專利名稱：聚合物的回收和循環(huán)的制作方法
技術領域：
這里所公開的實施方案主要涉及用于用聚合物強化油采收操作的設備和方法。
背景技術：
中國專利CN101164920 A 20080423公開了油田廢水的深度處理，和將所述水重新用作資源的方法。在預處理后，所述廢水與KMn04混合以氧化脫除其中的還原性物質， 隨后經受超濾以脫除沉淀和懸浮雜質。處理后的水可用于制備聚合物溶液，以增大溶液粘度。所述溶液可以被送回油井用于三次采油，從而增大產率并獲得經濟收益。中國專利 CN101164920在此作為參考全文引入。因此，需要用于聚合物驅油操作的降低成本的系統(tǒng)和方法。因此，需要具有較低聚合物需求的聚合物驅油操作。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個方面提供一種從地層采收烴的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括地層中的第一井，產生包含一種或多種烴和水溶液的混合物；分離器，將混合物分離成一種或多種烴物流和水溶液物流；膜，將水溶液分離成包含高濃度聚合物的第一物流和包含低濃度聚合物的第二物流；地層中的第二井，注入聚合物水溶液，其中所述聚合物水溶液包括至少一部分所述第一物流。本發(fā)明的另一個方面提供一種方法，所述方法包括從地層生產包含一種或多種烴和水溶液的混合物；將所述混合物分離成一種或多種烴物流和水溶液物流；將所述水溶液分離成包含高濃度聚合物的第一物流和包含低濃度聚合物的第二物流；向地層中注入聚合物水溶液，其中所述聚合物水溶液包括至少一部分第一物流。


圖1給出了本發(fā)明一個實施方案的流程圖。附圖詳細描述在一個方面，這里所公開的實施方案主要涉及用于從油田采出水回收聚合物的設備和方法。具體地，這里所公開的實施方案涉及應利用膜從采出水中過濾聚合物添加劑的系統(tǒng)。正如這里所應用的，術語“進料”和“采出水”指在生產期間從井孔產生的采出流體物流，含有油、氣、水、鹽水、聚合物、鹽、亞硫酸鹽和其它添加劑或組分的任意組合，其中所述采出流體物流包括用于驅/掃地下含烴地層的含水注入流體。從位于各種環(huán)境的地下含烴地層中提取烴。全球已經發(fā)現一些貯層，在其中利用常規(guī)油采收方法如首先壓力取油和二次水驅是不可能經濟地采油的。因此，對于這樣的地層已經開發(fā)了替代的采收方法。一種這樣的方法是強化油采收(EOR)，其應用注入井注入處理流體或注入流體如氣體或化學品的水溶液，向下打孔進入產油層以驅動油流向生產井。 正如這里所應用的，“聚合物注入”歸類于“化學品驅油”，指用于驅掃地下含烴地層并強化這些地層的油采收的粘稠的聚合物水溶液。用聚合物注入進行強化油采收的機理是增大注入溶液的粘度，致使有效控制貯層中置換流體(油和水)的移動。在EOR機理中，用于由地下含烴地層采收烴的能量通過在壓力下通過至少一個注入井向地層中注入含水的化學流體或氣體來提供，從而使所述化學流體和/或氣體驅動烴進入至少一個生產井。最常用的化學EOR技術為“聚合物驅油”，正如這里所應用的，其指在壓力下向地層中注入含聚合物的含水流體，從而提供驅使地層中的烴進入至少一個生產井所需要的移動。有幾個因素可能會影響二次水驅過程的效率，包括地層的滲透性和地層中烴的粘度。根據地層中烴的粘度，聚合物添加劑通常與注入水混合，從而增加注入水的粘度，使得其與從地層中置換的烴的粘度相當或更大。通過增加注入水的粘度使其與地層中烴的粘度相當或更大，含聚合物的注入水就能夠有效地活塞式置換所述油，同時最小化水通過油的分散，從而導致更有效的烴采收?？刂谱⑷胨恼扯仁侵匾?，因為這樣的流體傾向于流經地層內阻力最小的通道，例如流過地層內強滲透性區(qū)域，并有效旁通過可能含有烴的滲透性較低的區(qū)域。例如， 這種過程可能發(fā)生在重油貯層或含高粘度烴的地層內，在其中含水注入流體的粘度小于地層中高粘度烴的粘度。