受控的用于提高烃类采收率的采出水脱盐处理制造技术

用于处理从地层抽提出的采出水的方法、系统和技术。提供采出水，其含有溶解固体和镁、钙和钠离子。使用电驱动膜分离装置对采出水进行脱盐处理，其中电驱动膜分离装置包括交替的阴离子交换膜和阳离子交换膜，其限定了交替的产物室和浓缩室的相对面。脱盐处理涉及将采出水流经产物室、将第二水流经浓缩室以及当采出水和第二水流经产物室和浓缩室时，分别施加跨过阳离子和阴离子交换膜的电势。产物水因此被生产出来，其具有在300mg/L和8,000mg/L之间的总溶解固体量、低于100mg/L的钙离子和镁离子总浓度，以及20至90的钠吸附比。

Controlled desalination of produced water for enhancing hydrocarbon recovery

Method, system and technology for treating produced water from stratum pumping. Produced water containing dissolved solids and magnesium, calcium and sodium ions is provided. The electro-driven membrane separator is used to desalinate the produced water. The electro-driven membrane separator includes alternating anion exchange membrane and cation exchange membrane, which limits the opposite side of alternating production chamber and concentration chamber. Desalination involves applying potential across cation and anion exchange membranes respectively when the produced water passes through the product chamber, the second water passes through the concentration chamber, and when the produced water and the second water passes through the product chamber and the concentration chamber. The product water is thus produced with total dissolved solids between 300 mg/L and 8,000 mg/L, total concentrations of calcium and magnesium ions below 100 mg/L, and sodium adsorption ratios of 20 to 90.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】受控的用于提高烃类采收率的采出水脱盐处理
当前的本公开涉及用于采出水脱盐的方法、系统和技术，其用于提高烃类(油和/或气)采收率。更特别地，当前的本公开涉及提供注入水，通过对采出水进行脱盐处理，用于以低盐度提高烃类采收率和/或以化学方法提高烃类采收率。
技术介绍
在油气产业中，从地层中抽提出来的水被称为“采出水”。在某些情况下，每生产一桶原油会产生大约三到十桶采出水。采出水通常含有高含量的溶解固体，其由采出水中的总溶解固体(TDS)量(例如，高于2,000mg/L)来表示，并含有烃类成分(例如，游离的或溶解的油、油脂、有机酸，以及BTEX化合物[苯、甲苯、乙苯和二甲苯])。油气产业中产生的采出水通常被安排用作深井灌注，这会伴随着对环境的影响。
技术实现思路
根据第一方面，提供了一种处理从地层抽提出的采出水的方法，该方法包括:(a)提供采出水，其中采出水含有溶解固体以及镁、钙和钠离子；(b)使用电驱动膜分离装置对采出水进行脱盐处理，其中分离装置包括交替的阴离子交换膜和阳离子交换膜，其限定了交替的产物室和浓缩室的相对面，其中脱盐处理包括：(i)使采出水流经产物室；(ii)使第二水流经浓缩室；以及(iii)当采出水和第二水流经产物室和浓缩室时，分别施加跨过阳离子和阴离子交换膜的电势；和(c)生产，通过对采出水进行脱盐，产物水具有在300mg/L和8,000mg/L之间的总溶解固体量、钙离子和镁离子的总浓度低于100mg/L，以及钠吸附比为20至90。该方法可进一步包括通过将包含产物水的注入水注入地层来回收烃类。该方法可进一步包括在对采出水进行脱盐处理之前，对采出水进行预处理以降低其中悬浮固体、油脂和油中的任一种或多种的浓度，其中在预处理之前采出水中的总溶解固体量和在预处理之后采出水中的总溶解固体量在彼此的20％之内。电驱动膜分离装置可以包括电渗析装置、反向电渗析装置以及电去离子装置中的至少一种。电驱动膜分离装置的阳离子交换膜中的至少一者可以具有对于多价的钙、镁离子相对于一价钠离子至少为1.0的渗透性。阳离子交换膜中的至少一者对于多价的钙、镁离子相对于一价钠离子的渗透性可以在1.05和10.0之间。采出水可以含有多价的硫酸根离子和一价氯离子，而且电驱动膜分离装置的阴离子交换膜中的至少一者可以具有对于多价的硫酸根离子相对于一价氯离子至少为1.5的渗透性。