JPS58501110A - 油田の泥水／排液ピットから有用な水と他の物質を再生する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、油田中の泥及び排液ピットに存在する混合物であって、代表的には固 形物、炭化水素及び水性化学不純物を含む水から有用な水及び他の物質を再生す る方法と、その方法を実施する装置に関するものである。

油井をポーリングし地下層から油を産出する過程にあっては、多量の水が使用さ れており、その水は掘穿泥水成分、ポーリング作業中に穴から除去される（ず、 産出物から発生する炭化水素、及び多量の塩で汚染されており、炭化水素と塩は ポーリング作業中に当然のことながら発生し掘穿流体物に加えられるものである 。

石油をめる調査が水面から、一層深くそして一層遠くなるにつれて、特に、ポー リング作業に必要な水を供給するために油井現場までトラックで水を運ぶ必要の ある情況にあっては有用な水の価値は増大する。

更に、排液ピットに堆積した油井掘穿用流体物を適当に処理する為には環境及び 生体学的に重大な問題が存在する。

油井作業によって生じる水であって、塩水、固形物をサンドや鉱石の形で含み更 に炭化水素を含んでいる水をライニングされていない上面のピットに捨てること は１９２０年初期に遡った頃の話である。

従来の代表的なやり方は、その様な排液を開口したピットに溜めておき、水を蒸 発させてから残りの塩と固形物を単にピット内に放置することであった。

しかし乍らこの方法では汚染物が土を通り地下水面に浸み込んでいく結果、清ら かな地下水が汚染される主原因となっていることが判った。

雨が降るたびに堆積した塩や他の可溶性の化学物質がピットから浸出し、終には 地下の地下水面にまで運ばれる。

主として塩化ナトリウムや塩化カリウムの塩汚染によって、地下水中の水を人間 や動物が使用する上で或は農業用の？Ｉ？ＩＥ用水として不適切なものにしてい る。

油井排液ピットを処理する現在の方法では、使用可能な水や溶解し且つ分散した 油を再生させることが出来ない。

生体学的に安全に処理するには、排液を安全な処理場所まで運搬するか、或は費 用をかけて排液を環境的に安全なものとさせるかの何れかが必要とされる。

石油掘穿作業の急速な増加に伴い、排液ピットは経済的及び環境的問題としてか ってないほどの大きな問題となっている。

金のかかる清浄作業を避けるためにいくつかのピットを仕切り汚染物を周囲の領 域に捨て、他のピットはそのままにしておき、水が蒸発してからそれ等汚染物を 埋めることが出来るようにしている。

ところが、このように処理しても降雨によって浸み込んでいくという問題は解決 されない。

泥水／排液ピットの処理に関してはいくつかの方法が開示されているが、しかし どの開示も、再使用可能で多くの場合、飲料さえ可能な水を経済的に製造すると いう方法については不十分なものであった。

例えば、米国特許第３．７６４．００８号に記載された方法では、油井で産出す る流体物の分離について記載しており、その流体物は水、液体炭化水素及び油質 のサンドを含むものであって、更に水を加えてサンドから油を取り除き、サンド と液体を分離させ、次に油を水から浮上させるのである。

これは水中に溶解した塩や分散した炭化水素の何れを取り扱うものでもない。油 を分離するもう１つの方法、具体的には固形物と水を分離する方法については、 米国特許第３．５７４．３２９号に記載されている。油井掘穿泥水の処理につい ては米国特許第２．８８６．２８７号及び第２．９１．９，８９８号に記載され てあり、掘穿泥水を使用可能に再生し、その装置に再利用するものであるが、そ の装置から水目体を再生するものではない。

逆浸透装置を用いて水を脱塩することはよく知られており、例えば米国特許第３ ．８２１．１０８号及び第４．１６１．４４５号に記載されている。これ等の特 許はそもそも比較的有用な水の再生について開示するものであって、泥水／排液 ピットから飲料水にも使用可能な水の再生に関するものではない。

