納在第一方面的方法中處理后產(chǎn)生的流體；
[0076]第二容器，其在所述第一容器的下游且可操作地連接到所述第一容器，以便將流體從所述第一容器中的上部部分(例如流體的上層)轉(zhuǎn)移到所述第二容器；
[0077]處理制劑容器，其可操作地連接到所述第一容器，以便將流體從所述第一容器中的下部部分(例如流體的下層)轉(zhuǎn)移到所述處理制劑容器；
[0078]其中所述第二容器包含比所述處理制劑容器或所述第一容器濃度高的油；且
[0079]所述第一容器含有比所述第二容器多的水。
[0080]所述設(shè)備可以包括加上必要變化的本文所描述的設(shè)備、制劑、方法和用途的任何特征。
[0081]本文所描述的任何發(fā)明或?qū)嵤┓绞降娜魏畏矫娴娜魏翁卣骺梢耘c加上必要變化的本文所描述的任何其他發(fā)明或?qū)嵤┓绞降娜魏畏矫娴娜魏翁卣飨嘟Y(jié)合。
[0082]本發(fā)明的具體的實(shí)施方式現(xiàn)在將參考附圖通過(guò)實(shí)施例的方式來(lái)描述，其中:
[0083]圖1是顯示用處理流體處理地層及隨后從用過(guò)的處理流體中分離出回收的油的示意圖；及
[0084]圖2是在用處理流體處理且隨后與處理流體分離之前和之后，油的粘度對(duì)溫度的圖。
[0085]參考圖2，處理流體罐2被布置為沿著井筒的環(huán)狀空間向下泵送處理流體(其含有添加劑)，如W02008152357中 所描述的，以改進(jìn)與井筒有關(guān)的井筒泵的性能和效率和/或用于增加來(lái)自儲(chǔ)層的儲(chǔ)層流體的生產(chǎn)率。在位置4的井下泵將流體泵送回表面并進(jìn)入在表面的生產(chǎn)罐6，所述流體可包括液態(tài)烴(油)、儲(chǔ)層水、砂和/或氣。通過(guò)選擇包括添加劑的合適處理流體，如下文所述的，可以使油與生產(chǎn)罐6中的水、鹽水和/或砂分離，而無(wú)需在生產(chǎn)罐6中添加任何化學(xué)反乳化劑。分離可以僅僅通過(guò)將混合物在生產(chǎn)罐6中在50-90°C下保溫幾天而完成。在保溫期間，包括砂和含添加劑的水的流體8下降至罐的底部且富油相10移至罐的頂部。富油相可以包括I至25wt%的水。然而，其基本不含在處理流體中含有的任何添加劑。包括濕油的富油相10可以被定期地(例如每隔幾天)運(yùn)送到銷售罐12，在銷售罐12中富油相10在50°C至90°C被進(jìn)一步保溫，這導(dǎo)致較干燥的油14與殘留的水、鹽水和/或砂16的進(jìn)一步分離。此外，不需要化學(xué)反乳化劑來(lái)引起罐12中的分離。
[0086]罐6中的流體8 (其基本包括來(lái)自運(yùn)送到罐6中的流體的所有添加劑)被再循環(huán)回到罐2(這是可能的，因?yàn)榱黧w8僅僅包括非常低水平的油和非常高水平的添加劑)，如箭頭11所表示的。罐2中添加劑的濃度可以通過(guò)添加另外的添加劑被調(diào)整，使得罐2中的流體為所希望的濃度(通常包括0.5wt%的添加劑)。如果罐8中的水不適合于如上述的再循環(huán)，其可如通過(guò)箭頭18所表示的來(lái)處理。流體8中的砂可以被取出且被處理，如箭頭20所表示的。
[0087]在罐12中保溫后，較干燥的油14可以被運(yùn)送到電解槽22，在電解槽中該較干燥的油14被進(jìn)一步處理以與殘留的水適當(dāng)?shù)胤蛛x，因此在24處油中的水具有小于0.5?〖％的水。反乳化劑可以在這個(gè)階段被使用。干燥的油24可以如箭頭26所表示的被運(yùn)送到精煉廠。在電解槽中被除去的任何水28可以如通過(guò)箭頭30所表示的被處理。
[0088]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在不使用化 學(xué)反乳化劑的情況下，油與處理流體的分離依賴于油和水相之間的界面張力(IFT)。因此，用在油處理中的添加劑可以根據(jù)它們的IFT來(lái)選擇。實(shí)施例1描述了 IFT可如何被測(cè)量。
[0089]實(shí)施例1-通過(guò)Kruss懸滴法確定界面張力的一般方法
[0090]該方法通常根據(jù)Sh1-Yow Lin, L1-Jen Chen, Jia-ffen Xyu 和 We1-Jiunn ffangi, Langmuirl996, 11,4159-41664159。該方法在25°C下進(jìn)行。然而，因?yàn)橛吞扯荒芡ㄟ^(guò)針，因此在測(cè)試之前，將油用甲苯以油:甲苯為75:25的比進(jìn)行稀釋。
[0091]Kruss DSA1000表面張力計(jì)被用于在環(huán)境溫度用J形針測(cè)量?jī)煞N液體之間的IFT。在該方法中，一定形狀的液滴從向上翹的針懸垂產(chǎn)生，同時(shí)懸浮在含有另一種流體的光學(xué)槽中，且數(shù)學(xué)方程式被用于計(jì)算這兩種流體之間的界面張力。所使用的程序如下:
