專利名稱：注水法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從多孔地下含烴(hydrocarbon-bearing)地層回收烴的方法，所述方法通過向地層中注入總已溶解固體含量為200-5000ppm的低鹽度注射水進(jìn)行，其中通過正向滲透海水淡化制備所述低鹽度注射水。
有報道稱在注水過程中注射水的鹽度對烴的回收有重大影響，使用稀釋的鹽水提高烴的回收(例如參見“Labs Spin Out OilfieldTechnologies”，American Oil & Gas Reporter，第41卷，第7期，1988年7月，105-108；“Effect of brine composition on recovery of Moutraycrude oil by waterflooding(通過注水法鹽水組成對Moutray原油回收的影響)”，Journal of Petroleum Science and Engineering 14(1996)，159-168；和“Prospects of improved oil recovery related to wettability andbrine composition(與濕潤性和鹽水組成有關(guān)的改進(jìn)的油類回收展望)”，Journal of Petroleum Science and Engineering 20(1998)267-276。
一種已建立的脫鹽方法稱為“反滲透”，實際上是一種對海水溶液施加壓差通過具有微小微孔的膜并穿過該膜的“超濾”法。但是，與反滲透有關(guān)的問題包括由于在反方向必須克服和/或至少多于等量的正常的正向滲透流導(dǎo)致不合需要的低凈提取水產(chǎn)物，以及由于在反滲透中需要極高的壓力以及需要薄而脆的膜以達(dá)到或接近通過膜的提取水近似充足的流速導(dǎo)致膜破裂。
一種可選的脫鹽方法為正向滲透(也稱為“直接滲透”)。正向滲透包括向第一水溶液(例如海水)施加壓力，促進(jìn)水通過滲透膜正向滲透至含有溶解于其中的可除去溶質(zhì)的第二水溶液形成稀釋的溶液，其中第二溶液的溶質(zhì)濃度大于第一溶液的溶質(zhì)濃度，其中所述滲透膜具有足夠小的孔徑，使得第一水溶液的溶質(zhì)和第二水溶液的可除去溶質(zhì)不能通過所述膜。隨后，所述可除去溶質(zhì)實質(zhì)上從所述稀釋的溶液中除去。
美國專利3,171,799涉及使用其中通過半透膜分離兩批鹽水(例如海水)的體系來軟化水。隨后將揮發(fā)性溶質(zhì)加至其中的一批水中。加入揮發(fā)性溶質(zhì)導(dǎo)致純水(即實質(zhì)上不含鹽的水)從不包含揮發(fā)性溶質(zhì)的溶液中遷移通過膜，從而在后一種溶液中稀釋溶質(zhì)(包括鹽)。繼續(xù)稀釋直至非揮發(fā)性鹽達(dá)到所需的濃度水平。隨后除去揮發(fā)性溶質(zhì)。認(rèn)為這種方法用于產(chǎn)生具有足夠低濃度的非揮發(fā)性鹽的極稀溶液，適于飲用、產(chǎn)生蒸汽等。通過提供一系列滲透池可降低給定溶液中非揮發(fā)性鹽的濃度，所述滲透池可持續(xù)降低非揮發(fā)性鹽的濃度。還認(rèn)為使用包含半透膜的體系可進(jìn)行脫礦質(zhì)，該半透膜的一側(cè)含有鹽溶液，另一側(cè)含有包含揮發(fā)性溶質(zhì)的新鮮水溶液。認(rèn)為合適的揮發(fā)性溶質(zhì)包括氨、二氧化硫、乙酸甲酯和乙腈。
美國專利3,617,547涉及一種適于海水或其他含鹽的水脫鹽的方法，當(dāng)提取其中溶質(zhì)難以與溶劑分離的溶液中的溶劑時，將所述溶劑通過滲透膜至包含溶劑和易與溶劑分離的溶質(zhì)的溶液。接受溶液的溶質(zhì)(滲透劑)易與溶劑分離，通過沉淀剩余實質(zhì)上更純的溶劑產(chǎn)物。例如所述滲透劑可為在升高溫度下可溶和在較低溫度下溶解性實質(zhì)較差的溶質(zhì)，使得從溶液中沉淀和分離。該膜對溶劑是滲透性的，對難以與溶劑分離的溶質(zhì)和滲透劑是非滲透性的。通常將包含已沉淀的滲透劑的溶液轉(zhuǎn)移至過濾器，在此已沉淀的滲透劑與溶劑分離。作為一種可選的在較低溫度下通過沉淀除去滲透劑的方法，可使用可氧化或還原為不易溶的形式，隨后過濾除去，再轉(zhuǎn)變?yōu)闈B透劑重新使用的滲透劑。實例包括氯化銅(在室溫下溶解度高，當(dāng)將其還原為氯化亞銅時溶解度低)和乙酸亞鐵(在室溫下非常易溶，但當(dāng)將其氧化為堿式乙酸鐵時不溶)。
還已知用于注水法的注射水應(yīng)與地層水相容。因此，地下的地層水可包含固有的離子，例如鋇(例如含量高達(dá)3000ppm，例如50-500ppm)，通常還包含鈣(例如含量高達(dá)30,000ppm，例如1000-5000ppm)，二者均為可溶的氯化物形式，但還存在硫酸根離子，因此用硫酸鋇，通常還用硫酸鈣飽和所述水。地層水可與海水匯合，可包含沉淀物前體離子，例如可溶的碳酸鹽(例如為100-5000ppm)和硫酸鹽(例如為1000-3500ppm)。將兩種水混合產(chǎn)生硫酸鋇和/或碳酸鋇和/或硫酸鈣和/或碳酸鈣的過飽和水溶液，包含這些化合物的水垢在表面上淀積。當(dāng)將包含沉淀物前體離子的海水通過注入井在與生產(chǎn)井相隔一定距離的位置注入地層以提高油類回收時(即注水處理)，兩種水可在地層中匯合?？稍谏a(chǎn)井或其下游中結(jié)垢，例如在流送管或氣/液分離器中(用于從氣體中分離油/水)或在離開氣/液分離器的運(yùn)輸管道中。由于氣壓降低使得可溶的碳酸氫鈣形成不溶的碳酸鈣，因此在氣/液分離器或其下游中可特別形成碳酸鹽水垢。
美國專利4,723,603涉及一種降低或防止在含烴地層的流體通道和在生產(chǎn)井中由于不溶的鹽沉淀聚集引起的堵塞的方法。在將水注入地層之前，在表面上從注射水中除去不溶的鹽沉淀的大多數(shù)或全部的前體離子可實現(xiàn)該目標(biāo)。因此，不足夠的前體離子可與已存在于地層中的離子反應(yīng)，形成大量的不溶的鹽沉淀。通過反滲透膜除去不溶的鹽沉淀的前體離子。但是，如上所述，反滲透體系的缺點(diǎn)在于必須在原料中壓入大量的水。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，使用正向滲透得到低鹽度注射水可明顯節(jié)省能量。還發(fā)現(xiàn)正向滲透脫鹽工廠的膜可適合為離子選擇性的，使得滲透物中沉淀物前體離子的濃度降低，而保證低鹽度注射水的總已溶解的固體為200-5000ppm的所需范圍，優(yōu)選500-5000ppm。正向滲透的另一個優(yōu)點(diǎn)為該膜可用于將作為高鹽度水(例如海水)的第一種水溶液從包含同樣高鹽度水(例如海水)中的可除去的溶質(zhì)的第二種水溶液中分離，使得通過使水通過膜從第一種水溶液遷移至第二種水溶液，將第二種水溶液稀釋至所需的總鹽度。使用正向滲透得到低鹽度注射水的再一個優(yōu)點(diǎn)在于用于驅(qū)動正向滲透法的一部分溶質(zhì)可保持在經(jīng)過處理的低鹽度水中，條件是注射水的總已溶解的固體含量在所需的范圍內(nèi)。優(yōu)選用于驅(qū)動正向反滲透的溶質(zhì)在“結(jié)垢”地層中不用作沉淀物前體離子。