オイル・アンド・ガス・ジャーナル誌の記事（１９８０年１２月１日、１３８及 び１３９頁）に１つの装置が記載されているが、これは化学処理に関するもので あって、極端な場合、清澄にし遠心分離することによって水は塩を含んでいない ピットから使用可能な水を再生するものである。

多くの泥水／排液ピットには塩を含んでいる。この最新の文献を除き、上記に記 載した何れの文献も、ここに記載されるように本発明が解決した問題を解決しよ うとする試みすらなされていない。

本発明は、比較的費用のかからない方法を用いて油田の泥水／排液ピット或は産 出する流体物を清浄する方法を提供するものであって、炭化水素の検査は不用と なり、そして炭化水素の生産は経済的並びに環境的に有益な方法で行なわれるの である。

本発明の第１の目的は油田の泥水／排液ピットから使用可能な水を再生させるこ とであるが、当該分野の技術者にとって以下に示す開示に基づいて他に多くの応 用が出来るのは明白であろう。

発明の要約 本発明は、特に油田の泥水／排液ピットに存在する固形物、炭化水素及び塩を含 有する水との混合物から有用で飲料用としても可能な水を再生する方法とその方 法を実施する装置に関するものである。

本発明の方法は、先づ第１に水混合物から固形物を濾過させることによって混合 物から固形物を分離し、炭化水素及び塩不純物を含有する水流を再生することで ある。この濾過作用はフィルタ一手段を用い該手段に水の混合物を送り込むこと によって行なうか、或は水混合物を収容する容器内に浸漬可能に配備したフィル ターを介し水流を汲み出すことによって行なうことも出来る。

容器にはある種のタンク或は泥水／排液ピット自体のどちらかを用いることが出 来る。

次なる工程は油水分離手段を用いて水の流れから炭化水素を分離し、分離された 炭化水素の流れと通常は塩化ナトリウム及び／又は塩化カリウムの塩不純物を含 んだ水の流れを再生することである。水の流れは次に濾過吸着手段を通過し、該 手段によって残存する一切の微粒子及び残留炭化水素を取除き、実質的に固形物 や炭化水素を含まない水の流れを作り、その水の流れは次に圧力を加えた状態で 逆浸透ユニットに導かれ、有用な水の流れと、処理するため実質的に体積の少な い濃縮塩水の流れに再生する。

この塩水の流れは他の目的にも用いることが出来る。

本発明の望ましい一実施例では、本発明の方法を実施するための手段を移動可能 なトレーラ−に配備し、現地の処理作業現場まで移動させるものであって、この 結果、水を現場に運搬し或は現場から排液を運搬するコストを削減することがで きる。

再生された水はタンクトラック或は仮の水ラインを介し、隣接する油井で使用す ることも出来るので、ポーリング或は産出作業に必要な水を遠距離輸送しなくて も可い。

本発明の方法は、ポーリング作業の際に発生し易く多様な成分から成る排水混合 物に対して実施することができる。

本発明の方法に基づく作業を改善するために、混合物を分析し、適当な化学的前 処理を施しても可い。

油田の泥水／排液ピットは、例えば、主に油分の有機物質から成る薄い層或は分 離した上部層、次に酸、分散剤、粘性物質、乳化剤及び様々な油物質や無機質を 含有する物質を分解、浮遊させた水の層、そして溜り込んだ流体物によって密度 や粒子サイズの異なる固形物を含有する沈澱層とから構成されている。種々の混 合物の成分と量を調べ、適当な化学剤を加え、油と水を分離するのに望ましいｐ Ｈ範囲に調製し、水に不溶解の幾つかの成分を析出させることもできる。

望ましいＩ）Ｈ値は約５乃至約９の範囲内である。

図面の簡単な説明 本発明の詳細な実施例については、添附の図面に基づいてより容易に理解される であろう。

第１図は本発明の構成を連続的に示すブロック図である。

第２図は本発明の望ましい実施例を示す略図であって、本発明の方法を実施する のに用いられ移動可能なトレーラ−に配備した分離手段を示しており、この技術 分野の専門家にとって公知の制御器、バルブ等の詳細については省略している。

