KR101995822B1 - Movable smart water system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이동형 스마트워터 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유입된 생산수의 성질에 따라 경제적인 운전을 가능하게 하는 이동형 스마트워터 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mobile smart water system, and more particularly, to a mobile smart water system that enables economical operation according to the properties of an influent produced water.
원유(석유)를 생산하기 위해서는 시추탐사와 시추작업의 과정을 거쳐야 한다. 우선, 원유(석유)를 생산하기 위해서는 지표나 해저를 탐사한 후 탐사결과에 의하여 부존물의 위치, 규모와 성질을 추정하고, 이를 토대로 원유(석유)의 존재 여부를 확인한다. 그 후 추가적인 정밀한 지하정보를 얻기 위해 지하에 구멍을 뚫고 탐사를 하는 작업을 하게 되는데 이를 시추탐사라고 한다. 시추작업은 비트라 불리는 회전용 굴착기를 이용해 땅속을 회전해 들어가면서 흙, 암반을 뚫는 작업을 말한다. 시추작업 과정에서 원유(석유)가 발견되면 개발·생산 단계로 전환된다. 지상에는 원유(석유), 가스를 뽑아내 는 크리스마스트리라 불리는 생산장치를 설치하며, 해상에는 플랫폼을 설치하여 원유를 생산한다.To produce crude oil (petroleum), drilling and drilling operations are required. First, in order to produce crude oil (petroleum), the location, size and nature of the reservoir are estimated based on the exploration result after exploration of the surface or the seabed and the presence of crude oil (petroleum) is confirmed based on this. Then, in order to obtain additional precise underground information, a drilling operation is carried out by drilling a hole in the underground. This is called drilling exploration. Drilling is the drilling of soil and rock through the rotation of the ground using a rotary excavator called a bit. If crude oil (petroleum) is found during the drilling process, it will be converted to the development and production stage. There is a production facility called the Christmas tree that extracts crude oil (petroleum) and gas from the ground, and a platform is installed on the sea to produce crude oil.
유정(油井)은 생산 초기에는 가스나 원유(석유) 밑에 깔려있는 물의 압력에 의해 석유가 자연히 위로 분출하게 된다. 흔히 이를 자분(自噴)이라고 한다. 저류층이 아주 얕은 경우를 제외하고 일반적으로 생산 초기에는 원유(석유)가 지하의 압력에 의하여 잘 흐르게 되지만, 시간이 지나감에 따라 저류층의 압력이 감소하게 되면 자연적인 원유(석유)의 생산이 중단되게 되며 대부분 많은 부분의 원유(석유)가 저류층에서 생산이 되지 않은 채 저장되어 있다.Oil wells are naturally spewed up by the pressure of water under the gas or crude oil (oil) at the beginning of production. This is often called self-injection. Unless reservoirs are very shallow, crude oil (petroleum) generally flows well underground at the beginning of production, but as the pressure in the reservoir decreases over time, the production of natural oil (petroleum) Most of the crude oil (petroleum) is stored in the reservoir without production.
이처럼 유층내 압력에 의한 자연적 분출에 의해 원유(석유)를 생산하는 것을 1차 회수(recovery)라고 한다. 1차 회수에 의해 생산되는 원유(석유)는 매장량의 5~15%에 지나지 않는다. 나머지는 유정 내에 가스를 주입하거나(gas injection), 물을 주입(水攻法)하여 강제적으로 원유(석유)를 회수하는데 이를 2차 회수라고 한다. The production of crude oil (petroleum) by natural spontaneous ejection by pressure in the oil layer is called the first recovery. The crude oil (petroleum) produced by the first recovery is only 5 ~ 15% of the reserves. The remainder is forced to gas oil (gas injection) and water injection (water attack) to recover crude oil (petroleum), which is called the second recovery.
이러한 2차 회수를 원유회수증진(Enhanced Oil Recovery, EOR)이라 한다. 기존의 원유 매장량이 빠르게 고갈되고 노후화되면서 원유회수증진법에 사용되는 화학물질 시장의 성장이 촉진되고 있으며, 특히 미국과 유럽에서는 석유 매장량 고갈 상태가 심각해지고 있지만 에너지 수요는 꾸준히 늘고 있다. 이 두 지역의 석유 매장량은 이미 성숙기에 접어들어 석유 추출이 점점 더 어려워지고 있으며, 상당히 많은 매장량의 석유가 경제적 생산이 불가능해 지하에 계속 매장되어 있는 상황이어서, 고효율의 원유회수증진 기술의 중요성이 더욱 부각되고 있다.This second recovery is called Enhanced Oil Recovery (EOR). As the existing oil reserves are rapidly depleted and aging, the growth of the chemicals market used for the recovery of crude oil is accelerating. In particular, in the US and Europe, the demand for energy is steadily increasing although the depletion of oil reserves is becoming serious. Since the oil reserves in these two regions have already reached maturity and the extraction of petroleum is becoming increasingly difficult, and because considerable reserves of oil can not be produced economically and are still buried underground, the importance of highly efficient oil recovery enhancement technology More and more.
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본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다음과 같다.Problems to be solved by the present invention are as follows.
첫째, 스마트워터-저염수 공법을 통한 오일회수효율을 향상시킬 수 있는 이동형 스마트워터 시스템을 제공하는 것이다.First, it is intended to provide a mobile smart water system capable of improving the oil recovery efficiency through the smart water-low salt water production method.
