BRPI0713690A2

BRPI0713690A2 - aparelhos para tratamento de um fluido a ser injetado em uma formação subterránea contendo hidrocarbonetos, método que trate o fluido a ser injetado em uma formação subterránea de composição de hidrocarbonetos, e, sistema de injeção de fluido em uma formação contendo hidrocarbonetos

Info

Publication number: BRPI0713690A2
Application number: BRPI0713690-0A
Authority: BR
Inventors: Brian Baillie
Original assignee: Vws Westgarth Ltd
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2012-10-30
Also published as: US20090194272A1; GB0611710D0; NO20085020L; GB0820286D0; GB2451781A; WO2007144591A1

Abstract

APARELHOS PARA TRATAMENTO DE UM FLUIDO A SER INJETADO EM UMA FORMAçãO SUBTERRáNEA CONTENDO HIDROCARBONETOS, MéTODO QUE TRATE O FLUIDO A SER INJETADO EM UMA FORMAçãO SUBTERRáNEA DE COMPOSIçãO DE HIDROCARBONETOS, E, SISTEMA DE INJEçãO DE FLUIDO EM UMA FORMAçãO CONTENDO HIDROCARBONETOS. Um aparelho (10) para tratar um fluido a ser injetado em uma formação subterrânea contendo hidrocarbonetos, compreendendo um sistema de dessalinização (12), tendo uma entrada de fluido (16) para receber o primeiro fluido de alimentação (18) e uma primeira saída de fluido (22) para fornecer o primeiro fluido produto (20). O aparelho (10) também compreende uma instalação de remoção seletiva de espécies iónicas (30), tendo uma entrada de fluido (36) para receber um segundo fluido de alimentação (34) e uma saída de fluido (40) para fornecer um segundo fluido produto (38), onde o segundo fluido produto (38) tem uma concentração iónica preferida. Um misturador (46) é provido para misturar pelo menos uma parte do primeiro fluido produto (20) e pelo menos uma parte do segundo fluido produto (38) para produzir um terceiro ou fluido produto para injeção (48). Assim, o fluido de injeção pode ser criado com uma concentração iónica preferida apropriada para injeção em um poço (28).

Description

"APARELHOS PARA TRATAMENTO DE UM FLUIDO A SER INJETADO EM UMA FORMAÇÃO SUBTERRÂNEA CONTENDO HIDROCARBONETOS, MÉTODO QUE TRATE O FLUIDO A SER INJETADO EM UMA FORMAÇÃO SUBTERRÂNEA DE COMPOSIÇÃO DE HIDROCARBONETOS, E, SISTEMA DE INJEÇÃO DE FLUIDO EM UMA FORMAÇÃO CONTENDO HIDROCARBONETOS"

ÁREA DA INVENÇÃO

A presente invenção esta relacionada a um aparelho e método para tratar um fluido de injeção e em particular, mas não exclusivamente, a um aparelho e método para filtrar e tratar a água a ser injetada em uma formação subterrânea de contendo hidrocarbonetos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

A extração de hidrocarbonetos de uma formação subterrânea envolve escoar os hidrocarbonetos a partir da formação para a superfície através de um furo de poço de produção. Nos primeiros estágios da produção, os hidrocarbonetos são direcionados para o poço de produção e escoados para a superfície por pressão dentro da formação. No entanto, com o passar do tempo a pressão da formação se reduz até que a extração não possa ser mais mantida, estágio no qual alguma forma de extração artificial ou assistida é requerida. Uma forma comum de extração artificial envolve a injeção de um meio fluido na formação em esgotamento através um furo de poço de injeção o qual se estende a partir da superfície a fim de deslocar os hidrocarbonetos da formação. Convencionalmente, o meio fluido é aquoso, e pode ser produzida água ou água do mar ou similar. A injeção de fluido, desta maneira, também pode ser utilizada como uma forma de suporte da matriz a fim de evitar colapso do reservatório depois que os hidrocarbonetos tiverem sido removidos.

Quando a água de injeção é utilizada para deslocar hidrocarbonetos de uma formação, ou prover suporte da matriz, é importante que a água de injeção seja compatível com a química da formação e seja substancialmente livre de partículas suspensas ou dissolvidas e matéria coloidal e macromolecular. Isto é necessário para prevenir ou pelo menos minimizar obstrução da formação e poços associados, que ocorre quando partículas precipitadas ou suspensas ou similares acumulam e bloqueiam, ou tampam, as vias de passagem de fluido. Estas vias de passagem do fluido podem incluir poros, fraturas, fendas ou similares na formação rochosa contendo hidrocarbonetos, ou vias de passagem definidas pelos furos de poço de produção e injeção. Esta obstrução pode reduzir significativamente a produção de hidrocarbonetos e em casos críticos pode também finalizar a produção.

