CN104619951A - 产出水浓缩物的处理 - Google Patents

产出水浓缩物的处理 Download PDF

Info

Publication number
CN104619951A
CN104619951A CN201380047910.9A CN201380047910A CN104619951A CN 104619951 A CN104619951 A CN 104619951A CN 201380047910 A CN201380047910 A CN 201380047910A CN 104619951 A CN104619951 A CN 104619951A
Authority
CN
China
Prior art keywords
concentrate
water
solvent
blowdown
mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380047910.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104619951B (zh
Inventor
J.夏
杨海
W.彭
Y.孙
C.刘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BL Technologies Inc
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN104619951A publication Critical patent/CN104619951A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104619951B publication Critical patent/CN104619951B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • E21B43/2406Steam assisted gravity drainage [SAGD]
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • E21B43/2406Steam assisted gravity drainage [SAGD]
    • E21B43/2408SAGD in combination with other methods
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/34Arrangements for separating materials produced by the well
    • E21B43/35Arrangements for separating materials produced by the well specially adapted for separating solids
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/34Arrangements for separating materials produced by the well
    • E21B43/40Separation associated with re-injection of separated materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/048Purification of waste water by evaporation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/40Devices for separating or removing fatty or oily substances or similar floating material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5272Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using specific organic precipitants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F2001/5218Crystallization
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/30Organic compounds
    • C02F2101/32Hydrocarbons, e.g. oil
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/10Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from quarries or from mining activities
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00General aspects of water treatment
    • C02F2301/04Flow arrangements
    • C02F2301/046Recirculation with an external loop

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)

Abstract

处理水,例如来自蒸汽辅助重力泄油(SAGD)或循环蒸汽吞吐(CSS)重油回收操作的产出水,以例如对水进行回收,所述水再用于产生蒸汽。使所述产出水例如在一个或多个热处理装置如蒸发器(52)和结晶器(54)中浓缩。将溶剂和包含多价阳离子的化合物或溶液添加到所述浓缩物中。固体析出并且从所述浓缩物中分离。所述溶剂可回收以再用于处理更多浓缩物。

