EA039982B1 - METHOD AND SYSTEM FOR PRODUCING LOW-MINERALIZED INJECTION WATER - Google Patents

METHOD AND SYSTEM FOR PRODUCING LOW-MINERALIZED INJECTION WATER Download PDF

Info

Publication number
EA039982B1
EA039982B1 EA201992242 EA039982B1 EA 039982 B1 EA039982 B1 EA 039982B1 EA 201992242 EA201992242 EA 201992242 EA 039982 B1 EA039982 B1 EA 039982B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
stage
permeate
concentrate
outlet
water
Prior art date
Application number
EA201992242
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Джон Генри Крауч
Original Assignee
Бп Эксплорейшн Оперейтинг Компани Лимитед
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 Бп Эксплорейшн Оперейтинг Компани Лимитед filed Critical Бп Эксплорейшн Оперейтинг Компани Лимитед
Publication of EA039982B1 publication Critical patent/EA039982B1/en

Links

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к способу получения слабоминерализованной нагнетаемой воды, предназначенной для закачки в нефтесодержащий пласт и имеющей контролируемую минерализацию для предотвращения ухудшения коллекторских свойств пласта и достаточно низкую концентрацию сульфат-анионов для предотвращения закисления этого пласта, а также относится к системе деминерализации для получения такой закачиваемой воды.The present invention relates to a method for producing low-salinity injection water intended for injection into an oil-bearing formation and having a controlled salinity to prevent deterioration of the reservoir properties of the formation and a sufficiently low concentration of sulfate anions to prevent acidification of this formation, and also relates to a demineralization system for obtaining such injected water .

Уровень техникиState of the art

Известный способ повышения нефтеотдачи продуктивного пласта, описанный в международной патентной заявке WO 2008/029124, основан на закачке в нефтесодержащий пласт слабоминерализованной воды.A well-known method for enhancing oil recovery of a productive formation, described in international patent application WO 2008/029124, is based on the injection of brackish water into an oil-bearing formation.

Одна из проблем, связанных с заводнением слабоминерализованной водой, заключается в том, что вода, получаемая с помощью технологий деминерализации и предназначенная для закачки в нефтесодержащий пласт, может иметь степень минерализации хуже оптимальной. Действительно, деминерализованная вода может ухудшать коллекторские свойства нефтесодержащей породы в пласте и замедлять извлечение нефти, например вызывая разбухание глин в этом пласте. Следовательно, существует оптимальная степень минерализации закачиваемой воды, благоприятным образом обеспечивающая повышенную нефтеотдачу и одновременно с этим снижающая риск повреждения пласта, причем это оптимальное значение может изменяться от пласта к пласту. Как правило, в нефтесодержащем пласте, содержащем большое количество разбухающих глин, повреждения пласта при продолжающемся извлечении из него нефти можно избежать, если закачиваемая вода имеет общее содержание растворенных твердых веществ (ОСРТВ) в диапазоне от 500 до 5000 миллионных долей (ppm), предпочтительно - от 500 до 3000 ppm, в частности от 1000 до 2000 ppm.One of the problems associated with brackish water flooding is that water produced by demineralization technologies and destined for injection into an oil-bearing formation may have a less than optimal salinity. Indeed, demineralized water can degrade the reservoir properties of the oil-bearing rock in the formation and slow down the recovery of oil, for example by causing the clays in the formation to swell. Therefore, there is an optimal degree of mineralization of the injected water, which favorably provides increased oil recovery and at the same time reduces the risk of formation damage, and this optimal value may vary from reservoir to reservoir. In general, in an oil containing formation containing a large amount of swellable clays, damage to the formation with continued oil recovery can be avoided if the injected water has a total dissolved solids content (TSDS) in the range of 500 to 5000 parts per million (ppm), preferably - from 500 to 3000 ppm, in particular from 1000 to 2000 ppm.

Тем не менее смешивание деминерализованной воды, имеющей низкое содержание многовалентных катионов и многовалентных анионов, с необработанной сильноминерализованной водой, такой как морская вода, является нежелательным из-за высокого содержания в необработанной сильноминерализованной воде сульфат-анионов и многовалентных катионов и присутствия в ней микроэлементов и питательных веществ. Так, высокое содержание сульфат-анионов в смешанном водном потоке и присутствие в нем микроэлементов и питательных веществ могут привести к быстрому размножению сульфатвосстанавливающих бактерий и, следовательно, к закислению пласта. Далее, высокое содержание многовалентных катионов в смешанном водном потоке может привести к выпадению в осадок нерастворимых минеральных солей (образованию отложений) в недопустимых количествах, когда закачиваемая вода входит в контакт с катионами веществ, обусловливающих осаждение, такими как катионы бария, стронция и кальция, обычно присутствующие в реликтовой воде пласта. Кроме того, смешивание деминерализованной воды с сильноминерализованной водой, такой как морская вода, может привести к повышению в смешанном водном потоке до недопустимого уровня содержания многовалентных катионов, в частности катионов кальция и магния. Таким образом, для достижения дополнительной нефтеотдачи путем закачки слабоминерализованной воды отношение концентрации многовалентных катионов в слабоминерализованной закачиваемой воде к концентрации многовалентных катионов в реликтовой воде продуктивного пласта должно составлять менее 1, предпочтительно менее 0,9, более предпочтительно менее 0,8, в частности менее 0,6, например менее 0,5.However, mixing demineralized water having a low content of polyvalent cations and multivalent anions with untreated highly mineralized water, such as sea water, is undesirable due to the high content of sulfate anions and multivalent cations in untreated highly mineralized water and the presence of microelements and nutrients in it. substances. Thus, a high content of sulfate anions in a mixed water stream and the presence of trace elements and nutrients in it can lead to the rapid growth of sulfate-reducing bacteria and, consequently, to acidification of the formation. Further, a high content of multivalent cations in the mixed water stream can lead to the precipitation of insoluble mineral salts (scale formation) in unacceptable amounts when the injected water comes into contact with cations of substances that cause precipitation, such as barium, strontium and calcium cations, usually present in the relict reservoir water. In addition, mixing demineralized water with highly mineralized water, such as sea water, can lead to an increase in the mixed water stream to unacceptable levels of multivalent cations, in particular calcium and magnesium cations. Thus, in order to achieve additional oil recovery by injection of brackish water, the ratio of the concentration of polyvalent cations in the brackish injected water to the concentration of polyvalent cations in the relict water of the productive formation should be less than 1, preferably less than 0.9, more preferably less than 0.8, in particular less than 0 .6, for example less than 0.5.

В международной патентной заявке, опубликованной под номером WO 2011/086346, описан способ, относящийся к получению потока подходящей для закачки в нефтенасыщенную породу нефтесодержащего пласта воды с контролируемой степенью минерализации и контролируемой концентрацией сульфат-анионов и включающий следующие этапы:An international patent application published under the number WO 2011/086346 describes a method related to obtaining a stream suitable for injection into an oil-saturated rock of an oil-bearing formation with a controlled degree of salinity and a controlled concentration of sulfate anions and includes the following steps:

подача исходной воды, имеющей общее содержание растворенных твердых веществ в диапазоне от 20000 до 45000 ppm и концентрация сульфат-анионов в диапазоне от 1000 до 4000 ppm, предпочтительно от 1500 до 4000 ppm, в установку деминерализации, содержащую несколько мембранных модулей обратного осмоса (OO) и несколько мембранных модулей нанофильтрации (НФ), причем давление исходной воды повышают до значения в диапазоне от 350 до 1250 фунтов/кв. дюйм (абсолютное - абс), и разделение исходной воды с целью получения питательной воды для мембранных OO-модулей (называемого также далее входящим OO-водопотоком) и питательной воды для мембранных НФ-модулей (называемого также далее входящим НФ-водопотоком);supplying feed water having a total dissolved solids content in the range of 20,000 to 45,000 ppm and a concentration of sulfate anions in the range of 1,000 to 4,000 ppm, preferably 1,500 to 4,000 ppm, to a demineralization plant containing several reverse osmosis (OO) membrane modules and several nanofiltration membrane modules (NF), and the pressure of the source water is increased to a value in the range from 350 to 1250 psi. inch (absolute - abs), and separating the source water to obtain the feed water for the OO membrane modules (also referred to as the incoming OO water stream) and the feed water for the NF membrane modules (also called the incoming NF water stream);

повышение, в случае необходимости, давления входящего OO-водопотока до значения в диапазоне от 900 до 1250 фунтов/кв. дюйм (абс.) перед подачей входящего OO-водопотока в мембранные OO-модули и отбор OO-пермеата (фильтрата) и OO-концентрата из мембранных OO-модулей, причем мембранные OO-модули работают в однопроходном одноступенчатом либо в однопроходном двухступенчатом режиме, а выход OO-пермеата находится в диапазоне от 35 до 75% по объему, предпочтительно от 35 до 60% по объему относительно объема входящего OO-водопотока, подаваемого в мембранные OO-модули, так что OO-пермеат имеет общее содержание растворенных твердых веществ менее 250 ppm и концентрацию сульфат-анионов менее 3 ppm;increasing, if necessary, the pressure of the incoming OO-water stream to a value in the range from 900 to 1250 psi. inch (abs.) before supplying the incoming OO-water flow to the membrane OO-modules and the selection of OO-permeate (filtrate) and OO-concentrate from the membrane OO-modules, and the membrane OO-modules operate in a single-pass single-stage or in a single-pass two-stage mode, and the yield of OO-permeate is in the range of 35 to 75% by volume, preferably 35 to 60% by volume, relative to the volume of incoming OO-water supplied to the OO-membrane modules, such that the OO-permeate has a total dissolved solids content of less than 250 ppm and the concentration of sulfate anions is less than 3 ppm;

понижение, в случае необходимости, давления входящего НФ-водопотока до значения в диапазоне от 350 до 450 фунтов/кв. дюйм (абс.) перед подачей входящего НФ-водопотока в мембранныеlowering, if necessary, the pressure of the incoming NF-water stream to a value in the range from 350 to 450 psi. inch (abs.) before supplying the incoming NF water stream to the membrane

- 1 039982- 1 039982

НФ-модули и отбор НФ-пермеата и НФ-концентрата из мембранных НФ-модулей, причем мембранные НФ-модули работают в однопроходном одноступенчатом режиме, а выход НФ-пермеата находится в диапазоне от 35 до 60% по объему относительно объема входящего НФ-водопотока, подаваемого в мембранные НФ-модули, так что НФ-пермеат имеет общее содержание растворенных твердых веществ в диапазоне от 15000 до 40000 ppm, предпочтительно от 15000 до 35000 ppm и концентрацию сульфатанионов менее 40 ppm, предпочтительно менее 30 ppm; и смешивание по меньшей мере части OO-пермеата и по меньшей мере части НФ-пермеата в соотношении, находящемся в диапазоне от 2:1 до 40:1, предпочтительно от 4:1 до 27:1, в частности от 10:1 до 25:1, для получения воды, предназначенной для закачки и имеющей общее содержание растворенных твердых веществ в диапазоне от 500 до 5000 ppm, предпочтительно от 1000 до 5000 ppm и концентрацию сульфат-анионов менее 7,5 ppm, предпочтительно менее 5 ppm, более предпочтительно менее 3 ppm.NF-modules and selection of NF-permeate and NF-concentrate from membrane NF-modules, and membrane NF-modules operate in a single-pass single-stage mode, and the output of NF-permeate is in the range from 35 to 60% by volume relative to the volume of the incoming NF-water flow supplied to the NF membrane modules such that the NF permeate has a total dissolved solids content in the range of 15,000 to 40,000 ppm, preferably 15,000 to 35,000 ppm, and a sulfate anion concentration of less than 40 ppm, preferably less than 30 ppm; and mixing at least part of the OO-permeate and at least part of the NF-permeate in a ratio ranging from 2:1 to 40:1, preferably from 4:1 to 27:1, in particular from 10:1 to 25 :1 to produce injection water having a total dissolved solids content in the range of 500 to 5000 ppm, preferably 1000 to 5000 ppm and a sulfate anion concentration of less than 7.5 ppm, preferably less than 5 ppm, more preferably less than 3ppm

Тем не менее существует проблема, связанная с морскими месторождениями и заключающаяся в ограниченности пространства, имеющегося на платформе или плавучей системе для добычи, хранения и отгрузки нефти - FPSO (от англ. Floating Production, Storage & Offloading), так что было бы желательно сократить количество НФ-модулей в НФ-ступени мембранной установки деминерализации, тем самым уменьшив вес этой установки и занимаемую ею площадь.However, there is a problem associated with offshore fields, which is the limited space available on the platform or floating system for oil production, storage and offloading - FPSO (from English Floating Production, Storage & Offloading), so it would be desirable to reduce the number NF modules in the NF stage of the membrane demineralization plant, thereby reducing the weight of this plant and the area it occupies.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

В первом варианте осуществления настоящее изобретение относится к системе деминерализации, включающей подающий насос, содержащий впуск и выпуск;In a first embodiment, the present invention relates to a demineralization system comprising a feed pump comprising an inlet and outlet;

первую OO-ступень, содержащую впуск, выпуск для OO-пермеата и выпуск для OO-концентрата; вторую OO-ступень, содержащую впуск, выпуск для OO-пермеата и выпуск для OO-концентрата; НФ-ступень, содержащую впуск, выпуск для НФ-пермеата и выпуск для НФ-концентрата; и группу трубопроводов, выполненную с возможностью соединения:a first OO stage comprising an inlet, an outlet for an OO permeate, and an outlet for an OO concentrate; a second OO stage comprising an inlet, an outlet for an OO permeate, and an outlet for an OO concentrate; NF-stage containing inlet, outlet for NF-permeate and outlet for NF-concentrate; and a group of pipelines, made with the possibility of connection:

(а) выпуска подающего насоса со впуском первой OO-ступени;(a) the outlet of the feed pump with the inlet of the first OO-stage;

(б) выпуска для концентрата первой OO-ступени с (I) впуском второй OO-ступени и (II) впуском НФ-ступени;(b) a first OO-stage concentrate outlet with (I) a second OO-stage inlet and (II) an NF-stage inlet;

(в) выпуска для пермеата первой OO-ступени, выпуска для пермеата второй OO-ступени и выпуска для пермеата НФ-ступени, непосредственно или опосредованно, с линией закачки слабоминерализованной воды.(c) a first OO-stage permeate outlet, a second OO-stage permeate outlet, and an NF-stage permeate outlet, directly or indirectly, with a brackish water injection line.