[0092]⑴將棱鏡(Tilt)的傾斜角轉(zhuǎn)到O。。
[0093](ii)將Hamilton玻璃注射器填充不超過(guò)0.4ml的待測(cè)試流體且確保沒有空氣被截留在注射器中。
[0094](iii)將J形針擰到注射器的端部上且將注射器推進(jìn)在注射器單元上的注射器固定器中，確保在注射器的玻璃凸緣和注射器固定器的最上面的夾子之間存在間隙且塞的末端安裝到注射器單元內(nèi)。
[0095](iv)調(diào)節(jié)單元上的放大功能，使得針占屏幕的大約10%。
[0096](V)在針下滑動(dòng)光學(xué)玻璃槽且該槽完全被將要測(cè)試的流體充滿。升高樣品臺(tái)直到針正好接觸所述槽的底部。
[0097](vi)將圖像聚焦。
[0098](vii)將劑量模式設(shè)置為“連續(xù)的”，同時(shí)輸入劑量速率20微升/分鐘。注射器單元然后開始推動(dòng)測(cè)試流體向下通過(guò)針且滴開始形成且在屏幕上可見。滴圖像的理想的形狀是正準(zhǔn)備從針滴落的滴的圖像。然而，由于內(nèi)嵌相的向下作用的重力，所以液滴傾向于形成球形形狀，因此對(duì)粘的流體來(lái)說(shuō)，非常難確定理想的形狀。對(duì)該方法的初始研究已經(jīng)表明:需要非常大的滴來(lái)得到一致的精確結(jié)果。對(duì)于最佳結(jié)果，滴圖像需要盡可能多的窗口，因此放大可能不得不被調(diào)整。
[0099](viii)將滴在低的劑量率下發(fā)展為合適的尺寸且然后捕獲圖像。
[0100](ix)然用軟件計(jì)算兩種流體之間的界面張力。
[0101]實(shí)施例2-用于評(píng)估分離油與含有所選擇的添加劑和油中的殘留水的處理流體的容易性的一般程序
[0102]將待測(cè)試的制劑與所選擇的油混合，使用70:30的油:制劑比以產(chǎn)生分散液。然后將分散液在玻璃容器中在80°C保溫16h。在這個(gè)時(shí)間后，用傳統(tǒng)的BS&W技術(shù)(ASTM標(biāo)準(zhǔn)D4007-08)分析含量以評(píng)估是否發(fā)生分離。表I中的“Y”表示分離已發(fā)生，而“N”表示分離沒發(fā)生。
[0103]所提及的“殘留水”是如通過(guò)BS&W測(cè)量所評(píng)估的油中的水的水平。
[0104]實(shí)施例3-13-測(cè)試制劑
[0105]使用實(shí)施例1和2中所描述的程序評(píng)估測(cè)試制劑(添加劑的濃度是0.5wt% )且結(jié)果提供在表I中。油I和2分別具有25°C下37，500cP和71，OOOcP的粘度。IFT測(cè)量中的不確定度是0.lmN/m。
[0106]表I[0107]
【權(quán)利要求】
1.一種將油和水的混合物分離為富油相和富水相的方法，所述方法包括步驟: (i)選擇混合物及處理制劑，所述混合物包括從地層中回收的油，其中所述處理制劑被添加到所述油中，以便促進(jìn)所述油的回收和/或移動(dòng)性，其中所述處理制劑具有對(duì)照所述油的樣品測(cè)得的在2至20mN/m范圍內(nèi)的界面張力(IFT)； (?)將所述混合物引入分離裝置；及 (iii)在化學(xué)反乳化劑不存在的情況下，加熱所述混合物，直到在重力作用下至少部分地實(shí)現(xiàn)分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)所選擇的處理制劑與所述油的樣品接觸時(shí)，所述處理制劑能增強(qiáng)油的移動(dòng)性且具有在25°C所測(cè)得的以下特征中的至少一個(gè)，其中油:處理制劑的比為70:30: (a)油和處理制劑的分散液在Is—1的剪切速率下具有小于5000cP的粘度； (b)油和處理制劑的分散液在剪切速率范圍Is—1至IOOiT1內(nèi)為假塑性體；和/或 (c)油和處理制劑的分散液在IOOiT1的剪切速率下具有不大于700cP的粘度。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述分離裝置包括所述混合物被運(yùn)送到其中的第一容器，其中所述方法包括下述步驟:將在所述混合物被運(yùn)送到其中的所述第一容器中的所述混合物加熱到至少40°C的溫度至少I小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在所述加熱期間，所述混合物在重力作用下分離，使得定義了材料的兩個(gè)層，一層是包含水和水溶性材料的下層且另一層是包含油的上層，其中所述油層包含小于 20wt%的水且所述下層包含至少70wt%的水。