система и способ добычи нефти и/или газа

Формула изобретения

1. Система для добычи нефти и/или газа, содержащая:

механизм для выпуска в пласт, по меньшей мере, части серосодержащего соединения; и

механизм для переработки, по меньшей мере, части серосодержащего соединения в сероуглерод или оксисульфид углерода посредством реакционного взаимодействия, по меньшей мере, части серосодержащего соединения с углеводородом, при этом указанный механизм для переработки расположен внутри пласта.

2. Система по п.1, дополнительно содержащая механизм для добычи нефти и/или газа из пласта.

3. Система по п.2, в которой механизм для добычи включает скважину в подземном пласте и установку для добычи, расположенную сверху скважины.

4. Система по п.2, в которой механизм для добычи включает первую скважину, пробуренную для добычи нефти и/или газа и установку для добычи, расположенную сверху первой скважины; при этом

механизм для выпуска серосодержащего соединения включает вторую скважину в подземном пласте для выпуска в пласт серосодержащего соединения.

5. Система по любому из пп.1-4, дополнительно содержащая механизм для нагнетания в пласт композиции с сероуглеродом и/или композиции с оксисульфидом углерода.

6. Система по п.1, дополнительно содержащая механизм для нагнетания в пласт катализатора.

7. Система по п.1, в которой механизм для выпуска по меньшей мере части серосодержащего соединения дополнительно содержит нагреватель, приспособленный для нагревания серосодержащего соединения.

8. Система по п.1, дополнительно включающая нагреватель внутри пласта, приспособленный для нагревания серосодержащего соединения, и/или нефти, и/или газа.

9. Система по п.1, дополнительно включающая сепаратор, приспособленный для отделения композиции с сероуглеродом и/или композиции с оксисульфидом углерода от других флюидов, добытых из пласта.

10. Система по п.9, дополнительно включающая механизм, приспособленный для нагнетания в пласт полученной композиции с сероуглеродом и/или полученной композиции с оксисульфидом углерода.

11. Система по п.9, дополнительно включающая механизм, приспособленный для нагнетания во второй пласт полученной композиции с сероуглеродом и/или полученной композиции с оксисульфидом углерода.

12. Способ добычи нефти и/или газа, характеризующийся тем, что:

выпускают в пласт серосодержащее соединение; и

перерабатывают в пласте, по меньшей мере, часть серосодержащего соединения в сероуглерод или оксисульфид углерода посредством реакционного взаимодействия, по меньшей мере, части серосодержащего соединения с углеводородом.

13. Способ по п.12, характеризующийся тем, что дополнительно включает добычу нефти и/или газа из подземного пласта.

14. Способ по п.13, в котором нефть и/или газ содержит композицию с сероуглеродом и/или композицию с оксисульфидом углерода.

15. Способ по п.13 или 14, характеризующийся тем, что дополнительно включает получение композиции с сероуглеродом и/или композиции с оксисульфидом углерода из нефти и/или газа, если они присутствуют, а затем нагнетание, по меньшей мере, части полученной композиции в пласт.

16. Способ по п.12, характеризующийся тем, что дополнительно включает нагрев серосодержащего соединения до нагнетания серосодержащего соединения в пласт или нагрев серосодержащего соединение в пласте.

17. Способ по п.12, характеризующийся тем, что дополнительно включает нагнетание в пласт другого материала, при этом указанный другой материал выбирают из группы, состоящей из: воздуха, кислорода, воды в виде жидкости и/или пара, одного или нескольких катализаторов и/или их смеси.

18. Способ по п.12, в котором серосодержащее соединение нагнетают при давлении, превышающем начальное давление в резервуаре на величину от 0 до 37 МПа, при этом указанное начальное давление измеряют до начала нагнетания серосодержащего соединения.

19. Способ по п.12, в котором вязкость любой нефти, присутствующей в подземном пласте, до нагнетания серосодержащего соединения, составляет от 0,00014 Па·с до 6000 Па·с, например от 0,0003 Па·с до 30 Па·с, или от 0,05 Па·с до 5 Па·с.

20. Способ по п.12, в котором проницаемость подземного пласта составляет от 0,0001 до 15 Дарси, например от 0,001 до 1 Дарси.

21. Способ по п.12, характеризующийся тем, что дополнительно перерабатывают, по меньшей мере, часть добытой из пласта нефти и/или газа в материал, выбранный из группы, состоящей из транспортных топлив, таких как бензин и дизельное топливо, горючего для отопления, смазочных материалов, химических веществ и/или полимеров.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системам и способам добычи нефти и/или газа.

Уровень техники

Значительное количество высокосернистого природного газа в настоящее время добывают из скважин для природного газа, нефтяных скважин (например, в качестве попутного газа), а также из резервуаров природного газа, которые были поражены бактериями, вырабатывающими сероводород. Присутствие сероводорода и других соединений серы в горючем и других газах уже давно вызывает беспокойство, как потребителей, так и компаний-производителей таких газов. Кроме того, что такие примеси вызывают коррозию и по-другому нежелательно действуют на оборудование и процессы, при сжигании природного газа в результате окисления соединений серы обычно образуются токсичные выбросы. Получающиеся в результате оксиды серы могут вносить большой вклад в загрязнение воздуха и могут негативно воздействовать на окружающую среду. Соответственно, в целях сокращения или устранения содержащих серу выбросов принимаются все более жесткие федеральные и местные ограничения, и по разным причинам из природного и прочих газов необходимо удалять сероводород, который является источником значительного количества токсичных выбросов. Кроме того, один из способов утилизации сероводорода состоит в том, чтобы перерабатывать его в твердую серу для последующего хранения. По экологическим и эстетическим причинам в настоящее время во многих странах запрещено формирование таких хранилищ серы.

