将水例如采出水处理以使得其更适合油田回收过程。在油田回收过程中，在蒸汽发生器，优选直通式蒸汽发生器(OTSG)中，将经处理的水加压和加热至超临界条件，以产生超临界密相流体，然后将其注入含油地层用于增强石油开采。该处理包括软化和脱碳。水在脱碳之前优选被酸化。可能有去除硫酸根的步骤。软化可通过离子交换或膜分离进行。硫酸根可通过离子交换去除。
Treatment of produced water and injection of geological layers for the production of hydrocarbons in supercritical fluid
The treatment of water, such as water, to make it more suitable for oil recovery process. In the oil recovery process in the steam generator, preferably through steam generator (OTSG), the treated water is pressurized and heated to supercritical conditions to produce dense supercritical fluid, which is then injected for enhancing the oil exploitation of oil-bearing strata. The treatment includes softening and decarburization. Water is preferably acidified prior to decarburization. There may be steps to remove sulfate. Softening can be carried out by ion exchange or membrane separation. Sulfate can be removed by ion exchange.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本专利申请要求2013年9月13日提交的US临时专利申请号61/877,629的权益，其通过引用并入本文。领域本说明书涉及采出水的处理，例如在制造超临界密相流体（用于石油开采）中的再利用。背景以下段落并非承认，下述的任何内容为公知常识或作为现有技术引用。目前用于增强石油回收(EOR)的技术为亚临界饱和蒸汽注射进含重油的地质层，其中所述蒸汽在直通式蒸汽发生器(OTSG)或汽包锅炉中产生。饱和蒸汽还用于蒸汽辅助重力泄油(SAGD)过程（用于从油砂中回收石油）和其它的石油开采技术。这些方法特别可用于生产重烃，例如重的石油原油和油砂沥青。采出水是指从地质层中泵出的采出油/水混合物中的水相，例如在蒸汽通过传热加热地层且蒸汽冷凝之后。一旦回收，采出水与油分离，然后经处理任选地用于后续再利用。特别地，采出水可再利用以产生更多蒸汽用于石油开采。在常规OTSG操作中再利用所需的采出水处理通常包括例如脱油、过滤和离子交换或化学软化的过程，根据需要以确保采出水不结垢或污损OTSG加热器管。用于汽包锅炉选项的预处理可包括如用于OTSG的一些相同的过程，例如脱油和软化。然而，为制备适合供应至汽包锅炉的水，所述水另外经精制以符合汽包锅炉的要求。此外或备选，已脱油的采出水可在蒸发器中处理，在其中去除几乎所有的盐和有机组分，产生纯馏出物。当OTSG用于EOR时，饱和蒸汽通常为约80%的品质以保持管内的热通量速率，意味着通常仅80%蒸汽品质的蒸汽相产生并注入地层内。在上述方法中，OTSG和锅炉在高压但是饱和亚临界条件下操作。水的临界点为约22.12MPa(3,206psi)和374.15℃(705℉)，在该点明显的水和气相不再存在。在该临界点以上，有超临界密相流体。虽然该流体既不是水也不是蒸汽，但有时称为超临界水或超临界蒸汽。用于石油开采的超临界密相流体的使用在美国专利申请公开号US2014224491(A1)中描述，“SystemAndProcessforRecoveringHydrocarbonsUsingaSupercriticalFluid（使用超临界流体回收烃的系统和方法）”，2014年8月14日公开。在本公开中描述的系统具有提供第一水性液体的来源，用于在3205-10000psia的压力下将第一水性液体加热至374℃-1000℃的加热器，使得第一水性流体在超临界状态，从所述加热器接收第一水性流体的输送系统，用于将其以超临界相注射进地下烃储层中，和配置用以从储层回收已被第一水性流体加热的烃的井。还描述了相应的方法。第一水性流体可跨越文丘里管闪蒸，按其原样注射通过井孔的壁。闪蒸的蒸汽可为至少70%品质的蒸汽。提供第一水性流体的来源可为饮用水，经处理的废水，未经处理的废水，河水，湖水，海水或采出水。处于超临界相的第二水性流体可用于改质已回收的烃。专利技术概述以下概述旨在将详述介绍给读者，其遵从要求保护的专利技术，并非限制或限定本专利技术。超临界密相流体还未用于任何商业化石油回收操作。而超临界密相流体发生器目前主要用于发电工业。特别地，超临界密相流体用于驱动高效蒸汽涡轮机。进料至这种超临界密相流体发生器-涡轮机组合的水通常是高度纯化的，在进入超临界密相流体发生器之前基本上所有的有机和无机组分都被去除。