BRPI0815845B1 - Método para recuperar petróleo a partir de um poço de petróleo. - Google Patents
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Description
(54) Título: MÉTODO PARA RECUPERAR PETRÓLEO A PARTIR DE UM POÇO DE PETRÓLEO. (51) Int.CI.: E21B 43/00 (30) Prioridade Unionista: 27/08/2007 US 60/968,180 (73) Titular(es): VEOLIA WATER TECHNOLOGIES, INC.
(72) Inventor(es): KEITH R. MINNICH; DAN PETERSON “MÉTODO PARA RECUPERAR PETRÓLEO A PARTIR DE UM POÇO DE PETRÓLEO”
REFERÊNCIA CRUZADA AO PEDIDO RELACIONADO
Este pedido reivindica a prioridade sob 35 U.S.C. § 119(e) do seguinte pedido condicional Pedido US N° de Série 60/968.180 depositado em 27 de agosto de, 2007. O pedido é incorporado em sua totalidade por referência no mesmo.
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente se refere a um processo para a recuperação de petróleo pesado e mais particularmente, a um processo de recuperação de petróleo que utiliza um sistema de evaporação de compressão de vapor mecânico para tratar a água produzida.
FUNDAMENTOS
A recuperação de petróleo convencional envolve perfurar um poço e bombear uma mistura de petróleo e água a partir do poço. Petróleo é separado da água e a água é usualmente injetada em uma formação de subsuperfície. A recuperação convencional trabalha poços para petróleo de baixa viscosidade. Entretanto, processos de recuperação de petróleo convencionais não trabalham bem para a mais alta viscosidade, ou petróleo pesado.
Os processos de recuperação do petróleo intensificado utiliza métodos térmicos para melhorar a recuperação de petróleo pesados a partir dos reservatórios de sub-superfície. A injeção de vapor em formações que carregam petróleo pesado é um método de recuperação intensificado amplamente praticado. Tipicamente, diversas toneladas de vapor são requeridas para cada tonelada de petróleo recuperado. Vapor aquece o petróleo no reservatório, que reduz a viscosidade do petróleo e deixa o petróleo escoar a um poço de coleta. O vapor condensa e mistura-se com o petróleo, o vapor condensado sendo denominado água produzida. A mistura de petróleo e água produzida que escoam para o poço de coleta é bombeado à superfície. O petróleo é separado da água produzida por processos convencionais utilizados em operações de recuperação de petróleo convencionais.
Por razões econômicas e ambientais é desejável reciclar a água produzida usada na recuperação de petróleo intensificada pela injeção de calor. Isto é realizado pelo tratamento da água produzida, produzindo uma água de alimentação e direcionando-se a água de alimentação tratada a um gerador de corrente ou caldeira que produz vapor. O ciclo de água completo inclui as etapas de:
• injetar o vapor em uma formação que carrega petróleo, • condensar o vapor para aquecer o petróleo após o que o vapor condensado mistura-se com o petróleo para formar uma mistura petróleo-água, • coletar a mistura petróleo-água em um poço, • bombear a mistura petróleo-água à superfície, • separar o petróleo da mistura petróleo-água para produzir água produzida, • tratar a água produzida de modo que tomar-se o gerador de vapor ou água de alimentação da caldeira e • converter a água de alimentação em vapor que tem uma qualidade adequada para injeção na formação que carrega petróleo.
Tratar a água produzida para preparar a água de alimentação para a geração de vapor é desafiante. E conhecido tratar quimicamente a água produzida e submeter a água produzida a um processo de evaporação para formar destilados para a geração de água de alimentação de vapor. Em particular, é conhecido usar um evaporador e compressor de vapor mecânico para produzir o destilado. Entretanto, a água produzida tipicamente contém quantidades significantes dos compostos com base em sílica. Estes compostos com base em sílica tenderá a sujar o evaporador e outras superfícies dos processos pela incrustação ou deposição de sílica nas superfícies. Estas incrustações reduzem a condutividade de elementos de transferência de calor no equipamento e deste modo reduz a eficiência da evaporação e geração de vapor. Para prevenir ou retardar a sujeira das superfícies de transferência evaporadora a partir das incrustações baseadas em sílica, o pH da alimentação ao evaporador é convencionalmente aumentado para manter a solubilidade de sílica.
Existem reduções e desvantagens para os processos correntes. A adição de cáustico para elevar o pH representa um custo significante da operação. A alta concentração de cáustico é tipicamente não desejado em correntes de desgaste. Adicionalmente, enquanto o evaporador de compressão de vapor mecânico recupera aproximadamente 95 % de água da água produzida, a corrente concentrada remanescente é difícil para processar. O pH da corrente concentrada remanescente é usualmente maior do que 12. A neutralização da corrente causa a precipitação de sólidos e estes sólidos são muito difíceis para separar da solução aquosa. O processo de neutralização é também conhecido por algumas vezes liberar os gases tal como sulfito de hidrogênio. Estes sistemas tende-se a ser expansivo para operar e valioso para manter. Além disso, água produzida frequentemente inclui quantidades significantes de cálcio e magnésio que contribuem para a dureza. O pH maior promove a precipitação da dureza dos componentes, cálcio e magnésio. Este cria o potencial para a dureza do incrustamento das superfícies de transferência evaporadora se não controlado. O incrustamento ameaça a dureza e pode ser reduzido pela adição química na forma de um dispersante. O dispersante suspende as partículas de modo que estas não grudem e sujem as superfícies do evaporador. Neste período, este não parece que foi determinado quanta dureza pode ser controlada usando um dispersante visto que pouca existência de sistemas de operação de recuperação de petróleo pesado tem muito dureza inferior na água produzida. Entretanto, é antecipado que nos futuros processos de recuperação de petróleo pesado que a água produzida incluirá mais alta composição de água salobra e que a concentração da dureza na água produzida será significante. Os processos de pH maior com dispersante não pode ser efetivo em água produzida tendo uma concentração de dureza significante.