Description

产出水浓缩物的处理
技术领域
本说明书涉及一种用于处理水例如产出水的方法和设备。
背景技术
Heins的名称为“用于重油生产的使用硫酸钙晶种浆料蒸发的水处理方法”(Water Treatment Method for Heavy Oil Production UsingCalcium Sulfate Seed Slurry Evaporation)的加拿大专利2509309描述一种处理来自重油生产的产出水的基于蒸发器的方法。首先将产出水在脱油步骤中处理以使油和油脂减少至约百万分之20或更少。将脱油水引入到蒸发器中以产生馏出物和含有浓缩残余固体的蒸发器泄料。任选地在进一步精处理(polishing)之后将馏出物用于在直流蒸汽发生器或其他锅炉中产生蒸汽。可将蒸发器泄料在结晶器中进一步处理。
发明内容
以下概述旨在向读者介绍以下详细描述并且不限制或限定所主张的发明。
来自用于处理产出水的蒸发器的泄料通常含有污染物,如二氧化硅,所述污染物会干扰或阻止排放泄料。结晶器可用于浓缩泄料以减小必须排放的泄料的体积。结晶器一般旨在产生干燥或易于干燥的晶体,所述晶体由自进料到结晶器的水析出的固体构成。但是,当结晶器用于处理产出水,尤其是处理来自重油生产的产出水时,结晶器可能替代地产生呈浆料形式的泄料。浆料含有在高于其在水中一般溶解度极限的浓度下的盐,例如二氧化硅盐,然而固体并未结晶并且不能容易地从浆料中分离。不旨在受理论的限制,本发明人相信,保留在浆料中的来自产出水的浓缩有机化合物会干扰晶体生长和析出,即使对于在浆料中高饱和或分散的盐来说也是如此。
在本说明书中所述的方法和设备中,将溶剂和包含多价阳离子的化合物或溶液与浓缩物,例如由蒸发器或结晶器产生的浓缩物混合。这使得或允许浓缩物中的固体形成可从浓缩物中分离的颗粒。溶剂可在分离颗粒之前或之后回收。
在本说明书中所述的处理含水混合物例如来自重油提取的产出水的方法中,将溶剂和离子源添加至混合物。任选地,可首先将水从混合物中移除以产生浓缩物。混合物可以是例如由一个或多个热处理装置产生的盐水、泄料或浆料。混合物可含有可在超饱和浓度下或呈分散液形式的一种或多种盐,例如二氧化硅盐,和一种或多种有机化合物。离子源可以是例如呈固体形式或呈溶液形式的盐、氧化物或氢氧化物。将任选地包括一种或多种二氧化硅盐和有机化合物的沉淀的固体从混合物中移除。可将至少一些溶剂从混合物中回收。
本说明书中所述的处理产出水的设备包括一个或多个浓缩装置,例如热处理装置、混合容器、化学品进料系统和固液分离装置。来自一个或多个浓缩装置的泄料或再循环管线与混合容器连接。混合容器还与化学品进料系统连通。固液分离装置与混合容器结合或在混合容器的下游。任选地,该设备还可进一步包括溶剂回收单元。
该方法和设备适用于例如提供处理产出水,或含有溶解盐和有机化合物的其他水的替代手段,尤其是(a)具有10重量%或更大的总固体浓度、具有总固体浓度的25%或更大的水溶性有机物浓度的水或(b)具有6重量%或更大的水溶性有机物浓度的水。该方法和设备可并入到用于提取重油的方法和设备中。
附图说明
图1是与重油提取系统组合的产出水处理系统的示意性工艺流程图。
具体实施方式
图1示出与重油(例如沥青)回收系统12组合的水处理系统10。重油回收系统12具有锅炉14、注入井16、生产井18和油-水分离器20。锅炉14可以是例如直流蒸汽发生器(OTSG)或快装锅炉(packagedboiler)。锅炉14产生蒸汽22,蒸汽22流动到注入井16。注入井16将蒸汽22运送到地质地层24中,所述地质地层24含有重油,例如加拿大亚伯达省(Alberta,Canada)的油砂区中的沥青。蒸汽22使地层24中的沥青流体化并随后冷凝。油水混合物26产生并且被从生产井18中抽出。油水混合物26送到油水分离器20。产品油28从油水分离器20中移除用于进一步精炼。在将产品油28从油水混合物26中移除之后剩余的产出水30流动到水处理系统10用于进一步处理。重油回收系统12可以是例如蒸汽辅助重力泄油(SAGD)或循环蒸汽吞吐(CSS)系统。
水处理系统10具有脱油单元50、蒸发器52、任选的结晶器54以及泄料处理系统56。脱油单元50接收产出水30并且将额外的油例如乳化油从产出水30中移除以产生脱油水58。脱油单元50可以是例如溶解气体浮选单元、核桃壳过滤单元、脱油聚合物混合槽、吸附剂单元、膜过滤单元或另一装置。合适的蒸发器52和结晶器54可购自GE Ionics公司。任选地,可使用其他形式的浓缩装置,如膜过滤单元、膜蒸馏单元、电渗析单元、离子交换单元或超级电容器脱盐单元。水处理系统10还可用于处理其他形式的水。
任选地在中间处理步骤之后,将脱油水58在蒸发器52中进一步处理。但是,热石灰软化器(warm lime softener)不一定要在蒸发器52的上游并且优选地被避免。蒸发器52可以是例如机械蒸气再压缩(MVC或MVR)蒸发器。蒸发器52可加入晶种或不加入晶种,并且可使用降膜或其他内部布置。蒸发器52可具有用于例如改变脱油水的pH或将气体或碱度从脱油水58中移除的相关装备。蒸发器52将水蒸气从脱油水58中移除。移除的水蒸气当冷凝时形成馏出物60,任选地在进一步处理之后,馏出物60返回到锅炉14用于在重油回收系统12中重复使用。