Для увеличения добычи нефти на месте повсеместно могут быть использованы методы повышения нефтеотдачи (МПНО). Существует три основных типа МПНО: тепловой, химический/полимерный и нагнетание газа. Указанные типы МПНО могут быть использованы для увеличения добычи нефти из пласта сверх того, что может быть достигнуто обычными средствами - для возможного увеличения продолжительности разработки месторождения и повышения коэффициента нефтеотдачи.

Добыча нефти с тепловым воздействием на пласт осуществляется посредством подвода тепла к резервуару. Наиболее широко применяется вытеснение нефти паром, при котором уменьшают вязкость нефти, так что она может течь к добывающим скважинам. Нагнетание в пласт растворов химических реагентов увеличивает добычу благодаря уменьшению капиллярных сил, которые связывают остаточную нефть. Нагнетание в пласт растворов полимеров улучшает эффективность вытеснения, основанного на нагнетании воды. Нагнетание смешивающегося газа работает аналогично нагнетанию растворов химических реагентов. Благодаря нагнетанию флюида, который смешивается с нефтью, можно добывать связанную остаточную нефть.

На фиг.1 показана система 100, соответствующая уровню техники. Система 100 содержит подземный пласт 102, подземный пласт 104, подземный пласт 106 и подземный пласт 108. Установка 110 добычи расположена на поверхности. Скважина 112 пересекает пласты 102 и 104 и заканчивается в пласте 106. Часть пласта 106 обозначена ссылочной позицией 114. Нефть и газ добывают из пласта 106, и они через скважину 112 поступают к установке 110 добычи. Газ и жидкость отделяют друг от друга, газ хранят в хранилище 116 газа, а жидкость хранят в хранилище 118 жидкости. Газ в хранилище 116 газа может содержать сероводород, который необходимо обработать, переместить, утилизировать или хранить.

В публикации патентной заявки 2006/0254769 описана система, включающая в себя механизм, предназначенный для добычи нефти и/или газа из подземного пласта, при этом нефть и/или газ содержат одно или несколько соединений серы; механизм, предназначенный для переработки, по меньшей мере, части соединений серы из добытой нефти и/или газа в композицию с сероуглеродом; и механизм, предназначенный для выпуска в пласт, по меньшей мере, части композиции с сероуглеродом. Публикация 2006/0254769 включена в настоящие описание во всей полноте посредством ссылки.

В технике существует потребность в улучшенных системах и способах обработки, транспортировки, утилизации или хранения сероводорода, полученного из жидкости и/или газа. В технике существует потребность в улучшенных системах и способах обработки, транспортировки, утилизации или хранения серы, полученной из жидкости и/или газа. Также в технике существует потребность в улучшенных системах и способах повышения нефтеотдачи. Также в технике существует потребность в улучшенных системах и способах повышения нефтеотдачи с использованием соединения серы, например, с помощью снижения вязкости, химического воздействия и нагнетания в пласт смешивающихся жидкостей. Также в технике существует потребность в улучшенных системах и способах получения веществ, содержащих серу и повышающих нефтеотдачу.

Кроме того, сероуглерод представляет собой обычное химическое вещество, которое используют разными способами, начиная от промышленного растворителя до сырья, применяемого в производстве искусственного шелка и сельскохозяйственных препаратов для уничтожения насекомых. Процесс производства сероуглерода включает в себя приобретение и транспортировку, как твердой серы, так и природного газа (или другого источника углерода), часто на длинные расстояния, до места производства, а также процесс получения сероуглерода очень высокой степени очистки. Эти два фактора - высокая стоимость приобретения и транспортировки сырья и необходимость получения высокой степени очистки - приводят в результате к высокой стоимости производства сероуглерода.

Процесс производства, предназначенный для переработки высокосернистого природного газа в твердую серу, подразумевает применение блока растворения, предназначенного для извлечения из потока природного газа сероводорода, других соединений серы и загрязняющих веществ, таких как углекислый газ, с последующим использованием установки Клауса для переработки сероводорода в серу, которую затем переводят в твердое состояние перед транспортировкой или транспортируют в виде жидкости. Процесс производства, предназначенный для получения сероуглерода, с другой стороны, подразумевает нагревание, плавление и испарение твердой или жидкой серы и реакцию этих паров с нагретым природным газом или другим источником углерода.

В технике существует потребность в улучшенных системах и способах производства сероуглерода. В технике существует потребность в улучшенных системах и способах производства сероуглерода со значительной экономией энергии.

Раскрытие изобретения

Согласно одному аспекту, в изобретении предложена система, включающая в себя механизм для выпуска в пласт, по меньшей мере, части серосодержащего соединения; и механизм для переработки, по меньшей мере, части серосодержащего соединения в композицию с сероуглеродом и/или композицию с оксисульфидом углерода, при этом указанный механизм расположен в пласте.

Согласно другому аспекту, в изобретении предложен способ, включающий в себя следующее: выпускают в пласт серосодержащее соединение; и перерабатывают в пласте, по меньшей мере, часть серосодержащего соединения в композицию с сероуглеродом и/или с оксисульфидом углерода.

Достоинства изобретения включают в себя один или несколько пунктов из следующего.

Улучшенные системы и способы утилизации сероводорода, серы и/или других серосодержащих соединений.

Улучшенные системы и способы повышения добычи углеводородов из пласта с помощью композиции с сероуглеродом.

Улучшенные системы и способы повышения добычи углеводородов из пласта с помощью флюида, содержащего композицию с сероуглеродом.