A fim de assegurar que a água ou fluido de injeção seja substancialmente livre de partículas suspensas ou dissolvidas e similar, é sabido na técnica tratar a água antes da injeção na formação. O tratamento normalmente inclui uma combinação de processos químicos e mecânicos ou físicos. Por exemplo, coagulantes ou floculantes podem ser adicionados a água para estimular a floculação onde grandes partículas ou flóculos, conhecidos como "floco", são formados. O floco pode então ser removido por sedimentação e/ou por filtração pelo que o coar mecânico remove uma proporção das partículas capturando-as no meio de filtro. Aparelhos de filtração convencionais em uso para tratar de água de injeção para remover tal material específico incluem filtros de múltiplos meios que consistem em duas ou mais camadas de materiais granulares diferentes ou classificados tais como cascalho, areia e antracito, por exemplo. O fluido ou água a ser tratado passa através do filtro e quaisquer partículas suspensas ou dissolvidas ou similar vão ser retidas nos nas interstícios entre os grânulos das diferentes camadas.

Com relação ao entupimento causado pela formação e acumulação de precipitado, isto ocorre quando espécies iônicas no fluido ou água de injeção, combinam ou reagem com espécies iônicas compatíveis na água presente na formação, produzindo uma precipitado ou incrustação. Por exemplo, ânions divalentes de sulfato (SO42") na água de injeção, vão se combinar com vários cátions que podem estar presentes na água de formação, para formar precipitados substancialmente insolúveis. Por exemplo, a água de formação pode conter, entre outros: cátions de bário (Ba2+), que quando combinado com sulfato produzem um precipitado sulfato de bário ou barita; cátions de estrôncio (Sr2+ ), resultando na formação de um precipitado de sulfato de estrôncio; ou cátions de cálcio (Ca2+), resultando na formação de um precipitado ou incrustação de sulfato de cálcio ou anidrita. Como mostrado acima, estes precipitados resultantes são substancialmente insolúveis, especialmente a barita, tornando qualquer processo de purga e remoção/espremedura de precipitado extremamente difícil, complicado e caro.

Adicionalmente, a presença de sulfato na água ou fluido de injeção, proporciona uma fonte de enxofre cujo sulfato termofílico reduz bactérias (SRB) que podem estar presentes na alimentação da formação, produzindo sulfeto de hidrogênio (H2S), que causa acidez no poço. O sulfeto de hidrogênio é extremamente corrosivo e equipamento especializado deve ser usado para acomodar os hidrocarbonetos "ácidos", tanto no estágio de extração/produção quanto no estágio de processamento. Usar água de injeção com um alto teor de sulfato pode assim tornar ácido um poço originalmente "doce".

Vários métodos foram para criar uma solução preventiva removendo os íons divalentes precursores ou problemáticos da água de injeção antes da injeção na formação. Por exemplo, a referência da técnica anterior US 4.723.603 descreve um processo no qual uma água de alimentação da é tratada para remover íons precursores por um processo de osmose reversa, para produzir um produto de água de injeção tratado.

Acontece muitas vezes o caso, no entanto, que uma espécie iônica seja preferencialmente retida, e que a concentração de uma espécie iônica seja controlada. Por exemplo, a presença de íons monovalentes, tais como íons cloreto, sódio e potássio, dentro da água de injeção, pode ter um efeito benéfico sobre a formação, por exemplo ajudando a estabilizar argilas e similares. No entanto, quando a osmose reversa é utilizada para tratar água de injeção, isto em geral exclui substancialmente a maioria de íons da água, de tal modo que na qual a água de injeção tenha uma concentração de uma espécie iônica particular que é muito baixa. Além disso, em operações de filtração, tais como nano-filtração, que geralmente permitem a passagem de íons monovalentes, é difícil controlar a concentração de saída desses íons no grau requerido, e depende de fatores tais como a concentração iônica da água de alimentação, eficiência de fluxo do meio de filtração, temperatura, pressão de alimentação, pH e similares.