Во втором варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу обработки питательной воды, включающему следующие этапы:In a second embodiment, the present invention relates to a method for treating feed water, comprising the following steps:

нап равление потока питательной воды через первую ступень обратноосмотической (OO) фильтрации для получения OO-пермеата первой ступени и OO-концентрата первой ступени;directing the feed water flow through the first stage of reverse osmosis (OO) filtration to obtain a first stage OO permeate and a first stage OO concentrate;

нап равление потока первой части OO-концентрата через вторую ступень OO-фильтрации для получения OO-пермеата второй ступени и OO-концентрата второй ступени;directing a first portion of the OO concentrate through a second OO filtration stage to obtain a second stage OO permeate and a second stage OO concentrate;

нап равление потока второй части OO-концентрата первой ступени через ступень нанофильтрации (НФ) для получения НФ-пермеата и НФ-концентрата;directing the flow of the second part of the first stage OO concentrate through a nanofiltration (NF) stage to obtain NF permeate and NF concentrate;

объединение потоков OO-пермеата первой ступени, OO-пермеата второй ступени и НФ-пермеата для образования потока слабоминерализованной воды, предназначенной для закачки.combining first stage OO permeate, second stage OO permeate, and NF permeate streams to form a brackish water stream for injection.

Поток слабоминерализованной воды закачивают в нефтесодержащий пласт. В этом нефтесодержащем пласте обычно пробуривают по меньшей мере одну нагнетательную скважину и по меньшей мере одну эксплуатационную скважину. Поток слабоминерализованной воды, закачиваемой в пласт через нагнетательную(ые) скважину(ы), вытесняет нефть, перемещая ее сквозь пласт в направлении соответствующей(их) эксплуатационной(ых) скважины(-), через которую(ые) производится извлечение нефти. В ряде случаев в нагнетательную(ые) скважину(ы) закачивают порцию (оторочку) слабоминерализованной воды, имеющую поровый объем в диапазоне от 0,3 до 0,9, предпочтительно от 0,4 до 0,7, отнесенный к охваченному (промываемому вытесняющей водой) поровому объему между нагнетательной скважиной и связанной(ыми) с ней эксплуатационной(ыми) скважиной(ами). После закачки оторочки слабоминерализованной воды может быть выполнена закачка в нагнетательную скважину вытесняющей, или постпромывочной, воды (например, морской воды, воды эстуария, сильноминерализованной подтоварной воды, сильноминерализованной воды из водоносного горизонта или смесей вышеперечисленного) для перемещения слабоминерализованной воды и, следовательно, нефти в направлении эксплуатационной скважины.The low-mineralized water stream is injected into the oil-bearing formation. At least one injection well and at least one production well are typically drilled into this oil containing formation. The flow of low-salinity water injected into the reservoir through the injection well(s) displaces oil, moving it through the reservoir in the direction of the corresponding production well(s) through which the oil is extracted. In some cases, a portion (slug) of weakly mineralized water is pumped into the injection well(s), having a pore volume in the range from 0.3 to 0.9, preferably from 0.4 to 0.7, referred to the swept (washed out) water) pore volume between the injection well and associated production well(s). After the brackish water slug has been injected, displacement or post-flush water (e.g., seawater, estuary water, highly saline produced water, highly saline aquifer water, or mixtures of the above) may be injected into the injection well to move the brackish water and hence oil into the direction of the production well.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На чертежах показано:The drawings show:

фиг . 1 - технологическая схема первой системы деминерализации согласно изобретению;fig. 1 is a flow diagram of a first demineralization system according to the invention;

фиг. 2 - технологическая схема второй системы деминерализации согласно изобретению.fig. 2 is a flow diagram of a second demineralization system according to the invention.

Термины и определенияTerms and Definitions

В приведенном ниже описании используются следующие термины.In the description below, the following terms are used.

Питательная вода/входящий водопоток: вода, подаваемая в первую OO-ступень системы деминерализации.Feed water/Inlet water: Water fed to the first OO stage of the demineralization system.

- 2 039982- 2 039982

Подтоварная вода: вода, отделенная от нефти и газа на промысловом оборудовании.Produced water: water separated from oil and gas at field equipment.

Единица ppmv: миллионная доля, отнесенная к объему воды; эквивалентна единице мг/л.Unit ppmv: parts per million per volume of water; equivalent to the unit mg/l.

Мембранный элемент обратного осмоса: фильтрующий элемент, содержащий обратноосмотическую (OO) мембрану.Reverse Osmosis Membrane Element: A filter element containing a reverse osmosis (OO) membrane.

Мембранный элемент нанофильтрации: фильтрующий элемент, содержащий нанофильтрационную (НФ) мембрану.Nanofiltration Membrane Element: A filter element containing a nanofiltration (NF) membrane.

Модуль обратноосмотической (OO) фильтрации: содержит сосуд, или корпус, высокого давления, вмещающий один или более мембранных OO-элементов, предпочтительно от 1 до 8, в частности от 4 до 8 мембранных OO-элементов.Reverse osmosis (OO) filtration module: comprises a high pressure vessel or housing containing one or more OO membrane elements, preferably 1 to 8, in particular 4 to 8 OO membrane elements.

Модуль нанофильтрации (НФ): содержит сосуд высокого давления, вмещающий один или более мембранных НФ-элементов, предпочтительно от 1 до 8, в частности от 4 до 8 мембранных НФ-элементов.Nanofiltration (NF) module: contains a pressure vessel containing one or more NF membrane elements, preferably 1 to 8, in particular 4 to 8 NF membrane elements.

Сосуд высокого давления модуля OO- или НФ-фильтрации: обычно сосуд цилиндрической формы, содержащий цилиндрическую стенку (т.е. цилиндр) и первую и вторую торцевые крышки, расположенные на первом и втором концах цилиндра.Pressure Vessel of an OO or NF Filtration Module: typically a cylindrical shaped vessel containing a cylindrical wall (ie a cylinder) and first and second end caps located at the first and second ends of the cylinder.

Обратноосмотическая (OO) ступень системы деминерализации: группа модулей OO-фильтрации, параллельно соединенных друг с другом. Аналогичным образом, нанофильтрационная (НФ) ступень системы деминерализации представляет собой группу параллельно соединенных друг с другом модулей НФ-фильтрации.Reverse osmosis (OO) stage of the demineralization system: a group of OO filtration modules connected in parallel with each other. Similarly, the nanofiltration (NF) stage of the demineralization system is a group of NF filtration modules connected in parallel with each other.

Мембранный блок: содержит ступени OO- и НФ-фильтрации, соединенные друг с другом для обеспечения ступенчатого отделения концентрата и имеющие, как правило, общую систему клапанов и трубопроводов. Один, два или более мембранных блока могут быть смонтированы на рамном основании.Membrane block: contains OO- and NF-filtration stages, connected to each other to provide a stepped separation of the concentrate and having, as a rule, a common system of valves and pipelines. One, two or more membrane units can be mounted on a frame base.

Подробное описание вариантов осуществления изобретенияDetailed description of embodiments of the invention

Прочие отличительные особенности и преимущества изобретения будут ясны из нижеследующего описания предпочтительных вариантов его осуществления.Other distinctive features and advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments.

Система деминерализации, предлагаемая в настоящем изобретении, содержит по меньшей мере один мембранный блок, включающий OO-узел и НФ-узел. OO-узел включает по меньшей мере две, предпочтительно две или три OO-ступени. НФ-узел включает по меньшей мере одну НФ-ступень, предпочтительно одну или две НФ-ступени. OO-ступени соединены друг с другом, обеспечивая ступенчатое отделение концентрата в OO-узле. Кроме того, первая OO-ступень соединена с НФ-узлом, чем обеспечивается ступенчатое отделение концентрата на этой OO-ступени и НФ-ступени(ях) НФ-узла.The demineralization system of the present invention comprises at least one membrane unit including an OO-node and an NF-node. The OO assembly includes at least two, preferably two or three OO stages. The NF node includes at least one NF stage, preferably one or two NF stages. The OO-stages are connected to each other, providing a stepped separation of the concentrate in the OO-node. In addition, the first OO-stage is connected to the NF-node, which provides a stepped separation of the concentrate on this OO-stage and NF stage(s) of the NF-node.

Питательная вода подается под давлением в первую OO-ступень, разделяющую его на OO-пермеат первой ступени и OO-концентрат первой ступени. В некоторых случаях концентрат может также именоваться ретентатом. Затем OO-концентрат первой ступени разделяется на первую часть и вторую часть, образуя соответственно входящий OO-водопоток для второй OO-ступени и входящий НФ-водопоток для НФ-узла. Если НФ-узел включает только одну ступень, то входящий НФ-водопоток разделяется на НФ-пермеат и НФ-концентрат. НФ-концентрат выводится из мембранного блока; например, в случае морской системы деминерализации НФ-концентрат выводится за борт через предусмотренную для него линию сброса. Если НФ-узел включает две ступени, то первая НФ-ступень разделяет входящий НФ-водопоток на НФ-пермеат первой ступени и НФ-концентрат первой ступени. Затем НФ-концентрат первой ступени используется в качестве входящего потока для второй НФ-ступени, которая разделяет его на НФ-пермеат второй ступени и НФ-концентрат второй ступени. НФ-концентрат второй ступени выводится из мембранного блока; например, в случае морской системы деминерализации НФконцентрат выводится за борт через предусмотренную для него линию сброса. Затем НФ-пермеат первой ступени и НФ-пермеат второй ступени объединяются, образуя объединенный НФ-пермеат.Feedwater is pressurized into the first OO stage, which separates it into the first stage OO permeate and the first stage OO concentrate. In some cases, the concentrate may also be referred to as the retentate. Then, the first stage OO concentrate is separated into a first part and a second part, forming, respectively, the incoming OO water stream for the second OO stage and the incoming NF water stream for the NF node. If the NF node includes only one stage, then the incoming NF water flow is divided into NF permeate and NF concentrate. NF-concentrate is removed from the membrane block; for example, in the case of an offshore demineralization system, the NF concentrate is discharged overboard through the discharge line provided for it. If the NF node includes two stages, then the first NF stage separates the incoming NF water flow into the first stage NF permeate and the first stage NF concentrate. The first stage NF concentrate is then used as an input to the second NF stage, which separates it into the second stage NF permeate and the second stage NF concentrate. The NF concentrate of the second stage is removed from the membrane block; for example, in the case of an offshore demineralization system, the NF concentrate is discharged overboard through its intended discharge line. The first stage NF permeate and the second stage NF permeate are then combined to form a combined NF permeate.

Вторая OO-ступень разделяет первую часть OO-концентрата первой ступени на OO-пермеат второй ступени и OO-концентрат второй ступени. Если предусмотрены две OO-ступени, то OO-концентрат второй ступени может быть выведен из мембранного блока; например, в случае морской системы деминерализации он может быть слит за борт через предусмотренную линию сброса рассола из OO-установки.The second OO stage separates the first part of the first stage OO concentrate into the second stage OO permeate and the second stage OO concentrate. If two OO stages are provided, the second stage OO concentrate can be withdrawn from the membrane unit; for example, in the case of a marine demineralization system, it can be drained overboard through the provided brine discharge line from the OO plant.

Кроме того, предусмотрено, что OO-концентрат второй ступени может поступать в третью ступень OO-фильтрации, где образуются OO-пермеат третьей ступени и OO-концентрат третьей ступени. Если предусмотрены три OO-ступени, то OO-концентрат третьей ступени может быть выведен из мембранного блока; например, в случае морской системы деминерализации он может быть слит за борт через предусмотренную линию сброса рассола из OO-установки. Предусмотрено, однако, что OO-концентрат второй ступени может быть разделен с целью получения входящего OO-водопотока для третьей OO-ступени и воды, рециркулирующей в НФ-узел и образующей входящий НФ-поток, содержащий смесь OO-концентрата из первой и второй ступеней.Furthermore, it is envisaged that the second stage OO concentrate can be fed to the third stage OO filtration, where the third stage OO permeate and the third stage OO concentrate are formed. If three OO stages are provided, the third stage OO concentrate can be withdrawn from the membrane unit; for example, in the case of a marine demineralization system, it can be drained overboard through the provided brine discharge line from the OO plant. It is envisaged, however, that the OO concentrate of the second stage may be separated to obtain an incoming OO water stream for the third OO stage and water recycled to the NF node and forming an incoming NF stream containing a mixture of OO concentrate from the first and second stages .

Как правило, OO-пермеат первой ступени, OO-пермеат второй ступени и, по выбору, OO-пермеат третьей ступени могут быть объединены с образованием объединенного OO-пермеата. Если предусмотрены две НФ-ступени, то НФ-пермеат первой ступени и НФ-пермеат второй ступени могут быть объединены с образованием объединенного НФ-пермеата. Затем НФ-пермеат (полученный из НФ-узла с единственной ступенью) или объединенный НФ-пермеат (полученный из двухступенчатого НФ-узла) и объеTypically, the first stage OO permeate, the second stage OO permeate, and optionally the third stage OO permeate may be combined to form a combined OO permeate. If two NF stages are provided, the first stage NF permeate and the second stage NF permeate may be combined to form a combined NF permeate. Then NF permeate (obtained from single stage NF unit) or combined NF permeate (obtained from two stage NF unit) and volume

- 3 039982 диненный OO-пермеат могут быть смешаны с образованием слабоминерализованной воды, предназначенной для закачки.- 3 039982 Dinene OO-permeate can be mixed to form brackish water intended for injection.