因此，本發(fā)明的第一個實施方案提供了一種從多孔地下含烴地層回收烴的方法，所述方法包括以下步驟(a)將包含高鹽度水的第一股流加至脫鹽工廠的至少一個正向滲透裝置的半透膜的第一側(cè)，并將包含可除去溶質(zhì)的水溶液的第二股流加至半透膜的第二側(cè)，其中可除去溶質(zhì)的水溶液的溶質(zhì)濃度明顯高于高鹽度水的溶質(zhì)濃度，水通過半透膜從高鹽度水進(jìn)入可除去溶質(zhì)的水溶液中，形成可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液；(b)分別從正向滲透裝置的半透膜的第一側(cè)和第二側(cè)排出包含濃鹽水的第三股流和包含可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液的第四股流；(c)從包含可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液的第四股流中實質(zhì)上分離可除去溶質(zhì)，形成總已溶解固體含量低于5000ppm的低鹽度水流；(d)如果需要，將低鹽度水流的鹽度增加至總已溶解固體含量為至少200ppm，優(yōu)選至少500ppm；(e)將經(jīng)過處理的低鹽度水通過注入井引入含烴地層；(f)向關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)井用經(jīng)過處理的低鹽度水置換烴；和(g)通過生產(chǎn)井從地層中回收烴。
正向滲透的優(yōu)點(diǎn)在于水具有穿過半透膜從高鹽度水?dāng)U散至可除去溶質(zhì)的更濃水溶液的趨勢。因此，與反滲透體系不同，為了使水穿過膜，沒有需要克服的滲透壓(通常稱為“可透膜壓”)。因此，比起反滲透裝置，正向滲透裝置可在較低壓力下運(yùn)行，從而降低對泵的要求和膜破裂的風(fēng)險。本發(fā)明方法的另一個優(yōu)點(diǎn)在于不需要將可除去溶質(zhì)除去至飲用水所需的非常低的污染物水平。
與使用未經(jīng)處理的高鹽度水進(jìn)行注水法處理相比，優(yōu)選本發(fā)明的方法使得從含烴地層烴的回收增加至少5％，優(yōu)選至少10％，例如10-20％。
正向滲透裝置的半透膜應(yīng)至少能防止大量的已溶解固體通過膜，同時使水穿過，從而稀釋可除去溶質(zhì)的水溶液。正向滲透裝置的半透膜還應(yīng)能防止可除去溶質(zhì)從可除去溶質(zhì)的水溶液通過膜進(jìn)入高鹽度水。適當(dāng)?shù)那闆r下，正向滲透膜為標(biāo)稱孔徑小于0.001μm的超濾膜。優(yōu)選正向滲透裝置的膜為位于外殼中的平面膜、螺旋形盤繞膜或管形膜(包括圓形、正方形、矩形或三角形截面)。優(yōu)選所述膜為螺旋形盤繞膜或中空纖維(管形)膜。
有許多市售的半透膜的特征為孔小，使得水分子可自由地通過，而可除去溶質(zhì)分子不能通過或者至少可除去溶質(zhì)分子的通過明顯受阻。這種半透膜可為由各種材料制成的有機(jī)膜，所述材料例如乙酸纖維素、硝酸纖維素、聚砜、聚偏二氟乙烯、聚酰胺和丙烯腈共聚物；由各種材料制成的無機(jī)膜或陶瓷膜，所述材料例如α-Al2O3、ZrO2、TiO2或SiO2和Al2O3或ZrO2的混合氧化物。所述膜可為對具體的應(yīng)用已提及和設(shè)計的各種材料的復(fù)合材料。
優(yōu)選加至正向滲透裝置的半透膜的第一側(cè)的包含高鹽度水的第一股流(下文中稱為“高鹽度水進(jìn)料流”)的總已溶解固體含量(總鹽度)為至少10,000ppm，更優(yōu)選至少20,000ppm，例如至少30,000ppm。優(yōu)選所述高鹽度水進(jìn)料流選自海水、河口水和開采的水(地層水和貫穿海水)。優(yōu)選將高鹽度水進(jìn)料流進(jìn)行過濾，隨后加至正向滲透裝置，以除去例如碎片和顆粒物質(zhì)。
當(dāng)所述高鹽度水進(jìn)料流包括海水時，其典型的組成如下
加至半透膜的第二側(cè)的包含可除去溶質(zhì)的水溶液的第二股流(下文中稱為“可除去溶質(zhì)進(jìn)料流”)比加至半透膜的第一側(cè)的高鹽度水流具有更高的同滲質(zhì)量摩爾濃度。通常可如下實現(xiàn)，確?？沙ト苜|(zhì)進(jìn)料流的總已溶解溶質(zhì)含量比高鹽度水流的總已溶解溶質(zhì)含量大至少150,000ppm。因此，可除去溶質(zhì)用于促進(jìn)水通過正向滲透裝置的半透膜進(jìn)行遷移。因此，在無需施加壓力下水(擴(kuò)散)通過半透膜。但是，還預(yù)期可通過對半透膜的第一側(cè)施加壓力來提高水通過半透膜的擴(kuò)散速率。通常應(yīng)在0.5-16巴絕對壓力，優(yōu)選3-10巴絕對壓力下，將高鹽度水進(jìn)料流加至正向滲透裝置的半透膜的第一側(cè)。優(yōu)選通過正向滲透裝置的半透膜的水的通量為1-100l/m2/h，優(yōu)選為15-40l/m2/h(其中“通量”定義為每小時通過1m2膜的水的體積)。
優(yōu)選以連續(xù)法操作正向滲透裝置，連續(xù)將高鹽度水進(jìn)料流和可除去溶質(zhì)進(jìn)料流分別加至半透膜的第一側(cè)和第二側(cè)，隨后分別從半透膜的第一側(cè)和第二側(cè)連續(xù)排出包含濃鹽水的第三股流(下文中稱為“廢鹽水流”)和包含可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液的第四股流(下文中稱為“稀釋的流”)。通常高鹽度水進(jìn)料流和可除去溶質(zhì)進(jìn)料流沿著半透膜以逆流方向通過，使得高鹽度水沿著膜通過時變得更濃，可除去溶質(zhì)的水溶液沿著膜通過時變得更稀。因此，優(yōu)選可除去溶質(zhì)進(jìn)料流的同滲質(zhì)量摩爾濃度比濃鹽水流高，稀釋的流的同滲質(zhì)量摩爾濃度比高鹽度水進(jìn)料流高。因此，水沿著膜的整個長度從膜的第一側(cè)連續(xù)通到第二側(cè)。適當(dāng)?shù)那闆r下，沿著膜的進(jìn)料流的流速為至少0.5ms-1，優(yōu)選至少1ms-1，例如至少3ms-1。引入含烴地層的經(jīng)過處理的低鹽度水(下文中稱為“注射水流”)的量應(yīng)滿足地層的注射水要求，通常為約8.5-85l/m2-hr。通常低鹽度注射水流與廢鹽水流的比率為7∶1-9∶1，優(yōu)選為8∶1-9∶1。
