[发明专利]注入氮气的整合的提高石油采收率的方法

说明书

发明领域

本发明涉及提高石油采收率的方法，其与诸如气化或重整的合成气产生方法和用于产生(i) 供例如在合成气方法或燃烧方法中使用的氧气流和(ii) 供EOR使用的氮气流的空气分离方法整合。

发明背景

鉴于原油供应的减少，提高原油采收率(EOR)的技术受到了加倍重视。

通常，使用储油层的天然压力驱使原油进入井眼，用常规泵使其从井眼到达地面来生产石油。在一定的生产周期之后，储油层的天然压力降低且产量减少。在二十世纪四十年代，生产者通过利用注入的水、蒸汽和/或天然气以在将原油泵送到地面之前驱使其进入井眼而结合了二次采油。

一旦已经采收了易于提取的石油，生产者就着手三次采油或提高石油采收率(EOR)的技术。一种已知的这类EOR技术为高压氮气注入，其帮助对储油层再加压。

基于高压氮气注入的EOR还可包括其他技术，诸如CO₂注入/涌入，其可与氮气注入同时或连续地进行。

CO₂注入也帮助对储油层再加压。高压CO₂还充当溶解残油的溶剂，由此降低其粘度且改善其流动特性，允许其从老化储层中泵送出。

使用氮气和任选的CO₂来增加采油量的一个困难在于需要大量的这两种气体且该大量的利用率有限。

氮气通常自空气分离方法得到，但认为仅仅为了产生用于EOR的氮气而利用空气分离方法并不经济。

可利用来自天然来源的CO₂，但其通常需要该天然来源在储油层附近以避免管线的构造和使用，管线的构造和使用可使得这种使用不经济。

也已经考虑了使用来自燃烧来源(诸如发电站)的CO₂(参见，例如US7299868和在其中提到的公开案)，但从燃烧气体中分离CO₂是困难的且通常认为不经济。

近年来，已经考虑将来自合成气生产操作的CO₂用于EOR中。参见，例如US7481275。合成气生产操作例如包括催化气化和加氢甲烷化方法、非催化气化方法和甲烷重整方法。这些方法通常生成作为粗气体产物的甲烷、氢气和/或合成气(氢气与一氧化碳的混合物)中的一种或多种，可将它们加工并最终用于发电和/或其他工业应用。这些方法还生成了CO₂，如相关技术的普通技术人员通常已知，其经由酸性气体去除方法除去。历史上，该CO₂简单地排放到大气中，但鉴于环境问题，该CO₂的捕集和截存/使用变成必需做的事。EOR因此是来自合成气生产操作的CO₂流的合理出路。

利用CO₂副产物流用于EOR的至少一种这样的合成气生产操作目前存在于Great Plains Synfuels Plant(靠近Beulah, North Dakota USA)。在该设施中，使煤炭/褐煤气化成含有二氧化碳的合成气流，该合成气流经由基于溶剂的酸性气体去除技术分离。将所得CO₂流(其纯度大于95%)压缩并经由205-英里超临界CO₂管线传输到在加拿大的油田以用于EOR操作。该操作更详细地描述在Perry和Eliason, “CO₂ Recovery and Sequestration at Dakota Gasification Company(在达科他州气化公司的CO₂回收和截存)”(2004年10月)(自www.gasification.org得到)和在Dakota Gasification Company网址(www.dakotagas.com)上。

该操作的缺点在于该管线，因为超临界CO₂被视为有害物质。超临界CO₂管线(特别是长达205英里的超临界CO₂管线)的构造、许可、操作和维护是昂贵的。因此，非常需要使CO₂从合成气操作到达EOR现场的更有利的方式。

将CO₂用于EOR的另一缺点在于，随着更多的CO₂泵送到储油层中，也有更多的CO₂与从井中出来的其他液体和气体一起生成。传统上，将与石油共生的CO₂分离并排放到大气中；然而，正如合成气生产操作一样，环境问题使得该CO₂排放不符合要求。