CN115572032B - 稠油热采超临界水合co2热流体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种稠油热采超临界水合CO2热流体的制备方法，将来源于油田采出液集输处理过程产生的油泥作如下处理：(1)油泥制浆处理：将油泥送入油泥接收搅拌一体罐内，加入适量制浆物料，在常温至90℃条件下经充分搅拌混匀成为油泥浆备用；(2)超临界水氧化处理：将备用油泥浆送入已通入超临界水和设定流量的氧化剂的密闭反应分离罐中进行超临界水氧化处理，并同时分离去除结晶盐与其它残渣等固体残余物，即制备得到超临界水合CO2热流体。本发明既有效解决了稠油热采对能源物质大量消耗及碳排放问题，也解决了油泥的污染防治和最终出路问题。
Description
技术领域
本发明属于稠油热采技术领域，特别涉及一种稠油热采超临界水合CO2热流体的制备方法，该方法适用于稠油油田高效经济与低碳开发及油泥资源化利用。
背景技术
随着石油勘探和开发程度的延深，发现优质储量难度加大，石油资源日益减少，国内具有丰富的稠油资源(地层条件粘度>50mPa·s)，如何完善提升稠油等难采资源开发效果，已成为石油开发科技工作者的重要任务。热采是我国稠油、页岩油等资源开采的主要方法与措施手段，主要包括火烧油层、蒸汽驱、热水驱、蒸汽吞吐、SAGD等技术，但这些技术都离不开能源物质的大量消耗及碳排放。同时，在热采过程中，随着油田开发和各种增产措施大量应用，油田采出液集输处理***油泥产量也不断地增加，给环境保护也带来了极大难题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种针对油田采出液集输处理***产生的油泥而应用超临界水氧化处理，将其制备成超临界水合CO2热流体及其制备方法。
本发明的技术解决方案是提供一种稠油热采超临界水合CO2热流体的制备方法，包括来源于油田采出液集输处理过程产生的油泥，其特殊之处在于，包括以下步骤：
(1)油泥制浆处理：将所述油泥送入油泥接收搅拌一体罐内，加入设定量的制浆物料，在常温至90℃条件下经充分搅拌混匀成为油泥浆备用；
(2)超临界水氧化处理：将备用油泥浆送入已通入超临界水和设定流量的氧化剂的密闭反应分离罐中，进行超临界水氧化处理，超临界水氧化时间设定为60～600s，并同时分离去除固体残余物，即得超临界水与超临界CO2的混合高温高压热流体，亦即制备得到超临界水合CO2热流体；制备得到超临界水合CO2热流体的温度为400～700℃、压力为23～50MPa，CO2含量为5～30％。
作为优选：所述步骤(1)中的制浆物料加入量的计算公式为：
V＝Q(y-q)/(x-y)，其中，V为制浆物料加入量(L)，Q为原料油泥样品量(L)，q为原料油泥COD值(mg/L)，y为制备油泥浆COD值(mg/L)，x为制浆物料COD值(mg/L)，所述油泥浆COD值控制在1.2×105mg/L～2.0×105mg/L来计算。
作为优选：所述步骤(1)中制浆处理时，加入制浆物料为水或污油或原油；当原料油泥COD指标大于控制油泥浆COD指标上限值2.0×105mg/L时，加入制浆物料为水；当原料油泥COD指标小于控制油泥浆COD指标下限值1.2×105mg/L时，加入制浆物料为污油或原油。
作为优选：所述步骤(1)中制浆处理后油泥浆温度为常温至90℃。
作为优选：制浆物料为污油时，污油中石油烃的质量百分比含量大于10％。
作为优选：所述步骤(2)中油泥浆送入密闭反应分离罐前，通入超临界水及密闭反应分离罐内的控制温度为500～700℃、压力为25～35MPa，以满足油泥浆送入密闭反应分离罐内具备其石油烃能自动进行超临界水氧化反应的温度和压力条件。
