[发明专利]用于评价沥青质沉积抑制剂的系统和方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2010年2月24日提交的美国临时申请序列No.61/338,828的优先权。

技术领域

本发明涉及评价潜在的沥青质沉积抑制剂的系统和方法，更具体而言，本发明涉及用于在现场或接近现场处检测原油等中的潜在沥青质沉积抑制剂的改善工艺。

背景技术

原油中通常包含一种或多种固体，例如沥青质、蜡（包括石蜡）、水合物和污垢等等。此外，通常在某种意义上，在采油过程中，通过伸展很长的管道以液体的形式输送石油（例如，原油）。原油中的这些固体沉积至管道的内表面上对原油流过这些管道产生严重的不利影响。

特别是，沥青质是原油中极性最强的成分之一，并且通常在诸如石油中温度、压力和/或组成的改变（这些变化是由调和工艺或者物理/化学工艺造成的）之类的外部应力作用下而发生沉淀。当通过管道输送原油时，例如通过生产管线将原油从地质构造输送至井口，或者通过管线将原油从井口或储存容器传送至精炼厂时，沥青质通常会与其他固体（例如，石蜡）一同沉淀。沥青质沉积物能够堵塞井下管材、井眼，阻塞管道并影响分离设备的工作。沉积的沥青质可能结垢并导致加工设备堵塞，因此沉积的沥青质是不利的。

在许多条件下，存在于流体中的固体会一直溶解在流体中。然而，当管道中发生沉积时，通常这是不利的，这是因为沉积的固体可能至少部分阻塞管道，导致流体在管道中的流速下降，并且需要花费高昂的费用和很长的时间来清理管道，以恢复可接受的最大或最小的流体流速。

沥青质通常是多环芳香族化合物，其被烷基以及杂原子（例如，氧、氮和硫）和金属原子（例如，Ni、V或Fe）以各种不同方式进行取代。

沥青质通常大量存在于重质原油和精炼油中，并且，由于沥青质尺寸小以及石油或石油流中其他类型的分子所可能具有的溶剂化效应，因此沥青质在溶液中保持悬浮状态。有时将若干种分子的这些结构称为沥青质颗粒。沥青质颗粒的尺寸通常小于20纳米，但其尺寸可随着多种因素（例如，沥青质颗粒在石油中的浓度）的不同而改变。

已知当将两种或更多种未处理的石油原油和/或精加工流体调和到一起时，不溶性沥青质可发生沉淀，从而导致不溶性沥青质形成沥青质凝集体或大块沉淀的沥青质颗粒簇或分子簇，这些颗粒簇或分子簇是由于相互吸引作用而粘合在一起的。据信当将非极性石油和/或精加工流体调和至含有沥青质的石油中时，这种现象会更加明显。有时，仅凭肉眼就能够观察到这些凝集体，并且在物理性质和光学性质上，这些凝集体通常比周围的石油混合物（凝集体从其中沉淀出来）更为致密。这些凝集体倾向于缓慢沉淀。

发明内容

以下将更详细地描述本发明，其中，本发明的一方面是一种确定潜在沥青质沉积抑制剂在油田应用中的有效性的方法，所述方法包括以下步骤：a)获得原油样品并将所述样品引入微流体/毫流体系统（microfluidic/millifluidic system）中；b)将第一流体引入所述微流体/毫流体系统中，其中所述第一流体含有潜在沥青质沉积抑制剂与载流体的混合物；c)将含有沉淀剂的第二流体引入所述微流体/毫流体系统中；以及d)将含有芳香族溶剂的第三流体引入所述微流体/毫流体系统中；其中使所述第一流体、所述第二流体和所述第三流体与所述样品接触，从而允许观察沥青质的凝集。

在一个实施方案中，所述微流体/毫流体系统包括微流体/毫流体装置，其可操作地连接到观察装置和混合腔室，在该混合腔室中将第一流体、第二流体和第三流体组合。所述微流体/毫流体系统可操作地连接到处理单元。可以由使用者操作所述处理单元（例如，计算机），从而调节第一流体、第二流体和/或第三流体向混合腔室中的流动。可以由使用者操作所述处理单元，从而调节第一流体、第二流体和/或第三流体流向微流体/毫流体装置中的流动。所述观察装置可以是能够观察到一种或多种流体与原油样品的组合的任何合适的装置，并且所述观察装置可操作地连接至所述处理单元。通常，所述观察装置是能够放大并能对所述组合照明的显微镜。所述处理单元能够捕获所述组合（一种或多种流体与原油样品的组合）的图像。

可以操作处理单元来调节单一一种流体流入混合腔室。例如，这可以通过调节施加于容纳各种流体的注射器上的压力而实现。