第３図は本発明の方法を実施する上で用いられ、清浄化されるべき排水から固形 物を分離するための初期フィルターの望ましい実施例の詳細を示す図である。

発明の詳細な説明 本発明の方法は、排液混合物を分離手段に送り込むか或は望ましくは適当な浸漬 フィルター或は遠心分離機を介し、貯蔵タンク或は泥水／排液ピットの如き混合 物用の容器から水の混合物を取り出し、炭化水素及び塩水の混合物と固形物を分 離させることによって行なう。

炭化水素と塩水の混合物は次に適当なポンプによって油水分離機に送られ、油と 水は分離される。油は分離機で除去され、適当な貯蔵容器或は貯蔵或は処理用の 輸送トラックに集められる。

油分離後の水流中には塩及び極く微量の固形物及び炭化水素が含まれており、こ の水の流れは次に適当なパイプを通り、濾過及び吸着ユニットに導かれ、そこで 残留固形物及び油が前記水の流れから除去され、その結果、水の流れは固形物及 び炭化水素は実質的に含まないが、しかし塩不純物を通常その大部分が塩化ナト リウム及び又は塩化カリウムの形で含有している。

この濾過吸着ユニットを出た水の流れは、圧力を加えた状態にて逆浸透ユニット に送り込まれ、該ユニットに於て逆浸透膜を通過した流れは、次なる使用のため に取り出される。

濃縮された塩水の流れには、排液ピットから除去された原理合物の体積の約２５ ％が残存しており、処理するための輸送、或は油産出作業での再使用という点に おいてより経済的である。しかもその品質は、もし州の規則が許すならば地下の 処理井戸に注ぐことが出来る程である。

本発明を実施することによって再生される水、塩水、油の貯蔵用装置としては、 現場或は輸送車上に設置のタンクを用いるか、又は再使用可能で且つ融通性があ り、油井現場に運搬或は搬出されるタンク又は処理されるべき水の混合物をトラ ックに積み、それを空にし、適当に再使用する地域を用いることが出来る。

次に本発明を図面に基づいてより具体的に説明する。

第１図は本発明の実施に有用な要素の作業順序を示す略図である。容器（２）に は、有用な水と他の成分の再生のために処理されるべき油と水の混合物が入って いる。この容器（２）はタンク或は第２図に示す上製の泥水／排液ピットのどち らでも可い。固形物、炭化水素、及び溶は込んだ塩と他の化学物質を含有する混 合物は容器（２）から取り出され、望ましくは浸漬されたフィルター（６）から ライン（８）を経てポンプαωに到る。該ポンプはディーゼル駆動式ポンプ、或 は直結電気或は現場で発生させた電気の何れかによって駆動する電気ポンプの何 れでも可い。フィルター（６）は液体を固形物から分離し、その液体はライン（ ８）からポンプα０）に運ばれる。

又、第３図において、フィルター（６）は浮揚カラー（１■を具えており、該カ ラー（１２１はフィルター（６）が水混合物（４）中に沈められる深さを決める ものである。

望ましいフィルターの詳細に関しては、スクリーン（須を適当に用いて初期の分 離を行なわせしめるき共にフィルター中に充填材側を配備してフィルター（６） で行なわれる濾過の程度を決めている。

初期の濾過を行なうこの充填材０ｅは、目詰まりすることな（適当な濾過作用を 達成するため徐々に目を粗くしており、その様なものとしてサンド、砂利、ワイ ヤメツシュ等が挙げられる。その様なフィルターユニットとして商業上入手可能 なものは、例えばテキサス州　スタッフオードのマーシャル　ジェー　ブラウン インコーホレーテッドが販売するヘイウォード　デュプレックス　ストレーナの 如きものがある。

