專利名稱：從原油或氣體中除去廢物組分的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減少由地層產(chǎn)生的流體物流中烴流體中存在的廢物組分?jǐn)?shù)量的方法。
許多油或氣井在產(chǎn)生所需的烴流體的同時(shí)，還產(chǎn)生不希望的廢物組分如采出水、H2S和CO2。在采出水的情況下，大多數(shù)井在井的使用期內(nèi)，采出水與烴流體的比值增加。這種現(xiàn)象是由于對(duì)于多數(shù)地層的烴儲(chǔ)集層而言，油層位于水層的頂部，隨著持續(xù)產(chǎn)油導(dǎo)致的儲(chǔ)集層枯竭，所述水層的水平面上升。一般使用適當(dāng)?shù)姆蛛x裝置例如沉降罐來(lái)將所采出水與油分離。
除采出水外，還大量產(chǎn)生如H2S和CO2的廢物組分，因?yàn)檫@些氣體溶解于所采出的油和水中。如不適當(dāng)?shù)貙⑵鋸臒N流體中除去，這些組分會(huì)造成不希望的環(huán)境污染。因而，通用的技術(shù)是例如使用再生處理方法除去這些廢物組分。這類方法在井身表面的下游需要專用的加工設(shè)備，這種設(shè)備一般是昂貴的，使烴生產(chǎn)的總成本增加。
本發(fā)明的目的之一是提供減少?gòu)牡貙又挟a(chǎn)生的流體物流中的烴流體中存在的廢物組分?jǐn)?shù)量的方法，該方法需要專用性較低的加工設(shè)備。
本發(fā)明提供一種借助地層中形成的鉆井減少在地層中產(chǎn)生的烴流體中存在的廢物組分?jǐn)?shù)量的方法，所述烴流體在通過(guò)井身的流體物流中流動(dòng)所述方法包括a)使至少部分?jǐn)?shù)量的廢物組分移入在流體物流中存在的第二流體；b)從所述烴流體中分離出其中含有所述至少部分?jǐn)?shù)量的廢物組分的第二流體；和c)通過(guò)將其經(jīng)所述井身和另一在地層中形成的井身中的至少一個(gè)注入到地層中來(lái)對(duì)其中含有所述廢物組分的第二流體進(jìn)行處理。
通過(guò)將其中含有廢物組分的第二流體注入到地層中，實(shí)現(xiàn)了將廢物組分返送至其來(lái)源處，即地層，不造成環(huán)境污染且在地面不需要專用的除去廢物的設(shè)備。實(shí)際上，按照本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了無(wú)廢物的烴流體生產(chǎn)操作。
為進(jìn)一步減少地面加工設(shè)備的數(shù)量，優(yōu)選在井身中將含有所述至少部分?jǐn)?shù)量廢物組分的第二流體與烴流體分離。
適當(dāng)?shù)氖?，?dāng)所述流體物流流經(jīng)井身時(shí)，使所述至少部分?jǐn)?shù)量的廢物組分移入在流體物流中存在的第二流體中。
優(yōu)選地，步驟a)包括將所述至少部分?jǐn)?shù)量廢物組分溶入第二流體中，所述步驟b)包括將其中溶解有廢物組分的第二流體與烴流體分離。
本發(fā)明的方法特別適合于但非僅限于從烴流體如油中除去H2S和CO2，因?yàn)榇蠖鄶?shù)采出油中含有溶解的H2S和CO2，應(yīng)防止其釋放到大氣中去。
步驟a)適當(dāng)?shù)匕╥)選擇一種物質(zhì)，它可與廢物組分反應(yīng)，生成可溶于第二流體的反應(yīng)產(chǎn)物；ii)使所選擇的物質(zhì)存在于井身中的所述流體物流中，由此所述物質(zhì)與廢物組分進(jìn)行反應(yīng)，且反應(yīng)產(chǎn)物顯著溶于流體物流的第二流體。
如果所選擇的物質(zhì)被引入烴流體進(jìn)入井身的井身底部部分，本發(fā)明的方法是最有效的。這例如可通過(guò)經(jīng)延伸至井身的導(dǎo)管將所述物質(zhì)注入井身中的流體物流中來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在有吸引力的實(shí)施方案中，第二流體是經(jīng)所述井身與烴流體同時(shí)從地層中產(chǎn)生的采出水。通過(guò)在將所選擇的物質(zhì)加入到流體物流之前使部分采出水與所述流體物流分離、從而反應(yīng)產(chǎn)物基本上溶于其余部分的采出水中，可降低所要使用的選擇的物質(zhì)的數(shù)量。
在廢物組分包括H2S和CO2的情況下，優(yōu)選在流體物流中應(yīng)用OH-離子，使得反應(yīng)產(chǎn)物包括HS-、S2-、HCO3-和CO32-離子中的至少一種。OH-離子可通過(guò)向流體物流中注入堿來(lái)形成，或通過(guò)電解第二流體、例如使用雙極性膜來(lái)形成。
以下實(shí)施例將更詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行敘述。