當(dāng)可得新鮮的水源例如江水或蓄水層水(即已溶解固體濃度低例如低于100ppm，優(yōu)選低于50ppm的水)用作可除去溶質(zhì)進(jìn)料流的溶劑時，用于正向滲透步驟的半透膜優(yōu)選為孔徑實質(zhì)上使高鹽度水進(jìn)料流中的已溶解固體不能通過膜而允許水遷移通過的超濾膜。優(yōu)選所述膜還防止可除去溶質(zhì)通過。因此，在可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液中的高鹽度水實質(zhì)上不產(chǎn)生已溶解固體。因此，當(dāng)在分離步驟中從稀釋的水溶液中除去實質(zhì)上所有的可除去溶質(zhì)時，所得到的水流的總已溶解固體含量例如低于100ppm，優(yōu)選低于50ppm。將少量該經(jīng)過處理的“新鮮的”水流(例如低于20％，優(yōu)選低于10％體積)循環(huán)回正向滲透步驟，作為可除去溶質(zhì)進(jìn)料流的溶劑。隨后通過將經(jīng)過處理的新鮮的水流與一部分高鹽度水進(jìn)料流或與一部分濃廢鹽水流混合，可將剩余的經(jīng)過處理的新鮮的水流的總已溶解固體含量調(diào)節(jié)至注射水流所需的鹽度。例如當(dāng)高鹽度水進(jìn)料流的總已溶解固體含量為30,000ppm，且得自分離步驟的經(jīng)過處理的新鮮的水流實質(zhì)上不含已溶解固體時，高鹽度水進(jìn)料流和得自分離步驟的經(jīng)過處理的新鮮的水流可以1∶60-1∶6的比率混合，產(chǎn)生總已溶解固體含量為500-5000ppm的注射水流。
但是，還預(yù)期所述半透膜可為離子選擇性膜，使得來自高鹽度水進(jìn)料流的一部分已溶解固體通過?？蛇x擇高鹽度水進(jìn)料流和可除去溶質(zhì)進(jìn)料流加至正向滲透裝置的速率和膜的性質(zhì)，使注射水流的總已溶解固體含量達(dá)到所需的200-5000ppm，優(yōu)選500-5000ppm(即在分離可除去溶質(zhì)后)。但是，該體系的缺點(diǎn)是不能將一部分注射水流循環(huán)回脫鹽步驟作為可除去溶質(zhì)的水溶液的溶劑。因此，正向滲透脫鹽步驟需要連續(xù)的新鮮的水源(江水或蓄水層水)。當(dāng)本發(fā)明的方法在海上操作且無蓄水層水可用時，預(yù)期除了正向滲透裝置，脫鹽工廠還可包括反滲透裝置，其中所述反滲透裝置向正向滲透裝置提供了連續(xù)的新鮮的水源。雖然該方法同時需要正向滲透裝置和反滲透裝置，但反滲透裝置僅提供少量的注射水進(jìn)料流(例如少于10％體積)，使得降低泵送負(fù)荷并保持脫鹽工廠的能量成本。此外，反滲透裝置可使用反向和正向滲透法共用的設(shè)備，例如過濾器、循環(huán)泵，清潔體系等。
優(yōu)選如下制備經(jīng)過處理的低鹽度水，將高鹽度水(例如海水或開采的水)加至正向滲透裝置的半透膜的第一側(cè)，將可除去溶質(zhì)在高鹽度水中的水溶液加至半透膜的第二側(cè)。用作可除去溶質(zhì)進(jìn)料流的溶劑的高鹽度水與高鹽度水進(jìn)料流的水可相同或不同。在本發(fā)明的該優(yōu)選的實施方案中，所述半透膜能防止高鹽度水流的實質(zhì)上所有的已溶解鹽通過膜。因此，純水通過半透膜從高鹽度水遷移至可除去溶質(zhì)在高鹽度水中的水溶液，從而稀釋天然存在于后一種溶液中的鹽。持續(xù)稀釋直至達(dá)到天然存在的鹽所需的濃度水平(200-5000ppm，優(yōu)選500-5000ppm)。隨后將可除去溶質(zhì)從稀釋的溶液中分離，得到經(jīng)過處理的低鹽度水。
優(yōu)選將殺生物劑和/或水垢抑制劑投配至高鹽度水進(jìn)料流并任選投配至可除去溶質(zhì)進(jìn)料流中。可溶于水的殺生物劑的實例包括四(羥甲基)磷硫酸鹽、羥基吡啶硫酮鋅(zinc pyrithione)、1，2-苯并異噻唑啉-3-酮、2-(硫氰基甲硫基)苯并噻唑、2，2-二溴-3-硝基丙酰胺、氯芐烷銨、芐基C10-16烷基二甲基氯化銨、二癸基二甲基氯化銨、甲醛、戊二醛、N-椰油烷基-1，3-丙二胺乙酸鹽、次氯酸鈉、2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮和5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮。加入水垢抑制劑以保護(hù)脫鹽工廠，更具體地講保護(hù)正向滲透膜免受無機(jī)鹽沉淀物的淀積污損。合適的水垢抑制劑的實例包括具有至少2個羧酸和/或膦酸和/或磺酸基團(tuán)(例如2-30個所述基團(tuán))的可溶于水的有機(jī)分子。優(yōu)選的水垢抑制劑為低聚物或聚合物，或者可為具有至少一個羥基和/或氨基氮原子的單體，特別是羥基羧酸、羥基膦酸、氨基膦酸或磺酸。還預(yù)期脫鹽工廠可配備電氯化器，將高鹽度水進(jìn)料流中的氯化鈉轉(zhuǎn)化為次氯酸鈉。適當(dāng)?shù)那闆r下，從高鹽度水進(jìn)料流中取出側(cè)流，通過電氯化器，隨后返回高鹽度水進(jìn)料流。
優(yōu)選脫鹽工廠的正向滲透裝置配備清潔體系，從半透膜的表面除去污損淀積物。因此，可用一部分經(jīng)過處理的低鹽度水逆流洗滌所述膜。例如一部分經(jīng)過處理的低鹽度水可通向清潔體系的槽。隨后來自槽中的水通過正向滲透膜周期性地逆流洗滌，隨后循環(huán)回槽。位于清潔體系環(huán)路的精細(xì)過濾器自清潔水中除去污垢物質(zhì)?？蓪⑶鍧嶓w系槽中的水周期性地排空，用新鮮的經(jīng)過處理的低鹽度水代替。或者，在清潔體系的操作過程中，可將一部分清潔水連續(xù)排放至環(huán)境中，可將新鮮的經(jīng)過處理的低鹽度水連續(xù)加至清潔水中。優(yōu)選用稀氫氧化鈉溶液和任選的稀亞硫酸氫鈉溶液逆流洗滌正向滲透膜，隨后用經(jīng)過處理的低鹽度水逆流洗滌。