Улучшенные системы и способы получения композиции с сероуглеродом.

Улучшенные композиции с сероуглеродом, содержащие смеси для вторичной добычи углеводородов.

Улучшенные системы и способы обработки, транспортировки, утилизации или хранения соединения серы, полученного из жидкости и/или газа.

Улучшенные системы и способы повышения нефтеотдачи.

Улучшенные системы и способы повышения нефтеотдачи с использованием соединения серы.

Улучшенные системы и способы повышения нефтеотдачи с использованием соединения, смешивающегося с нефтью в месторождении.

Улучшенные системы и способы получения и/или использования серосодержащих веществ, повышающих нефтеотдачу.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид, показывающий систему добычи нефти и/или газа;

фиг.2 - вид, показывающий процесс добычи нефти и/или газа;

фиг.3a-3d - виды, показывающие системы добычи нефти и/или газа;

фиг.4 - вид, показывающий процесс получения композиции с сероуглеродом;

фиг.5 - вид, показывающий систему добычи нефти и/или газа.

Подробное описание изобретение

Фиг.2.

На фиг.2, в одном варианте осуществления изобретения, показан процесс A, который предназначен для добычи нефти и/или газа и который включает в себя выпуск соединения серы. Процесс A включает в себя этап 1, на котором сера и/или серосодержащее соединение может быть выпущено в пласт. На этапе 2, по меньшей мере, часть соединения серы перерабатывают в пласте в композицию с сероуглеродом и/или композицию с оксисульфидом углерода. На этапе 3 нефть и/или газ с композицией с сероуглеродом и/или композицией с оксисульфидом углерода добывают из подземного пласта.

Этап 1

Выпуск серосодержащего соединения в подземный пласт может быть выполнен любым известным способом. Подходящие способы включают в себя использование вертикальных и горизонтальных скважин, бурение пласта, нагнетание жидкости и/или выпаренной свободной серы или другие известные в технике способы нагнетания жидкостей и газов в пласт. Выбор способа, используемого для выпуска серосодержащего соединения в подземный пласт, не критичен.

В некоторых вариантах осуществления изобретения, соединение серы может являться свободной серой, сероводородом, меркаптанами, сульфидами и дисульфидами, отличающиеся от сероводорода, или гетероциклическими соединениями серы, например, тиофенами, бензотиофенами или дибензотиофенами с замещенными и конденсированными кольцами, или смесью перечисленного выше.

Выпуск, по меньшей мере, части серосодержащего соединения и/или других жидкостей и/или газов может быть осуществлен любым известным способом. Один подходящий способ заключается в следующем: нагнетают серосодержащее соединение в единственный трубопровод в единственной скважине, серосодержащему соединению дают впитаться, а затем откачивают, по меньшей мере, часть газов и/или жидкостей. Другой подходящий способ состоит в следующем: нагнетают серосодержащее соединение в первый трубопровод единственной скважины и откачивают, по меньшей мере, часть газов и/или жидкостей через второй трубопровод единственной скважины. Еще один подходящий способ состоит в следующем: нагнетают серосодержащее соединение в первую скважину и откачивают, по меньшей мере, часть газов и/или жидкостей через вторую скважину. Выбор способа, используемого для нагнетания, по меньшей мере, части серосодержащего соединения и/или других жидкостей и/или газов не критичен.

Серосодержащее соединение и/или другие жидкости и/или газы могут оставить впитываться в пласт в течение некоторого периода времени, который составляет примерно от 1 часа до примерно 15 дней, например, примерно от 5 до примерно 50 часов.

В некоторых вариантах осуществления изобретения серосодержащее соединение и/или другие жидкости и/или газы могут быть закачаны в пласт при давлении, превосходящим давление гидроразрыва пласта.

В некоторых вариантах осуществления изобретения серосодержащее соединение или серосодержащее соединение, смешанное с другими компонентами, может смешиваться в пласте с нефтью (или другими жидкостями) и/или газами. В некоторых вариантах осуществления изобретения серосодержащее соединение или серосодержащее соединение, смешанное с другими компонентами, может не смешиваться в пласте с нефтью и/или газами.

В некоторых вариантах осуществления изобретения серосодержащее соединение могут нагревать до нагнетания в пласт, что делают с целью снижения вязкости флюидов в пласте, например, тяжелых нефтей, парафинов, асфальтенов и так далее.

В некоторых вариантах осуществления изобретения серосодержащее соединение могут нагревать и/или кипятить в пласте, что делают с использованием нагретого флюида или нагревателя с целью снижения вязкости флюидов в пласте. В некоторых вариантах осуществления изобретения нагретая вода и/или пар могут быть использованы для нагревания и/или выпаривания в пласте серосодержащего соединения. В качестве альтернативы пар или горячая вода, которые являются теплоносителем при нагревании серосодержащего соединения, могут быть заменены неводным флюидом, например, тяжелым ароматическим растворителем, который может растворять углеводороды пласта.

В некоторых вариантах осуществления изобретения помимо нагнетания в пласт серосодержащего соединения, в пласт также могут нагнетать один или несколько катализаторов, например, в качестве жидкой глины или суспензии, кислород или газ, содержащий кислород, и один или несколько углеводородов. Подходящие катализаторы, газы и углеводороды, которые могут быть использованы в реакциях в пласте, описаны ниже при рассмотрении этапа 2.

Этап 2

Переработка, по меньшей мере, части соединения серы в композицию с сероуглеродом и/или композицию с оксисульфидом углерода может быть осуществлена любым известным способом. Подходящие способы включают в себя реакцию окисления соединения серы до серы и/или диоксидов серы и реакцию серы и/или диоксида серы с углеродом и/или соединением, содержащим углерод, с целью получения композиции с сероуглеродом. Выбор способа, используемого для переработки, по меньшей мере, части соединения серы в композицию с сероуглеродом не критичен.