第１図において、固形物から分離された水混合物はポンプ０ｏ）を出てライン（ １８１を経て油水分離機手段□□□に入る。この油水分離機（イ）は該技術分野 の専門家にとって公知の手段、例えばフロリダ州　マイアミレイクスのＢＩＮＡ Ｂ　アメリカインコーポレーションが販売スるＯ、ＩＬ　ＳＥＰ　油水固形物分 離機の如き、商業的に市場にて入手可能なものを用いることができる。

油水分離機手段＠）は油の流れを作り出し、この油の流れはパイプ囚から取り出 され、図示はしないが次の処理をする為に適当に貯蔵され或は輸送される。そし て、水の流れは僅かな量の炭化水素と僅かな固形物を、コロイド或は浮遊粒子の 何れかの形で含んでおり、更に容器（２）から取り出されたもとの水混合物中の 塩で汚染されている。この水の流れは油水分離機２０）で除去され、ライン（２ ４１を経て次に濾過／吸着手段（２６）に至る。

濾過／吸着手段には、残存する一切の固形物を除去するのに適当なサイズのフィ ルター、油水分離機嬢を通過した後の水の流れ中に残存するかも知れない炭化水 素の極めて僅かな量まで除去する例えば木炭或は粒状の無煙炭フィルターの如き 吸着剤、及°び多価イオンの濃度を減じるためのイオン交換手段を適当に内蔵し ている。

本発明の実施にあたっては濾過／吸着手段（至）を並列に複数配備することによ って他のユニットが運転中にもう１つのユニットを逆洗（ｂａｃｋｗａｓｈ）　 Ｌ清掃することができる。この為には濾過／吸着手段（至）に水流を供給するラ イン（２４１に適当なバルブを設は一方のユニットから他方へと切り換えればよ い。バックウォッシュ装置と同様、これらバルブについては図示していないが、 当該技術分野において通常の技術を有するものにとってこれらバルブについては 公知である。本発明の実施による具体的な利点として逆浸透手段で再生された清 浄な水をパックウォッシュ用として用い、排水混合物（４）の容器（２）に再び 戻すことができるため、どんな水も再生過程で排出されることはない。

更に又、再生された塩水はイオン交換手段を再発生させるのに用いることができ る。

濾過／吸着手段源は、フィルター及び吸着剤の両側に適当な圧力及びレベル検出 手段によって取り付けられており、この為このユニットを通る流れをモニターし 、一定の流れ状態に維持し、いつパックウオツシングが必要であるかを決めるこ とができる。この詳細については当該技術分野において公知であるため図示して いない。

濾過／吸着手段■で再生された水の流れは炭化水素及びいかなる固形物をも実質 的に含んでおらず、濾過／吸着手段（イ）からライン（支））を経てポンプ圓に 到る。このポンプによって塩を含む水流の圧力を逆浸透手段の作動圧力にまで押 し上げる。

この逆浸透装置に対する作動圧力の差は通常的５００ｐｓｉから約１５００　ｐ ｓｉの範囲内であって、約２０００ｐｓｉ以上の供給圧力と約１５℃乃至約４５ ℃の範囲内の環境条件での作動温度に耐えることができる。

ポンプ側によって水をライン□□□から逆浸透手段（財）に移動させる。

濾過／吸着手段義と同じく図示はしないが逆浸透手段には適当な弁装置を配備し ており、逆浸透ユニット（至）を定期的にバックウォッシュすることができる。

この逆浸透手段（３４）の作動圧力はユニットの設計及び特性に応じて変動する 。

逆浸透ユニット圓は半透性膜部材によって作動し、多くの部材を本発明の実施に 使用することができる。

これらについては当該技術分野の専門家が適当に選択することができる。ひとつ の有用な実施例として、カリフォルニア州ニスコンデイドのデサリニゼーション システムズが製造した１）ｅ−５ａｌ　ｌユニットが知られている。逆浸透ユニ ット（３４］もパックウオツシングを必要とする為、適当な弁装置及びパイピン グを配備し逆浸透ユニットの膜をバックウォッシュするが、これについても、当 該技術分野の専門家にとってよく知られているため図示しない。この逆浸透ユニ ットをバックウォッシュした後は、系に戻すか或は又、次の処理をするために逆 浸透ユニット圓で再生された塩水と共に系から放出することもできる。後者の場 合ですら、その容量は処理される排液混合物のもとの量と比べて非常に少ない。

