CN101835957B - 利用一个或多个膜回收重油的工艺 - Google Patents

Abstract

油回收工艺利用一个或多个膜来从产出水移除硅石和/或油。在一种方法中，该工艺包括从产出水分离油并沉淀硅石。具有沉淀硅石的产出水被导向至膜，诸如陶瓷膜，膜从产出水移除沉淀硅石。在一些情况下，存在残余油，也利用该膜来移除残余油。

Description

利用一个或多个膜回收重油的工艺

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求以下美国临时申请的优先权：在2007年8月27日提交的申请No.60/968,182。该申请通过全文引用结合到本文中。

技术领域

本发明涉及回收重油工艺，更具体地，涉及在水处理和水蒸汽发生工艺上游利用膜工艺从产出水移除硅石和残余油的油回收工艺。

背景技术

常规油回收涉及钻井和从该井抽取油与水的混合物。将油与水分离，且通常将水注入到地下地层内。常规回收对于低粘度油很有效。但常规油回收工艺对于较高粘度或重油不是很有效。

提高油回收(EOR)工艺采用热方法来改进从地下储集层回收重油。将水蒸汽注入到含重油地层是广泛实践的EOR方法。通常，需要数吨水蒸汽来回收每吨油。水蒸汽加热储集层中的油，这降低了油的粘度且允许油流到收集井。水蒸汽冷凝且与油混合，以形成油水混合物。油与水的混合物被抽取到表面。利用常规油回收操作中采用的常规工艺将油与水分离，以形成产生水。

出于经济和环境原因，需要再循环产出水。这通过以下操作完成：处理产出水；产生给水；以及，将处理过的给水导向到水蒸汽发生器或锅炉，并产生水蒸汽。完整的水循环包括以下步骤：

将水蒸汽注入到含油地层

冷凝水蒸汽以加热油，于是冷凝的水蒸汽与油混合以形成油水混合物；

在井中收集油水混合物；

将油水混合物抽取到表面；

将油从油水混合物分离以形成产出水；

处理产出水以形成水蒸汽发生设备的给水；以及

将给水转换成水蒸汽，其具有适合注入到含油地层内的大约70％至100％的品质。

水蒸汽发生设备可呈各种形式，其大体上包括通过直流式水蒸汽发生器(OTSG)或各种类型的锅炉。但是，处理产出水以形成相对纯的给水用于水蒸汽发生是有挑战性的。特别地，处理产出水以阻滞或防止诸如蒸发器这样的净化设备和水蒸汽发生设备中的硅石结垢是较为困难的。

已有各种办法来解决硅石结垢。已知的是对水进行化学处理以沉淀硅石来将硅石浓度降低到适用于使用直流式水蒸汽发生器(OTSG)来产生蒸汽的水平。这种工艺大体上被称作热石灰软化(Warm Lime Softening)，之后为离子交换。硅石沉淀物作为很细微晶体通常仅具有几微米的大小。这些细微硅石晶体难以通过常规机械分离装置经济地移除，诸如深床过滤器、离心机、旋液分离器和重力沉降器。另一方法是在氢氧化镁和/碳酸钙淤渣中截留硅石沉淀物，氢氧化镁和/碳酸钙淤渣通过添加石灰、氧化镁和苏打灰而形成。但这个工艺具有以下缺点：需要大量的化学品且产生大量废料淤渣。当用于这种方法时，重力沉降器对于进给化学品中的振动敏感且易于搅浑，造成下游设备的问题。

还已知的是对产出水进行化学处理和使经过化学处理的产出水经受蒸发工艺，蒸发工艺产生蒸馏物，蒸馏物变成到OTSG或锅炉的给水。特别地，已知使用蒸发器或机械蒸汽压缩机来产生蒸馏物。在这个特定办法中，进给到蒸发器的产出水的pH升高以维持硅石的可溶解性。这防止基于硅石的结垢堵塞蒸发器传热表面。但这种办法也存在缺陷和缺点。添加苛性碱以提高pH代表显著的操作成本。机械蒸汽压缩蒸发器通常从除油产出水回收大约95％的水。剩余5％得到难以加工的浓缩流。pH通常高于12，这使得浓缩流极为危险。中和该流的任何尝试造成硅石固体沉淀，很难从水溶液分离硅石固体。还已知中和工艺释放危险气体，诸如硫化氢。这些系统因而倾向于操作起来较为昂贵且维护成本较高。

发明内容

本发明涉及一种油回收工艺，其利用一个或多个膜来从产出水移除硅石和/或油。在一实施例中，该工艺包括从产出水分离油和将硅石沉淀到晶体上。具有沉淀硅石的产出水被导向至膜，诸如陶瓷膜，膜从产出水移除沉淀硅石。在一些情况下，存在残余油，且该残余油可利用膜来移除。