蒸发器52还具有盐水再循环回路62。可将蒸发器泄料64从盐水再循环回路62中抽出或从蒸发器52直接抽出。蒸发器泄料64具有存在于脱油水58中的高浓度的各种污染物。具体地说,蒸发器泄料64具有高浓度的二氧化硅。在不存在优先析出晶体、调节pH、高温或在蒸发器52中保持的其他条件的情况下,蒸发器泄料64中的二氧化硅变得结垢。蒸发器泄料64因此不适合在许多位置上的排放。蒸发器泄料64可具有100,000ppm或更大的总固体(TS)浓度、50,000ppm或更大的总溶解固体(TDS)、20,000ppm或更大的水溶性有机固体(WSO)和10,000ppm或更大的二氧化硅。WSO浓度趋向于是总有机化合物(TOC)浓度的约两倍。当(a)总固体浓度是10重量%或更大并且水溶性有机物(WSO)浓度是总固体浓度的25%或更大,或(b)水溶性有机物浓度是6重量%或更大时,蒸发器泄料64尤其难以处理。
在水处理系统10中,蒸发器泄料64在结晶器54中被进一步处理。结晶器54将额外的水蒸气从蒸发器泄料64中移除,水蒸气当冷凝时形成第二馏出物66。第二馏出物66可返回到锅炉14用于在重油回收系统12中重复使用,任选地在进一步处理之后返回。
结晶器54还产生结晶器泄料68。结晶器泄料68具有相较于蒸发器泄料64甚至更高浓度的二氧化硅和其他溶解固体。在一些条件下,结晶器54产生易于干燥的析出固体。但是,在其他情况下,尤其当处理来自蒸汽驱或水驱辅助油回收操作的产出水30时,结晶器54替代地产生呈具有高固体浓度的浆料形式的结晶器泄料68。二氧化硅和其他溶解固体可在超饱和条件下或呈分散液的形式存在于浆料中,但不从浆料中析出和沉降。例如,结晶器泄料68可具有40重量%或更大,或50重量%或更大的总固体(TS)浓度。蒸发器52和结晶器54是热处理装置类型,或者称为蒸馏装置。任选地,在一个或多个阶段中,替代的热处理装置可用于产生类似于结晶器泄料68的浆料。
在水处理系统10中,泄料处理系统56处理结晶器泄料68。任选地,泄料处理系统56可直接处理蒸发器泄料64,并且结晶器54可被省略。另外任选地,泄料处理系统56可位于盐水再循环回路62中。就此而言,蒸发器泄料68可被省略,或可使蒸发器泄料68的流动速率更小。二氧化硅移除率可以是98%或99%或更大,不管泄料处理系统56是直接处理结晶器泄料68还是蒸发器泄料64。但是,随着处理的泄料或盐水的TS增大,TS和WSO移除率提高,并且相对于脱油水58的体积的溶剂量减少。
泄料64、68或盐水62中之任一者可具有3重量%或更大的水溶性有机物(WSO)浓度或2重量%或2.2重量%或更大的总有机碳(TOC)浓度。在这些条件下,二氧化硅和其他盐将不会自发地析出,即使所述二氧化硅和其他盐是超饱和的。
在图1的实例中,将结晶器泄料68送到泄料处理系统56。所示的泄料处理系统56包括反应容器70、溶剂加料系统72、离子加料系统98和溶剂回收系统74。将离子,优选地多价金属阳离子从离子加料系统98添加到结晶器泄料68中。还将溶剂从溶剂加料系统72添加到结晶器泄料68中。任选地,化学品加料系统72可包括组合的离子和溶剂进料装置。将所有三种反应物在反应容器70中混合在一起。反应容器70可以是例如一个或多个混合槽或容器,或具有管线内混合的一个或多个管道。离子源可以是例如其盐、氧化物、氢氧化物、聚合物或溶液。在一些情况下,离子可以呈化合物的形式存在,所述化合物不一定在结晶器泄料68中溶解或离子化。当处理脱油产出水58的一些浓缩物时,离子源可能并非所需的,尽管离子源可仍是有利的。然而,当处理具有(a)10重量%或更大的总固体浓度,其中水溶性有机物(WSO)浓度是总固体浓度的20%或更大,或(b)6重量%或更大的WSO浓度的水时,额外的离子可能至少实质上改良所述工艺。当处理结晶器泄料68时,这些条件中的至少一个可能被超过。
析出固体76形成、沉降并且被从反应容器70中移除,反应容器70在这种情况下充当集成的固液分离单元。可选地,可由单独的固液分离单元,如离心机、过滤器、压滤机、水力旋流器或澄清器来移除析出固体76。在另一替代方案中,可在析出固体76移除之前或之后将溶剂从结晶器泄料68中回收。然而,优选的是在回收溶剂之前分离固体,因为这可能增大用析出固体76移除的有机化合物的量。
添加的溶剂的质量可按质量计等于或大于处理的混合物(即浓缩物、泄料64、泄料68或盐水62等)的质量。任选地,可将溶剂以溶剂与混合物在3∶1与15∶1之间或在6∶1与15∶1之间的质量比添加到处理的混合物中。可将盐以在0.25∶1至4∶1之间或0.5∶1与2∶1之间,例如在约1∶1至1.2∶1范围内的二价离子或等效物(例如Ca++离子或等效物)与二氧化硅的摩尔比添加。例如可将钙以溶液的形式或以固体化合物的形式,如盐、氧化物、氢氧化物或聚合物添加。合适的钙化合物包括CaCl2、Ca(NO3)2、CaO、Ca(OH)2
