RU2247232C2 - Method for processing water for extraction of oil by thermal methods - Google Patents
Method for processing water for extraction of oil by thermal methods Download PDFInfo
- Publication number
- RU2247232C2 RU2247232C2 RU2000121125/03A RU2000121125A RU2247232C2 RU 2247232 C2 RU2247232 C2 RU 2247232C2 RU 2000121125/03 A RU2000121125/03 A RU 2000121125/03A RU 2000121125 A RU2000121125 A RU 2000121125A RU 2247232 C2 RU2247232 C2 RU 2247232C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- stream
- fraction
- steam
- energy
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 250
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 129
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims description 24
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 21
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 65
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 85
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 claims description 81
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 55
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 52
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 51
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 43
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 36
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 36
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 35
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 32
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 29
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 25
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 25
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 20
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 19
- 239000008398 formation water Substances 0.000 claims description 18
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 11
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 7
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 7
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 7
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 7
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 7
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims description 6
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 claims description 5
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 5
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 3
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 2
- 238000010025 steaming Methods 0.000 claims description 2
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims 2
- 239000011551 heat transfer agent Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 4
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 abstract 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 21
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 18
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 15
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 11
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical class O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 5
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 4
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010794 Cyclic Steam Stimulation Methods 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 3
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 2
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940091250 magnesium supplement Drugs 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010795 Steam Flooding Methods 0.000 description 1
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000012223 aqueous fraction Substances 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 235000012206 bottled water Nutrition 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 235000019402 calcium peroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 239000008233 hard water Substances 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 1
- 229960000869 magnesium oxide Drugs 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000011555 saturated liquid Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/34—Arrangements for separating materials produced by the well
- E21B43/40—Separation associated with re-injection of separated materials
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к высокоэффективному способу дистилляции воды и установке для этого способа, и более конкретно, настоящее изобретение относится к высокоэффективному способу дистилляции воды, используемый для добычи сырой нефти тепловыми методами, при котором получают минимальное засорение и образование накипи в рабочем оборудовании в течение долгого периода работы.The present invention relates to a highly efficient method for distillation of water and an apparatus for this method, and more specifically, the present invention relates to a highly efficient method for distillation of water used for the extraction of crude oil by thermal methods, which provides minimal clogging and scale formation in working equipment for a long period work.
В различных регионах мира добыча сырой нефти, углеводородного материала, имеющего значительно более высокую вязкость или измеренную в градусах Американского нефтяного института (АНИ) более низкую плотность (меньше чем 20° АНИ, типично 7-12° АНИ), чем у традиционного нефтяного сырья, является более трудоемким и требует повышенной термостимуляции подземного природного резервуара. Более конкретно, в Западной Канаде производители сырых нефтей используют технологию нагнетания в резервуар пара под высоким давлением при типичном избыточном давлении от около 1500 до 3000 ф/кв.дюйм (105,5-210,9 кг/см3), и в некоторых случаях 150 ф/кв.дюйм (10,55 кг/см3). Тепловую энергию пара, генерируемую установкой, известной как парогенератор, до 60-80% качества пара, инжектируют в вертикальные или горизонтальные системы скважин для снижения вязкости сырой нефти. Текучую сырую нефть собирают в смежных добывающих скважинах и комбинацию сырой нефти, эмульсии нефть/вода, конденсированного пара и образуемой жесткой воды (известной как пластовая вода) поставляют на поверхность. Используя наземное оборудование, сырую нефть отделяют от технологических жидкостей и извлекают для коммерческой продажи. Пластовую воду, обычно извлекаемую в соотношении вода/нефть от 2 до 5, обычно сбрасывают в скважину для сброса промысловых сточных вод. Добавляемую воду из источника грунтовых вод, на который имеется санкционированное разрешение, используют для питания парогенератора. Как правило, требуется минимальная очистка добавляемой воды для снижения жесткости и количества соединений двуокиси кремния с тем, чтобы избежать образования накипи на поверхностях теплообменника парогенератора и предотвратить опасность поломки оборудования. В некоторых системах оборудования концентрированную пластовую воду из слива парогенератора отделяют от нагнетаемого в резервуар пара и сбрасывают в подходящие глубокие скважины для сброса сточных вод. Такую концентрированную пластовую воду также называют отпаренным потоком. Это предотвращает нагнетание в резервуар избыточного и ненужного количества горячей воды в процессе воздействия паром. Типичными, используемыми в настоящее время способами добычи сырых нефтей являются способ циклического воздействия паром (CCS или Hull n’ Puff) и способ гравитационного дренирования при помощи пара (SAGD).In various regions of the world, the extraction of crude oil, a hydrocarbon material having a significantly higher viscosity or a lower density measured in degrees from the American Petroleum Institute (ANI) (less than 20 ° ANI, typically 7-12 ° ANI), than that of traditional petroleum feedstocks, It is more labor-intensive and requires increased thermal stimulation of the underground natural reservoir. More specifically, in Western Canada, crude oil producers use high pressure steam injection technology at a typical pressure range of about 1,500 to 3,000 psi (105.5-210.9 kg / cm 3 ), and in some
В связи с общественными требованиями и правилами производители тяжелых нефтей должны осуществлять регенерацию и повторное использование воды, а на некоторых предприятиях требуется нулевой сброс сточных вод. Это означает, что 100% используемой воды подлежит восстановлению и повторному использованию и никакие сточные воды не подлежат спуску за пределами места разработки. Пластовая вода, извлекаемая в установках отделения нефти и сепараторах пара высокого давления, содержит компоненты жесткости, растворенную и суспендированную двуокись кремния и коллоидные соединения (глину), а также растворенные твердые вещества, такие как хлорид натрия. Если такую соленую воду рециркулировать без обработки, подвергается риску работа парогенераторов из-за засорения и накипи.Due to public requirements and regulations, heavy oil producers must regenerate and reuse water, and some enterprises require zero discharge of wastewater. This means that 100% of the water used is recoverable and reusable and no wastewater can be discharged outside the development site. The produced water recovered in the oil separation units and high pressure steam separators contains hardness components, dissolved and suspended silica and colloidal compounds (clay), as well as dissolved solids such as sodium chloride. If such salt water is recycled without treatment, steam generators are at risk due to clogging and scale.
Еще одной проблемой, с которой сегодня сталкиваются при использовании метода стимуляции паром для добычи сырых нефтей, является то, что для увеличения извлечения нефти с повышением рабочих температур продуктивных коллекторов от 230 до 400° F (110-204,4° С) температура извлекаемых текучих сред (нефти и воды) повышается. Для облегчения обычной практики атмосферного разделения нефти и воды создают значительные количества водяного пара, когда давление текучей среды снижается. Этот водяной пар типично конденсируют при помощи наружных средств, таких как воздухоохладитель, для извлечения конденсированной воды. Тепловая энергия конденсируемого пара выпускается в атмосферу в качестве отходов.Another problem that is encountered today when using the steam stimulation method for the extraction of crude oils is that to increase oil recovery with increasing operating temperatures of productive reservoirs from 230 to 400 ° F (110-204.4 ° C), the temperature of the extracted fluid media (oil and water) rises. To facilitate the usual practice of atmospheric separation of oil and water, significant quantities of water vapor are generated when the pressure of the fluid decreases. This water vapor is typically condensed by external means, such as an air cooler, to recover condensed water. The thermal energy of condensed steam is released into the atmosphere as waste.
Вплоть до настоящего изобретения сочетание утилизации энергии отработавшего тепла с высокоэффективным способом дистилляционной очистки воды, при котором не происходит засорения оборудования, рециркулированием попутно добываемой вместе с сырой нефтью воды и отходов насыщенного солевого раствора было технически и коммерчески ограничено.Up to the present invention, the combination of waste heat energy recovery with a highly efficient distillation water purification method, in which there is no clogging of equipment, by recycling the water produced along with the crude oil and waste brine was technically and commercially limited.
В основном, дистилляционная очистка воды является высокоэффективным способом выпаривания чистого водного дистиллята и извлечения концентрированного жидкого или твердого вещества, содержащего большое количество нелетучих компонентов. Такой способ может быть эффективным средством извлечения очищенной воды из загрязненных источников. Однако способ дистилляционной очистки воды обычно имеет ряд недостатков, и все они связаны с загрязнением оборудования или образованием в нем накипи из-за присутствия в подлежащей перегонке текучей среде минералов или других компонентов. Обычные образующие твердый осадок соединения включают кальций, магний и кремний. Загрязнение или в большей степени образование твердого осадка на теплопроводящих поверхностях оказывает вредное действие на работу теплопроводных компонентов, выводя из строя работу обычного способа дистилляции.Basically, distillation water treatment is a highly efficient way to evaporate a pure aqueous distillate and recover a concentrated liquid or solid substance containing a large amount of non-volatile components. Such a method can be an effective means of extracting purified water from contaminated sources. However, the method of distillative water treatment usually has several disadvantages, and all of them are associated with contamination of the equipment or the formation of scale in it due to the presence of minerals or other components in the fluid to be distilled. Common solid precipitating compounds include calcium, magnesium, and silicon. Pollution or, to a greater extent, the formation of a solid precipitate on heat-conducting surfaces has a harmful effect on the operation of heat-conducting components, disabling the operation of the conventional distillation method.
В патенте США 4566947 от 28.01.1986 раскрыт обычный способ дистилляции, но не указаны основные факторы, необходимые для предотвращения загрязнения, или применение способа для очистки пластовой воды, являющейся сопутствующим компонентом при добыче тяжелых нефтей. Наиболее важным местом в этом патенте является графа 7, начиная со строки 55, касательно Фиг.4, где отмечается следующее: “Способу который использует паровой компрессор 307 таким путем, является выгодным в случае, когда подаваемая жидкость способствует осаждению твердых веществ при конденсации ее летучего компонента или засорению материалом, подобным пеку, что может вызвать аварию или привести к трудоемкому ремонту и обслуживанию компрессора. С использованием описанной выше схемы оборудования только пар из испарителя проходит через компрессор 307, предотвращая таким образом возникновение таких неполадок. Внутреннюю часть трубопровода 350 и испарителя 352 можно поддерживать чистыми при использовании подходящих средств промывки. Вышеуказанный способ обладает преимуществами особенно, когда остаточная жидкость является водой, поскольку представляется возможным добавлять через трубопровод 353 дешевую, не требующую регенерации техническую воду. Когда вода, которая собирается на дне колонны 306, не содержит веществ, которые загрязняют внутреннюю часть компрессора 307, ее можно подавать в испаритель через трубопровод 353 для поддержания постоянного уровня жидкости в испарителе.US Pat. No. 4,566,947 dated January 28, 1986, discloses a conventional distillation method, but does not indicate the main factors necessary to prevent contamination, or the use of a method for treating formation water, which is an accompanying component in the production of heavy oils. The most important place in this patent is column 7, starting from line 55, with respect to Figure 4, where the following is noted: “The method that uses the steam compressor 307 in this way is advantageous in the case where the feed liquid contributes to the deposition of solids during condensation of its volatile component or clogging with material like pitch, which can cause an accident or lead to time-consuming repair and maintenance of the compressor. Using the equipment circuit described above, only vapor from the evaporator passes through compressor 307, thereby preventing such malfunctions. The interior of
Фиг.4 этого патента воспроизводится ниже, также как и дополнительная фигура (измененная Фиг.4), по существу соответствующая Фиг.4, которая включает устройство, представленное заявителями, для осуществления данного способа.Figure 4 of this patent is reproduced below, as well as an additional figure (amended Figure 4), essentially corresponding to Figure 4, which includes a device submitted by the applicants for implementing this method.