作为优选：所述步骤(2)中油泥浆送入密闭反应分离罐的起始过程，流量由零逐渐增大，并缓慢增至额定处理流量，而已通入的超临界水，则同时由已通入流量逐渐减小，并缓慢减至零，此时油泥浆流量增大与超临界水流量减小，所述油泥浆流量和超临界水流量的快慢按维持密闭反应分离罐内温度400～700℃、压力为23～50MPa进行自动调控。
作为优选：所述步骤(2)中氧化剂设定流量的计算公式为：氧化剂设定流量＝油泥浆COD指标×油泥浆额定流量×过氧系数；所述过氧系数为1.0～1.5。
作为优选：所述步骤(2)中通入氧化剂为氧气或双氧水。
作为优选：制备的超临界水合CO2热流体的温度为490～680℃、压力为25～35MPa、CO2含量为14.2～29.8％。
与现有技术相比，本发明的有益效果:
本发明在油田稠油开发中实施，制备的超临界水合CO2热流体用于稠油热采可实现稠油高效经济开采和减少能源消耗与CO2排放，同时可实现油田油泥的资源化利用，从而既能有效解决稠油热采对能源物质大量消耗及碳排放问题，也可解决油泥的污染防治和最终出路问题。
附图说明
图1是本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
实施例1
某油田稠油热采采出液油水沉降分离罐罐底油泥，含水率为82％，含油率11％，灼烧残渣4.7％，其它可燃烧物2.3％，经检测COD值为3.58×105mg/L：
步骤一，油泥制浆处理：将约1m3油泥送入油泥接收搅拌一体罐内，再加入约1m3清水，在70℃条件下经充分搅拌混匀成为油泥浆备用。经检测，该油泥浆含水率为91％，COD指标为1.79×105mg/L。
步骤二，超临界水氧化处理：将备用油泥浆按流量由零缓慢增至额定处理流量0.1m3/h送入已经通入了超临界水和设定流量的氧化剂的密闭反应分离罐中进行超临界水氧化反应做连续处理，其中，超临界水按0.05m3/h的流量已经通入了6个小时到密闭反应分离罐中。在油泥浆通入的流量逐渐增大到额定流量的过程中，通入的超临界水的流量从0.05m3/h逐渐减至零，然后油泥浆按额定流量0.1m3/h继续通入到密闭反应分离罐中。油泥浆送入密闭反应分离罐前，控制密闭反应分离罐中温度为500℃、压力为30MPa，通入的氧化剂为氧气，通入氧气的流量按过氧系数1.2来计算为21.48kg/h。密闭反应分离罐中超临界水氧化反应时间为120s，油泥浆送入密闭反应分离罐后，在超临界水氧化反应时，控制密闭反应分离罐内温度为650℃压力为35MPa，并从密闭反应分离罐分别连续排放制备的高温高压超临界水合CO2热流体和适时间歇排出结晶盐与其它残渣等固体残余物。制备的超临界水合CO2热流体温度为650℃、压力为35MPa，CO2含量为23.2％。
实施例2
某油田含油污水接收罐罐底油泥，含水率为88％，含油率8％，灼烧残渣2.5％，其它可燃烧物1.5％，经检测COD值为2.82×105mg/L：
步骤一，油泥制浆处理：将约1m3油泥送入油泥接收搅拌一体罐内，再加入约1m3清水，在常温条件下经充分搅拌混匀成为油泥浆备用。经检测，该油泥浆含水率为94％，COD指标为1.31×105mg/L。
步骤二，超临界水氧化处理：将备用油泥浆按流量由零缓慢增至额定处理流量0.1m3/h送入已经通入了超临界水和设定流量的氧化剂的密闭反应分离罐中进行超临界水氧化反应做连续处理，其中，超临界水按0.05m3/h的流量已经通入了7个小时到密闭反应分离罐中。在油泥浆通入的流量逐渐增大到额定流量的过程中，通入的超临界水的流量从0.05m3/h逐渐减至零，然后油泥浆按额定流量0.1m3/h继续通入到密闭反应分离罐中。油泥浆送入密闭反应分离罐前，控制密闭反应分离罐中温度为500℃、压力为25Mpa，通入的氧化剂为氧气，通入氧气的流量按过氧系数1.2来计算为15.72kg/h。密闭反应分离罐中超临界水氧化反应时间为90s，油泥浆送入密闭反应分离罐后，在超临界水氧化反应时，控制密闭反应分离罐内温度为490℃压力为25MPa，并从密闭反应分离罐分别连续排放制备的高温高压超临界水合CO2热流体和适时间歇排出结晶盐与其它固体残渣等盐渣残余物。制备得到超临界水合CO2热流体温度为490℃、压力为25MPa，CO2含量为14.2％。