實(shí)施例1經(jīng)井身從地層中產(chǎn)生呈油和氣形態(tài)的烴流體。所產(chǎn)生的流體物流經(jīng)延伸到井身中的生產(chǎn)管線流至地面。一般流體物流包括大量的來(lái)自地層的采出水。再有，還存在如H2S和/或CO2的廢物組分，因?yàn)檫@些組分同時(shí)溶于油相和水相中。為從油相中除去H2S和/或CO2，將呈NaOH形式的堿注入流體物流中(例如，通過(guò)將其注入生產(chǎn)管線或注入生產(chǎn)管線與井身套管之間的環(huán)形間隙中)，使得與油和采出水物流混合。注入的NaOH在水相中形成OH-離子，該離子與H2S和CO2按照下式進(jìn)行反應(yīng)
總和為
CO2或H2CO3(CO2+H2O)可按照下式與堿發(fā)生反應(yīng)或總和為或其中，HS-、S2-、HCO3-和CO32-離子溶于水相；只有H2S和CO2同時(shí)可溶于水和油相中。因而，通過(guò)添加呈NaOH形態(tài)的堿使水相中HS-、S2-、HCO3-和CO32-離子濃度增加，導(dǎo)致油相中H2S和CO2減少。這有效地說(shuō)明H2S和CO2從油相中轉(zhuǎn)移到水相中。
視具體情況而定，在添加堿之前從流體物流中分離出至少部分的采出水，其優(yōu)點(diǎn)是為達(dá)到所需pH值只須添加較少量的堿。
相反，當(dāng)在油相中H2S和CO2的濃度較高時(shí)，可將額外注入的水流與從井身中產(chǎn)生的油/水總物流混合，以產(chǎn)生其中溶解有H2S和CO2和所生成的離子的更大體積的水。
隨后，使用可位于井身中或地面的一或多個(gè)分離器(如旋風(fēng)分離器)來(lái)將其中溶解有HS-、S2-、HCO3-和CO32-離子的水相從油相中分離出來(lái)。隨后將含有溶解的離子的分離水經(jīng)延伸到井身中的注射管線注入到地層中。含有溶解的離子的水也可經(jīng)另一個(gè)井身注入到地層中。在上述離子在注射管線中具有結(jié)垢沉淀的趨向時(shí)，可向在注射管線中的水流中添加防垢劑或酸來(lái)防止這種結(jié)垢或使沉淀的結(jié)垢溶解。
實(shí)施例2經(jīng)井身中的生產(chǎn)管線從地層中產(chǎn)生含有H2S和CO2的烴流體物流(油/氣)，與實(shí)施例1的不同之處在于不從地層中同時(shí)采出水。為應(yīng)用本發(fā)明的方法，通過(guò)經(jīng)適當(dāng)?shù)墓芫€向井身中的流體物流中注入第二流體來(lái)將呈水形態(tài)的第二流體加入到流體物流中。要注入的第二流體的數(shù)量取決于烴流體中H2S和CO2的數(shù)量，但一般(在生產(chǎn)油的情況下)低至為油流速的2-3wt％的數(shù)量是足夠的。
注入第二流體與烴流體在生產(chǎn)管和井身套管間的環(huán)形空隙內(nèi)、在生產(chǎn)區(qū)水平面進(jìn)行混合。在向烴流體物流中注入水之前，已向水中添加NaOH，所述水已基本除去成垢組分如鋇、鍶和鈣。NaOH在水相中生成OH-離子，它與在流體物流中存在的H2S和CO2按照實(shí)施例1中所指出的反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)。從而有效的將H2S和CO2轉(zhuǎn)移到第二流體、即水相中。具有溶解的HS-、S2-、HCO3-和CO32-離子的水被采出至地面，在該處其與烴流體分離。另外，溶解有離子的水與烴流體的分離步驟也可在井身中進(jìn)行。在后一情況下，可應(yīng)用適合井身的小尺寸旋風(fēng)分離器。
分離的溶有離子的水隨后經(jīng)同一或另一在地層中形成的井身注入地層中。
水與油之間的接觸可例如使用接觸器、用來(lái)泵送油和水流的泵、或離心分離機(jī)來(lái)強(qiáng)化。
可理解，在以上實(shí)施例中，NaOH僅通過(guò)舉例方式被視作適宜于添加到流體物流中的物質(zhì)，還有許多其它物質(zhì)適宜于進(jìn)行本發(fā)明的方法。這類物質(zhì)的實(shí)例是Ca(OH)2、Mg(OH)2、LiOH和KOH。
有待用于實(shí)施本發(fā)明的堿的數(shù)量可由化學(xué)計(jì)量條件來(lái)確定。例如，對(duì)于要除去的每kg CO2來(lái)說(shuō)，需要約1.82kg NaOH，對(duì)于要除去的每kg H2S來(lái)說(shuō)，需要約2.35kg NaOH。
可理解，本發(fā)明的方法在陸上和海底油/氣生產(chǎn)井中均可應(yīng)用。
在本發(fā)明方法的另一可選擇的實(shí)施方案中，可通過(guò)使用提供到流體物流中的適用的細(xì)菌將H2S轉(zhuǎn)化為HS-和/或S2-來(lái)從烴流體中除去H2S。
再有，一些胺可用來(lái)結(jié)合或轉(zhuǎn)化在烴流體中存在的CO2。
權(quán)利要求
