一種純化烴類(lèi)抽提流體的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種純化烴類(lèi)抽提流體如鉆井流體和離子液體的方法。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，首先使用于從油砂礦提取瀝青的含水離子液體抽提流體經(jīng)歷氣浮分離工藝，從而小的氣泡將瀝青從離子液體和尺寸小于約10微米的懸浮微粒中分離。然后，使分離瀝青后殘留的離子液體微粒混合物流經(jīng)筒式過(guò)濾系統(tǒng)以將微粒從該離子液體中除去。該兩步驟的半連續(xù)過(guò)程純化了離子液體烴類(lèi)抽提流體以備再利用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種純化烴類(lèi)抽提流體的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)一種分離和回收烴類(lèi)抽提流體如鉆井流體和離子液體的方法。更具體地，本發(fā)明公開(kāi)一種在有效的兩個(gè)步驟的半連續(xù)過(guò)程中從鉆井流體或抽提流體中分離烴類(lèi)和尺寸小于10微米的微粒的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在巖土工程學(xué)中，鉆井流體是用于協(xié)助將鉆孔打入地中的流體。通常在鉆探石油和天然氣時(shí)用于鉆探用鉆井設(shè)備，鉆井流體還用于較簡(jiǎn)單的鉆孔如水井。液態(tài)鉆井流體通常稱(chēng)為鉆井泥漿。三種主要類(lèi)型的鉆井流體為水基泥漿(其可為擴(kuò)散的和非擴(kuò)散的)、通常稱(chēng)為油基泥漿的無(wú)水泥漿以及可使用如二氧化碳的多種氣體的氣體鉆井流體。
[0003]鉆井流體的主要功能包括，提供液體靜壓力以阻止地層流體進(jìn)入井孔，保持在鉆探中的鉆頭冷卻和清潔，當(dāng)鉆井部件進(jìn)出鉆孔時(shí)，在鉆探暫停時(shí)帶走鉆井巖屑和懸浮鉆井巖屑。對(duì)用于特定工作的鉆井流體進(jìn)行選擇以避免地層破壞并能限制侵蝕。
[0004]水基泥衆(zhòng)(WBM):最基本的水基泥衆(zhòng)系統(tǒng)，從水開(kāi)始，然后將粘土和其他化學(xué)物質(zhì)摻入水中制成類(lèi)似于巧克力奶和麥芽酒(取決于粘度)之間的均勻混合物。粘土 (其巖石形式稱(chēng)為“頁(yè)巖”)通常為鉆探時(shí)懸浮于流體中的天然粘土混合物，或被加工并作為WBM系統(tǒng)添加劑出售的特定類(lèi)型粘土。其中最常用的是膨潤(rùn)土，在油田中通常稱(chēng)為“凝膠”。凝膠很可能是指，當(dāng)該流體被泵送時(shí)，其可為很稀薄并自由流動(dòng)(像巧克力奶)，盡管當(dāng)泵送停止，靜止的流體構(gòu)成了抵抗流動(dòng)的“凝膠”結(jié)構(gòu)。當(dāng)施加充足的泵送力以“破壞該凝膠”時(shí)，流動(dòng)得以恢復(fù)且該流體恢復(fù)至此前的自由流動(dòng)狀態(tài)。許多其他化學(xué)物質(zhì)(例如，甲酸鉀)被添加至WBM系統(tǒng)以獲得各種效果，包括:粘度控制、頁(yè)巖穩(wěn)定性、提高鉆進(jìn)速度、冷卻和潤(rùn)滑設(shè)備。
[0005]油基泥漿(OBM):油基泥漿可為其基液為石油產(chǎn)品如柴油的泥漿。使用油基泥漿的理由很多，一些具有增加的潤(rùn)滑能力，增加的頁(yè)巖抑制和更大的清潔能力及更小的粘度。油基泥漿還可承受更高的熱而不分解。油基泥漿的使用有特別的考慮，這些包括考慮到費(fèi)用和環(huán)境因素。
[0006]合成基流體(SBM):合成基流體是其基液為合成油的泥漿。其最常用于近海鉆探裝置，因?yàn)槠渚哂杏突酀{的性能，但該流體煙氣的毒性大大小于油基流體。當(dāng)人們?cè)谝粋€(gè)封閉的空間如近海鉆探裝置中使用該流體工作時(shí)，這一點(diǎn)非常重要。
[0007]在鉆探裝置上，泥漿從泥坑被泵送通過(guò)鉆柱而由鉆頭上的噴嘴噴出，在這個(gè)過(guò)程中清潔并冷卻鉆頭。然后泥漿攜帶粉碎或切碎的巖石(〃鉆屑〃)上升至鉆柱和鉆探孔側(cè)面之間的環(huán)形空隙(〃圓環(huán)域〃)，上升通過(guò)表層套管而重新出現(xiàn)在表面上。然后，鉆屑通過(guò)頁(yè)巖振動(dòng)篩或新的頁(yè)巖輸送技術(shù)而濾除，而所述泥漿則返回至泥坑中。所述泥坑使鉆出的“微?！背恋?；所述坑也是通過(guò)添加化學(xué)品和其他物質(zhì)來(lái)進(jìn)行處理該流體的地方。