Além disso, os processos de recuperação de petróleo pesado utilizando os evaporadores produzem uma salmoura concentrada e apropriadamente dispondo desta salmoura concentrada ser algumas vezes problemáticas. Este é particularmente verdade com salmoura de alto pH. Salmoura de alto pH requer que os níveis de sílica sejam reduzidos para permitir o descarte e garantir que os precipitantes de sílica não tampem o poço de descarte. Este processo de tratamento envolve amplas quantidades dos ácidos como todos os cáusticos adicionados para aumentar o pH agora deve ser neutralizado. Como o pH é reduzido, as formas de géis de sílica que devem ser removidos a partir da salmoura. A experiência de operação é limitado por este processo de tratamento de salmoura, mas frequentemente o entupimento do equipamento e linhas foi relatado. Se a salmoura de alto pH será profunda injetada ao poço, o processo de tratamento é difícil, valioso e inseguro. Existe uma opção alternativa para a injeção de poço profundo e que seja descarte de caverna de sal. Entretanto, esta opção é significantemente mais cara do que a injeção de poço profundo.
Por esta razão, existe uma necessidade nos processos de recuperação de petróleo pesado para um sistema de evaporação de custo mais efetivo para o tratamento da água produzida e produção de uma corrente de estoque de alimentação relativamente puro para um sistema de geração de vapor.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
A presente invenção se refere a um processo para a limpeza e purificação da água produzida gerada na recuperação do petróleo pesado a partir de formações que conduz o petróleo. O processo inclui a evaporação da água produzida e formação de uma pasta de absorção para prevenir incrustação de sílica das superfícies do evaporador. A pasta de absorção pode ser formada pela adição dos compostos, que reagem para formar sólidos de absorção colocados em suspensão, ou pelos sólidos de absorção colocados em suspensão, à água produzida. Os sólidos colocados em suspensão formam uma pasta de cristais e sílica é absorvido aos cristais preferivelmente a fim de prevenir a incrustação do evaporador. O destilado do evaporador forma uma água purificada adequada para a geração de vapor que produz vapor para injeção na formação que conduz o petróleo.
Em um processo particular, uma mistura de petróleo/água é recuperada a partir de um poço de petróleo. Em seguida, o petróleo é separado da mistura de petróleo/água para produzir um produto de petróleo e água produzida tendo um contaminante tal como sílica dissolvida, dureza, ou petróleo residual. Um composto metálico tal como óxido de magnésio ou cloreto de magnésio, ou qualquer um de uma variedade de compostos de óxido metálicos, ou alume é misturado com a água produzida. Quando o óxido de magnésio ou cloreto de magnésio é misturado com a água produzida, hidróxido de magnésio é formado. Neste exemplo, o método inclui coprecipitação de hidróxido de magnésio e sílica. Em seguida, a água produzida tendo a sílica precipitada é direcionada a um evaporador que produz vapor e uma salmoura concentrada. O método ou processo ainda inclui a condensação do vapor para formar um destilado e direcionar o destilado a um gerador de corrente e aquecimento do destilado no gerador de vapor para produzir vapor. Em seguida, o vapor é injetado em um poço de injeção, dando origem à formação da mistura de petróleo/água.
Em um outro processo particular, uma mistura de petróleo/água é recuperada a partir de um poço de petróleo. Em seguida, o petróleo é separado da mistura de petróleo/água para produzir um produto de petróleo e água produzida tendo um contaminante tal como sílica dissolvida, dureza, ou petróleo residual. Um composto tal como um óxido ou complexo de óxido de Ti, Al, ou Si é misturado com a água produzida. Estas propriedades da superfície destes compostos são tais que a maioria da sílica é removida a partir da solução. Em seguida, a água produzida tendo apenas uma pequena quantidade de sílica solúvel é direcionada a um evaporador que produz vapor e uma salmoura concentrada. O método ou processo ainda inclui a condensação do vapor para formar um destilado e direcionar o destilado a um gerador de vapor e aquecimento do destilado no gerador de vapor para produzir vapor. Em seguida, o vapor é injetado em um poço de injeção, dando origem à formação da mistura de petróleo/água.
Os outros objetos e vantagens da presente invenção tomarão aparentes e óbvios a partir do estudo da seguinte descrição e acompanhamento dos desenhos que são meramente ilustrativos de tal invenção.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A Figura 1 é uma representação esquemática dos processos básicos para um processo de recuperação de petróleo pesado de acordo com a presente invenção.
A Figura 2 é uma ilustração esquemática de um processo de recuperação do petróleo pesado utilizando um reator de cristalização para a remoção de contaminantes tal como sílica a partir da corrente de água produzida antes da corrente de água produzida atingir um ou mais evaporadores.
A Figura 3 é um esquema que ilustra um processo similar aquela mostrado na Figura 2, mas que apenas uma membrana é associada com os evaporadores.
A Figura 4 é uma ilustração esquemática de um processo de recuperação do petróleo pesado incluindo um processo de cristalização para tratar uma porção de salmoura concentrada sendo circulada em tomo de um evaporador.
A Figura 5 é uma ilustração esquemática de um processo de recuperação do petróleo pesado similar aquele ilustrado na Figura 4, mas em que aqui é fornecido uma membrana, tal como uma membrana cerâmica, a jusante a partir do reator ou zona de cristalização.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Uma presente invenção abrange um processo de recuperação do petróleo pesado em que água produzida é purificada usando uma pasta de absorção com um processo de evaporação.
O destilado a partir do processo de evaporação forma água de alimentação para o uso na geração de vapor para a injeção nas formações subterrâneas que conduz o petróleo pesado. A pasta de absorção previne a incrustação das superfícies de transferência evaporadora pelos compostos de silica e em algumas formas de realização pela silica e dureza dos compostos na água produzida deste modo mantendo a eficiência do evaporador.