Тем не менее специалисту в данной области будет понятно, что порядок смешивания разных потоков пермеата может варьироваться. Например, если предусмотрены две OO-ступени и две НФ-ступени, то OO-пермеат первой ступени может быть объединен с НФ-пермеатом первой ступени, OO-пермеат второй ступени может быть объединен с НФ-пермеатом второй ступени, а затем эти два составных потока могут быть объединены с образованием потока слабоминерализованной воды, предназначенной для закачки.However, one skilled in the art will appreciate that the mixing order of the different permeate streams may vary. For example, if two OO stages and two NF stages are provided, the first stage OO permeate can be combined with the first stage NF permeate, the second stage OO permeate can be combined with the second stage NF permeate, and then the two composite streams can be combined to form a brackish water stream for injection.

Специалисту в данной области будет понятно, что:One skilled in the art will appreciate that:

(1) мембранные НФ-элементы обычно работают при более низком давлении, чем мембранные OO-элементы;(1) NF membrane cells typically operate at lower pressures than OO membrane cells;

(2) на каждой ступени мембранного блока имеют место перепады давления;(2) there are pressure drops at each stage of the membrane unit;

(3) давление и прохождение потока через мембранный блок можно контролировать с помощью одного или более насосов и одного или более клапанов (например, дроссельных, обратных или понижающих клапанов).(3) The pressure and flow through the diaphragm assembly can be controlled by one or more pumps and one or more valves (eg, throttle, check, or pressure reducing valves).

Одно из преимуществ системы деминерализации, предлагаемой в изобретении, состоит в том, что давление и прохождение потока в мембранном блоке можно контролировать таким образом, чтобы регулировать давление OO-концентрата первой ступени с целью достижения требуемого давления входящего потока для НФ-узла. Если необходимо, давление первой части OO-концентрата первой ступени (используемой в качестве входящего потока для второй OO-ступени) повышают, например, с помощью подпорного насоса до значения, которое равно минимальному давлению подачи для второй OO-ступени или выше последнего.One of the advantages of the demineralization system of the invention is that the pressure and flow in the membrane unit can be controlled to adjust the pressure of the first stage OO concentrate to achieve the required inlet pressure for the NF unit. If necessary, the pressure of the first part of the first stage OO concentrate (used as the inlet stream for the second OO stage) is increased, for example, using a booster pump, to a value that is equal to or higher than the minimum supply pressure for the second OO stage.

В альтернативном варианте давление и прохождение потока в мембранном блоке можно контролировать таким образом, чтобы регулировать давление OO-концентрата первой ступени с целью достижения требуемого давления входящего потока для второй OO-ступени. Например, это можно обеспечить путем прикладывания обратного давления к OO-пермеату первой ступени. Если необходимо, давление второй части OO-концентрата первой ступени (используемой в качестве входящего потока для НФ-узла) понижают до значения, которое равно максимальному давлению подачи для НФ-узла или ниже последнего.Alternatively, the pressure and flow in the membrane unit can be controlled to control the pressure of the first stage OO concentrate to achieve the desired inlet pressure for the second OO stage. For example, this can be achieved by applying back pressure to the first stage OO permeate. If necessary, the pressure of the second part of the first stage OO concentrate (used as the inlet stream to the NF node) is reduced to a value that is equal to or lower than the maximum supply pressure for the NF node.

Если часть OO-концентрата второй ступени рециркулирует в НФ-узел, то можно повысить, в случае необходимости и с помощью подпорного насоса, давление этого рециркулирующего OO-концентрата до значения, превышающего минимальное давление подачи для НФ-узла. Эта необходимость может возникнуть в случае, если начальное давление рециркулирующего OO-концентрата второй ступени ниже требуемого давления подачи для НФ-узла, например ниже минимального рабочего давления для НФ-элементов НФ-узла.If a part of the second stage OO concentrate is recycled to the NF unit, then it is possible to pressurize this recirculating OO concentrate to a value higher than the minimum supply pressure for the NF unit, if necessary with the help of a booster pump. This need may arise if the initial pressure of the recycle OO concentrate of the second stage is lower than the required supply pressure for the NF node, for example, below the minimum operating pressure for the NF elements of the NF node.

Система деминерализации также содержит клапаны и трубопроводы, обеспечивающие пути для прохождения потоков, описанных выше. Так, первая OO-ступень мембранного блока дополнительно содержит основной трубопровод, проходящий от выпуска для OO-концентрата первой ступени. Этот основной трубопровод разделяется в точке разветвления, образуя подающий трубопровод для второй OO-ступени и подающий трубопровод для НФ-узла. В основном трубопроводе может быть предусмотрен регулятор потока, управляющий разделением OO-концентрата первой ступени между второй OO-ступенью и НФ-узлом. Давление впуска, или подачи, для НФ-модулей одноступенчатого НФ-узла или для первой ступени двухступенчатого НФ-узла находится предпочтительно в диапазоне от 350 до 450 фунтов/кв. дюйм (абс.), в частности от 380 до 420 фунтов/кв. дюйм (абс.), например составляет около 400 фунтов/кв. дюйм (абс.). Если давление OO-концентрата первой ступени превышает требуемое давление подачи для НФ-узла, то в подающем трубопроводе для НФ-узла может быть предусмотрен понижающий клапан, обеспечивающий снижение давления до требуемого значения. В альтернативном варианте в подающем трубопроводе для НФ-узла может быть предусмотрен управляющий клапан, регулирующий поток OO-концентрата первой ступени, поступающий в НФ-узел, а также снижающий давление этого концентрата до требуемого давления подачи в НФ-узел. В подающем трубопроводе для второй OO-ступени может быть предусмотрен подпорный насос для повышения давления подачи до значения, которое равно минимальному давлению подачи для второй OO-ступени или выше последнего. Это может стать необходимым в случае, если давление OO-концентрата первой ступени ниже требуемого давления подачи для второй OO-ступени, в частности ниже минимального рабочего давления для OO-элементов второй OO-ступени.The demineralization system also includes valves and piping providing pathways for the flows described above. Thus, the first OO-stage of the membrane unit additionally contains the main pipeline extending from the outlet for the OO-concentrate of the first stage. This main pipeline splits at a branching point, forming the supply pipeline for the second OO stage and the supply pipeline for the NF node. A flow regulator may be provided in the main pipeline to control the separation of the first stage OO concentrate between the second OO stage and the NF unit. The inlet or supply pressure for NF modules of a single stage NF assembly or for the first stage of a two stage NF assembly is preferably in the range of 350 to 450 psi. inch (abs.), in particular from 380 to 420 psi. inch (abs.), for example, is about 400 psi. inch (abs.). If the pressure of the first stage OO concentrate exceeds the required supply pressure for the NF unit, a relief valve may be provided in the supply line to the NF unit to reduce the pressure to the desired value. Alternatively, a control valve may be provided in the supply line to the NF unit to control the flow of the first stage OO concentrate to the NF unit and also reduce the pressure of this concentrate to the required supply pressure to the NF unit. A booster pump may be provided in the supply line for the second OO stage to increase the supply pressure to a value that is equal to or higher than the minimum supply pressure for the second OO stage. This may become necessary if the pressure of the first stage OO concentrate is below the required supply pressure for the second OO stage, in particular below the minimum operating pressure for the OO elements of the second OO stage.

В линии прохождения потока НФ-пермеата или объединенного НФ-пермеата предусмотрен обратный клапан, расположенный по ходу потока до точки слияния НФ-пермеата или объединенного НФ-пермеата с объединенным OO-пермеатом. Этот обратный клапан обеспечивает достаточное превышение давления НФ-пермеата или объединенного НФ-пермеата над давлением OO-пермеата, способствующее нагнетанию НФ-пермеата или объединенного НФ-пермеата в объединенный OO-пермеат с образованием слабоминерализованной воды, предназначенной для закачки. Обратный клапан открывается, когда давление НФ-пермеата или объединенного НФ-пермеата превышает заданное значение, в резульThe NF permeate or combined NF permeate flow line is provided with a check valve located downstream to the point where the NF permeate or combined NF permeate merges with the combined OO permeate. This check valve ensures that the NF permeate or combined NF permeate is sufficiently pressurized over the OO permeate to force the NF permeate or combined NF permeate into the combined OO permeate to form brackish water for injection. The check valve opens when the pressure of the NF permeate or combined NF permeate exceeds a set value, resulting in

- 4 039982 тате чего через клапан проходит поток НФ-пермеата или объединенного НФ-пермеата, достаточные для поддержания давления НФ-пермеата на уровне выше заданного значения. Заданное значение для обратного клапана обычно превышает давление объединенного OO-пермеата по меньшей мере на 5 фунтов/кв. дюйм. В общем случае давление объединенного OO-пермеата находится в диапазоне от 10 до 75 фунтов/кв. дюйм (абс.), предпочтительно от 20 до 55 фунтов/кв. дюйм (абс.).- 4 039982 whereby sufficient NF-permeate or combined NF-permeate flows through the valve to maintain the NF-permeate pressure above the set point. The check valve setpoint is typically at least 5 psi above the combined OO-permeate pressure. inch. In general, the pressure of the combined OO-permeate is in the range of 10 to 75 psi. inch (abs.), preferably from 20 to 55 psi. inch (abs.).

Вторая OO-ступень мембранного блока содержит в одном из вариантов осуществления изобретения трубопровод рециркуляции, выполненный с возможностью обеспечения рециркуляции по меньшей мере части концентрата из второй OO-ступени в НФ-узел. Трубопровод рециркуляции может соединяться с подающим трубопроводом для НФ-узла. В трубопроводе рециркуляции может быть предусмотрен рецикуляционный насос для повышения давления OO-концентрата второй ступени. В зависимости от давления OO-концентрата второй ступени, трубопровод рециркуляции может соединяться с подающим трубопроводом для НФ-узла в точке, расположенной по ходу потока до или после клапана, понижающего давление.The second OO stage of the membrane unit comprises, in one embodiment of the invention, a recirculation conduit configured to recirculate at least a portion of the concentrate from the second OO stage to the NF assembly. The recirculation pipeline can be connected to the supply pipeline for the NF unit. A recirculation pump may be provided in the recirculation line to pressurize the second stage OO concentrate. Depending on the pressure of the second stage OO concentrate, the recirculation line may be connected to the supply line for the NF unit at a point upstream or downstream of the pressure reducing valve.

Другое преимущество системы деминерализации, предлагаемой в изобретении, состоит в том, что OO-концентрат первой ступени (часть которого используется в качестве входящего потока для НФ-узла) имеет более высокое общее содержание растворенных твердых веществ и содержание многовалентных катионов, чем входящий поток для первой OO-ступени, вследствие чего НФ-пермеат имеет более высокое общее содержание растворенных твердых веществ и содержание многовалентных катионов, чем в случае разделения питательной воды с образованием входящего OO-потока для OO-узла и входящего НФ-потока для НФ-узла. Поэтому для достижения требуемого ионного состава (общего содержания твердых растворенных веществ, содержания многовалентных катионов и содержания многовалентных анионов) с целью получения потока слабоминерализованной воды, предназначенной для закачки, можно использовать более низкое соотношение в смеси НФ-пермеата и OO-пермеата (и, следовательно, меньший объем получаемого НФ-пермеата).Another advantage of the demineralization system of the invention is that the first stage OO concentrate (part of which is used as the NF node feed) has a higher total dissolved solids and multivalent cation content than the first stage feed. OO stages, whereby the NF permeate has a higher total dissolved solids and multivalent cation content than when the feed water is split to form an OO inlet stream for the OO node and an NF inlet stream for the NF node. Therefore, to achieve the required ionic composition (total solids dissolved solids, multivalent cations, and multivalent anions) in order to obtain a brackish water stream intended for injection, a lower mixture ratio of NF-permeate to OO-permeate (and therefore , a smaller volume of the obtained NF-permeate).

Из-за повышенной степени минерализации OO-концентрата первой ступени (по сравнению со степенью минерализации питательной воды, поступающей в первую OO-ступень) может оказаться необходимым добавление непосредственно в этот концентрат дозы ингибитора или смеси ингибиторов отложений с целью снижения риска засорения OO-элементов второй OO-ступени или НФ-элементов НФ-узла минеральными отложениями. Аналогичным образом, если в мембранном блоке предусмотрена третья OO-ступень, то из-за повышенной степени минерализации OO-концентрата второй ступени (по сравнению со степенью минерализации OO-концентрата первой ступени) в этот концентрат может быть добавлена доза ингибитора или смеси ингибиторов отложений с целью снижения риска засорения OO-элементов третьей OO-ступени. Далее, если НФ-узел содержит первую и вторую НФ-ступени, то НФ-концентрат первой ступени, используемый в качестве входящего потока для второй НФ-ступени, может быть добавлена доза ингибитора отложений, поскольку НФ-концентрат первой ступени имеет более высокую степень минерализации, чем входящий поток для НФ-узла.Due to the increased salinity of the first stage OO concentrate (compared to the mineralization of the feedwater entering the first stage OO), it may be necessary to add a dose of scale inhibitor or mixture of scale inhibitors directly to the concentrate to reduce the risk of plugging the second stage OO elements. OO-stage or NF-elements NF-node by mineral deposits. Similarly, if a third stage OO-concentrate is provided in the membrane unit, then due to the increased degree of mineralization of the second-stage OO-concentrate (compared to the degree of mineralization of the first-stage OO-concentrate), a dose of an inhibitor or a mixture of scale inhibitors with in order to reduce the risk of clogging of the OO-elements of the third OO-stage. Further, if the NF node contains the first and second NF stages, then the NF concentrate of the first stage used as the input stream for the second NF stage, a dose of scale inhibitor can be added, since the NF concentrate of the first stage has a higher degree of mineralization than the incoming stream for an NF node.

