[發明專利]集成的氫氣生產和烴提取

有效

• 申請號: 201010625066.1
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN102128019A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: J·E·帕拉馬拉;D·A·扎諾利;W·F·巴德
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 曹小剛;李炳愛

技術領域

本發明涉及集成的氫氣生產和烴提取。

背景技術

位于世界很多地區的油砂礦包含沙子、水、粘土、礦物質、以及為了燃料而言可進行提取和加工的原瀝青的混合物。Alberta，Canada的油砂含有世界上一些最大的烴礦藏。

瀝青被劃分為“超重油”，是指其按照美國石油學會(API)標準測量的用度表示的比重。瀝青的API比重為約10°或更小。從Alberta的Athabasca油砂中開采出來的瀝青的API比重為約8°。“重油”的API比重范圍為約22.3°到約10°。從油砂中提取得到的重油或瀝青被處理或提質來生產API比重為約31°到約33°的輕質合成原油。此處術語重油和瀝青可互換使用，這是由于它們可用同樣的方法提取得到。

可通過不同的方法從油砂中回收瀝青，最常用的包括表層或露天開采以及原位瀝青回收方法，包括熱原位回收方法。瀝青的回收和提取操作是高耗水的，因此設備通常必須挨近專用的水源，例如附近的河流或湖泊。這些操作中產生的廢棄物，包括廢水(water?waste)，在尾礦池、污水塘、處理井等地方進行處理。工業中要求降低與瀝青回收和提取工藝相關的水消耗和廢棄物，以及將這些操作的總體地面痕跡(land?footprint)和環境影響最小化。

對使用新鮮水的重油/瀝青提取操作可能有環境限制。這些限制涉及能夠從操作環境中的源頭例如從湖泊、河流或新鮮水蓄水層中所移取的新鮮水的量。在某些情況下，可被抽出的新鮮水量可能是整個生產操作的速率限制因素。在這種情況下，水的有效再利用可直接影響操作生產。

提取得到的瀝青可通過管道泵至現場的提質器或泵至精煉廠進行清潔、處理和提質。將瀝青或重油提質為輕質合成原油通常通過碳的排出(即焦化)或氫的加入來實現。后種方法典型地是包含加氫裂化和加氫處理的兩步方法，其中加氫裂化用來斷裂大烴分子，加氫處理用來穩定烴化合物以及移除雜質。提質的合成原油可被賣到精煉廠、石油化學產品制造商或其它消費者。

瀝青提取操作需要昂貴的和精密的處理設備和大量的水，以及用于產生熱和水蒸氣的能量。平均而言，1.5噸至2噸的油砂必須被處理來制備來自瀝青的一個159升體積桶的合成原油。每天必須開采和加工大量的油砂從而滿足合成原油的高需求。

當瀝青在儲層中埋藏很深且由于覆蓋層的深度其不能被經濟地開采時，應用原位油回收方法，例如熱原位回收方法。原位生產方法可回收儲層中初始存在瀝青的約25％到75％。通常原位回收方法的關注點在于降低瀝青或重油的粘度從而使其能夠流動并從井中生產出。

熱原位回收工藝利用熱量降低儲層中瀝青的粘度，且因此使其更加易流動，所述熱量典型由水蒸氣提供。熱原位回收工藝的示例包括但不僅限于水蒸氣輔助重力泄油(SAGD)，水蒸氣吞吐(CSS)，及其很多衍生方法，例如溶劑輔助SAGD(SA-SAGD)，水蒸氣和氣體驅動(SAGP)，蒸氣和水蒸氣聯合提取(SAVEX)，膨脹溶劑SAGD(ES-SAGD)，恒定水蒸氣泄油(CSD)，以及添加液體的水蒸氣增強回收(LASER)，還有水驅法和水蒸氣驅法。

在典型的重力驅動熱原位油回收工藝中，向儲層中鉆取兩口水平井。理想地位于接近儲層底部的較低水平井用作生產井而位于生產井上方的水平井用作注入井。干燥或濕潤的水蒸氣從表面注入到注入井中以加熱儲層中夾帶的瀝青并降低其粘度。必須為該工藝產生大量的水蒸氣且在傳統工藝中用于產生水蒸氣的水必須滿足鍋爐給水的規格。隨著瀝青的粘度被降低，瀝青與冷凝水蒸氣一起流入生產井，這些液體被泵送到表面。可任選注入烴溶劑或其它試劑來輔助該工藝。

熱產出流體典型地含有約70％的產出水以及約30％的瀝青和產出氣體，其通過生產井回收到表面并且現場分離成其各個組分。來自井口的產出流體被送入液流分離器將瀝青、產出水和任選的產出氣體分離為各個物流。向瀝青物流中加入稀釋劑或冷凝液以加快殘留水從油中移除。稀釋的瀝青(“dilbit”)在被輸送到提質器或管線送入精煉廠之前可在現場被進一步處理或儲存。產出氣體物流可用于為水蒸氣發生器提供燃料。

產出水(PW)物流典型地被送入水處理設施來生產對于水蒸氣產生適宜品質的鍋爐給水。在此工藝中，PW物流首先脫油且然后送去進行軟化處理。用來處理或軟化產出水以滿足鍋爐給水規格的傳統方法是兩步法工藝，其包括一級除硬，接著是二級除硬從而使水變軟(polish)。

這種傳統的配置導致了大量的廢棄物流，其必須進行處理且殘留廢物最終被現場送入處理井或高花費的污泥池。