原位瀝青的蒸汽強化萃取的制作方法
【專利說明】原位瀝青的蒸汽強化萃取
【背景技術】
[0001] 發(fā)明領域
[0002] 本發(fā)明涉及一種用于從地下位置移出瀝青的原位蒸汽萃取方法。
[0003] 煎直
[0004] 從油砂回收瀝青是需要接近地下瀝青，從地下砂中萃取瀝青，接著將瀝青從地 下位置回收到地面上的一項具有挑戰(zhàn)性的工作。提出了用于從油砂回收瀝青的眾多方 法。US2008/0139418的背景部分提供了針對許多回收方法的評述，包括露天采礦、冷流技 術、周期注蒸汽（cyclicsteamstimulation，CSS)、蒸汽輔助重力泄油（steamassisted gravitydrainage，SAGD)及蒸氣萃取方法（vaporextractionprocess,VAPEX) 〇
[0005] 露天采礦將瀝青連同砂一起從地下移出，接著在地面上時從砂中萃取瀝青。露天 采礦不是一種原位萃取方法，因為其涉及在將砂從地面移出之后，從砂中萃取瀝青。原位瀝 青萃取涉及從處于地下天然位置的砂中萃取瀝青。原位萃取比露天采礦更合乎需要，因為 其對于風景的破壞比露天采礦少。
[0006] 冷流技術只適用于回收粘度低到足以在儲槽條件下進行栗吸的油。在大部分地下 油砂礦藏中，瀝青粘性太強，使得冷流技術不是用于從油砂回收瀝青的合理方法。
[0007]VAPEX是需要將烴溶劑注入延伸到地下油砂中的第一水平井中的一種方法。溶劑 滲透到油砂中，通過稀釋作用降低瀝青的粘度并且使瀝青/溶劑混合物能夠排放到在第一 水平井下方的第二水平井中，從第二水平井回收瀝青/溶劑混合物。合意地，在地面上從瀝 青去除烴溶劑，并且合意地使其再循環(huán)。VAPEX方法是一種"冷"方法，意思指注入井中的材 料未加熱任何明顯的量，與將蒸汽注入井中的"熱（hot)"方法（通常稱為熱方法（thermal method))，如CSS和SAGD相對。冷方法（如VAPEX方法）在萃取瀝青方面的效率不如熱方 法（如CSS和SAGD方法），因為瀝青的粘度在較低溫度下較高。因此，為了有效，VAPEX方 法需要將大量烴溶劑注入井中，以便充分稀釋瀝青，從而實現(xiàn)排放。
[0008] 烴溶劑，特別是高濃度烴溶劑的使用在原位瀝青回收方法中可能是不合需要的。 經(jīng)會使瀝青稀從瀝青中沉淀并且沉淀的瀝青稀會不合需要地降低儲槽的滲透性。另外，經(jīng) 溶劑會在周圍地下環(huán)境中損失，這可能引起環(huán)境污染問題并且增加處理成本。使瀝青適當 溶劑化所需的大量烴溶劑的使用還需要并且額外處理步驟以在萃取瀝青時從瀝青回收烴。 因此，在原位瀝青回收期間需要避免"冷"處理方法及烴的使用。
[0009]CSS和SAGD方法是"熱"方法（也就是說，熱方法），其使用熱蒸汽來降低地下瀝青 的粘度。在這些方法中，將蒸汽沿第一井向下注入地下油砂中。蒸汽滲透砂并且通過加熱 油砂來降低瀝青的粘度，此有助于瀝青流過砂進入第一井（CSS)或第二井（SAGD)中，從所 述井回收瀝青。利用CSS方法，蒸汽是在250°C到400°C溫度下注入井中。接著使所述井保 持數(shù)天或數(shù)周，在此期間，蒸汽將井周圍地下環(huán)境中的瀝青加熱，使瀝青排放到井中，并且 之后，歷經(jīng)數(shù)周或數(shù)月從井中栗出熱油與冷凝蒸汽的混合物。接著反復所述方法。在SAGD 方法中，鉆出兩個水平井，一個在另一個的下方（一般相隔約五米）。將蒸汽注入上部井中， 加熱周圍地下環(huán)境中的瀝青，由此降低瀝青的粘度，從而使其流入下部井中。隨后將所得到 的瀝青與冷凝蒸汽的混合物從下部井栗吸到地面上。根據(jù)US2008/0139418,通過CSS從油 砂儲槽回收瀝青的回收率典型地僅為約20% -25%，而在SAGD方法中，據(jù)報導在油砂儲槽 中可用瀝青的回收率多達約60%。
[0010] 也已知一種改進的SAGD方法。美國專利6230814描述了稱為溶劑擴容蒸汽輔助 重力泄油(expandingsolventsteamassistedgravitydrainage，ES-SAGD)的方法。 ES-SAGD方法需要在SAGD型方法中組合烴與蒸汽，由此烴可以溶解地下油砂中的瀝青，從 而進一步降低瀝青粘度，以促進瀝青排放到第二井孔中用于在地面上進行回收。所述參考 文獻鑒別出適合添加劑是具有一個到25個碳的烴。然而，如上文所解釋，為了促進瀝青的 移出，需要避免將烴注入井中。