Питательная вода для первой OO-ступени мембранного блока может представлять собой слабоминерализованную (солоноватую) воду, такую как воду эстуария, слабоминерализованную воду из водоносного горизонта или слабоминерализованную подтоварную воду, сильноминерализованную (соленую) воду, такую как морская вода (предпочтительно), сильноминерализованная вода из водоносного горизонта или сильноминерализованная сточная вода. Питательная вода для первой OO-ступени имеет общее содержание растворенных твердых веществ (ОСРТВ), предпочтительно составляющее по меньшей мере 20000 ppmv, более предпочтительно находящееся в диапазоне от 30000 до 45000 ppmv. Питательная вода для первой OO-ступени мембранного блока имеет концентрацию сульфат-анионов в диапазоне от 1000 до 4000 ppmv, предпочтительно от 1500 до 4000 ppmv и концентрацию многовалентных катионов в диапазоне от 700 до 3000 ppmv, предпочтительно от 1000 до 3000 ppmv, более предпочтительно от 1500 до 2500 ppmv.The feed water for the first OO stage of the membrane unit can be brackish water such as estuary water, brackish water from an aquifer or brackish bottom water, highly mineralized (salty) water such as sea water (preferred), brackish water from aquifer or highly mineralized wastewater. The feed water for the first OO stage has a total dissolved solids content (TSDS) preferably at least 20,000 ppmv, more preferably in the range of 30,000 to 45,000 ppmv. The feed water for the first OO stage of the membrane unit has a sulfate anion concentration in the range of 1000 to 4000 ppmv, preferably 1500 to 4000 ppmv and a multivalent cation concentration in the range of 700 to 3000 ppmv, preferably 1000 to 3000 ppmv, more preferably from 1500 to 2500 ppmv.

ОСРТВ OO-пермеата первой ступени предпочтительно находится в диапазоне от 50 до 225 ppmv, более предпочтительно от 75 до 225 ppmv, наиболее предпочтительно от 100 до 200 ppmv, в частности от 100 до 150 ppmv.The TWP of the first stage OO permeate is preferably in the range of 50 to 225 ppmv, more preferably 75 to 225 ppmv, most preferably 100 to 200 ppmv, in particular 100 to 150 ppmv.

Концентрация сульфат-анионов OO-пермеата первой ступени предпочтительно находится в диапазоне от 0,5 до 2,5 ppmv, в частности от 0,5 до 1,5 ppmv.The sulfate anion concentration of the first stage OO permeate is preferably in the range of 0.5 to 2.5 ppmv, in particular 0.5 to 1.5 ppmv.

ОСРТВ OO-пермеата второй ступени предпочтительно находится в диапазоне от 200 до 350 ppmv, наиболее предпочтительно от 200 до 300 ppmv, в частности от 225 до 275 ppmv.The TWP of the second stage OO permeate is preferably in the range of 200 to 350 ppmv, most preferably 200 to 300 ppmv, in particular 225 to 275 ppmv.

Концентрация сульфат-анионов OO-пермеата второй ступени предпочтительно находится в диапазоне от 4 до 7,5 ppmv, наиболее предпочтительно от 4,5 до 6,5 ppmv, в частности от 4,75 до 5,75 ppmv.The sulfate anion concentration of the second stage OO permeate is preferably in the range of 4 to 7.5 ppmv, most preferably 4.5 to 6.5 ppmv, in particular 4.75 to 5.75 ppmv.

Объединенный OO-пермеат предпочтительно имеет ОСРТВ менее 200 ppmv, более предпочтительно менее 150 ppmv.The combined OO-permeate preferably has an RTT of less than 200 ppmv, more preferably less than 150 ppmv.

ОСРТВ OO-концентрата первой ступени выше ОСРТВ питательной воды для первой OO-ступени предпочтительно на 20-35%, более предпочтительно на 27,5-32,5%, в частности приблизительно на 30%.The RTW of the first stage OO concentrate is higher than the TWT of the first OO stage feed water preferably by 20-35%, more preferably by 27.5-32.5%, in particular by about 30%.

ОСРТВ OO-концентрата второй ступени обычно выше ОСРТВ OO-концентрата первой ступени на 20-35%.The RTWT of the second stage OO concentrate is typically 20-35% higher than the TWT of the first stage OO concentrate.

- 5 039982- 5 039982

НФ-пермеат из одноступенчатого НФ-узла или смесь НФ-пермеата первой ступени и НФ-пермеата второй ступени из двухступенчатого узла (называемые далее НФ-пермеатом, полученным посредством НФ-узла) имеет ОСРТВ на 20-35%, предпочтительно на 27,5-32,5%, в частности приблизительно на 30%, выше, чем в случае, когда вода, используемая в качестве входящего потока для первой OO-ступени, использовалась также в качестве входящего потока для НФ-узла. НФ-пермеат, полученный посредством этого узла, также обычно имеет концентрацию многовалентных катионов на 20-35%, предпочтительно на 27,5-32,5%, в частности приблизительно на 30, выше, чем НФ-пермеат, который был бы получен, если бы вода, используемая в качестве входящего потока для первой OO-ступени, использовалась также в качестве входящего потока для НФ-узла. Более высокая концентрация многовалентных катионов у НФ-пермеата представляет собой преимущество, поскольку это может снизить риск повреждения пласта, происходящего вследствие разбухания или миграции глин.The NF permeate from the single stage NF unit or the mixture of the first stage NF permeate and the second stage NF permeate from the two stage unit (hereinafter referred to as the NF permeate obtained by the NF unit) has a TRTV of 20-35%, preferably 27.5 -32.5%, in particular about 30%, higher than when the water used as input to the first OO stage was also used as input to the NF node. The NF permeate obtained by this unit also typically has a concentration of multivalent cations 20-35%, preferably 27.5-32.5%, in particular about 30% higher than the NF permeate that would be obtained, if the water used as input to the first OO stage was also used as input to the NF node. The higher concentration of polyvalent cations in the NF permeate is an advantage as it can reduce the risk of formation damage due to shale swelling or migration.

Мембранные НФ-элементы, подходящие для использования в НФ-модулях, должны иметь:Membrane NF elements suitable for use in NF modules must have:

(1) высокую степень задержания сульфат-анионов, составляющую по меньшей мере 98%, предпочтительно по меньшей мере 99,88%, с тем, чтобы НФ-пермеат, полученный посредством НФ-узла, имел низкую концентрацию сульфат-анионов, составляющую менее 40 ppmv, благодаря чему снижается риск закисления пласта или образования минеральных отложений, например, в эксплуатационных скважинах;(1) a high sulfate anion retention rate of at least 98%, preferably at least 99.88%, so that the NF permeate obtained by the NF unit has a low sulfate anion concentration of less than 40 ppmv, thereby reducing the risk of reservoir acidification or mineral scale formation, for example, in production wells;

(2) более низкую, чем у сульфат-анионов, степень задержания двухвалентных катионов, находящуюся в диапазоне от 70 до 80%, в частности от 75 до 77%, благодаря чему обеспечивается прохождение части двухвалентных катионов сквозь мембрану в НФ-пермеат, что представляет собой преимущество, поскольку предполагается, что двухвалентные катионы снижают риск повреждения пласта;(2) a lower retention rate of divalent cations than that of sulfate anions, ranging from 70 to 80%, in particular from 75 to 77%, thereby ensuring the passage of a part of the divalent cations through the membrane into the NF permeate, which is is an advantage because divalent cations are expected to reduce the risk of formation damage;

(3) высокую степень проникновения одновалентных ионов (одновалентных катионов, таких как катионы натрия и калия, и одновалентных анионов, таких как анионы хлоридов и бромидов). Предпочтительная степень проникновения NaCl в НФ-мембране составляет по меньшей мере 43% (степень задержания NaCl - менее 57%). Этим сводится к минимуму требуемое рабочее давление НФ-узла и обеспечивается высокое ОСРТВ НФ-пермеата, предназначенного для использования в качестве подмешиваемого потока.(3) high permeability of monovalent ions (monovalent cations such as sodium and potassium cations and monovalent anions such as chloride and bromide anions). The preferred NaCl penetration rate in the NF membrane is at least 43% (NaCl retention rate is less than 57%). This minimizes the required operating pressure of the NF unit and provides a high TWP for the NF permeate to be used as the blend stream.

Подходящим мембранным НФ-элементом является NANO SW™, выпускаемый компанией Hydranautics.A suitable NF membrane element is NANO SW™ available from Hydranautics.

Если входящий поток для первой OO-ступени имеет ОСРТВ в диапазоне от 30000 до 45000 ppmv, то НФ-пермеат, полученный посредством НФ-узла, обычно имеет:If the influent to the first OO stage has a TFR in the range of 30,000 to 45,000 ppmv, then the NF permeate produced by the NF node typically has:

(i) TDS в диапазоне от 25000 до 30000;(i) TDS in the range of 25,000 to 30,000;

(ii) концентрацию сульфат-анионов менее 40 ppmv;(ii) a sulfate anion concentration of less than 40 ppmv;

(iii) концентрацию многовалентных катионов в диапазоне от 550 до 750 ppmv, в частности от 570 до 750 ppmv.(iii) a concentration of multivalent cations in the range from 550 to 750 ppmv, in particular from 570 to 750 ppmv.

НФ-пермеат, полученный посредством НФ-узла, имеет концентрацию двухвалентных катионов в диапазоне от 575 до 725 ppmv, в частности от 590 до 725 ppmv.The NF permeate produced by the NF node has a divalent cation concentration in the range of 575 to 725 ppmv, in particular 590 to 725 ppmv.

OO-концентрат второй или третьей ступени (особенно OO-концентрат второй ступени), выходящий из OO-узла, находится, как правило, под сравнительно высоким давлением. Поэтому до вывода из системы деминерализации OO-концентрат второй или третьей ступени может быть пропущен через устройство для рекуперации гидравлической энергии (например, гидравлическую рекуперационную турбину или турбонагнетатель), которое можно подсоединить к одному или более подающих насосов для первой OOступени, вспомогательный подпорный насос для первой части OO-концентрата первой ступени, используемой в качестве входящего потока для второй OO-ступени, или вспомогательный рециркуляционный насос для второй части OO-концентрата второй ступени, рециркулирующей в НФ-узел. Например, вал турбины может приводить в движение вал одного из вышеупомянутых насосов. Эти валы могут быть соединены через редуктор. Устройство для рекуперации гидравлической энергии соответственно рекуперирует энергию OO-концентрата второй или третьей ступени и использует эту возвращаемую энергию для повышения давления одного или более входящих потоков мембранных OO-ступеней или НФ-узла, тем самым снижая потребность системы деминерализации в энергии. Тем не менее для достижения необходимого давления подачи входящих потоков обычно требуется подвод к подающему насосу/вспомогательному подпорному насосу/вспомогательному рециркуляционному насосу дополнительной энергии. Давление OO-концентрата второй или третьей ступени после прохождения устройства для рекуперации гидравлической энергии обычно составляет менее 100 фунтов/кв. дюйм (манометрическое ман.), предпочтительно находится в диапазоне от 10 до 75 фунтов/кв. дюйм (ман.), в частности от 20 до 55 фунтов/кв. дюйм (ман.), например от 10 до 50 фунтов/кв. дюйм (ман.).The second or third stage OO concentrate (especially the second stage OO concentrate) exiting the OO unit is generally under relatively high pressure. Therefore, before leaving the demineralization system, the second or third stage OO concentrate can be passed through a hydraulic energy recovery device (for example, a hydraulic recovery turbine or turbocharger), which can be connected to one or more feed pumps for the first OO stage, an auxiliary booster pump for the first part of the OO concentrate of the first stage used as the input stream for the second OO stage, or an auxiliary recirculation pump for the second part of the OO concentrate of the second stage, recycled to the NF unit. For example, a turbine shaft may drive the shaft of one of the aforementioned pumps. These shafts can be connected through a gearbox. The hydraulic energy recovery device accordingly recovers the energy of the second or third stage OO concentrate and uses this recovered energy to pressurize one or more inlet streams of the membrane OO stages or NF unit, thereby reducing the energy demand of the demineralization system. However, in order to achieve the required supply pressure of the inlet streams, it is usually necessary to supply additional energy to the feed pump/auxiliary booster pump/auxiliary recirculation pump. The pressure of the second or third stage OO concentrate after passing through the hydraulic energy recovery device is typically less than 100 psi. inch (gauge man.), preferably in the range from 10 to 75 psi. inch (man.), in particular from 20 to 55 psi. inch (man.), for example, from 10 to 50 psi. inch (man.).

Как правило, давление НФ-концентрата, выпускаемого из НФ-узла (из единственной НФ-ступени либо из второй ступени двухступенчатого НФ-узла), слишком мало для обеспечения рекуперации энергии. Однако в случае необходимости энергия может быть получена, с помощью устройства для рекуперации гидравлической энергии и из НФ-концентрата.As a rule, the pressure of the NF concentrate discharged from the NF unit (from a single NF stage or from the second stage of a two-stage NF unit) is too low to provide energy recovery. However, if necessary, energy can be obtained, using a device for recovering hydraulic energy and from the NF concentrate.

Система деминерализации должна иметь производительность, достаточную для удовлетворения потребности в слабоминерализованной воде, предназначенной для закачки в нефтесодержащий пласт. Каждый блок системы деминерализации обычно способен производить от 20000 до 200000 баррелей в сутки,The demineralization system must have a capacity sufficient to meet the demand for brackish water intended for injection into the oil-bearing formation. Each unit of a demineralization system is typically capable of producing 20,000 to 200,000 barrels per day,

- 6 039982 например от 40000 до 60000 баррелей в сутки, воды, предназначенной для закачки и имеющей требуемые низкую степень минерализации, низкую концентрацию многовалентных катионов и низкую концентрацию сульфат-анионов.- 6 039982 eg 40,000 to 60,000 bbl/d of injection water having the desired low salinity, low multivalent cation concentration, and low sulfate anion concentration.

Сосуды высокого давления модулей фильтрации каждой ступени системы деминерализации являются цилиндрическими и имеют длину в диапазоне приблизительно от 80 до 475 дюймов (от 2,0 до 12,1 м), предпочтительно от 80 до 400 дюймов (от 2,0 до 10,2 м). Цилиндрические сосуды высокого давления имеют внутренний диаметр в диапазоне от 4 до 20 дюймов (от 0,10 до 0,51 м), например внутренний диаметр 4, 6, 8, 9 или 16 дюймов (0,10; 0,15; 0,20; 0,23 и 0,41 м).The pressure vessels of the filtration modules of each stage of the demineralization system are cylindrical and have a length in the range of approximately 80 to 475 inches (2.0 to 12.1 m), preferably 80 to 400 inches (2.0 to 10.2 m ). Cylindrical pressure vessels have an internal diameter ranging from 4 to 20 inches (0.10 to 0.51 m), such as an internal diameter of 4, 6, 8, 9, or 16 inches (0.10; 0.15; 0. 20; 0.23 and 0.41 m).