Как видно из рассмотрения Фиг.4 указанного патента и устройства заявителей, наложенного на схему этого патента, если к патенту США №4566947 добавить схему принудительной циркуляции испарителя и при определении конкретного соотношения потоков пара, представляющая остаточную жидкость вода может содержать загрязняющие вещества и при этом работать без загрязнения или образования накипи на нагреваемых поверхностях.As can be seen from the consideration of Figure 4 of this patent and the applicants' device, superimposed on the scheme of this patent, if to the US patent No. 4566947 add a forced circulation circuit of the evaporator and when determining the specific ratio of steam flows, the residual liquid water may contain pollutants and work without pollution or scaling on heated surfaces.
На Фиг.4 указанного патента трубопроводы 340 и 353 не соединяются. Нет соединения донной части 306 с трубопроводом 353. Секцию 306 в колонне определяют, как донную часть колонны, содержащую остаточную жидкость с заранее определенной концентрацией аммиака. В этом патенте отмечается тот факт, что способ обладает преимуществами, особенно когда остаточная жидкость является водой. Предполагается, что эти фигуры не предлагают и не определяют природу циркуляции остатков со дна колонны. Имеется только общее упоминание потоков 34 и 35 в графе 3, строки 19 по 23. Указано, что остаточную жидкость в колонне 1 направляют в испаритель через трубопровод 34, а нагретую остаточную жидкость - через трубопровод 35. Кроме того, в строке 20 указано, что жидкие остатки со дна колонны нагревают путем получения тепла от конденсации сжатого пара. После тщательного изучения описания этого изобретения оказалось, что в нем не содержится никакого упоминания о соотношении паров или пара и жидкости.In FIG. 4 of said patent,
В указанном патенте четко указано, что в случае, если вода, которая собирается на дне колонны, не содержит засоряющих веществ, эту воду можно подавать в испаритель. Настоящее изобретение не зависит от природы подаваемого потока, связанной с возможностью засорения испарителя. Воду, загрязненную загрязняющими примесями, можно подавать непосредственно в испаритель без опасения его засорения или другого повреждения теплообменника. На самом деле это является прямо противоположным тому, на что указывается в патенте. При рассмотрении петлевой схемы на Фиг.4 патента все нагреваемые поверхности, связанные с жидкостями, скапливающимися на дне колонны, в изображенной установке никогда не контактируют с чем-либо другим, помимо воды, по существу не содержащей засоряющих оборудование загрязняющих веществ, при этом эту воду используют в качестве основной среды для отгонки аммиака из смеси аммиака и воды. В ссылочном патенте в графе 3, строка 19 указано"... остаточную жидкость колонны 1 направляют в испаритель 8 через трубопровод 34, где ее нагревают путем получения тепла от конденсации сжатого [таким путем] пара из компрессора 7, при этом нагретую остаточную жидкость циркулируют в донную часть колонны 6 через трубопровод 35".The said patent clearly states that if the water that collects at the bottom of the column does not contain any clogging substances, this water can be fed to the evaporator. The present invention is independent of the nature of the feed stream associated with the possibility of clogging the evaporator. Water contaminated with contaminants can be fed directly to the evaporator without fear of clogging or other damage to the heat exchanger. In fact, this is the exact opposite of what is indicated in the patent. When considering the loop circuit in FIG. 4 of the patent, all heated surfaces associated with liquids accumulating at the bottom of the column in the depicted installation never come into contact with anything other than water, essentially free of contaminants contaminating the equipment, and this water used as the main medium for the distillation of ammonia from a mixture of ammonia and water. The reference patent in column 3, line 19 indicates "... the residual liquid of column 1 is sent to the evaporator 8 through
Если объединить указания из графы 7, приведенные выше, с указаниями из графы 3, результатом будут только засорение установки. В патенте США №4566947 путем объединения этих указаний предоставлена информация, которая может только вывести на засорение установки. В противоположность этому способ, представленный в настоящем изобретении, эффективно обеспечивает систему, в которой берут загрязненный примесями входящий поток, который содержит воду, и подают его в установку без какого-либо опасения засорения поверхностей теплообменника.If you combine the instructions from column 7 above with the instructions from column 3, the result will only be clogging the installation. US Pat. No. 4,566,947, by combining these indications, provides information that can only infest a unit. In contrast, the method of the present invention effectively provides a system in which an inlet stream that contains water is contaminated with impurities is taken and fed into the installation without any fear of clogging of the surfaces of the heat exchanger.
Это является возможным в свете признания пузырькового кипения и важности этого физического явления для поддержания мокрой поверхности в схеме, включающей теплообменник. Как известно, пузырьковый режим кипения для скоплений воды при атмосферном давлении представляет весьма специфическую область, где образуются отдельные пузырьки. Это было определено в ссылочном документе Principles of Heat Transfer, Third Edition, Frank Kreith; и Heat Transfer, Seventh Edition, J.P.Holman.This is possible in light of the recognition of bubble boiling and the importance of this physical phenomenon in maintaining a wet surface in a circuit including a heat exchanger. As is known, the bubbling boiling regime for accumulations of water at atmospheric pressure is a very specific region where individual bubbles form. This was defined in the reference document Principles of Heat Transfer, Third Edition, Frank Kreith; and Heat Transfer, Seventh Edition, J.P. Holman.
Ссылка Principles of Heat Transfer на стр.498 содержит обсуждение относительно стабильной пленки и пузырькового кипения. В этом отрывке ссылаются на Фиг.10-2, как иллюстрирующую пузырьковое кипение. Очевидно, что отдельные пузырьки образуются на проволоке, показанной на фигуре. Это явление также иллюстрируется на Фиг.9-5 на стр.520 второго ссылочного документа. Heat Transfer. В этой ссылке автор действительно признает на стр.519, что существует значительное расхождение во мнениях относительно механизма пузырькового кипения. В данном конкретном случае признается важность поддержания пузырькового кипения. Эта концепция является важной для сохранения влажной поверхности на теплообменнике, и именно это способствует тому, что поступающий поток, содержащий какие-либо загрязняющие вещества, не контактирует с поверхностью теплообменника и не существует какого-либо риска его засорения. Когда доля пара составляет более 50%, теплообменник действительно засоряется.The Principles of Heat Transfer link on page 498 discusses relatively stable film and bubble boiling. In this passage, reference is made to FIGS. 10-2 as illustrating bubble boiling. Obviously, individual bubbles form on the wire shown in the figure. This phenomenon is also illustrated in FIGS. 9-5 on page 520 of the second reference document. Heat Transfer. In this reference, the author does acknowledge on page 519 that there is a significant divergence of opinion regarding the mechanism of bubble boiling. In this particular case, the importance of maintaining bubble boiling is recognized. This concept is important for maintaining a moist surface on the heat exchanger, and it is this that helps ensure that the incoming stream containing any contaminants does not come into contact with the surface of the heat exchanger and there is no risk of clogging. When the proportion of steam is more than 50%, the heat exchanger is really clogged.
Представленная ниже технология обеспечивает очистку поступающего потока, содержащего засоряющие примеси. Засоряющие примеси в поступающем потоке могут вступать в непосредственный контакт с поверхностью теплообменника без какого-либо ее засорения. Эта последняя особенность не представляется возможной в изобретении по указанному патенту США по его собственному признанию. Этот отрывок из описания представлен выше. Именно признание вышеуказанных принципов является тем, что позволяет данному способу достичь желаемых результатов. Метод этого патента просто не применим к данному изобретению.The technology below provides the purification of an incoming stream containing clogging impurities. Clogging impurities in the incoming stream can come into direct contact with the surface of the heat exchanger without any clogging. This last feature is not possible in the invention according to the specified US patent by his own admission. This excerpt from the description is presented above. The recognition of the above principles is what allows this method to achieve the desired results. The method of this patent is simply not applicable to this invention.
Другой общей проблемой типичных способов дистилляционной очистки воды является необходимость потребления большого количества энергии. Без источника энергии отработанного тепла и средств эффективной регенерации этой потребляемой энергии, количество необходимой энергии эквивалентно скрытой теплоте испарения воды при заданных давлении или температуре. Дистилляция воды в таких условиях не может быть коммерческим способом, используемым для улучшения качества воды. Объектом промысла при извлечении сырых нефтей являются высокоэнергетические потоки текучих сред, подходящие в качестве источников для регенерации энергии отработанного тепла.Another common problem with typical distillation water treatment methods is the need to consume large amounts of energy. Without an energy source of waste heat and means of efficiently regenerating this consumed energy, the amount of energy needed is equivalent to the latent heat of evaporation of water at a given pressure or temperature. Water distillation under such conditions cannot be the commercial method used to improve water quality. The extraction target for crude oils is high-energy fluid flows suitable as sources for regenerating waste heat energy.
Для решения проблем, связанных с традиционными способами дистилляции, необходимо учитывать следующие переменные величины. Следующие три уравнения представляют основные зависимости передачи тепла в рамках системы дистилляции воды:To solve the problems associated with traditional distillation methods, the following variables must be considered. The following three equations represent the main dependencies of heat transfer in a water distillation system:
О(общ)=U· A· LMTD (1)O (total) = U · A · LMTD (1)
Q(обнаруженной теплоты)=m· CP· (T1-T2) (2)Q (detected heat) = m · CP · (T1-T2) (2)
Q(скрытой теплоты)=m· L (3)Q (latent heat) = mL (3)
где Q=количество передаваемого тепла (ВТГ час-1 (ВTU=британская тепловая единица))where Q = amount of heat transferred (VTG hour -1 (BTU = British thermal unit))
U=общий коэффициент теплопередачи или способность системы к передаче тепла (BTU час-1 фут-2 F-1)U = total heat transfer coefficient or system heat transfer capacity (BTU hour -1 ft -2 F -1 )
А=площадь поверхности теплопередачи (фут2)A = heat transfer surface area (ft 2 )
LMTD=среднее логарифмическое значение температурного дифференциала или теплопередача системы (F)LMTD = logarithmic value of the temperature differential or system heat transfer (F)
m=массовый расход жидкости в жидком или газообразном состоянии (фунт час-1)m = mass flow rate of the liquid in a liquid or gaseous state (lb hour -1 )
Ср=удельная теплоемкость жидкости (BTU час-1 F-1)Cf = specific heat of the liquid (BTU hour -1 F -1 )
T1, T2=температура жидкости, поступающей в систему или выходящей из системы (F)T1, T2 = temperature of the fluid entering or leaving the system (F)
L=скрытая теплота испарения или конденсации (BTU фунт-1)L = latent heat of vaporization or condensation (BTU lb -1 )
Для того чтобы получить эффективную систему дистилляции, количество обмененного и регенерированного тепла Q, выраженное приведенными уравнениями, должно быть доведено до максимума, но при этом с соблюдением практических ограничений для остальных переменных и с предотвращением образования накипи и засорения. Для определенной текучей среды и динамики текучей среды в рамках определенной теплообменной установки переменные U, Ср и L относительно не изменяются. Поэтому для решения проблем, связанных с дистилляционной очисткой содержащей загрязняющие примеси воды, особое внимание должно быть уделено переменным A, Q/A, LMTD, m и Т1 и Т2.In order to obtain an effective distillation system, the amount of exchanged and regenerated heat Q, expressed by the above equations, should be maximized, but at the same time, observing practical restrictions for the remaining variables and preventing the formation of scale and clogging. For a specific fluid and fluid dynamics within a specific heat exchange installation, the variables U, Cp and L are relatively unchanged. Therefore, to solve the problems associated with the distillation treatment of water containing contaminants, special attention should be paid to the variables A, Q / A, LMTD, m and T1 and T2.