В некоторых вариантах осуществления изобретения композиция с сероуглеродом и/или композиция с оксисульфидом углерода может представлять собой сероуглерод, оксисульфид углерода и/или производные сероуглерода, например, тиокарбонаты, ксантогенаты и их смеси; и по желанию одно или несколько из следующих веществ: сероводород, сера, углекислый газ, углеводороды и их смеси.

В некоторых вариантах осуществления изобретения при получении композиции с сероуглеродом подводят соединение серы, например, это осуществляют непосредственным нагнетанием в пласт.

В некоторых вариантах осуществления изобретения соединение серы может быть переработано в диоксид серы в ходе реакции окисления, например, процесса Клауса, реакции каталитического окисления или реакции с металлом, как описано ниже.

В некоторых вариантах осуществления изобретения реакция окисления может включать в себя реакцию соединения серы с газом, содержащим кислород, в зоне проведения реакции, что делают с целью получения диоксида серы и/или серы, помимо других компонентов.

В некоторых вариантах осуществления изобретения газ, содержащий кислород, может представлять собой кислород, воздух, обогащенный кислородом воздух или воздух с малым содержанием кислорода.

В некоторых вариантах осуществления изобретения соединение серы может быть окислено в присутствии катализатора. Подходящие катализаторы могут присутствовать в пласте или быть его частью, в том числе быть неорганическими соединениями, такими как алюминий, сурьма, барий, висмут, кальций, церий, хром, кобальт, медь, галлий, германий, гафний, иридий, железо, лантан, свинец, магний, марганец, молибден, неодим, никель, ниобий, осмий, палладий, платина, празеодим, рений, родий, рутений, самарий, скандий, кремний, серебро, тантал, олово, титан, вольфрам, ванадий, иттрий, цинк, цирконий, подобные оксиды, сульфиды или карбиды указанных элементов и/или комбинации или смеси двух или более указанных выше веществ.

В некоторых вариантах осуществления изобретения подходящие катализаторы или вещества, из которых получают катализаторы, могут быть добавлены в пласт. Подходящими способами добавления веществ, из которых получают катализаторы, включают в себя нагнетание флюида, который содержит вещество, из которого получают катализаторы. Вещество, из которого получают катализатор, может быть частью нагнетаемого флюида, такой как жидкость, раствор, суспензия или газ. Подходящие вещества, из которых получают катализаторы, могут содержать такие элементы, как титан, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цирконий, ниобий, молибден или их смеси. Подходящие газообразные вещества, из которых получают катализаторы, могут являться соединениями таких элементов, как галогениды и карбонилы или их смесями. Подходящими жидкостями являются, например, расплавленные соли карбонатов, гидроксидов и/или галогенидов или их смесями, например, эвтектическими расплавами. Подходящими растворами могут являться водные растворы растворимых в воде солей указанных выше элементов, например, нитраты, сульфаты и галогениды.

В некоторых вариантах осуществления изобретения реакция окисления может проходить в пласте в зоне проведения реакции, температура которой составляет менее примерно 500°C, например, составляет примерно от 150°C до примерно 500°C или примерно от 200°C до примерно 300°C, или температура превышает температуру конденсации серы для заданных условий процесса, так что сера не конденсируется на катализаторе или в зоне проведения реакции.

В некоторых вариантах осуществления изобретения реакция окисления может проходить в пласте в зоне проведения реакции, давление в которой составляет примерно от 0,1 МПа (мегапаскаль) до примерно 1 МПа, например, примерно от 0,2 МПа до примерно 0,5 МПа (абсолютное давление).

В некоторых вариантах осуществления изобретения соединение серы может быть переработано в серу и/или диоксид серы, процессы для указанной переработки описаны в заявках на патент США № № 2004/0096381, 2004/0022721, 2004/0159583, 2003/0194366, 2001/0008619, 2002/0134706, 2004/0096381, 2004/0022721, 2004/0159583 и 2001/0008619, описания которых включены в настоящий документ во всей полноте посредством ссылки.

Сера и/или диоксид серы могут вступать в реакцию с углеродом или содержащим углерод соединением в пласте в зоне проведения реакции, что делают с целью получения композиции с сероуглеродом или композиции с оксисульфидом углерода.

В некоторых вариантах осуществления изобретения соединение углерода содержит углерод в любой форме, например, в виде графита, угля, древесного угля, угарного газа, углеводородов, например, природного газа, метана, этана, пропана или более тяжелых углеводородов, таких как необработанная нефть, гудрон, нефтеносные пески, сланцы, асфальтены и/или битум.

В некоторых вариантах осуществления изобретения сера и/или диоксид серы могут быть объединены с соединением углерода при температуре, составляющей примерно от 500°C до примерно 900°C, например, примерно от 550°C до примерно 700°C.

В некоторых вариантах осуществления изобретения сера и/или диоксид серы могут быть объединены с соединением углерода при давлении, составляющим примерно от 0,1 МПа до примерно 0,5 МПа.