Мембранные OO-элементы, помещенные в сосуды высокого давления OO-ступеней, и мембранные НФ-элементы, помещенные в сосуды высокого давления НФ-ступени(ей), обычно представляют собой спирально-навитые (предпочтительно) или трубчатые полые волоконные элементы. Как правило, каждый мембранный элемент, помещенный в сосуд высокого давления, имеет цилиндрическую форму, длину в диапазоне от 20 до 40 дюймов (от 0,51 до 1,02 м) и наружный диаметр, несколько меньший, чем внутренний диаметр цилиндрического сосуда высокого давления, так что мембранный элемент расположен в сосуде высокого давления с плотной посадкой.The OO membrane elements placed in the pressure vessels of the OO stages and the NF membrane elements placed in the pressure vessels of the NF stage(s) are usually spiral wound (preferred) or tubular hollow fiber elements. Typically, each membrane element placed in a pressure vessel is cylindrical in shape, ranging in length from 20 to 40 inches (0.51 to 1.02 m) and an outside diameter slightly smaller than the inside diameter of the cylindrical pressure vessel. so that the membrane element is located in the pressure vessel with a tight fit.

Первая и вторая торцевые крышки сосудов высокого давления предпочтительно являются съемными, что позволяет выполнять техническое обслуживание и замену OO- или НФ-элементов. В сосуде высокого давления может быть размещен единственный набор последовательно расположенных мембранных элементов, и в этом случае впускное отверстие для питательной воды находится на конце сосуда высокого давления или рядом с ним. Питательная вода последовательно проходит сквозь все элементы набора и выходит в виде концентрата через выпускное отверстие, расположенное на противоположном конце сосуда высокого давления или рядом с ним. Пермеат может выйти из сосуда высокого давления через выпускное отверстие, расположенное на одном из концов этого сосуда, или через первое и второе выпускные отверстия, расположенные соответственно на первом и втором концах сосуда высокого давления. Выпускное(ые) отверстие(я) обычно выполняется(ются) в одной или в обеих торцевых крышках сосуда высокого давления.The first and second end caps of the pressure vessels are preferably removable to allow maintenance and replacement of the OO or NF elements. A single set of successive membrane elements may be placed in the pressure vessel, in which case the feedwater inlet is at or near the end of the pressure vessel. Feed water passes through all elements of the set in sequence and exits as a concentrate through an outlet located at or near the opposite end of the pressure vessel. The permeate may exit the pressure vessel through an outlet located at one end of the pressure vessel or through the first and second outlets located respectively at the first and second ends of the pressure vessel. The outlet(s) port(s) is(are) usually provided in one or both end caps of the pressure vessel.

В альтернативном варианте сосуд высокого давления может содержать центральное отверстие с двумя наборами мембранных элементов, расположенными с обеих сторон этого центрального отверстия, причем каждый набор мембранных элементов включает ведущий элемент, расположенный в сосуде высокого давления в конечном положении. Каждый набор мембранных элементов предпочтительно включает от двух до четырех, в частности от двух до трех, последовательно расположенных мембранных элементов. Питательная вода поступает в сосуд высокого давления, содержащий центральное отверстие, через первое и второе впускные отверстия, расположенные соответственно на первом и втором концах сосуда высокого давления или рядом с ними, и последовательно проходит сквозь каждый набор мембранных элементов. Концентрат может быть выведен из сосуда высокого давления через центральное отверстие, а пермеат - через первое и второе торцевые отверстия, расположенные соответственно на первом и втором концах сосуда высокого давления или рядом с ними. Первое и второе отверстия для пермеата предпочтительно выполняются в торцевых крышках сосуда высокого давления. Благоприятные результаты при эксплуатации OO-модулей обеспечиваются при прохождении турбулентного водопотока через всю последовательность мембранных элементов, поскольку это сводит к минимуму риск концентрационной поляризации (избыточной концентрации солей на поверхности мембраны). Особое преимущество OO-сосуда с центральным отверстием состоит в том, что на каждом наборе мембранных OO-элементов имеет место меньший перепад давления по сравнению с конструкцией без центрального отверстия, включающей единственный набор OO-элементов (в предположении, что OO-сосуды обоих типов вмещают одинаковое количество OO-элементов с одинаковыми размерами). Это означает, что скорость подачи в ведущий элемент каждого набора элементов OO-сосуда с центральным отверстием может быть ниже скорости подачи в ведущий элемент единственного набора элементов сосуда без центрального отверстия. Например, если сосуд с центральным отверстием вмещает два набора с тремя мембранными OO-элементами, то турбулентность потока может сохраняться в последнем (третьем) элементе каждого набора элементов даже при низкой скорости подачи в ведущий элемент каждого набора, составляющей от 7 до 9 м/ч. В отличие от этого, для поддержания турбулентности потока в последнем из шести-семи мембранных OO-элементов (того же размера, что и используемые в сосуде с центральным отверстием), последовательно расположенных в сосуде без центрального отверстия, может потребоваться давление подачи в ведущий элемент, близкое к максимально допустимому, при котором скорость подачи в ведущий элемент составляет от 14 до 17 м/ч. Поэтому давление подачи в случае сосуда с центральным отверстием меньше связано с ограничениями, обусловленными максимально допустимой скоростью подачи в ведущий OO-элемент, чем в случае сосуда без центрального отверстия, вмещающего такое же количество OO-элементов.Alternatively, the pressure vessel may comprise a central opening with two sets of membrane elements located on either side of the central opening, each set of membrane elements including a drive element positioned in the end position of the pressure vessel. Each set of membrane elements preferably comprises two to four, in particular two to three, successive membrane elements. Feed water enters the pressure vessel containing the central opening through the first and second inlets located respectively at or near the first and second ends of the pressure vessel and sequentially passes through each set of membrane elements. The concentrate can be removed from the pressure vessel through the central opening, and the permeate through the first and second end openings located respectively at or near the first and second ends of the pressure vessel. The first and second permeate ports are preferably provided in the end caps of the pressure vessel. Favorable results in the operation of OO-modules are provided by the passage of a turbulent water flow through the entire sequence of membrane elements, since this minimizes the risk of concentration polarization (excessive salt concentration on the membrane surface). A particular advantage of an OO vessel with a center hole is that a lower pressure drop occurs across each set of OO membrane elements compared to a design without a center hole that includes a single set of OO elements (assuming both types of OO vessels accommodate the same number of OO elements with the same size). This means that the feed rate to the driver of each set of OO vessel elements with a central hole may be lower than the feed rate to the driver of a single set of vessel elements without a center hole. For example, if a vessel with a central opening holds two sets of three OO-membrane elements, then flow turbulence can persist in the last (third) element of each set of elements even at a low feed rate to the leading element of each set of 7 to 9 m/h . In contrast, to maintain flow turbulence in the last of six to seven OO membrane elements (same size as those used in a vessel with a center hole) arranged in series in a vessel without a center hole, supply pressure to the drive element may be required, close to the maximum allowable, at which the feed rate to the leading element is from 14 to 17 m/h. Therefore, the supply pressure in the case of a vessel with a center hole is less related to the restrictions imposed by the maximum allowable feed rate into the leading OO element than in the case of a vessel without a center hole containing the same number of OO elements.

Мембранные НФ-модули НФ-узла тоже могут содержать сосуды с центральным отверстием, вмещающие набор мембранных НФ-элементов, расположенных с обеих сторон этого центрального отверстия. Тем не менее благоприятный эффект может быть также достигнут путем использования в НФ-модулях традиционного (не содержащего центральное отверстие) сосуда высокого давления и поMembrane NF modules of the NF node can also contain vessels with a central hole containing a set of membrane NF elements located on both sides of this central hole. However, a beneficial effect can also be achieved by using a traditional (not containing a central hole) pressure vessel in the NF modules and

- 7 039982 следовательного размещения внутри этого сосуда 6 или более, например от 6 до 12, предпочтительно от 8 до 12 мембранных НФ-элементов, результатом чего может явиться как преимущество в виде перепада давления на последовательно расположенных НФ-мембранах, так и возможность повышения уровня концентрационной поляризации, когда НФ-водопоток проходит сквозь последовательность мембранных элементов, в частности в мембранных элементах, расположенных в наборе на позициях от пятой до двенадцатой. Концентрационная поляризация привела бы к ухудшению качества (более высокому ОСРТВ и более высокой концентрации многовалентных катионов) пермеата по сравнению с использованием НФ-сосуда, содержащего центральное отверстие и вмещающего такое же количество мембранных НФ-элементов того же размера. Это сделало бы возможным уменьшение соотношения НФ- и OO-пермеата в смеси при образовании слабоминерализованной воды, предназначенной для закачки, и, следовательно, создало бы предпосылки для снижения объема производства НФ-пермеата.- 7 039982 sequential placement inside this vessel of 6 or more, for example from 6 to 12, preferably from 8 to 12 membrane NF elements, which can result in both the advantage of a pressure drop across successive NF membranes and the possibility of increasing the level concentration polarization, when the NF water flow passes through a sequence of membrane elements, in particular in membrane elements located in the set at positions from fifth to twelfth. Concentration polarization would lead to a deterioration in the quality (higher TRTW and higher concentration of multivalent cations) of the permeate compared to using an NF vessel containing a central hole and containing the same number of NF membrane elements of the same size. This would make it possible to reduce the ratio of NF- and OO-permeate in the mixture during the formation of low-mineralized water intended for injection, and, therefore, would create prerequisites for reducing the volume of NF-permeate production.

Каждая OO- и НФ-ступень содержит несколько параллельно расположенных сосудов высокого давления. Первая OO-ступень предпочтительно имеет большие размеры (т.е. содержит в OO-модулях больше OO-элементов того же размера или, выражаясь иначе, имеет большую площадь OO-поверхности), чем вторая OO-ступень. Предпочтительное соотношение количества OO-элементов в первой OO-ступени и количества OO-элементов во второй OO-ступени, как и соотношение площади поверхности OO-элементов в первой OO-ступени и площади поверхности OO-элементов во второй ступени, находится в диапазоне от 2:1 до 5:3 (при одном и том же размере OO-элементов в каждой ступени).Each OO- and NF-stage contains several parallel pressure vessels. The first OO stage is preferably larger (ie contains more OO elements of the same size in the OO modules, or in other words has a larger OO surface area) than the second OO stage. The preferred ratio of the number of OO elements in the first OO stage and the number of OO elements in the second OO stage, as well as the ratio of the surface area of the OO elements in the first OO stage and the surface area of the OO elements in the second stage, is in the range of 2 :1 to 5:3 (with the same size of OO-elements in each stage).

Первая OO-ступень обычно имеет большие размеры, чем НФ-узел. Например, площадь поверхности OO-элементов в первой OO-ступени может быть больше площади поверхности НФ-элементов в НФ-узле либо в первой OO-ступени может быть предусмотрено больше OO-элементов, чем НФ-элементов в НФ-узле, когда OO- и НФ-элементы имеют один и тот же размер. Количественное соотношение OO-элементов в первой OO-ступени и НФ-элементов в НФ-узле предпочтительно находится в диапазоне от 10:1 до 15:1 (при одном и том же размере OO- и НФ-элементов).The first OO stage is usually larger than the NF node. For example, the surface area of the OO elements in the first OO stage may be greater than the surface area of the NF elements in the NF node, or more OO elements may be provided in the first OO stage than there are NF elements in the NF node when OO- and NF elements have the same size. The quantitative ratio of OO elements in the first OO stage and NF elements in the NF node is preferably in the range from 10:1 to 15:1 (with the same size of OO and NF elements).

Если НФ-узел является двухступенчатым, то первая НФ-ступень имеет большие размеры, чем вторая НФ-ступень. Количественное соотношение НФ-элементов в первой НФ-ступени и НФ-элементов во второй НФ-ступени предпочтительно находится в диапазоне от 10:1 до 15:1 (при одном и том же размере НФ-элементов).If the NF node is two-stage, then the first NF stage is larger than the second NF stage. The quantitative ratio of NF elements in the first NF stage and NF elements in the second NF stage is preferably in the range of 10:1 to 15:1 (with the same size of NF elements).

Под одним и тем же размером элементов понимается, что эти элементы имеют одинаковую площадь поверхности мембраны.By the same element size is meant that these elements have the same membrane surface area.

ОО- и НФ-модули располагают предпочтительно горизонтально, рядами и друг над другом (т.е. продольные оси цилиндрических сосудов высокого давления выравнивают по горизонтали), благодаря чему уменьшается площадь, занимаемая мембранным блоком. НФ-модули предпочтительно компонуют вместе, например в единственном ряду. При горизонтальном размещении OO- и НФ-модулей друг над другом предпочтительным является вертикальное расположение питательного коллектора, коллектора OO-пермеата (для объединенного потока OO-пермеата), коллектора OO-концентрата, коллектора НФ-пермеата (для единственного или объединенного потока НФ-пермеата) и коллектора НФ-концентрата.The OO and NF modules are preferably arranged horizontally, in rows and one above the other (i.e., the longitudinal axes of the cylindrical pressure vessels are aligned horizontally), thereby reducing the area occupied by the membrane unit. The NF modules are preferably arranged together, for example in a single row. When placing OO and NF modules horizontally on top of each other, vertical arrangement of the feed header, OO-permeate header (for a combined OO-permeate flow), OO-concentrate header, NF-permeate header (for a single or combined NF-permeate flow) is preferable. ) and an NF-concentrate collector.