パイプ（３２１から入ってくる水の流れは逆浸透ユニット（３４）の逆浸透膜ゾ ーンに導かれ、そこで分離された後浸透して行く流れには、使用可能な時には飲 料さえ可能な水を含んでおり、逆浸透手段（３４１を出てライン（至）を通り図 示はしないが適当な貯蔵設備或は移動可能なタンクトラックに運ばれる。残存す る塩水は貯蔵、使用、販売、或は処理するためにライン（３８）を介して逆浸透 手段（財）から取り出される。

逆浸透手段（圓を使用するには一段階式或は多段階式の何れのユニットを用いる こともできるのは当然である。この装置から飲料可能な水を再生したい場合には 多段階式のユニットを用いるのがよく、又、掘穿する泥水等の供給用の水に使用 する場合には飲料水に要求される程度にまで清浄にする必要はない。本発明の方 法においては、装置の操作はこのような作業変動に対しても充分な融通性をもっ ている。

本発明の実施によって、もとの混合物に存在する水の最大的７５％を再生するこ とができ、その品質については環境的条件及び他の使用条件を満たすことができ 、その結果かなりの費用を節約できる。泥水／排液ピットの塩分が低い場合、更 に高度な再生が可能である。

本発明の実施に於て、排水を例えば石灰（ｌｉｍｅ）等の化学剤で前処理するこ とが望ましく或は必要でさえあって、これは排水或は排液泥水のｐＨを調節し、 油と水の分離を促進し、存在するかも知れないエマルジョンを破壊する手助けを し、固形物として排水中に塩を析出させるためである。当該技術分野の通常の知 識を有するものにとって、水の化学処理を行なうことは本発明の一部を成すもの ではなく本発明の方法を実施する上で採用されるものであることは容易に理解さ れるであろう。

第２図に示す本発明の実施例は、第１図の説明において使用したのと同じ符号に よって説明されており、本発明の方法を実施する為の手段を現場で使用される移 動可能なトレーラ顛に配備することによって本発明の方法の利点を追加している 。

本発明の更に利点とするところは、構成部品を個々のユーザーのニーズに応じ、 多様な容量にあわせた大きさにすることができることである。

前述の記載から明らかな如く今まで厄介なものとなっていたポーリング作業で生 じる水、炭化水素、岩石等の混合物、掘穿泥水の構成成分、酸の生成、破壊の過 程において水から分離する塩等は、本発明の実施によって得られる水の場合がそ うであるように、環境的′に安全でしかも容易に処理することのできる流れか或 ：：　ＩＷ　’ｙ　１’１−７ＩＣ＋ｊ−Ｑいても使用可能な流れの何れかに分 離される。本発明を実施することによる経済的効果は明白である。ポーリング及 び産出作業が行なわれる不毛の地へ大量の水を運搬することを省（ことができる 。

更に、処理する為に運搬しなければならない厄介な排液の量を相当減らし、連続 して行なわれる油のポーリング及び産出作業ばかりでなく農業用或は飲料用とし て使用できる清浄な水を提供する。有用な油と塩水そして更には有用な掘穿泥水 でさえも再生され得る。