A recuperação de petróleo pesado utiliza o liberado por calor da condensação de vapor para liberar petróleo de depósitos que conduzem petróleo. A mistura petróleo-água resultante é coletada e bombeada à superfície onde o petróleo é separado a partir da partida da mistura que é denominada água produzida. A água produzida é usada novamente para a geração de vapor para alimentar-se novamente na formação que conduz petróleo. A presente invenção é direcionada, então, os método de tratar a água produzida usando uma pasta de absorção e evaporação para formar a geração de vapor de água de alimentação, deste modo reciclando uma maior porção de água usada no processo de recuperação de petróleo pesado.
A água produzida inclui íons inorgânicos dissolvidos, compostos orgânicos dissolvidos, sólidos orgânicos e inorgânicos recolocados em suspensão e gases dissolvidos. Os sólidos totais colocados em suspensão em água produzida podem variar. Tipicamente os sólidos colocados em suspensão em água produzida são menos do que cerca de 100 ppm e em alguns casos os sólidos colocados em suspensão em água produzida variam de cerca de 100 ppm a cerca de 150 ppm. Além disso, os sólidos colocados em suspensão, água produzida a partir dos processos de recuperação de petróleo pesado inclui sólidos orgânicos e inorgânicos dissolvidos na variação das proporções. Os sólidos dissolvidos, incluindo a dureza e em particular compostos com base em sílica, na água produzida tem o potencial para sujar o equipamento de evaporação pela incrustação das superfícies de transferência de calor. O tratamento adicional é, portanto desejável após a separação de água em petróleo para remover os compostos com base em sílica da água produzida antes da evaporação.
Em seguida, o termo sílica será usada por referir geralmente os compostos com base em sílica.
O processo de evaporação pode ser acompanhado usando qualquer um de uma variedade de evaporadores, incluindo, mas não limitado a evaporadores de recompressão de vapor mecânico, evaporadores de efeito múltiplo e evaporadores de película de queda. Além disso, as superfícies de transferência de calor do evaporador podem ser um tipo placa ou tipo tubular e podem ser horizontais e verticais, com a evaporação que ocorre do outro lado destas superfícies.
Vários pré-processos de tratamentos são geralmente utilizados para garantir a eficiência e efetividade do processo de evaporação. Em particular, devido a presença de quantidades significantes de sílica (tipicamente 175 ppm a 300 ppm como S1O2) na água produzida, a invenção inclui a pasta de absorção para prevenir incrustação de sílica no equipamento.
Retomando agora ao processo geral de acordo com a presente invenção, o processo é descrito esquematicamente na Figura 1. Agua produzida é direcionada a partir de uma etapa de separação água-petróleo a uma etapa de pré-aquecimento seguido pela desaeração, adição do composto de absorção, evaporação e geração de vapor. O pré-aquecimento e desaeração não são requeridos, mas são opcionais. Vapor a partir da etapa de geração do vapor é direcionada à formação que conduz petróleo onde o vapor onde o vapor condensa a liberação de calor ao petróleo livre a partir da formação. Uma mistura resultante petróleo-água é então coletado e bombeado à etapa de separação de água-petróleo, que completa o ciclo de água do processo de recuperação de petróleo pesado.
E apreciado que a separação água em petróleo, préaquecimento, desaeração e geração de vapor podem ser cada um acompanhado pelos métodos conhecidos aqueles com habilidade comum na técnica. A separação água em petróleo, por exemplo, será acompanhado pelo uso da separação da gravidade. O pré-aquecimento da água produzida intensifica a eficiência da remoção de CO2 dissolvida na desaeração subsequente. O pré-aquecimento, se usado, pode ser acompanhado pelo uso de um trocador de calor para recuperar o calor de uma ou mais correntes de desgaste ou de uma corrente de destilado. A remoção de CO2 dissolvido antes da evaporação é algumas vezes utilizado para evitar o acúmulo de CO2 na parte externa do evaporador. Tal acúmulo CO2 pode cobrir uma porção da área trocadora de calor do evaporador e afeta adversamente a capacidade de evaporação. A desaeração pode servir para remover o oxigênio para reduzir a corrosão no evaporador. A geração de vapor pode ser acompanhada pelo uso de caldeiras ou várias formas de geradores de vapores.
Retomando agora a pasta de absorção e processos de evaporação, a presente invenção previne ou reduz a dureza e incrustação com base em sílica das superfícies de transferência evaporadora. A incrustação é prevenida pela adição de químicas que compreende sólidos finos colocados em suspensão para formar uma pasta de absorção na recirculação da salmoura do processo de evaporação. Os sólidos colocados em suspensão formam cristais e os cristais fornecem locais de absorção preferenciais para sílica. A sílica absorve a pasta de absorção e é deste modo retirada da solução nos cristais antes do que a precipitação nas superfícies de transferência de calor do evaporador. A incrustação das superfícies do evaporador é deste modo reduzida ou prevenida, portanto preservando a eficiência do processo de evaporação.
Geralmente, a etapa de evaporação converte-se em pelo menos 90 % da água produzida a um vapor produzido que condensa para formar um destilado. O destilado forma a água de alimentação para o equipamento de geração de calor. Aquela porção da água produzida que não é vaporizada é conhecida como concentrado ou salmoura. A pasta de absorção forma uma parte do concentrado ou salmoura. O concentrado ou salmoura é circulado novamente no evaporador. Substancialmente todos os sólidos na água de alimentação do evaporador permanecem com o concentrado. Uma corrente de derramada ou descarregada do evaporador a partir do arco recirculação derrama uma porção de concentrado de recirculação ou salmoura para manter uma concentração de salmoura selecionada. A corrente descarregada do evaporador pode ser convertida em um sólido em um sistema de descarga líquido (ZLD) ou disposta em um poço de injeção.