Система деминерализации обычно работает при перепаде давления на OO-ступенях и НФ-ступени(ях) мембранного блока, обеспечивающем выход пермеата по объему, составляющий от 40 до 60%, предпочтительно от 45 до 55%, в частности около 50% (исходя из объемной скорости водопотока (потока питательной воды), входящего в первую OO-ступень, и общей объемной скорости потока OO-пермеата и НФ-пермеата, полученного посредством данного мембранного блока). Работа системы деминерализации при такой степени отбора пермеата увеличивает поток воды, проходящий через систему и поступающий во вторую OO-ступень и НФ-ступень(и). Тем не менее, если производительность системы деминерализации была ограничена объемной скоростью питательной воды, то может быть целесообразным эксплуатировать систему при более высокой степени отбора, повышая давление питательной воды.The demineralization system is typically operated at a pressure drop across the OO-stages and NF-stage(s) of the membrane unit, providing a permeate yield by volume of 40 to 60%, preferably 45 to 55%, in particular about 50% (based on volumetric water flow rate (feed water flow) included in the first OO-stage, and the total volumetric flow rate of OO-permeate and NF-permeate obtained through this membrane unit). Operating the demineralization system at this rate of permeate recovery increases the flow of water through the system and into the second OO stage and NF stage(s). However, if the capacity of the demineralization system has been limited by the feedwater space velocity, then it may be beneficial to operate the system at a higher recovery rate by increasing the feedwater pressure.

НФ-узел по меньшей мере одного мембранного блока системы деминерализации может быть отсоединен в случае уменьшения потребности в НФ-пермеате, например на поздней стадии заводнения слабоминерализованной водой, когда увеличивается количество сильноминерализованной подтоварной воды, могущей быть смешанной с потоками пермеата, полученного посредством мембранного блока.The NF assembly of at least one membrane unit of the demineralization system can be disconnected in the event of a decrease in the need for NF permeate, for example, in the late stage of a low-salinity water flood, when the amount of high-salinity produced water increases, which can be mixed with the permeate streams obtained by the membrane unit.

В альтернативном варианте мембранные НФ-элементы некоторых или всех НФ-модулей по меньшей мере одного мембранного блока могут быть заменены мембранными OO-элементами, если существует большая потребность в OO-пермеате и меньшая - в НФ-пермеате из-за наличия сильноминерализованной подтоварной воды для смешивания с потоками пермеата. В этом сценарии НФ-сосуды высокого давления должны быть рассчитаны на рабочее давление мембранных OO-элементов, которое обычно выше рабочего давления НФ-элементов.Alternatively, the NF membrane elements of some or all of the NF modules of at least one membrane unit can be replaced with OO membrane elements if there is a greater need for OO-permeate and less for NF-permeate due to the presence of highly saline bottom water for mixing with permeate streams. In this scenario, the NF pressure vessels must be sized for the operating pressure of the OO membrane elements, which is typically higher than the operating pressure of the NF elements.

OO-пермеат первой ступени имеет более высокое качество (более низкое ОСРТВ), чем OO-пермеат, отобранный из второй OO-ступени. Аналогичным образом, в тех случаях, когда предусмотрена третья OO-ступень, OO-пермеат второй ступени имеет более высокое качество (более низкое ОСРТВ), чем OO-пермеат, отобранный из третьей OO-ступени. Поэтому предпочтительной является работа OO-узла сThe first stage OO permeate is of higher quality (lower TWP) than the OO permeate taken from the second OO stage. Similarly, in cases where a third OO stage is provided, the second stage OO permeate is of higher quality (lower TWP) than the OO permeate taken from the third OO stage. Therefore, it is preferable for an OO node to work with

- 8 039982 более высоким выходом пермеата из первой OO-ступени, чем из второй OO-ступени. Если предусмотрена третья OO-ступень, то предпочтительной является работа OO-узла с более высоким выходом пермеата из первой OO-ступени, чем из второй OO-ступени, и с более высоким выходом пермеата из второй OO-ступени, чем из третьей OO-ступени.- 8 039982 higher permeate yield from the first OO-stage than from the second OO-stage. If a third OO stage is provided, it is preferable to operate an OO unit with a higher permeate yield from the first OO stage than from the second OO stage and a higher permeate yield from the second OO stage than from the third OO stage. .

Первая OO-ступень мембранного блока может обеспечивать выход OO-пермеата, составляющий от 30 до 35%, исходя из объемной скорости водопотока, входящего в первую OO-ступень. Вторая OO-ступень может обеспечивать выход OO-пермеата, составляющий от 20 до 27,5%, исходя из объемной скорости водопотока (первой части OO-концентрата первой ступени), входящего во вторую OO-ступень. Предусматриваемая в случае необходимости третья OO-ступень может обеспечивать выход OO-пермеата, составляющий от 10 до 20%, исходя из объемной скорости потока (OO-концентрата второй ступени), входящего в третью OO-ступень. Выход объединенного OO-пермеата может составлять от 45 до приблизительно 52%, предпочтительно от приблизительно 47,5 до приблизительно 50% (исходя из объемной скорости потока, входящего в первую OO-ступень).The first OO stage of the membrane unit can provide an OO permeate yield of 30 to 35% based on the volumetric flow rate of the water flowing into the first OO stage. The second OO stage may provide an OO permeate yield of 20 to 27.5% based on the volumetric flow rate of the water (the first part of the first stage OO concentrate) entering the second OO stage. Optionally, a third OO stage can provide an OO permeate yield of 10 to 20% based on the volumetric flow rate (second stage OO concentrate) entering the third OO stage. The yield of the combined OO-permeate may be from 45 to about 52%, preferably from about 47.5 to about 50% (based on the volumetric flow rate entering the first OO-stage).

Если НФ-узел содержит единственную НФ-ступень, то выход НФ-пермеата обычно находится в диапазоне от 30 до 60%, предпочтительно от 35 до 55%, исходя из объемной скорости потока (второй части OO-концентрата первой ступени), входящего в НФ-ступень. Если НФ-узел содержит первую и вторую НФ-ступени, то первая НФ-ступень обычно обеспечивает выход НФ-пермеата, составляющий от 45 до 55%, исходя из объемной скорости потока, входящего в первую НФ-ступень, тогда как вторая НФ-ступень обычно обеспечивает выход, составляющий от 20 до 55%, исходя из объемной скорости потока (НФ-концентрата первой ступени), входящего во вторую НФ-ступень. Выход объединенного НФ-пермеата из первой и второй НФ-ступеней может находиться в диапазоне от 65 до 75%, предпочтительно от 70 до 75%, исходя из объемной скорости потока (второй части OO-концентрата первой ступени), входящего в первую НФ-ступень. Процентная доля выхода НФ-пермеата в НФ-узле обычно находится в диапазоне от 3 до 5%, предпочтительно от 3,25 до 3,75%, в частности приблизительно 3,5%, исходя из объемной скорости водопотока, входящего в первую OO-ступень.If the NF unit contains a single NF stage, then the NF permeate yield is typically in the range of 30 to 60%, preferably 35 to 55%, based on the volumetric flow rate (the second part of the first stage OO concentrate) entering the NF -step. If an NF assembly contains a first and a second NF stage, then the first NF stage typically provides an NF permeate yield of 45 to 55% based on the volumetric flow rate of the first NF stage, while the second NF stage typically provides a yield of 20 to 55% based on the volumetric flow rate (first stage NF concentrate) entering the second NF stage. The yield of the combined NF permeate from the first and second NF stages may range from 65 to 75%, preferably from 70 to 75%, based on the volumetric flow rate (the second part of the first stage OO concentrate) entering the first NF stage . The percentage yield of NF permeate in the NF node is typically in the range of 3 to 5%, preferably 3.25 to 3.75%, in particular about 3.5%, based on the space velocity of the water flow entering the first OO- step.

Соотношение в смеси OO-пермеата (OO-пермеата первой ступени, OO-пермеата второй ступени и, в случае наличия, OO-пермеата третьей ступени) и НФ-пермеата (НФ-пермеата из одноступенчатого НФ-узла или объединенного НФ-пермеата из двухступенчатого НФ-узла) выбирают с целью получения слабоминерализованной воды, предназначенной для закачки и имеющей степень минерализации, находящуюся в пределах диапазона, оптимального для данного нефтесодержащего пласта, и обеспечивающую увеличение нефтеотдачи с одновременным снижением риска повреждения пласта. Специалисту в данной области будет понятно, что оптимальный диапазон степени минерализации может быть определен из экспериментов, включающих заводнение керна и измерение проницаемости и выполняемых с использованием образцов вмещающей породы, отобранных из пласта, и различных составов слабоминерализованной закачиваемой воды.Mixing ratio of OO-permeate (1st stage OO-permeate, 2nd-stage OO-permeate and, if available, 3rd-stage OO-permeate) and NF-permeate (NF-permeate from a single-stage NF-assembly or combined NF-permeate from a two-stage NF-node) is chosen in order to obtain low-mineralized water intended for injection and having a degree of mineralization that is within the range optimal for a given oil-bearing formation, and providing an increase in oil recovery while reducing the risk of damage to the formation. One skilled in the art will appreciate that the optimal range of salinity can be determined from experiments involving core flooding and permeability measurements performed using wall samples taken from the formation and various brackish injection water compositions.

Соотношение в смеси зависит от:The ratio in the mixture depends on:

(i) соотношения объемной скорости потока первой части ОО-концентрата первой ступени, поступающей во вторую ОО-ступень, и второй части ОО-концентрата первой ступени, поступающей в НФ-узел;(i) the ratio of the volumetric flow rate of the first part of the first stage RO concentrate entering the second RO stage and the second part of the first stage RO concentrate entering the NF unit;

(ii) количества ОО-концентрата второй ступени (в случае наличия), рециркулирующего в НФ-узел;(ii) the amount of second stage RO concentrate (if any) recycled to the NF unit;

(iii) процентной доли выхода ОО-пермеата из каждой ОО-ступени;(iii) percentage of RO permeate yield from each RO stage;

(iv) процентной доли НФ-пермеата из единственной НФ-ступени или из каждой ступени двухступенчатого НФ-узла;(iv) the percentage of NF permeate from a single NF stage or from each stage of a two-stage NF unit;

(v) сброса (если предусмотрен) в водоем части объединенного OO-пермеата или объединенного НФ-пермеата (выполняемого до точки слияния с образованием слабоминерализованной воды, предназначенной для закачки).(v) discharging (if any) a portion of the pooled OO-permeate or pooled NF-permeate (performed up to the point of confluence to form brackish water to be injected) into the water body.

Типичное соотношение объемной скорости потока первой части OO-концентрата первой ступени (используемой в качестве входящего потока для второй OO-ступени) к объемной скорости потока второй части OO-концентрата первой ступени (используемой в качестве входящего потока для НФ-узла) предпочтительно находится в диапазоне от 5:1 до 15:1, более предпочтительно -от 7,5:1 до 12,5:1, в частности от 8:1 до 10:1.A typical ratio of the volumetric flow rate of the first part of the first stage OO concentrate (used as the input to the second OO stage) to the volumetric flow rate of the second part of the first stage OO concentrate (used as the input to the NF node) is preferably in the range from 5:1 to 15:1, more preferably from 7.5:1 to 12.5:1, in particular from 8:1 to 10:1.

Если первая часть OO-концентрата второй ступени используется в качестве входящего потока для третьей OO-ступени, а вторая часть OO-концентрата второй ступени рециркулирует в НФ-узел, то объемные скорости потока первой и второй частей OO-концентрата второй ступени приблизительно равны друг другу, и их соотношение находится, например, в диапазоне от 0,75:1 до 1,25:1, в частности составляет приблизительно 1:1.If the first part of the second stage OO concentrate is used as the input stream for the third stage OO concentrate, and the second part of the second stage OO concentrate is recycled to the NF unit, then the volumetric flow rates of the first and second parts of the second stage OO concentrate are approximately equal to each other , and their ratio is, for example, in the range from 0.75:1 to 1.25:1, in particular about 1:1.

Если предусмотрен трехступенчатый OO-узел и OO-концентрат второй ступени используется в качестве входящего потока для третьей OO-ступени и для НФ-узла, то объемная скорость потока OO-концентрата второй ступени, поступающего в третью OO-ступень и в НФ-узел, может быть ограничена рабочим давлением третьей OO-ступени и НФ-узла и требованиями по контролю солеосаждения (образования минеральных отложений) в третьей OO-ступени и НФ-узле.If a three-stage OO-node is provided and the second-stage OO-concentrate is used as the input stream for the third OO-stage and for the NF-node, then the volumetric flow rate of the second-stage OO-concentrate entering the third OO-stage and the NF-node, may be limited by the operating pressure of the 3rd OO stage and NF unit and the requirements to control scaling (formation of mineral deposits) in the 3rd OO stage and NF unit.

Типичное объемное соотношение, в котором OO-пермеат смешивается с НФ-пермеатом для обраA typical volume ratio in which OO-permeate is mixed with NF-permeate to form

- 9 039982 зования потока слабоминерализованной воды, предназначенной для закачки, находится в диапазоне от 2:1 до 40:1, предпочтительно от 4:1 до 27:1, в частности от 10:1 до 25:1, при этом получаемая вода имеет общее содержание растворенных твердых веществ в диапазоне от 500 до 5000 ppm, предпочтительно от 1000 до 5000 ppm, и концентрацию сульфат-анионов менее 10 ppm, предпочтительно менее 5 ppm.- 9 039982 the value of the flow of low-mineralized water intended for injection is in the range from 2:1 to 40:1, preferably from 4:1 to 27:1, in particular from 10:1 to 25:1, while the resulting water has a total dissolved solids content in the range of 500 to 5000 ppm, preferably 1000 to 5000 ppm, and a sulfate anion concentration of less than 10 ppm, preferably less than 5 ppm.

В некоторых случаях для получения слабоминерализованной воды, предназначенной для закачки, к OO-пермеату и НФ-пермеату может подмешиваться подтоварная вода, и здесь может потребоваться уменьшение объемного количества НФ-пермеата в объединенном потоке.In some cases, bottom water may be mixed into the OO-permeate and NF-permeate to produce low-salinity water for injection, and here it may be necessary to reduce the volume of NF-permeate in the combined stream.