둘째, 유입된 생산수의 성질에 따라 여과경로를 다르게 하여 경제적인 운전이 가능하도록 하는 것이다.Secondly, the filtration route can be changed according to the nature of the influent production water, so that economical operation is possible.
셋째, 이동이 용이하도록 콤팩트 한 가능한 설계가 가능한 스마트워터 시스템을 제공하는 것이다.Third, it is intended to provide a smart water system that can be compactly designed to facilitate movement.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 의한 이동형 스마트워터 시스템은, 생산수에 포함된 오일을 분리하는 유수분리장치(Oil Separator); 상기 유수분리장치에서 공급된 생산수에 포함된 입자성 물질을 제거하는 고속응집침전장치(High-rate coagulative precipitation unit); 상기 고속응집침전장치에서 배출된 처리수를 저장하는 1차저장탱크; 상기 1차저장탱크에서 배출된 처리수를 여과하여 염을 제거하는 이온물질 제거장치; 상기 이온물질 제거장치에서 배출된 처리수를 저장하는 2차저장탱크; 및 상기 2차저장탱크에서 배출된 처리수에 이온을 주입하여 스마트워터를 제조하는 스마트워터장치를 포함한다. In order to achieve the above object, a mobile smart water system according to an embodiment of the present invention includes an oil separator for separating oil contained in produced water; A high-rate coagulative precipitation unit for removing particulate matter contained in the produced water supplied from the oil water separator; A primary storage tank for storing the treated water discharged from the high-speed flocculation and sedimentation apparatus; An ion material removing device for filtering the treated water discharged from the primary storage tank to remove salts; A secondary storage tank for storing the treated water discharged from the ion material removing apparatus; And a smart water device for producing the smart water by injecting ions into the process water discharged from the secondary storage tank.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 이동형 스마트워터 시스템에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.According to the mobile smart water system of the present invention, there are one or more of the following effects.
첫째, 해수에 포함된 염을 제거하고, 오일의 회수를 용이하게 하는 이온을 주입하여 오일회수효율을 향상시킬 수 있다.First, the salt contained in seawater can be removed, and ions that facilitate the recovery of oil can be injected to improve the oil recovery efficiency.
둘째, 유입된 생산수의 성질에 따라 여과방식을 다르게 하여 경제적인 운전이 가능하다.Secondly, it is possible to operate economically by changing the filtration method according to the nature of the imported production water.
셋째, 탈염장치의 크기를 작게 설계할 수 있어 이동이 용이하다.Thirdly, the size of the desalination device can be designed to be small, and it is easy to move.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동형 스마트워터 시스템의 습윤성 개선 개념을 설명한 것이다.
도 2는 도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동형 스마트워터 시스템의 구성을 개략적으로 표현한 것이다.
도 3은 도 2의 이온물질 제거장치의 구성을 상세히 표현한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 이동형 스마트워터 시스템의 블록도 이다.
도 5는 TDS센서에서 측정된 값이 A 이하인 경우, 처리수의 여과흐름을 표현한 것이다.
도 6은 TDS센서에서 측정된 값이 A를 초과하고 B 이하인 경우, 처리수의 여과흐름을 표현한 것이다.
도 7은 TDS센서에서 측정된 값이 B를 초과하고 C 이하인 경우, 처리수의 여과흐름을 표현한 것이다.
도 8은 TDS센서에서 측정된 값이 C를 초과하는 경우, 처리수의 여과흐름을 표현한 것이다.FIG. 1 illustrates the concept of improving the wettability of a mobile smart water system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic representation of the configuration of a mobile smart water system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows the configuration of the ion-material removing apparatus of FIG. 2 in detail.
4 is a block diagram of a mobile smart water system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows the filtration flow of treated water when the value measured by the TDS sensor is A or less.
FIG. 6 shows the filtration flow of the treated water when the value measured by the TDS sensor exceeds A and B or less.
FIG. 7 shows the filtration flow of treated water when the value measured by the TDS sensor exceeds B and is less than or equal to C. FIG.