С тем, чтобы полностью решить проблемы, связанные с дистилляцией содержащей загрязняющие примеси воды из средств добычи сырой нефти тепловым методом, и предотвратить образование накипи, помимо основных уравнении, которые приведены выше, необходимо учитывать и другие факторы:In order to completely solve the problems associated with the distillation of pollutant-containing water from crude oil by thermal methods and to prevent scale formation, in addition to the basic equations given above, other factors must be taken into account:
трансформирование эффективных источников энергии отработанного тепла;transformation of efficient energy sources of waste heat;
скорость, с которой тепло передается в рамках дистилляционной системы, известная как расход тепла или QA-1 (BTU час-1 фут-2);the rate at which heat is transferred through the distillation system, known as heat consumption or QA -1 (BTU hour -1 foot -2 );
уровень загрязняющих примесей в концентрате;level of contaminants in the concentrate;
конечная точка кипения концентрата относительно температуры насыщения выпариваемого пара;the final boiling point of the concentrate relative to the saturation temperature of the evaporated steam;
степень перенасыщения и уровень осаждения концентрата;degree of supersaturation and sedimentation level of the concentrate;
уровень испарения выпариваемого пара.evaporation rate of evaporated steam.
До настоящего изобретения эффективная регенерация энергии отработанного тепла из средств добычи сырой нефти и доведение до максимума количества передаваемого и регенерируемого тепла при использовании способа дистилляционной очистки воды, в котором отсутствует тенденция к засорению или образованию накипи, не могли быть реализованы в течение долгого времени.Prior to the present invention, efficient recovery of waste heat energy from crude oil production facilities and maximizing the amount of heat transferred and regenerated by using a distillation water treatment method that does not tend to clog or scale, could not be realized for a long time.
Был разработан способ, который является как энергетически эффективным, так и устраняет проблемы образования накипи, с которыми ранее сталкивались при дистилляционной очистке воды, содержащей, среди прочих, такие загрязняющие примеси, как органические соединения, неорганические соединения, металлы.A method has been developed that is both energy-efficient and eliminates the problems of scale formation that had previously been encountered in the distillation treatment of water containing, among others, contaminants such as organic compounds, inorganic compounds, metals.
Изобретение далее развивает концепцию, определенную в начальной заявке. Прежние концепции связывали два различных понятия, включающих дистилляцию или многоцелевую дистилляционную очистку воды с использованием рекомпрессии пара и регенерацию отработанного тепла в сочетании с уникальной схемой регенерации тепла. Было обнаружено, что путем дальнейшего объединения регенерации низкосортной тепловой энергии из установки добычи сырой нефти тепловым методом с имеющей уникальную конфигурацию схемой регенерации и передачи тепла с принудительной конвекцией можно получить весьма благоприятные результаты, а именно получение максимума теплопередачи, исключение или сведение к минимуму необходимости в энергии сжатия и поддержание желаемой схемы принудительной конвекции так, чтобы не допустить проводимости, приводящей к образованию накипи на теплообменниках, что обычно происходит при практическом применении обычных методов дистилляции.The invention further develops the concept defined in the initial application. Previous concepts linked two different concepts, including distillation or multi-purpose distillation water treatment using steam recompression and waste heat recovery in combination with a unique heat recovery scheme. It was found that by further combining the recovery of low-grade heat from a thermal oil recovery unit with a unique configuration of the heat recovery and transfer system with forced convection, very favorable results can be obtained, namely, obtaining maximum heat transfer, eliminating or minimizing the need for energy compressing and maintaining the desired forced convection pattern so as to prevent conductivity leading to scale formation in the heat transfer nicknames that usually occurs in the practical application of conventional distillation methods.
Было обнаружено, что использование энергии отработанного тепла из установки добычи сырой нефти можно регенерировать в схеме теплопередачи, и этот источник низкосортной энергии, которую в большинстве случаев сбрасывали как избыточную энергию или нерегенерируемую энергию, используют для снижения или сведения к нулю количества требуемого сжатия для обработки сточной воды и значительного снижения коммерческой выгодности этого способа.It was found that the use of waste heat energy from a crude oil recovery unit can be regenerated in a heat transfer scheme, and this low-grade energy source, which in most cases was dumped as excess energy or non-regenerated energy, is used to reduce or reduce to zero the amount of compression required to process waste water and a significant reduction in the commercial profitability of this method.
Согласно представленной методике источник энергии представляет спускаемую жидкость высокого давления из сепаратора пара высокого давления, которую испаряют для снижения давления с получением низкосортного пара и горячей пластовой воды при избыточном давлении 10-15 ф/кв.дюйм (0,7-1 кг/см2). Пар низкого давления используют в нагреваемом сепараторе в качестве источника тепла для выпаривания очищенной воды, которая затем конденсируется с получением высококачественной воды для подачи в паровой котел. Горячий концентрированный отпаренный поток используют для предварительного нагрева поступающего потока пластовой воды перед его поступлением в нагреваемый сепаратор.According to the presented methodology, the energy source is a high-pressure discharged liquid from a high-pressure steam separator, which is evaporated to reduce pressure to obtain low-grade steam and hot formation water at an overpressure of 10-15 psi (0.7-1 kg / cm 2 ) Low pressure steam is used in a heated separator as a heat source for evaporating purified water, which then condenses to produce high-quality water for supply to a steam boiler. Hot concentrated steamed stream is used to preheat the incoming stream of produced water before it enters the heated separator.
Кроме того, от сброса давления рабочих жидкостей, выходящих из резервуара для сырой нефти, получают значительный источник отработанной энергии. Давление рабочих текучих сред, обычно составляющее при их выходе из резервуара 50-300 ф/кв.дюйм (3,5-21,09 кг/см2), сбрасывают до около атмосферного в сепараторе дегазирования. Рабочие текучие среды нефть/вода передают в обычное устройство атмосферного разделения нефти/воды, известное специалистам. Отработанную энергию можно извлекать двумя способами. Если в способе добычи сырой нефти не используют транспортирующий газ и после устья скважины в рабочих текучих средах присутствует лишь минимальное количество попутного газа, отработанный пар отделяют из резервуара дегазирования и подают в высокоэффективную дистилляционную установку для регенерации энергии отработанного тепла. Если используют транспортирующий газ в стволе скважины для получения сырой нефти и/или в рабочих текучих средах присутствует относительно большое количество попутного газа, тогда энергию отработанного тепла можно регенерировать с использованием подходящих средств теплообмена и передавать посредством горячей текучей среды в высокоэффективную дистилляционную установку для регенерации энергии отработанного тепла. В этом примере охлажденные рабочие текучие среды дегазируют в резервуаре дегазирования без ощутимых потерь пара. Существующий уровень техники для методов теплового стимулирования - это усиление режима в коллекторе нефти для увеличения добычи сырой нефти, что дает более высокие температуры рабочих текучих сред в стволе добывающей скважины. Эти температуры достигают уровня типично выше 230-400° F (110-204,4° С) и даже 500° F (260° C). Поэтому значительное количество регенерируемой энергии отработанного тепла является доступным в виде источника для высокоэффективной установки дистилляционной очистки воды.In addition, a significant source of waste energy is obtained from the depressurization of the working fluids exiting the crude oil tank. The pressure of the working fluid, usually when they exit the tank 50-300 psi (3.5-21.09 kg / cm 2 ), dump to about atmospheric in the degassing separator. The working oil / water fluids are transferred to a conventional atmospheric oil / water separation device known to those skilled in the art. Waste energy can be extracted in two ways. If the carrier gas is not used in the crude oil production method and after the wellhead in the working fluids there is only a minimal amount of associated gas, the exhaust steam is separated from the degassing tank and fed to a highly efficient distillation unit for recovering the energy of the waste heat. If a carrier gas is used in the wellbore to produce crude oil and / or a relatively large amount of associated gas is present in the working fluids, then the waste heat energy can be regenerated using suitable heat transfer means and transferred through the hot fluid to a highly efficient distillation unit for recovering the spent energy heat. In this example, the cooled working fluids are degassed in a degassing tank without any noticeable vapor loss. The current state of the art for thermal stimulation methods is to enhance the regime in the oil reservoir to increase crude oil production, which gives higher temperatures of the working fluids in the wellbore. These temperatures reach levels typically above 230-400 ° F (110-204.4 ° C) and even 500 ° F (260 ° C). Therefore, a significant amount of regenerated waste heat energy is available as a source for a highly efficient distillation water treatment plant.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание улучшенного эффективного извлечения пластовой воды для дистилляционной очистки воды, содержащей органические, неорганические соединения, металлы и другие загрязняющие соединения, что в результате дает очищенную водную фракцию, не содержащую загрязняющих примесей, и кроме того не приводит к образованию накипи в установке дистилляции.The technical result of the present invention is the creation of improved effective extraction of produced water for distillation treatment of water containing organic, inorganic compounds, metals and other pollutants, which results in a purified aqueous fraction that does not contain pollutants, and in addition does not lead to the formation of scale in distillation unit.
Этот технический результат достигается тем, что способ получения энергии для обработки воды, используемый при добыче сырой нефти из нефтеносного пласта, содержащего сырую нефть и воду, согласно изобретению, содержит следующие стадии:This technical result is achieved in that the method of producing energy for water treatment, used in the extraction of crude oil from an oil reservoir containing crude oil and water, according to the invention, comprises the following steps:
а) обеспечение поступающего потока воды;a) ensuring the incoming flow of water;
б) обработка поступающего потока воды для образования фракции пара и фракции жидкости;b) processing the incoming water stream to form a vapor fraction and a liquid fraction;
в) использование паросепаратора для разделения фракции пара и фракции жидкости;c) the use of a steam separator to separate the vapor fraction and the liquid fraction;
г) разделение фракции пара и фракции жидкости;d) separation of the vapor fraction and the liquid fraction;
д) использование сепаратора нефти и воды и установки дистилляции воды;e) the use of an oil and water separator and a water distillation unit;
е) нагнетание в резервуар фракции пара;f) injection into the reservoir of the vapor fraction;
ж) сбор сырой нефти и пластовой воды из нефтяного пласта в сепараторе нефти и воды;g) the collection of crude oil and produced water from the oil reservoir in the oil and water separator;
з) разделение сырой нефти и пластовой воды из сепаратора;h) separation of crude oil and produced water from the separator;
и) подача тепловой энергии, содержащейся во фракции жидкости, в установку дистилляции воды;i) supply of thermal energy contained in the liquid fraction to the water distillation unit;
к) обработка пластовой воды в установке дистилляции воды.j) treatment of produced water in a water distillation unit.