Está, entre os objetos de modalidades da presente invenção, eliminar ou pelo menos suavizar problemas associados com métodos da técnica anterior de tratar um fluido para injeção em uma formação contendo hidrocarbonetos. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é previsto um aparelho para tratar um fluido a ser injetado em uma formação subterrânea contendo hidrocarbonetos, dito aparelho compreendendo:

um sistema de dessalinização tendo uma entrada de fluido para receber um primeiro fluido de alimentação e uma primeira saída de fluido para fornecer um primeiro fluido produto;

uma instalação de remoção seletiva de espécies iônicas, tendo uma entrada de fluido para receber uma segundo fluido de alimentação e uma saída de fluido para fornecer um segundo fluido produto; e

um dispositivo de mistura para misturar pelo menos uma parte do primeiro fluido produto e pelo menos uma parte do segundo fluido produto, para prover um terceiro fluido produto.

De forma vantajosa, em uso, o aparelho é ajustado para prover o terceiro fluido produto tendo uma concentração de espécies iônicas preferida, cuja concentração pode ser prontamente controlada e adaptada para atender exigências específicas do produto. Preferivelmente, o terceiro fluido produto é provido para ser injetado na formação contendo hidrocarbonetos.

Preferivelmente, o sistema de dessalinização é ajustado para prover o primeiro fluido produto tendo uma menor concentração de sal químico que o primeiro fluido de alimentação.

Vantajosamente, o sistema de dessalinização pode ser adaptado para receber o primeiro fluido de alimentação compreendendo pelo menos espécies iônicas monovalentes, e em uso, o sistema de dessalinização pode ser adaptado para rejeitar uma parte substancial das ditas espécies iônicas monovalentes provenientes do primeiro fluido de alimentação. Em uma modalidade preferida, o primeiro fluido de alimentação compreende pelo menos espécies iônicas monovalentes, tais como íons cloreto, íons sódio e íons potássio, e espécies iônicas divalentes, tais como ânions sulfato, e o sistema de dessalinização é adaptado para rejeitar uma parte substancial das ditas espécies iônicas monovalentes e divalentes provenientes do primeiro fluido de alimentação. O sistema de dessalinização é preferivelmente ajustado para rejeitar uma parte substancial de todas as espécies iônicas do primeiro fluido de alimentação, de forma que a concentração iônica do primeiro fluido produto seja menor que a concentração iônica do primeiro fluido de alimentação.

Preferivelmente, o sistema de dessalinização compreende uma segunda saída de fluido para fornecer uma corrente de concentrado a partir da mesma, em que onde a corrente de concentrado tem uma concentração de sal químico mais alta que o primeiro fluido de alimentação.

Em uma modalidade da presente invenção, o sistema de dessalinização compreende um separador térmico tal como um evaporador, por exemplo, uma instalação de destilação de múltiplo efeito, ou uma instalação de dessalinização instantânea ou similar, ou qualquer combinação apropriada das mesmas.

Alternativamente, ou adicionalmente, o sistema de dessalinização compreende um sistema de filtração por osmose reversa compreendendo uma ou mais membranas de osmose reversa, que podem ser dispostas de qualquer maneira convencional. Em uma modalidade preferida, o sistema de filtração por osmose reversa opera em um modo de fluxo cruzado produzindo assim uma corrente de concentrado que tem uma elevada concentração de espécies iônicas.

Preferivelmente, a instalação de remoção seletiva de espécies iônicas é adaptada para receber o segundo fluido de alimentação, compreendendo pelo menos duas espécies iônicas, em que a instalação de remoção seletiva de espécies iônicas é adaptada para rejeitar uma parte substancial de pelo menos uma espécie iônica proveniente do segundo fluido de alimentação, enquanto permite que uma parte substancial de pelo menos uma outra espécie iônica preferida, passar para o segundo fluido produto. Consequentemente, o segundo fluido produto tem vantajosamente, uma menor concentração de pelo menos uma espécie iônica que a concentração da mesma espécie iônica presente no segundo fluido de alimentação, enquanto se mantém substancialmente a mesma concentração da espécie iônica preferida.

Esta disposição portanto provê um segundo fluido produto tendo uma baixa concentração de pelo menos uma espécie iônica, enquanto tem uma concentração relativamente maior de pelo menos uma espécie iônica preferida.

A concentração da espécie iônica preferida no segundo fluido produto pode ser rapidamente determinada por métodos convencionais. Consequentemente, um volume especificado do segundo fluido produto pode ser misturado com um volume especificado do primeiro fluido produto para produzir o terceiro fluido produto, tendo uma concentração pré-determinada das espécies iônicas preferidas, enquanto tem uma baixa concentração dessas espécies iônicas rejeitadas pela instalação de remoção seletiva de espécies iônicas. Desta maneira, o terceiro fluido produto pode ser apropriadamente e acuradamente condicionado em termos da concentração iônica, para ser compatível com os fluidos da formação dentro do poço no qual o terceiro fluido produto deve ser injetado.