Figure 8 is a representation of the filtration flow of treated water when the measured value in the TDS sensor exceeds C;
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하, 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
오일회수증진공법(Enhanced Oil Recovery, EOR)은 수공법 적용 후 저류층 잔류오일을 추가 생산하는 기술이다. 암석층에 잔류 된 오일은 해수에 포함된 염을 제거하고, 오일의 회수를 용이하게 하는 이온을 주입하여 오일회수효율을 향상시킬 수 있다. 석유를 채취하며 발생하는 생산수는 오일과 다량의 염분을 포함하고 있다. 생산수는 다시 암석층에 주입하게 되고, 주입된 생산수는 암석층 내로 유입되어 저류층의 압력을 높게 하여 잔류 오일을 채취량을 증가시킨다. Enhanced Oil Recovery (EOR) is a technique to further produce residual oil in the reservoir after applying the hydraulic method. The oil remaining in the rock layer can remove salts contained in seawater and improve the oil recovery efficiency by injecting ions that facilitate the recovery of the oil. The oil production and the production of oil include oil and a large amount of salt. The production water is injected into the rock bed again, and the injected production water flows into the rock layer to increase the pressure of the reservoir layer to increase the amount of residual oil.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동형 스마트워터 시스템의 습윤성 개선 개념을 설명한 것이다. FIG. 1 illustrates the concept of improving the wettability of a mobile smart water system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 칼슘이온과 마그네슘 이온은 습윤성을 개선하여 오일의 유동성을 증가시킨다. 스마트워터는 칼슘과 마그네슘을 주입하기 전 생산수에 포함된 다량의 나트륨이온을 제거하는 것이 바람직하다. 스마트워터는 생산수에 포함된 다량의 1가 염 및 2가 염을 제거하고 칼슘 및 마그네슘을 증가시킨 것이다. Referring to FIG. 1, calcium ions and magnesium ions improve the wettability and increase the fluidity of the oil. It is desirable to remove the large amount of sodium ions contained in the production water prior to the injection of calcium and magnesium. Smart Water is a process that removes large amounts of monovalent and divalent salts contained in production water and increases calcium and magnesium.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 이동형 스마트워터 시스템의 구성을 개략적으로 표현한 것이다. 2 is a schematic representation of the configuration of a mobile smart water system according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 이동형 스마트워터 시스템은, 생산수에 포함된 오일을 분리하는 유수분리장치(100)(Oil Separator); 유수분리장치(100)에서 공급된 생산수에 포함된 입자성 물질을 제거하는 고속응집침전장치(200)(High-rate coagulative precipitation unit); 고속응집침전장치(200)에서 배출된 처리수를 저장하는 1차저장탱크(300); 1차저장탱크(300)에서 배출된 처리수를 여과하여 염을 제거하는 이온물질 제거장치(400); 이온물질 제거장치(400)에서 배출된 처리수를 저장하는 2차저장탱크(500); 및 2차저장탱크(500)에서 배출된 처리수에 이온을 주입하여 스마트워터를 제조하는 스마트워터장치(600)를 포함한다. Referring to FIG. 2, a mobile smart water system according to an embodiment of the present invention includes an oil separator 100 (Oil Separator) for separating oil contained in produced water; A high-rate
유수분리장치(100)는 회수된 물과 기름의 혼합물을 분리하여 기름을 따로 수거하는 장치이다. 유수분리장치(100)는 밀도차를 이용한 중력방식이나 원심분리를 이용할 수 있다. The
고속응집침전장치(200)는 교반, 응집, 침전의 각 조작을 하나의 침전지 내에서 실행할 수 있도록 한 것으로 침전 시간의 단축, 약제 사용량의 절약, 양질의 정화수 확보 이외에 소요 면적이 적게 드는 장점이 있다.The high-speed coagulating
이온물질 제거장치(400)는 처리수에 포함된 1가 염 및 2가 염을 제거한다. 이온물질 제거장치(400)에 대한 자세한 설명은 후술한다. The ionic
스마트워터장치(600)는, 처리수의 칼슘이온 및 마그네슘이온의 농도를 측정하는 이온센서(730); 및 이온센서(730)의 측정값에 따라 칼슘이온 및 마그네슘 이온의 양을 다르게 주입하는 이온주입장치를 포함한다. 이온주입장치는 측정된 이온에 따라 적정량의 칼슘이온 및 마그네슘이온을 처리수에 주입한다. The
도 3은 도 2의 이온물질 제거장치(400)의 구성을 상세히 표현한 것이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 이동형 스마트워터 시스템의 블록도이다. FIG. 3 is a detailed representation of the configuration of the ion