[0008]返回的泥漿可含有天然氣或其他可燃物質(zhì)，其將在頁(yè)巖振動(dòng)篩/頁(yè)巖輸送器區(qū)域或其他工作區(qū)聚集。由于如其被點(diǎn)燃則有發(fā)生火災(zāi)或爆炸的危險(xiǎn)，所以通常安裝特定的檢測(cè)器和防止爆炸保障設(shè)備，并提醒工人采取安全防范措施。然后，將泥漿泵回至下面孔中并進(jìn)一步循環(huán)。經(jīng)測(cè)試，所述泥漿在泥坑中定期進(jìn)行處理以確保優(yōu)化和改善鉆井效率、鉆孔穩(wěn)定性和其他下述要求的性能。
[0009]高濃度的鉆探固體和微粒不利于:鉆井效率(其導(dǎo)致增加的泥漿重量和粘度，這依次增加維持費(fèi)用和增加稀釋物)，鉆井速度(ROP)(增加使其流通所需的馬力)。懸浮的(suspended)泥漿性能必須與通過(guò)固體控制設(shè)備排渣的性能進(jìn)行平衡。對(duì)于有效的固體控制，鉆探固體必須從鉆井中在第一輪循環(huán)中從泥漿去除。如果再循環(huán)，鉆屑破裂為更小的碎片且更加難以去除。在使用離子液體進(jìn)行烴類(lèi)抽提時(shí)，該方法的經(jīng)濟(jì)性主要取決于所述離子液體的回收。因此，必須將所述微粒從隨后要回收使用的離子液體中分離。
[0010]泥漿在不同程度上有毒。以環(huán)境友好的方式處理它很困難且費(fèi)用很大。浮華世界(Vanity Fair)的一篇文章描述了厄瓜多爾大油田拉格阿格里奧(Lago Agr1)的情況,那里的鉆機(jī)沒(méi)有得到有效管理。鉆井公司德士古(Texaco)讓使用過(guò)的泥漿(以及相關(guān)鉆屑和原油)在無(wú)襯里的露天坑中，使其污染表面和地下的水體。但正確的儲(chǔ)存又非常費(fèi)錢(qián)。鉆探10年以后，德士古公司考慮將拉格阿格里奧的泥漿廢棄物轉(zhuǎn)移至帶有混泥土里襯的坑里，然而預(yù)計(jì)其將花費(fèi)40億美元以上。
[0011]有效的固體控制可歸因于泥漿系統(tǒng)所有部件的整體表現(xiàn)。以大幅降低維護(hù)成本、避免過(guò)多化學(xué)處理和保持泥漿系統(tǒng)體積為目的對(duì)鉆井流體進(jìn)行調(diào)節(jié)將降低設(shè)備故障的機(jī)會(huì)、不必的高泥漿成本、鉆孔和鉆探問(wèn)題。早期的石油工業(yè)中，露天土坑曾用作沉淀區(qū)域來(lái)分離固體與泥漿，從而作為固體控制裝置?，F(xiàn)在，基于嚴(yán)厲的環(huán)境法規(guī)和高泥漿成本，有效泥漿系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性開(kāi)始進(jìn)入考慮范圍內(nèi)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是提供一種純化烴類(lèi)抽提流體的方法。
[0013]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，使用兩個(gè)步驟的半連續(xù)分離過(guò)程來(lái)純化離子液體烴類(lèi)抽提流體，所述分離過(guò)程使用溶解的或懸浮的氣浮來(lái)去除烴類(lèi)，然后進(jìn)行再循環(huán)筒式過(guò)濾以從所述分離流體中去除尺寸小于10微米的無(wú)機(jī)微粒。
[0014]本發(fā)明的另一目的是提供一種回收烴類(lèi)抽提流體的方法，其通過(guò)使用兩個(gè)步驟的半連續(xù)分離過(guò)程從鉆井泥漿中去除尺寸小于等于10微米的微粒，所述分離過(guò)程使用溶解的或懸浮的氣浮，然后進(jìn)行筒式過(guò)濾并逆向沖洗。
[0015]本發(fā)明的另一目的是提供一種從油砂烴類(lèi)抽提處理液中去除尺寸小于等于10微米的微粒的方法，其通過(guò)使用兩個(gè)步驟的半連續(xù)分離過(guò)程從油砂烴類(lèi)抽提處理液中去除尺寸小于等于10微米的微粒的方法，所述分離過(guò)程使用溶解的或懸浮的氣浮，然后進(jìn)行筒式過(guò)濾并逆向沖洗。
[0016]本發(fā)明回收或純化烴類(lèi)抽提流體的方法，經(jīng)濟(jì)有效，可以有效地分離去除過(guò)濾的粘土微粒。
