《用于计量烃的方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用于计量烃的方法.pdf（11页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103339491 A (43)申请公布日 2013.10.02 CN 103339491 A *CN103339491A* (21)申请号 201280007712.5 (22)申请日 2012.01.03 1150059 2011.01.05 FR G01N 21/33(2006.01) G01N 33/28(2006.01) (71)申请人 道达尔公司 地址 法国库贝瓦市 (72)发明人 莫里斯布雷尔 让 - 米歇尔格拉斯 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 顾晋伟 董文国 (54) 发明名称 用于计量烃的方法 (57) 摘。
2、要 本发明涉及一种用于计量包含烃和水的组合 物中烃的量的方法， 其包括 ： 将化学剂添加到组 合物中以形成水和烃的乳液 ； 收集乳液样品并将 所述样品溶解于水和烃的常见溶剂中以形成溶 液 ； 测量所述溶液中烃的量。本发明还涉及用于 实施所述方法的设备。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.08.05 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2012/050039 2012.01.03 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/093111 FR 2012.07.12 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国。
3、国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书8页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103339491 A CN 103339491 A *CN103339491A* 1/1 页 2 1. 一种用于确定包含烃和水的组合物中烃的量的方法， 其包括 ： - 将化学剂添加到所述组合物中以形成水和烃的乳液 ； - 从所述乳液中取出样品并将该样品溶解于用于水和烃的常见溶剂中以形成溶液 ； - 测量所述溶液中烃的量。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其中通过 UV 光谱法进行所述溶液中烃的量的测量。 3.根据权利要求1或2所述的方法， 其中所述化学剂是包含碱优选苏打、 或一种或更多。
4、 种表面活性剂化合物或其混合物的溶液。 4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法， 其包括用蒸馏水稀释体系、 特别是稀释低 至水相的盐浓度小于或等于 20g/l 的步骤。 5. 根据权利要求 1 至 4 中任一项所述的方法， 其中所述用于水和烃的常见溶剂是四氢 呋喃或二甲亚砜。 6. 一种生产烃的方法， 其包括 ： - 从包含烃的地下地层中提取和回收采出液流 ； - 对来源于所述采出液流的包含烃和水的组合物进行取样 ； - 根据权利要求 1 至 5 中任一项所述的方法确定所述组合物中烃的量。 7. 一种烃的回收的仿真方法， 其包括 ： - 提供包含烃的多孔材料块 ； - 将用于回收烃的试剂注入。