도 3 및 도 4를 참조하면, 이온물질 제거장치(400)는 1차저장탱크(300)에서 배출된 처리수에 포함된 염을 석출시키는 결정화(Crystallization)장치; 1차저장탱크(300)에서 배출된 처리수를 여과하는 나노여과막(NF)을 포함하는 나노여과장치(420); 1차저장탱크(300)에서 배출된 처리수에 포함된 염을 역삼투 방식으로 여과하는 역삼투막(RO)을 포함하는 역삼투장치(430); 1차저장탱크(300)에서 배출된 처리수에 포함된 염을 축전식 탈염 처리하여 제거하는 CDI(capacitive deionization)장치; 1차저장탱크(300)에서 배출된 처리수의 TDS(Total Dissolved Solids)를 측정하는 TDS센서(710); 및 측정된 TDS에 따라 결정화장치(410), 나노여과장치(420), 역삼투장치(430) 및 CDI장치(440)를 연결하는 유로를 제어하는 제어부(700)를 포함한다. 3 and 4, the ion
본 실시예에서, 결정화장치(410)는 공급된 처리수를 냉각 결정화 캔으로 냉각시켜 목적으로 하는 무기염 결정을 석출시키는 냉각결정화장치(410), 증발결정화장치(410) 또는 재결정장치 중 어느 하나를 이용할 수 있다. In this embodiment, the
분리막(멤브레인)은 기공크기에 따라 정밀여과(microfiltration, MF), 한외여과(ultrafitlration, UF), 나노여과(nanofiltration, NF) 및 역삼투(revere osmosis, RO) 막 등 크게 네가지로 구분된다.Membrane can be classified into four types according to the pore size: microfiltration (MF), ultrafiltration (UF), nanofiltration (NF), and revere osmosis (RO)
본 발명의 일 실시예에 의한 나노여과장치(420)는 나노여과막을 포함한다. The
나노여과막(nanofilteration)은 0.5 내지 1 nm의 작은 유기물이나 칼슘, 마그네슘 등의 다가 이온과 같은 물질을 제거하기 위한 것이다. 나노여과장치(420)는 역삼투장치(430) 보다 낮은 압력 상태에서 운전한다. 나노여과막은 2가 이온은 제거하지만 1가 이온은 투과하기 쉬운 특징이 있다. 나노여과장치(420)는 90% 이상의 염제거율을 가진다.The nanofilteration is intended to remove substances such as small organic matter of 0.5 to 1 nm or polyvalent ions such as calcium and magnesium. The
본 발명의 일 실시예에 의한 역삼투장치(430)는 역삼투막을 포함한다. 역삼투막 (reverse osmosis)이라 불리는 RO막은 처리수 속의 이온을 제거하기 위한 목적으로 0.2 내지 0.5 nm에 해당하는 입자를 제거하기 위해 주로 사용된다. 역삼투장치(430)는 나노여과장치(420)보다 염화나트륨 제거율이 높다. The
CDI장치(440)는 흡착과 이온교환기구에 전기적인 구동력이 부가된 기술로서 전극 전위를 변화시킴으로써 흡착과 탈착을 가역적으로 수행할 수 있는 탈염 장치이다. CDI장치(440)는 전위를 인가했을 때 전극표면의 전기 이중 층에서 전기적인 인력에 의한 이온들의 흡착반응을 이용하기 때문에 낮은 전위(약 1~2V)에서 작동하고 그 결과 에너지 소비량이 적다. CDI장치(440)는 이온의 제거효율이 높지 않기 때문에 결정화장치(410) 및 나노여과장치(420)의 후단에 배치하는 것이 바람직하다. CDI장치(440)는 재생할 때 화학약품을 사용하지 않기 때문에 2차 오염물질을 발생하지 않고, 전기적인 조작에 의해 쉽게 흡탈착을 할 수 있기 때문에 경제적이며 공정운전이 쉽다. The
이온물질 제거장치(400)는, 1차저장탱크(300)와 결정화장치(410)를 연결하는 결정화공급배관(411); 1차저장탱크(300)와 나노여과장치(420)를 연결하는 NF공급배관(421); 및 결정화공급배관(411)과 NF공급배관(421)의 분기점에 배치되어 유로를 제어하는 공급밸브(451)를 포함한다. The ion
이온물질 제거장치(400)는, 결정화장치(410)에서 배출된 처리수가 유동하고, 결정화장치(410)와 연결된 결정화배출배관(413); 결정화배출배관(413)과 나노여과장치(420)를 연결하여 처리수를 나노여과장치(420)에 공급하는 이중여과배관(415); 및 이중여과배관(415)과 결정화배출배관(413)의 분기점에 배치되어 유로를 제어하는 이중여과밸브(453)를 포함한다. The ion
이온물질 제거장치(400)는, 나노여과장치(420)에서 배출된 처리수가 유동하고, 나노여과장치(420)와 연결된 NF배출배관(423); NF배출배관(423) 및 CDI장치(440)와 연결되어 처리수를 CDI장치(440)에 공급하는 CDI공급배관(441); NF배출배관(423) 및 역삼투장치(430)와 연결되어 처리수를 역삼투장치(430)에 공급하는 RO공급배관(431); 및 NF배출배관(423)과 CDI공급배관과 RO공급배관(431)의 분기점에 배치되어 유로를 제어하는 NF배출밸브(457)를 포함한다. The ion
이온물질 제거장치(400)는, 이중여과밸브(453)와 NF배출밸브(457)와 2차저장탱크(500)를 연결하여 처리수를 2차저장탱크(500)에 공급하는 통합배출배관(425)을 포함한다. The ion
이온물질 제거장치(400)는, CDI장치(440)와 2차저장탱크(500)를 연결하여 처리수를 2차저장탱크(500)에 공급하는 CDI배출배관(443); 및 역삼투장치(430)와 2차저장탱크(500)를 연결하여 처리수를 2차저장탱크(500)에 공급하는 RO배출배관(433)을 포함한다. The ion
도 5는 TDS센서(710)에서 측정된 값이 A 이하인 경우, 처리수의 여과흐름을 표현한 것이다. FIG. 5 shows the filtration flow of the treated water when the value measured by the
도 5 및 다시 도 4를 참조하면, 제어부(700)는 측정된 TDS가 미리 정해진 값인 A 이하인 경우, 처리수의 일부는 결정화공급배관(411)으로 유동하고, 처리수의 나머지는 NF공급배관(421)으로 유동하도록 공급밸브(451)를 제어하고, 결정화장치(410)에서 배출된 처리수 및 나노여과장치(420)에서 배출된 처리수는 모두 통합배출배관(425)을 통해 2차저장탱크(500)로 공급되도록 이중여과밸브(453)와 NF배출밸브(457)를 제어한다. 실험결과 A는 5,000ppm으로 정하는 것이 대략 일정한 여과성능을 유지하면서 전체적인 이온물질 제거장치(400)의 수명을 증가시킬 수 있었다.5 and 4, when the measured TDS is equal to or less than the predetermined value A, the