Поступающий поток воды кондиционируют перед его контактированием с парогенератором. Поступающий поток воды кондиционируют для удаления минеральных примесей.The incoming water stream is conditioned before being contacted with a steam generator. The incoming water stream is conditioned to remove mineral impurities.
Сырая нефть со стадии з) имеет плотность от 7 до 20° по шкале Американского нефтяного института.Crude oil from stage h) has a density of 7 to 20 ° on the scale of the American Petroleum Institute.
Способ может дополнительно включать стадию использования теплообменника для получения, по меньшей мере, части тепловой энергии в фракции жидкости.The method may further include the step of using a heat exchanger to obtain at least a portion of the thermal energy in the liquid fraction.
Способ может дополнительно включать стадию подогрева поступающего потока воды при помощи, по меньшей мере, части полученной энергии из теплообменника.The method may further include the step of heating the incoming water stream with at least a portion of the energy received from the heat exchanger.
Добыча сырой нефти может включать гравитационный дренажный метод добычи при помощи пара.Crude oil production may include a gravity drainage method of steam production.
Добыча сырой нефти может включать метод циклической стимуляции паром.Crude oil production may include cyclic steam stimulation.
Добыча сырой нефти может включать метод выталкивания паром и газом.Crude oil production may include steam and gas propulsion.
Вышеуказанный технический результат достигается также и тем, что обеспечивается способ получения энергии из оборудования для добычи сырой нефти, содержащейся в нефтеносном пласте, при этом энергию обработки воды получают при извлечении сырой нефти, при этом указанный способ согласно изобретению содержит следующие стадии:The above technical result is also achieved by the fact that it provides a method of obtaining energy from equipment for the extraction of crude oil contained in the oil reservoir, while the energy of water treatment is obtained by extracting crude oil, while the specified method according to the invention contains the following stages:
а) использование источника пара, содержащего фракцию пара и фракцию жидкости;a) using a steam source containing a vapor fraction and a liquid fraction;
б) использование сепаратора нефть-вода и установки дистилляции воды;b) the use of an oil-water separator and a water distillation plant;
в) нагнетание в нефтеносный пласт, по меньшей мере, части фракции пара и фракции жидкости для извлечения сырой нефти;C) injection into the oil reservoir, at least part of the vapor fraction and the liquid fraction to extract crude oil;
г) сбор сырой нефти и воды из нефтяного пласта в сепараторе нефти и воды;d) the collection of crude oil and water from the oil reservoir in the oil and water separator;
д) разделение сырой нефти и пластовой воды из сепаратора;d) separation of crude oil and produced water from the separator;
е) подача в установку дистилляции воды тепловой энергии, содержащейся во фракции жидкости;f) supplying thermal energy contained in the liquid fraction to the water distillation unit;
ж) обработка пластовой воды в установке дистилляции воды.g) treatment of produced water in a water distillation unit.
Способ получения энергии при обработке сырой нефти для очистки воды, полученной при извлечении сырой нефти, согласно изобретению, содержит следующие стадии:A method of producing energy in the processing of crude oil for purification of water obtained from the extraction of crude oil according to the invention comprises the following steps:
а) обеспечение продувочного потока высокого давления;a) providing a purge flow of high pressure;
б) мгновенное испарение продувочного потока высокого давления с образованием потока отработанной энергии низкого давления и концентрированного отпаренного потока;b) instantaneous evaporation of the purge stream of high pressure with the formation of a stream of spent energy low pressure and concentrated stripped stream;
в) выпаривание пластовой воды при помощи потока отработанной энергии низкого давления;c) evaporation of produced water using a stream of waste energy of low pressure;
г) предварительный нагрев поступающего потока пластовой воды при помощи концентрированного отпаренного потока;g) pre-heating the incoming stream of produced water using concentrated steamed stream;
д) обеспечение схемы циркуляции текучей среды, включающей нагреваемый сепаратор и испарительный теплообменник, сообщающиеся посредством потока текучей среды;e) providing a fluid circulation circuit including a heated separator and an evaporative heat exchanger communicating through a fluid stream;
е) пропускание предварительно нагретого поступающего потока пластовой воды в нагреваемый сепаратор;e) passing a preheated incoming stream of formation water into a heated separator;
ж) пропускание отработанной энергии в испаритель для получения тепловой энергии;g) passing the spent energy to the evaporator to obtain thermal energy;
з) выпаривание потока пластовой воды при помощи отработанной энергии в испарителе-теплообменнике для образования фракции пара и концентрированной жидкой фракции, содержащей загрязняющие примеси;h) evaporation of the flow of produced water using the spent energy in the evaporator-heat exchanger to form a vapor fraction and a concentrated liquid fraction containing contaminants;
и) циркуляция, по меньшей мере, части концентрированной жидкой фракции через испаритель-теплообменник и нагреваемый сепаратор для поддержания отношения массы концентрата к фракции пара от 300 до 2, в результате чего получают от около 1% мас. до менее чем 50% мас. выхода фракции пара из испарителя-теплообменника с тем, чтобы предотвратить засорение и образование накипи в испарителе;i) the circulation of at least part of the concentrated liquid fraction through the evaporator-heat exchanger and a heated separator to maintain the mass ratio of the concentrate to the vapor fraction from 300 to 2, resulting in about 1% wt. up to less than 50% wt. the exit of the vapor fraction from the evaporator-heat exchanger in order to prevent clogging and scale formation in the evaporator;
к) конденсация фракции пара внешними конденсирующими средствами;j) condensation of the vapor fraction by external condensing means;
л) сбор фракции конденсированного пара и потока отработанной энергии, по существу не содержащих загрязняющих примесей.k) collecting the condensed vapor fraction and the waste energy stream substantially free of contaminants.
Выборочно можно использовать компрессор для конденсации части фракции пара до дистиллированной воды, когда количество отработанной энергии является достаточным для нагреваемого сепаратора.Optionally, a compressor can be used to condense part of the vapor fraction to distilled water when the amount of waste energy is sufficient for the heated separator.
Способ может включать стадию пропускания фракции пара в кристаллизатор твердых веществ для извлечения энергии, содержащейся во фракции пара, для образования твердых загрязняющих веществ в кристаллизаторе из нелетучих соединений, присутствующих в концентрированной жидкой фракции, содержащей загрязняющие примеси.The method may include the step of passing the vapor fraction into the crystallizer of solids to extract energy contained in the vapor fraction to form solid contaminants in the crystallizer from non-volatile compounds present in the concentrated liquid fraction containing contaminants.
Способ может включать стадию пропускания фракции пара во внешний конденсатор для конденсации пара в жидкость.The method may include the step of passing a vapor fraction into an external condenser to condense the vapor into a liquid.
Количество обрабатываемой содержащей загрязняющие примеси отработанной воды может быть эквивалентно количеству отработанной энергии, полученной данным способом.The amount of waste water treated containing contaminants may be equivalent to the amount of waste energy obtained by this method.
Поступающий поток может быть подвергнут схеме предварительной отработки перед предварительным нагревом. Схему предварительной обработки можно выбирать из группы, включающей следующее: фильтрацию, ионообмен, гравитационное разделение, химическую обработку и отпаривание.The incoming stream may be subjected to a pre-treatment scheme before pre-heating. The pretreatment scheme can be selected from the group including the following: filtration, ion exchange, gravity separation, chemical treatment and steaming.
Способ может дополнительно включать стадию подвергания конденсированного дистиллята схеме последующей обработки.The method may further include the step of subjecting the condensed distillate to a post-treatment scheme.
Схему последующей обработки можно выбирать из группы, включающей следующее: фильтрацию, ионообмен, углубленное окисление, адсорбцию и аэрацию.The post-treatment scheme can be selected from the group including the following: filtration, ion exchange, in-depth oxidation, adsorption and aeration.
Указанная выше масса содержит около 10% мас. концентрации пара.The above mass contains about 10% wt. steam concentration.
Пар можно конденсировать в теплообменнике типа пластина-пластина.Steam can be condensed in a plate-plate heat exchanger.
Следующим аспектом настоящего изобретения является создание способа получения энергии при обработке сырой нефти для обработки воды, полученной при добыче сырой нефти, согласно изобретению, содержащего следующие стадии:A further aspect of the present invention is to provide a method for producing energy in the processing of crude oil for processing water obtained from the extraction of crude oil according to the invention, comprising the following steps:
а) обеспечение продувочного потока высокого давления;a) providing a purge flow of high pressure;
б) мгновенное испарение продувочного потока высокого давления с образованием потока отработанной энергии низкого давления и концентрированного отпаренного потока;b) instantaneous evaporation of the purge stream of high pressure with the formation of a stream of spent energy low pressure and concentrated stripped stream;
в) выпаривание, по меньшей мере, части пластовой воды при помощи потока отработанной энергии низкого давления;c) evaporation of at least a portion of the formation water using a low pressure waste energy stream;
г) предварительный нагрев пластовой воды при помощи концентрированного отпаренного потока;g) pre-heating produced water using a concentrated steamed stream;
д) обеспечение схемы протекания текучей среды, включающей сообщающиеся нагреваемый сепаратор и испарительный теплообменник;e) providing a fluid flow pattern including interconnected heated separator and evaporative heat exchanger;
е) обеспечение схемы протекания паров, включающей нагреваемый сепаратор, средства компрессора и испаритель-теплообменник, сообщающиеся друг с другом;e) providing a vapor flow pattern including a heated separator, compressor means and an evaporator-heat exchanger communicating with each other;
ж) пропускание предварительно нагретой пластовой воды в нагреваемый сепаратор;g) passing the pre-heated produced water into the heated separator;
з) выпаривание предварительно нагретой пластовой воды при помощи отработанной энергии низкого давления и сжатого выпариваемого пара в испарительном теплообменнике для образования фракции пара и концентрированной жидкой фракции;h) evaporation of preheated formation water using the spent energy of low pressure and compressed evaporated steam in an evaporative heat exchanger to form a vapor fraction and a concentrated liquid fraction;
и) отработка фракции пара, образованной при помощи отработанной энергии низкого давления с помощью внешних средств конденсации;i) mining of the vapor fraction formed by the spent energy of low pressure using external means of condensation;
к) извлечение любого оставшегося количества фракции пара при помощи компрессора;j) recovering any remaining vapor fraction using a compressor;
л) циркуляция, по меньшей мере, части концентрированной жидкой фракции через испаритель-теплообменник и нагреваемый сепаратор для поддержания отношения массы концентрата к фракции пара от 300 до 2 для получения выхода фракции пара из испарителя-теплообменника в количестве от около 1% мас. до менее чем 50% мас. с тем, чтобы предотвратить засорение и образование накипи в испарителе-теплообменнике;k) the circulation of at least part of the concentrated liquid fraction through the evaporator-heat exchanger and the heated separator to maintain the ratio of the mass of the concentrate to the vapor fraction from 300 to 2 to obtain the output of the vapor fraction from the evaporator-heat exchanger in an amount of about 1% wt. up to less than 50% wt. in order to prevent clogging and scale formation in the evaporator-heat exchanger;
м) сбор фракции конденсированного пара и потока отработанной энергии, не содержащих загрязняющих примесей.m) collecting fractions of condensed steam and a stream of waste energy that does not contain contaminants.