Смешивание OO-пермеата и НФ-пермеата в отдельном мембранном блоке является предпочтительным, поскольку тем самым уменьшается гидравлическая задержка при изменении соотношения НФ- и OO-пермеата в смеси (например, в случае увеличения количества имеющейся подтоварной воды, предназначенной для подмешивания, или изменения качества последней, заключающегося в изменении ОСРТВ или концентрации отдельных ионов, содержащихся в ней). Гидравлическая задержка возникает из-за наличия некоторого объема жидкости в трубопроводах (например, в линиях подачи и коллекторах НФ-пермеата, линиях подачи и коллекторах OO-пермеата) до точки слияния потоков OO-пермеата, НФ-пермеата и подтоварной воды.Mixing OO-permeate and NF-permeate in a separate membrane unit is preferable, as this reduces the hydraulic delay when the ratio of NF- and OO-permeate in the mixture changes (for example, in the case of an increase in the amount of produced water available for mixing, or a change in quality the latter, which consists in changing the TSPTS or the concentration of individual ions contained in it). Hydraulic delay occurs due to the presence of some volume of liquid in the pipelines (for example, NF-permeate supply lines and headers, OO-permeate supply lines and headers) up to the point where the OO-permeate, NF-permeate, and produced water flows meet.

Питательная вода для первой OO-ступени может быть подвергнута обработке, в ходе которой используется по меньшей мере один из следующих процессов:The feed water for the first OO stage may be treated using at least one of the following processes:

i) фильтрация для удаления твердых взвешенных частиц;i) filtration to remove suspended solids;

ii) удаление свободного хлора;ii) removal of free chlorine;

iii) добавление биоцида;iii) adding a biocide;

iv) деаэрация;iv) deaeration;

v) добавление ингибитора отложений.v) adding a scale inhibitor.

В качестве альтернативы деаэрации исходной воды до ее подачи в систему деминерализации может быть предусмотрено размещение деаэратора на выходе этой системы с целью борьбы с коррозией в нагнетательных линиях, насосах и скважинах. Преимущество размещения деаэратора на выходе заключается в том, что объем деаэрируемой воды в этом случае существенно меньше, чем в случае размещения деаэратора по ходу потока до системы деминерализации. С другой стороны, размещение деаэратора по ходу потока до системы деминерализации снижает риск коррозии внутри этой системы и, следовательно, позволяет использовать более дешевые марки стали.As an alternative to deaeration of feed water before it enters the demineralization system, a deaerator may be placed at the outlet of the system to control corrosion in injection lines, pumps, and wells. The advantage of placing a deaerator at the outlet is that the volume of deaerated water in this case is significantly less than in the case of placing a deaerator in the direction of flow to the demineralization system. On the other hand, placing a deaerator upstream of the demineralization system reduces the risk of corrosion within this system and therefore allows the use of cheaper steel grades.

Производительность системы деминерализации должна быть достаточной для удовлетворения потребностей в слабоминерализованной воде, закачиваемой в данный нефтесодержащий пласт. Как правило, каждый блок системы деминерализации способен производить от 20000 до 200000 баррелей, например от 40000 до 60000 баррелей в сутки воды, имеющей требуемую низкую степень минерализации и требуемую низкую концентрацию сульфат-анионов.The performance of the demineralization system must be sufficient to meet the demand for low-salinity water injected into a given oil-bearing formation. Typically, each unit of the demineralization system is capable of producing 20,000 to 200,000 barrels, such as 40,000 to 60,000 barrels per day of water having the desired low salinity and the desired low sulfate anion concentration.

Ниже описывается пример осуществления изобретения со ссылками на приложенные чертежи.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the attached drawings.

На фиг. 1 показан мембранный блок 1 системы деминерализации, предусмотренный для обработки питательной воды 2. Мембранный блок 1 включает подающий насос 3 на питательной линии, первую OO-ступень 4, вторую OO-ступень 5 и единственную НФ-ступень 6. Каждая OO-ступень содержит несколько OO-модулей. НФ-ступень содержит несколько НФ-модулей. Вторая OO-ступень обычно содержит меньше OO-модулей, чем первая OO-ступень.In FIG. 1 shows a membrane unit 1 of a demineralization system for treating feed water 2. The membrane unit 1 includes a feed pump 3 on the feed line, a first OO stage 4, a second OO stage 5 and a single NF stage 6. Each OO stage contains several OO modules. The NF stage contains several NF modules. The second OO rung usually contains fewer OO modules than the first OO rung.

Мембранный блок 1 содержит клапаны V1-V3 и различные трубопроводы, выполненные с возможностью реализации путей прохождения потока, описанных ниже. Клапаны V1-V3 могут перемещаться между полностью открытым и полностью закрытым положениями. Тем не менее в одном варианте осуществления изобретения клапаны V2 и V3 представляют собой дроссельные клапаны, которые могут быть установлены в различные промежуточные положения, а клапан V1 представляет собой понижающий клапан. Потоки и давление в мембранном блоке можно регулировать с помощью подающего насоса 3, клапанов V1, V2 или V3 либо любой комбинации перечисленного.Membrane block 1 contains valves V1-V3 and various pipelines, made with the possibility of implementing the flow paths described below. Valves V1-V3 can move between fully open and fully closed positions. However, in one embodiment of the invention, valves V2 and V3 are throttle valves that can be set to various intermediate positions, and valve V1 is a step down valve. Flows and pressures in the membrane block can be controlled using the supply pump 3, valves V1, V2 or V3, or any combination of the above.

В схеме, представленной на фиг. 1, подающий насос 3 закачивает питательную воду 2 в первую OO-ступень 4, где этот водопоток разделяется на OO-пермеат 9 первой ступени и OO-концентрат 10 первой ступени. В точке разветвления OO-концентрат 10 первой ступени разделяется, образуя входящий поток 11 для второй OO-ступени 5 и входящий поток 12 для НФ-ступени 6. Потоки и давление в мембранном блоке можно регулировать, поэтому давление входящего потока 11 соответствует рабочему давлению второй OO-ступени. Давление входящего потока 12 для НФ-ступени можно регулировать с помощью понижающего клапана V1, приводя его в соответствие с рабочим давлением НФ-ступени. Если необходимо, давление входящего потока 11 для второй OO-ступени 5 можно повысить с помощью подпорного насоса (не показан) до значения, превышающего минимальное рабочее давление второй OO-ступени 5. В альтернативном варианте можно предусмотреть обратный клапан (не показан) в линии для OO-пермеата 9 первой ступени с целью повышения давления OO-концентрата 10 первой ступени до значения, превышающего минимальное рабочее давление второй OO-ступени 5.In the scheme shown in Fig. 1, the feed pump 3 pumps feed water 2 into the first OO stage 4, where this water stream is separated into the first stage OO permeate 9 and the first stage OO concentrate 10. At the bifurcation point, the first stage OO concentrate 10 separates to form an inlet 11 for the second OO stage 5 and an inlet 12 for the NF stage 6. The flows and pressure in the membrane unit can be adjusted so that the pressure of the inlet stream 11 corresponds to the working pressure of the second OO - steps. The pressure of the inlet stream 12 for the NF stage can be adjusted using the reduction valve V1, bringing it into line with the operating pressure of the NF stage. If necessary, the pressure of the inlet stream 11 for the second OO stage 5 can be increased by means of a booster pump (not shown) to a value higher than the minimum operating pressure of the second OO stage 5. Alternatively, a check valve (not shown) can be provided in the line for OO-permeate 9 of the first stage in order to increase the pressure of the OO-concentrate 10 of the first stage to a value exceeding the minimum operating pressure of the second OO-stage 5.

Вторая OO-ступень 5 разделяет входящий поток 11 на OO-пермеат 13 второй ступени и OO-концентрат 7 второй ступени, который выводится из мембранного блока. Для обеспечения слива OOконцентрата 7 клапан V2 находится в по меньшей мере частично открытом положении. ЗатемThe second OO-stage 5 separates the incoming stream 11 into the OO-permeate 13 of the second stage and the OO-concentrate 7 of the second stage, which is removed from the membrane unit. In order to drain the OO concentrate 7, the valve V2 is at least partially open. Then

- 10 039982- 10 039982

OO-пермеат 13 второй ступени объединяется с OO-пермеатом 9 первой ступени, образуя поток объединенного OO-пермеата 14. НФ-ступень разделяет входящий поток 12 на НФ-пермеат 15 и НФ-концентрат 8, который выводится из мембранного блока. Для обеспечения слива НФ-концентрата 8 клапан V3 находится, по меньшей мере частично, в открытом положении. Затем НФ-пермеат 15 подмешивают к объединенному OO-пермеату 14 для образования потока 16 слабоминерализованной воды, предназначенной для закачки.The second stage OO permeate 13 is combined with the first stage OO permeate 9 to form a combined OO permeate stream 14. The NF stage separates the inlet stream 12 into NF permeate 15 and NF concentrate 8, which is discharged from the membrane unit. To ensure that the NF concentrate 8 is drained, the valve V3 is at least partially in the open position. The NF permeate 15 is then mixed with the combined OO permeate 14 to form a brackish water stream 16 for injection.

На фиг. 2 показан модифицированный мембранный блок системы деминерализации, представленной на фиг. 1, включающий первую НФ-ступень 6 и вторую НФ-ступень 17. Кроме того, OO-концентрат 7 второй ступени разделяется в точке разветвления, образуя рециркулирующий поток 19 OO-концентрата и сливаемый поток 21 OO-концентрата. Клапан V2 находится, по меньшей мере частично, в открытом положении, так что сливаемый поток 21 OO-концентрата выводится из мембранного блока 1. Затем рециркулирующий поток 19 OO-концентрата смешивается с входящим потоком 12, образуя объединенный входящий поток для первой НФ-ступени 6. Если OO-концентрат 7 второй ступени имеет давление ниже минимального рабочего давления первой НФ-ступени, то давление рециркулирующего потока 19 OO-концентрата повышают с помощью подпорного насоса 22 до объединения с входящим потоком 12.In FIG. 2 shows a modified membrane block of the demineralization system shown in FIG. 1, including a first NF stage 6 and a second NF stage 17. In addition, the second stage OO concentrate 7 separates at the branch point to form an OO concentrate recycle stream 19 and an OO concentrate drain stream 21. Valve V2 is at least partially in the open position so that the drained stream 21 of the OO concentrate is discharged from the membrane unit 1. The recycle stream 19 of the OO concentrate is then mixed with the inlet stream 12, forming a combined inlet stream for the first NF stage 6 If the second stage OO concentrate 7 has a pressure below the minimum operating pressure of the first NF stage, then the pressure of the OO concentrate recycle stream 19 is increased by means of a booster pump 22 until it combines with the inlet stream 12.

Вторая НФ-ступень 17 разделяет НФ-концентрат 8 из первой НФ-ступени 6 на НФ-пермеат 18 второй ступени и НФ-концентрат 19 второй ступени, который выводится из мембранного блока. При этом клапан V4 находится, по меньшей мере частично, в открытом положении, обеспечивая слив НФ-концентрата 19. Затем НФ-пермеат 18 второй ступени объединяется с НФ-пермеатом 15 первой ступени, образуя объединенный НФ-пермеат 20. После этого объединенный НФ-пермеат 20 смешивается с объединенным OO-пермеатом 14, образуя поток 16 слабоминерализованной воды, предназначенной для закачки.The second NF stage 17 separates the NF concentrate 8 from the first NF stage 6 into the second stage NF permeate 18 and the second stage NF concentrate 19, which is discharged from the membrane unit. When this valve V4 is at least partially open, allowing the NF concentrate 19 to drain. The second stage NF permeate 18 then combines with the first stage NF permeate 15 to form a combined NF permeate 20. The combined NF The permeate 20 mixes with the combined OO-permeate 14 to form a brackish water stream 16 for injection.

Специалисту в данной области будет понятно, что системы деминерализации, показанные на фиг. 1 и 2, могут быть модифицированы путем включения третьей OO-ступени, принимающей в качестве входящего потока OO-концентрат второй ступени. Третья OO-ступень разделяла бы OO-концентрат второй ступени с образованием OO-пермеата третьей ступени, подмешиваемого к OO-пермеатам первой и второй ступеней, и OO-концентрата (OO-рассола), выводимого из системы.One skilled in the art will appreciate that the demineralization systems shown in FIG. 1 and 2 may be modified by including a third OO stage receiving as input an OO concentrate from the second stage. The third OO stage would separate the second stage OO concentrate to form a third stage OO permeate mixed with the first and second stage OO permeates and an OO concentrate (OO brine) discharged from the system.

Из представленного выше описания вариантов осуществления изобретения, иллюстрируемого с помощью фиг. 1 и 2, можно заключить, что питательная вода из единственного источника может быть обработана с помощью нескольких OO-ступеней и одной или более НФ-ступеней, причем концентрат (например, ретентат) из первой OO-ступени используется в качестве входящего потока для одной или более дополнительных OO-ступеней и одной или более НФ-ступеней. Полученные потоки пермеата можно объединить для образования единого потока слабоминерализованной воды, предназначенной для закачки в нагнетательную скважину.From the above description of embodiments of the invention illustrated with FIG. 1 and 2, it can be concluded that feedwater from a single source can be treated with multiple OO stages and one or more NF stages, with the concentrate (e.g., retentate) from the first OO stage being used as the input stream for one or more more additional OO stages and one or more NF stages. The resulting permeate streams can be combined to form a single brackish water stream for injection into an injection well.