В некоторых вариантах осуществления изобретения сера и/или диоксид серы могут быть объединены в присутствии катализатора. Подходящими катализаторами являются алюмосиликатные катализаторы, например, катализаторы, содержащие от 2 до 10% по весу диоксида кремния, силикатного геля, бокситов, активированного оксида алюминия и, в целом, тех типов глины, которые эффективны при извлечении цветных и смолообразующих частей из нефти. Дополнительно катализаторы могут содержать одно или несколько из следующих веществ: ванадий, ниобий, тантал, хром, молибден, вольфрам, марганец, технеций, рений, железо, рутений, осмий, кобальт, родий, иридий, никель, палладий и/или платина, указанные вещества могут присутствовать в свободной форме, как соединения металлов, или как оксиды или сульфиды. Например, оксиды и сульфиды железа, ванадия, хрома, молибдена и марганца могут быть использованы как ускорители реакции в сочетании со следующими катализаторами: силикатным гелем, фуллеровой землей и/или активированным оксидом алюминия.

В некоторых вариантах осуществления изобретения композиция с сероуглеродом может быть получена в ходе реакции углерода и серы. Углерод может быть получен в пласте из углеводородов, таких как природный газ, сырая нефть, тяжелые нефти, сланец, нефтеносные пески, гудрон, асфальт, битум и/или другие углеводороды. Сера может вступать в реакцию с углеродом, чтобы получать композицию с сероуглеродом, например, для этой реакции может быть использована сера в жидкой или газообразной фазе.

В некоторых вариантах осуществления изобретения сера и/или диоксид серы и соединение углерода могут быть переработаны в композицию с сероуглеродом, при этом процессы для осуществления указанного, описаны в патентах США № № 4963340, 2636810, 3927185, 4057613 и 4822938 и заявке на патент США № 2004/0146450, которые включены в настоящий документ во всей полноте посредством ссылки.

Один подходящий способ переработки жидкой серы и углеводорода в композицию с сероуглеродом при отсутствии с кислорода описан в документе WO 2007/131976. Документ WO 2007/131976 включен во всей полноте в настоящий документ посредством ссылки.

Один подходящий способ переработки жидкой серы и углеводорода в композицию с сероуглеродом при наличии кислорода описан в документе WO 2007/131977. Документ WO 2007/131977 включен во всей полноте в настоящий документ посредством ссылки.

Как описано ранее, вещества, участвующие в реакции, и/или катализаторы могут быть найдены в пласте или их могут нагнетать в пласт с целью переработки серосодержащего соединения в композицию с сероуглеродом и/или композицию с оксисульфидом углерода.

Этап 3

Добыча нефти и/или газа из подземного пласта может быть осуществлена любым известным способом. Подходящими способами являются подводная добыча, добыча с поверхности земли, первичная, вторичная или третичная добыча. Выбор способа, используемого для добычи нефти и/или газа из подземного пласта, не критичен.

В одном варианте осуществления изобретения нефть и/или газ могут добывать из пласта, при этом нефть и/или газ поступают в скважину и поток проходит через скважину и трубопровод к некоторой установке. В некоторых вариантах осуществления изобретения для увеличения потока нефти и/или газа из пласта могут быть использованы способы повышения нефтедобычи с использованием некоторого вещества, например, пара, воды, поверхностно-активного вещества, полимера и/или смешивающегося агента, такого как композиция с сероуглеродом.

Альтернативы

Соединения серы, полученные из добытых нефти и/или газа, могут быть направлены в установку, в которой соединения серы могут быть переработаны в композицию с сероуглеродом и/или повторно направлены в пласт.

В некоторых вариантах осуществления изобретения соединение серы может быть добыто в ходе извлечения раствором с возможным восстановлением и повторным использованием растворителя. Растворители для такого извлечения включают в себя аминовый растворитель, например, водный растворитель вторичного и третичного амина, например, диизопропиламин, метилдиэтаноламин и триэтаноламин. Нефть и/или газ могут контактировать с аминовым растворителем при сравнительно низких температурах, что делают с целью извлечения соединения серы. На этом этапе получают часть, насыщенную амином и соединением серы. Эта насыщенная амином часть может быть направлена в отгонную секцию/регенератор, например, тарельчатую колонну. Далее растворитель может быть нагрет с целью выделения газа с большим содержанием соединения серы, при этом остается часть с малым содержанием амина, которая может быть повторно использована в качестве свежего аминового растворителя. Высокосернистый газ с большим содержанием соединения серы может быть направлен для осуществления процесса окисления. В некоторых вариантах осуществления изобретения соединение серы может быть отделено путем его сжижения. В патенте США № 6149344 описано, что высокосернистый газ, содержащий сероводород, может быть сжижен путем сжатия и охлаждения, что делают путем смешения с водой под давлением и направления в утилизационную скважину. Патент США № 6149344 включен в настоящий документ во всей полноте посредством ссылки.

Фиг.3a

На фиг.3a показана система 200, соответствующая некоторому варианту осуществления изобретения. Система 200 содержит подземный пласт 202, подземный пласт 204, подземный пласт 206 и подземный пласт 208. Установка 210 добычи расположена на поверхности. Скважина 212 пересекает пласты 202 и 204 и содержит отверстия в пласте 206. Части 214 пласта 206 могут содержать трещины и/или отверстия. Нефть и газ из пласта 206 поступают в части 214, в скважину 212 и перемещаются вверх до установки 210 добычи. Далее в установке добычи отделяют газ, который направляют в установку 216 обработки газа, и отделяют жидкость, которую направляют в установку 218 хранения жидкости. Установка добычи также содержит хранилище 230 для композиции с сероуглеродом. Сероуглерод, сероводород и/или другие содержащие серу соединения, добытые из скважины 212, могут быть направлены в хранилище 230 для композиции с сероуглеродом. Серосодержащее соединение закачивают вниз по скважине 212, что показано направленной вниз стрелкой, и далее закачивают в пласт 206, перерабатывают в композицию с сероуглеродом и далее добывают с нефтью и газом и направляют в установку 210 добычи. Установка 210 добычи приспособлена для возврата в оборот композиции с сероуглеродом, например, путем ее кипячения, конденсации или фильтрации или проведения реакции, далее повторного нагнетания композиции с сероуглеродом в скважину 212.