在一个特定实施例中，产出水被导向至膜，其产生渗透物，继而渗透物被导向至蒸发器。蒸发器产生蒸馏物，蒸馏物形成锅炉给水，锅炉给水继而被导向至锅炉，锅炉产生水蒸汽用于注入到含油地层内。

本发明的另一实施例包括插置于膜与蒸发器之间的反渗透单元。反渗透单元从膜渗透物产生高质量渗透物，形成锅炉给水。来自反渗透系统的阻隔物变成到蒸发器的给料。蒸发器产生蒸馏物，蒸馏物形成锅炉给水。来自反渗透单元的渗透物被供应到锅炉且来自反渗透单元的阻隔物流被蒸发以产生蒸馏物，所产生的蒸馏物也供应到锅炉。

本发明还需要以下实施例：其包括陶瓷膜单元，陶瓷膜单元结合直流式水蒸汽发生器用于从产出水产生水蒸汽。离子交换单元接收陶瓷膜渗透物且自离子交换的流出物变成到直流式水蒸汽发生器的给水。来自直流式水蒸汽发生器的水蒸汽被除雾以提供高质量水蒸汽用于注入。

在一实施例中，本发明包括使用蒸发工艺。来自蒸发器的浓缩物具有大约10.5或更高的pH，利用酸将其中和至大约9或更低的pH。中和工艺将使得硅石沉淀。中和的浓缩物变成到陶瓷膜工艺的进料以从蒸发器浓缩物进一步移除硅石和移除残余油，这使得浓缩物易于进行最后处置。在此实施例中，陶瓷膜渗透物可被导向到第二蒸发器和/或反渗透单元用于在导向到锅炉之前进一步净化。

通过研究下文的描述和附图，本发明的其它目的和优点将会变得显而易见，附图只是说明本发明。

附图说明

图1是说明用于回收重油的基础工艺步骤的示意图。

图2是示出在蒸发工艺之前利用陶瓷膜来从产出水移除硅石的重油回收工艺的示意图。

图3是利用使用陶瓷膜工艺的反渗透和蒸发来产生锅炉给水的油回收工艺的示意表示。

图4是利用使用陶瓷膜工艺的离子交换工艺来产生OTSG给水的油回收工艺的示意表示。

图5是利用在陶瓷膜下游串联的至少两个蒸发器的油回收工艺的示意说明。

图6是类似于图5但示出替代工艺或方法的示意说明。

图7是利用结晶工艺和陶瓷膜来过滤由蒸发器所产生的浓缩盐水的油回收工艺的示意说明。

具体实施方式

本发明需要在重油回收中清洁产出水以用于水蒸汽发生的工艺。重油回收大体上通过将水蒸汽注入到含重油地下地层来完成。水蒸汽加热油，从而冷凝。所形成的油水混合物被抽取到表面，在那里，油与混合物分离，留下所谓的产出水。产出水被再使用生成水蒸汽以反馈到含油地层内。

产出水包括溶解的有机离子，溶解的有机酸和其它溶解的有机化合物，悬浮的无机和有机固体以及溶解的气体。通常，产出水中的总悬浮固体小于大约1000ppm。除了悬浮固体外，来自重油回收工艺的产出水包括不同份的有机固体和无机固体。在产出水中溶解的和悬浮的固体，特别是硅石基的化合物，具有由于结垢而堵塞净化和蒸汽发生设备的可能。因此在油水分离后需要额外处理来从产出水移除悬浮的硅石基的化合物。在下文中，术语“硅石”将用于大体上指硅石基的化合物。

为了防止硅石结垢和/或堵塞净化和水蒸汽发生设备，本发明提供了通过使用陶瓷膜工艺来处理产出水以从产出水基本上移除硅石。在被导向至水蒸汽发生设备之前，移除了硅石的产出水利用多种净化工艺中的任一种进一步净化，包括反渗透，蒸发和离子交换处理。水蒸汽发生设备可包括至少锅炉和直流式水蒸汽发生器。

在本文中讨论了在油回收工艺中利用膜特别是陶瓷膜的工艺。可利用一个或多个膜从废料流移除一系列致污物。在油回收工艺中，例如，产出水中的硅石和残余油是利用膜特别是陶瓷膜可有效移除的致污物。为了防止在净化和水蒸汽发生设备中发生硅石结垢，本文所公开的工艺提供通过使用陶瓷膜工艺来处理产出水以从产出水或从其它流(诸如浓缩盐水流，其可在处理产出水流的工艺中产生)基本上移除硅石。在产出水的情况下，在移除了硅石之后，可利用多种净化工艺中的任何净化工艺来净化产出水或其它形成的流，包括反渗透、蒸发、离子交换处理，在此之后，处理过的流被导向至水蒸汽发生设备。水蒸汽发生设备可包括锅炉、直流式水蒸汽发生器等。