優(yōu)選在與工廠的高鹽度水進(jìn)料流入口相隔一定距離的位置從脫鹽工廠放出廢鹽水流，從而減輕廢鹽水循環(huán)回脫鹽工廠的風(fēng)險。
優(yōu)選從包含可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液的第三股流(稀釋的流)中分離可除去溶質(zhì)，得到低鹽度注射水流，其總已溶解固體含量低于4,000ppm，更優(yōu)選低于3,000ppm。在分離可除去溶質(zhì)后，當(dāng)經(jīng)過處理的低鹽度水的總已溶解固體含量低于所需的值時，鹽度增加至超過200ppm，優(yōu)選超過500ppm。例如可通過向經(jīng)過處理的低鹽度水中加入少量高鹽度水進(jìn)料流或少量濃廢鹽水流，調(diào)節(jié)經(jīng)過處理的低鹽度水的鹽度。優(yōu)選經(jīng)過處理的低鹽度水的總已溶解固體含量為200-5000ppm，優(yōu)選500-4,000ppm，最優(yōu)選1,000-3,000ppm，例如1,000-2,000ppm。
優(yōu)選經(jīng)過處理的低鹽度水通向低鹽度注射水收集器。經(jīng)過處理的低鹽度水(“注射水流”)可通過海底或表面注射體系從收集器引向注入井。
適當(dāng)?shù)那闆r下，所述可除去溶質(zhì)可為在可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液(下文中稱為“稀釋的溶液”)中可變得不溶的鹽，從而形成可除去溶質(zhì)的不溶的沉淀物的水相懸浮液。例如所述可除去溶質(zhì)的溶解度可取決于稀釋的溶液的pH值或溫度?；蛘?，可除去溶質(zhì)的溶解度可取決于其氧化態(tài)。
當(dāng)可除去溶質(zhì)在稀釋的溶液中變得不溶時，優(yōu)選從正向滲透裝置中除去稀釋的溶液，隨后使得可除去溶質(zhì)變得不溶。隨后，通常通過過濾或任何其他從懸浮液中除去沉淀的方便的常規(guī)方法(例如離心)，從懸浮液的水相中分離不溶的沉淀物。隨后已分離的可除去溶質(zhì)可再次用于制備新鮮的可除去溶質(zhì)進(jìn)料流。
適當(dāng)?shù)那闆r下，可除去溶質(zhì)的溶解度取決于稀釋的水溶液的pH值，因此在正向滲透步驟過程中，稀釋的溶液的pH值實質(zhì)上保持在溶質(zhì)溶解的pH值下，隨后充分調(diào)節(jié)pH值使溶質(zhì)變得不溶。因此，可除去溶質(zhì)溶解于至少一種酸性pH值的溶液、中性pH值的溶液或堿性pH值的溶液中，根據(jù)使用的具體的可除去溶質(zhì)，通過將pH調(diào)節(jié)至較高或較低pH值，從而使可除去溶質(zhì)變得不溶。優(yōu)選在pH值接近pH7時，溶質(zhì)可溶或不溶，因此在分離可除去溶質(zhì)的沉淀物后，幾乎不需要或不需要調(diào)節(jié)注射水流的pH值。
通常通過調(diào)節(jié)稀釋的溶液的pH使得不溶的溶質(zhì)包括那些溶解于酸的水溶液(例如亞硫酸水溶液或硫酸水溶液)中的溶質(zhì)，包括可除去溶質(zhì)，例如金屬(例如鈣、鍶、鋇、鎳、鈷、銅、汞、銀)的碳酸鹽、草酸鹽、酒石酸鹽等、硫化鐵和/或亞硫酸鈣。例如亞硫酸鈣溶解于亞硫酸，硫化鐵溶解于稀酸。除去沉淀后，通常加入碳酸鈣或氫氧化鈣中和酸，形成沉淀，隨后例如通過過濾除去沉淀。
在另一個類似的實施方案中，使用相反的pH機(jī)理，通過加入足夠的酸例如亞硫酸(H2SO3)以降低pH，可除去的可溶的鹽(例如硫酸銀)變得不溶，沉淀物可在酸性pH水溶液中過濾，過濾后，例如通過碳酸鈣和/或氫氧化鈣中和。
或者，變得不溶的溶質(zhì)在水中的溶解度取決于可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液的溫度。因此，可除去溶質(zhì)可在水通過半透膜進(jìn)入可除去溶質(zhì)的水溶液的給定溫度下高度可溶，且在較低溫度下實質(zhì)上不太溶，使得可除去溶質(zhì)從溶液中沉淀。通常，加至半透膜的第二側(cè)的可除去溶質(zhì)的溶液可例如保持在60-100℃下，從正向滲透裝置中排出稀釋的流后，稀釋的溶液的溫度可例如降至25℃，以沉淀可除去溶質(zhì)。在水中溶解度隨溫度變化明顯變化的合適的溶質(zhì)包括氫氧化鋇、水楊酸鈣、硫酸銫鋁、碘酸鉀、高錳酸鉀、磷酸三鈉、硫酸鈉、氫氧化鍶、草酸鍶、四硼酸鈉、硝酸鉀(KNO3)和十二烷基胺鹽酸鹽?？衫缡褂帽绢I(lǐng)域公知的電加熱器、制冷裝置、換熱器(例如蒸汽冷凝器)等加熱和冷卻溶液，但優(yōu)選使用換熱器。
變得不溶的可除去溶質(zhì)還可為可氧化或還原為不太溶形式的溶質(zhì)，可通過過濾或其他常規(guī)的分離方法除去，隨后再次轉(zhuǎn)換為可除去溶質(zhì)的可溶形式以便再次使用。例如氯化銅在室溫下在水中的溶解度高，但當(dāng)通過電或使用化學(xué)還原劑還原形成氯化亞銅時，在室溫下在水中的溶解度非常低?？衫缤ㄟ^過濾從稀釋的溶液中分離已沉淀的氯化亞銅，可通過電或使用某些化學(xué)氧化方法(例如向氯化亞銅的水懸浮液中鼓入氧氣)氧化將氯化亞銅沉淀再轉(zhuǎn)變?yōu)槁然~以便再次使用。另一個實例為乙酸亞鐵，其在室溫下非常易溶于水。當(dāng)通過電氧化或向其溶液中鼓入氧氣時，形成不溶的堿式乙酸鐵。通過電還原或使用某些化學(xué)還原方法(例如向堿式乙酸鐵的水懸浮液中鼓入氫氣)可將堿式乙酸鐵沉淀再轉(zhuǎn)變?yōu)橐宜醽嗚F以便再次使用。
但是，優(yōu)選所述可除去溶質(zhì)為揮發(fā)性溶質(zhì)，例如氨、二氧化硫、二氧化碳、乙酸甲酯、丙烯腈及其混合物，特別是氨和二氧化碳的混合物。因此，水從正向滲透裝置的半透膜的第一側(cè)通向第二側(cè)，形成揮發(fā)性溶質(zhì)的稀釋的水溶液。隨后可通過任何合適的方法從稀釋的水溶液中分離揮發(fā)性溶質(zhì)。例如從半透膜的第二側(cè)排出的稀釋的流通向汽提塔，其中稀釋的流與熱空氣逆流向下通過汽提塔。已除去揮發(fā)性溶質(zhì)的低鹽度水從塔底流動，揮發(fā)性溶劑-空氣混合物從塔頂流動。這種汽提操作可在65-90℃下運(yùn)行。在停止對加至正向滲透裝置的半透膜的第二側(cè)用于形成包含揮發(fā)性溶質(zhì)的水溶液的進(jìn)料流(下文中稱為“揮發(fā)性溶質(zhì)進(jìn)料流”)的水加熱后，來自汽提塔的流出氣體可與用于形成揮發(fā)性溶質(zhì)進(jìn)料流的水逆流通向吸收塔的底部。另外的揮發(fā)性溶質(zhì)可供應(yīng)至吸收塔的底部，以補(bǔ)充在所述方法中的任何損耗。適當(dāng)?shù)那闆r下，揮發(fā)性溶質(zhì)進(jìn)料流中揮發(fā)性溶質(zhì)的濃度為3-10％重量，優(yōu)選4-7％重量。本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)在于不需要在經(jīng)過處理的低鹽度注射水流中將揮發(fā)性溶劑的濃度降至飲用水所需的低水平。因此，存在于注射水流中的揮發(fā)性溶質(zhì)(例如氨)的濃度可高達(dá)100ppm。