实施例3
某油田化学驱污水絮凝沉降罐罐底油泥，含水率为96％，含油率2％，灼烧残渣0.8％，其它可燃烧物1.2％，经检测COD值为0.78×105mg/L：
步骤一，油泥制浆处理：将约1.9m3油泥送入油泥接收搅拌一体罐内，再加入约0.1m3污油(其含石油烃为54％，含水率为40％，其它固相含量6％)，在条常温件下经充分搅拌混匀成为油泥浆备用。经检测，该油泥浆含水率为93％，COD指标为1.54×105mg/L。
步骤二，超临界水氧化处理：超临界水氧化处理：将备用油泥浆按流量由零缓慢增至额定处理流量0.1m3/h送入已经通入了超临界水和设定流量的氧化剂的密闭反应分离罐中进行超临界水氧化反应做连续处理，其中，超临界水按0.05m3/h的流量已经通入了5个小时到密闭反应分离罐中。在油泥浆通入的流量逐渐增大到额定流量的过程中，通入的超临界水的流量从0.05m3/h逐渐减至零，然后油泥浆按额定流量0.1m3/h继续通入到密闭反应分离罐中。油泥浆送入密闭反应分离罐前，控制密闭反应分离罐中温度为500℃、压力为25Mpa，通入的氧化剂为氧气，通入氧气的流量按过氧系数1.2来计算为18.48kg/h。密闭反应分离罐中超临界水氧化反应时间为90s，油泥浆送入密闭反应分离罐后，在超临界水氧化反应时，控制密闭反应分离罐内温度为540℃，压力为28MPa，并从密闭反应分离罐分别连续排放制备的高温高压超临界水合CO2热流体和适时间歇排出结晶盐与其它残渣等固体残余物。制备得到超临界水合CO2热流体温度为540℃、压力为28MPa，CO2含量为18.1％。
实施例4
某油田污水气浮浮渣，含水率为97％，含油率1.2％，灼烧残渣1.5％，其它可燃烧物0.3％，经检测COD值为0.43×105mg/L：
步骤一，油泥制浆处理：将约1.9m3油泥送入油泥接收搅拌一体罐内，再加入约0.1m3原油(其含石油烃为87％，含水率为12％，其余固相含量1.0％)，在常温条件下经充分搅拌混匀成为油泥浆备用。经检测，该油泥浆含水率为93％，COD指标为1.61×105mg/L。
步骤二，超临界水氧化处理：超临界水氧化处理：将备用油泥浆按流量由零缓慢增至额定处理流量0.1m3/h送入已经通入了超临界水和设定流量的氧化剂的密闭反应分离罐中进行超临界水氧化反应做连续处理，其中，超临界水按0.05m3/h的流量已经通入了8个小时到密闭反应分离罐中。在油泥浆通入的流量逐渐增大到额定流量的过程中，通入的超临界水的流量从0.05m3/h逐渐减至零，然后油泥浆按额定流量0.1m3/h继续通入到密闭反应分离罐中。油泥浆送入密闭反应分离罐前，控制密闭反应分离罐中温度为500℃、压力为30Mpa，通入的氧化剂为氧气，通入氧气的流量按过氧系数1.2来计算为19.32kg/h。密闭反应分离罐中超临界水氧化反应时间为90s，油泥浆送入密闭反应分离罐后，在超临界水氧化反应时，控制密闭反应分离罐内温度为610℃压力为33MPa，并从密闭反应分离罐分别连续排放制备的高温高压超临界水合CO2热流体和适时间歇排出结晶盐与其它残渣等固体残余物。制备得到超临界水合CO2热流体温度为610℃、压力为33MPa，CO2含量为20.6％。
实施例5
某油田稠油热采采出液油水沉降分离罐罐底油泥，含水率为82％，含油率11％，灼烧残渣4.7％，其它可燃烧物2.3％，经检测COD值为3.58×105mg/L：
步骤一，油泥制浆处理：将约1m3油泥送入油泥接收搅拌一体罐内，再加入约1m3清水，在70℃条件下经充分搅拌混匀成为油泥浆备用。经检测，该油泥浆含水率为91％，COD指标为1.79×105mg/L。