Retomando agora a uma consideração mais detalhada da pasta de absorção material e o desenvolvimento da pasta de absorção, é apreciado que o composto pode ser adicionado à água produzida antes de entrar no evaporador ou no arco de recirculação da salmoura no evaporador. O material adicionado ao evaporador pode ser um óxido tal como óxido de magnésio, óxido de cálcio, hidróxido de cálcio, ou outros óxidos metálicos tal como óxido de alumínio ou óxido de ferro. Além disso, o material adicionado para formar a pasta de absorção pode ser um composto metálico tal como cloreto de magnésio. Além disso, o material adicionado para formar a pasta de absorção pode ser alume. Além disso, o material pode ser um composto tal como um óxido ou complexo de óxido de Ti, Al, ou Si, que tem propriedades de superfície particulares. A adição dos resultados do material na pasta de absorção no arco de recirculação da salmoura do evaporador. A pasta de absorção compreende locais de absorção preferenciais tal que a silica na água produzida preferivelmente absorve ou coprecipita com os cristais antes do que os depósitos de incrustação de formação nas superfícies de transferência de calor do evaporador.
No caso do uso de óxido de magnésio, magnésio é adicionado para manter uma razão de peso entre cerca de 0,5:1 e 3:1 de magnésio por silica na água produzida ou salmoura. Em um projeto do processo, a razão de magnésio (Mg) a silica (SiO2) é cerca de 1,0. Quando adicionado à água produzida, óxido de magnésio reage com a água para formar cristais de hidróxido de magnésio. Óxido de magnésio elevará o pH da água produzida. Os tamanhos de cristais de hidróxido de magnésio variam tipicamente de cerca de 0,5 a cerca de 10 p. A fim de facilitar a absorção de silica, o pH do concentrado ou salmoura deve ser em pelo menos 9,2 e preferivelmente na faixa de 10,2 a 11,2. O pH elevado devido ao óxido de magnésio adicionado reduz a solubilidade de hidróxido de magnésio. As quantidades substanciais de silica são retiradas da solução pelo absorção de hidróxido de magnésio. A silica retiradas da solução absorve o hidróxido de magnésio. A concentração de silica dissolvida é deste modo reduzida em um nível relativamente baixo. A pequena quantidade remanescente de silica tende-se a permanecer na solução e não produzir incrustação.
No caso da adição de óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio a água produzida para formar a pasta de absorção material, o material também é adicionado para manter uma razão de peso entre cerca de 0,5:1 e 3:1 da cálcio a silica na água produzida. O óxido de cálcio ou hidróxido de cálcio reage com a água produzida para formar uma paste de cristais de carbonato de cálcio. Os tamanhos dos cristais de carbonato de cálcio variam de cerca de 5 a cerca de 20 mícrons. A fim de facilitar a absorção de sílica, o pH do concentrado ou salmoura deve ser pelo menos 9,5 e preferivelmente na faixa de 10,2 a 11,2. Uma química tal como carbonato de sódio ou hidróxido de sódio ou algumas misturas de químicas é adicionada para ajustar o pH para promover a precipitação de cristais de carbonato de cálcio. Tipicamente, cerca de 90 % da sílica é absorvida e coprecipitada com os cristais de carbonato de cálcio.
No caso da adição de óxidos ou complexos de óxidos de Ti, Al, Si, ou compostos similares a água produzida para formar a pasta de absorção, o material também é adicionado para manter uma razão de peso entre cerca de 0,5:1 e 5:1 de metal a sílica na água produzida. As propriedades da superfície dos compostos são aqueles que a sílica é removida a partir da solução. Os tamanhos dos sólidos colocados em suspensão variam de cerca de 5 a cerca de 100 mícrons. Em uma forma de realização para facilitar a absorção de sílica, o pH do concentrado ou salmoura deve ser pelo menos 9,5 e preferivelmente na faixa de 10,2 a 11,2. Uma química tal como carbonato de sódio ou hidróxido de sódio ou algumas misturas de químicas são adicionado para ajustar o pH para promover a absorção. Tipicamente, cerca de 90 % de sílica é absorvido e coprecipitado com os cristais de carbonato de cálcio.
A Figura 2 ilustra um método de tratamento da água produzida onde o método utiliza o processo de pasta de absorção descrito acima em combinação com um par de evaporadores e um par de membranas. No caso do processo da Figura 2, aqui é fornecido dois evaporadores 110, 112 geralmente interpostos entre o reator de cristalização e caldeira ou gerador de vapor. Cada evaporador 110, 112 inclui a linha de recirculação de salmoura 114, 116. Ainda, os evaporadores 110, 112 incluem linhas de passagem de destilados 118, 120. E apreciado que os evaporadores 110, 112 na maneira convencional produz o vapor que é condensado para formar os destilados que por sua vez são direcionados a partir dos evaporadores 110, 112 por intermédio das linhas de passagem 118 e 120. As linhas de pesagem dos destilados 118 e 120 são comunicativamente conectados a um gerador de linha de alimentação de corrente 40 que por sua vez direciona o destilado produzido pelos evaporadores 110, 112 ao gerador de vapor.