Фиг.3b и 3c

На фиг.3b и 3c показана система 200, соответствующая некоторым вариантам осуществления изобретения. Система 200 содержит подземный пласт 202, подземный пласт 204, подземный пласт 206 и подземный пласт 208. Установка 210 добычи расположена на поверхности. Скважина 212 пересекает пласты 202 и 204 и содержит отверстия в пласте 206. Части 214 пласта 206 могут содержать трещины и/или отверстия. При первичной добыче нефть и газ добывают из частей 214 пласта 206, при этом нефть и газ поступают в скважину 212 и перемещаются вверх до установки 210 добычи. Далее в установке добычи отделяют газ, который направляют в установку 216 обработки газа, и отделяют жидкость, которую направляют в установку 218 хранения жидкости. Установка добычи также содержит хранилище 230 для композиции с сероуглеродом. Композиция с сероуглеродом, сероводород и/или другие серосодержащие соединения, добытые из скважины 212, могут направлять в хранилище/установку 230 для композиции с сероуглеродом. Как показано на фиг.3b, серосодержащее соединение, другие жидкости, газы и/или катализаторы могут закачивать вниз по скважине 212, что показано направленной вниз стрелкой, и далее закачивать в пласт 206. Композицию с серосодержащим соединением могут оставить впитываться в пласте в течение некоторого периода времени, который составляет примерно от 1 часа до примерно 15 дней, например, примерно от 5 до примерно 50 часов, что делают для того, чтобы указанные вещества вступили в реакцию с углеводородами с целью получения композиции с сероуглеродом.

После периода впитывания/проведения реакции, как показано на фиг.3c, далее композицию с сероуглеродом и нефть и/или газ добывают с помощью скважины 212 и перемещают к установке 210 добычи. Установка 210 добычи может быть приспособлена для отделения и/или возврата в оборот композиции с сероуглеродом, например, путем кипячения композиции с сероуглеродом, ее конденсации или фильтрации или осуществления реакции, далее повторного нагнетания композиции с сероуглеродом в скважину 212, возможно с добавлением серосодержащего соединения, например, путем повторения цикла впитывания, показанного на фиг.3b и 3c, при этом количество повторений составляет примерно от 2 до примерно 5 раз.

В некоторых вариантах осуществления изобретения серосодержащее соединение могут закачивать в пласт 206 при давлении, большем давления гидроразрыва пласта, например, давление может составлять примерно от 120% до примерно 200% от давления гидроразрыва пласта.

Серосодержащее соединение может быть закачано в пласт 206 при температуре примерно от 200 до примерно 1000°C, например, примерно от 400 до примерно 800°C или примерно от 500 до примерно 700°C.

Серосодержащее соединение может быть закачано в пласт 206 при давлении, составляющем примерно от 0,2 МПа до примерно 20 МПа, например, примерно от 0,3 МПа до примерно 10 МПа или примерно от 0,5 МПа до примерно 5 МПа.

Фиг.3d

На фиг.3d показана система 300, соответствующая некоторым вариантам осуществления изобретения. Система 300 содержит подземный пласт 302, пласт 304, пласт 306 и пласт 308. Установка 310 добычи расположена на поверхности. Скважина 312 пересекает пласты 302 и 304 и содержит отверстия в пласте 306. Части 314 пласта 306 могут содержать трещины и/или отверстия. При добыче нефть и газ добывают из частей 314 пласта 306, при этом нефть и газ поступают в скважину 312 и перемещаются вверх до установки 310 добычи. Газ и жидкость могут отделять друг от друга, при этом газ могут направить в хранилище 316 газа, а жидкость могут направить в хранилище 318 жидкости. Установка 310 добычи способна хранить и/или добывать композицию с сероуглеродом, которую можно добывать и хранить с помощью установки 330 для композиции с сероуглеродом. Композиция с сероуглеродом, сероводород и/или другие серосодержащие соединения, добытые из скважины 312, могут направлять в хранилище/установку 330 для композиции с сероуглеродом. Серосодержащее серу и при желании другие жидкости, газы и/или катализаторы закачивают вниз по скважине 332, в части 334 пласта 306. Серосодержащее соединение перемещается по пласту 306 и вступает в реакцию с одним или несколькими углеводородами с целью получения композиции с сероуглеродом и/или композиции с оксисульфидом углерода, что способствует добыче нефти и газа и далее композицию с сероуглеродом, нефть и/или газ могут добывать с помощью скважины 312 и направлять в установку 310 добычи. Далее композицию с сероуглеродом можно возвратить в оборот, например, путем ее кипячения, конденсации или фильтрации или проведения реакций, после чего композицию с сероуглеродом повторно нагнетают в скважину 312.

В некоторых вариантах осуществления изобретения композиция с сероуглеродом или композиция с сероуглеродом, смешанная с другими компонентами, может смешиваться с нефтью и/или газом в пласте 306.

В некоторых вариантах осуществления изобретения композиция с сероуглеродом или композиция с сероуглеродом, смешанная с другими компонентами, может быть смешана с нефтью и/или газом в пласте 306 с целью получения способной смешиваться смеси, которую добывают с помощью скважины 312.