И еще одним дополнительным аспектом настоящего изобретения является создание способа получения энергии при обработке сырой нефти для обработки воды, полученной при добыче сырой нефти, согласно изобретению, содержащего следующие стадии:And another additional aspect of the present invention is the creation of a method of producing energy in the processing of crude oil for processing water obtained from the extraction of crude oil, according to the invention, containing the following stages:
а) обеспечение продувочного потока высокого давления;a) providing a purge flow of high pressure;
б) мгновенное испарение продувочного потока высокого давления с образованием потока отработанной энергии низкого давления и концентрированного отпаренного потока;b) instantaneous evaporation of the purge stream of high pressure with the formation of a stream of spent energy low pressure and concentrated stripped stream;
в) выпаривание пластовой воды при помощи потока отработанной энергии низкого давления;c) evaporation of produced water using a stream of waste energy of low pressure;
г) предварительный нагрев пластовой воды при помощи концентрированного отпаренного потока;g) pre-heating produced water using a concentrated steamed stream;
д) обеспечение схемы циркуляции текучей среды, включающей нагреваемый сепаратор и испарительный теплообменник, сообщающиеся при помощи потока текучей среды;e) providing a fluid circulation circuit including a heated separator and an evaporative heat exchanger communicating with the aid of a fluid stream;
е) пропускание поступающего потока пластовой воды в нагреваемый сепаратор;e) passing the incoming stream of produced water into the heated separator;
ж) пропускание потока отработанной энергии низкого давления в испаритель;g) passing the flow of waste energy of low pressure into the evaporator;
з) выпаривание пластовой воды при помощи отработанной энергии низкого давления в испарителе-теплообменнике для образования первой фракции пара и содержащей загрязняющие примеси концентрированной жидкой фракции;h) evaporation of produced water using the spent energy of low pressure in the evaporator-heat exchanger for the formation of the first vapor fraction and containing contaminants in the concentrated liquid fraction;
и) циркуляция, по меньшей мере, части содержащей загрязняющие примеси концентрированной жидкой фракции через испаритель-теплообменник и нагреваемый сепаратор для поддержания отношения массы концентрата к фракции пара от 300 до около 2 с получением выхода фракции пара из испарителя-теплообменника от около 1% мас. до менее чем 50% мас. с тем, чтобы предотвратить засорение и образование накипи в испарителе;i) circulation of at least a portion of the concentrated liquid fraction containing impurities through the evaporator-heat exchanger and a heated separator to maintain the mass ratio of the concentrate to the vapor fraction from 300 to about 2 to obtain a vapor fraction exit from the evaporator-heat exchanger from about 1% wt. up to less than 50% wt. in order to prevent clogging and scale formation in the evaporator;
к) использование средства кристаллизации и испарителя-теплообменника, сообщающихся при помощи фракции пара;j) the use of crystallization means and an evaporator-heat exchanger communicating with a vapor fraction;
л) извлечение части содержащей загрязняющие примеси концентрированной жидкой фракции для подачи в средство кристаллизации;k) removing a portion of the concentrated liquid fraction containing contaminants for feeding into the crystallization means;
м) пропускание фракции пара в испаритель для обеспечения тепловой энергии для осаждения твердых веществ из содержащей загрязняющие примеси концентрированной жидкой фракции;m) passing the vapor fraction into the evaporator to provide thermal energy for the deposition of solids from the concentrated liquid fraction containing contaminants;
н) образование второй фракции пара из средства кристаллизации и пара от, по существу, твердой фракции;m) the formation of a second fraction of steam from the crystallization means and steam from a substantially solid fraction;
о) конденсация второй фракции пара средством конденсатора;o) condensation of the second vapor fraction by means of a condenser;
м) сбор конденсированной первой фракции пара и конденсированной второй фракции пара и конденсированного потока отработанной энергии.m) collecting the condensed first vapor fraction and the condensed second vapor fraction and the condensed waste energy stream.
Дополнительными преимуществами такой методики являются нулевые затраты. Это получают благодаря тому, что становится возможным использование достаточного количества низкосортной отработанной энергии, и поэтому при очистке пластовой воды нет необходимости в использовании компрессора. Кроме того, такая схема способа способствует извлечению 100% воды, в результате получают нулевое количество сточной воды, содержащей в растворе загрязняющие примеси, так как загрязняющие примеси преобразованы в твердые отходы.Additional benefits of this technique are zero cost. This is due to the fact that it becomes possible to use a sufficient amount of low-grade waste energy, and therefore, when treating formation water, it is not necessary to use a compressor. In addition, this method scheme facilitates the extraction of 100% water, resulting in a zero amount of wastewater containing contaminants in the solution, since the contaminants are converted into solid waste.
И еще одним аспектом настоящего изобретения является способ получения энергии для обработки воды, используемый при добыче сырой нефти из нефтеносного пласта, содержащего сырую нефть и воду, согласно изобретению, содержащий следующие стадии:And another aspect of the present invention is a method of producing energy for water treatment used in the extraction of crude oil from an oil reservoir containing crude oil and water, according to the invention, comprising the following steps:
а) обеспечение поступающего потока воды;a) ensuring the incoming flow of water;
б) обработка поступающего потока воды для образования фракции водяного пара и фракции жидкости;b) processing the incoming water stream to form a water vapor fraction and a liquid fraction;
в) обеспечение паросепаратора для разделения фракции водяного пара и фракции жидкости;c) providing a steam separator for separating the water vapor fraction and the liquid fraction;
г) разделение фракции водяного пара и фракции жидкости;d) separation of the water vapor fraction and the liquid fraction;
д) использование сепаратора нефти и воды и установки дистилляции воды;e) the use of an oil and water separator and a water distillation unit;
е) нагнетание фракции водяного пара в нефтеносный пласт;f) injection of the water vapor fraction into the oil reservoir;
ж) сброс давления в потоке сырой нефти, пластовой воды и водяного пара, выходящих из нефтеносного пласта;g) depressurization in the flow of crude oil, produced water and water vapor leaving the oil reservoir;
з) передача энергии, содержащейся в водяном паре, в установку дистилляции воды;h) transfer of energy contained in water vapor to a water distillation unit;
и) разделение сырой нефти и пластовой воды.i) separation of crude oil and produced water.
Способ может дополнительно включать стадию обеспечения подачи тепловой энергии, содержащейся в жидкой фракции, в установку дистилляции воды.The method may further include the step of providing heat energy contained in the liquid fraction to the water distillation unit.
И еще одним аспектом изобретения является способAnd another aspect of the invention is a method
получения энергии для обработки воды, используемый при добыче сырой нефти из нефтеносного пласта, содержащего сырую нефть и воду, согласно изобретению, содержащий следующие стадии:generating energy for water treatment used in the extraction of crude oil from an oil reservoir containing crude oil and water, according to the invention, comprising the following steps:
а) обеспечение поступающего потока воды;a) ensuring the incoming flow of water;
б) обработка поступающего потока воды для образования фракции водяного пара и фракции жидкости;b) processing the incoming water stream to form a water vapor fraction and a liquid fraction;
в) использование паросепаратора для разделения фракции водяного пара и фракции жидкости;c) using a steam separator to separate the water vapor fraction and the liquid fraction;
г) разделение фракции водяного пара и фракции жидкости;d) separation of the water vapor fraction and the liquid fraction;
д) использование сепаратора нефти и воды и установки дистилляции воды;e) the use of an oil and water separator and a water distillation unit;
е) нагнетание фракции водяного пара в нефтеносный пласт;f) injection of the water vapor fraction into the oil reservoir;
ж) получение тепловой энергии сырой нефти и пластовой воды, выходящих из нефтеносного пласта при помощи средств теплообмена;g) receipt of thermal energy of crude oil and produced water leaving the oil-bearing formation by means of heat exchange;
з) разделение сырой нефти и пластовой воды;h) separation of crude oil and produced water;
и) подача в установку дистилляции тепловой энергии от теплообменника;i) supply to the installation of distillation of thermal energy from the heat exchanger;
к) подача в установку дистилляции воды тепловой энергии, содержащейся во фракции жидкости;j) supplying thermal energy contained in the liquid fraction to the water distillation unit;
л) обработка пластовой воды в установке дистилляции воды.k) treatment of produced water in a water distillation unit.
Было обнаружено, что путем точного регулирования количества циркулирующей массы так, чтобы оно превышало количество фракции пара, выходящей из испарителя от менее чем в 300 до примерно в два раза, могут быть реализованы некоторые желаемые преимущества:It has been found that by precisely controlling the amount of circulating mass so that it exceeds the amount of the vapor fraction leaving the evaporator from less than 300 to about two times, some of the desired advantages can be realized:
1. Концентрат, циркулирующий через выпаривающую сторону испарителя будет содержать точно контролируемое количество пара от около 1% до 50% от массы циркулирующего концентрата.1. The concentrate circulating through the evaporating side of the evaporator will contain a precisely controlled amount of steam from about 1% to 50% by weight of the circulating concentrate.
2. При точном контроле этого количества пара повышение температуры циркулирующего концентрата остается очень низким (около 1° F) и теплообменные поверхности испарителя остаются мокрыми при температуре, близкой к температуре циркулирующей концентрированной жидкости. Это снижает риск засорения этих поверхностей.2. With precise control of this amount of steam, the temperature rise of the circulating concentrate remains very low (about 1 ° F) and the heat transfer surfaces of the evaporator remain wet at a temperature close to the temperature of the circulating concentrated liquid. This reduces the risk of clogging of these surfaces.
3. При таком контролируемом низком количестве пара концентрированную жидкость в теплообменнике подвергают действию еще более сниженного локализованного коэффициента концентрации менее чем 1,1, при этом избегают локализованного осаждения образующих накипь соединений на поверхностях теплообменника.3. With such a controlled low amount of steam, the concentrated liquid in the heat exchanger is subjected to an even lower localized concentration coefficient of less than 1.1, while localized deposition of scale-forming compounds on the surfaces of the heat exchanger is avoided.
4. По мере образования массы пара в направлении выхода из испарителя скорости паров в проходах теплообменника значительно увеличиваются, способствуя таким образом хорошему смешиванию и, следовательно, снижая риск засорения.4. As the mass of steam forms in the direction of exit from the evaporator, the vapor velocities in the passages of the heat exchanger increase significantly, thus contributing to good mixing and, therefore, reducing the risk of clogging.
5. Когда контролируют количество пара в выпариваемой текучей среде, можно осуществлять значительную передачу тепла через средства скрытого тепла, при этом без образования накипи и пересечения температур внутри теплообменника.5. When controlling the amount of steam in the evaporated fluid, it is possible to carry out significant heat transfer through latent heat means, without scaling and temperature crossing inside the heat exchanger.
6. Поскольку сохраняется очень незначительное повышение температуры выпаривающей стороны испарителя поддерживается среднее логарифмическое значение температурного дифференциала или теплопередачи испарителя и, тем самым сохраняется очень небольшая потребность в поступающей энергии.6. Since a very insignificant increase in the temperature of the evaporating side of the evaporator is maintained, the average logarithmic value of the temperature differential or heat transfer of the evaporator is maintained, and thus there is a very small need for incoming energy.