本发明的一般工艺在图1中示意性地示出，由附图标记100表示该示意图。油水混合物70被导向至油水分离工艺，油水分离工艺有效地分离油与水。这通常被称作主要分离且可通过各种常规方法执行，诸如重力或离心分离。在某些情况下，分离的水经受研磨除油工艺，在该工艺中从水移除了额外的油。从油水分离工艺得到的水被称作产出水。产出水包含残余悬浮硅石固体、乳化油和溶解固体。产出水经由管线20导向至陶瓷膜用于硅石移除。应当指出的是硅石和残余油可同时移除，或者利用多个陶瓷膜分阶段移除。陶瓷膜生成渗透物流30和阻隔物流60A。来自陶瓷膜的渗透物被导向至下游净化工艺，诸如蒸发工艺。自陶瓷膜的阻隔物流60A被导向至废料管线60。下游净化工艺净化渗透物且产生净化水流40和阻隔物或废料流60B。净化水被导向至水蒸汽发生工艺且来自净化工艺的阻隔物流被导向至废料管线60。由水蒸汽发生工艺产生水蒸汽且被注入到含油地层以形成油水混合物，油水混合物被收集和抽取到表面，在那里将油从油水混合物分离。

图2至图4示出各种重油回收工艺，这些工艺利用陶瓷膜来从产出水移除诸如硅石和油这样的污染物。在所图示的各种工艺中，产出水在到达陶瓷膜之前经受结晶工艺，用于将可溶硅石转换成不可溶硅石。一般而言，向产出水定量加入形成晶体的化合物，诸如氧化镁。形成晶体的化合物在产出水中形成吸附硅石的晶体，使得硅石被从溶液中驱出或拉出且吸附在所形成的晶体上。可添加各种形成晶体的材料。在一些情况下，可添加氧化镁或氯化镁形式的镁。在任何情况下，镁化合物形成氢氧化镁晶体，其用于吸附产出水中的硅石，使得硅石从可溶形式变成不可溶形式。应当指出的是在镁的情况下，发现在产出水中的镁浓度不足以得到大量氢氧化镁晶体。因此，在使用镁来形成晶体的情况下，该工艺大体上需要向产出水添加镁。也可使其它试剂或化合物与产出水混合以通过沉淀或吸附移除硅石。举例而言，氯化铁、氧化铝、硫酸铝、氧化钙或明矾可与产出水混合。在一些情况下，可通过将化合物与产出水混合来从溶液移除溶解的硅石和产出水，在这里化合物具有表面活性。表面活性可从溶液抽出硅石。这些化合物的实例为铝的氧化物、硅石的氧化物和钛的氧化物。

产出水的pH应维持在9.5至11.2的范围且优选地在10.0与10.8之间的范围用于最佳地沉淀硅石。可添加氢氧化钠或碳酸钠形式的一些苛性碱以将pH修整为适当值。仅需结晶工艺的持续时间仅需持续足以防止一个或多个下游陶瓷膜结垢的时段。持续时间无须长到促进较大硅石晶体生长。

有效地，结晶工艺在产出水中生成悬浮晶体。在氢氧化镁晶体的情况下，这些晶体吸附硅石和将硅石从溶液拉出，有效地沉淀硅石。具有沉淀硅石晶体的产出水以及在原料产出水中存在的任何不可溶硅石被导向至陶瓷膜。陶瓷膜产生其中具有不可溶硅石的阻隔物流。由陶瓷膜产生的渗透物向下游导向用于进一步净化或用于水蒸汽发生工艺。陶瓷膜阻隔物流的一部分可再流通到陶瓷膜。通常，在进料流中大约1％至10％的水将作为渗透物穿过陶瓷膜。相对较高的再流通率将在陶瓷膜上维持相对较高的横流速度，这将会抑制堵塞。阻隔物流的再流通继续直到阻隔物流中悬浮固体浓度到达按重量计大约1％至3％。一旦在阻隔物流中达到这个固体浓度水平，那么可发出阻隔物流的选定流量且被导向至脱水工艺(例如)。来自脱水工艺的水可往回导向且与产出水混合用于继续处理。