步骤二，超临界水氧化处理：将备用油泥浆按流量由零缓慢增至额定处理流量0.1m3/h送入已经通入了超临界水和设定流量的氧化剂的密闭反应分离罐中进行超临界水氧化反应做连续处理，其中，超临界水按0.05m3/h的流量已经通入了10个小时到密闭反应分离罐中。在油泥浆通入的流量逐渐增大到额定流量的过程中，通入的超临界水的流量从0.08m3/h逐渐减至零，然后油泥浆按额定流量0.1m3/h继续通入到密闭反应分离罐中。油泥浆送入密闭反应分离罐前，控制密闭反应分离罐中温度为600℃、压力为30Mpa，通入的氧化剂为双氧水，通入双氧水的流量按过氧系数1.0来计算为17.90kg/h。密闭反应分离罐中超临界水氧化反应时间为600s，油泥浆送入密闭反应分离罐后，在超临界水氧化反应时，控制密闭反应分离罐内温度为630℃压力为32MPa，并从密闭反应分离罐分别连续排放制备的高温高压超临界水合CO2热流体和适时间歇排出结晶盐与其它残渣等固体残余物。制备的超临界水合CO2热流体温度为630℃、压力为32MPa，CO2含量为29.8％。
实施例6
某油田稠油热采采出液油水沉降分离罐罐底油泥，含水率为82％，含油率11％，灼烧残渣4.7％，其它可燃烧物2.3％，经检测COD值为3.58×105mg/L：
步骤一，油泥制浆处理：将约1m3油泥送入油泥接收搅拌一体罐内，再加入约1m3清水，在70℃条件下经充分搅拌混匀成为油泥浆备用。经检测，该油泥浆含水率为91％，COD指标为1.79×105mg/L。
步骤二，超临界水氧化处理：将备用油泥浆按流量由零缓慢增至额定处理流量0.1m3/h送入已经通入了超临界水和设定流量的氧化剂的密闭反应分离罐中进行超临界水氧化反应做连续处理，其中，超临界水按0.05m3/h的流量已经通入了6个小时到密闭反应分离罐中。在油泥浆通入的流量逐渐增大到额定流量的过程中，通入的超临界水的流量从0.1m3/h逐渐减至零，然后油泥浆按额定流量0.1m3/h继续通入到密闭反应分离罐中。油泥浆送入密闭反应分离罐前，控制密闭反应分离罐中温度为700℃、压力为35Mpa，通入的氧化剂为双氧水，通入双氧水的流量按过氧系数1.5来计算为26.85kg/h。密闭反应分离罐中超临界水氧化反应时间为60s，油泥浆送入密闭反应分离罐后，在超临界水氧化反应时，控制密闭反应分离罐内温度为680℃压力为35MPa，并从密闭反应分离罐分别连续排放制备的高温高压超临界水合CO2热流体和适时间歇排出结晶盐与其它残渣等固体残余物。制备的超临界水合CO2热流体温度为680℃、压力为35MPa，CO2含量为23.6％。
实施例7
本实施例7与前述各实施例的区别在于，还包括以下参数的各实施例：
超临界水氧化时间设定为60s、90s、200s、300s、400s、500s、600s，以及60～200s、200～300s、300～400s、400～500s、500～600s、65～300s、300～550s、70～400s、350～400s、450～550s。
所述步骤⑵中油泥浆送入密闭反应分离器前，通入超临界水及密闭反应分离器内的控制温度为500～700℃、500℃、600℃、700℃、500～600℃、600～700℃、550～650℃，压力为25～35MPa、25MPa、35MPa、30～35MPa。
所述步骤⑵中制备得到超临界水合CO2热流体的温度为400～700℃、400℃、490℃、540℃、610℃、650℃、700℃、400～550℃、500～650℃、500～700℃，压力为23～50MPa、25MPa、28MPa、33MPa、35MPa、45MPa、50MPa、24～35MPa、35～50MPa，CO2含量为5～30％、14.2％、18.1％、20.6％、23.2％、26％、28％、30％、5～15％。、15～25％、5～20％、10～30％。