도 6은 TDS센서(710)에서 측정된 값이 A를 초과하고 B 이하인 경우, 처리수의 여과흐름을 표현한 것이다.6 is an illustration of the filtration flow of treated water when the value measured by the
도 6 및 다시 도 4를 참조하면, 제어부(700)는 측정된 TDS가 미리 정해진 값인 A를 초과하고 B 이하인 경우, 1차저장탱크(300)에서 배출된 처리수가 모두 결정화장치(410)로 유동하도록 공급밸브(451)를 제어하고, 결정화장치(410)에서 배출된 처리수가 모두 이중여과배관(415)으로 유동하도록 이중여과밸브(453)를 제어하고, 나노여과장치(420)에서 배출된 처리수가 모두 CDI장치(440)로 유동하도록 NF배출밸브(457)를 제어한다. 실험결과 B는 10,000ppm으로 정하는 것이 대략 일정한 여과성능을 유지하면서 전체적인 이온물질 제거장치(400)의 수명을 증가시킬 수 있었다.Referring to FIGS. 6 and 4, when the measured TDS exceeds the predetermined value A and is equal to or less than the predetermined value B, the
도 7은 TDS센서(710)에서 측정된 값이 B를 초과하고 C 이하인 경우, 처리수의 여과흐름을 표현한 것이다.7 shows the filtration flow of the treated water when the value measured by the
도 7 및 다시 도 4를 참조하면, 제어부(700)는 측정된 TDS가 미리 정해진 값인 B를 초과하고 C 이하인 경우, 1차저장탱크(300)에서 배출된 처리수가 모두 결정화장치(410)로 유동하도록 공급밸브(451)를 제어하고, 결정화장치(410)에서 배출된 처리수가 분기되어 일부는 이중여과배관(415)으로 나머지는 통합배출배관(425)으로 유동하도록 이중여과밸브(453)를 제어하고, 나노여과장치(420)에서 배출된 처리수는 모두 CDI장치(440)로 유동하도록 NF배출밸브(457)를 제어한다. 실험결과 C는 30,000ppm으로 정하는 것이 대략 일정한 여과성능을 유지하면서 전체적인 이온물질 제거장치(400)의 수명을 증가시킬 수 있었다.Referring to FIGS. 7 and 4, when the measured TDS exceeds the predetermined value B and is equal to or less than C, the
도 8은 TDS센서(710)에서 측정된 값이 C를 초과하는 경우, 처리수의 여과흐름을 표현한 것이다.FIG. 8 shows the filtration flow of the treated water when the value measured by the
도 8 및 다시 도 4를 참조하면, 제어부(700)는 측정된 TDS가 미리 정해진 값인 C를 초과하는 경우, 1차저장탱크(300)에서 배출된 처리수가 모두 결정화장치(410)로 유동하도록 공급밸브(451)를 제어하고, 결정화장치(410)에서 배출된 처리수가 모두 이중여과배관(415)으로 유동하도록 이중여과밸브(453)를 제어하고, 나노여과장치(420)에서 배출된 처리수는 모두 역삼투장치(430)로 유동하도록 NF배출밸브(457)를 제어한다. 실험결과 C가 30,000ppm을 초과하는 경우, 역삼투장치(430)를 통해 염을 제거하여야 습윤성을 개선할 수 있는 저염도의 처리수를 생산할 수 있었다. 8 and 4, when the measured TDS exceeds the predetermined value C, the
본 발명에 의한 이동형 스마트워터 시스템의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다. The effect of the mobile smart water system according to the present invention is as follows.
우선, 1차저장탱크(300)를 통해 이온물질 제거장치(400)로 처리수가 유입된다. TDS센서(710)는 처리수의 TDS를 측정한다. 제어부(700)는 측정된 TDS를 기준으로 공급밸브(451), 이중여과밸브(453), NF배출밸브(457)를 제어한다. First, the treated water flows into the ion
결정화장치(410), 나노여과장치(420), 역삼투장치(430) 및 CDI장치(440)는 각각 여과성능이 다르고, 운전조작성 및 유지비용이 다르므로 처리수의 요구 염도에 따라 다른 공정을 선택할 필요가 있다. Since the
본 발명에 의한 이동형 스마트워터 시스템에 의하면 TDS 농도에 따라 각각 다른 여과과정을 거칠 수 있어 습윤성 개선을 위한 적절한 염 제거 정도를 유지할 수 있다. 따라서 과도한 여과로 인한 유지비용의 증가(예를 들면, RO필터의 과다한 교체)를 예방할 수 있다. According to the mobile smart water system according to the present invention, different filtration processes can be carried out according to the TDS concentration, so that appropriate salt removal degree for improving the wettability can be maintained. Thus, an increase in the maintenance cost due to excessive filtration (for example, excessive replacement of the RO filter) can be prevented.
또한 결정화장치(410) 및 CDI장치(440)의 적극적인 활용으로 운전조작성을 높이고 유지비용을 줄일 수 있다. Further, the
또한, 여과성능을 적절히 유지하며 운전조작성을 높이 수 있어 컴팩트 한 설계가 가능하다. 시추장소가 변경된 경우 스마트워터 시스템의 소형화는 이동을 용이하게 한다. In addition, it is possible to keep the filtration performance appropriately and increase the operability of the operation, thereby enabling a compact design. The miniaturization of the smart water system facilitates movement when drilling locations are changed.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.