本発明に関する前述の記載は当該分野の技術者が実施できる為の例示的なもので ある。本発明の種々の変更は前述の説明から明白であろうが、その様な変更は添 付の請求の範囲並びに趣旨から逸脱するものではない。記載された発明の実施に おいて特定の機能を達成する為に説明されたどの具体的手段に関しても、当該技 術分野の専門家が、本発明の範囲から逸脱することなく、同一の機能を有する他 の構成部品に置き換える国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　水、固形物、炭化水素及び溶解した塩不純物を含有する掘穿泥水／排液混 合物から有用な水及び他の成分を再生する装置であって、 炭化水素と溶解した塩を含有する水流を再生するために排液から固形物を分離す る手段、 前記水流を再生可能な炭化水素の流れと溶解した塩を含有する水の流れに分離す る手段、 溶解した塩を含有する水の流れを再使用するために環境的に安全な水の浸透した 流れと濃縮した塩水の流れに分離する逆浸透手段、 とから構成されている。 ２、塩を含有する水の流れから残存する一切の炭化水素と固形物を取り除くため の濾過と吸着を結合させた手段を含んでいる請求の範囲第１項に記載の装置。 ３、多価イオンの濃度を減少させるための手段を含んでいる請求の範囲第２項に 記載の装置。 ４、　ポーリング作業によって生じ、水、固形物、炭化水素及び溶解した塩を含 有する泥水／排液ピットから有用な水を再生する移動可能な装置であって、ある 現場から他の現場へ第１の移動車に連結されて装置を運搬するのに適当なトラッ クベッド、水、炭化水素、及び溶解した塩が通過することによって排液ピット中 の固形物と分離することのできる浸漬可能なフィルター、 水、炭化水素及び溶解した塩を油水分離横手段に運ぶ導管とポンプ、 除去、排出するための油の流れと次なる処理を行なうための水の流れとを形成す る油水分離横手段、前記油水分離横手段に連繋し、水の流れ中に存在している残 留炭化水素と固形粒子を除去し、溶解した塩を含有する水の流れを形成する濾過 並びに吸着手段、入口は濾過吸着手段に連繋され、出口は逆浸透手段に連繋され て、逆浸透手段に必要な作動圧力を供給するポンプ手段、 排液の流れを、実質的に汚染物を含まない有用な・水の流れとして浸透した流れ と塩水の流れに分離する手段であって、移動可能な装置の各要素は前記トラック ベッドによって運搬される逆浸透手段、とから構成される。 ５　水、固形物、炭化水素及び溶解した塩不純物を含有する混合物から再使用可 能な水と他の成分を再生する方法であって、 （ａｌ　排液混合物を入れた容器内の混合物から固形物を分離し、炭化水素と溶 解した塩不純物を含有する水の流れを再生し、 （ｂ）　前記水の流れから炭化水素を分離し、分離された炭化水素と溶解した塩 不純物を含有する水の流れを再生し、 （Ｃ）　圧力を加えた状態にて（ｂｌ工程で得られた水の流れを逆浸透膜ゾーン を通過させ、 （ｄ）　有用な水から成る浸透した流れと濃縮された塩水の流れを再生する、 工程から構成されている。 ６、濾過吸着装置に（ｂ）工程の水の流れを通過させ、該水の流れから残留する 一切の固形物或は炭化水素を除去する工程を含んでいる請求の範囲第５項に記載 の方法。 ７、　水、炭化水素、固形物及び溶解した塩を含有する掘穿泥水／排液ピットか ら飲料水を再生する方法であって、 伸）泥水／排液ピットに配備された浸漬フィルターに泥水／排液を吸引ポンプに よって引き込むことによって泥水／排液ピットから水、炭化水素及び溶解した塩 を濾過し、 （ｂ）　前記フィルターを通過する混合物から炭化水素を分離して炭化水素の流 れと溶解した塩を含有する水の流れを形成し、 （Ｃ）　水の流れを濾過し吸着剤を通過させて水の流れ中に残存する固形物及び ／又は炭化水素を除去し、（ｄ）　溶解した塩を含有する水の流れを最大的２０ ００ｐｓｉの圧力で逆浸透ゾーンに送り込み、浸透した飲料水の流れと塩水の流 れを再生する、 工程から構成されている。