當(dāng)高鹽度水進(jìn)料流具有與地層水不同的離子組成，且當(dāng)不溶的無機(jī)鹽的沉淀另外發(fā)生于地層和/或在生產(chǎn)井和/或其下游時，本發(fā)明的方法是特別有利的。因此，預(yù)期用于正向滲透步驟的膜可為離子選擇性膜，其孔徑使得不溶的鹽沉淀物的沉淀物前體離子，特別是二價陰離子(例如硫酸根離子)不能通過膜進(jìn)入可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液。因此，經(jīng)過處理的注射水的總已溶解固體含量為200-5000ppm，優(yōu)選500-5000ppm，沉淀物前體離子(例如硫酸根)的濃度低于40ppm。
因此，本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案提供了一種從多孔地下含烴地層回收烴的方法，所述方法包括以下步驟(a)將包含高鹽度水的第一股流加至脫鹽工廠的至少一個正向滲透裝置的離子選擇性膜的第一側(cè)，并將包含可除去溶質(zhì)的水溶液的第二股流加至半透膜的第二側(cè)，其中如果第一股流與地層中的固有的離子接觸，第一股流包含足以在地層中形成不溶的無機(jī)鹽沉淀的量的沉淀物前體離子，離子選擇性膜使沉淀物前體離子實質(zhì)上不能通過膜，其中可除去溶質(zhì)的水溶液的溶質(zhì)濃度明顯高于高鹽度水的溶質(zhì)濃度，水和任選的非沉淀物前體離子通過離子選擇性膜進(jìn)入可除去溶質(zhì)的水溶液中，形成可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液；(b)分別從正向滲透裝置的離子選擇性膜的第一側(cè)和第二側(cè)排出包含濃鹽水的第三股流和包含可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液的第四股流；(c)從包含可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液的第四股流中實質(zhì)上分離可除去溶質(zhì)，形成總已溶解固體含量低于5000ppm的低鹽度水流，且前體離子濃度實質(zhì)低于高鹽度水進(jìn)料流中的前體離子濃度；(d)如果需要，將低鹽度水流的總已溶解固體含量增加至總已溶解固體含量為至少200ppm，優(yōu)選至少500ppm；(e)如果需要，進(jìn)一步降低低鹽度水流中的前體離子濃度，使得當(dāng)?shù)望}度水與地層中的固有的離子接觸時，形成的不溶的無機(jī)鹽沉淀的量不足以堵塞地層的孔；(f)將經(jīng)過處理的低鹽度水通過注入井注入含烴地層；(g)向關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)井用經(jīng)過處理的低鹽度水置換烴；和(h)通過生產(chǎn)井從地層中回收烴。
包含固有的離子的地層的經(jīng)過處理的低鹽度水(注射水流)的優(yōu)選組成如下
沉淀物前體離子定義為當(dāng)與固有的離子接觸時，在地層條件下或在生產(chǎn)井中形成不溶的無機(jī)鹽沉淀的離子。固有的離子定義為已存在于地層中的天然或人為存在的離子。沉淀物前體離子必須為不同的離子物質(zhì)，與在地層中接觸的固有的離子物質(zhì)的電荷相反。
可為不溶的無機(jī)鹽沉淀的前體離子的具體離子包括SO42-、CO32-、HCO3-、HS-及其混合物。
觀察到當(dāng)與前體離子接觸時形成不溶的鹽沉淀的已存在于地層中的固有的離子包括Ba2+、Sr2+、Mg2+、Ca2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Pb2+、Zn2+及其混合物。
固有的離子可天然存在于地層水中，或可由于某些現(xiàn)有的處理方法人為存在的。當(dāng)將分散體注入地層時，地層中固有的離子僅需要以在地層或生產(chǎn)井條件下足以與前體離子形成沉淀的濃度存在。
在給定的情況下，發(fā)生沉淀的實際的前體離子濃度是多個變量的函數(shù)，所述變量包括溶液中其他離子的濃度和原位條件，例如溫度、壓力和pH。在許多情況下本領(lǐng)域技術(shù)人員可從地層收集到的數(shù)據(jù)預(yù)測沉淀，因此可在實際發(fā)生明顯沉淀物淀積之前使用本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的方法。還預(yù)期在生產(chǎn)井或其下游觀察到沉淀物淀積之后，所述方法還用作修補(bǔ)作用。
注射水中的前體離子沒有固定的最小閾值濃度，超過該濃度在所有的情況下均發(fā)生沉淀和堵塞。但是，當(dāng)與適當(dāng)?shù)墓逃械碾x子原位接觸時，前體離子濃度超過50ppm(例如超過100ppm)的未經(jīng)處理的注射水(高鹽度水進(jìn)料流)通?？尚纬刹蝗艿臒o機(jī)鹽的沉淀。因此，當(dāng)未經(jīng)處理的注射水(高鹽度注射水進(jìn)料流)的前體離子濃度超過50ppm，優(yōu)選超過100ppm，最優(yōu)選超過500ppm時，通常適用本發(fā)明的方法。
膜的選擇性是膜具體性能的函數(shù)，所述性能包括膜的孔徑或膜的電荷。例如聚酰胺膜可特別有效地選擇性地防止前體離子SO42-通過。從注射水中除去SO42-的合適的離子選擇性膜包括得自O(shè)smonicsInc.，Hydronautics，Dow and Torai的聚酰胺膜。
通過離子選擇性膜進(jìn)入經(jīng)過處理的注射水的無害離子甚至對地層可有有益的作用。例如潛在的粘土穩(wěn)定離子(例如K+、Na+、Cl-、Br-和OH-)可通入經(jīng)過處理的注射水產(chǎn)物流，隨后注入地層，有益地防止粘土溶脹或顆粒遷移。但是，為了獲得提高油類回收的益處，注射水流的總已溶解固體含量應(yīng)為200-5000ppm，優(yōu)選500-5000ppm。