使用的水处理过程通常是严格和昂贵的。该费用在电力工业中是合理的，然而，因为超临界密相流体在Rankine循环中更有效，在其中通过膨胀蒸汽产生机械动力。通过膨胀发电的效率对石油开采中蒸汽的使用不是关键的。石油开采的效率反而主要由传热至地质层的总系统效率决定。该总系统效率包括处理给水、热通量限制、蒸汽分配和蒸汽品质控制导致的效率损失。不同于电力工业，将用于石油回收的水中几乎所有的污染物去除至非常低的水平是不实际的。然而，目前没有指导来描述如何处理水特别是采出水或处理至何种程度，以用于制造用于石油回收的超临界流体。该专利描述了水处理的系统和方法。要处理的水优选地包括采出水。这些系统和方法的一种用途是生产，或帮助生产可用于石油开采系统或方法的经处理的水，在所述石油开采系统或方法中超临界密相液体被注入含油地层。虽然蒸汽膨胀的机械动力在石油开采中不是非常重要的，但超临界密相液体比亚临界饱和蒸汽具有更大的能量含量/单位质量。在油田中，蒸汽分配和注射网络通常包括长的、复杂的和大型的管道系统以及蒸汽品质控制装置。对于超临界密相流体，相反地，分配管道可具有较小的直径和因此与饱和蒸汽管道相比购买和安置可更便宜。此外，蒸汽品质控制装置可除去。优选地，进料至超临界密相流体发生器的至少一些水为经处理的采出水。蒸汽发生器优选但不是必须为OTSG。本专利技术人相信电力工业指定的严格的给水要求是蒸汽发生器-涡轮机组合的结果且不适用于石油回收过程。电力工业的纯水要求在是限定的，部分因为密相流体发生器向高速发电涡轮机给料，在其中最高的蒸汽纯度是重要的。在本专利中描述的超临界密相流体没有这种涡轮机相关的纯度要求，因为其注入地下地质层。相反地，超临界密相流体可在仅有限的预调节之后在OTSG中由采出水制造。本专利中描述的系统和方法包括相对简单的处理步骤。这些系统和方法偏向于去除那些对于OTSG最麻烦的污染物。其它的污染物不去除，或可甚至增加浓度。在在本说明书中描述的方法中，采出水经软化和脱碳。脱碳优选地通过酸化步骤后接脱气步骤来提供。所述方法还可包括硫酸根去除步骤，特别如果在酸化步骤中添加硫酸根。备选或另外地，所述方法可包括膜分离，优选地用以去除二价离子。在本说明书中描述的系统具有膜分离单元或软化单元和脱碳单元的组合。在一个实例中，系统具有有硬度选择性树脂的离子交换单元和脱碳单元。脱碳单元可具有在脱气单元上游的酸化装置。还可存在具有硫酸根选择性树脂的第二离子交换单元。附图简述图1显示了可用于制造用于石油开采的超临界密相流体的系统的示意工艺流程图，包括使用软化、脱碳和任选的选择性离子交换去除硫酸根或其它不期望组分的水预处理。图2显示了用于制造用于石油开采的超临界密相流体的系统的示意工艺流程图，包括使用常规或高温反渗透加工的水的预处理，任选地还有其它预处理过程。详述在蒸汽发生器中增压并加热至超临界条件以产生密相超临界流体的水的辅助下，烃可从地下地层(或者称为储层)中回收。虽然超临界密相流体不是蒸汽，但词语“蒸汽发生器”仍然常用，因为所需的设备类似于常规蒸汽发生器。超临界密相流体优选地在直通式蒸汽发生器(OTSG)中产生。任选地，补充水还可添加至蒸汽发生器。超临界密相流体注入含油储层或地层以提高烃产量，采用类似于SAGD、EOR或使用亚临界蒸汽的其它过程的方式。超临界水条件通常包括374℃(水的临界温度)-1000℃的温度，优选地374℃-600℃和最优选374℃-455℃，和22MPa(水的临界压力)-70MPa的压力，优选地22MPapsia-50MPa和最优选22-30MPa。烃可为重油或沥青。本说明书中所用的词语“石油”包括使用注入蒸汽或超临界流体本文档来自技高网...
【技术保护点】
烃的生产方法，其包含以下步骤：a) 处理采出水以减少以下一个或多个浓度：i)硬度，ii)钙，iii)镁，iv)碳酸根、碳酸氢根和总无机碳的一种或多种，和v)硫酸根；b) 从经处理的采出水生产超临界密相流体；和，c) 将所述超临界密相流体注入含烃地质层或将所述超临界密相流体混合进集油管线的生产井孔。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.13 US 61/8776291.烃的生产方法，其包含以下步骤：
a)处理采出水以减少以下一个或多个浓度：i)硬度，ii)钙，iii)镁，iv)碳酸根、碳酸氢根和总无机碳的一种或多种，和v)硫酸根；
b)从经处理的采出水生产超临界密相流体；和，
c)将所述超临界密相流体注入含烃地质层或将所述超临界密相流体混合进集油管线的生产井孔。
2.权利要求1的方法，其中步骤a）包含将采出水软化和脱碳。
3.权利要求1或2的方法，其中所述采出水经处理以降低硫酸根的浓度。
4.前述权利要求任一项的方法，其中通过酸化然后去除二氧化碳气体，减少碳酸根。
5.前述权利要求任一项的方法，其中所述经处理的水未处理至锅炉用水品质，例如ASME标准所述。
6.前述权利要求任一项的方法，其中所述经处理的采出水在直通式蒸汽发生器(OTSG)中达到超临界压力和温度。
7.前述权利要求任一项的方法，其进一步包含在步骤a）之前的采出水分离和/或脱油。
8....
【专利技术属性】
技术研发人员：LD维默，CU豪斯曼，JA塞格斯特伦，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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