1.一種借助地層中形成的鉆井減少在地層中產(chǎn)生的烴流體中存在的廢物組分?jǐn)?shù)量的方法，所述烴流體在通過(guò)井身的流體物流中流動(dòng)所述方法包括a)使至少部分?jǐn)?shù)量廢物組分移入在流體物流中存在的第二流體；b)從所述烴流體中分離出其中含有所述至少部分?jǐn)?shù)量廢物組分的第二流體；和c)通過(guò)將其經(jīng)所述井身和另一在地層中形成的井身中的至少一個(gè)注入到地層中來(lái)對(duì)其中含有所述廢物組分的第二流體進(jìn)行處理。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中步驟a)包括將所述至少部分?jǐn)?shù)量廢物組分溶解在第二流體中，且其中步驟b)包括從烴流體中分離出其中溶解有廢物組分的第二流體。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中所述廢物組分包括H2S和CO2中的至少一種。
4.如權(quán)利要求2或3的方法，其中步驟a)包括i)選擇一種物質(zhì)，它可與廢物組分反應(yīng)，生成可溶于第二流體的反應(yīng)產(chǎn)物；ii)使所選擇的物質(zhì)存在于井身中的所述流體物流中，由此所述物質(zhì)與廢物組分進(jìn)行反應(yīng)，且反應(yīng)產(chǎn)物顯著溶于第二流體。
5.如權(quán)利要求4的方法，其中步驟ii)包括使所述物質(zhì)在烴流體進(jìn)入井身的井身底部存在。
6.如權(quán)利要求4或5的方法，其中廢物組分包括H2S和CO2中的至少一種，且所述物質(zhì)包括OH-離子，反應(yīng)產(chǎn)物包括HS-、S2-、HCO3-和CO32-離子中的至少一種。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中OH-離子由向流體物流中注入堿、和對(duì)第二流體進(jìn)行電解步驟中的至少一個(gè)步驟形成。
8.如權(quán)利要求7的方法，其中所述物質(zhì)經(jīng)延伸到所述井身中的導(dǎo)管注入到井身中的流體物流中。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的方法，其中所述第二流體是經(jīng)所述井身由地層中與烴流體同時(shí)產(chǎn)生的采出水。
10.如權(quán)利要求9的方法，如其從屬于權(quán)利要求4時(shí)，其中在使所述物質(zhì)存在于流體物流中之前，從所述流體物流中除去部分采出水，由此所述反應(yīng)產(chǎn)物大量溶解于其余的采出水中。
11.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的方法，其中所述第二流體通過(guò)將其經(jīng)井身注入到流體物流中而被加入到流體物流中。
12.如權(quán)利要求11的方法，如其從屬于權(quán)利要求4時(shí)，其中將所述物質(zhì)溶解于第二流體中，含有溶解的物質(zhì)的第二流體被注入到流體物流中。
13.如權(quán)利要求11或12的方法，其中在將第二流體注入到流體物流中之前，使所述第二流體基本上不含結(jié)垢組分。
14.如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的方法，其中包含所述至少部分?jǐn)?shù)量廢物組分的第二流體與烴流體的分離步驟在井身中進(jìn)行。
15.如權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)的方法，其中在所述流體物流流經(jīng)井身時(shí)，使所述至少部分?jǐn)?shù)量廢物組分轉(zhuǎn)移到存在于流體物流中的第二流體中。
16.如權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)的方法，其中第二流體包括水。
17.基本上如此前參照實(shí)施例所敘述的方法。
全文摘要
一種借助地層中形成的鉆井減少在地層中產(chǎn)生的烴流體中存在的廢物組分?jǐn)?shù)量的方法,所述烴流體在通過(guò)井身的流體物流中流動(dòng)。所述方法包括a)使至少部分?jǐn)?shù)量廢物組分移入在流體物流中存在的第二流體;b)從所述烴流體中分離出其中含有所述至少部分?jǐn)?shù)量廢物組分的第二流體;和c)通過(guò)將其經(jīng)所述井身和另一在地層中形成的井身中的至少一個(gè)注入到地層中來(lái)對(duì)其中含有所述廢物組分的第二流體進(jìn)行處理。
文檔編號(hào)C10G19/00GK1249795SQ98803022
公開(kāi)日2000年4月5日 申請(qǐng)日期1998年3月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月14日
發(fā)明者P·達(dá)斯科波羅斯, A·M·莫林格, P·D·西爾特, R·G·斯敏克, P·H·J·沃比克, M·H·W·沃布魯根 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司