Duas membranas cerâmicas 130 e 132 são associadas com os evaporadores 110, 112. Os detalhes da membrana cerâmica não são tratados aqui porque tal são, por si o material a presente invenção e ainda as membranas cerâmicas são conhecidas na técnica. Para um resumo da tecnologia de membrana cerâmica geral, um é referido as descobertas na Patente U.S. N° 6.165.553 e 5.611.931, os conteúdos de que são expressamente incorporados neste por referência. A membrana cerâmica 130 é interposta entre os evaporadores 110 e 112 enquanto a membrana cerâmica 132 é disposta a jusante do evaporador 112. Uma linha de alimentação de salmoura 122 estende-se a partir da linha de circulação de salmoura 114 a membrana cerâmica 130. A linha de alimentação de salmoura 124 estende-se de linha de recirculação salmoura 116 a membrana cerâmica 132. Uma linha de retomo 140 direciona a corrente de rejeito de uma ou ambas as membranas cerâmicas 130, 132 em um ou mais pontos a montante do primeiro evaporador 110. Como visto na Figura 2, uma porção de salmoura concentrada sendo recirculadas nas linhas 114 e 116 é direcionada as membranas 130 e 132. Cada uma das membranas 130 e 132 produz uma corrente de rejeito e uma corrente permeada. A corrente permeada da membrana cerâmica 130 é direcionada ao evaporador 112 enquanto a corrente permeada da membrana cerâmica 132 é destruída ou direcionada a outros pontos no processo para a purificação adicional. A linha de retomo 140 é unida nos segmentos 140A e 140B. O segmento 140A volta à corrente de rejeito ao evaporador 110. Isto é, segmento 140A volta ao rejeito no evaporador 110 ou a um ponto a montante do evaporador e a jusante da zona ou reator de cristalização. O segmento 140B volta ao rejeito da zona ou reator de cristalização. O retomo pode ser direcionado a zona de cristalização ou a um ponto a montante da zona de cristalização e preferivelmente a jusante a partir da unidade de separação de água/petróleo. A concentração de sólidos na linha de retomo 140 pode ser monitorada e uma vez a concentração de sólidos na linha de retomo atinge um limiar, as porções da corrente de rejeito podem ser direcionadas em uma corrente residual 28 que leva a um processo de drenagem. O processo de drenagem como mostrado na Figura 2 produz uma corrente residual concentrada 60 e corrente menos concentrada 29 que é reciclada a um ponto no processo a montante a partir da zona de cristalização. Em alguns casos, pode ser preferível apenas reciclar a corrente de rejeito a partir da primeira membrana cerâmica 130. Neste caso, a corrente de rejeito 142 a partir da membrana cerâmica 132 pode ser destruído ou direcionado a outros pontos ou áreas no processo. Nota-se que a linha de desvio 144 que se estende em tomo da primeira membrana cerâmica 130. Este permite a salmoura na linha 122 ou uma porção destas pelo desvio a primeira membrana cerâmica e será introduzida diretamente segundo o evaporador 112.
No processo da Figura 2, como debatido acima, um composto metálico tal como óxido de magnésio ou cloreto de magnésio é misturado com a água produzida no reator de cristalização. Em um exemplo, este resulta na formação de hidróxido de magnésio que coprecipita com a sílica na água produzida. Isto é, a sílica é absorvida pelos cristais de hidróxido de magnésio que são precipitados no reator de cristalização. Deste modo, a sílica precipitada eventualmente termina na recirculação da salmoura na linha de recirculação de salmoura 114. As porções substanciais da sílica precipitada são removidas pela primeira membrana cerâmica 130. A sílica residual solúvel no permeado a partir da membrana 130 eventualmente terminará na salmoura sendo circulada na linha 116. Salmoura da linha 116 é filtrada pela segunda membrana cerâmica 132 e visto que, a corrente de rejeito da segunda membrana também pode incluir a sílica precipitada bem como outros sólidos colocados em suspensão.
E postulado que o processo de absorção da pasta é mais eficiente se existe sólidos substanciais colocados em suspensão na água produzidos no reator de cristalização. Portanto, uma das funções servidas pela reciclagem da corrente de rejeito a partir da membrana cerâmica 130, 132 é que os sólidos colocados em suspensão são adicionados à água produzida no reator de cristalização. É postulado que as concentrações de sólidos recolocados em suspensão de 5.000 a 10.000 Mg/L na água produzida no reator de cristalização é vantajoso. Ainda é postulado que uma concentração de sólidos colocados em suspensão a fim de 20.000 a 30.000 Mg/L ainda é mais desejável. Visto que, o sistema e processo descrito na Figura 2 podem ser fornecidos com vários monitoramentos e controles que significam que são convencionais na indústria de água residual para o controle da concentração de sólidos colocados em suspensão da água produzida no reator de cristalização.
A Figura 3 ilustra um processo de pasta que é similar aquele debatido acima e mostrado na Figura 2. Entretanto, na forma de realização da Figura 3, é fornecido apenas uma membrana cerâmica 130 e é fornecido a jusante a partir do segundo evaporador 112. neste caso, a corrente de rejeito da membrana cerâmica 130 é reciclada por intermédio das linhas 140 e 140A ao evaporador 110 ou em um ponto a montante do evaporador 110. Além disso, algumas das correntes de rejeito podem ser reciclados ao reator de cristalização ou a um ponto a montante da reator de cristalização por intermédio 140B.
Nos processos debatidos acima e mostrados na Figuras 2 e 3, as membranas 130, função 132 como dispositivos separados. Em uma forma de realização particular, as membranas são membranas de cerâmicas. Entretanto, deve ser entendido e apreciado que estes dispositivos de separação devem ser na forma de outros tipos de membranas ou ainda outros tipos de filtros ou separação de dispositivos tal como um hidrociclone.
Nos processos mostrados nas Figuras 2 e 3, o período de retenção no reator de cristalização pode variar. Em uma forma de realização, o período de retenção é aproximadamente quarenta minutos e durante este período, a água produzida e o reagente de cristalização ou reagentes são misturados em toda parte. Também, nestes processos as formas de realização, o pH da água produzida pode variar, mas sob condições típicas, deve variar entre um pH de cerca de 9,2 a um pH de cerca de 10,5 e em um processo preferível de pH da água produzida deve variar de cerca de 9,7 a cerca de 10,0. Nos casos onde o reagente de cristalização é óxido de magnésio ou cloreto de magnésio, por exemplo, a razão de magnésio ao SiO2 é cerca de 0,5 a 3,0 e preferivelmente cerca de 1,0 como ppm Mg ao ppm SiO2. A quantidade do rejeito recirculado nos processos mostrados nas Figuras 2 e 3 pode variar. Em um processo exemplar, aproximadamente 60 % do rejeito pode ser recirculado a um ponto a montante. E postulado que uma taxa de recirculação preferível será aproximadamente.