[0017]本發(fā)明的上述目的及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)本發(fā)明所公開(kāi)的下述示例性實(shí)施例詳細(xì)記載而變得更加明顯。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明所述的分散或懸浮的氣浮過(guò)程中分離過(guò)程的第一步驟示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明所述的用于從處理液中去除微粒的筒式過(guò)濾處理過(guò)程中分離過(guò)程的第二步驟示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0021]圖1圖示為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的示例性系統(tǒng)，用于從烴類(lèi)鉆探和分離液體回收烴類(lèi)。參照?qǐng)D1，該過(guò)程由浮選容器5開(kāi)始，如箭頭10所示，通過(guò)泵送向浮選容器5注入含有水、烴類(lèi)以及尺寸小于10微米的有機(jī)及無(wú)機(jī)微粒的未處理烴類(lèi)回收液體。該液體置于接觸區(qū)20內(nèi)，通過(guò)閥和氣體分配系統(tǒng)30向接觸區(qū)20加入氣體40。氣體40可為空氣、氮?dú)?、二氧化碳、甲烷、乙烷或它們的組合。由于二氧化碳具有低成本和安全性的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)選所用氣體為二氧化碳。所述氣體還可與表面活性劑混合以提供具有親水和疏水表面的氣泡，使得各種烴類(lèi)微粒50優(yōu)先附著其上。將該氣體通過(guò)如砂石(sandstone)的多孔石頭材料排出到分離區(qū)80，從而在液相即接觸區(qū)20中形成小氣泡。氣泡40 (即上述氣體40)的直徑范圍可為亞微米至毫米的尺寸，優(yōu)選為I?10微米,所述氣泡大小通過(guò)分散石(diffusingstone)注入或攪拌來(lái)控制。隨著氣泡上浮至表面，氣泡吸附懸浮的石油或烴類(lèi)微粒50并將它們帶到浮選容器5的上表面。氣泡40以及懸浮的烴類(lèi)微粒50隨之在表面凝聚，成為接觸區(qū)的浮層60，隨后用撇取器70或者連續(xù)模式的傳輸帶撇去接觸區(qū)20的浮層。分離區(qū)80含有含無(wú)機(jī)微粒的烴類(lèi)處理液，并且在本發(fā)明中如圖2所示離子液體隨后泵出浮選密閉容器并泵入筒式過(guò)濾系統(tǒng)。閥門(mén)90是控制溶液流入筒式過(guò)濾系統(tǒng)的出口閥門(mén)。
[0022]圖2圖示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的示例性系統(tǒng)，用于從烴類(lèi)鉆探和分離液體中去除小于10微米的微粒。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，通過(guò)出口閥門(mén)90從分離區(qū)80中泵出的離子液體微粒泥漿通過(guò)泵和閥系統(tǒng)130注入圓柱形的過(guò)濾容器110。泥漿微粒溶液140穿過(guò)已制備成具有小于I微米的孔或開(kāi)口尺寸的濾料120。濾料120阻止小于40微米，優(yōu)選小于10微米，更優(yōu)選為I?10微米的微粒過(guò)孔。所述濾料120由聚烯烴如聚丙烯組成。過(guò)濾后的離子液體溶液150隨之通過(guò)泵和閥系統(tǒng)160從該過(guò)濾系統(tǒng)中去除。筒式過(guò)濾系統(tǒng)110能夠以每分鐘I?1000加侖運(yùn)行，優(yōu)選為每分鐘200?300加侖。為了保持持續(xù)的高過(guò)濾率，筒式過(guò)濾系統(tǒng)110能夠通過(guò)閥系統(tǒng)160隨加壓水的泵入來(lái)進(jìn)行逆向沖洗，閥系統(tǒng)160從濾料120中去除滯留的小于10微米顆粒。逆向沖洗的水微粒溶液經(jīng)由閥系統(tǒng)170從筒式系統(tǒng)110中去除。
[0023]優(yōu)選地，本發(fā)明首先使用于從油砂礦提取浙青的含水離子液體抽提流體經(jīng)歷氣浮分離工藝，從而小的氣體顆粒將浙青從離子液體和尺寸小于約10微米的懸浮微粒中分離。然后，使分離浙青后殘留的離子液體微?；旌衔锪鹘?jīng)筒式過(guò)濾系統(tǒng)以將微粒從該離子液體中除去。該兩步驟的半連續(xù)過(guò)程純化了離子液體烴類(lèi)抽提流體以備再利用。
[0024]此兩個(gè)步驟也可以作為連續(xù)過(guò)程來(lái)操作進(jìn)行。
[0025]實(shí)施例
[0026]以下實(shí)施例用于說(shuō)明從油石礦中抽提烴類(lèi)并純化該處理液或流體以備再使用的示例性方法。
[0027]實(shí)施例1