相信来自陶瓷膜的渗透物通常具有范围在10至50ppm的硅石浓度和9.5至11.2的PH。

现转至本发明的特定实施例且参看图2，应了解该净化工艺包括蒸发工艺，陶瓷膜渗透物被导向至该净化工艺用于进一步处理。该蒸发工艺可利用多种蒸发器中的任何蒸发器来完成，包括(但不限于)降膜、强制流通、多效和机械蒸汽再压缩。蒸发工艺生成蒸馏物流40和废料流60B。取决于所利用的蒸发工艺，浓缩盐水再流通回路(未图示)可与蒸发器结合。蒸馏物水流40被导向至锅炉以产生水蒸汽流50用于注入到含油地层。

在产出水到达蒸发工艺之前，产出水经受上文所述的结晶工艺，且由大体上置于结晶工艺与蒸发工艺之间的一个或多个陶瓷膜进行处理。应注意在图2的工艺中，其中陶瓷膜产生阻隔物流24，阻隔物流24再循环用于由陶瓷膜进一步处理。阻隔物流24被分成区段24A和24B。注意是区段24A使阻隔物返回到陶瓷膜。即，区段24A使阻隔物返回到陶瓷膜或返回到陶瓷膜上游和结晶区下游的点。区段24B使阻隔物返回到结晶区。该返回可直接到结晶区或直接到结晶区上游且优选地在油水分离单元下游的点。一旦阻隔物流24中的固体浓度到达选定水平，阻隔物流的部分被导向至废料流28内，废料流28通往脱水工艺。脱水工艺产生浓缩废料流60和较低浓度流29，较低浓度流29再循环到该工艺中的结晶工艺上游的点。如上文所述，结晶工艺结合一个或多个陶瓷膜，在产出水到达蒸发工艺之前从产出水有效地移除可溶和不可溶的硅石和一些情况下的残余油。这将会大体上抑制堵塞蒸发工艺中所用蒸发器的传热表面。

图3示出重油回收工艺的另一实施例。这个工艺类似于图2所描绘的工艺，除了图2所示的蒸发工艺由置于陶瓷膜与锅炉之间的反渗透工艺和置于反渗透工艺与锅炉之间的蒸发工艺代替。在图3的工艺中，来自陶瓷膜的渗透物流30被导向至反渗透工艺。此处，反渗透工艺产生渗透物流40，渗透物流40被导向至锅炉，且也产生阻隔物流34。来自反渗透工艺的阻隔物流34被导向至蒸发器内，蒸发器产生蒸馏物流36。来自蒸馏物流36的蒸馏物被导向至锅炉内。蒸发工艺产生排料或废料流60B，其被导向至废料流60。

同样，上文所讨论的关于结晶和一个或多个陶瓷膜的基本工艺发生于图3的工艺中。在产出水到达反渗透工艺或蒸发工艺之前，简单地将结晶工艺与一个或多个陶瓷膜结合移除产出水中的大量可溶和不可溶硅石，以及一些情况下的残余油。

如图4所示的另一实施例包括作为净化工艺一部分的离子交换处理。陶瓷膜渗透物40导向至离子交换工艺以产生离子交换流出物32和离子交换阻隔物流34。离子交换流出物32经受脱气工艺以移除溶解的气体。离子交换阻隔物流34被往回导向至产出水流20。脱气的离子交换流出物形成净化水流40，净化水流40被导向至直流式水蒸汽发生器(OTSG)以产生水蒸汽-水混合物流42。水蒸汽-水混合物流42被导向至水蒸汽分离工艺，其中液体与水蒸汽分离，产生液体流44和水蒸汽流50。液体流44被往回导向至产出水流20而水蒸汽流50被注入到含油地层。

图5示出了在重油回收工艺中净化产出水的替代工艺。在图5工艺的情况下，提供大体上置于结晶步骤和锅炉或蒸汽发生器之间的两个蒸发器110、112。每个蒸发器110、112包括盐水再流通管线114、116。另外，蒸发器110、112包括蒸馏物输出管线118、120。应了解每个蒸发器110、112产生水蒸汽，水蒸汽冷凝以形成蒸馏物，蒸馏物继而从蒸发器110、112经由输出管线118和120导出。蒸馏物输出管线118和120连通地连接到水蒸汽发生器进给管线40，而蒸汽发生器进给管线40继而将由蒸发器110、112产生的蒸馏物导向至水蒸汽发生器。