5、所述多孔材料块中 ； - 在所述多孔材料块的出口处回收一种或几种包含烃和水的级分 ； 和 - 根据权利要求 1 至 5 中任一项所述的方法确定每种级分中烃的量。 8. 一种用于确定包含烃和水的组合物中烃的量的设备， 其由上游至下游包括 ： - 用于将化学剂添加到所述组合物中的装置 (7)， 所述化学剂适于形成水和烃的乳液 ； - 用于收集乳液样品的管路 (9) ； - 用于将用于水和烃的常见溶剂添加到所述乳液样品中的装置 (8) ； - 用于收集溶液的管路 (10) ； - 用于测量所述溶液中烃的量的装置 (5)。 9. 根据权利要求 8 所述的设备， 其中所述用于测量所述溶液中烃的量的装置 。
6、(5) 包括 UV 光谱仪。 10.根据权利要求8或9所述的设备， 其中所述用于添加化学剂的装置(7)是用于添加 包含碱优选苏打、 或一种或更多种表面活性剂化合物或其混合物的溶液的装置。 11. 根据权利要求 8 至 10 中任一项所述的设备， 其中所述用于添加用于水和烃的常见 溶剂的装置 (8) 是用于添加四氢呋喃或二甲亚砜的装置。 12. 根据权利要求 8 至 11 中任一项所述的设备， 其包括 ： 适用于使所述化学剂与所述 组合物混合以形成所述乳液的第一室 (2)， 以及适用于使所述乳液样品与所述溶剂混合以 形成所述溶液的第二室 (4)。 13. 根据权利要求 8 至 12 中任一项所述。
7、的设备， 其包括适用于提供所述组合物的取样 装置。 权 利 要 求 书 CN 103339491 A 2 1/8 页 3 用于计量烃的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种用于计量包含烃和水的组合物中的烃的方法， 以及适于应用该方 法的设备。 背景技术 0002 为了优化地下地层中烃的提取， 已知如何从地下地层 ( 岩芯样品 ) 中取得材料样 品， 或者如何使用所谓的 “类似” 多孔材料 ( 坚固或不坚固的 ) 以及如何用水和烃使它们饱 和从而仿真石油储集层的组合物。然后可基于这些样品 ： 水、 蒸汽、 表面活性剂、 聚合物、 气 体 .， 测试各种提取装置。在每个实验期间， 回收基本上包含。
8、与水和矿物固体混合的烃的 级分。 通过精确计量每种级分中存在的烃的量， 可仿真生产历程， 从而评价所测试提取装置 的效率。 0003 精确计量水和可能的矿物固体的混合物中烃的量在由矿层生产期间也是有用的。 0004 当处理不是非常粘的常规原油时， 简单的倾析或离心有可能将这些烃与水分离， 从而有可能进行所需计量。 然而， 即使在处理不是非常粘的油的情况下， 也会发生持续的乳 液形成并阻碍所产生烃的精确计量。 当其处于存在重质油的情况下时， 情况甚至更困难 ： 的 确大量水可被烃截留， 并且由于水和烃密度接近， 所以使得重力分离不起作用。而且， 烃易 于粘附于所使用的容器壁和 / 或结合水。 0。
9、005 目前使用以下各种耗时和繁重的方法来进行这种计量 ： 0006 - 在大气压力或真空下加热并蒸发水， 这不解决确定可能仍被烃截留的水的量的 问题 ； 0007 - 用 X 射线计量， 其需要非常笨重的仪器 ； 0008 - 将烃稀释于溶剂 ( 例如甲苯 ) 中然后离心以分离水 / 油乳液 ： 但是水 / 油分离 的质量非常差， 并且难以观察界面的位置。 0009 可 在 Turner Design 的 互 连 网 网 站 上 得 到 的 Brost 等 的 文 章 “No-solvent” Oil-in-Water Analysls， A Robust Alternative to Co。
10、nventional Solvent Extraction Methods， 描述了一种计量水中原油的方法， 其中将表面活性剂添加到混合物 中以制备水中原油的微乳液， 然后对该微乳液进行荧光测量。 然而， 该方法需要大量的表面 活性剂并且受限于测量少量的油 ( 小于 1 )。校准曲线是非线性的， 并且表面活性剂自身 产生必须被减去的荧光， 该荧光产生非常大背景噪音。 0010 因此， 确实需要开发能够计量与水混合的烃的改进的和简化的方法， 所述方法可 尤其可靠地用于重质油， 并且不限于对少量烃测量。 发明内容 0011 本发明首先涉及一种用于确定包含烃和水的组合物中烃的量的方法， 其包括 ： 。