100: 유수분리장치
200: 고속응집침전장치
300: 1차저장탱크
400: 이온물질 제거장치
410: 결정화장치
411: 결정화공급배관
413: 결정화배출배관
415: 이중여과배관
420: 나노여과장치
421: NF공급배관
423: NF 배출배관
425: 통합배출배관
430: 역삼투장치
431: RO공급배관
433: RO배출배관
440: CDI장치
441: CDI공급배관
443: CDI배출배관
451: 공급밸브
453: 이중여과밸브
457: NF배출밸브
500: 2차저장탱크
600: 스마트워터장치
700: 제어부
710: TDS센서
730: 이온센서100: Oil separator
200: High-speed coagulating sedimentation device
300: Primary storage tank
400: ionic material removal device
410: crystallization device
411: Crystallization supply piping
413: crystallization discharge piping
415: Double filtration piping
420: Nano filtration device
421: NF supply piping
423: NF discharge piping
425: Integrated discharge piping
430: reverse osmosis unit
431: RO supply piping
433: RO exhaust pipe
440: CDI device
441: CDI supply piping
443: CDI discharge piping
451: Supply valve
453: Double filtration valve
457: NF discharge valve
500: Secondary storage tank
600: Smart Water Device
700:
710: TDS sensor
730: Ion sensor
Claims (12)
상기 유수분리장치에서 공급된 생산수에 포함된 입자성 물질을 제거하는 고속응집침전장치(High-rate coagulative precipitation unit);
상기 고속응집침전장치에서 배출된 처리수에서 염을 제거하는 이온물질 제거장치; 및
암석층 내에서 오일의 유동성을 증가시키도록, 상기 이온물질 제거장치에서 배출된 처리수에 습윤성을 개선하는 이온을 주입하여 오일회수증진공법(Enhanced Oil Recovery)을 위한 스마트워터를 제조하는 스마트워터장치를 포함하는 이동형 스마트워터 시스템.An oil separator for separating the oil contained in the produced water from the crude oil;
A high-rate coagulative precipitation unit for removing particulate matter contained in the produced water supplied from the oil water separator;
An ion material removal device for removing the salt from the treated water discharged from the high-speed flocculation and sedimentation apparatus; And
A smart water device for manufacturing smart water for enhanced oil recovery by injecting ions for improving wettability into the treated water discharged from the ion material removing device to increase the fluidity of the oil in the rock layer A mobile smart water system containing.
상기 고속응집침전장치에서 배출된 처리수를 저장하고, 상기 이온물질 제거장치에 처리수를 공급하는 1차저장탱크; 및
상기 이온물질 제거장치에서 배출된 처리수를 저장하는 2차저장탱크를 포함하고,
상기 이온물질 제거장치는,
상기 1차저장탱크에서 배출된 처리수에 포함된 염을 석출시키는 결정화(Crystallization)장치;
상기 1차저장탱크에서 배출된 처리수를 여과하는 나노여과막(NF)을 포함하는 나노여과장치;
상기 1차저장탱크에서 배출된 처리수에 포함된 염을 역삼투 방식으로 여과하는 역삼투막(RO)을 포함하는 역삼투장치;
상기 1차저장탱크에서 배출된 처리수에 포함된 염을 축전식 탈염 처리하여 제거하는 CDI(capacitive deionization)장치;
상기 1차저장탱크에서 배출된 처리수의 TDS(Total Dissolved Solids)를 측정하는 TDS센서; 및
측정된 TDS에 따라 상기 결정화장치, 상기 나노여과장치, 상기 역삼투장치 및 상기 CDI장치를 연결하는 유로를 제어하는 제어부를 포함하는 이동형 스마트워터 시스템.The method according to claim 1,
A primary storage tank for storing the treated water discharged from the high-speed coagulation sedimentation apparatus and supplying treatment water to the ion material removal apparatus; And
And a secondary storage tank for storing the treated water discharged from the ion material removing apparatus,
Wherein the ion material removing device comprises:
A crystallization apparatus for precipitating salts contained in the treated water discharged from the primary storage tank;
A nanofiltration device including a nanofiltration membrane (NF) for filtering process water discharged from the primary storage tank;
A reverse osmosis membrane (RO) for filtering the salt contained in the treated water discharged from the primary storage tank by a reverse osmosis method;
A CDI (capacitive deionization) device for removing the salt contained in the treated water discharged from the primary storage tank by a deodorization treatment;
A TDS sensor for measuring TDS (Total Dissolved Solids) of the treated water discharged from the primary storage tank; And
And a controller for controlling a flow path connecting the crystallization device, the nanofiltration device, the reverse osmosis device, and the CDI device according to the measured TDS.
상기 이온물질 제거장치는,
상기 1차저장탱크와 상기 결정화장치를 연결하는 결정화공급배관;
상기 1차저장탱크와 상기 나노여과장치를 연결하는 NF공급배관; 및
상기 결정화공급배관과 상기 NF공급배관의 분기점에 배치되어 유로를 제어하는 공급밸브를 더 포함하는 이동형 스마트워터 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the ion material removing device comprises:
A crystallization supply pipe connecting the primary storage tank and the crystallization device;
An NF supply pipe connecting the primary storage tank and the nanofiltration device; And
And a supply valve that is disposed at a branch point between the crystallization supply pipe and the NF supply pipe to control a flow path.