其結果是，需要大量的聚合物添加劑來實現基于尋求從地層中脫除的高粘度烴的增大的目標粘度。在此情況下，由于聚合物添加劑的高成本和/或制備注入流體的高成本，使得該項目在經濟上不太吸引人。現在的EOR應用要求注入流體按目標地層的特性進行制備。通常，首先將干的固體聚合物溶解于含水的注入溶液中，以形成高度濃縮的母液(5，000-10, OOOppm)。但這種方法耗時且需要特殊的混合設備。另外，當固體有機聚合物用于母液制備時，還會出現其它問題。這些問題包括當氧存在時，由于一些聚合物與金屬雜質非均相混合和不希望的交聯而造成的不充分水合。交聯或不充分水合有可能導致聚合物母液中形成微凝膠或白點，這會造成稀釋的注入流體堵塞其所要注入的地層。為了避免這些問題，在制備注入流體的鉆探場地或其它位置，可能優(yōu)選已經準備好的有機聚合物濃縮溶液。這排除了在鉆探場地溶解干聚合物為溶液的時間和成本。現有的EOR機理在聚合物添加劑已經在注入水中應用之后處理所述昂貴的聚合物添加劑，從而造成在重油環(huán)境中聚合物注入方法的應用有限。有利地，這里所描述的實施方案通過從油田采出水中回收而不是處理聚合物而改進其在重油應用中的項目經濟性。在一個實施方案中，至少一部分聚合物可以應用膜從油田采出水中回收；然后可以通過將回收的聚合物加回所述注入水而在隨后的EOR機理中再次使用所回收的聚合物。同時，再次使用所除去的聚合物有可能將采出水棄置入海洋中或其中處理大量聚合物可能會被禁止或是非法的其它水處理場所。具體地，現有的聚合物注入EOR應用指出在油田采出水中存在30-50 %的注入聚合物。在這30-50%中，應用本發(fā)明的膜可以回收高達約95%的注入聚合物。目前用于EOR 應用的聚合物的成本約為每磅1-3美元，從油田采出水回收所述大量的注入聚合物有可能明顯節(jié)約EOR應用的操作成本。另外，本領域普通技術人員將會認識到本方法也可以應用于輕油貯層或具有混合烴粘度的那些貯層，以合理節(jié)約操作成本。圖 1
通常，本發(fā)明的實施方案允許從油田采出水中回收聚合物添加劑。圖1給出了本發(fā)明一個實施方案的流程圖。更具體地，圖1給出了應用膜從油田采出水中回收濾液的一種方法。最初，制備用于注入地層的注入流體(步驟100)。正如以上所討論的，可以根據要注入的地層的性質制備注入流體。地下油采收操作可以包括向地層中注入水溶液，以幫助油移動通過地層，并在脫除流體時保持貯層中的壓力。通常，除了水之外，注入流體可能包含可溶性鹽如硫酸鹽和碳酸鹽。另外，注入流體可能含有各種其它組分如表面活性劑和/或聚合物添加劑。在本發(fā)明的一個實施方案中，至少一種聚合物添加劑可用來制備用于注入地層的注入流體。正如以上所討論的，向注入流體中加入聚合物可以增大注入流體的粘度，這可以輔助從地層中置換高粘度油。繼續(xù)圖1，一旦已經制備用于注入的初始注入流體，則可將注入流體注入到地層中 (步驟10 。在本發(fā)明的一個實施方案中，可以將注入流體注入到注入井中，以推動地層中的烴移向生產井。然后可以作為采出水或流體的形式從地層中回收注入流體(步驟104)。 步驟104可能還包括分離步驟，以將采出的含水流體與其它采出流體如原油和采出氣體如天然氣、二氧化碳和/或硫化氫等分離開。正如以上所討論的，“原料”或“采出水”可以含有例如以下物質的任意組合水、 鹽水、聚合物、鹽、亞硫酸鹽、和在初始注入流體中包含的任何其它添加劑或組分以及當在貯層或生產井中可能與流體組合的附加組分，包括溶解和分散的原油組分。在本發(fā)明的一個實施方案中，采出水然后可能通過膜(步驟106)，從而以濃縮物形式回收采出水或流體中的任意上述組分(步驟108)。本發(fā)明的膜可以包括超濾(UF)和/或微濾(MF)膜以及其它適用于從采出水或流體中濃縮濾液的可商購膜。正如這里所應用的，“微濾”指在過濾溶液中懸浮的粒度彡0. 1 μ m或重量彡500, 000道爾頓的顆粒。