11、0012 - 将化学剂添加到组合物中以形成水和烃的乳液 ； 0013 - 从乳液中取样并将该样品溶解于用于水和烃的常见溶剂中以形成溶液 ； 说 明 书 CN 103339491 A 3 2/8 页 4 0014 - 测量溶液中烃的量。 0015 根据一个实施方案， 通过 UV 光谱进行溶液中烃的量的测量。 0016 根据一个实施方案， 所述化学剂是包含碱 ( 优选苏打 ) 或一种或更多种表面活性 剂化合物或其混合物的溶液。 0017 根据一个实施方案， 所述方法包括用蒸馏水稀释体系， 特别是稀释低至水相的盐 浓度小于或等于 20g/l 的步骤。 0018 根据一个实施方案， 用于水和烃的所述常。
12、用溶剂是四氢呋喃或二甲亚砜。 0019 本发明还涉及一种生产烃的方法， 其包括 ： 0020 - 从包含烃的地下地层中提取和回收采出液流 (production stream) ； 0021 - 对来源于采出液流的包含烃和水的组合物进行取样 ； 0022 - 根据上述方法确定所述组合物中烃的量。 0023 本发明还涉及一种烃的回收的仿真方法， 其包括 ： 0024 - 提供包含烃的多孔材料块 ； 0025 - 将用于回收烃的试剂注入多孔材料块中 ； 0026 - 在多孔材料块的出口处回收一种或几种包含烃和水的级分 ； 以及 0027 - 根据上述方法确定每种级分中烃的量。 0028 本发明还涉。
13、及用于确定包含烃和水的组合物中烃的量的设备， 其由上游至下游包 括 ： 0029 - 用于将化学剂添加到组合物中的装置， 所述化学剂适于形成水和烃的乳液 ； 0030 - 用于收集乳液样品的管路 ； 0031 - 用于将用于水和烃的常用溶剂添加到乳液样品中的装置 ； 0032 - 用于收集溶液的管路 ； 0033 - 用于测量溶液中烃的量的装置。 0034 根据一个实施方案， 用于测量溶液中烃的量的装置包括 UV 光谱仪。 0035 根据一个实施方案， 用于添加化学剂的装置是用于添加包含碱 ( 优选苏打 ) 或一 种或更多种表面活性剂化合物或其混合物的溶液的装置。 0036 根据一个实施方案，。
14、 用于添加用于水和烃的常用溶剂的所述装置是用于添加四氢 呋喃或二甲亚砜的装置。 0037 根据一个实施方案， 所述设备包括 ： 适用于使化学剂与组合物混合以形成乳液的 第一室， 以及适用于使乳液样品与溶剂混合以形成溶液的第二室。 0038 根据一个实施方案， 所述设备包括适用于提供组合物的取样器。 0039 通过本发明， 能够克服现有技术水平的缺点。 更特别地， 本发明提供了一种用于确 定与水的混合物中烃的量的改进的和简化的方法。 该方法尤其可靠地用于重质油并且不限 于测量少量的烃。 0040 这通过使用以下步骤来实现 ： 乳化步骤， 通过其可得到烃与水的均匀混合物 ； 取 得乳液样品的步骤，。
15、 考虑到组合物的均一性， 所述乳液样品是整体组合物的代表 ； 以及在溶 剂中的溶解步骤， 通过其可得到其中烃和水以分子水平分散在溶剂中的溶液， 这允许直接 测量该溶液中烃的量。 0041 根据某些特别的实施方案， 本发明还具有以下所列有利特征中的一个或优选更多 说 明 书 CN 103339491 A 4 3/8 页 5 个。 0042 - 根据本发明的方法可手动执行或者通过使用任选便携式的集成仪器 ( 根据本发 明的设备 ) 来执行。整个过程可以是自动化的。 0043 - 根据本发明的方法快速 ( 通常约 5 分钟 )。 0044 - 根据本发明的方法克服了与所计量的组合物的不均匀性有关的困。