Preferivelmente, a instalação de remoção seletiva de espécies iônicas preferida é uma instalação de remoção de sulfato. Preferivelmente ainda, a instalação de remoção de espécies iônicas compreende pelo menos uma, e preferencialmente uma pluralidade de membranas de nano-filtração, preferivelmente adaptadas para rejeitar ânions divalentes de sulfato (SO4 ") enquanto permitindo que íons monovalentes passem através delas. As membranas de filtração podem permitir que íons tais como íons sódio, íons cloreto e íons potássio, por exemplo, passem através delas, em que tais íons podem ter um efeito benéfico sobre a formação estabilizando argilas e similares.

Em uma modalidade, o primeiro fluido de alimentação pode compreender água do mar. Alternativamente ou adicionalmente, o primeiro fluido de alimentação pode compreender salmoura ou água produzida proveniente de uma fonte subterrânea, tal como de uma formação contendo hidrocarbonetos.

O segundo fluido de alimentação pode compreender água do mar e/ou água produzida. Preferivelmente, a segunda água de alimentação alternativamente ou adicionalmente compreende a corrente de concentrado proveniente da segunda saída de fluido do sistema de dessalinização.

Vantajosamente, o aparelho pode compreender uma primeira unidade de filtração tendo um meio de filtração adaptado para filtrar o primeiro fluido de alimentação antes de ser fornecido à instalação de dessalinização. Assim, quaisquer colóides, floculantes, articulados e espécies solúveis de alta massa molecular e similares serão retidos pelo meio de filtração por um mecanismo de exclusão para tamanho para espécies concentradas, fracionadas ou dissolvidas ou em suspensas em filtro dentro do primeiro fluido de alimentação. A primeira unidade de filtração, portanto ajuda a prevenir a incrustação da instalação de dessalinização por partículas e colóides e similares. O meio de filtração pode compreender de material particulado, tal como areia que pode ser tamanho uniforme, ou, pode alternativamente ser graduada. Alternativamente a primeira unidade de filtração pode compreender pelo menos uma e preferivelmente múltiplas membranas de filtração, o mais preferivelmente membranas de ultra ou micro filtração.

O aparelho pode ainda compreender uma segunda unidade de filtração adaptada para filtrar o segundo fluido de alimentação, antes de ser fornecido à instalação de remoção de espécies iônicas. A segunda unidade de filtração pode ser similar à primeira unidade de filtração.

De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é previsto um método de tratar fluido a ser injetado em uma formação subterrânea contendo hidrocarbonetos, dito método compreendendo as seguintes etapas:

escoar um primeiro fluido de alimentação através de um sistema de dessalinização para produzir um primeiro fluido produto;

escoar um segundo fluido de alimentação através de uma instalação de remoção seletiva de espécies iônicas para produzir um segundo fluido produto tendo uma concentração de espécies iônicas conhecida; e

misturar pelo menos uma parte do primeiro fluido produto com pelo menos uma parte do segundo fluido produto para produzir um terceiro fluido produto. Preferivelmente, o terceiro fluido produto é adaptado para ser injetado em uma formação contendo hidrocarbonetos. Assim, pode ser provido este terceiro fluido produto que tenha uma concentração iônica predeterminada preferivelmente compatível com os fluidos da formação dentro da formação contendo hidrocarbonetos.

Preferivelmente, o segundo fluido de alimentação compreende uma corrente de concentrado fornecida a partir do sistema de dessalinização.

Preferivelmente, a instalação de remoção seletiva de espécies iônicas é uma instalação de remoção de sulfatos para remoção de íons de sulfato divalentes do fluido de injeção. Preferivelmente também, a instalação de remoção seletiva de espécies iônicas compreende pelo menos uma membrana de nano-filtração.

Vantajosamente, o método ainda envolve a etapa de escoar pelo menos o primeiro fluido de alimentação através de uma unidade de filtração antes de ser fornecido ao sistema de dessalinização.