當(dāng)可得連續(xù)的純水源用作包含可除去溶質(zhì)的水溶液的第二股流(可除去溶質(zhì)進(jìn)料流)的溶劑時，應(yīng)優(yōu)選離子選擇性膜防止沉淀物前體離子從膜的第一側(cè)穿到第二側(cè)，同時允許水和一部分無害離子通過膜。但是，如上所述，注射水流的總已溶解固體含量應(yīng)為200-5000ppm，優(yōu)選500-5000ppm。
當(dāng)?shù)谝还闪鳛楹Ｋ诙闪鳛榭沙ト苜|(zhì)的海水溶液時，當(dāng)未進(jìn)一步處理注射水以除去至少一部分剩余的前體離子時，可能不能達(dá)到注射水流中的前體離子所需的濃度。例如當(dāng)海水的總鹽度為30,000ppm，海水中硫酸根離子的濃度為2,500ppm，且希望產(chǎn)生總鹽度為3,000ppm的注射水流時，可除去溶質(zhì)的海水水溶液的第二股流可僅稀釋10倍。因此，經(jīng)過處理的水的硫酸根濃度為約250ppm。因此需要進(jìn)一步將經(jīng)過處理的低鹽度水的硫酸根濃度降至低于40ppm的值，隨后將注射水流引入“結(jié)垢”地層。可例如將經(jīng)過處理的水通過配備選擇性地從經(jīng)過處理的低鹽度水除去硫酸根的離子選擇性納米過濾膜的反滲透裝置來實現(xiàn)這一點(diǎn)?；蛘撸赏ㄟ^加入硫酸根的沉淀反荷離子(例如Ba2+)除去過量的硫酸根離子。當(dāng)所得到的硫酸鋇沉淀為精細(xì)分散的形式時，可不需要從注射水流除去硫酸鋇沉淀。還預(yù)期可將精細(xì)分散的固體硫酸鋇加至包含過量的硫酸根離子的注射水流，使得在地層中沉淀的任何硫酸鋇優(yōu)先在精細(xì)分散的硫酸鋇沉淀物上沉淀，因此在地層中不形成堵塞孔的沉淀(如我們于2005年2月1日提交的共同待審的英國專利申請GB 0501980.7所述)。
預(yù)期在分離可除去溶質(zhì)后，經(jīng)過處理的低鹽度水的總鹽度低于注射水流所需的總鹽度，例如經(jīng)過處理的水的總已溶解固體含量低于200ppm或低于100ppm或甚至總已溶解固體含量可滿足飲用水標(biāo)準(zhǔn)。隨后通過將經(jīng)過處理的低鹽度水與高鹽度進(jìn)料流或與廢鹽水流混合，可將經(jīng)過處理的低鹽度水的總鹽度調(diào)節(jié)至所需的值。因此，當(dāng)加至膜的第二側(cè)的可除去溶質(zhì)進(jìn)料流使用新鮮的水作為溶劑時，經(jīng)過處理的低鹽度水實質(zhì)上不包含已溶解固體。但是，當(dāng)包含硫酸根離子的高鹽度水泄漏至該經(jīng)過處理的水產(chǎn)生所需總鹽度的注射水流，沉淀物前體離子(例如硫酸根)的濃度可增至超過在地層中形成堵塞沉淀物的值。因此可需要處理所得到的注射水流以除去例如硫酸根離子。因此，如上所述，在分離可除去溶質(zhì)并與高鹽度水混合后，注射水流可通至常規(guī)反滲透納米過濾裝置，或者可加入沉淀陽離子(例如Ba2+)。但是，當(dāng)較少體積的水需要處理時，優(yōu)選在混合步驟之前，例如使用常規(guī)反滲透納米過濾或通過沉淀沉淀物前體離子，從高鹽度水中除去沉淀物前體離子。
預(yù)期兩種正向滲透法可平行操作，其中第一種方法使用使實質(zhì)上所有的已溶解固體不能通過該膜進(jìn)入可除去溶質(zhì)的新鮮水的水溶液的膜，第二種方法使用選擇性地防止硫酸根離子通過該膜進(jìn)入可除去溶質(zhì)的海水水溶液的離子選擇性膜。隨后將兩種水溶液產(chǎn)物流以一定的比率混合，以提供所需的總已溶解固體含量和沉淀物前體離子所需的低濃度。
用于本發(fā)明方法的脫鹽工廠可位于陸地上或在海上，例如在平臺上。位于表面的正向滲透脫鹽工廠的缺點(diǎn)在于這些工廠具有大的占地面積，當(dāng)作為改型安裝在平臺上時，通常需要增加平臺結(jié)構(gòu)。因此，預(yù)期可將正向滲透脫鹽工廠浸沒在水體中以減小平臺的空間和重量要求。
當(dāng)正向滲透工廠浸沒在水體中時，優(yōu)選高鹽度水的第一股流為海水或河口水。因此，浸沒正向滲透工廠的水體優(yōu)選為海或河口。優(yōu)選使用靜壓為0.5-16巴絕對壓力的高鹽度水進(jìn)料流操作正向滲透工廠，相應(yīng)于浸沒深度為約5-160米，從而降低工廠的泵送要求。
當(dāng)在浸沒深度為至少100米，優(yōu)選至少150米處取出高鹽度水進(jìn)料流時，其優(yōu)點(diǎn)在于水的氧含量比從表面或接近表面處取水的氧含量明顯更低，從而降低或甚至消除低鹽度水注射水流脫氣的需要。
優(yōu)選浸沒的正向滲透脫鹽工廠配備用于低鹽度注射水產(chǎn)物的收集槽；用于調(diào)節(jié)工廠浸沒深度的壓艙物；用于從工廠吹掃水的氣體供給，優(yōu)選空氣供給，從而使得工廠恢復(fù)至表面用于維修和/或修理；水下電纜，優(yōu)選用于傳輸供給工廠動力的電的鎧裝水下電纜；和用于數(shù)據(jù)和視頻傳輸?shù)睦w維光纜，如在我們共同待審的國際專利申請?zhí)朠CT/GB2005/001939中所述。通常，正向滲透脫鹽工廠的各元件位于在浸沒深度處能承受外部靜壓的箱中。
可通過水下電纜將浸沒的正向滲透脫鹽工廠栓在海床，或者可栓或另外固定于漂浮結(jié)構(gòu)，例如繃緊索腿式平臺、漂浮生產(chǎn)儲存卸載裝置(FPSO)或提舉器。還預(yù)期浸沒的正向滲透脫鹽工廠可安置在人造有浮力的海床上。
現(xiàn)參考

圖1所示的流程圖說明本發(fā)明的方法。
包含高鹽度水的第一股進(jìn)料流1通過粗過濾器(未表示)。將殺生物劑濃縮物流2、亞硫酸氫鈉濃縮物流3和水垢抑制劑濃縮物流4連續(xù)投配至平行排列的多個精細(xì)過濾器5的高鹽度水進(jìn)料流1上游。隨后通過至少一個低壓泵6和閥7將高鹽度水進(jìn)料流1通至平行排列的多個正向滲透裝置9的膜8的第一側(cè)。將包含可除去溶質(zhì)在高鹽度水中的溶液的第二股進(jìn)料流10加至正向滲透裝置9的膜8的第二側(cè)。濃廢鹽水流(滲余物)14和包含可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液的流(滲透物)11分別從正向滲透裝置膜的第一側(cè)和第二側(cè)除去。在廢鹽水流14的出口配備流動控制閥13。通過Pelton Wheel(佩爾頓水輪機(jī))(一種雙功(Dual work)能量交換器)或與低壓泵6的轉(zhuǎn)子相連的壓力交換器(未表示)除去能量后，將廢鹽水流14排放至環(huán)境中。將稀釋的流11通至可除去溶質(zhì)分離段15，這時從可除去溶質(zhì)分離低鹽度注射水流16?？