16、难， 尤其是与 所截留的水或气泡的存在有关的困难。 0045 -根据本发明的方法既不需要大量化学品也不需要复杂且昂贵的仪器。 特别地， 可 用可商购仪器 ( 例如， UV 光谱仪 ) 进行烃含量的测量。 附图说明 0046 图 1 提供了 UV 吸光度测量 ( 纵坐标， 没有任何单位 ) 与四氢呋喃中原油质量浓度 ( 横坐标， 以为单位 ) 的对应关系。正方形符号代表不含任何水的原油的校准， 圆形符号 代表水存在下原油的校准。水 / 原油比在约 9 至 1 之间变化。参见以下的实施例 1。 0047 图 2 是根据本发明的设备的一个实施方案的示意图。 具体实施方式 0048 现在， 在以下描述。
17、中更详细地并且以非限制性方式描述了本发明。 0049 本发明适用于包含非气态烃和水的任何组合物。 所述组合物也可任选地包含气态 烃， 但是非气态烃在方法进行期间早期会被排放掉， 所以没有进行计量。 0050 本发明特别地可用于确定所谓的重质油的量。 因此， 根据一个实施方案， 组合物的 ( 非气态 ) 烃的 API 度 ( 根据 API 方法测量的密度 ) 小于或等于 10， 和 / 或包含至少 12 个 碳原子的分子的质量分数大于或等于 80， 优选大于或等于 90或 95。 0051 烃 / 水质量比可从 510-5( 确定分散于水中的原油的量 ) 至 10 变化。 0052 所述组合物还。
18、可包含其它化合物， 尤其是矿物固体颗粒。可在添加化学品的步骤 之前， 通过倾析或过滤使至少一部分的矿物固体颗粒从组合物分离。 0053 在第一阶段中， 本发明因此提供了将化学品添加到组合物中以形成水和烃的乳 液。所述化学剂可以是包含一种或更多种表面活性剂化合物的溶液。但是， 根据一个特别 简单的实施方案， 这也可以是碱性溶液， 例如苏打溶液。的确， 碱 ( 例如苏打 ) 可与烃中存 在的环烷酸反应并原位地形成表面活性剂化合物。 苏打可被替换为另一种碱， 例如碳酸钾、 氨或碳酸钠等。 0054 在另一方面 ( 或者作为补充 )， 如果补充使用表面活性剂化合物， 尤其是酸性不是 非常强的油， 则必。
19、须选择所述一种或更多种表面活性剂化合物， 以不干扰测量烃的量的最 终步骤。 例如， 在测量UV吸光度的情况下， 表面活性剂化合物必须在UV光谱中基本无吸收。 0055 应手动或者优选通过使用机械混合装置 ( 带有桨的搅拌器、 磁力搅拌器、 涡流搅 拌器等 ) 将化学剂与组合物混合直至得到乳液为止。 0056 根据组合物的性质， 调整化学剂的性质和量以允许形成均匀乳液。化学剂的浓度 可按质量计在 0.05至 3之间改变。所形成的乳液应该是水包油 (oil-in-water) 型， 因 此具有良好的流动性。通过视觉观察并搅拌， 然后可鉴别其均匀性。 0057 在第二阶段中， 本发明提供了乳液样品的。
20、取得， 所述样品是全部乳液的代表， 然后 说 明 书 CN 103339491 A 5 4/8 页 6 将该样品溶解于用于水和烃的常用溶剂中以形成溶液。 通过取样， 能够限制使用的溶剂量， 同时得到充分稀释的烃溶液以能够进行烃浓度的测量， 并且避免使测量仪器饱和。根据溶 剂， 溶剂的稀释率可在 1 至 10 之间变化。 0058 认为产物是用于水和用于烃的溶剂， 当在室温下和环境压力下时， 水在该产物 中的溶解度按体积计大于或等于 30， 并且烃在该产物中的溶解度按体积计大于或等于 30。 0059 如果水包含浓度通常大于 20g/L 的盐， 则水在溶剂中的溶解会变得不足， 从而可 发生相分离。
21、。所述方法需要另外的步骤以适用于该情况。这种另外的步骤为用蒸馏水稀释 体系以使盐度降低至小于 20g/L 的值。 0060 本发明的方法还可包括在用蒸馏水稀释的步骤之前确定水相中盐的量的步骤。 0061 用于水和烃的高度有效的常用溶剂是四氢呋喃， 并且该列表没有限制， 可使用其 他溶剂， 例如二甲亚砜、 二甲基甲酰胺、 二甲基乙酰胺等。 0062 如果矿物固体颗粒仍然存在于溶液中， 则它们由于这些颗粒一般悬浮于其中的水 相消失而容易倾析， 因此不再妨碍测量。或者， 如果需要， 则可进行过滤。可能存在的气体 一般也在该步骤期间排放掉。 0063 在第三阶段中， 进行溶液中烃的量的直接测量。一种特。