De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é previsto um sistema de injeção para injetar fluido em uma formação subterrânea contendo hidrocarbonetos, dito sistema compreendendo:

um sistema de dessalinização, tendo uma entrada de fluido para receber um primeiro fluido de alimentação e uma primeira saída para fornecer um primeiro fluido produto;

uma instalação de remoção seletiva de espécies iônicas tendo uma entrada de fluido para receber um segundo fluido de alimentação e uma saída de fluido para fornecer um segundo fluido produto;

um dispositivo misturador para misturar pelo menos uma parte do primeiro fluido produto e pelo menos uma parte do segundo fluido produto para produzir um terceiro fluido produto; e

um dispositivo de bomba de injeção adaptado para pressurizar o terceiro fluido produto a ser injetado em uma formação contendo hidrocarbonetos.

Preferivelmente, a instalação de remoção seletiva de espécies iônicas é uma instalação de remoção de sulfato.

De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, é previsto um aparelho para tratar um fluido a ser injetado em uma formação subterrânea contendo hidrocarbonetos, dito aparelho compreendendo:

uma instalação de remoção seletiva de espécies iônicas tendo uma entrada de fluido para receber um primeiro fluido de alimentação e uma primeira saída de fluido para fornecer um primeiro fluido produto tendo uma concentração iônica menor que o primeiro fluido de alimentação;

uma instalação de remoção seletiva de espécies iônicas, tendo uma entrada de fluido para receber um segundo fluido de alimentação e uma saída de fluido para fornecer um segundo fluido produto tendo uma concentração de uma espécie iônica específica menor que o segundo fluido de alimentação; e

um dispositivo misturador para misturar pelo menos uma parte do primeiro fluido produto e, pelo menos, uma parte do segundo fluido produto para produzir um terceiro fluido produto.

DESCRIÇÃO RESUMIDAS DOS DESENHOS

Estes e outros aspectos da presente invenção serão agora descritos, somente para exemplificar, em referência aos desenhos anexados, nos quais:

A figura 1 é uma representação diagramática de uma modalidade de um aparelho para tratar água a ser injetada em uma formação contendo hidrocarbonetos, de acordo com a presente invenção.

A figura 2 mostra uma representação diagramática de uma modalidade alternativa de um aparelho para tratar água a ser injetada em uma formação contendo hidrocarbonetos, de acordo com a presente invenção.

A figura 3 é uma representação diagramática de uma outra modalidade alternativa de um aparelho para tratar água a ser injetada em uma formação contendo hidrocarbonetos, de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

Referindo inicialmente à figura 1, ali é mostrada uma representação diagramática de um aparelho ou sistema de tratamento de água 10, de acordo com uma modalidade da presente invenção. O sistema 10 compreende um sistema de dessalinização, que na modalidade mostrada é uma instalação de osmose reversa 12, tendo uma pluralidade de membranas de osmose reversa, geralmente representadas pelo número de referência 14. A instalação de osmose reversa define uma entrada de fluido 16 para receber um fluido de alimentação 18 a partir de uma fonte de fluido (não mostrada), que pode ser água do mar ou salmoura, produzida a partir de uma formação subterrânea. As membranas 14 são dispostas para operar de um modo fluxo cruzado de forma que uma primeira corrente de fluido produto 20 é criada e fornecida a partir de uma primeira saída de fluido 22, e uma corrente de concentrado de fluido 24 é criada e fornecida a partir de uma segunda saída de fluido 26. Em virtude da instalação de osmose reversa 12 e membranas 14, o fluido produzido 20 tem uma concentração iônica significativamente menor que a do fluido de alimentação 18. A este respeito, deve ser observado que a instalação de osmose reversa 12 rejeita íons tanto monovalentes quanto divalentes provenientes do fluido de alimentação 18. Assim, em muitas circunstâncias a concentração de certas espécies iônicas na corrente de produto 20 pode ser muito baixa para ser diretamente injetada em um furo de poço 28. O sistema de tratamento 10 provê um meio de controlar o nível de certas espécies iônicas dentro de um fluido de injeção antes dele ser injetado em um poço 28, como será discutido em detalhe abaixo. Na modalidade da Figura 1, a corrente de concentrado de alta concentração iônica 24 pode ser descartada.