7. Путем регулирования потока тепла температура мокрых поверхностей для конденсации и выпаривания поддерживается близкой к температуре состояния насыщенного пара при режимах выпаривания и конденсации. Используемый тип кипения может быть разным от изначально принудительной конвекции до стабильного пузырькового выпаривания мокрых смоченных поверхностей.7. By controlling the heat flux, the temperature of wet surfaces for condensation and evaporation is maintained close to the temperature of the state of saturated steam during evaporation and condensation modes. The type of boiling used can vary from initially forced convection to stable bubble evaporation of wet wetted surfaces.
8. Путем обеспечения средств испарителя для адсорбирования низкосортной энергии отработанного тепла из средств добычи тяжелой нефти требуется меньше энергии для сжатия при условии, что обеспечена достаточная продувка под высоким давлением.8. By providing evaporator means for adsorbing low-grade waste heat energy from heavy oil recovery facilities, less compression energy is required, provided that sufficient high-pressure purging is provided.
В одном варианте выполнения изобретения, в его широком объеме, дистиллированную воду выпаривают и пропускают через сетчатый фильтр для удаления каких-либо удерживаемых капель, где она конденсируется при помощи внешних средств. Поток отработанной энергии поступает в испаритель, где он конденсируется до дистиллята. Тепловую энергию передают циркулирующему концентрату из нагреваемого сепаратора, где путем контролирования отношения массы циркулирующего концентрата к потоку пара так, чтобы оно находилось в пределах от менее 300 до около 2, образуется менее чем 50% пара, или точнее менее 10% пара в потоке циркулирующего концентрата. Этот пар, образованный в циркулирующем концентрате, абсорбирует передаваемое тепло посредством скрытой теплоты выпаривания, в то же время не допуская повышения температуры на циркулирующем концентрате больше чем на 1° F. Чистая дистиллированная вода, собранная из внешнего конденсатора и испарителя-теплообменника при температуре и давлении конденсации, возвращается в виде высококачественной воды, подаваемой в парогенератор. Одновременно часть потока концентрата удаляют из нагреваемого сепаратора для регулирования желаемой концентрации нелетучих загрязняющих примесей. Этот концентрированный поток, из которого выпустили пар, при давлении и температуре нагреваемого сепаратора пропускают через устройство подогрева для передачи оставшейся энергии теплосодержания поступающему потоку пластовой воды. Дополнительные приемы предварительной и последующей обработки могут применяться в качестве непрерывных или периодических способов для удаления или обработки загрязняющих примесей до, после или в процессе дистилляции. Можно использовать методы рН контроля и другие химические добавки для ионизации летучих компонентов или изменения условий растворения в концентрате в целях дальнейшего улучшения способа дистилляции по настоящему изобретению. Можно регенерировать весьма значительное количество дистиллированной воды, типично более 90% от поступающего потока воды. Когда дополнительно используют средства кристаллизации, достигают 100%-ной регенерации. Что касается широты охвата этого способа, он легко применим к любой операции добычи сырой нефти с использованием пара для тепловой стимуляции, например в традиционном способе затопления паром, способе циклической стимуляции паром (CSS или Huff n’ Puff), способе гравитационного дренирования с использованием пара (SAGD) и способе выталкивания при помощи пара и газа (SAGP). Этот перечень ни в коем случае не является исчерпывающим, а приводится только в качестве примера.In one embodiment of the invention, in its wide volume, distilled water is evaporated and passed through a strainer to remove any retained droplets, where it is condensed by external means. The waste energy stream enters the evaporator, where it condenses to distillate. Heat energy is transferred to the circulating concentrate from a heated separator, where by controlling the ratio of the mass of the circulating concentrate to the steam stream so that it is in the range from less than 300 to about 2, less than 50% of the steam is formed, or more precisely less than 10% of the steam in the circulating concentrate stream . This steam formed in the circulating concentrate absorbs the transferred heat through the latent heat of evaporation, at the same time preventing the temperature of the circulating concentrate from increasing by more than 1 ° F. Pure distilled water collected from an external condenser and evaporator-heat exchanger at temperature and pressure condensation is returned in the form of high-quality water supplied to the steam generator. At the same time, part of the concentrate stream is removed from the heated separator to control the desired concentration of non-volatile contaminants. This concentrated stream, from which steam was released, at a pressure and temperature of the heated separator is passed through a heating device to transfer the remaining heat energy to the incoming stream of produced water. Additional pretreatment and posttreatment techniques can be used as continuous or batch processes to remove or treat contaminants before, after, or during the distillation process. You can use the methods of pH control and other chemical additives to ionize the volatile components or change the dissolution conditions in the concentrate in order to further improve the distillation method of the present invention. A very significant amount of distilled water can be regenerated, typically more than 90% of the incoming water stream. When crystallization agents are additionally used, 100% regeneration is achieved. With regard to the breadth of this method, it is easily applicable to any operation of crude oil production using steam for thermal stimulation, for example, in the traditional steam flooding method, cyclic steam stimulation method (CSS or Huff n 'Puff), gravity drainage method using steam ( SAGD) and vapor and gas ejection method (SAGP). This list is by no means exhaustive, but is provided as an example only.
Далее изобретение будет более подробно описано со ссылками на сопутствующие чертежи, на которых:The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:
фиг.1 изображает схему способа в целом в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения;figure 1 depicts a diagram of the method as a whole in accordance with one embodiment of the present invention;
фиг.2 - схему способа в целом в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения;figure 2 - diagram of the method as a whole in accordance with another embodiment of the present invention;
фиг.3 - схему установки обработки воды для способа согласно изобретению;figure 3 - diagram of the installation of water treatment for the method according to the invention;
фиг.4 - альтернативный вариант выполнения способа по фиг.2;figure 4 is an alternative embodiment of the method of figure 2;
фиг.5 - альтернативный вариант выполнения установки по фиг.3;5 is an alternative embodiment of the installation of figure 3;
фиг.6 - схематическую иллюстрацию типичных условий давления и температуры вокруг компонентов выпаривания;6 is a schematic illustration of typical pressure and temperature conditions around evaporation components;
фиг.7 - кривую процесса конденсации или испарения для системы испарителя-теплообменника;7 is a curve of the process of condensation or evaporation for the evaporator-heat exchanger system;
фиг.8 - схему потока для испарителя-теплообменника пластинно/пластинного типа;Fig. 8 is a flow diagram for a plate / plate type evaporator-heat exchanger;
фиг.9 - схему, иллюстрирующую уровень выпаривания в испарителе, имеющий место в циркулирующей текучей среде, в зависимости от отношения массы циркулирующей текучей среды к массе водяного пара;Fig.9 is a diagram illustrating the level of evaporation in the evaporator taking place in a circulating fluid, depending on the ratio of the mass of the circulating fluid to the mass of water vapor;
фиг.10 - схему, иллюстрирующую получаемый эффект локализованной концентрации в испарителе при изменении количества пара;figure 10 is a diagram illustrating the resulting effect of localized concentration in the evaporator when changing the amount of steam;
фиг.11 - схему, представляющую данные испытаний пилотной дистилляционной установки;11 is a diagram representing test data of a pilot distillation plant;
фиг.12 - схему способа в целом в соответствии со следующим одним вариантом выполнения настоящего изобретения;12 is a diagram of a method as a whole in accordance with the following one embodiment of the present invention;
фиг.13 - схему способа в целом в соответствии с еще одним вариантом выполнения настоящего изобретения.13 is a diagram of a method as a whole in accordance with another embodiment of the present invention.
На фиг.1 будет представлен один из вариантов воплощения настоящего изобретения. Подаваемую в парогенератор 125 воду собирают в питающем резервуаре 110 для воды. Воду берут из подходящего источника 105 грунтовых вод, или это может быть вода 100, которую рециркулируют или добавляют из традиционных методов обработки, таких как умягчение известковых и щелочных примесей, умягчение путем ионообмена или дистилляция. Сначала из подаваемой воды должны быть удалены компоненты жесткости, такие как кальций, магний или двуокись кремния для предотвращения образования твердого осадка на парогенераторах 125 высокого давления. Дополнительным соображением является то, что растворенные твердые вещества должны составлять менее 8000 частей/млн (по весу) для получения пара высокого давления желаемого 80%-ного качества. Общее количество растворенных твердых веществ (РТВ) в основном состоит из хлорида натрия. Объемные количества воды могут меняться от низкого количества, составляющего 10000 баррелей в день (БВД) (159· 104 литров в день) для пилотных установок извлечения тяжелых нефтей тепловыми методами до более чем 100000 БВД (159· 105 литров в день) для коммерческих установок извлечения сырых нефтей тепловыми методами.1 will present one embodiment of the present invention. The water supplied to the
Кондиционированную воду из резервуара 110 нагнетают при помощи ряда нагнетающих насосов 115 в парогенератор 125 высокого давления. Типичный парогенератор 125 генерирует пар качества 60-80% при избыточном давлении от 1000 ф/кв.дюйм до 3000 ф/кв.дюйм (70-210 кг/см2) или больше, в зависимости от природы нефтеносного пласта. Такой тип нефтепромыслового парогенератора, известный специалистам, ограничен до меньше чем 100%-ного качества пара из-за специфической конструкции и ограничения, связанного с образованием накипи в трубопроводе. Для генерирования насыщенного пара или пара 100% качества или перегретого пара могут быть использованы другие испарители, традиционные паровые котлы и испарители, которые одновременно регенерируют тепло, в случае, если высококачественная вода, такая как дистиллированная вода, является коммерчески доступной.The conditioned water from the
В некоторых пластах сырой нефти, например, пластах сырой нефти, в которых используют способ гравитационного дренирования с использованием пара нельзя перекачивать в пласт пар меньше 100% качества без осуществления операции извлечения нефти. Для этих операций используют сепаратор 130 пара высокого давления для отделения насыщенного пара 135 от жидкой фазы 140 высокого давления, которую также называют перегретым рассолом. В некоторых средствах используют часть энергии, доступной в позиции 140, путем теплообмена в позиции 120 с подаваемой в парогенератор водой перед спуском давления. Количество регенерируемой тепловой энергии зависит от уровня давления пара в позиции 135, но, в основном, оно ограничено небольшим количеством. Поэтому в большинстве способов гравитационного дренирования, которые используют для добычи сырой нефти, имеется значительное количество энергии отработанного тепла в потоке 140, которая имеет ограниченное применение и такое тепло типично отводят в градирню или охлаждающий аппарат как отработанное тепло. Такой поток отработанной энергии можно подводить в установку 180 высокоэффективной дистилляции воды для обработки пластовой воды 175, что значительно сказывается на снижении коммерческой стоимости обработки воды и на улучшении производственных издержек при добыче сырой нефти. Наиболее важным, однако, являются экологические преимущества, которые заключаются в том, что в этом способе можно исключить добавляемую воду и содержащую загрязняющие примеси воду и значительную часть отработанной энергии можно регенерировать, что обеспечивает сокращение потребляемого топочного газа и общего выделения воздуха.In some reservoirs of crude oil, for example, reservoirs of crude oil, in which a gravity drainage method using steam cannot be used, steam of less than 100% quality cannot be pumped into the reservoir without performing an oil recovery operation. For these operations, a high
Пар 135 высокого давления нагнетают в нефтеносный пласт 145 через ствол 150 скважины. В зависимости от используемого способа добычи сырой нефти конфигурация скважины может быть разной. На Фиг.1 показано типичное для способа гравитационного дренирования расположение, где пар нагнетают в горизонтальный ствол скважины, а добываемую жидкость, содержащую сырую нефть, извлекают в смежном горизонтальном стволе 155 скважины. Добываемые текучие среды принимают на поверхности и передают по эксплуатационным трубопроводам 160 в установку 165 извлечения нефти. Сырую нефть, имеющую плотность меньше, чем 20° АНИ и больше 7° АНИ, извлекают и коммерчески продают для нефтепереработки.
