盐水处置的方法技术

本发明专利技术公开了一种处理和处置含盐废水（例如油井和／或气井开采中产生的盐水）的方法，该方法包括将该废水输入反渗透装置以生产浓盐水，将该浓盐水通过燃气热蒸发器以生产更浓的盐水。从燃气热蒸发器产生的浓盐水可以和液体例如输入反渗透装置的废水混合。所得产物可以注入地下岩层以便加以处置。该方法可使废水的体积明显降低，同时可提高该废水的盐浓度。将该浓盐水输入干燥器蒸发其中的水分后，可产生含水量低的盐粒。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及处理废水的方法，更具体涉及处理和处置废水(例如油井和/或气井开采中产生的盐水)的方法。在过去，已经提出了各种处理和处置废水或污水或盐水的方法。废水、污水或盐水可能在不同的工业(例如食品加工和电力工业)中产生。产生这种废水的一个特殊领域是油井和/或气井的开采现场。从地下岩层中回收石油或天然气时，往往产生盐水。通常，在产生油和/或气的岩层间隙中除含有油和/或气之外还含有盐水。油井或气井开采过程中产生的压力梯度不仅导致油和/或气而且还导致盐水流入钻井。典型的盐水由一些盐例如碳酸氢钠和氯化钠的水溶液组成。其它的盐和化学成分也可能含在盐水溶液中。典型的盐水中的化学成分使其与人类的需要不相宜，往往导致油井的开采面临难题，不得不处置相当大量的盐水使其达到环境允许的状态。油井和/或气井开采中产生的盐水的传统处置方法包括使用注入井。注入盐水的岩层厚度希望在60.96米或以上。此外，盐水的化学成分必须与岩层流体中的成分一致，以使注入量或堵塞或对岩层的其它损害降低到极小程度。事实上，盐水中即使仅含有少量的胶体物质(采用传统的方法往往难以分离)也会严重影响钻井附近岩层的渗透性。如果丧失渗透性，就可能需要进行酸化或使岩层破裂，以恢复岩层的渗透性。根据以上所述，建造注入井所需的钻探和安装套管的费用可能非常高-可能接近100万美元。除此之外，还有竣工和改造(包括岩层断裂和油井增产的措施)的费用。此外，尚有注入设备的费用。上述费用总计可达甚至超过250万美元。除了建造盐水处置注入井需要相当高的费用之外，还要为钻探和试验初勘注入井的大笔风险投资担心。例如，注入深度的控制受到大约10英里水平断错(offset)的限制。并且，注入区的沙层厚度变化不定，往往不能满足这种井的要求。在某些情况下，钻探的结果是没有注入沙层浸染的干钻井。这些失效井也会增加盐水处置的费用。此外，与注入井相关的问题，诸如盐水处置的范围广、是否可靠和环境上是否安全等，常受到联邦土地管理机构、地方当局和生产厂家的质疑。联邦、州和地方的有关健康、环境保护和水质的管理条例也使现有的处置方法更复杂和更耗费。在现有注入井的情况下，所担心的问题不象上述提到的那样严重，因为许多建设费用早已投入。然而，在这种情况下，注入井的处置能力可能限制油和气的产量。在油井或气井每天产生1，000-10，000桶盐水的条件下，这种情况并不罕见。如果注入井不能处置这样数量的盐水，那么，油井或气井的生产率将会受到不必要的限制。因此，环境上和经济上可行的盐水处置方法的使用价值主要在于成功地运行油和/或气生产井。此外，经济的盐水处置方法能够扩大油和气的产量，从而能增加可回收的油和气的储量。根据本专利技术的方法可以提供一些处理和处置废水例如油井或气井开采过程中产生的盐水的方法。这些方法对上述缺点和缺陷并不那么敏感。按照本专利技术的一种方案，该方法包括在油井和/或气井开采过程中回收盐水，将回收的盐水通过反渗透装置产生一级液流(具有的一级盐浓度低于回收盐水盐浓度)和盐浓度高于回收盐水盐浓度的二级液流，将该二级液流通过燃气热蒸发器，产生三级液流以及水蒸汽。然后，将该三级液流(其盐浓度高于二级液流的盐浓度)与一种液体混合产生盐水混合液。此后，将所得的盐水混合液注入地下岩层。为了产生注入的盐水混合液，将该三级液流与液体按下列方式进行混合在注入过程所处的温度下，控制所得盐水混合液的盐浓度低于溶液中盐的最大溶解度，这样就可使盐水混合液在注入过程和注入地下岩层后，其中所含的盐仍然保持在溶液中。采取这样的方法，可以避免地下岩层堵塞。在一种优选的实施方案中，为了防止反渗透装置被污物堵塞，并将痕量元素或化学物质例如钡、锶或苯(可能影响一级液流在工业上或其它用途上的使用性能)除去，可以添加防垢剂对回收的盐水进行预处理。从反渗透装置产生的一级液流优选盐浓度低于500ppm，以提供工业上能利用或在环境中能安全处置的饮用水源。