O sistema 10 compreende, além disso, uma instalação de remoção seletiva de espécies iônicas que na modalidade apresentada está na forma de uma instalação de remoção de sulfato 30, que compreende uma pluralidade de membranas de nano-filtração, geralmente representadas pelo número 32. Uma corrente de fluido de alimentação 34, que pode ser água do mar ou salmoura ou similar, é alimentada na instalação de remoção de sulfato 30 através da entrada de fluido 36. Como na instalação de osmose reversa 12, as membranas 32 na instalação de remoção de sulfato 30 operam de modo de fluxo cruzado, criando assim uma corrente de fluido produto 38 através de uma primeira saída de fluido 40 e uma corrente de concentrado 42 através de uma segunda saída de fluido 44. As membranas de nano-filtração 32 são adaptadas para rejeitar ânions sulfato (SO42") enquanto permitindo que íons monovalentes, tais como íons sódio, íons cloreto e íons potássio passem através da mesma. Conseqüentemente, a corrente de produto 38 irá consistir de agua com uma concentração relativamente alta de íons que pode ser benéfica para uma formação subterrânea, por exemplo, na medida que ela pode ajudar a estabilizar argilas da formação e similares, ainda com uma baixa concentração de ânions sulfato, que evitam a formação de precipitados insolúveis dentro do poço, se presentes no fluido de injeção.

A corrente de produto 38 com a benéfica concentração de íons é subseqüentemente misturada com a corrente do produto de baixa concentração de íons 20, proveniente da instalação de osmose reversa 12, com misturação da corrente de produto 20, 38 sendo geralmente representada pelo número de referência 46, para prover uma terceira corrente ou corrente de produto de injeção 48. Mais especificamente, a concentração de íons preferidos e benéficos dentro do fluxo do produto 38, pode ser prontamente determinada de uma maneira convencional, por exemplo usando medidores de íons ou similares, e a partir disso, um volume requisitado preciso de corrente de produto 38 pode ser determinado e depois misturado com a corrente de produto 20, para criar uma corrente de injeção 48 com a necessária concentração de íons para compatibilidade com o poço 28. Em particular, a corrente de injeção 48 irá vantajosamente conter a necessária concentração de íons monovalentes preferidos tais como íons cloreto, enquanto contendo o mínimo de íons sulfato. Esta disposição então, permite controle preciso da concentração de iônica do fluido de injeção, para permitir que o fluido de injeção seja compatível com a formação.

A corrente de injeção 48 pode ser pressurizada e injetada no poço 28 por uma bomba de injeção 50.

Referência é agora feita à figura 2 onde é mostrada um representação diagramática de um sistema de tratamento de água 110 de acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção. O sistema 110 é similar ao sistema 10 da Figura 1, e assim os componentes idênticos compartilham números de referência idênticos, incrementados por 100. O sistema 110 também inclui uma instalação de osmose reversa produzindo um fluido produto 120 e uma corrente de concentrado 124 a partir de uma corrente de fonte de fluido 118. Também, o sistema 110 inclui uma instalação de remoção de sulfato por nano-filtração 130, produzindo uma corrente de produto 138 e uma corrente de concentrado 142 a partir de uma corrente de fonte de fluido 134. No entanto, nessa modalidade, a corrente de fonte de fluido 134 é provida a partir da corrente de concentrado 124 proveniente da instalação de osmose reversa 112. Desta forma, a corrente de fonte 134 terá uma alta concentração de íons os quais vantajosamente podem passar através das membranas de nano-filtração 132 dentro da instalação de remoção de sulfato 130, provendo assim uma corrente de produto 138 com uma alta concentração correspondente desses íons.

As correntes de produto 120, 138 provenientes da instalação de osmose reversa 112 e da instalação de remoção de sulfato 130 podem então ser misturadas entre si, representadas pelo número 146, nas quantidades desejadas para prover uma corrente de injeção 148 com a necessária concentração iônica. A corrente de injeção pode então ser injetada no poço .128 via uma bomba de injeção 150.

Uma modalidade alternativa adicional de um sistema de tratamento de água 210 é mostrada na representação diagramática na figura 3, referência a que é feita agora. O sistema 210 é quase idêntico ao sistema 110 mostrado na Figura 2, e, como tal os componentes compartilham números de referência idênticos, incrementados de 100. No presente sistema 210, a corrente de fonte de alimentação 218 fornecida para a instalação de osmose reversa 212 é, primeiro, passada através de uma unidade de filtração 200 que compreende uma pluralidade de membranas de filtração, geralmente identificadas pelo número de referência 202. As membranas 202 podem compreender membranas de ultra-filtração, membranas de micro-filtração ou similares, ou qualquer combinação das mesmas. O fluido de alimentação 218 é forçado através da bancada de membranas 202 de tal forma que colóides, floculantes, partículas e espécies solúveis de alta massa molecular e similares serão retidas pelas membranas 202 por um mecanismo de exclusão de tamanho, para espécies concentradas, fracionadas ou dissolvidas em filtro ou suspensas dentro do fluido 218, para produzir um fluido filtrado 218a, que é dirigido para a instalação de osmose reversa 212. Esta disposição ajuda a evitar incrustação das membranas 214 dentro da instalação de osmose reversa .212 e das membranas 232 da instalação de remoção de sulfato 230.