阴离子和阳离子交换膜中的至少一种可以包含交联共聚物，其中交联共聚物包含占交联共聚物总单体至少20重量％的交联单体。交联共聚物可以包含丙烯酸类交联共聚物，其中丙烯酸类交联共聚物的单体包含丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体和甲基丙烯酰胺类单体中的至少一种。该方法可进一步包括向第二水中投入酸，使得第二水的pH在3和8之间。采出水可以含有有机碳，而且其中产物水可以具有至少10mg/L的总有机碳含量。采出水的总有机碳含量和产物水的总有机碳含量可以在彼此的20％之内。有机碳可包括聚合物添加剂。该方法可进一步包括向产物水中加入聚合物添加剂，其包括合成聚丙烯酰胺、部分水解的聚丙烯酰胺、黄原胶、羟乙基纤维素、瓜尔胶和羧甲基纤维素钠中的至少一种。该方法可进一步包含：(a)倒转电势的极性，从初始的极性变为相反的极性；而且然后(b)倒转电势的极性，从相反的极性变为初始的极性，其中采出水和第二水流经的室在极性倒转立即之前、期间以及立即之后保持不变。钠吸附比可以被确定为其中[Na]、[Ca]、[Mg]分别是Na+、Ca2+和Mg2+在产物水中以mol/m3计的浓度。根据另一方面，还提供了用于处理从地层抽提出的采出水的系统，该系统包括：(a)用于生产产物水的电驱动膜分离装置，该分离装置包括交替的阴离子交换膜和阳离子交换膜，其限定了交替的产物室和浓缩室的相对面；(b)阀门、管道和泵，其被构造及定位以控制采出水和第二水分别流经产物室和浓缩室；(c)电压源，其被电耦合以施加跨过交换膜的电势；(d)至少一个传感器，其被构造及定位以测量从分离装置流出的产物水中的总溶解固体量以及钠、镁和钙离子浓度中的至少一种；以及(e)至少一个控制器，其与至少一个传感器、电压源以及阀门得以通讯连接，该至少一个控制器被配置为：(i)使采出水和第二水分别流经产物室和浓缩室；(ii)当采出水和第二水分别流经产物室和浓缩室时，施加跨过阳离子和阴离子交换膜的电势；以及(iii)通过对采出水进行脱盐处理，生产产物水，产物水具有在300mg/L和8,000mg/L之间的总溶解固体量，低于100mg/L的钙离子和镁离子的总浓度，以及20至90的钠吸附比。该系统可以进一步包括定位于分离装置上游的预处理单元，其被设置用于预处理采出水，以在使用分离装置进行脱盐处理之前降低其中的悬浮固体、油脂和油中任一种或多种的浓度，其中预处理单元被设置使得在预处理之前采出水中的总溶解固体量和在预处理之后采出水中的总溶解固体量在彼此的20％之内。电驱动膜分离装置可以包括电渗析装置、反向电渗析装置以及电去离子装置中的至少一种。电驱动膜分离装置的阳离子交换膜中的至少一者可以具有对于多价的钙、镁离子相对于一价钠离子至少为1.0的渗透性。阳离子交换膜中的至少一者对于多价的钙、镁离子相对于一价钠离子的渗透性可以在1.05和10.0之间。采出水可以含有多价的硫酸根离子和一价的氯离子，而且其中电驱动膜分离装置的阴离子交换膜中的至少一者可以具有对于多价的硫酸根离子相对于一价的氯离子至少为1.5的渗透性。阴离子和阳离子交换膜中的至少一种可以包括交联共聚物，其中交联共聚物中包含占交联共聚物总单体至少20重量％的交联单体。交联共聚物可以包含丙烯酸类交联共聚物，丙烯酸类交联共聚物的单体中包含丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体和甲基丙烯酰胺类单体中的至少一种。该系统可以进一步包括pH控制和加酸装置，该装置被配置及定位以在补给水中添加酸，使得补给水的pH在3和8之间。至少一个控制器可以进一步被配置为：(a)倒转电势的极性，从初始的极性变为相反的极性；而且然后(b)倒转电势的极性，从相反的极性变为初始的极性，其中产出水和第二水流经的室在极性倒转立即之前、期间以及立即之后保持不变。钠吸附比可以被确定为其中[Na]、[Ca]、[Mg]分别是Na+、Ca2+和Mg2+在产物水中以mol/m3计的浓度。至少一个传感器可以进一步被配置及定位以测量总有机碳含量，而且至少一个控制器可以被设置为生产总有机碳含量至少为10mg/L的产物水。本概述并不必去描述所有方面的整个范围。另一方面，通过如下特定实施例的说明，各个特征和优点对于本领域技术人员来说都将是显而易见的。附图说明在附图中，列举了一个或多个具体实施例：图1是根据一个具体实施例的系统的方框图，该系统包括电驱动膜分离装置以产生注入水，该注入水已经设定了通过对采出水进行脱盐处理后所得离子成分的组成。图2举例说明了用作图1中电驱动膜分离装置的电渗析叠层。图3描绘了使用图2所描述类型的电渗析叠层所生产的注入水中总溶解固体(TDS)量、钠吸附比(SAR)以及钙离子和镁离子的总浓度的曲线，与另一个具体实施例相一致。具体实施方式油层注水长期以来被用于提高烃类采收率。在油层注水过程中，低盐度的水无论是单独地或者与化学添加剂相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理从地层抽提出的采出水的方法，所述方法包括：(a)提供所述采出水，其中所述采出水包含溶解固体以及镁、钙和钠离子；(b)使用电驱动膜分离装置对所述采出水进行脱盐处理，其中所述分离装置包括交替的阴离子交换膜和阳离子交换膜，其限定了交替的产物室和浓缩室的相对面，并且其中所述脱盐处理包括：(i)使所述采出水流经所述产物室；(ii)使第二水流经所述浓缩室；以及(iii)当所述采出水和第二水分别流经所述产物室和浓缩室时，施加跨过所述阳离子和阴离子交换膜的电势；和(c)通过对所述采出水进行脱盐处理，生产产物水，所述产物水具有在300mg/L与8,000mg/L之间的总溶解固体量，低于100mg/L的钙离子和镁离子的总浓度，以及20至90的钠吸附比。