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第一容器包括用于從所述容器中除去氣體的通氣孔裝置且所述第一容器包括用于從所述容器的上部部分除去流體的第一出口，所述方法包括從所述第一容器的上層的流體中除去流體的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的方法，其中所述方法包括從所述第一容器的下層中除去流體的步驟，其中所除去的流體被再循環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一容器包括用于除去固體的出口。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一容器包括第一出口，所述第一出口被連接到第二容器，并且所述方法包括從所述第一容器的所述上部部分取出流體且將所取出的流體運(yùn)送到所述第二容器中，然后在所述第二容器中將所述流體中的水與所述流體中的油分離。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求8所述的方法，其中沒有化學(xué)反乳化劑被添加到所述第二容器中且所述第二容器中的分離包括將所述第二容器中的所述流體加熱到至少40°C的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中所述第二容器被布置成用于將流體從所述第二容器的上部部分運(yùn)送到包括電解槽的另外的分離裝置中。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述處理制劑在油不存在的情況下在25°C下具有40至65mN/m范圍內(nèi)的界面張力。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述IFT在8至14mN/m的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述處理制劑包含水及活性材料，其中所述活性材料影響所述處理制劑相對(duì)于油的IFT和/或?qū)⑺男?，因此所述處理制劑具有如所描述的IFT，其中所述處理制劑包含至少95wt%水。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述活性材料是非離子型的和/或所述活性材料是使得lwt%含水溶液沒有可檢測(cè)的濁點(diǎn)和/或所述活性材料具有小于200，000的重均分子量(Mw)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的方法，其中所述活性材料不是任選地交聯(lián)的水解的聚乙烯醇。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述活性材料包括聚合物材料，所述聚合物材料包括至少50摩爾％的乙烯醇重復(fù)單元。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至14和16中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述聚合物材料包括醋酸乙烯酯重復(fù)單元。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法包括在步驟(i)之前的步驟(a)，步驟(a)包括處理油以定義所述方法的步驟(i)中所選擇的所述混合物且步驟(a)包括使待處理的油與所述處理制劑接觸。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述處理制劑具有在25°C和IOOiT1下大于0.98cP的粘度。`
20.一種第一容器，其容納在根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法中處理后產(chǎn)生的流體，所述第一容器包括下層和上層，所述下層包含水和活性材料，所述上層包含油。
21.設(shè)備，其包括: 第一容器，其容納在權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的方法中處理后產(chǎn)生的流體； 第二容器，其在所述第一容器的下游且可操作地連接到所述第一容器，以便將流體從所述第一容器中的上部部分轉(zhuǎn)移到所述第二容器； 處理制劑容器，其可操作地連接到所述第一容器，以便將流體從所述第一容器中的下部部分轉(zhuǎn)移到所述處理制劑容器； 其中所述第二容器包含比所述處理制劑容器或所述第一容器濃度高的油；且 所述第一容器含有比所述第二容器多的水。
【文檔編號(hào)】B01D17/04GK103889530SQ201280051986
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月24日
【發(fā)明者】菲利普·弗萊徹, 杰弗里·福賽斯, 科里·杰斯卡 申請(qǐng)人:油流技術(shù)控股有限公司