溶剂优选地能够溶解处理的混合物中存在的一种或多种水溶性有机化合物。有机化合物通常包括难以充分分析的宽范围的长链烃类或油性物质。但是,对于溶剂来说可足以溶解构成总有机化合物的显著部分的有机化合物中的一种或多种。溶剂还应能够在一些条件下与水形成溶液或其他混合物,但是能够在其他条件下或在处理的影响下从水中回收。条件可例如通过温度、压力或pH变化。处理可以是例如倾析、过滤、蒸馏、膜蒸馏或汽提。一种尤其有用的溶剂是二异丙胺(DIPA)。
将剩余泄料-溶剂混合物78送到溶剂回收系统74。示出的溶剂回收系统74是液-液分离(倾析)槽,该槽具有连接到废弃盐水流90的下出口和连接到回收溶剂流92的上出口。泄料-溶剂混合物78进入溶剂回收系统74并且被加热至溶剂从水中分离的温度。就DIPA而言,这个温度是约70摄氏度或74摄氏度或更高。液体回收溶剂92被从上出口泵出。废弃盐水90被从下出口泵出。使用来自液位传感器的输入来控制泵(未示出)以保持溶剂-水界面在下出口与上出口之间。倾析不能用于分离所有溶剂,但是当可能时是优选的,因为倾析比例如蒸馏的能量效率高。但是,蒸馏或其他形式的溶剂回收系统对于其他溶剂来说可以是优选的。
溶剂回收系统74将泄料-溶剂混合物78分离成回收溶剂92和废弃盐水90。回收溶剂92可含有一些水,例如多达10重量%水。当使用DIPA时,例如一些水存在于通过倾析收集的回收溶剂92中。所回收的DIPA中水的量随着溶剂回收系统的操作温度而变化。通过在约74摄氏度下倾析分离的DIPA通常具有6重量%至7重量%水。回收溶剂92中一些水的存在增大每单位处理混合物的添加到反应容器70中的溶剂体积,但不阻止析出固体76的移除。当使用DIPA时,废弃盐水90可具有6,000ppm至10,000ppm DIPA。优选地处理废弃盐水90以移除这种溶剂,不管所处理的废弃盐水90将被排放还是返回到蒸发器52。在图1的实例中,废弃盐水90中的溶剂在汽提塔98,例如蒸汽汽提塔或热空气汽提塔中被移除。所处理的废弃盐水90返回到蒸发器52或热结晶器54。回收的溶剂返回到溶剂加料系统72。
结晶器泄料68可比反应容器所要求或需要的温度更高。例如DIPA在高于约70摄氏度下将不与水混合并且趋向于在较低温度下,甚至低至-5摄氏度至5摄氏度更易于混合。但是,冷却需要能量,并且假定足够的固体移除,在约10摄氏度与50摄氏度之间操作反应容器是优选的。结晶器泄料68是有粘性的并且是粘稠的,并且难以使用如热交换器的一般装备冷却。代替地,将溶剂在热交换器88中冷却至足够低以维持反应容器70中所需温度的温度,不管从结晶器泄料68释放的热、归因于溶剂和结晶器泄料68混合的释放热以及归因于盐结晶的释放热。任选地,热交换器88中获得的热可用于加热溶剂回收系统74中或在去往溶剂回收系统74途中的泄料-溶剂混合物78。
析出固体76包括有机化合物并且可包括一些溶剂。如果需要满足与析出固体相关的排放或处置要求,则可处理析出固体76以移除溶剂或有机化合物,或这两者。例如,析出固体76可被干燥、加热、抽真空、纳入到水泥中,或用水或另一溶剂洗涤。
可将废弃盐水90例如通过送回到蒸发器52或结晶器54而排放或再循环到水处理系统10中。因为有机化合物可能干扰水处理系统10的操作,并且残余量的有机化合物可存在于废弃盐水90中,所以在将废弃盐水90再循环到水处理系统10之前处理废弃盐水90可为优选的。例如,可将化学品添加到废弃盐水82中以氧化有机化合物。可选地,或另外,可将有机化合物以生物方式消化或滤出。在另一替代方案中,有机化合物可由于它们作为工业化学品的价值而被回收。
所有处理过的废弃盐水90都可返回到水处理系统10。但是,如果需要满足排放或处置所要求的任何标准,那么在一些情况下优选的是,任选地在处理废弃盐水90之后,从水处理系统10中移除一些或所有废弃盐水90。以这种方式,废弃盐水82提供来自水处理系统10的水溶性有机化合物的另一排放,从而抑制未随析出固体76或通过水处理系统10中的任何其他过程被有效移除的任何特定有机化合物或高可溶性盐的积聚。
任选地,可操作蒸发器52或结晶器54(或其他浓缩装置)以使得流动到泄料处理系统56的水(即盐水、浓缩物或泄料)具有以下中的一个或多个:a)在约12重量%与66重量%之间或更大的TS浓度;b)在约7重量%与44重量%之间或更大的TDS浓度;c)在约2.2重量%与8.8重量%之间或更大的TOC浓度;d)在约3重量%与22重量%之间或更大的WSO浓度;e)在约1.5重量%至6.0重量%之间的二氧化硅浓度;(f)9或更大、11或更大或13或更大的pH;以及(g)TS浓度的20%或更大、25%或更大,或30%或更大的WSO浓度。
添加到泄料处理系统56中的离子优选地包括Ca++离子。不旨在受理论的限制,据信,Ca++与可水溶的有机物的复合物形成沉淀,所以可将可水溶的有机物从蒸发器泄料64或结晶器泄料68中移除。将水提取到溶剂相中,从而使得水溶性有机物和CaSiO3的沉淀轻易地从溶剂-水混合物,尤其是DIPA-水混合物中沉降并脱水。可选地,可使用呈溶液或化合物形式的其他多价阳离子(如Mg++、Al+++、Fe+++),如其固体盐、氧化物、氢氧化物或聚合物形式。
在水处理系统中进行的工艺包括将溶剂和离子源与待处理的水,如盐水、泄料或浓缩物混合的步骤。将混合物或盐水、泄料或浓缩物在固液分离步骤中处理以移除固体。任选地,可添加液-液分离步骤以回收至少一些溶剂。
实例
将来自加拿大亚伯达省的油砂区中SAGD操作的产出水在蒸发器中脱油并且处理。收集来自蒸发器的泄料。泄料具有如下的污染物浓度和特征:总有机碳(TOC)-22,000ppm;在20摄氏度下的pH 13.7;总溶解固体(TS)-132,000ppm;TDS-84,000ppm;二氧化硅-14,700ppm;水溶性有机物(WSO)-48,000ppm;钠-36,300ppm;钙-170ppm;p-碱度(呈CaCO3的形式)-34,400ppm;t-碱度(呈CaCO3的形式)-49,300ppm;以及硫-4,800ppm。TS通过在105摄氏度下干燥样品并且将干燥样品的质量除以其原始质量来测量。TDS通过在550摄氏度下干燥样品并且将干燥样品的质量除以其原始质量来测量。WSO计算为TS与TDS之间的差。
用蒸发器泄料制备四个样品。样品A含有54g异丙基胺(IPA)、9g蒸发器泄料,并且无附加的盐。样品B含有54g IPA、9g蒸发器泄料和1g CaCl240%溶液。样品C含有54g DIPA、9g蒸发器泄料,并且无附加的盐。样品D含有54g DIPA、9g蒸发器泄料和1g CaCl240%溶液。将每一样品的溶剂和泄料倾倒入罐中并且振荡以混合样品组分。然后对样品B和D添加氯化钙溶液。在25摄氏度下的短期等待期之后,在真空下将每一样品罐的内容物过滤穿过5微米孔径的过滤器。在样品A的滤纸上收集到0.40g固体。在样品B的滤纸上收集到0.48g固体。在样品C的滤纸上收集到0.03g固体。在样品D的滤纸上收集到2.18g固体。将每一样品的通过滤纸的液体收集在容器中,然后加热。样品A和B的液体未分离成溶剂相和水相。在样品C和D的容器中,DIPA在约70摄氏度下从水中分离。从样品D分离的水比从样品C分离的水更澄清。TS减少量是:样品A-16%;样品B-19.2%;样品C-1.2%;样品D-87.2%。
样品D的分离水还具有99.5%的二氧化硅减少量;80.2%的钠减少量;75.4%的硫减少量;以及48.7%的WSO减少量。样品D的沉淀是明显的黑色,认为是由有机化合物的移除造成的。
在另一试验中,将镁离子,而非钙离子与DIPA一起使用。固体被成功地析出,尽管所述固体比使用钙离子时更粘稠并且更难以脱水。
在环境温度(10摄氏度至25摄氏度)下,以6∶1至15∶1的溶剂/进料质量比,用DIPA但无添加盐的另外测试未产生显著量的沉淀。
在另一测试中,将具有66重量%的TS浓度和22重量%的WSO浓度的结晶器泄料用以溶剂与进料(泄料)质量比6∶1的DIPA和以与二氧化硅摩尔比1∶1的Ca++离子处理。产生易于脱水的固体沉淀,所述沉淀基于目视观察似乎含有原始泄料中的至少大部分固体。
用上文所述的蒸发器泄料以其原始浓度(样品E)、浓缩至2倍其原始浓度(样品F)和浓缩至约4倍其原始浓度(样品G)进行进一步测试。以溶剂与进料质量比6∶1使用DIPA。以与二氧化硅摩尔比1∶1添加Ca++离子。通过在真空下过滤穿过5微米孔径的过滤器分离之前,将混合样品维持在10摄氏度下15分钟。通过加热至约70摄氏度的温度将溶剂从水中分离。样品E的TS减少量是约83%;样品F的TS减少量是85%;并且样品G的TS减少量是88%。由于样品E至G之间进料泄料的TS浓度增大,所以样品E至G之间处理水的TS浓度升高,但对于样品G来说仍小于6重量%。样品G中泄料的WSO在处理之前是24重量%,并且在处理之后是约9重量%,或WSO的约60%减少量。
使用油砂SAGD产出水泄料的进一步测试涉及具有约13重量%TS和约5重量%WSO的蒸发器泄料(样品H);具有约25重量%TS和约10重量%WSO的另一蒸发器泄料(样品I);以及具有约54重量%TS和约22重量%WSO的第一蒸发器泄料的浓缩物(样品J)。总体上如上文所述,将样品用以溶剂与进料(泄料)质量比6∶1的DIPA和以与二氧化硅摩尔比1∶1的Ca++离子处理。样品H的TS移除率是62%;样品I的TS移除率是79%;并且样品J的TS移除率是95%。样品H的WSO移除率是67%;样品I的WSO移除率是88%;并且样品J的WSO移除率是97%。样品H的二氧化硅移除率是99.6%;样品I的二氧化硅移除率是99.7%;并且样品J的二氧化硅移除率是99.9%。
本书面说明书使用实例以公开本发明并且还使得本领域任何技术人员能够实施本发明。本发明的可取得专利的范围由权利要求书限定,并且可包括本领域技术人员想到的其他实例。

Claims (30)

1.一种用于提取油的方法,所述方法包括以下步骤,
a.产生蒸汽;
b.将所述蒸汽注入到包含油的地层中;
c.将水和油的混合物从所述地层中抽出;
d.将产出水从水和油的所述混合物中分离;
e.处理所述产出水以产生馏出物和浓缩物;
f.使用所述馏出物以产生用于注入到所述地层中的额外的蒸汽;
g.将溶剂与所述浓缩物混合;
h.将含有多价阳离子的化合物或溶液与所述浓缩物混合;以及,
i.在步骤g和h)之后,将包括一种或多种盐的析出固体从所述浓缩物中分离。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述油是重油或沥青。
3.如权利要求1或2所述的方法,其中步骤a)、b)和c)是蒸汽辅助重力泄油(SAGD)或循环蒸汽吞吐(CSS)操作的一部分。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法,其中步骤e)包括用蒸发器处理所述产出水以产生盐水或蒸发器泄料,其中所述浓缩物包括所述盐水、所述蒸发器泄料,或进一步浓缩的所述蒸发器泄料。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法,其中所述溶剂包括二异丙胺。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法,其中所述多价阳离子包括钙。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法,所述方法进一步包括从具有所述浓缩物的混合物中回收溶剂并且将回收溶剂与额外的浓缩物混合的步骤。
8.如权利要求7所述的方法,所述方法进一步包括在所述回收溶剂并且分离析出固体的步骤之后将所述浓缩物的剩余物从所述工艺中移除的步骤。
9.如权利要求7所述的方法,所述方法包括处理所述浓缩物的剩余物中的有机化合物并且将处理过的浓缩物返回到步骤e)中或在步骤e)上游的所述工艺。
10.一种用于处理水、一种或多种盐溶液和一种或多种有机化合物的混合物的方法,所述方法包括以下步骤,
a)将溶剂和离子源添加到所述混合物中;以及,
b)将包含至少一些所述离子的一种或多种盐的沉淀从所述混合物中移除。
11.如权利要求10所述的方法,所述方法进一步包括将至少一些所述溶剂从所述混合物中回收的步骤。
12.如权利要求11所述的方法,所述方法进一步包括将回收溶剂添加到与额外量的浓缩物混合的步骤。
13.如权利要求10至12中任一项所述的方法,其中所述水包括产出水。
14.如权利要求13所述的方法,其中所述产出水是在将蒸汽注入到含有重油的地层中之后提取自所述地层的。
15.如权利要求10至14中任一项所述的方法,其中所述混合物包含由一个或多个热处理装置产生的盐水、泄料或浆料。
16.如权利要求15所述的方法,其中所述热处理装置包括蒸发器和结晶器。
17.如权利要求10至14中任一项所述的方法,所述方法进一步包括浓缩所述混合物的步骤。
18.如权利要求10至17中任一项所述的方法,其中所述混合物具有(a)至少6重量%水溶性有机物浓度或(a)至少10重量%的总固体浓度和所述总固体浓度的20%或更大的水溶性有机物浓度。
19.如权利要求10至18中任一项所述的方法,其中所述溶剂包括二异丙胺。
20.如权利要求10至19中任一项所述的方法,其中所述离子包括钙。
21.一种用于处理产出水的设备,所述设备包括,
a)一个或多个热处理装置,所述热处理装置配置用于在再循环或泄料管线中处理所述产出水并且产生盐水、泄料或浆料;
b)混合容器,所述混合容器与所述再循环或泄料管线连通;
c)溶剂进料系统,所述溶剂进料系统与所述混合容器连通;
d)多价阳离子进料系统,所述多价阳离子进料系统与所述混合容器连通;以及,
e)固液分离装置。
22.如权利要求21所述的设备,其中所述固液分离装置与所述混合容器结合或在所述混合容器的下游。
23.如权利要求21或22所述的设备,其中所述一个或多个热处理装置包括串联的两个或更多个热处理装置。
24.如权利要求22所述的设备,其中所述一个或多个热处理装置包括蒸发器和结晶器。
25.如权利要求21至24中任一项所述的设备,所述设备进一步包括在所述混合容器下游的溶剂回收系统。
26.如权利要求25所述的设备,所述设备进一步包括在所述溶剂回收系统下游适合于氧化或移除有机化合物的处理系统。
27.一种用于处理来自重油提取的产出水的方法,所述方法包括以下步骤,
a)将所述产出水脱油;
b)在蒸发器中处理所述脱油产出水以产生浓缩物;
c)将二异丙胺添加到所述浓缩物中;
d)将含有钙的化合物或溶液添加到所述浓缩物中;以及,
e)将固体从所述浓缩物中分离。
28.如权利要求27所述的方法,所述方法进一步包括在步骤d)之后将二异丙胺从所述浓缩物中回收的步骤。
29.如权利要求28所述的方法,所述方法进一步包括处理所述浓缩物以移除或氧化所述浆料中的一种或多种有机化合物并且将处理过的浓缩物返回到步骤b)或步骤b)上游的步骤。
30.如权利要求27至29中任一项所述的方法,其中所述浓缩物具有(a)10重量%或更大的总固体浓度和所述总固体浓度的25%或更大的水溶性有机物浓度或(b)6重量%或更大的水溶性有机物浓度。
CN201380047910.9A 2012-09-13 2013-08-15 产出水浓缩物的处理 Expired - Fee Related CN104619951B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA2789820A CA2789820C (en) 2012-09-13 2012-09-13 Treatment of produced water concentrate
CA2789820 2012-09-13
PCT/US2013/055026 WO2014042809A1 (en) 2012-09-13 2013-08-15 Treatment of produced water concentrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104619951A true CN104619951A (zh) 2015-05-13
CN104619951B CN104619951B (zh) 2019-01-04

Family

ID=49004085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380047910.9A Expired - Fee Related CN104619951B (zh) 2012-09-13 2013-08-15 产出水浓缩物的处理

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10131561B2 (zh)
CN (1) CN104619951B (zh)
CA (1) CA2789820C (zh)
RU (1) RU2687612C2 (zh)
WO (1) WO2014042809A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107032515A (zh) * 2016-02-04 2017-08-11 通用电气公司 用于从产出水流制备蒸汽的方法和装置及包含其的回收油的工艺和系统

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2789820C (en) * 2012-09-13 2019-11-26 General Electric Company Treatment of produced water concentrate
CA2789822C (en) * 2012-09-13 2019-06-04 General Electric Company Produced water treatment and solids precipitation from thermal treatment blowdown
CA2794356C (en) * 2012-09-13 2018-10-23 General Electric Company Treatment of produced water with seeded evaporator
CA2978345C (en) * 2015-04-07 2023-10-31 Conocophillips Company Removal of oil recovery chemicals from production fluids
GB2552162A (en) * 2016-07-11 2018-01-17 Ide Technologies Ltd Water treatment system
US10480781B2 (en) * 2017-01-11 2019-11-19 Conocophillips Company Removal of carbonaceous microbeads
CA3078562A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-18 Conocophillips Company Sagd saline water system optimization
CN112387012B (zh) * 2019-08-13 2022-06-28 宝山钢铁股份有限公司 一种电站煤粉锅炉的废弃乳化液系统及其汽水分离方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1358671A (zh) * 2000-05-03 2002-07-17 阿卡纯风险投资公司 用于重油热回收的水处理方法
CN1902437A (zh) * 2003-11-26 2007-01-24 水技术国际股份有限公司 由开采水生产高压蒸汽的方法
US20070051513A1 (en) * 1999-05-07 2007-03-08 Ge Ionics, Inc. Treatment of Brines for Deep Well Injection
US20100038081A1 (en) * 2008-08-18 2010-02-18 Hpd, Llc Method for removing silica from evaporator concentrate
US20110147316A1 (en) * 2009-12-18 2011-06-23 General Electric Company Deoiling of sagd produce water
CN102190380A (zh) * 2010-03-16 2011-09-21 通用电气公司 溶液的处理系统和方法
US20120087737A1 (en) * 2010-10-08 2012-04-12 Statoil Canada Ltd. Process for Solidifying Organic and Inorganic Provisional Constituents Contained in Produced Water from Heavy Oil Operations