В некоторых вариантах осуществления изобретения композиция с сероуглеродом или композиция с сероуглеродом, смешанная с другими компонентами, может не смешиваться с нефтью и/или газом в пласте 306, так что композиция с сероуглеродом или композиция с сероуглеродом, смешанная с другими компонентами, перемещается по пласту 306 в виде пробки и выталкивает нефть и/или газ в скважину 312. В некоторых вариантах осуществления изобретения в скважину 332 могут нагнетать некоторое количество композиции с сероуглеродом или композиции с сероуглеродом, смешанной с другими компонентами, после чего нагнетают другой компонент с целью проталкивания композиции с сероуглеродом или композиции с сероуглеродом, смешанной с другими компонентами, по пласту 306, указанным компонентом может быть, например, воздух; вода в газообразной или жидкой форме; вода, смешанная с одной или несколькими солями; полимерами и/или поверхностно-активными веществами; углекислый газ; другие газы; другие жидкости и/или смеси указанных веществ.

Фиг.4

На фиг.4 показана установка 430 получения композиции с сероуглеродом, соответствующая некоторым вариантам осуществления изобретения. На вход установки 430 получения композиции с сероуглеродом подают сероводород и/или другие серосодержащие соединения. В результате реакции 432 окисления сероводород может быть переработан в диоксид серы. Сероводород и диоксид серы могут быть переработаны в серу в результате процесса 434. Сера может быть смешана с соединением углерода с целью получения композиции с сероуглеродом в результате процесса 436. Композиция с сероуглеродом и сероводород, полученные в результате процесса 436, могут являться выходом. Композиция с сероуглеродом и/или композиция с сероуглеродом, содержащая смесь, может быть выпущена из установки 430 получения композиции с сероуглеродом.

Фиг.5

На фиг.5 показана система 700, соответствующая некоторым вариантам осуществления изобретения. Система 700 содержит подземный пласт 702, пласт 704, пласт 706 и пласт 708 и подземный пласт 802, пласт 804, пласт 806 и пласт 808. Установка 710 добычи расположена на поверхности. Скважина 712 пересекает пласты 702 и 704 и содержит отверстия в пласте 706. Части 714 пласта могут содержать трещины и/или отверстия.. При добыче нефть и газ поступают из частей 714 пласта 706 в скважину 712 и перемещаются вверх до установки 710 добычи. Газ и жидкость могут быть отделены друг от друга, при этом газ могут направить в хранилище 716 газа, а жидкость могут направить в хранилище 718 жидкости. Установка 710 добычи способна хранить и/или добывать композицию с сероуглеродом, которую можно получать и/или хранить с помощью установки 730 получения композиции с сероуглеродом. Композиция с сероуглеродом, сероводород и/или другие серосодержащие соединения, добытые из скважины 712, могут быть направлены в установку 730 получения композиции с сероуглеродом. Композицию с сероуглеродом перемещают к скважине 732 по трубе 734 и закачивают вниз по скважине 732 в пласт 806. В пласте 806 композиция с сероуглеродом может помогать добывать нефть и газ.

Серосодержащее соединение и, возможно, одна или несколько жидкостей, газов и/или катализаторов, которые описаны выше, можно хранить и нагнетать в скважину 752 из устройства 750 нагнетания серы. Серосодержащее соединение выпускают в пласт 706 и оно пересекает пласт 706 по направлению к скважине 712. Серосодержащее соединение вступает в реакцию с одним или несколькими углеводородами с целью получения композиции с сероуглеродом и/или композиции с оксисульфидом углерода.

В некоторых вариантах осуществления изобретения, серосодержащие соединения, добытые из скважины 712, могут быть разделены и повторно направлены в скважину 752, а композиция с сероуглеродом может быть закачана в скважину 732.

Скважина 732 отделена от скважины 712 расстоянием d 740. В некоторых вариантах осуществления изобретения расстояние d 740 составляет примерно от 1 до примерно 1000 км, например, примерно от 5 до примерно 250 км или, например, примерно от 10 до примерно 100 км или, например, примерно от 50 до примерно 75 км.

Альтернативы

В некоторых вариантах осуществления изобретения соли, производные от сероуглерода, могут растворяться в воде и получившийся раствор можно закачивать в пласты 206, 306 и/или 806. Растворенные композиции с сероуглеродом могут разлагаться в пластах 206, 306 и/или 806 с получением сероуглерода.

В некоторых вариантах осуществления изобретения газ и жидкость, добытые из скважины 212, 312 и/или 712, могут быть разделены, например, с помощью гравитационного сепаратора или центрифуги или с помощью других известных в технике способов. Газообразная часть может быть направлена в установку 230, 330 и/или 730 для композиции с сероуглеродом.

В некоторых вариантах осуществления изобретения все компоненты системы 200 и/или системы 300 могут быть расположены на расстоянии не более примерно 10 км друг от друга, например, примерно 5, 3 или 1 км друг от друга.

В некоторых вариантах осуществления изобретения нефть и/или газ, добытые из скважины 212, 312 и/или 712, могут быть перемещены в нефтеперегонную или перерабатывающую установку. Нефть и/или газ перерабатывают с целью получения товарных продуктов, таких как транспортные топлива, например, бензин и дизельное топливо, горючее для отопления, смазочные материалы, химические вещества и/или полимеры. Обработка может включать в себя дистилляцию и/или разделение нефти и/или газа на фракции с целью получения одного или нескольких продуктов перегонки. В некоторых вариантах осуществления изобретения нефть и/или газ и/или один или несколько продуктов перегонки могут быть обработаны с помощью одного или нескольких процессов из следующего списка: каталитический крекинг, гидрокрекинг, гидрообработка, крекинг до кокса, термический крекинг, дистилляция, реформинг, полимеризация, изомеризация, алкилирование, смешивание и депарафинизация.