상기 이온물질 제거장치는,
상기 결정화장치에서 배출된 처리수가 유동하고, 상기 결정화장치와 연결된 결정화배출배관;
상기 결정화배출배관과 상기 나노여과장치를 연결하여 처리수를 상기 나노여과장치에 공급하는 이중여과배관; 및
상기 이중여과배관과 상기 결정화배출배관의 분기점에 배치되어 유로를 제어하는 이중여과밸브를 더 포함하는 이동형 스마트워터 시스템.The method of claim 3,
Wherein the ion material removing device comprises:
A crystallization discharge pipe connected to the crystallization device and flowing through the process water discharged from the crystallization device;
A double filtration pipe connecting the crystallization discharge pipe and the nanofiltration device to supply treated water to the nanofiltration device; And
And a double filtration valve disposed at a branch point between the double filtration pipe and the crystallization discharge pipe to control the flow path.
상기 이온물질 제거장치는,
상기 나노여과장치에서 배출된 처리수가 유동하고, 상기 나노여과장치와 연결된 NF배출배관;
상기 NF배출배관 및 상기 CDI장치와 연결되어 처리수를 상기 CDI장치에 공급하는 CDI공급배관;
상기 NF배출배관 및 상기 역삼투장치와 연결되어 처리수를 상기 역삼투장치에 공급하는 RO공급배관; 및
상기 NF배출배관과 상기 CDI공급배관과 상기 RO공급배관의 분기점에 배치되어 유로를 제어하는 NF배출밸브를 더 포함하는 이동형 스마트워터 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the ion material removing device comprises:
An NF discharge pipe connected to the nanofiltration device, the process water discharged from the nanofiltration device flows;
A CDI supply pipe connected to the NF discharge pipe and the CDI device to supply treated water to the CDI device;
An RO supply pipe connected to the NF discharge pipe and the reverse osmosis unit to supply treated water to the reverse osmosis unit; And
Further comprising an NF discharge valve disposed at a branch point between the NF discharge pipe and the CDI supply pipe and the RO supply pipe to control a flow path.
상기 이온물질 제거장치는,
상기 이중여과밸브와 상기 NF배출밸브와 상기 2차저장탱크를 연결하여 처리수를 상기 2차저장탱크에 공급하는 통합배출배관을 더 포함하는 이동형 스마트워터 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the ion material removing device comprises:
And an integrated discharge pipe connecting the double filtration valve, the NF discharge valve and the secondary storage tank to supply treated water to the secondary storage tank.
상기 제어부는 측정된 TDS가 미리 정해진 값인 A 이하인 경우,
처리수의 일부는 상기 결정화공급배관으로 유동하고, 처리수의 나머지는 상기 NF공급배관으로 유동하도록 상기 공급밸브를 제어하고,
상기 결정화장치에서 배출된 처리수 및 나노여과장치에서 배출된 처리수는 모두 상기 통합배출배관을 통해 상기 2차저장탱크로 공급되도록 상기 이중여과밸브와 상기 NF배출밸브를 제어하는 이동형 스마트워터 시스템.The method according to claim 6,
When the measured TDS is equal to or less than a predetermined value A,
A portion of the treated water flows to the crystallization supply pipe, and the remainder of the treated water controls the supply valve to flow to the NF supply pipe,
Wherein the dual filtration valve and the NF discharge valve are controlled so that the treated water discharged from the crystallization apparatus and the treated water discharged from the nanofiltration apparatus are supplied to the secondary storage tank through the integrated discharge pipe.
상기 제어부는 측정된 TDS가 미리 정해진 값인 상기 A를 초과하고 B 이하인 경우,
상기 1차저장탱크에서 배출된 처리수가 모두 결정화장치로 유동하도록 상기 공급밸브를 제어하고,
상기 결정화장치에서 배출된 처리수가 모두 상기 이중여과배관으로 유동하도록 상기 이중여과밸브를 제어하고,
상기 나노여과장치에서 배출된 처리수가 모두 상기 CDI장치로 유동하도록 상기 NF배출밸브를 제어하는 이동형 스마트워터 시스템.8. The method of claim 7,
If the measured TDS is more than the predetermined value A and less than the predetermined value B,
Controls the supply valve so that all of the treated water discharged from the primary storage tank flows to the crystallization apparatus,
Controlling the double filtration valve so that all of the process water discharged from the crystallization device flows to the double filtration pipe,
And controls the NF discharge valve such that all of the treated water discharged from the nanofiltration apparatus flows to the CDI apparatus.
상기 제어부는 측정된 TDS가 미리 정해진 값인 상기 B를 초과하고 C 이하인 경우,
상기 1차저장탱크에서 배출된 처리수가 모두 상기 결정화장치로 유동하도록 상기 공급밸브를 제어하고,
상기 결정화장치에서 배출된 처리수가 분기되어 일부는 상기 이중여과배관으로 나머지는 상기 통합배출배관으로 유동하도록 상기 이중여과밸브를 제어하고,
상기 나노여과장치에서 배출된 처리수는 모두 상기 CDI장치로 유동하도록 상기 NF배출밸브를 제어하는 이동형 스마트워터 시스템.9. The method of claim 8,
When the measured TDS exceeds the predetermined value B and is equal to or less than C,
Controls the supply valve so that all of the treated water discharged from the primary storage tank flows to the crystallization apparatus,
The process water discharged from the crystallization device is branched so as to control the double filtration valve so that a part flows to the double filtration pipe and the remainder flows to the integrated discharge pipe,
Wherein the process water discharged from the nanofiltration apparatus controls the NF discharge valve to flow to the CDI apparatus.