22、别简单的方法是通过使用 光谱仪在 UV 范围中进行溶液的吸光度测量。这需要用不同浓度的溶剂中烃的样品来初步 校准光谱仪。通过完全分析烃的 UV 光谱， 可选择产生不同吸光度的波长。根据样品是被强 烈浓缩还是被强烈稀释， 可选择分别产生低吸光度或强吸光度的波长， 使精确度增强。 0064 值得注意的是， 其中进行测量的溶液中水的存在不干扰所述测量。这通过图 1 进 行了证实， 其示出在含有和没有水的情况下， 在 408nm 波长处四氢呋喃中原油的校准曲线 的重合 ( 参见实施例 1)。 0065 此外， 如果乳液在溶剂中的稀释度已被适当地调节， 则校准曲线在宽浓度上是线 性的， 从而能够进行特别。
23、可靠的测量。 0066 本发明的方法可特别地用于确定回收多孔材料块中烃的仿真实验期间得到的级 分中烃的量。它也可用于确定采出液流中烃的量。 0067 可借助根据本发明的设备使用本发明的方法。 0068 参照图 2， 该设备可包括用于供应包含烃和水的组合物的装置 1， 其可例如包括手 动的组合物供应设备 ； 或用于从采出液流中或在回收多孔材料块中烃的仿真实验期间从回 收级分中收集和取得样品的装置。 0069 它还包括用于添加化学剂的装置 7， 其与化学剂罐相连接。 0070 组合物供应装置 1 为第一室 2( 或乳化室 ) 供料， 其有利地配置有混合装置 3。化 学剂添加装置 7 可与第一室 2。
24、 相连接或可与第一室 2 上游的组合物供应装置 1 相连接。 0071 在第一室2的出口处， 配置有用于收集乳液样品的管路9， 其配置有为第二室4(或 溶解室 ) 供料的取样装置。用于添加溶剂的装置 8 为第二室 4 或第二室 4 上游的用于收集 乳液样品的管路 9 供料。第二室 4 有利地配置有混合装置 ( 未示出 )。 0072 在第二室 4 的出口处， 配置有用于收集溶液的管路 10， 其为用于测量溶液中烃的 量的装置 5( 例如 UV 光谱仪 ) 供料。计算机 6 允许获得测量和整个设备的任选控制。所述 设备有利地配置有一系列阀门、 排放装置和清洁装置， 其并未示出。 说 明 书 CN。
25、 103339491 A 6 5/8 页 7 0073 实施例 0074 以下实施例说明了本发明， 但不限制本发明。 0075 实施例 1 0076 将粘性原油 P1( 室温下为 10000cP) 以按重量计 0.15的浓度溶解于四氢呋喃 (THF) 中。在波长范围 190 至 1100nm 中确定吸收光谱。第二吸收峰出现在该计量所保留的 波长 408nm 处。 0077 将原油的 THF 溶液的范围制备成 0.1wt至 0.3wt的浓度范围。图 1 中， 相对于 浓度 CB绘制 408nm 处测量的吸光度 A。吸光度随浓度线性变化 ( 回归系数 0.9989)。由此 得到的等式 A 7.00。
26、119CB(1) 的线形成计量相关原油的校准。 0078 研究了原油 +THF 混合物中水存在的影响。表 1 给出了由不存在水的情况下由以 上等式 (1) 计算的吸光度相比， 在水存在下吸光度 A 测量的结果。它表明吸光度测量受水 影响不显著 ( 3 )， 因此等式 (1) 可用于计算原油的浓度。图 1 绘制了这些计算的代表 性点 ( 红色圆圈 )。 0079 0080 表 1 0081 通过注射水 + 化学添加剂进行用于回收截留在多孔介质岩芯样品中的这种油的 实验。将所产生的流体 ( 原油 + 水 ) 收集在级分收集器中。在每个收集管中预先放置质量 为 2g 的 0.4苏打水溶液以限制原油粘。
