[发明专利]一种稠油催化改质降粘采输一体化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种油田稠油油藏开采中，稠油催化改质降粘采输一体化方法及其装置，属于稠油开采新技术。 

背景技术

稠油是指在油层温度下粘度大于100mPa·s的脱气原油，但通常都在1000mPa·s以上。其突出的特点是沥青质、胶质含量较高，粘度较大。稠油粘度较大的根源是由于体系中沥青胶质形成的大分子胶束结构。稠油中胶质分子之间、沥青质分子之间及二者相互之间有强烈的氢键。沥青质的芳杂稠环平面相互重叠堆砌在一起，并被极性集团之间的氢键所固定，堆积起来形成微粒，再聚集为大小不同的沥青质胶束，形成沥青质离子的包覆层。这种粒子通过氢键相互连接，形成分子量很大的胶束，造成原油的高粘度。在稠油的开采和集输过程中，由于稠油的这种特殊性质，造成原油在井筒和地面油管中的流动性变差。稠油可在油层流动，流入井筒在油管内向上流动时，因地温不断降低，原油粘度不断上升，流动阻力随之增加，采用人工举升也难采出地面；即使采出地面，也难于直接用油管长距离输送。因此开采和集输稠油需要降低稠油在油管内的流动阻力。普遍认为开采和集输稠油的核心技术是降低原油粘度，而且要大幅度降低原油的粘度，由几万毫帕秒甚至是几十万几百万毫帕秒降至几百毫帕秒。 

目前降低稠油粘度的方法主要包括：掺稀降粘法、加热降粘法、乳化降粘法、改质降粘法、微生物降粘法等。其中掺稀降粘法不仅能降低稠油粘度，而且能降低稠油密度，增大了油水相对密度差，更有利于脱水，但是稀油与稠油掺稀质量比高达1.0～1.5∶1，如此大的稀油用量导致稀油供应量的问题，最后，掺稀后的稠油不仅降低了稀油质量还降低了稠油的质量；加热降粘法包括蒸气吞吐、蒸气驱、火烧油层和电加热等，因热传导损失，能耗高，不适用于深层稠油开采和长距离稠油集输；乳化降粘法掺油溶性或水溶性降粘剂等，形成低粘度的水包油(O/W)型乳状液，在以后的工作中要涉及破乳工艺。改质降粘法一种浅度的原油加工方法，以除碳或加氢使大分子烃分解为小分子烃来降低稠油的粘度，此法对硬件要求高，投资成本大太。微生物降粘法以具体稠油中的石蜡及胶质、沥青质为培养基，其作用结果是消耗自身而生成低碳链的成分，技术不成熟。 

发明内容

本发明的目的在于：为了减少掺稀油的用量，掺入的稀油能重复利用，从而减少掺稀降粘所带来的高成本，同时使分离出的稠油再经过催化改质降低粘度达到稠油管输要求，直接外输，特提供一种稠油催化改质降粘采输一体化方法及其装置。 

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：选用一种稀油，掺入油井井筒中，其中稀油与稠油质量比为0.4～1.0，降低稠油的粘度，以满足稠油开采和在井筒中流动对粘度的要求；所用的稀油为凝析油、油田轻烃、直馏汽油、350℃前馏分油或轻质原油中的一种；其次是将从井中采出的掺稀稠油经掺稀稠油输入管输送，进入催化改质装置的第一换热器及第二换热器，经换热使温度升高的掺稀稠油再通过第一加热炉加热到350℃，进入蒸馏塔内蒸出350℃以前馏分油，收集350℃以前馏分油通过第二换热器，使其温度降低到60℃以下，注入油井井筒对稠油进行掺稀降粘，循环使用；将350℃以后的重馏分油通过第二泵输送到第二加热炉，使温度升高到370～420℃，再从催化剂罐用第一泵加入改质催化剂，其加入的量为稠油质量为0.05％～0.10％，一同输入改质反应塔内；最后再催化改质反应塔内，350℃后的重馏分油在改质催化剂的作用下，催化改质为低粘度稠油，改质稠油经第一换热器用改质稠油输出管直接外输。 

本发明采用催化改质技术降低稠油的粘度，所用改质催化剂是油酸铁、油酸镍、油酸铜、油酸锌或氯化镍中的一种物质。在催化改质反应塔内，催化改质温度为370～420℃；时间为30～60min；反应压力为1.0～5.0MPa；催化改质技术降粘率达98％以上。 

本发明使用的催化改质装置，其包括换热器、催化改质反应塔、加热炉、蒸馏塔、泵和催化剂罐，其结构特征是：在第一换热器3上联结掺稀稠油输入管1，第一换热器3下经输出管联结第二换热器7内管；第二换热器7内管出口用管线联结第一加热炉8，第一加热炉8出口用管线联结蒸馏塔9中部；在蒸馏塔9的塔顶用管线联结第二换热器7，第二换热器7出口直联井筒稀油输入管12，在蒸馏塔9的塔底用管线联结第二泵6，出口联结第二加热炉10，第二加热炉10出口用管线联结催化改质反应塔11中部；催化剂罐5用管线联结第一泵4，泵出口用管线联结催化改质反应塔11中部；催化改质反应塔11的塔顶、塔底均用管线联结第一换热器3的内管，出口接改质稠油输出管2。