[0028]玻璃柱裝有空氣泵以及附在空氣分散石的管道。柱內(nèi)放置著500毫升水。將從含有13wt%.青的油砂中抽提的含水離子液體和浙青的混合物250毫升加入水中。打開(kāi)空氣泵，從玻璃柱底部將持續(xù)的氣泡加入至混合物。將該氣泡補(bǔ)充至所述混合物，15分鐘后關(guān)閉。該過(guò)程在浮層中僅含少量或不含浙青的液體表面產(chǎn)生泡沫。含水離子液體混合物與浙青并無(wú)明顯分離。
[0029]實(shí)施例2
[0030]玻璃柱裝有一罐壓縮二氧化碳以及附在氣體分散石的管道。柱內(nèi)放置著500毫升水。將從含有13wt%.青的油砂中抽提的含水離子液體和浙青的混合物250毫升加入水中。打開(kāi)二氧化碳，從玻璃柱底部將持續(xù)的氣泡加入至混合物。將該氣泡補(bǔ)充至水溶液混合物，15分鐘后關(guān)閉。該過(guò)程在棕黑色的液體表面產(chǎn)生泡沫，并且使浙青上浮至該含水離子液體混合物表面。靜置5分鐘后玻璃柱中出現(xiàn)一個(gè)三相系統(tǒng)，其由烴類(lèi)表面層、含水離子液體以及微粒離子液體含水混合物組成。
[0031]實(shí)施例3
[0032]將5加侖的如實(shí)施例1的離子液體水溶液放置于容納罐中，在水溶液中加入10wt%的平均粒徑小于10微米的粘土粉并攪拌。該混合物用于模擬來(lái)自的油砂的含水離子石油抽提物抽提浙青后殘留的石油抽提流體。其也模擬石油和氣體鉆探操作中發(fā)現(xiàn)的泥漿的處理類(lèi)型。該混合物用美國(guó)德州康羅濱特爾過(guò)濾器材公司(Pentair Filtrat1n Solut1nsof Conroe, Texas)提供的逆向沖洗系統(tǒng)通過(guò)筒式過(guò)濾泵送。該過(guò)濾系統(tǒng)能夠以每分鐘I?1000加侖運(yùn)行。對(duì)泥漿進(jìn)行過(guò)濾，隨后對(duì)過(guò)濾的泥漿溶液進(jìn)行測(cè)試，顯示超過(guò)95%的粘土顆粒被從泥漿中去除。微粒分離后，用水對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行逆向沖洗，去除過(guò)濾的粘土微粒。該實(shí)施例證實(shí)了一種用于回收離子液體抽提流體和鉆井泥漿的經(jīng)濟(jì)有效的方法。
[0033]本文通過(guò)實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，并公開(kāi)了實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施的方式。但是，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以任何方式局限于所述具體描述。隨同具體實(shí)施方案而描述的元件和特征并不局限于僅用于其中，其可單獨(dú)使用或與其他本文公開(kāi)的實(shí)施方案一起使用。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種純化烴類(lèi)抽提流體的方法，其特征在于，其包括第一步使用分散氣體過(guò)濾去除在水基抽提流體中的烴或有機(jī)液體，然后第二步進(jìn)行筒式過(guò)濾以去除懸浮的無(wú)機(jī)微粒，從而過(guò)濾筒中的濾料能夠被逆向沖洗和再利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所用的氣體為氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、甲烷、乙烷或它們的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所用的氣體優(yōu)選為二氧化碳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述筒式過(guò)濾器去除小于40微米，優(yōu)選小于10微米的無(wú)機(jī)微粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述筒式過(guò)濾器的濾料由聚烯烴如聚丙烯組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述兩個(gè)步驟的方法是作為連續(xù)過(guò)程來(lái)操作的。
【文檔編號(hào)】B01D36/00GK104128039SQ201310158637
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月2日
【發(fā)明者】羅伯特·彼得科維奇 申請(qǐng)人:羅伯特·彼得科維奇