Claims (15)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Система деминерализации для получения слабоминерализованной воды, имеющей требуемый ионный состав для закачки в нефтесодержащий пласт, содержащий реликтовую воду, включающая питательную линию для питательной воды;1. A demineralization system for producing low-mineralized water having the required ionic composition for injection into an oil-bearing formation containing relict water, including a feed line for feed water; первую ступень обратного осмоса (OO), имеющую впуск первой OO-ступени, сообщающийся с питательной линией, выпуск пермеата первой OO-ступени для пермеата первой OO-ступени и выпуск концентрата первой OO-ступени для концентрата первой OO-ступени;a first reverse osmosis (OO) stage having a first OO stage inlet in communication with a feed line, a first OO stage permeate outlet for the first OO stage permeate, and a first OO stage concentrate outlet for the first OO stage concentrate; вторую OO-ступень, имеющую впуск второй OO-ступени, сообщающийся с выпуском концентрата первой OO-ступени, выпуск пермеата второй OO-ступени для пермеата второй OO-ступени и выпуск концентрата второй OO-ступени для концентрата второй OO-ступени;a second OO stage having a second OO stage inlet in communication with a first OO stage concentrate outlet, a second OO stage permeate outlet for the second OO stage permeate, and a second OO stage concentrate outlet for the second OO stage concentrate; ступень нанофильтрации (НФ), имеющую впуск НФ-ступени, сообщающийся с выпуском концентрата первой OO-ступени, выпуск НФ-пермеата для НФ-пермеата и выпуск НФ-концентрата для НФ-концентрата; и группу трубопроводов, обеспечивающую возможность:a nanofiltration (NF) stage having an NF stage inlet in communication with a concentrate outlet of the first OO stage, an NF permeate outlet for the NF permeate, and an NF concentrate outlet for the NF concentrate; and a group of pipelines that provides the ability to: (а) соединения питательной линии с впуском первой OO-ступени;(a) connecting the feed line to the inlet of the first OO stage; (б) соединения выпуска для концентрата первой OO-ступени с (i) впуском второй OO-ступени и (ii) впуском НФ-ступени, так что обеспечивается ввод первой части концентрата OO-ступени в качестве входящего потока для второй OO-ступени через впуск второй OO-ступени и второй части концентрата первой OO-ступени в качестве входящего потока для НФ-ступени через впуск НФ-ступени;(b) connecting the outlet for the concentrate of the first OO stage to (i) the inlet of the second OO stage and (ii) the inlet of the NF stage, so that the first part of the concentrate of the OO stage is introduced as an inlet to the second OO stage through the inlet the second OO stage and the second part of the concentrate of the first OO stage as an inlet to the NF stage through the inlet of the NF stage; (в) соединения (i) выпуска для пермеата первой OO-ступени, (ii) выпуска для пермеата второй OO-ступени и (iii) выпуска для пермеата НФ-ступени с обеспечением смеси с определенным соотношением компонентов для образования потока слабоминерализованной воды, предназначенной для закачки и имеющей требуемый ионный состав, причем указанное соотношение смеси является отношением расхода пермеата первой OO-ступени и пермеата второй OO-ступени к пермеату НФ-ступени; и (г) непосредственной или опосредованной подачи слабоминерализованной воды, предназначенной (c) connecting (i) a first OO-stage permeate outlet, (ii) a second OO-stage permeate outlet, and (iii) an NF-stage permeate outlet to provide a mixture with a certain ratio of components to form a low-salinity water stream intended for injection and having the required ionic composition, and the specified mixture ratio is the ratio of the flow rate of the permeate of the first OO-stage and the permeate of the second OO-stage to the permeate of the NF-stage; and (d) the direct or indirect supply of brackish water intended for - 11 039982 для закачки, в линию закачки слабоминерализованной воды, причем указанный требуемый ионный состав включает общее содержание растворенных твердых веществ (ОСРТВ) в диапазоне от 500 до 5000 ppm, концентрацию сульфат-ионов менее 7,5 ppm и концентрацию многовалентных катионов менее концентрации многовалентных катионов в реликтовой воде.- 11 039982 for injection, into the brackish water injection line, and the specified required ionic composition includes a total content of dissolved solids (TSDS) in the range from 500 to 5000 ppm, a concentration of sulfate ions less than 7.5 ppm and a concentration of multivalent cations less than the concentration of multivalent cations in relict water. 2. Система по п.1, в которой группа трубопроводов включает трубопровод для концентрата, соединяющий выпуск для концентрата второй OO-ступени с впуском НФ-ступени, и в которой на трубопроводе для концентрата расположен рециркуляционный насос.2. The system of claim 1, wherein the conduit group includes a concentrate conduit connecting the concentrate outlet of the second OO stage to the inlet of the NF stage, and wherein a recirculation pump is located on the concentrate conduit. 3. Система по п.1, включающая третью OO-ступень, имеющую впуск, выпуск для OO-пермеата и выпуск для OO-концентрата, причем группа трубопроводов выполнена также с возможностью (i) соединения выпуска для концентрата второй OO-ступени с впуском третьей OO-ступени и (ii) непосредственного или опосредованного соединения выпуска для пермеата третьей OO-ступени с линией закачки слабоминерализованной воды.3. The system of claim 1, comprising a third OO-stage having an inlet, an outlet for an OO-permeate and an outlet for an OO-concentrate, and the piping group is also configured to (i) connect the second OO-stage concentrate outlet to the third inlet OO-stage and (ii) direct or indirect connection of the third OO-stage permeate outlet to the brackish water injection line. 4. Система по одному из предыдущих пунктов, включающая первую НФ-ступень и вторую НФ-ступень, где первая НФ-ступень имеет впуск первой НФ-ступени, выпуск для пермеата первой НФ-ступени и выпуск для концентрата первой НФ-ступени, а вторая НФ-ступень имеет впуск второй НФ-ступени, выпуск для пермеата второй НФ-ступени и выпуск для концентрата второй НФ-ступени, причем группа трубопроводов выполнена также с возможностью (i) соединения выпуска концентрата первой НФ-ступени с впуском второй НФ-ступени и (ii) непосредственного или опосредованного соединения выпуска пермеата второй НФ-ступени с линией закачки слабоминерализованной воды.4. The system according to one of the previous paragraphs, including the first NF stage and the second NF stage, where the first NF stage has an inlet of the first NF stage, an outlet for the permeate of the first NF stage and an outlet for the concentrate of the first NF stage, and the second The NF stage has a second NF stage inlet, a second NF stage permeate outlet, and a second NF stage concentrate outlet, the piping group also being configured to (i) connect the first NF stage concentrate outlet to the second NF stage inlet, and (ii) direct or indirect connection of the permeate outlet of the second NF stage to the brackish water injection line. 5. Система по одному из предыдущих пунктов, в которой первая OO-ступень содержит больше OO-элементов, чем вторая OO-ступень, или в которой первая OO-ступень имеет большую площадь OO-поверхности, чем площадь поверхности второй OO-ступени.5. The system according to one of the preceding claims, wherein the first OO stage contains more OO elements than the second OO stage, or wherein the first OO stage has a larger OO surface area than the surface area of the second OO stage. 6. Система по п.5, в которой соотношение количества OO-элементов в первой OO-ступени и количества OO-элементов во второй OO-ступени находится в диапазоне от 2:1 до 5:3.6. The system of claim 5, wherein the ratio of the number of OO elements in the first OO stage to the number of OO elements in the second OO stage is between 2:1 and 5:3. 7. Система по одному из предыдущих пунктов, в которой соотношение количества OO-элементов в первой OO-ступени и количества элементов в НФ-ступени(ях) находится в диапазоне от 10:1 до 15:1.7. A system according to one of the preceding claims, wherein the ratio of the number of OO elements in the first OO stage to the number of elements in the NF stage(s) is in the range of 10:1 to 15:1. 8. Способ обработки питательной воды с применением устройства по п.1 для получения слабоминерализованной воды, имеющей требуемый ионный состав и предназначенной для закачки в нефтесодержащий пласт, включающий направление потока питательной воды через первую ступень обратноосмотической (OO) фильтрации для получения OO-пермеата первой ступени и OO-концентрата первой ступени;8. A method of treating feed water using a device according to claim 1 for obtaining brackish water having the required ionic composition and intended for injection into an oil-bearing formation, including directing the flow of feed water through the first stage of reverse osmosis (OO) filtration to obtain OO-permeate of the first stage and OO-concentrate of the first stage; направление потока первой части OO-концентрата через вторую ступень OO-фильтрации для получения OO-пермеата второй ступени и OO-концентрата второй ступени;directing the flow of the first portion of the OO concentrate through the second stage OO filtration to obtain a second stage OO permeate and a second stage OO concentrate; направление потока второй части OO-концентрата первой ступени через первую ступень нанофильтрации (НФ) в качестве питания первой НФ-ступени для получения НФ-пермеата первой ступени и НФ-концентрата первой ступени;directing a second portion of the first stage OO concentrate to flow through the first nanofiltration (NF) stage as feed to the first NF stage to obtain a first stage NF permeate and a first stage NF concentrate; объединение потоков OO-пермеата первой ступени, OO-пермеата второй ступени и НФ-пермеата первой ступени для образования потока слабоминерализованной воды, предназначенной для закачки.combining first stage OO permeate, second stage OO permeate, and first stage NF permeate streams to form a brackish water stream for injection. 9. Способ по п.8, включающий сброс в водоем OO-концентрата второй ступени и НФ-концентрата первой ступени.9. The method according to claim 8, including the discharge of the second stage OO concentrate and the first stage NF concentrate into the reservoir. 10. Способ по п.8, включающий направление потока НФ-концентрата первой ступени через вторую ступень нанофильтрации для получения НФ-пермеата второй ступени и НФ-концентрата второй ступени;10. The method according to claim 8, including directing the flow of the first stage NF concentrate through the second stage of nanofiltration to obtain the second stage NF permeate and the second stage NF concentrate; объединение потоков НФ-пермеата первой ступени и НФ-пермеата второй ступени с потоками OO-пермеата первой ступени и OO-пермеата второй ступени для образования потока слабоминерализованной воды, предназначенной для закачки.combining the first stage NF permeate and second stage NF permeate streams with the first stage OO permeate and second stage OO permeate streams to form a brackish water stream intended for injection. 11. Способ по п.10, включающий сброс в водоем OO-концентрата второй ступени и НФ-концентрата второй ступени.11. The method according to claim 10, including discharging the second stage OO concentrate and the second stage NF concentrate into the reservoir. 12. Способ по п.8 или 10, включающий направление потока первой части OO-концентрата второй ступени через третью ступень OO-фильтрации для получения OO-пермеата третьей ступени и OO-концентрата третьей ступени;12. The method according to claim 8 or 10, including the flow of the first part of the OO-concentrate of the second stage through the third stage of OO-filtration to obtain OO-permeate of the third stage and OO-concentrate of the third stage; объединение второй части OO-концентрата второй ступени со второй частью OO-концентрата первой ступени для образования объединенного OO-концентрата;combining the second part of the second stage OO concentrate with the second part of the first stage OO concentrate to form a combined OO concentrate; направление потока объединенного OO-концентрата через первую НФ-ступень и/или вторую НФ-ступень;directing the combined OO concentrate flow through the first NF stage and/or the second NF stage; сброс в водоем OO-концентрата третьей ступени.discharge of the OO-concentrate of the third stage into the reservoir. 13. Способ по одному из пп.8-12, в котором коэффициент конверсии питательной воды в слабоминерализованную воду, предназначенную для закачки, составляет 60% или более, исходя из объемного расхода питательной воды, подаваемой на первую OO-ступень.13. The method according to one of claims 8 to 12, wherein the conversion ratio of feed water to brackish water to be injected is 60% or more based on the volume flow rate of feed water supplied to the first OO stage. 14. Способ по одному из пп.8-13, в котором соотношение объемной скорости потока первой части концентрата первой OO-ступени к объемной 14. The method according to one of claims 8 to 13, in which the ratio of the volumetric flow rate of the first part of the concentrate of the first OO-stage to the volume - 12 039982 скорости потока второй части концентрата первой OO-ступени находится в диапазоне от 5:1 до 15:1;- 12 039982 flow rate of the second part of the concentrate of the first OO-stage is in the range from 5:1 to 15:1; процентная доля выхода НФ-пермеата, включающего НФ-пермеат первой ступени и НФ-пермеат второй ступени, находится в диапазоне от 3 до 5% и/или объемное соотношение смеси ОО-пермеата, включающего OO-пермеат первой ступени и OO-пермеат второй ступени, с НФ-пермеатом, включающим НФ-пермеат первой ступени и НФ-пермеат второй ступени, в потоке слабоминерализованной воды, предназначенной для закачки, находится в диапазоне от 2:1 до 40:1.the percentage yield of the NF permeate, including the NF permeate of the first stage and the NF permeate of the second stage, is in the range from 3 to 5% and/or the volume ratio of the mixture of the OO permeate, including the OO permeate of the first stage and the OO permeate of the second stage , with NF-permeate, including NF-permeate of the first stage and NF-permeate of the second stage, in the low-salinity water flow intended for injection, is in the range from 2:1 to 40:1. 15. Система по одному из пи. 1-7, в которой обеспечивается соотношение смеси в диапазоне от 2:1 до 40:1.15. System according to one of pi. 1-7, which provides a mixture ratio in the range from 2:1 to 40:1.
EA201992242 2017-03-28 2018-03-26 METHOD AND SYSTEM FOR PRODUCING LOW-MINERALIZED INJECTION WATER EA039982B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17163422.3 2017-03-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA039982B1 true EA039982B1 (en) 2022-04-05

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2523908B1 (en) Process of supplying water of controlled salinity
US7144511B2 (en) Two stage nanofiltration seawater desalination system
US20120067820A1 (en) Method and apparatus for dynamic, variable-pressure, customizable, membrane-based water treatment for use in improved hydrocarbon recovery operations
PL173335B1 (en) Method of and apparatus for increasing concentration of solutions
US20110147309A1 (en) Process for the desalination and elimination of boron from water and equipment to carry out said process
US20150251930A1 (en) Differential reverse osmosis method and apparatus
US11629072B2 (en) Liquid solution concentration system comprising isolated subsystem and related methods
CN104169517A (en) Method and control devices for production of consistent water quality from membrane-based water treatment for use in improved hydrocarbon recovery operations
CN110573460B (en) Process and system for supplying injection water of low salt concentration
US20220008868A1 (en) Systems and methods for supplying low salinity injection water
BRPI0911153B1 (en) SUBMARINE FLUID TREATMENT SYSTEM, AND METHOD FOR TREATING AN SUBMARINE FLUID
EA039982B1 (en) METHOD AND SYSTEM FOR PRODUCING LOW-MINERALIZED INJECTION WATER
EA041849B1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR PRODUCING LOW-MINERALIZED INJECTION WATER
Elarde et al. Conversion from membrane softening to brackish-water reverse osmosis