用来与来自燃气热蒸发器的三级液流混合，以产生注入地下岩层的盐水混合物的液体可以从原始的盐水液流或从预处理后的盐水流抽取。另外，通过反渗透装置和燃气热蒸发器的体积流量最好加以控制以形成稳态操作的条件。按照本专利技术的另一种方案，提供了一种处理和处置盐水的方法，该方法包括将盐水原料流输入燃气热蒸发器，以产生水蒸汽和浓盐水流出液(其盐浓度高于盐水原料流的盐浓度)。浓盐水流出液从燃气热蒸发器中排出，并与液体混合以产生盐水混合液(其盐浓度高于盐水原料流的盐浓度)。然后，将该盐水混合液注入地下岩层，使其得到处置。注入地下岩层的盐水混合液具有的盐浓度应能使盐或其它的杂质在注入地下岩层过程中和注入后均保持在溶液中。按照本专利技术优选的实施方案，用以和浓盐水流出液混合的液体可以是来自输入燃气热蒸发器的盐水原料流的盐水。为了在燃气热蒸发器中形成基本上恒定的盐浓度，该蒸发器优选在稳态操作条件下运行。按照本专利技术的另一种方案，提出了一种处理含盐盐水的方法，该方法包括将具有一定盐浓度的盐水作为原料流通过反渗透装置，以产生盐浓度低于该盐水盐浓度的一级饮用水排放液流和盐浓度高于该盐水盐浓度的二级排放液流。该盐水在通过反渗透装置之前最好进行预处理，以防止污物堵塞反渗透装置。然后，将从反渗透装置中流出的二级液流注入地下岩层使其得到处置。按照本专利技术的另一种方案，提出了一种处理含有初始盐浓度盐水的方法，该方法是在控制体积流量的条件下将所述盐水输入燃气热蒸发器，以蒸发盐水中的水分，从而产生盐浓度高于盐水初始盐浓度的浓盐水溶液，在控制体积流量的条件下将浓盐水溶液从燃气热蒸发器中排出，以使燃气热蒸发器中形成稳态操作的条件。然后，将该浓盐水溶液输入干燥装置，以便将其干燥而获得含水量低的固体盐粒。然后，将该含水量低的固体盐粒从干燥器中回收，这样，该固体盐粒即可在工业上应用或在废物处置场安全地加以处置。按照本专利技术优选的一种实施方案，可以在输入燃气热蒸发器之前，将该盐水通过反渗透装置以便产生盐浓度低于该盐水初始盐浓度的饮用水液流和盐浓度高于初始盐浓度的排放盐水液流。另外，在该盐水输入反渗透装置之前，可以添加防垢剂进行预处理，以控制所含碳酸钙而产生的结垢和并防止所含硫酸盐堵塞反渗透装置。用于干燥浓盐水溶液的干燥装置可以采用脉冲燃气干燥器的形式，该干燥器除了产生含水量低的固体盐粒之外还产生水蒸汽。在上述本专利技术的每种优选实施方案中以及在本说明书和权利要求书中，使用术语“燃气热蒸发器”，对这种蒸发器将参考有关的装置进行说明和叙述，在该装置中燃烧气体可在蒸发器中直接产生或在内燃机或类似的设备中产生，然后，从废气中或从内燃机的冷却剂中回收热。从这种内燃机中获得的热能，可作为产生这种盐水过程的原动力，用来驱动压缩机、发动机或泵。本专利技术中所用的术语“燃气热蒸发器”指的是一种浸没式燃气蒸发器，在该蒸发器中，可燃气和空气在燃烧器中燃烧，该燃烧器浸没于待蒸发液体中，或另一种蒸发器，利用内燃机热废气的废热或利用内燃机冷却剂流体的热蒸发盐水。通过以下详细叙述并参考附图后，将清楚地了解本专利技术的有关步骤，附图中相同的旁注数字表示相同的部件和液流，其中附图说明图1是说明根据本专利技术一种实施方案的方法的示意图，其中，燃气热蒸发器是浸没式燃烧装置;图2与图1相似，它是根据本专利技术的另一种实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理和处置油井和／或气井开采中产生的盐水的方法，该方法包括：在油井和／或气井开采过程中回收盐水，所述盐水具有的盐浓度不适宜于地面处置；将所述回收的盐水通过反渗透装置以产生具有一级盐浓度低于所述回收盐水浓度的一级液流和具有高于回收 盐水盐浓度的二级液流；将所述二级液流通过燃气热蒸发器以产生三级液流和水蒸汽，所述三级液流具有高于所述二级液流的盐浓度和在所述蒸发器中蒸发水分而产生的所述水蒸汽；将所述三级液流与一种液体混合以产生四级盐水混合液，该混合液具有的盐浓度高 于一级液流而低于在所述四级盐水混合液注入所述地下岩层的过程中所处温度下溶液中盐的最大溶解度，以使溶于其中的盐在这样的注入过程中和注入到所述地下岩层后仍然保持在溶液中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H布兰特，JH泰特，
申请(专利权)人：阿奎特齐服务公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]