图5所示的工艺包括两个陶瓷膜130、132。陶瓷膜130置于蒸发器110与112之间，而膜132置于蒸发器112下游。盐水进给管线122从盐水流通管线114延伸到陶瓷膜130。盐水进给管线124从盐水流通管线116延伸到陶瓷膜132。返回管线140将来自陶瓷膜130、132中的一个或二者的阻隔物流导向至蒸发器110上游点。在图5中看到，在管线114和116中再流通的浓缩盐水的一部分被导向至膜130和132。膜130和132每一个都产生阻隔物流和渗透物流。陶瓷膜130的渗透物流被导向至蒸发器112，而陶瓷膜132的渗透物流废弃或导向至该工艺中的其它点用于进一步净化。阻隔物管线140分成区段140A和140B。区段140A使阻隔物返回到蒸发器110上游。即，区段140A使阻隔物返回到蒸发器110或返回到蒸发器上游和结晶区下游的点。区段140B使阻隔物返回到结晶区。返回可直接到结晶区或直接到结晶区上游和优选地在油水分离单元下游的点。一旦阻隔物流140中的固体浓度到达选定水平，阻隔物流的部分被导向至废料流28内，废料流28通往脱水工艺。脱水工艺产生浓缩废料流60和较低浓度流29，较低浓度流29被再循环至该工艺中结晶工艺上游的点。来自陶瓷膜132的阻隔物流可经由管线142返回或再循环到管线140。

图6示出了与上文所讨论和图5所示的工艺类似的工艺。但在图6的实施例中，提供仅一个陶瓷膜130且其设于两个蒸发器110、112的下游。在此情况下，来自陶瓷膜130的阻隔物流经由管线140再循环至蒸发器110或至蒸发器110上游的点。此外，阻隔物流中的一些可经由管线140B再循环至结晶区或至结晶区上游的点。

图7是在油回收工艺中用于移除硅石、油和其它溶解和悬浮固体的替代工艺200。在此示范性工艺中，蒸发器202经由管线204接收蒸发器给料。管线204将产出水从包括常规除油的油水分离器导向至蒸发器202。蒸发器202产生水蒸汽和浓缩盐水。浓缩盐水经由管线206再流通通过蒸发器。蒸发器202产生水蒸汽，水蒸汽冷凝以形成上文所提到的蒸馏物且蒸馏物通过管线208导向至水蒸汽发生器，在水蒸汽发生器中，产生水蒸汽用于注入到含油地层。为了移除溶解的硅石、残余油和其它致污物，处理在盐水再流通管线206中流通的盐水的至少一部分。在此情况下，提供盐水处理管线210，盐水处理管线210连通地连接到盐水再流通管线206。在盐水处理管线210中设有结晶反应器212和置于结晶反应器下游的陶瓷膜214。在管线206中流通的一定量的盐水被排出且导向至盐水处理管线210。在那里，盐水在反应器212中经受沉淀或结晶工艺。在一实例中，向盐水添加诸如氧化镁或氯化镁这样的结晶试剂且由置于结晶反应器中的混合器而将该结晶试剂与盐水混合。而且，可通过添加诸如氢氧化钠这样的苛性碱来调整pH。在任何情况下，氧化镁或氯化镁当与盐水混合时将形成氢氧化镁。氢氧化镁和硅石在结晶反应器212中共沉淀。具有沉淀硅石的浓缩盐水然后被导向至下游陶瓷膜214。在那里，陶瓷膜214产生渗透物流，渗透物流在陶瓷膜214下游被导向通过管线210且返回到浓缩盐水，在这里其与浓缩盐水混合或结合用于进一步再流通通过蒸发器202。陶瓷膜214还产生导向至阻隔物管线216的阻隔物流。阻隔物流可废弃，返回到陶瓷膜214，或者返回到结晶反应器212。在一些情况下，可希望增加到达结晶反应器212中的盐水中悬浮固体的浓度。这可通过选择性地控制抽取到管线216(B)的阻隔物量而完成。在一些情况下，可希望维持进入结晶反应器212的浓缩盐水中悬浮固体的浓度为10,000mg/l的浓度和更高。在其它情况下，可希望维持悬浮固体浓度甚至更高，大约20,000至30,000mg/l的量级。而且，由于来自陶瓷膜214的阻隔物流包括多个区段216(A)、216(B)和216(C)，于是阻隔物的一部分也可返回到陶瓷膜214或通过管线216(C)废弃。也希望将形成由陶瓷膜214所产生的渗透物流一部分的浓缩盐水的一部分废弃。这通过从盐水处理管线210通往废料管线的管线218完成。

本发明作为水清洁和净化工艺的部分利用陶瓷膜从产出水基本上移除硅石，水清洁和净化工艺产生水蒸汽用于注入到含油地层内。在所述实施例中，在其它水净化工艺上游利用陶瓷膜。但应了解可在从水移除油和其它不当致污物的这种总工艺中的其它地方利用陶瓷膜工艺。

在上文的描述中，提及锅炉和OSTG。应了解可利用各种系统和工艺来产生用于注入到含油地层内的水蒸汽。举例而言，参考在2007年2月21日提交的美国临时专利申请No.60/890889，其内容明确地通过引用结合到本文中。