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.26 US 62/412,9901.一种用于处理从地层抽提出的采出水的方法，所述方法包括：(a)提供所述采出水，其中所述采出水包含溶解固体以及镁、钙和钠离子；(b)使用电驱动膜分离装置对所述采出水进行脱盐处理，其中所述分离装置包括交替的阴离子交换膜和阳离子交换膜，其限定了交替的产物室和浓缩室的相对面，并且其中所述脱盐处理包括：(i)使所述采出水流经所述产物室；(ii)使第二水流经所述浓缩室；以及(iii)当所述采出水和第二水分别流经所述产物室和浓缩室时，施加跨过所述阳离子和阴离子交换膜的电势；和(c)通过对所述采出水进行脱盐处理，生产产物水，所述产物水具有在300mg/L与8,000mg/L之间的总溶解固体量，低于100mg/L的钙离子和镁离子的总浓度，以及20至90的钠吸附比。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过将包含所述产物水的注入水注入所述地层来回收烃类。3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在对所述采出水进行脱盐处理之前，对所述采出水进行预处理以降低其中悬浮固体、油脂和油中的任一种或多种的浓度，其中在预处理之前所述采出水中的总溶解固体量和在预处理之后所述采出水中的总溶解固体量在彼此的20％之内。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述电驱动膜分离装置包括电渗析装置，反向电渗析装置，以及电去离子装置中的至少一种。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述电驱动膜分离装置的所述阳离子交换膜中的至少一个阳离子交换膜具有对于多价的钙和镁离子相对于一价钠离子至少为1.0的渗透性。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述阳离子交换膜中的至少一个阳离子交换膜对于多价的钙和镁离子相对于一价钠离子的渗透性在1.05与10.0之间。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述采出水含有多价的硫酸根离子和一价的氯离子，而且其中所述电驱动膜分离装置的所述阴离子交换膜中的至少一个阴离子交换膜具有对于多价的硫酸根离子相对于一价的氯离子至少为1.5的渗透性。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述阴离子和阳离子交换膜中的至少一者包含交联共聚物，所述交联共聚物包含占所述交联共聚物的总单体至少20重量％的交联单体。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述交联共聚物包含丙烯酸类交联共聚物，其中所述丙烯酸类交联共聚物的单体包含丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体和甲基丙烯酰胺类单体中的至少一种。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，进一步包括向所述第二水中投入酸，使得所述第二水的pH在3与8之间。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述采出水含有有机碳而且所述产物水具有至少10mg/L的总有机碳含量。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述采出水的总有机碳含量和所述产物水的总有机碳含量在彼此的20％之内。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述有机碳包括聚合物添加剂。14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，进一步包括向所述产物水中加入聚合物添加剂，所述聚合物添加剂包括以下中的至少一种：合成聚丙烯酰胺、部分水解的聚丙烯酰胺、黄原胶、羟乙基纤维素、瓜尔胶和羧甲基纤维素钠。15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，进一步包括：(a)倒转所述电势的极性，从初始的极性变为相反的极性；然后(b)倒转所述电势的极性，从所述相反的极性变为所述初始的极性，其中所述采出水和第二水流经的室在所述极性倒转立即之前、期间以及立即之后保持不变。16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中所述钠吸附比被确定为其中[Na]、[Ca]、[Mg]分别是Na+、Ca2+和Mg2+在所述产...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹向春，本杰明·斯帕罗，马尔科姆·曼，
申请(专利权)人：苏特沃克技术有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA