CN111465582A - 在注射井试运行期间控制注射水的盐度的方法 - Google Patents

在注射井试运行期间控制注射水的盐度的方法 Download PDF

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Abstract

一种集成化系统，其包括：淡化设备，其包括反渗透（RO）阵列和纳滤（NF）阵列，该RO阵列用以产生RO渗透物共混流，该NF阵列用以产生NF渗透物共混流；共混系统；控制单元；注射系统，其用于穿透储层的含油层的注射井；并且其中，共混系统将RO渗透物共混流和NF渗透物共混流进行共混以产生共混注射水流，其中，控制单元将动态地更改共混系统的操作以调节RO渗透物共混流和NF渗透物共混流中的至少一者的量，从而将共混注射水流的组成从初始组成更改为目标组成。

Description

在注射井试运行期间控制注射水的盐度的方法
背景技术
在砂岩储层中，取决于地层岩石中粘土的含量与组成，注射低盐度水可导致注射能力的损失。这种注射能力的损失起因于在注射井的井筒区域附近中由粘土溶胀和微粒运移引起的地层损害。
美国专利号3208528教导了当粘土或其他矿物微粒变得被淡水分散且分散的颗粒桥接以部分地堵住岩石中的孔隙时渗透性损失的现象（“粘土堵塞”）。发现通过以下方式处理水敏地层减轻了地层损害的风险：改变注射水的盐度，使得注射的水中的盐含量逐渐或以逐步的方式降低，同时将总盐浓度与二价阳离子盐浓度的比率维持为恒定，直到注射的水中的盐浓度已达到期望的稀释程度为止。因此，盐度的这种逐步或逐渐降低减轻了“盐度冲击”的风险以及渗透性损害导致注射能力的损失的风险。
附图说明
为了详细描述本发明的优选实施例，现在将参考附图，其中：
图1是集成化系统的实施例的示意图，该集成化系统用于产生在低盐度注射井试运行期间供用作注射水的可变组成的共混注射水。
定义
贯穿以下描述，引用以下术语：
“高盐度馈送水”是被馈送到淡化设备的水，且通常为海水（SW）、河口水、含水层或其混合物。通常，高盐度馈送水的总溶解固体含量在从17,500 ppmv至50,000 ppmv的范围内。
单位“ppmv”是“基于水的体积的百万分之一”，且等效于单位“mg/L”。
“反渗透（RO）过滤单元”包括压力容器（替代地称为壳体），该压力容器含有一个或多个RO膜元件，优选地在1个和8个RO膜元件之间，特别地在4个和8个RO膜元件之间。
“纳滤（NF）过滤单元”包括压力容器，该压力容器含有一个或多个NF元件，优选地在1和8个膜元件之间，特别地在4个和8个NF膜元件之间。
“淡化设备的反渗透（RO）级”是并联连接在一起的一组RO过滤单元。类似地，“淡化设备的纳滤（NF）级”是并联连接在一起的一组NF过滤单元。
“膜块”包括RO和NF过滤级，所述RO和NF过滤级连接在一起以提供浓缩物分级且通常共用公共的阀调（valving）和管道系统（piping）。单个膜块或多个膜块可安装在滑道上。
“低盐度注水主阶段”是指在低盐度注射井试运行之后的低盐度注水阶段。
“低盐度注射井试运行”是指多达数天的时段，在此期间注射水的盐度可逐渐降低或者盐度可逐步降低，直到注射井的组成达到低盐度注水主阶段的目标组成为止。
“注射系统”包括注射管线和一个或多个注射泵以用于将注射水泵送通过注射井并将注射水注射到地层中。
“注射地点”是注射系统的地点，并且可以是陆上的或海上的（例如，在平台或浮式储卸（FPSO）船上）。
“注射能力”意指将流体（例如，注射水）注射到储层的含油层中的相对容易度。
“共混系统”包括：多条馈送管线，其用于馈送通向至少一个共混点的共混流；以及排放管线，其用于从所述（一个或多个）共混点排放共混注射水流。
“TDS浓度”是总溶解固体浓度，且通常单位为ppmv（mg/L）。在本文中所描述的实施例中的水流的情况下，溶解固体是离子，使得TDS浓度是水流盐度的量度。
钠吸附率（SAR）用于评估储层岩石中粘土的絮凝或分散状态。通常，钠阳离子便于粘土颗粒的分散，而钙和镁阳离子促进其絮凝。用于计算钠吸附率（SAR）的公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，共混注射水的钠、钙和镁阳离子浓度以毫当量/升表达。
具体实施方式
以下讨论针对各种示例性实施例。然而，本领域技术人员将理解，本文中所公开的示例具有广泛的应用，并且对任何实施例的讨论都仅意味着该实施例是示例性的，而并非旨在暗示本公开（包含权利要求）的范围限于该实施例。
贯穿以下描述和权利要求使用某些术语来指代特定的特征或部件。如本领域技术人员将了解的，不同的人可能用不同的名称来指代相同的特征或部件。本文献不旨在对名称不同而不是功能不同的部件或特征进行区分。附图不一定按比例。本文中的某些特征和部件可能以一定比例被夸大示出或以略微示意性的形式示出，并且为了清楚和简明起见，可能未示出常规元件的一些细节。
在以下的讨论中和在权利要求中，以开放式的方式使用术语“包含”和“包括”，且因此它们应被解释为意指“包含但不限于”。
本文中所描述的实施例针对用于在注射井试运行期间将注射水的盐度逐渐降低到低盐度注水主阶段的最优值的方法和集成化系统。
用于产生低盐度注水的注射水的集成化系统（包括淡化设备、共混系统和控制系统）可被构造成允许在低盐度注射井试运行期间调节反渗透（RO）渗透物（由淡化设备的RO阵列产生）与纳滤（NF）渗透物（由淡化设备的NF阵列产生）共混的比率，该比率在本文中可以被称为“共混比率”。因此，为了避免“盐度冲击”，注射水的盐度可从初始值（在该初始值时，地层损害的风险可忽略不计）逐渐抑或逐步减小到低盐度注水主阶段的目标值（在该目标值时，否则将有地层损害的潜力）。可通过逐渐或逐步增加RO渗透物与NF渗透物的共混比率来实现这种盐度的减小。一旦达到低盐度注水主阶段的目标总溶解固体（TDS）浓度，共混比率就可被保持为恒定或基本上恒定。共混比率被保持为“基本上恒定”意指共混比率可在上限和下限内变化，上限和下限实现TDS浓度在注水主阶段的目标浓度的5％以内，优选地在2.5％以内。在注射水的盐度降低的时间段期间，来自RO阵列的RO单元的过量RO渗透物可经由设置有“泄放阀”的RO渗透物“泄放管线”从共混系统排放到例如水体中。低盐度注射水注射到注射井中的速率最初可低于低盐度注水主阶段的注射速率，使得注射速率随着注射水的TDS浓度接近或达到注水主阶段的目标TDS浓度而增加。因此，在注射井试运行期间，来自NF阵列的NF单元的过量NF渗透物也可经由设置有“泄放阀”的NF渗透物“泄放管线”从淡化设备排放到例如水体中。一旦达到低盐度注水主阶段的目标TDS浓度和目标注射速率，就可以减少或完全结束RO渗透物和NF渗透物的泄放，因为RO和NF渗透物从淡化设备的输出可以被设计成匹配低盐度注水主阶段的RO渗透物与NF渗透物的共混比率以及注射速率。
已知，二价阳离子对于稳定具有释放微粒潜力的储层岩石可为有益的，且因此可以充当（一种或多种）微粒稳定添加剂。一般而言，“微粒”可以包含粘土颗粒和二氧化硅颗粒。任选地，集成化系统可具有用于被用作至淡化设备的RO和NF阵列的馈料的高盐度水的旁通管线，因为这种高盐度水（例如，海水（SW））通常含有高含量的二价阳离子。旁通管线可以设置有可变或可调节阀，并且可以与NF渗透物管线、RO渗透物管线或组合式RO/NF渗透物管线中的一者或多者流体连通，由此允许组合式RO/NF渗透物流与可变量的高盐度水共混。因此，在注射井试运行期间，可将注射水的二价阳离子含量控制为可变浓度。
然而，当与含有高含量的硫酸根阴离子的海水共混时，可以考虑储层的变酸或结垢风险。本领域技术人员将理解，并非所有储层都呈现变酸风险或结垢风险。因此，当储层含有土着种群的硫酸盐还原菌（SRB）时，可发生变酸，所述SRB通过使有机化合物氧化同时将硫酸盐还原为硫化氢来获得能量。当含有高含量的沉淀物前体阳离子（诸如，钡和锶阳离子）的原生水与含有相对大量硫酸根阴离子的注射水混合而导致不溶性硫酸盐（矿物垢）沉淀时，可发生结垢。例如，通过将共混注射水的硫酸盐浓度维持为处于或低于约100 ppmv、优选地处于或低于约75 ppmv、又更优选地处于或低于约50 ppmv或最优选地处于或低于约40 ppmv，可以管理储层的变酸或结垢风险。
还设想的是，在低盐度注射井试运行期间，可将一种或多种微粒稳定添加剂添加到低盐度注射水中，所述微粒稳定添加剂用于稳定具有释放微粒的潜力的储层岩石。可将（一种或多种）微粒稳定添加剂以粉末（例如，来自料斗）的形式抑或以浓缩物（例如，来自浓缩物罐）的形式添加到注射水。在注射地点处没有可用的浓缩物料斗或储罐的情况下，微粒稳定无机盐的浓缩溶液可通过罐车递送到注射地点并且可直接从罐车注射到共混注射水中。在海上储层的情况下，罐车为油轮。
（一种或多种）微粒稳定添加剂可以是无机盐，诸如二价阳离子的盐或钾盐。优选地，二价阳离子的盐是钙盐或镁盐，诸如氯化钙、溴化钙、硝酸钙、氯化镁、溴化镁或硝酸镁。优选地，二价阳离子的盐是氯化钙或硝酸钙。优选地，钾盐选自氯化钾、溴化钾和硝酸钾。
将硝酸钙、硝酸镁或硝酸钾用作微粒稳定添加剂可为有利的，因为在注水主阶段期间常常将硝酸盐添加到注射水以提供变酸控制。因此，硝酸盐促进了硝酸盐还原菌的生长，所述硝酸盐还原菌对于营养物和可同化有机碳来说可超过硫酸盐还原菌。因此，硝酸盐的浓缩物罐在注射地点处可用。考虑到注射水在注射井试运行期间至注射井中的流动速率一般低于在低盐度注水主阶段期间至注射井中的流动速率，在注射地点处硝酸钙、硝酸镁或硝酸钾的注射容量可足以为试运行阶段提供钙离子或钾离子的浓度（通常，在注射井试运行期间为控制地层损害所需的浓度高于在注水主阶段期间为控制变酸或结垢所需的浓度）。
在低盐度注射井试运行期间，可将共混的RO和NF渗透物流（其任选地与诸如SW之类的高盐度水和/或与微粒稳定浓缩物流共混）的组成控制为可变TDS含量、可变离子组成（例如，单独离子（individual ions）的可变浓度或多种类型的单独离子的可变浓度，其可导致单独离子的可变比率或多种类型的单独离子的可变比率）、一种或多种微粒稳定添加剂的可变浓度、或可变pH值，前述各者中的每一者通常在预设界限内。因此，可将共混注射水的化学特性（诸如，TDS浓度、一种或多种单独离子的浓度、一种或多种类型的单独离子的浓度、一种或多种微粒稳定添加剂的浓度、或任选地pH值）的初始值输入到集成化系统的控制单元中，且随后可由控制系统根据计划浓度分布（或任选地根据pH值分布）自动调节这些值（逐步抑或逐渐地），直到达到低盐度注水主阶段的共混注射水的化学特性的目标值为止。因此，存在共混注射水的组成的初始和最终设定点以及用于在所述初始和最终设定点之间移动的浓度分布（以及任选地，pH值分布）。一般而言，计划浓度分布（以及任选的pH值分布）在一定时间段内更改共混注射水的化学特性。
通过改变经由RO泄放管线从共混系统泄放的RO渗透物的量来管理RO和NF渗透物的共混比率，这提供了对共混注射水流的TDS浓度设定点的鲁棒控制，从而可以快速响应在注射井试运行期间遇到的任何注射能力的减小（例如，作为地层损害的指示）。因此，由于从RO和NF阵列通向共混系统的（一个或多个）共混点的管线中的死体积，与在尝试改变至淡化设备的RO和NF阵列的馈送水的流动速率的情况下相比，改变从共混系统泄放的RO渗透物的量提供了更快响应的潜力。
用于实施各种共混流的共混的共混系统可以具有许多部件和传感器。在一些情况下，系统可以具有浓度传感器，以用于测量在一个或多个共混流（RO渗透物流、NF渗透物流和任选的高盐度水流（例如，SW流））中以及在共混注射水流中或在其组合中的总溶解固体浓度（Ct）、一种或多种单独离子的浓度（Ci）、一种或多种类型的单独离子的浓度（Ci type）中的一者或多者。任选地，系统可以具有pH值传感器以用于测量这些流中的一者或多者的pH值。任选地，系统还可具有用于确定微粒稳定浓缩物流中的（一种或多种）微粒稳定添加剂的浓度的传感器。电导率传感器可用于确定TDS浓度，离子浓度传感器（通常为具有可使特定离子或特定类型的单独离子透过的膜的玻璃传感器）可用于确定单独离子或多种类型的单独离子的浓度，并且pH值传感器可用于确定pH值。特别地，共混系统可具有离子浓度传感器，以用于测量共混流中的一者或多者以及共混注射水流的氯阴离子浓度、溴阴离子浓度、钙阳离子浓度、镁阳离子浓度、钾阳离子浓度、硝酸根阴离子浓度和硫酸根阴离子浓度中的至少一者。
系统还可以包含流量传感器以用于测量以下各者中的一者或多者的流动速率：RO渗透物共混流、RO渗透物泄放流、NF渗透物共混流、NF渗透物泄放流、高盐度水共混流、微粒稳定浓缩物流和共混注射水流。
控制单元包含CPU（中央处理单元）、RAM（随机存取存储器）、ROM（只读存储器）、HDD（硬盘驱动器）、I/F（接口）等等，并且通过由CPU执行存储在ROM中的预定控制程序来实现。控制程序可以将处理器（当在处理器上执行时）构造成执行本文中所描述的步骤和方法中的任一者。
浓度传感器、流量传感器和本文中所描述的任何其他传感器（例如，pH值传感器）可通过任何合适的通信技术与控制系统的控制单元通信，控制技术诸如为直接电连接、无线电连接（例如，Wi-Fi、蓝牙）或光纤电缆连接（例如，光纤遥测线）。
通过调节RO渗透物泄放管线上的阀的开度、任选的高盐度水（例如，SW）旁通管线上的阀的开度、NF泄放阀上的阀的开度或任选的微粒稳定浓缩物管线上的阀的开度中的一者或多者，可以控制共混注射水的组成。
控制单元可以确定待供应给共混系统的（一个或多个）共混点的RO渗透物流、NF渗透物流、任选的高盐度水（例如，SW）流、任选的微粒稳定浓缩物流或其组合的流动速率，以基于离子浓度Ct、Ci或Ci type以及任选地基于任何（一种或多种）微粒稳定添加剂的浓度产生具有关于计划浓度分布（或关于用于应对非正常条件的恢复浓度分布）的组成的共混注射水。控制器还可以响应于注射能力的任何恶化且因此响应于潜在的地层损害来调节共混注射水的流动速率和组成。例如，在此类情况下，共混注射水的TDS浓度可以根据恢复浓度分布而增加到注射能力稳定时所处的值，并且可以在进一步尝试降低共混注射水的TDS浓度之前保持处于该值。
因此，控制单元可以调节至共混系统的（一个或多个）共混点的各种共混流的流动速率且因此调节各种共混流的共混比率，以逐渐将共混注射水的组成转变（move）为注水主阶段的目标组成，而不损害注射能力（并且如果适用，不会冒储层变酸或结垢的风险）。控制单元可以经由RO渗透物泄放管线（或经由NF渗透物泄放管线）来调节从共混系统泄放（例如，舷外）的RO渗透物（或NF渗透物）的量。控制单元还可以经由高盐度水旁通管线上的流量控制阀来调节高盐度水流的流动速率，该高盐度水流可任选地与RO渗透物和NF渗透物共混以形成共混注射水。然而，如果需要，任何过量的高盐度水也可经由设置有高盐度水“泄放阀”的高盐度水泄放管线而从共混系统泄放（例如，舷外）。控制单元还可以经由共混系统的微粒稳定浓缩物管线上的流量控制阀来调节微粒稳定浓缩物的流动速率，该微粒稳定浓缩物可任选地与RO渗透物和NF渗透物共混以形成注射水。替代地，在微粒稳定浓缩物的浓缩物罐设置有计量泵以将微粒稳定浓缩物准确地定量给料到共混注射水中的情况下，控制单元可以使用计量泵来调节被定量给料到共混注射水中的微粒稳定添加剂的量以匹配（一种或多种）微粒稳定添加剂的浓度分布。计量泵可链接到流量计，该流量计测量添加到共混注射水的（一种或多种）微粒稳定添加剂的量。
集成化系统附加地包括注射系统，该注射系统包括注射管线和一个或多个注射泵以用于将共混注射水注射到穿透储层岩石的含油层的注射井中。
可基于共混注射水流的组成的变化（例如，TDS浓度变化、一种或多种单独离子的浓度变化或多种类型的单独离子的浓度变化、微粒稳定添加剂的浓度变化、或pH值变化）对注射能力（例如，作为潜在的地层损害的指示）的影响来实时地自动进行和控制各种流的共混。注射能力的变化可导致注射井中的压力（下文中称为“井下压力”）的增加、注射井井口处的压力（下文中称为“井口压力”）的增加、在（一个或多个）注射泵下游测量的注射系统的注射管线中的共混注射水的流动速率（下文中称为“共混注射水的流动速率”）的减小、或其组合。如有必要，可降低共混注射水流的TDS浓度（盐度）的降低速率，或者如果有证据表明注射能力的损失，则TDS浓度（盐度）可暂时保持为恒定或可根据浓度恢复分布增加。类似地，可降低共混注射水的离子组成的变化速率（一种或多种单独离子或多种类型的单独离子的浓度变化速率）或pH值变化速率，或者如果有证据表明注射能力的损失，则可根据恢复浓度分布暂时反转该变化（或者离子组成可暂时保持为恒定）。
如上文所讨论的，集成化系统包括控制系统。该控制系统包括控制单元，可以将以下各者输入到该控制单元中：
注射水的初始组成，该初始组成由针对注射水的一种或多种化学特性的（一个或多个）初始设定点限定；
注射水的目标组成，该目标组成由针对所述一种或多种化学特性的（一个或多个）目标设定点限定；
在注射井试运行期间所述一种或多种化学特性的计划浓度分布；
针对在注射井试运行期间发生的非正常（upset）条件的所述一种或多种化学特性的一个或多个恢复浓度分布，其中，非正常条件指示注射能力的损失；
任选地，计划pH值分布和恢复pH值分布；
在注射井试运行期间注射水的目标流动速率分布；以及
在注射井试运行期间井下压力的最大准许增加量、井口压力的最大准许增加量以及注射管线中的共混注射水的流动速率的最大准许减小量中的一者或多者。
针对（一种或多种）化学特性的（一个或多个）初始设定点限定了注射水的组成，该组成与由（一个或多个）目标设定点限定的组成相比在注射井周围的岩石地层中引起地层损害的风险较低。
共混注射水的化学特性可以选自由以下各者组成的组：共混注射水流的TDS浓度、离子强度、一种或多种单独离子（诸如，硫酸根阴离子、硝酸根阴离子、钙阳离子、镁阳离子或钾阳离子）的浓度、多种类型的单独离子类型（诸如，一价阳离子、一价阴离子、多价阴离子、多价阳离子或二价阳离子）的浓度、多种类型的单独离子的比率、单独离子的比率（诸如，钠吸附率）、（一种或多种）微粒稳定添加剂的浓度以及pH值。
技术人员将理解，井下压力的增加、井口处的压力的增加或注射管线中的注射水的流动速率的减小起因于共混注射水的注射能力的损失并且可指示地层损害，使得设定关于压力增加的界限（即，压力的阈值，高于该阈值存在不可接受的注射能力的减小）或关于流动速率减小的界限（即，流动速率的阈值，低于该阈值存在不可接受的注射能力的减小）将注射井维持处于限制地层损害的程度的安全条件。
计划浓度分布可包含以下各者中的一者或多者：TDS浓度的逐渐减小；一种或多种单独离子的浓度的逐渐减小；一种或多种类型的单独离子的浓度的逐渐减小；pH值的逐渐减小；单独离子的（一个或多个）比率的逐渐变化；或者，多种类型的单独离子的（一个或多个）比率的逐渐变化；以及pH值的逐渐减小。替代地，浓度分布可在TDS浓度、一种或多种单独离子的浓度、一种或多种类型的单独离子的浓度、以及pH值中的一个或多个方面逐步降低；或者在单独离子的比率方面或多种类型的单独离子的比率方面逐步变化。在每次逐步降低或逐步变化后，接着是注射水的组成无更改的时间段，以确定是否存在起因于地层损害的注射能力的减小。
可以使用测量装置（诸如，压力传感器）实时地测量井下压力或井口处的压力，该测量装置经由任何合适的通信技术链接到控制单元以提供反馈控制。在井下压力出现任何增加或井口压力出现任何增加而达到接近最大准许输入值的值的情况下，控制单元改变浓度分布（例如，通过将RO渗透物流和NF渗透物流的共混比率保持为恒定）直到在注射井中或井口处压力稳定或开始下降为止。替代地，可使用测量装置（诸如，流量传感器）实时地监测注射管线中的注射水的流动速率，该测量装置经由任何合适的技术链接到控制单元以提供反馈控制。在流动速率出现任何减小而达到接近所输入的最大准许值的值的情况下，控制单元改变浓度分布（例如，通过将RO渗透物流和NF渗透物流的共混比率保持为恒定），直到在注射管线中流动速率稳定或开始增加为止。
然而，如果压力或流动速率不稳定，则控制单元可通过要么根据计划浓度分布朝向针对（一种或多种）化学特性的（一个或多个）初始设定点移回来更改注射水的组成，要么可针对“非正常”条件或状态遵循恢复浓度分布。在井下或井口压力不稳定（或注射管线中的流动速率不稳定）的情况下，该恢复浓度分布可以输入到控制单元中，并且遵循用于增加TDS浓度、一种或多种单独离子的浓度、一种或多种类型的单独离子的浓度、或（一种或多种）微粒稳定添加剂的浓度中的一者或多者的计划。因此，控制系统可通过以下方式中的一者或多者来根据计划浓度分布或恢复浓度分布更改注射水的组成：增加从共混系统泄放的RO渗透物的量、增加共混注射水中的任选的高盐度水共混流的量或共混注射水中的任选的微粒稳定浓缩物流的量。
在一些情况下，在注射井试运行期间注射水的TDS浓度的初始设定点可在10,000mg/L至22,500 mg/L范围内，优选地在15,000 mg/L至17,500 mg/L范围内。低盐度注水主阶段的注射水的TDS浓度的目标设定点通常在500 ppm至5,000 ppm范围内，优选地在500 ppm至3,000 ppm范围内，特别地在1,000 ppm至2,000 ppm范围内。优选地，在注射井试运行期间，优选地在多达一周（例如，两天至五天）的时间段内降低TDS浓度。
当考虑单独离子浓度时，注射水的钙离子浓度可从约400 mg/L的初始设定点减小到在5 mg/L至25 mg/L范围内的目标设定点。进一步地，硫酸根离子浓度可从约2000 mg/L的初始设定点减小到小于40 mg/L的目标设定点。
盐度可逐渐降低，或者盐度可逐步变化。
在注射水的TDS浓度逐渐减小的情况下，浓度分布通常遵循渐近曲线，该渐近曲线从注水主阶段的初始TDS浓度减小到目标TDS浓度，其中随着TDS浓度接近在注射井试运行期间（例如，通过在注射水的盐度快速变化的情况下试运行井，抑或通过在注射水具有目标TDS浓度的情况下开始水注射）在地层岩石将经受“盐度冲击”的情况下将发生地层损害时所处的浓度，减小速率降低。通常，当TDS浓度下降到10,000 ppmv以下时，降低速率可下降。
因此，TDS浓度的初始减小速率可在每小时100 mg/L至1000 mg/L范围内。一旦盐度下降到10,000 mg/L以下，TDS浓度的减小速率可下降到每小时50 mg/L至500 mg/L。一旦盐度下降到7,000 mg/L以下，减小速率就可下降到每天25 mg/L至200 mg/L。然而，本领域技术人员将理解，对于每个阶段，盐度均低于先前的盐度。
在盐度逐步变化的情况下，初始盐度可以是在15,000 mg/L至22,000 mg/L范围内的值，且然后盐度可按选自在1000 mg/L至5000 mg/L范围内的增量降低，直到TDS浓度为约10,000 mg/L为止。然后可将盐度被降低的增量降低到在250 mg/L至500 mg/L范围内的值。一旦盐度下降到7,000 mg/L以下，增量就可进一步降低例如到100 mg/L至250 mg/L。盐度可以通常在从1小时至10小时、优选地1小时至5小时的时间段内保持处于每个值。如果出现非正常条件，则可将TDS浓度增加到例如先前值或中间值，并且可以监测井下压力或井口压力以确定压力是否稳定，或者可以监测注射管线中的流动速率以确定流动速率是否稳定。
如上文所讨论的，注射水的一种或多种化学特性的计划浓度分布还可包括：减小一种或多种单独离子或者一种或多种类型的单独离子的浓度、改变单独离子或多种类型的单独离子的比率、改变一种或多种微粒稳定添加剂的浓度、或其组合。控制单元可基于这些附加化学特性中的一个或多个的初始设定值、目标设定值和计划浓度分布来确定：到共混系统的（一个或多个）共混点的NF渗透物、RO渗透物以及任选地高盐度水、微粒稳定浓缩物或其组合的流动速率；以及任选地，泄放管线中的NF渗透物和RO渗透物的流动速率，使得在注射水中一种或多种单独离子的浓度、一种或多种类型的单独离子的浓度、单独离子的比率、多种类型的单独离子的比率、或（一种或多种）微粒稳定添加剂的浓度对应于计划浓度分布。
在储层存在变酸或结垢风险的情况下，控制单元还将注射水的硫酸根阴离子浓度从初始值（例如，小于200 mg/L）控制为注水主阶段的小于40 mg/L的目标值。
在集成化系统中，由于在注射井试运行期间需要快速调节共混注射水的TDS浓度，因此可以恒定地监测（实时地）总离子浓度Ct（以及任选地，单独离子的浓度）和注射水的流动速率Qt（和单独的共混流以及RO和NF泄放流的流动速率Qi）连同如由压力传感器测量的邻近含油储层的注射井中的压力或井口处的压力（或如由流量传感器测量的在注射泵下游的注射系统的流动管线中的注射水的流动速率）。可以基于注射井中或井口处的压力（或基于在（一个或多个）注射泵下游的注射管线中的流动速率）来调节共混注射水的计划浓度分布，其目的是为了将压力的增加量（或流动速率的减小量）及因此起因于地层损害的注射能力的损失控制在可接受水平内。因此，通过控制注射井中或井口处的压力（或注射管线中的流动速率）（所述控制通过根据计划浓度分布或恢复浓度分布来实时地调节共混注射水的组成），有可能避免进入存在发生地层损害风险的状况（regime）或将在注射井试运行期间发生的地层损害的量减少到可接受水平内。具体而言，可通过以下方式响应于注射井压力或井口压力的增加（或响应于注射管线中的流动速率的减小）来实时地控制共混注射水的TDS浓度（盐度）：通过根据计划浓度分布或根据恢复浓度分布移回，来将TDS浓度保持处于根据计划浓度分布所达到的浓度抑或将TDS浓度增加到较高值，直到在井筒中压力稳定或开始下降为止。使用设置有可调节阀的RO和NF泄放管线允许对TDS浓度的设定点以及注射水流中的单独离子的组成进行快速调节（实时地）。
因此，在进入注射井周围的岩石地层中的注射水的注射能力开始由于地层损害而下降的情况下，可以利用测量装置（诸如，压力传感器）测量注射井中或井口处的压力，该测量装置经由任何合适的通信技术链接到控制单元以提供反馈控制。注射能力的降低还可导致在用于注射井的注射系统的（一个或多个）注射泵下游注射水的流动速率降低。因此，流量传感器可位于（一个或多个）注射泵下游，并且控制单元可接收具有输入到控制单元中的最大准许流动速率减小量的流动速率数据。控制单元还可利用离子浓度传感器来测量TDS浓度，并且可以根据计划浓度分布通过以下方式将注射水流的TDS浓度调节到较低值：减小经由泄放管线泄放的RO渗透物的量并在预定的时间段内将TDS浓度保持处于该较低值，以确定井筒中的压力是否增加而接近最大准许增加量或者注射水的流动速率是否减小而接近最大准许减小量。如果是这样，控制单元可做出决定以通过增加预定时间段来继续将TDS浓度保持处于较低值。替代地，控制单元可做出决定以：根据恢复浓度分布通过增加经由RO泄放管线泄放的RO渗透物的量来将注射水的TDS浓度增加到较高值；以及将TDS浓度保持在较高水平，同时监测井下压力或井口处的压力以确定它是稳定还是开始下降回到其原始值。然后，控制单元可以进一步尝试根据计划浓度分布来降低注射水流的盐度。任选地，控制单元可做出决定以在压力继续上升的情况下降低注射水流的流动速率或停止将注射水流注射到注射井中。然后，控制单元可做出决定以在重新开始注射井试运行之前将微粒稳定浓缩物注射到注射井的井筒区域附近中。
一旦注射井中的压力已稳定，控制单元就可以针对共混注射水的TDS浓度选择新的较低设定点，并且采用TDS浓度降低分布以达到该新的较低设定点，同时再次监测井筒中或井口处的压力。浓度降低分布确定RO渗透物泄放阀的打开程度（例如，开度）。这是基于共混注射水流的TDS浓度（或离子组成）和NF渗透物与RO渗透物的共混比率之间的相关性以及基于共混水流中所包含的任何任选的高盐度水和微粒稳定浓缩物的量。该相关性基于以下假设：NF渗透物、RO渗透物、任选的高盐度水和任选的微粒稳定浓缩物的组成保持在预定公差内。RO和NF渗透物的共混比率连同注射水流的流动速率决定了供经由RO泄放管线（和NF泄放管线）处置的RO渗透物（和任何NF渗透物）的流动速率以及待供应给NF渗透物和RO渗透物的共混点以形成共混注射水流的RO渗透物和NF渗透物的流动速率。以下两者之间的相关性可以预先存储在控制单元（例如，控制单元存储器）中：RO泄放阀（和NF泄放阀）的开度及因此至共混注射水的共混点的RO渗透物和NF渗透物的流动速率、与注射水流的组成（TDS浓度以及单独离子或多种类型的单独离子的浓度）。关于注射水流的组成，还包含以下两者之间的相关性：任选的高盐度水（例如，SW）旁通管线上的阀的开度，与微粒稳定浓缩物管线上的阀的开度（或微粒稳定浓缩物管线上的计量泵的调节量）。然后，控制单元将RO泄放阀的开度控制为以便处于预定开度，以关于计划浓度分布（或关于恢复浓度分布）实现共混注射水的组成。结果，RO渗透物和NF渗透物的正确的流动速率被供应给共混系统的（一个或多个）共混点，以形成具有匹配浓度分布的组成的共混注射水。
如果注射井中的注射能力存在损失（如由注射井中的压力上升所证明），则可根据被设计成恢复注射能力的恢复浓度分布通过增加RO泄放阀的开度来增加共混注射水的TDS浓度（盐度），直到井下或井口压力稳定并开始下降（或注射水的流动速率稳定并开始上升）为止。通过实时地连续地监测井下或井口压力（或注射水的流动速率），有可能防止压力显著增加（或流动速率显著减小），且因此防止注射能力的显著损失。因此，在注射井试运行期间，有可能通过以下方式来逐渐降低或逐步改变注射到注射井中的水中的TDS浓度（盐度）（或者单独离子或多种类型的单独离子的浓度）：使用预先设定或被预测为减轻地层损害的风险的盐度降低分布（或者单独离子或多种类型的单独离子的浓度降低分布）。如果有证据表明注射能力的损失不可接受，则也有可能对注射水的盐度和组成做出实时调节，由此允许使低盐度注射井在稳定条件下进入试运行从而注射具有低盐度注水主阶段的目标盐度（或离子组成）的低盐度水。
可优选的是，在低盐度注射井试运行期间，至共混点以用于形成共混注射水的NF渗透物的流动速率保持为恒定，且一旦已达到注射井主阶段的目标盐度，就只是斜升以实现低盐度注水主阶段的流动速率。因此，在注射井试运行期间，可经由NF渗透物泄放管线连续地泄放NF渗透物的一部分。还可有利的是，如果检测到指示注射能力显著损失的井下压力或井口处的压力显著增加（即，比所输入的最大准许压力增加量高至少5％（例如，高至少10％）的压力增加量），则在低盐度注射井试运行期间暂时减小注射水流的流动速率。
将理解，用于更改盐度（TDS浓度）、离子强度、单独离子的浓度、多种类型的单独离子的浓度以及任选的（一种或多种）微粒稳定添加剂的浓度的计划浓度分布和恢复浓度分布取决于储油层的含烃层的地层岩石的组成而变化，且特别地取决于已知为与地层损害挂钩的可溶胀和可运移微粒（例如，粘土和二氧化硅颗粒）的含量而变化。
通过分析从注射井附近的储层的含油层获取的岩石样本，可确定与本文中所描述的系统或方法中的任一者一起使用的计划浓度分布和恢复浓度分布。对岩石的分析可包含但不限于识别微粒的存在以及数量和类型。在一些实施例中，对地层岩石的分析可包括确定在从按重量约2％至按重量约20％范围内的粘土组成。用于量化粘土的分析方法可包含地球物理测井、薄片计点、X射线衍射分析和筛分分析。可针对具有不同粘土含量和粘土组成的一系列岩石样本从发生地层损害与注射水的不同浓度分布的相关性来确定计划浓度分布。可针对岩石样本来选择最匹配注射井周围的储层岩石的组成（即，使用历史数据）的最佳浓度分布。替代地，可使用注射水的不同盐度分布对从注射井附近的储层的含油层获取的岩石样本执行实验，以确定用于试运行注射井的最佳浓度分布。
现在将通过参考图1来图示根据本文中所描述的原理的系统和方法。
图1示出了用于产生在低盐度注射井试运行期间用作注射水的可变组成的共混注射水的集成化系统。在该实施例中，集成化系统包括：淡化设备；共混系统，其包括用于各种共混流的各种流动管线，所述共混流用于形成可变组成的共混注射水；注射系统，其包括注射管线17和一个或多个泵18，以用于将注射水注射到穿透储层的含油层22的低盐度注射井20中；以及控制系统，其包括用于控制集成化系统的操作的控制单元50。
淡化设备包括用于处理高盐度馈送水（通常是海水）的膜块1。膜块1具有主馈送管线2、馈送泵3、RO阵列4和NF阵列5（每个阵列4、5可以是单级或多级阵列）。如图1中所示，RO阵列4和NF阵列5两者都可具有相同的高盐度馈送水（例如，SW）。在这种情况下，主馈送管线进行划分以形成用于RO阵列4的馈送管线14和用于NF阵列5的馈送管线12。然而，还设想的是，来自第一RO级的RO浓缩物（在本领域中也称为“保留物”）可进行划分以形成用于第二RO级的馈送流和用于NF阵列的馈送流。
RO阵列4包括多个RO单元。NF阵列5包括多个NF单元。通常，RO阵列4和NF阵列5的单元数目被选择为匹配在低盐度注水主阶段期间用于注射水的RO渗透物和NF渗透物的所需产生容量。淡化设备还可设置有用于高盐度馈送水（例如，SW）的旁通管线6。
集成化系统具有阀V1至V5以及被构造成提供下文所描述的流路的各种流动管线（导管）。阀V1至V5可以是节流阀，其可被设定到在全开和全闭位置之间的各种位置。可由馈送泵3、阀V1至V5或其任何组合来控制穿过膜块1的流量和压力。流量传感器Q1至Q9被提供用于确定各种流动管线中的流动速率，并且经由电信号线（图1中的虚线）将流动速率数据传达到控制单元。然而，可省略NF浓缩物管线7和RO浓缩物管线8上的流量传感器Q1和Q2。还提供离子浓度传感器S1至S7以确定各种流动管线中的总溶解离子浓度（即，TDS浓度）、一种或多种单独离子的浓度或者一种或多种类型的单独离子的浓度或其组合中的一者或多者。如本文中所描述，离子浓度数据也可以经由控制线传达到控制单元50。可省略分别在NF浓缩物管线7和RO浓缩物管线8上的传感器S4和S6。
在图1中所示的实施例中，馈送泵3经由管线2和14将高盐度馈送水传递到RO阵列4（其中高盐度馈送水被分离成RO渗透物和RO浓缩物），并且经由管线2和12将高盐度馈送水传递到NF阵列（其中高盐度馈送水被分离成NF渗透物和NF浓缩物）。至RO阵列4和NF阵列5的高盐度馈送水的压力（例如，使用用于RO馈送的增压泵或用于NF馈送的泄压阀）可被调节为匹配RO阵列4的RO单元和NF阵列5的NF单元的操作压力（NF单元通常在比RO单元更低的压力下操作）。任选地，馈送泵3可通过旁通管线6泵送高盐度馈送水的一部分。
RO浓缩物放出管线8上的阀V1和NF浓缩物放出管线7上的阀V2分别至少部分地打开以提供从共混系统对RO浓缩物和NF浓缩物的放出。然后，流过管线13的NF渗透物与流过管线9的RO渗透物进行组合，以形成流过管线15的组合式RO/NF渗透物。
可通过改变RO渗透物泄放管线11和/或NF渗透物泄放管线10上的节流阀的开度来调节NF渗透物与RO渗透物的共混比率，以更改组合式RO/NF渗透物的组成。任选地，可将可变量的高盐度水（例如，SW）从高盐度水旁通管线6注射到流过管线15的组合式RO/NF渗透物中，以调节共混注射水的组成。任选地，将微粒稳定浓缩物存储在浓缩物罐30中。通常，浓缩物罐30设置有计量泵25，使得可将可变量的微粒稳定浓缩物从管线16注射到流过管线15的RO/NF渗透物中，以调节共混注射水的组成。
然后，经由注射管线17和一个或多个注射泵18将所得共混注射水泵送到注射井20中。
如上文所讨论的，用于在注射井试运行期间更改共混注射水的组成的计划浓度分布被输入到控制单元50中。根据计划浓度分布（被输入到控制单元中）实时地自动进行更改组成以达到低盐度注水主阶段的低盐度水的目标组成，抑或在非正常条件或事件的情况下根据恢复浓度分布（被输入到控制单元中）实时地自动进行更改组成以应对该非正常条件或事件。非正常条件或事件可以是如由传感器Q9处的流动速率的减小所证明的注射能力的降低、或如由传感器23所证明的邻近储层含烃层的注射井20中的压力的增加（或井口处的压力的增加）。通常，在发生非正常条件或事件的情况下，将流动速率的最小值或注射井中（或井口处）的压力的最大值输入到控制单元50中（如果流动速率减小到处于或接近所输入的最小流动速率的值，或者如果压力增加到处于或接近所输入的最大压力的值）。
控制单元50发送用以通过改变节流阀V4和/或V3的开度来更改RO渗透物和NF渗透物的共混比率的指令（以及任选地，用以通过改变高盐度管线6上的节流阀的开度或通过改变计量泵25的操作来更改定量给料到组合式RO/NF渗透物中的高盐度水或微粒稳定浓缩物的量的指令），以提供关于计划浓度分布的组成而实现低盐度注水主阶段的目标组成，抑或如果发生非正常条件或事件，则针对非正常事件提供关于恢复浓度分布的组成。
因此，控制单元50可针对井下压力的增加来监测压力传感器23（或者可针对井口处的压力的增加来监测位于井口中的压力传感器）和/或可针对注射水的流动速率的减小来监测位于注射管线17中的流量传感器Q9（其中压力的增加或流动速率的减小指示起因于地层损害的注射能力的减小）。如果压力的增加量或流动速率的减小量保持在可接受限度内，则控制单元将继续根据计划浓度分布来调节共混注射水的组成。然而，如果压力的增加量达到了所输入的最大压力和/或流动管线中的流动速率达到了所输入的最小流动速率，则控制单元50然后通过以下方式中的一者或多者针对非正常条件或事件根据浓度分布来更改注射水的组成：
通过增加NF渗透物与RO渗透物的共混比率来增加注射水的TDS浓度；
通过将增加量的SW添加到组合式RO/NF渗透物流中来增加注射水的二价阳离子含量（特别是钙阳离子含量）；或
将增加量的微粒稳定浓缩物添加到组合式RO/NF渗透物流。
尽管已示出和描述了优选实施例，但是本领域技术人员可以对其做出修改而不脱离本文中的范围或教导。本文中所描述的实施例仅是示例性的，而不是限制性的。本文中所描述的系统、设备和过程的许多变化和修改是可能的，并且是在本公开的范围内。例如，可以改变各种零件的相对尺寸、制造各种零件的材料以及其他参数。因此，保护范围不限于本文中所描述的实施例，而是仅由所附权利要求限制，权利要求的范围应包含权利要求的主题的所有等效物。除非另有明确陈述，否则方法权利要求中的步骤可按任何顺序执行。在方法权利要求中的步骤之前对诸如（a）、（b）、（c）或（1）、（2）、（3）之类的标识符的叙述不旨在指定且并不指定步骤的特定顺序，而是用于简化对此类步骤的后续参考。

Claims (35)

1.一种集成化系统，其包括：
淡化设备，其包括反渗透（RO）阵列和纳滤（NF）阵列，所述RO阵列用以产生RO渗透物共混流，所述NF阵列用以产生NF渗透物共混流；
共混系统；
控制单元；以及
注射系统，其用于穿透储层的含油层的注射井，所述注射系统包括注射管线和至少一个注射泵；
其中，所述共混系统被构造成将所述RO渗透物共混流和所述NF渗透物共混流进行共混以产生共混注射水流并将所述共混注射水流传递到所述注射系统，
其中，所述控制单元被构造成动态地更改所述共混系统的操作以调节所述RO渗透物共混流和所述NF渗透物共混流中的至少一者的量，从而将所述共混注射水流的组成从初始组成更改为目标组成。
2. 根据权利要求1所述的集成化系统，其中，所述共混系统还被构造成将所述RO渗透物共混流和所述NF渗透物共混流与盐度为从17,500 mg/L至50,000 mg/L的高盐度水共混流进行共混，以产生所述共混注射水流，并且
其中，所述控制单元被构造成动态地更改所述共混系统的操作以调节所述RO渗透物共混流、所述NF渗透物共混流和所述高盐度水共混流中的至少一者的量，从而将所述共混注射水流的组成从所述初始组成更改为所述目标组成。
3.根据权利要求1或2所述的集成化系统，其中，所述控制单元将通过遵循用于减小所述共混注射水流的所述盐度或离子强度的浓度分布来动态地更改所述共混系统的操作，以将所述共混注射水流的组成从所述初始组成更改为所述目标组成。
4. 根据权利要求3所述的集成化系统，其中，所述控制单元被构造成从所述控制单元外部的来源接收所述浓度分布。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的集成化系统，其中，所述控制单元被构造成针对压力增加量达到处于或高于阈值的值来实时地监测所述注射井中或在所述注射井的井口处的压力；并且
如果所述控制单元检测到压力增加量达到处于或高于所述阈值的值，则所述控制单元停止动态地更改所述共混注射水流的组成，抑或通过遵循用于增加所述共混注射水流的所述盐度或离子强度的恢复浓度分布来动态地更改所述共混注射水流的组成，直到所述压力下降到所述阈值以下为止。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的集成化系统，其中，所述控制系统被构造成针对流动速率的减小量达到处于或低于阈值来实时地监测在所述至少一个注射泵下游的所述注射系统的所述注射管线中的所述共混注射水流的所述流动速率；并且
如果所述控制单元检测到流动速率的减小量达到处于或低于所述阈值的值，则所述控制单元停止动态地更改所述共混注射水流的组成，抑或通过遵循用于增加所述共混注射水流的所述盐度或离子强度的恢复浓度分布来动态地更改所述共混注射水流的组成，直到所述流动速率增加到高于所述阈值为止。
7.根据权利要求5或6所述的集成化系统，其中，所述控制单元被构造成从所述控制单元外部的来源接收所述恢复浓度分布。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的集成化系统，其中，所述控制单元被构造成通过调节分别经由RO渗透物泄放管线或NF渗透物泄放管线从所述共混系统排放的所述RO渗透物和NF渗透物中的至少一者的量来动态地更改所述共混系统的操作，以调节所述RO渗透物共混流和NF渗透物共混流中的至少一者的量。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的集成化系统，其中，所述共混系统还被构造成将所述RO渗透物共混流和所述NF渗透物共混流与微粒稳定共混流进行共混以产生所述共混注射水流，其中，所述微粒稳定共混流包括至少一种微粒稳定添加剂的水溶液，并且
其中，所述控制单元被构造成动态地更改所述共混系统的操作以调节微粒稳定共混流的量，从而将所述共混注射水流的组成从所述初始组成更改为所述目标组成。
10.根据权利要求9所述的集成化系统，其中，所述控制单元被构造成通过遵循浓度分布或恢复浓度分布来动态地更改所述共混系统的操作以调节微粒稳定共混流的量，从而更改所述共混注射水流的组成，所述浓度分布或恢复浓度分布包含对所述共混注射水流中的所述微粒稳定添加剂的浓度的改变。
11.一种用于操作集成化系统的方法，所述集成化系统包括：
淡化设备，其包括反渗透（RO）阵列和纳滤（NF）阵列；
共混系统；
控制单元；
注射系统，其用于穿透储层的含油层的注射井；
所述方法包括：
将高盐度水馈料引入到所述淡化设备；
使用所述淡化设备的所述RO阵列来产生RO渗透物共混流；
使用所述淡化设备的所述NF阵列来产生NF渗透物共混流；
在所述共混系统中将所述RO渗透物共混流和所述NF渗透物共混流进行共混；以及
通过遵循用于减小所述共混注射水流的所述盐度或离子强度的浓度分布，在所述注射井试运行期间动态地更改所述共混系统的操作以调节所述RO渗透物共混流和所述NF渗透物共混流中的至少一者的量，从而针对低盐度注水主阶段将所述共混注射水流的组成从初始组成更改为目标组成。
12. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述淡化设备具有高盐度水旁通管线，所述高盐度水旁通管线被构造成将所述高盐度水馈送流的一部分作为共混流传递到所述共混系统，其中，所述高盐度水馈送流具有在17,500 mg/L至50,000 mg/L范围内的总溶解固体含量，并且其中，在所述注射井试运行期间动态地更改所述共混系统的操作还包括：调节所述高盐度水共混流的量，以更改所述共混注射水流的组成。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，在所述注射井试运行期间动态地更改所述共混系统的操作还包括：通过遵循包含所述微粒稳定添加剂的浓度的变化的浓度分布，来调节所述共混注射水流中的至少一种微粒稳定添加剂的量。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述共混系统还包括用于存储包括至少一种微粒稳定添加剂的水溶液的微粒稳定浓缩物的容器，所述容器联接到被构造成递送微粒稳定浓缩物共混流的管线，并且其中，在所述注射井试运行期间动态地更改所述共混系统的操作还包括：调节所述微粒稳定浓缩物共混流的量以更改所述共混注射水流的组成。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中，动态地调节所述共混系统的操作包括调节所述共混系统中的可调节阀。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，被调节的所述阀选自RO渗透物泄放管线上的阀、NF渗透物泄放管线上的阀、所述高盐度水旁通管线上的阀、高盐度水泄放管线上的阀、所述微粒稳定浓缩物管线上的阀或其任何组合。
17.一种集成化系统，其包括淡化设备、共混系统和控制单元，其中：
所述淡化设备包括：
进水口管线；
反渗透阵列，其与所述进水口管线流体连通，其中，所述反渗透阵列被构造成接收馈送水并产生反渗透渗透物；
纳滤阵列，其与所述进水口管线流体连通，其中，所述纳滤阵列被构造成接收馈送水并产生纳滤渗透物，其中，所述纳滤渗透物的盐度高于所述反渗透渗透物的盐度；并且
所述共混系统包括：
用于反渗透渗透物共混水流的流动管线，
用于纳滤渗透物共混流的流动管线，
用于共混注射水流的流动管线，
反渗透泄放管线和纳滤泄放管线中的至少一者，所述反渗透泄放管线被构造成将所述反渗透渗透物的未用过部分从所述共混系统中传递出来，所述纳滤泄放管线被构造成将所述纳滤渗透物的未用过部分从所述共混系统中传递出来，以及
一个或多个可调节阀；并且其中
所述控制单元被构造成：响应于所测量的流动速率数据、压力数据或组成数据来调节所述共混系统的所述一个或多个可调节阀，以选择性地将所述反渗透渗透物的至少一部分与所述纳滤渗透物的至少一部分进行组合，从而产生具有预定组成的共混注射水流。
18.根据权利要求17所述的集成化系统，其中，所述控制单元被构造成调节所述RO泄放管线上或所述NF泄放管线上的可调节阀。
19.根据权利要求17或18所述的集成化系统，其中，所述淡化设备还包括：
旁通管线，其联接到所述进水口管线并且被构造成将所述馈送水的至少一部分传递到所述共混系统，其中，所述控制单元还被构造成调节所述旁通管线上的阀，以选择性地将来自所述旁通管线的所述馈送水的一部分与所述反渗透渗透物的至少所述部分和所述纳滤渗透物的至少所述部分进行组合，从而产生具有所述预定组成的所述共混注射水流。
20.根据权利要求17或18所述的集成化系统，其中，所述淡化设备还包括：
旁通管线，其联接到所述进水口管线并且被构造成将所述馈送水的至少一部分传递到所述共混系统，并且其中，所述旁通管线还联接到馈送水泄放管线，并且所述控制单元还被构造成调节所述馈送水泄放管线上的阀，以选择性地将来自所述旁通管线的所述馈送水的一部分与所述反渗透渗透物的至少所述部分和所述纳滤渗透物的至少所述部分进行组合，从而产生具有所述预定组成的所述共混注射水流。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的集成化系统，其中，所述共混系统还包括用于存储包括至少一种微粒稳定添加剂的水溶液的微粒稳定浓缩物的容器，所述容器联接到用于微粒稳定浓缩物共混流的流动管线，其中，所述控制单元还被构造成调节所述微粒稳定浓缩物流动管线上的阀，以选择性地将所述微粒稳定浓缩物与所述反渗透渗透物、所述纳滤渗透物、所述馈送水共混流或其任何组合中的至少一者进行组合，从而产生具有所述预定组成的共混注射水流。
22.根据权利要求17或21中任一项所述的集成化系统，其中，所述流动速率数据、压力数据或组成数据是关于所述共混注射水流。
23.根据权利要求17至22中任一项所述的集成化系统，其中，所述集成化系统还包括多个离子浓度传感器，所述多个离子浓度传感器被构造成：测量所述纳滤渗透物、所述反渗透渗透物或所述共混注射水流中的盐度、单独离子的浓度（Ci）或多种类型的单独离子的浓度中的至少一者；以及将所述所测量的组成数据传输到所述控制单元。
24.根据权利要求17至23中任一项所述的集成化系统，其还包括一个或多个流量传感器，其中，所述流量传感器被构造成：测量所述反渗透渗透物的流动速率、所述纳滤渗透物的流动速率、所述共混注射水流的流动速率、馈送水旁通流的流动速率、或微粒稳定浓缩物流的流动速率中的至少一者；以及将所述流动速率数据传输到所述控制单元。
25.根据权利要求17至24中任一项所述的集成化系统，其中，所述控制单元被构造成响应于所述所测量的流动速率、压力和组成数据根据浓度分布来调节所述共混系统的所述一个或多个阀，以将所述共混注射水流的组成从初始组成调节到目标组成。
26.一种产生共混注射水流的方法，所述方法包括：
产生反渗透渗透物流；
产生纳滤渗透物流；
将所述反渗透渗透物流的至少一部分与所述纳滤渗透物流的至少一部分进行共混，以提供具有第一盐度的共混注射水流；
增加所述反渗透渗透物流与所述纳滤渗透物流的共混比率，以将所述共混注射水流的所述盐度从所述第一盐度减小到第二盐度；
泄放所述反渗透渗透物流的减小部分，同时增加所述共混比率；以及
当达到所述第二盐度时，维持所述共混比率，其中，所述共混注射水流被注射到穿透储层的含油层的注射井中。
27. 根据权利要求26所述的方法，其中，在所述第一盐度下，所述注射水流具有在从10,000 mg/L至22,500 mg/L的范围内的总溶解固体（TDS）含量，并且在所述第二盐度下，所述共混注射水流具有在从500 mg/L至5,000 mg/L的范围内的总溶解固体含量。
28. 根据权利要求26或27所述的方法，其还包括：
在增加所述反渗透渗透物流与所述纳滤渗透物流的所述共混比率的同时，通过随着所述共混比率的增加来泄放所述反渗透渗透物流的减小部分和所述纳滤渗透物流的减小部分，将所述共混注射水流的流动速率从第一流动速率增加到第二流动速率；以及
当所述共混注射水流的所述流动速率达到所述第二流动速率并且所述注射流的所述盐度达到所述第二盐度时，维持所述流动速率和所述共混比率。
29. 根据权利要求26至28中任一项所述的方法，其中，从馈送水产生所述反渗透渗透物流和所述纳滤渗透物流，所述馈送水具有在17,500 mg/L至50,000 mg/L的范围内的TDS以及在500 mg/L至3500 mg/L的范围内的二价阳离子浓度，其中，所述方法还包括：
将所述馈送水的至少一部分与所述反渗透渗透物流的至少所述部分以及与所述纳滤渗透物流的至少所述部分进行共混，以提供所述共混注射水流；以及
通过将所述馈送水的减小部分与所述反渗透渗透物流的至少所述部分以及与所述纳滤渗透物流的至少所述部分进行共混，将所述共混注射水流的二价阳离子浓度从第一二价阳离子浓度减小到第二二价阳离子浓度。
30. 根据权利要求29所述的方法，其还包括：
检测所述共混注射水流中的硫酸根阴离子浓度；以及
调节与所述反渗透渗透物流以及与所述纳滤渗透物流共混的所述馈送水的量，以将所述共混注射水流中的所述硫酸根阴离子浓度维持为低于硫酸盐浓度阈值。
31. 根据权利要求26至30中任一项所述的方法，其还包括：
将包括至少一种微粒稳定添加剂的微粒稳定浓缩物流的至少一部分与所述反渗透渗透物流的所述部分、所述纳滤渗透物流的所述部分、所述馈送水的所述部分或其任何组合中的至少一者进行共混，以提供所述共混注射水流；以及
响应于所述共混注射水流至所述储层的所述含油层中的注射能力的减小，增加所述共混注射水流的微粒稳定添加剂浓度。
32.一种控制共混注射水流的组成的方法，所述方法包括：
由控制系统接收所述共混注射水流的一个或多个组成参数；
由所述控制系统自动调节共混系统内的一个或多个阀；
响应于自动调节所述一个或多个阀，在所述共混系统中将反渗透渗透物与纳滤渗透物进行共混以产生所述共混注射水流；
由所述控制系统通过以下方式控制所述共混注射水流的所述一个或多个组成参数，以满足对应的一个或多个注射水组成参数目标：
自动调节所述一个或多个阀以改变所述共混注射水流的流动速率以及改变所述反渗透渗透物与所述纳滤渗透物的共混比率，从而产生具有满足所述一个或多个注射流体组成参数目标的所述一个或多个组成参数的所述共混注射流体。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述一个或多个组成参数包括所述共混注射水流的总溶解固体含量，并且其中，控制所述一个或多个组成参数包括：控制所述共混注射水流的所述总溶解固体含量以匹配计划总溶解固体浓度分布，其中，所述计划总溶解固体浓度分布在限定的时间段内限定所述一个或多个注射水组成参数目标。
34.根据权利要求32或33所述的方法，其还包括：
响应于自动调节所述共混系统中的所述一个或多个阀，将馈送水的至少一部分与所述反渗透渗透物和所述纳滤渗透物进行共混以产生所述注射流体。
35.根据权利要求33至34中任一项所述的方法，其还包括：
经由注射管线将所述注射流体注射到井筒中，其中，控制所述一个或多个组成参数是基于所述井筒中的压力、所述井口处的压力或所述注射管线中的流动速率。
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