在本文中未论述陶瓷膜的细节，因为其并非本发明本身的材料，且另外，陶瓷膜是本领域中已知的。关于一般陶瓷膜技术的综述，参考在美国专利No.6,165,553和No.5,611,931中的公开内容，这些专利的内容明确地通过引用结合到本文中。在本文所公开的工艺中适用的这些陶瓷膜可为各种类型。在一些情况下，陶瓷膜可为产生渗透物流和阻隔物流的类型。另一方面，陶瓷膜可为冒口(dead head)类型，其仅产生渗透物流且不时地从膜回洗或另外移除滞留物。

陶瓷膜的结构和材料以及陶瓷膜的流动特征是变化的。当陶瓷膜用于净化产出水时，陶瓷膜被设计成耐受相对高温，因为由陶瓷膜过滤的产出水具有大约90°或更高的温度通常并不罕见。

陶瓷膜通常具有至少两个、通常为三个的不同孔隙率水平的不对称结构。实际上，在涂覆活性多微孔顶层之前，涂覆中间层，中间层的孔隙大小在支承件的孔隙大小与微过滤分离层的孔隙大小之间。多微孔支承件确保了过滤器的机械阻力。

陶瓷膜常常被形成为不对称的多通道元件。这些元件在外壳中集合在一起，且这些膜模块可耐受高温，极度酸性或碱性和高操作压力，使得它们适合于其中不能使用聚合和其它无机膜的许多应用。多种膜孔隙大小可用于适应具体过滤需要，该需要涵盖微过滤，超过滤和纳米过滤，范围从1微米小至250道尔顿MWCO。

目前陶瓷膜涵盖整个材料范围(从α氧化铝到锆石)。最常用的膜由Al、Si、Ti或Zr氧化物制成，且Ti和Zr氧化物比Al或Si氧化物更稳定。在一些不太经常的情况下，使用Sn或Hf作为基本元素。每种氧化物在溶液中具有不同表面电荷。其它膜可包括两种前述元素的混合氧化物，或者由以微小浓度存在的某些额外化合物形成。还可提供用于陶瓷膜的低堵塞聚合涂层。

陶瓷膜通常以横流过滤模式操作。与常规过滤器的直流过滤模式相比，这种模式具有维持膜过滤器的高过滤速率的益处。横流过滤是一个连续过程，其中进料流平行于(正切于)膜过滤表面流动且生成两个外出流。

被称作渗透物或过滤物的小部分进料作为穿过膜的净化液体分离出来。被称作阻留物或浓缩物的进料的其余部分包含由膜阻隔的粒子。

由于膜上的压差或跨膜压力驱动该分离。进料流的平行流动，与横流速度造成的边界层扰动组合，持续地扫除原本会在膜表面上累积的粒子和其它材料。

在不偏离本发明的基本特征的情况下，本发明当然可以本文具体陈述的方式之外的其它方式来执行。本实施例在所有方面被认为是说明性的而不是限制性的，且在所附权利要求书的意义和等效范围内的所有变化意图涵盖于其内。

Claims (36)

1.一种从油井回收油的方法，其包括：

a.从所述油井回收油/水混合物；

b.从所述油/水混合物分离油以产生油产物和其中具有溶解硅石的产出水；

c.混合结晶试剂与产出水以在产出水中形成晶体且沉淀所述溶解硅石；

d.将具有所述沉淀硅石的产出水导向至陶瓷膜；

e.由所述陶瓷膜过滤所述产出水且产生渗透物流；

f.将渗透物流导向至水蒸汽发生器且产生水蒸汽；以及，

g.将水蒸汽注入到注入井内，引起所述油/水混合物的形成。

2.根据权利要求1所述的方法，其包括在将所述渗透物流从所述陶瓷膜导向至所述水蒸汽发生器之前，在离子交换单元中处理所述渗透物流。

3.根据权利要求1所述的方法，其包括在将所述渗透物流从所述陶瓷膜导向至所述水蒸汽发生器之前，在反渗透单元中处理所述渗透物流。

4.根据权利要求1所述的方法，其包括在将所述渗透物流从所述陶瓷膜导向至所述水蒸汽发生器之前，利用蒸发器来进一步处理来自所述陶瓷膜的所述渗透物流且产生被导向至所述水蒸汽发生器的蒸馏物。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，利用所述陶瓷膜过滤所述产出水产生浓缩沉淀硅石的阻隔物流，且所述方法包括在所述陶瓷膜上游将来自所述陶瓷膜的所述阻隔物流的至少一部分与产出水混合。