상기 제어부는 측정된 TDS가 미리 정해진 값인 상기 C를 초과하는 경우,
상기 1차저장탱크에서 배출된 처리수가 모두 상기 결정화장치로 유동하도록 상기 공급밸브를 제어하고,
상기 결정화장치에서 배출된 처리수가 모두 상기 이중여과배관으로 유동하도록 상기 이중여과밸브를 제어하고,
상기 나노여과장치에서 배출된 처리수는 모두 상기 역삼투장치로 유동하도록 상기 NF배출밸브를 제어하는 이동형 스마트워터 시스템.10. The method of claim 9,
If the measured TDS exceeds the predetermined value C,
Controls the supply valve so that all of the treated water discharged from the primary storage tank flows to the crystallization apparatus,
Controlling the double filtration valve so that all of the process water discharged from the crystallization device flows to the double filtration pipe,
Wherein the NF filtration device controls the NF discharge valve such that all of the treated water discharged from the nanofiltration device flows to the reverse osmosis device.
상기 유수분리장치에서 공급된 생산수에 포함된 입자성 물질을 제거하는 고속응집침전장치(High-rate coagulative precipitation unit);
상기 고속응집침전장치에서 배출된 처리수를 저장하는 1차저장탱크;
상기 1차저장탱크에서 배출된 처리수를 여과하여 염을 제거하는 이온물질 제거장치; 및
상기 이온물질 제거장치에서 배출된 처리수에 이온을 주입하여 스마트워터를 제조하는 스마트워터장치를 포함하고,
상기 이온물질 제거장치는,
상기 1차저장탱크에서 배출된 처리수에 포함된 염을 석출시키는 결정화(Crystallization)장치; 및
상기 1차저장탱크에서 배출된 처리수를 여과하는 나노여과막(NF)을 포함하는 나노여과장치를 포함하고,
상기 이온물질 제거장치는,
상기 1차저장탱크와 상기 결정화장치를 연결하는 결정화공급배관;
상기 1차저장탱크와 상기 나노여과장치를 연결하는 NF공급배관; 및
상기 결정화공급배관과 상기 NF공급배관의 분기점에 배치되어 유로를 제어하는 공급밸브를 포함하는 이동형 스마트워터 시스템.An oil separator for separating the oil contained in the production water;
A high-rate coagulative precipitation unit for removing particulate matter contained in the produced water supplied from the oil water separator;
A primary storage tank for storing the treated water discharged from the high-speed flocculation and sedimentation apparatus;
An ion material removing device for filtering the treated water discharged from the primary storage tank to remove salts; And
And a smart water device for producing the smart water by injecting ions into the process water discharged from the ion material removing device,
Wherein the ion material removing device comprises:
A crystallization apparatus for precipitating salts contained in the treated water discharged from the primary storage tank; And
And a nanofiltration membrane (NF) for filtering the treated water discharged from the primary storage tank,
Wherein the ion material removing device comprises:
A crystallization supply pipe connecting the primary storage tank and the crystallization device;
An NF supply pipe connecting the primary storage tank and the nanofiltration device; And
And a supply valve that is disposed at a branch point between the crystallization supply pipe and the NF supply pipe to control a flow path.
상기 유수분리장치에서 공급된 생산수에 포함된 입자성 물질을 제거하는 고속응집침전장치(High-rate coagulative precipitation unit);
상기 고속응집침전장치에서 배출된 처리수에서 염을 제거하는 이온물질 제거장치; 및
상기 이온물질 제거장치에서 배출된 처리수에 습윤성을 개선하는 이온을 주입하여 스마트워터를 제조하는 스마트워터장치를 포함하고,
상기 이온물질 제거장치는,
염을 석출시키는 결정화(Crystallization)장치;
나노여과막(NF)을 포함하는 나노여과장치; 및
상기 결정화장치와 상기 나노여과장치중 어느 하나에 처리수를 공급하도록 유로를 제어하는 제어부를 포함하는 이동형 스마트워터 시스템.An oil separator for separating the oil contained in the produced water from the crude oil;
A high-rate coagulative precipitation unit for removing particulate matter contained in the produced water supplied from the oil water separator;
An ion material removal device for removing the salt from the treated water discharged from the high-speed flocculation and sedimentation apparatus; And
And a smart water device for producing smart water by injecting ions for improving wettability into the treated water discharged from the ion material removing device,
Wherein the ion material removing device comprises:
Crystallization apparatus for precipitating salts;
A nanofiltration device comprising a nanofiltration membrane (NF); And
And a control unit for controlling the flow channel to supply treatment water to either one of the crystallization apparatus and the nanofiltration apparatus.
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KR1020180049035A KR101995822B1 (en) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | Movable smart water system |
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KR1020180049035A KR101995822B1 (en) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | Movable smart water system |
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