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4305829A (en) 1979-06-29 1981-12-15 Union Carbide Corporation Process for flocculating an aqueous suspension of particles with quaternary ammonium graft copolymers
US5574027A (en) 1989-11-22 1996-11-12 Bernstein; Lawrence R. Pharmaceutical compositions of gallium complexes of 3-hydroxy-4-pyrones
US7150320B2 (en) * 1999-05-07 2006-12-19 Ge Ionics, Inc. Water treatment method for heavy oil production
US7438129B2 (en) * 1999-05-07 2008-10-21 Ge Ionics, Inc. Water treatment method for heavy oil production using calcium sulfate seed slurry evaporation
US7428926B2 (en) * 1999-05-07 2008-09-30 Ge Ionics, Inc. Water treatment method for heavy oil production
ID28685A (id) 1999-12-22 2001-06-28 Aqua Pure Ventures Inc Cs Proses pengolahan air untuk pemulihan minyak berat termal
RU2215871C2 (ru) 2001-05-03 2003-11-10 Аква-Пьюэр Вентчерс Инк. Способ удаления загрязняющих примесей из поступающего потока
US6786696B2 (en) 2002-05-06 2004-09-07 General Electric Company Root notched turbine blade
US6675747B1 (en) * 2002-08-22 2004-01-13 Foster Wheeler Energy Corporation System for and method of generating steam for use in oil recovery processes
CA2509308C (en) 2004-06-09 2011-08-09 Ge Ionics, Inc. Water treatment method for heavy oil production
US7789159B1 (en) * 2005-05-27 2010-09-07 Bader Mansour S Methods to de-sulfate saline streams
DE102006006324A1 (de) 2006-02-11 2007-08-23 H2O Gmbh Vorrichtung zur Aufbereitung von Prozess- oder Industrieabwässern
US20090101583A1 (en) 2006-03-20 2009-04-23 Mordechai Perry Hybrid membrane module, system and process for treatment of industrial wastewater
US8616283B2 (en) 2009-12-11 2013-12-31 E I Du Pont De Nemours And Company Process for treating water in heavy oil production using coated heat exchange units
CN102452700B (zh) 2010-10-22 2014-07-30 通用电气公司 水性含油溶液的处理方法及处理系统
CA2742565C (en) * 2011-06-10 2019-04-02 Imperial Oil Resources Limited Methods and systems for providing steam
CA2818153A1 (en) 2012-05-30 2013-11-30 Husky Oil Operations Limited Sagd water treatment system and method
CA2794356C (en) * 2012-09-13 2018-10-23 General Electric Company Treatment of produced water with seeded evaporator
CA2789822C (en) * 2012-09-13 2019-06-04 General Electric Company Produced water treatment and solids precipitation from thermal treatment blowdown
CA2789820C (en) * 2012-09-13 2019-11-26 General Electric Company Treatment of produced water concentrate

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070051513A1 (en) * 1999-05-07 2007-03-08 Ge Ionics, Inc. Treatment of Brines for Deep Well Injection
CN1358671A (zh) * 2000-05-03 2002-07-17 阿卡纯风险投资公司 用于重油热回收的水处理方法
CN1902437A (zh) * 2003-11-26 2007-01-24 水技术国际股份有限公司 由开采水生产高压蒸汽的方法
US20100038081A1 (en) * 2008-08-18 2010-02-18 Hpd, Llc Method for removing silica from evaporator concentrate
US20110147316A1 (en) * 2009-12-18 2011-06-23 General Electric Company Deoiling of sagd produce water
CN102190380A (zh) * 2010-03-16 2011-09-21 通用电气公司 溶液的处理系统和方法
US20120087737A1 (en) * 2010-10-08 2012-04-12 Statoil Canada Ltd. Process for Solidifying Organic and Inorganic Provisional Constituents Contained in Produced Water from Heavy Oil Operations

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107032515A (zh) * 2016-02-04 2017-08-11 通用电气公司 用于从产出水流制备蒸汽的方法和装置及包含其的回收油的工艺和系统

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014042809A1 (en) 2014-03-20
CA2789820C (en) 2019-11-26
RU2015107882A (ru) 2016-11-10
RU2687612C2 (ru) 2019-05-15
CA2789820A1 (en) 2014-03-13
US20150259232A1 (en) 2015-09-17
US10131561B2 (en) 2018-11-20
CN104619951B (zh) 2019-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104619951A (zh) 产出水浓缩物的处理
US7681643B2 (en) Treatment of brines for deep well injection
US10221670B2 (en) Treatment of produced water with seeded evaporator
US7905283B2 (en) Process for removing silica in heavy oil recovery
RU2472924C2 (ru) Способ извлечения тяжелой нефти с использованием одной или более мембраны
WO2010135020A1 (en) Process for treatment of produced water
CN103420532A (zh) 一种使用膜蒸发器处理油田污水的方法
US10132145B2 (en) Produced water treatment and solids precipitation from thermal treatment blowdown
EP2852557A1 (en) Methods and systems for water recovery
CA2671255C (en) Production of steam and its application to enhanced oil recovery
WO2009029653A1 (en) Process for removing silica in heavy oil recovery
CA2509309C (en) Water treatment method for heavy oil production using calcium sulfate seed slurry evaporation
CA2448680A1 (en) Water treatment method for heavy oil production
CA2891199C (en) Method for treating organic laden produced water
WO2005092470A1 (en) Removal of particulate matter from a flow stream
CN105121359A (zh) 用于处理从煤层气操作回收的盐水的方法
CA2640421C (en) Process for removing silica in heavy oil recovery
CA2567171C (en) Treatment of brines for deep well injection
AU2013264823A1 (en) Methods and systems for water recovery

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20181218

Address after: American Minnesota

Applicant after: BL TECHNOLOGIES, Inc.

Address before: New York, USA

Applicant before: General Electric Co.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190104

Termination date: 20210815