沙ト苜|(zhì)重新用于制備新鮮的第二股進(jìn)料流10。低鹽度注射水流16通至存儲槽(未表示)，隨后送至注射體系(未表示)。將至少一部分低鹽度水流16加至清潔體系的槽17。周期性地將閥7和13關(guān)閉，并將低壓泵6關(guān)閉，使得逆流洗滌正向滲透裝置9的膜。隨后將來自清潔體系的槽17的低鹽度水通過泵18泵送至正向滲透裝置9的膜8的第二側(cè)，隨后循環(huán)回槽17。位于清潔回路中的精細(xì)過濾器19除去從正向滲透裝置9的膜8洗去的任何污垢物質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種從多孔地下含烴地層回收烴的方法，所述方法包括以下步驟(a)將包含高鹽度水的第一股流加至脫鹽工廠的至少一個正向滲透裝置的半透膜的第一側(cè)，并將包含可除去溶質(zhì)的水溶液的第二股流加至半透膜的第二側(cè)，其中可除去溶質(zhì)的水溶液的溶質(zhì)濃度充分高于高鹽度水的溶質(zhì)濃度，水通過半透膜從高鹽度水進(jìn)入可除去溶質(zhì)的水溶液中形成可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液；(b)分別從正向滲透裝置的半透膜的第一側(cè)和第二側(cè)排出包含濃鹽水的第三股流和包含可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液的第四股流；(c)從包含可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液的第四股流中實質(zhì)上分離可除去溶質(zhì)形成總已溶解固體含量低于5000ppm的低鹽度水流；(d)如果需要，將低鹽度水流的鹽度增加至總已溶解固體含量為至少200ppm，優(yōu)選至少500ppm；(e)將經(jīng)過處理的低鹽度水通過注入井引入含烴地層；(f)向關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)井用經(jīng)過處理的低鹽度水置換烴；和(g)通過生產(chǎn)井從地層中回收烴。
2.一種從多孔地下含烴地層回收烴的方法，所述方法包括以下步驟(a)將包含高鹽度水的第一股流加至脫鹽工廠的至少一個正向滲透裝置的半透膜的第一側(cè)，并將包含可除去溶質(zhì)的水溶液的第二股流加至半透膜的第二側(cè)，其中如果第一股流與地層中的固有的離子接觸，第一股流包含足以在地層中形成不溶的無機(jī)鹽沉淀的量的沉淀物前體離子，半透膜為離子選擇性膜，使沉淀物前體離子實質(zhì)上不能通過膜，其中可除去溶質(zhì)的水溶液的溶質(zhì)濃度充分高于高鹽度水的溶質(zhì)濃度，因此水和任選的非沉淀物前體離子通過離子選擇性膜進(jìn)入可除去溶質(zhì)的水溶液中形成可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液；(b)分別從正向滲透裝置的離子選擇性膜的第一側(cè)和第二側(cè)排出包含濃鹽水的第三股流和包含可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液的第四股流；(c)從包含可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液的第四股流中實質(zhì)上分離可除去溶質(zhì)，形成總已溶解固體含量低于5000ppm的低鹽度水流，且前體離子濃度實質(zhì)低于高鹽度水進(jìn)料流中的前體離子濃度；(d)如果需要，將低鹽度水流的總鹽度增加至總已溶解固體含量為至少200ppm，優(yōu)選至少500ppm；(e)如果需要，進(jìn)一步降低低鹽度水流中的前體離子濃度，使得當(dāng)?shù)望}度水與地層中的固有的離子接觸時形成的不溶的無機(jī)鹽沉淀的量不足以堵塞地層的孔；(f)將經(jīng)過處理的低鹽度水通過注入井注入含烴地層；(g)向關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)井用經(jīng)過處理的低鹽度水置換烴；和(h)通過生產(chǎn)井從地層中回收烴。
3.權(quán)利要求2的方法，其中加至正向滲透裝置的半透膜的第一側(cè)的第一股流的前體離子濃度超過500ppm，注入含烴地層的經(jīng)過處理的低鹽度水流的前體離子濃度低于40ppm。
4.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中加至正向滲透裝置的半透膜的第一側(cè)的第一股流的總已溶解固體含量(總鹽度)為至少20,000ppm。
5.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中加至正向滲透裝置的半透膜的第二側(cè)的第二股流的總已溶解溶質(zhì)濃度比加至半透膜的第一側(cè)的第一股流的總已溶解溶質(zhì)濃度大至少150,000ppm。
6.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中經(jīng)過處理的低鹽度水的總已溶解固體含量為500-4,000ppm。
7.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中在0.5-16巴絕對壓力，優(yōu)選3-10巴絕對壓力下，將第一股流加至正向滲透裝置的半透膜的第一側(cè)。
8.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中通過正向滲透裝置的半透膜的水的通量為1-100 l/m2/h，優(yōu)選15-40 l/m2/h，其中“通量”定義為每小時通過1m2膜的水的體積。
9.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中以連續(xù)法操作正向滲透裝置，連續(xù)將第一股流和第二股流分別加至半透膜的第一側(cè)和第二側(cè)，并連續(xù)分別從半透膜的第一側(cè)和第二側(cè)排出第三股流和第四股流。
10.權(quán)利要求9的方法，其中第一股流和第二股流分別沿著半透膜的第一側(cè)和第二側(cè)逆流方向通過。
11.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中經(jīng)過處理的低鹽度水流與廢鹽水流的比率為7∶1-9∶1。