Ainda que não mostrado, em cada modalidade acima mostrada, o fluido pode ser movimentado por pressão através de cada instalação de osmose reversa e instalação de remoção de sulfato por disposições de bomba apropriadas, que podem ser bombas de pressão positiva ou bombas de vácuo.

Deve ser entendido que as modalidades descritas são meramente exemplares da presente invenção, e que modificações podem ser feitas nas mesmas sem sair do escopo da invenção. Por exemplo, as disposições mostradas podem ser utilizadas para prover uma corrente de fluido com uma concentração iônica desejada para ser usada em um processo alternativo, e não deve ser restrita para uso em aplicações de injeção de furos de poços. Adicionalmente, a instalação de osmose reversa em cada modalidade, pode ser substituída por uma instalação de dessalinização térmica, tal como uma instalação de destilação de múltiplo efeito, instalação de destilação instantânea ou similar, ou qualquer combinação apropriada delas. Adicionalmente, os sistemas mostrados podem incluir um processo de retrolavagem ou outro sistema de limpeza para limpar as membranas dentro das instalações de osmose reversa e de remoção de sulfato. Além disso, os sistemas descritos pode compreender também um desaerador a fim de remover oxigênio e outros gases do fluido sendo tratado.

Claims

1. Aparelho para tratamento de um fluido a ser injetado em uma formação subterrânea contendo hidrocarbonetos, dito aparelho caracterizado pelo fato de que compreende: um sistema de dessalinização tendo uma entrada de fluido para receber um primeiro fluido de alimentação e uma primeira saída de fluido para fornecer um primeiro fluido produto; uma instalação de remoção seletiva de espécies iônicas, tendo uma entrada de fluido para receber um segundo fluido de alimentação e uma segunda saída de fluido para fornecer um segundo fluido produto; e um dispositivo misturador para misturar pelo menos uma parte do primeiro fluido produto com pelo menos uma parte do segundo fluido produto para prover um terceiro fluido produto.

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo misturador é adaptado para prover um terceiro fluido produto tendo uma concentração de espécies iônicas preferida.

3. Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o terceiro fluido produto é provido a partir do dispositivo misturador para ser injetado em uma formação subterrânea contendo hidrocarbonetos.

4. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o sistema de dessalinização é adaptado para prover um primeiro fluido produto tendo um menor concentração química de sal que o primeiro fluido de alimentação.

5. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema de dessalinização é adaptado para receber o primeiro fluido de alimentação compreendendo pelo menos espécies iônicas monovalentes, e em uso o sistema de dessalinização é adaptado para rejeitar uma parte substancial da dita espécie iônica monovalente proveniente do primeiro fluido de alimentação.

6. Aparelho de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que o primeiro fluido de alimentação compreende pelo menos espécies iônicas monovalentes e espécies iônicas divalentes, e o sistema de dessalinização é adaptado para rejeitar uma parte substancial das ditas espécies iônicas monovalentes e divalentes provenientes do primeiro fluido de alimentação.

7. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema de dessalinização compreende um segundo fluido de alimentação para fornecer uma corrente de concentrado a partir do mesmo, onde a corrente de concentrado tem uma maior concentração de sal que o primeiro fluido de alimentação.

8. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema de dessalinização compreende um separador térmico.

9. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema de dessalinização compreende um sistema de filtração por osmose reversa que compreende pelo menos uma membrana de osmose reversa.

10. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a instalação de remoção seletiva de espécies iônicas é adaptada para receber um segundo fluido de alimentação compreendendo pelo menos duas espécies iônicas, onde a instalação de remoção seletiva de íons é adaptada para rejeitar uma parte substancial de pelo menos uma espécie iônica proveniente do segundo fluido de alimentação, enquanto permitindo a passagem de uma parte substancial de pelo menos uma outra espécie iônica preferida para passar para o segundo fluido produto.

11. Aparelho de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que um volume especificado do segundo fluido produto pode ser misturado com um volume especificado do primeiro fluido produto para produzir um terceiro fluido produto, tendo uma predeterminada concentração de espécies iônicas preferidas.

12. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a instalação de remoção seletiva de espécies iônicas é uma instalação de remoção de sulfato.

13. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a instalação de remoção seletiva de espécies iônicas compreende pelo menos uma membrana de nano-filtração.