[0011] 需要鑒別一種用于從油砂回收瀝青的原位（也就是說，地下）方法，所述方法不需 要將烴注入地下油砂中，而且提供比當前的CSS和SAGD方法更高的回收率百分比。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明提供一種使用蒸汽的原位瀝青回收方法，所述方法提供了有關相對于當前 的CSS和SAGD方法增加瀝青回收率百分比的問題的解決方案，而且不需要將烴注入地下油 砂中。
[0013]出人意料的是，在CSS或SAGD方法中注入亞烷基二醇醚和蒸汽使瀝青回收率相對 于僅使用蒸汽的回收率有所改善。甚至更出人意料并且超出預期的是，即使在蒸汽中含有 不超過0.lwt%的亞烷基二醇醚，瀝青回收率的改善也很明顯，這揭露出蒸汽中含有亞烷基 二醇醚添加劑對于提高瀝青回收率具有巨大并且超出預期的功效。
[0014] 在不受理論束縛情況下，亞烷基二醇醚被認為在CSS和SA⑶方法中促進瀝青萃 取方面驚人地高效，因為其在蒸汽存在下滲透到油砂中瀝青與周圍砂材料之間。接著，瀝 青通過瀝青與砂材料之間的水相互滲透而從周圍砂材料排出，使得瀝青接觸水相而非砂材 料。水相中的亞烷基二醇使水相與瀝青之間的界面張力降低，由此促進瀝青流過砂材料。 又，盡管亞烷基二醇醚充當高效的表面活性劑，但相對于傳統(tǒng)的表面活性劑，其意外地特別 適合于原位瀝青萃取。傳統(tǒng)的表面活性劑難以分散于蒸汽中，而亞烷基二醇醚可以與水形 成不理想的混合物（例如共沸物），從而允許比由純組分沸點所預期的濃度更高的濃度。另 外，相較于在跨儲槽輸送期間有較高的吸附到材料上的傾向的表面活性劑，并且尤其是胺 組分，亞烷基二醇醚的輸送看來更高效。
[0015] 因此，亞烷基二醇醚被認為特別適合于通過熱回收方法（如CSS和SAGD)進行原 位瀝青回收，因為其在蒸汽中高效地分散和輸送并且可以在低濃度下使用。推測起來，二醇 醚可以按低濃度使用，因為相對于瀝青，其充當表面活性組分。通過在瀝青的表面起作用而 非使整個瀝青塊團溶劑化，促進瀝青排放所需的亞烷基二醇醚的量比利用烴溶劑化方法所 需的亞烷基二醇醚量少得多。因此，本發(fā)明方法不具有與烴溶劑相關的地面污染和添加劑 回收問題。同樣，所需的濃度相對于傳統(tǒng)的表面活性劑較低，因為在蒸汽中分散更高效并且 較少的添加劑在輸送期間因吸附而損失。亞烷基二醇醚還提供比胺添加劑強的熱穩(wěn)定性， 使得亞烷基二醇醚更適合于高溫應用，如CSS和SAGD方法。
[0016] 在第一方面中，本發(fā)明是一種方法，所述方法包括：(a)將蒸汽組合物注入含有瀝 青的地下位置中，所述蒸汽組合物包含亞烷基二醇醚和蒸汽，其中所述亞烷基二醇醚不是 二醇醚胺；及（b)將瀝青從所述地下位置回收到地面上，其中所述亞烷基二醇醚不是二醇 醚胺并且其中所述亞烷基二醇醚具有以下化學式：
[0017] HCORi)^
[0018]其中&是亞烷基單兀，OR丨是亞烷基^醇單兀，并且R2是烷基或芳基，〇R2是烷基 醚組分或芳基醚組分，并且n是具有一或大于一的值的整數(shù)，每一亞烷基單元具有超過兩 個碳，并且當n大于一時，所述亞烷基二醇單元中的每一個中的&可以相同或不同。
[0019]本發(fā)明的方法適用于從油砂萃取瀝青。
【附圖說明】
[0020] 圖1提供實驗1-9中用于測定瀝青萃取效率的容器的圖解說明。
【具體實施方式】
[0021] "多個（種）"意思指兩個（種）或更多個（種）。"和/或"意思指"和，或作為一 個替代方案"。除非另外指明，否則所有范圍都包括端點。
[0022] 本發(fā)明的方法需要將蒸汽組合物通過井注入含有瀝青的地下位置中。地下位置宜 在油砂礦藏中或接近于油砂礦藏。油砂又稱為焦油砂或瀝青砂。油砂是松軟的砂粒，或含 有砂、粘土與水的混合物的部分固結(jié)的沙巖，其包括瀝青。加拿大、哈薩克斯坦及俄羅斯都 含有大量的油砂礦藏。本發(fā)明的方法通過將蒸汽組合物注入地下油砂礦藏中以增加瀝青的 流動性，由此使瀝青能夠從油砂組分排出并且最終通過栗吸到地面上進行回收，從而從處 于地下位置中的油砂的其它組分萃取出瀝青。本發(fā)明的方法首次避免了如露天采礦方法中 所需的那樣，必須從地下移出油砂，以便從移出的油砂中萃取瀝青。取而代之的是，本發(fā)明 從油砂原位（即在油砂的地下