27、附于管壁， 并且有助于混合物的后续乳化。对整体 进行称重。 0082 收集流出物之后， 对管进行称重并添加已知质量的0.4苏打溶液。 然后手动搅拌 管并形成流体乳液。例如， 表 2 中给出了几个管中收集的流出物的质量以及所添加苏打溶 液的总量。然后从每个管中取出乳液级分并倒入包含四氢呋喃的新测试管中。然后再次对 整体进行称重。搅拌后， 得到透明溶液， 通过 UV 光谱法在 408nm 处计量。借助图 1 的校准 曲线 ( 等式 (1) 计算原油的浓度。然后通过考虑苏打溶液和四氢呋喃的稀释系数来计算 最初收集管中的沥青含量。 说 明 书 CN 103339491 A 7 6/8 页 8 0083。
28、 0084 表 2 0085 实施例 2 0086 在 190nm 至 1100nm 之间的光谱中研究 0.15wt不是非常粘的原油 P2( 室温下为 3cP) 的四氢呋喃溶液。吸收峰出现在 263nm， 其吸光度接近 1.9。 0087 为了能够计量没有另外稀释的更浓缩的溶液， 还通过测量在 3 个另外的波长 ： 325、 350 和 375nm 处的吸光度进行校准。 0088 原油的 THF 溶液的范围 ( 其浓度在按重量计 0.01至 1中变化 ) 导致了在所选 择波长处的 4 个校准曲线。 0089 表 3 给出了结果。 0090 0091 表 3. 0092 吸光度 A 随原油的浓度。
29、 CB线性变化 ： 说 明 书 CN 103339491 A 8 7/8 页 9 0093 A CB， 其中 CB以重量计 ( 表 4)。 0094 波长 (nm)263325350375 12.1863.4942.1472 &.3037 回归系数0.99860.9996 0.9994 0.9997 0095 表 4 0096 263nm 处的校准线的确可用于低于 0.15的浓度。对于较高含量， 可使用另外的 线， 同时确保吸光度水平低于 2。如果不是这种情况， 应进行另外的稀释。 0097 以水相/原油质量比10/1， 制备了盐水(10g/lNaCl和4g/lNaOH)中原油的乳液用 于各种。
30、样品。测量吸光度并与由表 5 中数据预测的吸光度进行比较。看出水的存在对烃浓 度测量的干扰小于 3。 0098 C wt/wt0.04680.08010.1577 263nm 处测量的 A 0.581.00781.8895 计算的 A0.570.9761.92 0099 表 5 0100 测量的 在水存在下 ； 0101 预测的 来自表 4 的数据。 0102 实施例 3 0103 通过将沙与不是非常粘的原油 P2 的水乳液混合制备合成样品， 其中原油浓度基 于混合物为按重量计 5.35， 并且水为 2.15。 0104 取出两个样品并分散于 THF 中。搅拌后， 将沙倾析掉并用前述方法在 3。
31、75nm 波长 处计量上清液。 0105 在样品 1 中测量的浓度 ： 5.48 0106 ( 基于混合物 )。 0107 在样品 2 中测量的浓度 ： 5.43 0108 ( 基于混合物 )。 0109 固体的存在不干扰烃浓度的测量。 0110 实施例 4 0111 以水相 / 原油质量比 1 1 制备在具有 35g/L NaCI 和 6g/L NaOH 的盐水中的实 施例 2 的不是非常粘的原油的乳液。向 0.4g 该乳液中添加 1.2g 蒸馏水。用 40g THF 稀释 得到均匀溶液。 0112 325nm 处计算的吸光度为 1.677。测量的吸光度为 1.722， 与预测值非常一致。 0113 通过用蒸馏水稀释乳液样品， 因此可将所述方法用于其中水的电解质含量很高 (通常大于20g/L)的体系。 在这些盐度下， 用THF直接稀释的确导致体系中的相的分离， 并 说 明 书 CN 103339491 A 9 8/8 页 10 且不产生能够通过 UV 测量原油浓度的均匀溶液。 说 明 书 CN 103339491 A 10 1/1 页 11 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103339491 A 11 。