14. Aparelho de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a membrana de nano-filtração é adaptada para rejeitar ânions divalentes de sulfato (SO4 ") enquanto permitindo que íons monovalentes passem através da mesma.

15. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro fluido de alimentação compreende água do mar.

16. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro fluido de alimentação compreende salmoura ou água produzida a partir de uma fonte subterrânea.

17. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo fluido de alimentação compreende água do mar.

18. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo fluido de alimentação compreende salmoura ou água produzida a partir de uma fonte subterrânea.

19. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo fluido de alimentação compreende uma corrente de concentrado proveniente da saída do segundo fluido do sistema de dessalinização.

20. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma primeira unidade de filtração tendo um meio de filtração adaptado para filtrar o primeiro fluido de alimentação antes de ser fornecido para a instalação de dessalinização.

21. Aparelho de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o meio de filtração compreende material em partículas.

22. Aparelho de acordo com a reivindicação 20 ou 21, caracterizado pelo fato de que a primeira unidade de filtração compreende pelo menos uma membrana de filtração.

23. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma segunda unidade de filtração adaptada para filtrar um segundo fluido de alimentação antes de ser fornecido para a instalação de remoção seletiva de espécies iônicas.

24. Método de tratar fluido a ser injetado em uma formação subterrânea contendo hidrocarbonetos, dito método caracterizado pelo fato de compreende as etapas de: escoar um primeiro fluido de alimentação através de um sistema de dessalinização para produzir um primeiro fluido produto; escoar um segundo fluido de alimentação através de uma instalação de remoção seletiva de espécies iônicas para produzir um segundo fluido produto tendo uma concentração de espécies iônicas conhecida; e misturar pelo menos um primeiro fluido produto com pelo menos uma parte do segundo fluido produto para formar um terceiro fluido produto.

25. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o terceiro fluido produto é adaptado para ser injetado em uma formação contendo hidrocarbonetos.

26. Método de acordo com a reivindicação 24 ou 25, caracterizado pelo fato de que o segundo fluido de alimentação compreende uma corrente de concentrado fornecida a partir do sistema de dessalinização.

27. Método de acordo com as reivindicações 24, 25 ou 26, caracterizado pelo fato de que a instalação de remoção de espécies iônicas compreende uma instalação de remoção de sulfato para remoção de íons sulfato divalentes do fluido de injeção.

28. Método de acordo com as reivindicações 24 a 27, caracterizado pelo fato de que a instalação de remoção de espécies iônicas compreende pelo menos uma membrana de nano-filtração.

29. Método de acordo com as reivindicações 24 a 28, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de fazer escoar pelo menos o primeiro fluido de alimentação através da unidade de filtração antes de ser fornecido ao sistema de dessalinização.

30. Sistema de injeção de fluido em uma formação contendo hidrocarbonetos, dito sistema caracterizado pelo fato de que compreende: um sistema de dessalinização tendo uma entrada de fluido para receber um primeiro fluido de alimentação e uma primeira saída de fluido para fornecer um primeiro fluido produto; uma instalação de remoção seletiva de espécies iônicas tendo uma entrada de fluido para receber um segundo fluido de alimentação e uma saída de fluido para fornecer um segundo fluido produto; um dispositivo misturador para misturar pelo menos uma parte do primeiro fluido produto e pelo menos uma parte do segundo fluido produto para formar um terceiro fluido produto; e um dispositivo de bomba de injeção adaptado para pressurizar o um terceiro fluido produto a ser injetado na formação contendo hidrocarbonetos.

31. Sistema de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que a instalação de remoção de espécies iônicas compreende uma instalação de remoção de sulfato.

32. Aparelho para tratar o fluido a ser injetado em uma formação subterrânea contendo hidrocarbonetos dito aparelho caracterizado pelo fato de que compreende: uma instalação de remoção de espécies iônicas tendo uma entrada de fluido para receber um primeiro fluido de alimentação e uma primeira saída de fluido para fornecer um primeiro fluido produto tendo uma concentração iônica inferior à do primeiro fluido de alimentação; uma instalação de remoção seletiva de espécies iônicas tendo uma entrada de fluido para receber um segundo fluido de alimentação e uma saída de fluido para fornecer um segundo fluido produto tendo uma concentração de espécies iônicas específicas inferior à do segundo fluido de alimentação; e um dispositivo misturador para misturar pelo menos uma parte do primeiro fluido produto e pelo menos uma parte do segundo fluido produto para formar um terceiro fluido produto.