Пластовую воду 175, получаемую в типичном соотношении воды к нефти от 2 до 5, подают в установку 180 обработки воды. Пластовая вода содержит хлорид натрия, двуокись кремния, растворенные органические углеводороды, кальций и магний, которые, прежде всего, появляются из природного нефтяного резервуара и источника первоначально добавляемой воды.Produced
Содержащую концентрированный солевой раствор отработанную воду или твердые вещества можно экстрагировать из установки 180 обработки воды в виде потока 185.Wastewater or solids containing concentrated brine may be extracted from
Этот поток типично не имеет коммерческой ценности и требует сброса на месте или за пределами разработки, в зависимости от размещения оборудования для добычи сырой нефти.This stream typically does not have commercial value and requires discharge on-site or off-site, depending on the placement of crude oil production equipment.
Обычно установка 180 высокоэффективной дистилляционной обработки воды, регенерирует от больше чем 80% до 100% пластовой воды в виде чистой дистиллированной воды в потоке 100.Typically, a 180 high-performance distillation
На Фиг.2 представлен еще один вариант воплощения настоящего изобретения. Этот вариант представляет оборудование для добычи сырой нефти, где требования к температурному режиму добываемых текучих сред после ствола 155 добывающей скважины и устья 160 скважины такие, что температура должна быть выше чем обычные 230° F (110° C) и доходить до 400° F-500° F (204-260° C) в целях повышения добычи нефти. Горячие извлеченные из скважины жидкости проходят через сепаратор 161 дегазирования в то время, как снижают давление в позиции 162, для их подачи в установку разделения нефти и воды. Водяной пар образуется из сепаратора 161 дегазирования при типичном избыточном давлении 40-60 ф/кв.дюйм (2,8-4,3 кг/см2) (обычно меньше чем 100 ф/кв.дюйм (7 кг/см2). Этот низкосортный пар 163 подают в установку 180 высокоэффективной дистилляционной обработки воды для использования в выпаривании дистиллированной воды из пластовой воды. Способ получения тепла можно использовать, если количество сопутствующего и/или нагнетаемого транспортирующего газа будет низким по отношению к водяному пару, образованному из извлеченных из скважины текучих сред 160.Figure 2 presents another embodiment of the present invention. This option represents crude oil production equipment, where the temperature requirements for the produced fluids after the
Если, в основном, не сталкиваются с достаточно большим количеством сопутствующего газа в сырой нефти, и/или транспортирующий газ искусственно нагнетают в ствол 155 добывающей скважины, в этом случае необходимо использование запасного способа получения энергии. Добытые горячие текучие среды пропускают через любые подходящие средства теплообмена для резкого снижения температуры перед поступлением в сепаратор 161 дегазирования. Энергию отработанного тепла извлекают из позиции 164 с использованием подходящей теплопередающей среды и передают через посредство потока 166 в установку 180 высокоэффективной дистилляционной обработки воды для обработки воды с получением дистиллированной воды.If, in general, they do not encounter a sufficiently large amount of associated gas in the crude oil, and / or the carrier gas is artificially injected into the well bore 155 of the producing well, then a backup method of generating energy is necessary. The extracted hot fluids are passed through any suitable heat transfer means to drastically lower the temperature before entering
Как показано на фиг.2, оба способа получения тепла, использующие потоки 140 и 166, можно использовать отдельно или в сочетании в зависимости от рабочих условий природного нефтяного пласта 145 и от выгод, получаемых от использования каждого из этих способов.As shown in FIG. 2, both heat generation
Далее со ссылкой на фиг.3 приводится вариант воплощения установки 180 высокоэффективной дистилляционной обработки воды.Next, with reference to FIG. 3, an embodiment of a highly efficient distillation
Поступающий поток 175 пластовой воды подают на стадию 12 предварительной обработки для удаления нерастворимых веществ, летучих веществ и/или осуществления других шагов по регулированию рН или кондиционированию для предварительной обработки поступающего потока 175. Летучие вещества выпускают из подаваемого потока в позиции 14, тогда как менее летучие компоненты сбрасывают из поступающего потока в позиции 16. Предварительно обработанный поступающий поток, выходящий из позиции 12, затем пропускают в устройство 18 предварительного нагрева для повышения температуры поступающего потока в целях увеличения регенерации тепла перед введением в нагреваемый сепаратор 20. Поступающий поток можно разбить на несколько потоков и пропускать через другие вторичные устройства предварительного нагрева и увеличения регенерации тепла для максимального использования регенерирующего потенциала установки. Такая схема будет понятна специалистам. Несколько устройств предварительного нагрева могут иметь конфигурацию единого многосервисного подогревающего устройства или отдельных устройств 18 и 26. Отдельные поступающие потоки вновь объединяют и нагревают до условий, близких к нагреваемому сепаратору, перед тем, как поток поступает в нагреваемый сепаратор 20. Если желательно, поступающий поток можно также ввести в поток принудительной циркуляции для создания в испарителе эффекта разбавления. Нагреваемый сепаратор может включать устройство множественного разделения, например циклонный сепаратор. Нижняя секция 22 производит циклонное действие для суспендирования твердого материала в концентрате и подачи того, что называют отпаренным потоком или концентратом, как показано линией 24. Расход отпаренного потока 24, непрерывный или периодический, контролирует концентрацию компонентов в нагреваемом сепараторе 20, таким образом регулируя степень насыщения концентрата, степень пересыщения, соответствующее осаждение твердых веществ и температуру кипения в нагреваемом сепараторе 20. Отпаренный поток 24 при температуре и концентрации, заданных в нагреваемом сепараторе 20, пропускают через вторичное устройство подогрева 26 для регенерации тепла для поступающего потока 28. Отпаренный поток восстанавливают до температуры в пределах около 3° F (-16° C) для приближения к поступающему потоку 12 и выпускают в виде потока 185.The incoming
Верхняя секция нагреваемого сепаратора 20, содержащая в основном насыщенный водяной пар, предназначена для разделения пара и жидкости и может содержать такие отличительные особенности, как сетчатый фильтровальный слой или турбинный блок (не показан) для коалесценции капель жидкости из потока пара. Пар, выходящий из нагреваемого сепаратора 20 и в целом обозначенный линией 30, составляет экологически чистый дистиллят и, в зависимости от компонентов, присутствующих во входящем потоке, может состоять из годной для питья воды или воды, годной для использования в испарителе. Часть пара переводят в компрессор 32 для повышения температуры и давления водяных паров до температуры, превышающей температуру нагреваемого сепаратора 20. На выходе из нагреваемого сепаратора водяной пар может находиться под любым давлением, включая вакуум. Этот пар является первоначально насыщенным в условиях нагреваемого сепаратора 20, однако, он может стать пересыщенным, если концентрат содержит компоненты в концентрации, достаточной для повышения температуры кипения пара. Такое понятие известно как повышение температуры кипения и его нужно понимать так, что необходима соответствующая компенсация сжатия. Дополнительная энергия, сообщенная водяному пару, способствует установлению необходимого среднего логарифмического значения температурного дифференциала или теплового воздействия, необходимого для осуществления теплопередачи в испарителе-теплообменнике 34. Любую оставшуюся часть 46 пара передают в любое подходящее внешнее устройство 58 конденсации для восстановления пара в виде дистиллированной воды в позиции 48.The upper section of the
Компрессор или воздуходувка 32 может представлять любое устройство, известное специалистам, которое может индуцировать давление газа от около 3 до 15 ф/кв.дюйм (0,211-1,055 кг/см2) в поток пара и протекание желаемого количества пара. Давление газа, которое необходимо получить из компрессора 32, конкретно определяют для каждой установки с учетом условий выпаривания в нагреваемом сепараторе 20 и необходимого среднего логарифмического значения температурного дифференциала для испарителя 34. Пар, выходящий из компрессора 32, преимущественно является перегретым водяным паром. Степень перегрева зависит от давления на выходе и эффективности компрессорного устройства 32. Отработанную энергию в форме насыщенного пара низкого давления, типично при избыточном давлении менее 100 ф/кв.дюйм (7,03 кг/см2), более конкретно менее 50 ф/кв.дюйм (3,515 кг/см2), можно добавлять к сжатому пару перед его поступлением в испаритель-теплообменник 34. Объединенный поток снижает степень перегрева, создаваемую компрессором.The compressor or
Испаритель-теплообменник 34 обеспечивает конденсацию объединенного потока пара, полученного из компрессора 32 и источника 51 отработанной энергии, для отгонки осадка из испарителя 34 в приемник 36 конденсата. Это стадия захвата энергии перегрева и скрытой теплоты объединенного потока пара и передачи ее средствами теплопередачи циркулирующему концентрат потоку 38. Дистиллят, аккумулированный в приемнике 36, в основном представляет насыщенную жидкость при определенных температуре и давлении. Дополнительную теплоту, содержащуюся в дистилляте, регенерируют путем пропускания горячего дистиллята с использованием насоса 40 обратно через устройство 18 предварительного нагрева, где выходящий поток охлаждают до около 3° F (-16° C) во входящем потоке из позиции 12. Дистиллированную воду из приемника 36 и 48 можно объединить для получения значительного тепла перед поступлением в устройство 18 подогрева, и ее выпускают в виде потока 100.The evaporator-
Было обнаружено, что с использованием насоса 42 для циркуляции концентрата, который циркулирует заданное количество концентрата из нагреваемого сепаратора 20 через испарительный теплообменник 34, можно получить значительные преимущества без избыточной концентрации концентрата и без риска засорения или образования накипи на поверхностях теплообменника. Отношение массы циркулирующего концентрата к пару конкретно выбрано в пределах менее 300 до около 2, чтобы получить точное количество генерируемого пара от около 1% до менее чем 50% в потоке 38, выходящем из испарителя-теплообменника 34. Эту массу потока можно изменять и устанавливать ее желаемые параметры путем использования контрольного устройства 44. Более конкретно, желаемое количество пара в выходящем циркулирующем потоке 38, с учетом наиболее загрязненных поступающих потоков, составляет менее 10% фракции пара. Пар, генерированный в потоке 38, является эквивалентным по массе количеству, восстановленному в виде дистиллята в позиции 100. Пар, образованный в испарительном теплообменнике 34, несмотря на то, что его массовая доля очень мала (около 1 до 10% циркулирующей массы), абсорбирует наибольшее количество тепла, передаваемого с конденсирующей стороны испарителя 34. Выбор количества пара и скорости циркуляции концентрата является важным фактором для снижения засорения и образования накипи, а также предотвращения избыточной концентрации текучей среды в теплообменнике. В большей степени этот параметр является наиболее важным для установления очень низкого подъема температуры на циркулирующей концентрат текучей среде для поддержания эффективного среднего логарифмического значения температурного дифференциала без пересечения температур в испарителе-теплообменнике 34. Любой подъем температуры очень быстро устраняет указанное значение температурного дифференциала, и передача тепла останавливается. Например, если давление циркулирующего концентрата было увеличено в испарителе так, что текучая среда не могла образовать некоторое количество пара, температура будет подниматься за счет поглощения теплосодержания до тех пор, пока не будет существовать среднее логарифмическое значение температурного дифференциала или тепловое воздействие и, таким образом, передача тепла будет снижаться. Рассчитано, чтобы обратное давление циркулирующей концентрат системы, состоящее из потерь статического давления и потерь напора за счет трения, было минимальным. На самом деле обратное давление, прежде всего, равно потере статического напора в вертикальном теплообменнике, тогда как падение динамического давления теплообменника сведено к минимуму. Поток циркулирующего концентрата затем отбирают для получения от около 1% до 10% фракции пара в выходящем трубопроводе 338. Получаемый подъем температуры чрезвычайно низок, и указанное среднее значение температурного дифференциала остается на расчетном уровне.It has been found that by using a