6.根据权利要求5所述的方法，其包括在所述陶瓷膜上游的点将所述阻隔物流的一部分与所述产出水混合以增加所述产出水中悬浮固体的浓度和将所述结晶试剂与具有增加悬浮固体浓度的产出水混合。

7.根据权利要求1所述的方法，其包括在所述陶瓷膜上游维持所述产出水中悬浮固体浓度在至少10,000mg/l的浓度。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述陶瓷膜产生浓缩沉淀硅石的阻隔物流，且所述方法包括在所述陶瓷膜上游点将足量阻隔物流与所述产出水混合以在所述陶瓷膜上游点维持所述产出水内悬浮固体浓度在至少10,000mg/l的浓度。

9.根据权利要求1所述的方法，其包括将氧化镁或氯化镁与所述产出水混合且形成氢氧化镁，且在所述产出水由所述陶瓷膜过滤之前，从所述产出水共沉淀所述氢氧化镁与硅石。

10.根据权利要求9所述的方法，其包括维持所述产出水的pH在9.8至10.8。

11.根据权利要求10所述的方法，其包括通过向所述产出水添加苛性碱而升高所述产出水的pH。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述陶瓷膜产生浓缩沉淀硅石的阻隔物流，且所述方法包括：

a.将氧化镁或氯化镁与所述产出水混合且形成氢氧化镁；以及，在将所述产出水由所述陶瓷膜过滤之前，从所述产出水共沉淀所述氢氧化镁与硅石；

b.维持所述产出水的pH在9.8至10.8；以及，

c.在所述陶瓷膜上游点将足量所述阻隔物流与所述产出水混合以在所述陶瓷膜上游点维持所述产出水中悬浮固体浓度在至少10,000mg/l的浓度。

13.根据权利要求1所述的方法，其包括维持所述渗透物流的硅石浓度在小于50ppm的浓度。

14.根据权利要求1所述的方法，其包括通过利用所述陶瓷膜过滤所述产出水移除所述产出水中至少85％的硅石。

15.根据权利要求1所述的方法，其包括，在位于所述陶瓷膜上游的结晶区中混合所述结晶剂与所述产出水，且再循环来自所述陶瓷膜的阻隔物流的至少一部分包括将所述阻隔物流的第一部分再循环至所述结晶区与所述陶瓷膜之间的点且将所述阻隔物流的第二部分再循环至所述结晶区。

16.一种从油井回收油的方法，其包括：

a.从所述油井回收油/水混合物；

b.从所述油/水混合物分离油以产生油产物和其中具有溶解硅石的产出水；

c.将所述产出水导向至结晶区；

d.在所述结晶区中将结晶剂与所述产出水混合以在所述产出水中形成晶体且沉淀所述溶解硅石；

e.将具有所述沉淀硅石的所述产出水导向至位于所述结晶区下游的陶瓷膜；

f.利用所述陶瓷膜来过滤所述产出水且产生渗透物流和浓缩沉淀硅石的阻隔物流；

g.将所述阻隔物流分成至少两个流，第一阻隔物流和第二阻隔物流；

h.将所述第一阻隔物流再循环至所述陶瓷膜；

i.将所述第二阻隔物流再循环至所述结晶区；

j.将所述渗透物流导向至水蒸汽发生器且产生水蒸汽；以及，

k.将所述水蒸汽注入到注入井中，引起油/水混合物的形成。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述产出水包括悬浮固体，且所述方法包括维持所述结晶区中悬浮固体浓度在至少10,000mg/l的浓度。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述产出水包括悬浮固体，且所述方法包括通过控制所述第二阻隔物流到所述结晶区的流量来控制所述结晶区中悬浮固体的浓度。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，改变所述第二阻隔物流的流量以便维持所述结晶区悬浮固体浓度为至少10,000mg/l的浓度。