Retomando à Figura 4, um outro processo de pasta de absorção é mostrado neste. Este processo de absorção de pasta é utilizado em conjunção com um evaporador. Mas o caso do processo de Figura 4, o reator de cristalização é disposto a jusante do evaporador 202 e em particular é localizado em uma corrente lateral 210 que conecta a linha de circulação de salmoura 206. Isto é, como resumido na Figura 4, água produzida resultante de separação água/petróleo é direcionada através da linha 204 ao evaporador 202. O evaporador 202 produz o vapor que é condensado e direciona como um destilado através da linha 208 a um gerador de corrente. Além disso, evaporador 202 produz a salmoura concentrada que é continuamente recirculada através do evaporador na linha de recirculação 206. Corrente lateral 210 conecta a linha de recirculação 206 e funções direta a uma porção de salmoura sendo circulado na linha 206 ao reator de cristalização. Existe, um reagente de cristalização tal como óxido de magnésio ou cloreto de magnésio junto com um cáustico tal como hidróxido de sódio é adicionado e misturado com a salmoura. Nesta forma de realização do processo, vários reagentes podem ser misturados com a salmoura concentrada aos precipitados de vários contaminantes tal como sílica a partir da salmoura concentrada. Por exemplo, vários compostos tal como óxido de magnésio, cloreto de magnésio, óxido de cálcio, óxido de alumínio, óxido férrico e outros precipitantes podem ser adicionados para causar os contaminantes ao precipitado. Como debatido acima, no caso de óxido de magnésio ou cloreto de magnésio, hidróxido de magnésio é formado e coprecipitado com sílica, substancialmente reduzindo a concentração de sílica dissolvida na salmoura. A salmoura incluindo sílica precipitada é direcionada a partir do reator de cristalização através da corrente lateral 210. Algumas das salmouras com um precipitado de sílica podem ser residuais por intermédio da linha 218. Os processos variáveis debatidos acima como período de retenção, pH, etc., podem variar a partir dos processos para processar. Geralmente, o processo variável debatido acima e que são aplicáveis ao processo da Figura 4 são geralmente o mesmo.
Retomando o processo da Figura 5, o processo de absorção de pasta é similar ao processo mostrado na Figura 4 exceto que a membrana 214 é fornecida na corrente lateral 210a jusante do reator de cristalização. Neste caso, a salmoura concentrada com sílica precipitada é direcionada a uma membrana 214 tal como uma membrana cerâmica. A membrana 214 produz uma corrente de rejeito que é direcionada a partir da membrana por intermédio da linha 216. O rejeito na linha 216 pode ser seletivamente residual através da linha 216C ou pode ser retomada por estes ou ambos os segmentos 216A ou 2168. A corrente de rejeito 216 é concentrada com os sólidos colocados em suspensão e todas as correntes de rejeito ou uma porção destas podem ser retomadas ao local de passagem da membrana 214. Todas ou uma porção do mesmo rejeito podem ser retomadas ao reator de cristalização de modo como para aumentar a concentração de sólidos colocados em suspensão no reator de cristalização.
Exemplo
Um teste de escala piloto foi realizado em uma amostra de água produzida. O objetivo deste teste foi determinar a tendência de incrustação. As dosagens de óxido de magnésio e de hidróxido de sódio foram misturadas com a água produzida para estimular o processo de absorção pasta. O teste foi realizado em uma recuperação de aproximadamente 97 %, significando que a massa por unidade de tempo do destilado produzido pelo evaporador simples usado foi de aproximadamente 97 % da massa por unidade de tempo da alimentação de água produzida ao evaporador 202. O teste piloto foi realizado usando-se uma película de queda de tubo simples que compreende um corpo de vapor, um trocador de calor de película de queda, bomba de recirculação de salmoura com condução de velocidade variável, condensador de superfície para vapores de processo, vapor e receptores de condensado de processo, tanque de alimentação e uma bomba de alimentação com uma velocidade de condução variável.
A alimentação usada para o teste piloto foi uma amostra de água produzida. Uma análise da amostra de água produzida é fornecida na
Tabela 1 abaixo.
Tabela 1.
| Descrição | Unidades | Alimentação para 97 % de recuperação |
| PÜ | 7,68 | |
| Total de Sólidos colocados em suspensão | PPm | 138 |
| Na amostra Filtrada: | ||
| Total de Sólidos (105° C) | % | 0,23 |
| Cinza (base de sólidos secos) | % | 34,7 |
| Sulfato | PPm | N.D. (interferência de cor) |
| Cloreto | PPm | 260 |
| Fluoreto | ppm | 2 |
| Sulfeto como S | PPm | <1 |
| TOC | PPm | 596 |
| COD | PPm | 2000 |
| Extraíveis de Hexano (HEM) | ppm | 26 |
| Compostos Fenólicos Totais como C6H5OH | ppm | 116 |
| Descrição | Unidades | Alimentação para 97 % de recuperação |
| TIC | ppm | 31 |
| Total de Alcalinidade como CaCO3 | PPm | 333 |
| Amônio (NH4) | ppm | 66 |
| Cálcio | PPm | 2 |
| Magnésio | PPm | 0,6 |
| Sódio | PPm | 321 |
| Potássio | PPm | 18 |
| Total de Sílica como S1O2 | PPm | 255 |
| Boro (por intermédio de AA) | PPm | <10 |
O teste piloto foi conduzido em uma série de dias. A amostra de água produzida foi tratada com 510 ppm de MgO e 25 ppm de NaOH. Novamente, a recuperação alvo foi de 97 %.
O evaporador piloto foi pré-transformado em pasta com óxido de magnésio e hidróxido de sódio. A pasta resultante continha 1,3 por cento de magnésio como Mg(OH)2. Uma porção desta mistura foi usada para carregar o evaporador piloto.