所述步骤⑵中油泥浆送入密闭反应分离器的起始过程，流量由零逐渐增大，并缓慢增至额定处理流量，而已通入的超临界水，则同时由已通入流量逐渐减小，并缓慢减至零，此时油泥浆流量增大与超临界水流量减小，快慢按维持密闭反应分离器内温度400～700℃、400℃、500℃、600℃、700℃、400～550℃、500～700℃，压力为23～50MPa、23MPa、50MPa、30MPa、40MPa、23～35MPa、30～50MPa进行自动调控。
所述步骤(2)中氧化剂设定流量的计算公式为：氧化剂设定流量＝油泥浆COD指标×油泥浆额定流量×过氧系数；所述过氧系数为1.0～1.5、1.0、1.5、1.1～1.4。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种稠油热采超临界水合CO2热流体的制备方法，包括来源于油田采出液集输处理过程产生的油泥，包括以下步骤：
⑴油泥制浆处理：将所述油泥送入油泥接收搅拌一体罐内，加入设定量的制浆物料，在常温至90℃条件下经充分搅拌混匀成为油泥浆备用；
其特征在于，还包括以下步骤：
所述步骤⑴中的制浆物料加入量的计算公式为：
V=Q(y-q)/(x-y)；
其中，V为制浆物料加入量(L)，Q为原料油泥样品量(L)，q为原料油泥COD值(mg/L)，y为制备油泥浆COD值(mg/L)，x为制浆物料COD值(mg/L)，所述油泥浆COD值控制在1.2×105mg/L～2.0×105mg/L来计算；当原料油泥COD指标大于控制油泥浆COD指标上限值2.0×105mg/L时，加入的制浆物料是水；当原料油泥COD指标小于控制油泥浆COD指标下限值1.2×105mg/L时，加入的制浆物料是污油或原油；
⑵超临界水氧化处理：将备用油泥浆送入已通入超临界水和设定流量的氧化剂的密闭反应分离罐中，进行超临界水氧化处理，超临界水氧化时间设定为60～600s，并同时分离去除固体残余物，即得超临界水与超临界CO2的混合热流体，亦即制备得到超临界水合CO2热流体；制备得到超临界水合CO2热流体的温度为400～700℃、压力为23～50MPa，CO2含量为5～30%。
2.根据权利要求1所述的稠油热采超临界水合CO2热流体的制备方法，其特征在于：制浆物料为污油时，污油中石油烃的质量百分比含量大于10%。
3.根据权利要求1所述的稠油热采超临界水合CO2热流体的制备方法，其特征在于：所述步骤⑵中油泥浆送入密闭反应分离罐前，通入超临界水及密闭反应分离罐内的控制温度为500～700℃、压力为25～35MPa，以满足油泥浆送入密闭反应分离罐内具备其石油烃能自动进行超临界水氧化反应的温度和压力条件。
4.根据权利要求1所述的稠油热采超临界水合CO2热流体的制备方法，其特征在于：所述步骤⑵中油泥浆送入密闭反应分离罐的起始过程，流量由零逐渐增大，并缓慢增至额定流量，而已通入的超临界水，则同时由已通入流量逐渐减小，并缓慢减至零，此时油泥浆流量增大与超临界水流量减小，所述油泥浆流量和超临界水流量的快慢按维持密闭反应分离罐内温度400～700℃、压力为23～50MPa进行自动调控。
5.根据权利要求4所述的一种稠油热采超临界水合CO2热流体的制备方法，其特征在于，所述步骤⑵中氧化剂设定流量的计算公式为：氧化剂设定流量=油泥浆COD指标×油泥浆额定流量×过氧系数；所述过氧系数为1.0～1.5。
6.根据权利要求5所述的稠油热采超临界水合CO2热流体的制备方法，其特征在于：所述步骤⑵中氧化剂为氧气或双氧水。
7.根据权利要求1所述的稠油热采超临界水合CO2热流体的制备方法，其特征在于：制备的超临界水合CO2热流体的温度为490～680℃、压力为25～35MPa、CO2含量为14.2～29.8%。
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