20.一种从油井回收油的方法，其包括：

a.从所述油井回收油/水混合物；

b.从所述油/水混合物分离油以产生油产物和其中具有致污物的产出水；

c.通过利用膜过滤所述产出水而从所述产出水移除致污物和产生渗透物流和浓缩致污物的阻隔物流；

d.将所述渗透物流导向至水蒸汽发生器且产生水蒸汽；以及，

e.将所述水蒸汽注入到注入井内，引起所述油/水混合物的形成

其中，在将所述产出水由所述膜过滤之前，从所述产出水沉淀溶解的硅石；以及，

再循环所述阻隔物流的至少一部分和在所述膜的上游点将所述再循环阻隔物流的该部分与所述产出水混合以在所述膜的上游增加所述产出水中的悬浮固体浓度。

21.根据权利要求20所述的方法，其包括：

a.将氧化镁或氯化镁与所述产出水混合且形成氢氧化镁，且在所述产出水由所述膜过滤之前，共沉淀所述氢氧化镁与硅石；以及，

b.在所述膜上游点将足量所述阻隔物流与所述产出水混合以在所述膜上游点维持所述产出水中悬浮固体浓度为至少10,000mg/l的浓度。

22.根据权利要求21所述的方法，其包括将所述渗透物流从所述膜导向至离子交换单元、反渗透单元或蒸发器。

23.根据权利要求22所述的方法，其包括维持所述渗透物流的硅石浓度在小于50ppm的浓度。

24.根据权利要求20所述的方法，其中，所述产出水包括以钙离子或镁离子形式的硬度，且所述方法包括通过由膜来过滤所述产出水来从所述产出水移除所述钙离子或镁离子且产生渗透物流和浓缩钙离子或镁离子的阻隔物流。

25.根据权利要求20所述的方法，其中，所述产出水包括硅石和残余油，且所述方法包括通过由一或多个陶瓷膜过滤所述产出水从所述产出水移除硅石和残余油且产生渗透物流和浓缩硅石和残余油的阻隔物流。

26.根据权利要求20所述的方法，其中，所述产出水包括硅石，且所述方法包括向所述产出水添加一或多种金属氧化物并利用所述一或多种金属氧化物来吸附硅石；以及，通过利用一个或多个膜过滤所述产出水来从所述产出水移除吸附的硅石，和产生渗透物流和浓缩吸附硅石的阻隔物流。

27.根据权利要求20所述的方法，其包括通过混合具有特定活性表面性质的化合物来从所述产出水移除致污物，所述活性表面性质从溶液抽出致污物。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述化合物是选自包括铝的氧化物、硅石的氧化物和钛的氧化物的组。

29.根据权利要求20所述的方法，其中，所述致污物包括溶解的硅石，且所述方法包括将试剂或化合物与所述产出水混合以从溶液抽出硅石且所述化合物是选自包括氧化镁、氯化镁、氯化铁、氧化铁、硫酸铝以及铝的氧化物、硅石的氧化物和钛的氧化物的组。

30.一种从油井回收油的方法，其包括：

a.从所述油井回收油/水混合物；

b.从所述油/水混合物分离油以产生油产物且产生其中具有溶解硅石的水；

c.将所述产出水导向至蒸发器且产生水蒸汽和其中具有溶解硅石的浓缩盐水；

d.将试剂或化合物与所述盐水混合且使硅石从溶液移除；

e.将带有从溶液出来的硅石的盐水导向至陶瓷膜且过滤所述盐水以产生阻隔物流和渗透物流；

f.将所述渗透物流的至少一部分与具有所述溶解硅石的盐水混合；

g.再循环或废弃所述阻隔物流的至少一部分；

h.冷凝所述水蒸汽以形成蒸馏物；

i.将所述蒸馏物导向至水蒸汽发生器且在所述水蒸汽发生器中加热所述蒸馏物以产生水蒸汽；以及，

j.将所述水蒸汽注入到注入井内。

31.根据权利要求30所述的方法，其包括持续地再流通所述盐水通过所述蒸发器且排出所述盐水的至少一些，且将所述排出的盐水导向至沉淀区并通过所述陶瓷膜用于从该盐水移除沉淀硅石。

32.根据权利要求30所述的方法，其包括将结晶剂与所述盐水混合以在所述盐水中形成晶体和从所述盐水沉淀所述溶解硅石；然后将具有沉淀硅石的所述盐水导向至所述陶瓷膜且产生有沉淀硅石的阻隔物流。

33.根据权利要求32所述的方法，其包括将氧化镁或氯化镁与具有溶解硅石的盐水混合且形成氢氧化镁，且在将所述盐水由所述陶瓷膜过滤之前，从所述盐水共沉淀所述氢氧化镁和硅石。

34.根据权利要求33所述的方法，其包括在所述陶瓷膜上游点再循环足量所述阻隔物流且使所述阻隔物流与所述盐水混合以在所述陶瓷膜上游点维持所述盐水中悬浮固体浓度为至少10,000mg/l的浓度。

35.根据权利要求30所述的方法，其中，所述盐水在再流通管线中再流通，且所述沉淀区和所述陶瓷膜置于连接到所述盐水再流通管线的支流中使得由所述陶瓷膜产生的渗透物流返回并与所述盐水混合。

36.根据权利要求30所述的方法，其包括将由所述陶瓷膜产生的所述阻隔物流的一部分废弃以便处置所述盐水中的悬浮固体，且进一步将所述渗透物流的一部分废弃以便处置所述渗透物流中的至少一些溶解硅石。

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