12.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中當(dāng)與使用未經(jīng)處理的高鹽度水相比，將經(jīng)過處理的低鹽度水注入含烴地層使得從含烴地層回收烴提高至少5％。
13.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中正向滲透裝置的半透膜為標(biāo)稱孔徑小于0.001μm的超濾膜。
14.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中正向滲透裝置的半透膜為孔徑可使第一股流中的已溶解固體和第二股流中的可除去溶質(zhì)均實質(zhì)上不能通過膜同時允許水遷移通過形成可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液的超濾膜，其中第二股流包含可除去溶質(zhì)在新鮮水中的溶液，使得在從第四股流中分離實質(zhì)上所有的可除去溶質(zhì)后，所得到的低鹽度水流的總已溶解固體含量低于100ppm，優(yōu)選低于50ppm，其中所述方法還包括以下步驟(i)將少量的低鹽度水流循環(huán)回正向滲透步驟，作為第二股流的新鮮溶劑；和(ii)通過將低鹽度水流與一部分高鹽度水進(jìn)料流或與一部分濃廢鹽水流混合，將剩余的低鹽度水流的總已溶解固體含量調(diào)節(jié)至經(jīng)過處理的低鹽度水所需的值(200-5000ppm，優(yōu)選500-5000ppm)。
15.權(quán)利要求1-13中任一項的方法，其中所述第二股流包含可除去溶質(zhì)在新鮮水中的溶液，所述膜為離子選擇性膜，允許來自高鹽度水進(jìn)料流的一部分已溶解固體通過，選擇將第一股流和第二股流加至正向滲透裝置的半透膜的速率和所述膜的性質(zhì)，使得在從第四股流中分離可除去溶質(zhì)后，低鹽度水的總已溶解固體含量為200-5000ppm，優(yōu)選500-5000ppm。
16.權(quán)利要求14或15的方法，其中所述新鮮水選自江水、蓄水層水或使用反滲透脫鹽裝置制得的水。
17.權(quán)利要求1-13中任一項的方法，其中所述第二股流包含可除去溶質(zhì)在高鹽度水中的溶液，所述半透膜能防止包含在第一股流中的實質(zhì)上所有的已溶解固體通過膜同時允許水通過，從而稀釋天然存在于第二股流中的已溶解固體，持續(xù)稀釋直至第四股流中天然存在的已溶解固體的濃度水平為200-5000ppm，優(yōu)選500-5000ppm，使得從稀釋的水溶液中分離可除去溶質(zhì)得到所需的低鹽度水。
18.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中將已分離的可除去溶質(zhì)循環(huán)用于制備第二股流。
19.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中將殺生物劑和/或水垢抑制劑投配至第一股流中，并任選投配至第二股流中，所述第一股流和第二股流分別加至半透膜的第一側(cè)和第二側(cè)。
20.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中通過使用一部分低鹽度水產(chǎn)物流周期性地逆流洗滌所述膜來清洗脫鹽工廠的正向滲透裝置的半透膜。
21.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中通過以下方法從可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液(第四股流)中分離可除去溶質(zhì)使可除去溶質(zhì)不溶于第四股流，從而形成可除去溶質(zhì)的不溶沉淀物在低鹽度水水相中的懸浮液；從懸浮液的水相分離不溶沉淀物從而產(chǎn)生低鹽度水流。
22.權(quán)利要求21的方法，其中所述可除去溶質(zhì)選自通過以下方法變得不溶的鹽，所述方法為(a)調(diào)節(jié)第四股流的pH值；(b)調(diào)節(jié)第四股流的溫度或(c)改變可除去溶質(zhì)的氧化態(tài)。
23.權(quán)利要求1-20中任一項的方法，其中所述可除去溶質(zhì)為揮發(fā)性溶質(zhì)，通過蒸發(fā)揮發(fā)性溶質(zhì)從而產(chǎn)生氣相和低鹽度水水相，并分離各相，從第四股流(揮發(fā)性溶質(zhì)的稀釋的水溶液)中分離揮發(fā)性溶質(zhì)。
24.權(quán)利要求23的方法，其中通過降低第四股流的壓力或通過熱汽提蒸發(fā)所述揮發(fā)性溶質(zhì)。
25.前述權(quán)利要求中任一項的方法，其中所述脫鹽工廠位于陸地上或位于海上平臺上或浸沒在水體中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種從多孔地下含烴地層回收烴的方法，所述方法包括以下步驟(a)將包含高鹽度水的第一股流加至脫鹽工廠的至少一個正向滲透裝置的半透膜的第一側(cè)，并將包含可除去溶質(zhì)的水溶液的第二股流加至半透膜的第二側(cè)，其中可除去溶質(zhì)的水溶液的溶質(zhì)濃度充分高于高鹽度水的溶質(zhì)濃度，水通過半透膜從高鹽度水進(jìn)入可除去溶質(zhì)的水溶液中，形成可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液；(b)分別從正向滲透裝置的半透膜的第一側(cè)和第二側(cè)排出包含濃鹽水的第三股流和包含可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液的第四股流；(c)從包含可除去溶質(zhì)的稀釋的水溶液的第四股流中實質(zhì)上分離可除去溶質(zhì)，形成總已溶解固體含量低于5000ppm的低鹽度水流；(d)如果需要，將低鹽度水流的鹽度增加至總已溶解固體含量為至少200ppm；(e)將經(jīng)過處理的低鹽度水通過注入井引入含烴地層；(f)向關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)井用經(jīng)過處理的低鹽度水置換烴；和(g)通過生產(chǎn)井從地層中回收烴。
文檔編號C09K8/58GK101023242SQ200580031329
公開日2007年8月22日 申請日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月21日
發(fā)明者I·R·科林斯 申請人:英國石油勘探運(yùn)作有限公司