正如這里所應用的，“超濾”指過濾溶液中懸浮的粒度為0. 01-0. 1 μ m或重量為1000-500，000道爾頓的顆粒。按照本發(fā)明的一些實施方案選擇膜可能包括基于樣品材料評價各種膜，以確定在通量和/或滲透質量方面最好的膜。正如這里所應用的，“通量”是指在確定時間間隔內對于一定膜面積而言通過所述膜的流體體積的測量值；“平均通量”指在特定濃度范圍內所測量的時間加權的平均通量。選用幾種膜進行研究，并在下表1中給出。下表2中比較了表1 中膜的性能。這些膜應用振動剪切強化方法(VSEP)，即振蕩運動(在50-60HZ頻率下)進行剪切強化分離。所有這些膜均是可商購的。在沒有振動的情況下，即使用常規(guī)的錯流類型的微濾和超濾膜也可以預期類似的性能。表1.所選用于研究的膜
權利要求
1.一種由地層采收烴的系統(tǒng)，包括地層中的第一井，產生包含一種或多種烴和水溶液的混合物； 分離器，將混合物分離成一種或多種烴物流和水溶液物流；膜，將水溶液分離成包含高濃度聚合物的第一物流和包含低濃度聚合物的第二物流； 地層中的第二井，注入聚合物水溶液，其中所述聚合物水溶液包括至少一部分所述第一物流。
2.權利要求1的系統(tǒng)，還包括適用于在注入前貯存所述第一物流的貯存容器。
3.權利要求1-2—項或多項的系統(tǒng)，其中所述第一井包括在地層中的第一組的5-100 個井。
4.權利要求1-3—項或多項的系統(tǒng)，其中所述第二井包括在地層中的第二組的5-100 個井。
5.權利要求1-4一項或多項的系統(tǒng)，其中第一井適用于在第一時間段內產生混合物， 然后在第二時間段內注入聚合物水溶液。
6.權利要求1-5—項或多項的系統(tǒng)，其中第二井適用于在第一時間段內注入聚合物水溶液，然后在第二時間段內產生混合物。
7.權利要求1-6—項或多項的系統(tǒng)，其中所述膜包括選自如下的聚合物聚醚砜、聚偏二氟乙烯和聚丙烯腈。
8.權利要求1-7—項或多項的系統(tǒng)，其中所述膜包括20-800納米的平均孔徑。
9.權利要求1-8—項或多項的系統(tǒng)，其中所述膜包括50-600納米的平均孔徑。
10.權利要求1-9一項或多項的系統(tǒng)，其中所述膜包括200-500納米的平均孔徑。
11.一種方法，包括從地層生產包括一種或多種烴和水溶液的混合物； 將所述混合物分離成一種或多種烴物流和水溶液物流；將所述水溶液分離成包含高濃度聚合物的第一物流和包含低濃度聚合物的第二物流；向地層中注入聚合物水溶液，其中所述聚合物水溶液包括至少一部分第一物流。
12.權利要求11的方法，其中分離所述水溶液包括過濾所述水溶液。
13.權利要求11-12—項或多項的方法，其中分離所述水溶液包括用膜過濾所述水溶液。
14.權利要求11-13—項或多項的方法，其中所述聚合物增大了所述聚合物水溶液的粘度測量值。
15.權利要求11-14一項或多項的方法，其中所述聚合物包括選自如下的材料聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯共聚物、黃原膠、纖維素塑料和它們的混合物。
16.權利要求11-15—項或多項的方法，其中所述聚合物包括聚丙烯酰胺。
全文摘要
一種從地層采收烴的系統(tǒng)，包括地層中的第一井，產生包含一種或多種烴和水溶液的混合物；分離器，將混合物分離成一種或多種烴物流和水溶液物流；膜，將水溶液分離成包含高濃度聚合物的第一物流和包含低濃度聚合物的第二物流；地層中的第二井，注入聚合物水溶液，其中所述聚合物水溶液包括至少一部分所述第一物流。
文檔編號C02F103/06GK102307814SQ201080006516
公開日2012年1月4日 申請日期2010年1月25日 優(yōu)先權日2009年2月5日
發(fā)明者M·A·庫羅爾, R·W-Y·金, S·C·阿伊瑞拉 申請人:國際殼牌研究有限公司