Ясно, что любой из вариантов осуществления этапа 1 может быть скомбинирован с любым из вариантов осуществления этапа 2, который может быть скомбинирован с любым из вариантов осуществления этапа 3.

Выбор способа осуществления любого из этапов 1-3 не критичен.

Показательные варианты осуществления изобретения

В одном варианте осуществления изобретения описана система, содержащая механизм, предназначенный для выпуска в пласт, по меньшей мере, части серосодержащего соединения; и механизм, предназначенный для переработки, по меньшей мере, части серосодержащего соединения в композицию с сероуглеродом и/или композицию с оксисульфидом углерода, указанный механизм расположен в пласте. В некоторых вариантах осуществления изобретения система также содержит механизм, предназначенный для добычи нефти и/или газа из пласта. В некоторых вариантах осуществления изобретения механизм добычи содержит скважину, расположенную в подземном пласте, и установку добычи, расположенную сверху скважины. В некоторых вариантах осуществления изобретения механизм добычи содержит первую скважину, пробуренную в подземном пласте и предназначенную для добычи нефти и/или газа, и установку добычи, расположенную сверху первой скважины; и механизм, предназначенный для выпуска серосодержащего соединения, включает в себя вторую скважину, расположенную в подземном пласте и предназначенную для выпуска серосодержащего соединения в пласт. В некоторых вариантах осуществления изобретения система также содержит механизм, предназначенный для нагнетания в пласт композиции с сероуглеродом и/или композиции с оксисульфидом углерода. В некоторых вариантах осуществления изобретения система также содержит механизм, предназначенный для нагнетания в пласт катализатора. В некоторых вариантах осуществления изобретения механизм, предназначенный для выпуска, по меньшей мере, части серосодержащего соединения, дополнительно содержит нагреватель, приспособленный для нагревания серосодержащего соединения. В некоторых вариантах осуществления изобретения система также содержит нагреватель, расположенный в пласте и предназначенный для нагревания, по меньшей мере, одно из следующего: серосодержащее соединение, нефть и/или газ. В некоторых вариантах осуществления изобретения система также содержит сепаратор, приспособленный для разделения композиции с сероуглеродом и/или композиции с оксисульфидом углерода и других флюидов, добытых из пласта. В некоторых вариантах осуществления изобретения система также содержит механизм, приспособленный для нагнетания в пласт полученной композиции с сероуглеродом и/или полученной композиции с оксисульфидом углерода. В некоторых вариантах осуществления изобретения система также содержит механизм, приспособленный для нагнетания во второй пласт полученной композиции с сероуглеродом и/или полученной композиции с оксисульфидом углерода.

В одном варианте осуществления изобретения описан способ, включающий в себя следующее: выпускают в пласт серосодержащее соединение; и перерабатывают в пласте, по меньшей мере, часть серосодержащего соединения в композицию с сероуглеродом и/или композицию с оксисульфидом углерода. В некоторых вариантах осуществления изобретения способ также включает в себя следующее: добывают нефть и/или газ из подземного пласта. В некоторых вариантах осуществления изобретения нефть и/или газ содержат композицию с сероуглеродом и/или композицию с оксисульфидом углерода. В некоторых вариантах осуществления изобретения способ также включает в себя следующее: добывают композицию с сероуглеродом и/или композицию с оксисульфидом углерода из нефти и/или газа, при их наличии, а затем нагнетают, по меньшей мере, часть полученной композиции в пласт. В некоторых вариантах осуществления изобретения способ также включает в себя следующее: нагревают серосодержащее соединение до его нагнетания в пласт или нагревают серосодержащее соединение в пласте. В некоторых вариантах осуществления изобретения переработка серосодержащего соединения в композицию с сероуглеродом включает в себя следующее: в пласте осуществляют реакцию, по меньшей мере, части серосодержащего соединения с углеводородом, что делают с целью получения композиции с сероуглеродом. В некоторых вариантах осуществления изобретения способ также включает в себя следующее: нагнетают в пласт другой материал, при этом указанный материал выбран из группы, состоящей из следующего: воздух, кислород, вода в форме жидкости и/или пара, один или несколько катализаторов и/или их смеси. В некоторых вариантах осуществления изобретения серосодержащее соединение нагнетают при давлении, превышающем начальное давление резервуара на величину от 0 до 37 МПа, при этом указанное начальное давление измеряют до начала нагнетания серосодержащего соединения. В некоторых вариантах осуществления изобретения вязкость любой нефти, присутствующей в подземном пласте до нагнетания серосодержащего соединения, составляет от 0,00014 Па·с до 6000 Па·с, например, составляет от 0,0003 Па·с до 30 Па·с, или составляет от 0,05 Па·с до 5 Па·с. В некоторых вариантах осуществления изобретения проницаемость подземного пласта составляет от 0,0001 до 15 Дарси, например, составляет от 0,001 до 1 Дарси. В некоторых вариантах осуществления изобретения способ также включает в себя следующее: перерабатывают, по меньшей мере, часть добытой из пласта нефти и/или газа в материал, выбранный из группы, состоящей из транспортных топлив, таких как бензин и дизельное топливо, горючего для отопления, смазочных материалов, химических веществ и/или полимеров.

Специалистам в рассматриваемой области ясно, что можно предложить много модификаций и изменений, касающихся описанных вариантов осуществления изобретения, конструкций, материалов и способов, не выходя при этом за границы объема и новизны изобретения. Соответственно, объем изобретения, определенный в формуле изобретения, которая содержится далее, и функциональные эквиваленты формулы изобретения не должны ограничиваться конкретными вариантами осуществления изобретения, которые описаны и проиллюстрированы в настоящем документе, так как эти варианты являются только примерами осуществления изобретения.