O teste piloto foi conduzido por um período de tempo de cerca de 340 horas e durante aquele tempo o coeficiente de transferência de calor para a troca de calor por película de queda vario de maneira leve mas consistente foi determinado ser de aproximadamente 0,9 a 1,0 do coeficiente de transferência de calor de partida. Após aproximadamente 340 horas de teste, o tubo evaporador de película de queda foi inspecionado. O topo do tubo foi observado ter descoloração normal e a porção remanescente do tubo pareceu limpa. Uma limpeza química foi realizada pela circulação de uma solução ácida branda no evaporador por três horas a 160° F (71,1° C). após a lavagem ácida, o tubo foi novamente inspecionado para observar que a descoloração foi removida. Tanto o coeficiente de transferência de calor quanto a limpeza do tubo observada seguindo o teste indicaram que o óxido de magnésio forneceu um controle eficaz de tendência de incrustação de sílica para a amostra de água produzida em uma recuperação de destilado nominal de 97 %.
Uma análise do concentrado do teste piloto de base de óxido de magnésio foi conduzida. A concentração de sílica dissolvida (S1O2) variou de 4 a 21 ppm no período de teste. O pH do concentrado variou de aproximadamente 9,86 a aproximadamente 10,24. Os sólidos totais colocados em suspensão como uma porcentagem do concentrado variou de cerca de 1,5 a 3,9.
O termo que direciona ou direto usado neste descreve um material ou fluxo sendo direcionado a uma parte de um processo abrange tanto direto quanto indireto. Por exemplo, o termo direciona pelo menos uma porção da corrente de salmoura ao segundo evaporador significa que a corrente de salmoura é direcionada direta ou indiretamente ao segundo evaporador.
A presente invenção pode, é claro, ser realizada de outra maneiras do que aquelas especificamente apresentadas neste sem divergir das características essenciais da invenção. As presentes formas de realização devem ser consideradas em todos os aspectos como ilustrativas e não restritivas e todas as mudanças estando dentro do significado e faixa de equivalência das reivindicações anexas são pretendidas serem abrangidas neste.
Claims (23)
- REIVINDICAÇÕES1. Método para recuperar petróleo a partir de um poço de petróleo, caracterizado pelo fato de que compreende:a. recuperar uma mistura de petróleo/água a partir do poço;5 b. separar petróleo da mistura de petróleo/água para produzir um produto de petróleo e água produzida tendo sílica dissolvida no mesmo;c. direcionar a água produzida em um evaporador e produzir corrente em uma salmoura concentrada;d. misturar o óxido de magnésio ou cloreto de magnésio com a 10 água produzida ou a salmoura concentrada e que forma hidróxido de magnésio;e. em que misturar o óxido de magnésio ou cloreto de magnésio com a água produzida ou a salmoura concentrada inclui dosar a água produzida ou salmoura concentrada com óxido de magnésio ou cloreto15 de magnésio a fim de manter a razão em peso de magnésio a sílica entre 0,5:1 a 3,0:1;f. coprecipitar o hidróxido de magnésio e a sílica a partir da água produzida ou da salmoura concentrada;g. condensar o vapor para formar um destilado;20 h. direcionar o destilado a um gerador de corrente e aquecer o destilado no gerador de vapor para a produção de vapor; e1. injetar o vapor em um poço de injeção, dar origem à formação da mistura de petróleo/água.
- 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo 25 fato de que inclui manter o pH da água produzida ou salmoura entre 9,8 a12,0.
- 3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui a dosagem da água produzida ou salmoura concentrada com óxido de magnésio ou cloreto de magnésio a fim de manter a razão em pesoPetição 870180028030, de 06/04/2018, pág. 16/22 de magnésio a sílica em 1:1.
- 4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o óxido de magnésio ou cloreto de magnésio é misturado com a água produzida causando a coprecipitação do hidróxido de magnésio e sílica
- 5 na água produzida e o método inclui:a. direcionar a água produzida com a sílica precipitada a um primeiro evaporador (110) e evaporação da água produzida para formar uma primeira corrente de salmoura (114) e uma primeira corrente de destilado (118) e10 b. direcionar pelo menos uma porção da primeira corrente de salmoura a um segundo evaporador (112) e evaporar pelo menos uma porção da primeira corrente de salmoura para produzir uma segunda corrente de salmoura (116) e uma segunda corrente de destilado (120).5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo15 fato de que inclui separar a segunda corrente de salmoura (116) em uma corrente de filtrado e uma corrente concentrada com sólidos colocados em suspensão e reciclagem de pelo menos uma porção da corrente concentrada com sólidos colocados em suspensão para o primeiro evaporador (110).
- 6. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo20 fato de que inclui manter o fator de concentração da água produzida direcionada ao primeiro evaporador abaixo do fator de concentração da primeira corrente de salmoura direcionada ao segundo evaporador.
- 7. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que inclui direcionar a segunda corrente de salmoura (116) a uma25 membrana de cerâmica (132, 130) e separar a segunda corrente de salmoura em uma corrente de filtrado e uma corrente de rejeito concentrada com sólidos colocados em suspensão (140) e reciclagem de pelo menos uma porção da corrente concentrada com sólidos colocados em suspensão (140A) ao primeiro evaporador ou a um ponto no processo onde a corrente de rejeitoPetição 870180028030, de 06/04/2018, pág. 17/22 é misturada com a água produzida.
- 8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que são fornecidos dois evaporadores (110, 112) e um primeiro dispositivo de separação (130) entre os dois evaporadores e o método inclui:5 a. direcionar a água produzida ao primeiro evaporador (110) e produzir uma primeira corrente de salmoura (114) e uma primeira corrente de destilado (118);b. direcionar a primeira corrente de salmoura ao dispositivo de separação (130) e separação da primeira corrente de salmoura em uma10 corrente de filtrado e uma corrente concentrada com sólidos colocados em suspensão (140);c. reciclar pelo menos uma porção da corrente concentrada com sólidos colocados em suspensão (140A) ao primeiro evaporador; ed. direcionar uma corrente de filtrado produzida pelo15 dispositivo de separação a um segundo evaporador (112) e produzir uma segunda corrente de salmoura (116) e uma segunda corrente de destilado (120).
- 9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de separação inclui pelo menos uma membrana20 cerâmica.
- 10. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que é fornecido um segundo dispositivo de separação (132) disposto a jusante do segundo evaporador e o método inclui direcionar pelo menos uma porção da segunda corrente de salmoura (116) ao segundo25 dispositivo de separação (132) e produzir uma segunda corrente de filtrado e uma segunda corrente concentrada com sólidos colocados em suspensão (140) e reciclagem de pelo menor uma porção da segunda corrente concentrada com sólidos colocados em suspensão (140A) ao primeiro evaporador.
- 11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizadoPetição 870180028030, de 06/04/2018, pág. 18/22 pelo fato de que inclui desviar do primeiro dispositivo de separação (130) disposto entre os dois evaporadores com pelo menos uma porção da primeira corrente de salmoura tal que uma porção da primeira corrente de salmoura (144) é direcionada ao segundo evaporador (112) sem ser filtrado pelo5 primeiro dispositivo de separação.
- 12. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui elevar o pH da salmoura ou água produzida de 9,8 a 12,0 pela mistura do óxido de magnésio ou cloreto de magnésio com água produzida.10
- 13. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que inclui direcionar um ou tanto a primeira quanto a segunda correntes de salmoura a uma membrana (130, 132) e produzir uma corrente de rejeito (140) e reciclar pelo menos uma porção da corrente de rejeito (140A) ao primeiro evaporador ou a um ponto no processo onde a corrente de rejeito15 é misturada com a água produzida.
- 14. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui:a. recircular a salmoura concentrada através de uma linha de recirculação de salmoura (206) associada com o evaporador (202);20 b. direcionar pelo menos alguma salmoura concentrada da linha de recirculação de salmoura a uma corrente lateral (210);c. misturar o óxido de magnésio ou cloreto de magnésio com a salmoura concentrada na corrente lateral e que forma hidróxido de magnésio na salmoura concentrada na corrente lateral e25 d. coprecipitar o hidróxido de magnésio e sílica da salmoura concentrada.
- 15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que inclui retornar pelo menos alguma salmoura concentrada da corrente lateral à linha de recirculação de salmoura.Petição 870180028030, de 06/04/2018, pág. 19/22
- 16. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que inclui, após a mistura com óxido de magnésio ou cloreto de magnésio com a salmoura concentrada na corrente lateral, direcionar a salmoura concentrada a uma membrana (214) disposta na corrente lateral e5 filtração da salmoura concentrada para formar uma corrente permeada e uma corrente de rejeito concentrada com os sólidos colocados em suspensão (216).
- 17. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a sílica é precipitada da água produzida ou salmoura concentrada; e em que o método inclui direcionar a água produzida com sílica10 precipitada ou a salmoura concentrada com a sílica precipitada a um separador e produzir uma corrente inferior de sólidos colocados em suspensão e uma corrente superior de sólidos colocados em suspensão concentrada com sólidos colocados em suspensão; e reciclagem em pelo menos uma porção da corrente superior de sólidos colocados em suspensão para a água produzida15 ou a salmoura concentrada para aumentar a concentração de sólidos colocados em suspensão no mesmo.
- 18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que inclui reciclar quantidades suficientes da corrente de rejeito à água produzida ou salmoura concentrada a fim de manter a concentração de20 sólidos colocados em suspensão na água produzida ou salmoura concentrada entre 10.000 a 30.000 mg/L.
- 19. Método para recuperar petróleo a partir de um poço de petróleo, caracterizado pelo fato de que compreende:a. recuperar uma mistura de petróleo/água a partir do poço;25 b. separar petróleo da mistura de petróleo/água para produzir um produto de petróleo e uma água produzida tendo sílica dissolvida no mesmo;c. direcionar a água produzida a um evaporador (202) e produzir corrente e uma salmoura concentrada;d. recircular a salmoura concentrada através de uma linha dePetição 870180028030, de 06/04/2018, pág. 20/22 salmoura recirculante (206) associada com o evaporador (202);e. direcionar a salmoura a partir da linha recirculante de salmoura a uma corrente lateral (210) tendo um tanque de mistura;f. misturar um precipitante com a salmoura concentrada no 5 tanque de mistura na corrente lateral;g. precipitar sílica na salmoura concentrada na corrente lateral;h. retornar pelo menos uma porção da salmoura concentrada com a sílica precipitada na corrente lateral à linha de recirculação de salmoura;10 i. condensar uma corrente produzida pelo evaporador para formar um destilado (208);j. direcionar um destilado a um gerador de corrente e aquecer o destilado no gerador de corrente para a produção de vapor; ek. injetar o vapor em um poço de injeção, dar origem à 15 formação da mistura de petróleo/água.
- 20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que inclui misturar o óxido de magnésio ou cloreto de magnésio com a salmoura concentrada no tanque de mistura na corrente lateral e que forma hidróxido de magnésio na salmoura concentrada na corrente lateral e20 coprecipitação de hidróxido de magnésio e sílica na salmoura concentrada na corrente lateral.
- 21. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que após a mistura do precipitante com a salmoura concentrada, direcionar a salmoura concentrada a uma membrana (214) e filtração da25 salmoura concentrada e produzir uma corrente de filtrado e uma corrente de rejeito concentrada com sólidos colocados em suspensão (216).
- 22. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que inclui reciclar pelo menos uma porção da corrente de rejeito (216) e mistura da corrente de rejeito com a salmoura concentrada a montantePetição 870180028030, de 06/04/2018, pág. 21/22 da membrana, aumentando a concentração de sólidos colocados em suspensão na salmoura concentrada.
- 23. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que inclui manter a concentração de sólidos colocados em5 suspensão no tanque de mistura entre 10.000 a 30.000 mg/L.Petição 870180028030, de 06/04/2018, pág. 22/221/5 ~~ MgO ouΟίθΟ MgCI NaOH2/5J gerador de vapor3/5
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