Фиг.3 иллюстрирует вариант выполнения изобретения, где насыщенный отработанный водяной пар объединяют со сжатым водяным паром для абсорбирования энергии отработанного тепла в одном единственном испарителе 34. Объединенный пар конденсируют с образованием конденсированного дистиллята. Если существующее давление отработанного пара является несовместимым или его нельзя сделать совместимым, в этом случае обеспечивают отдельные петли циркупирования концентрата и испарителей теплообменников, специально рассчитанные для соответствия каждому источнику тепла. Кроме того, если отработанное тепло доступно только через средства неконденсирующей теплопередающей текучей среды, тогда обмен отработанного тепла рассчитывают так, чтобы экстрагировать тепло из транспортирующей текучей среды без конденсированного дистиллята. Ключевой особенностью конструкции испарителя всегда должна быть его способность поддерживать такое предпочтительное соотношение массы жидкости и массы пара, чтобы создавать фракцию пара от 1% до 10% в испаряемой текучей среде.Figure 3 illustrates an embodiment of the invention where saturated waste water vapor is combined with compressed water vapor to absorb waste heat energy in a
На Фиг.4 показана другая схема способа, которая дает возможность регулирования отпаренного потока 24 из нагреваемого сепаратора 20 до тех пор, пока общий эффект концентрации или коэффициент концентрации системы не приведет к образованию пересыщенного концентрата в отношении одного или нескольких компонентов, что вызывает их осаждение. В то время как твердые вещества образуются и накапливаются в нагреваемом сепараторе 20, отпаренный поток 24 пропускают через устройство 50 разделения твердых веществ и жидкости для удаления твердых веществ или шлама. В альтернативном варианте устройство 50 разделения твердых веществ и жидкости можно разместить между насосом испарителя 42 и теплообменником 34, на пути прохождения потока или в общей схеме расположения оборудования для обработки потока. Восстановленную жидкость затем рециклируют обратно в нагреваемый сепаратор 20, как показано позицией 52, и часть, представляющую количество отпаренного потока, затем пропускают через подогреватель 26 для получения тепла и охлаждают до около 3° F (-16° C) потока 175. Устройство 50 разделения твердых веществ и жидкости может быть в любой форме, известной специалистам в данной области техники, такой как фильтр, гидроциклон, центробежный сепаратор, гравитационный сепаратор, центрифуга, декантатор. Этот способ является особенно предпочтительным, когда основной задачей является извлечение соединения в виде твердого вещества, или когда такое соединение обладает значительной коммерческой ценностью.Figure 4 shows another diagram of the method, which makes it possible to control the stripped
На Фиг.5 представлен еще один вариант выполнения способа, по которому поток пара может содержать часть конкретного загрязняющего вещества из поступающего потока. Нагреваемый сепаратор 20 снабжен фракционирующей колонной 54, расположенной перед компрессором 32 и трубопроводом 46 для избыточного водяного пара. Колонну 54 используют для фракционирования и вымывания загрязняющих примесей с использованием нескольких стадий в сочетании с обратным стоком 56 чистой холодной воды. Обратный сток может быть выведен либо из входящего, либо из выходящего потока устройства 18 предварительного нагрева, либо их комбинации в зависимости требуемой температуры обратного стока. Этот вариант способа особенно привлекателен, когда поступающий поток содержит, например, летучие вещества, такие как углеводороды, гликоли, аммиак, амины и т.д.Figure 5 presents another embodiment of the method in which the steam stream may contain part of a particular pollutant from the incoming stream. The
Фиг.6 иллюстрирует типичные соотношения давления и температуры различных потоков вокруг испарительной части способа. Для этого обсуждения были сделаны различные ссылки, начиная с фиг.2 по фиг.4. Несмотря на то, что конкретные параметры процесса представлены с помощью примера, их можно модифицировать для соответствия любым конкретным применениям для дистилляции. На фигуре схематически представлены условия в зависимости от текучей среды, где точка кипения не повышается и нагреваемый сепаратор 20 работает при давлении, несколько выше атмосферного, 16 ф/кв.дюйм(абс) (1,125 кг/см2) и 212,5° F (100,28° С). Подъем температуры циркулирующего концентрата составляет 1° F для падения давления испарителя на 2,5 ф/кв.дюйм (0,176 кг/см2). Фракция пара циркулирующего потока составляет около 10%. Условия вокруг испарителя-теплообменника 34 можно представить в виде кривой испарения или конденсации, как показано на фиг.7. На конденсирующей стороне теплообменника перегретый водяной пар из компрессора в точке С1 при температуре 289° F (142,78° C) и давлении 21,0 ф/кв.дюйм(абс) (1,477 кг/см2) соединяется с насыщенным потоком источника отработанного тепла в точке С2 и конденсируется при упругости насыщенного пара в точке С’, около 232° F (111,11° С) и 21,0 ф/кв.дюйм(абс) (1,477 кг/см2). Эту зону обычно называют зоной понижения температуры перегретого пара, и она состоит из 2% площади поверхности теплообменника, остальная зона представляет площадь, которая высвобождает скрытую теплоту конденсации. Площадь понижения температуры перегретого пара уменьшается с увеличением отношения насыщенного отработанного тепла к сжатому пару. Небольшой спад давления и температуры по теплообменнику 34 происходит из-за характерного для теплообменника перепада давления. Условия на выходе получают следующие: около 231,8° F (111° C) и 20,9 ф/кв.дюйм (1,47 кг/см2). Температура поверхности на конденсирующей стороне будет меньше, чем температура насыщения входящего пара, с образованием, таким образом, пленки конденсата на поверхности теллобменника. Передача тепла, поэтому, происходит благодаря влажному состоянию стенки, поддерживающему эффективную температуру пленки при температуре насыщения пара. Дистиллят сливают из теплообменника в приемник конденсатора 36 в точке D, поддерживая испаритель свободным от жидкости и предоставляя всю поверхность теплообменника для конденсации.6 illustrates typical pressure and temperature ratios of various streams around the evaporator portion of the method. Various references have been made for this discussion, starting from FIG. 2 to FIG. 4. Although specific process parameters are presented using an example, they can be modified to suit any specific distillation application. The figure schematically shows the conditions depending on the fluid, where the boiling point does not increase and the
На выпаривающей стороне концентрат поступает в теплообменник противотоком с донной части в точке А при температуре около 212, 5° F (100,28° С) и давлении 18,0 ф/кв.дюйм(абс) (1,266 кг/см2) после циркуляционного насоса 42. Скорость циркулирования регулируют так, чтобы скорость циркулирования массы концентрата была в 10 раз выше скорости пара. Температура текучей массы концентрата начинает повышаться до точки А’, а затем выравнивается примерно на 213,2° F (100,7° С) при достижении точки В, где гидростатический напор преодолен и давление снижается до 15,5 ф/кв.дюйм(абс) (1,08 кг/см2). По мере подъема концентрата в теплообменнике 34 начинается образование пара под действием принудительной конвекции с абсорбированием передаваемого скрытого тепла. Путем увеличения массы текучей среды на выпаривающей стороне до тех пор пока соотношение циркулирующей массы и массы пара не достигнет желаемых пределов, эффект кипения контролируют в пределах принудительной конвекции и участков стабильного пузырькового кипения. Из-за большой массы потока текучей среды теплопередающая поверхность остается смоченной при температуре, равной температуре насыщения вновь образованного пара. При дополнительном обеспечении скорости потока (QA-1) для теплообменника ниже 6000 BTU час-1фут-2 (162750 ккал/м2· час) подъем температуры на выпаривающей стороне можно поддерживать на уровне менее 1° F с поддержанием мокрого слоя на поверхности, устраняя посредством этого риск образования накипи. Если скорость потока слишком высокая, мгновенный перепад давления за счет ускорения парообразования временно превышает имеющийся статический напор, приводя в результате к нестабильному временному обратному току и возможному повреждению смоченной теплопередающей поверхности. Это может привести к засорению теплопередающей поверхности. При скорости теплового потока ниже 6000 BTU час-1фут-2 (162750 ккал/м2· час) и в пределах отношения массы циркулирующего концентрата к массе пара менее 300, существует область, где жидкость и пар могут сосуществовать при стабильной работе системы с поддержанием поверхности теплообменника на выпаривающей части испарителя полностью смоченной, без какого-либо риска засорения или образования накипи.On the evaporation side, the concentrate enters the heat exchanger counterflow from the bottom at point A at a temperature of about 212.5 ° F (100.28 ° C) and a pressure of 18.0 psi (abs) (1.266 kg / cm 2 ) after
Ссылки на точки A-D также имеются на Фиг.8.References to points A-D are also provided in FIG.
Фиг.8 иллюстрирует вертикальный разрез высокоэффективного теплообменника 34, известного специалистам как пластинно-каркасный теплообменник, в котором ряды вертикально уложенных пластин с уплотнительными прокладками 60 расположены между двумя сплошными каркасами 62, 64. Такие устройства хорошо известны, благодаря их компактности и способности иметь очень высокие значения U или общих коэффициентов теплопередачи. Такой тип теплообменника, имеющего конфигурацию, обеспечивающую одно прохождение с противотоком, очень хорошо подходит к настоящему изобретению и предлагает следующие преимущества при осуществлении настоящего изобретения.Fig. 8 illustrates a vertical section through a highly
1. Теплообменник пластинного типа предлагает низкий фиксированный статический напор и очень низкий перепад давления на циркулирующей концентрат текучей среде или выпаривающей стороне, при этом обеспечивая относительно высокий коэффициент теплопередачи.1. The plate-type heat exchanger offers a low fixed static head and a very low pressure drop across the circulating concentrate fluid or evaporating side, while providing a relatively high heat transfer coefficient.
2. Тепловой поток можно легко регулировать путем добавления большей площади или пластин в заданных рамках каркаса.2. The heat flux can be easily controlled by adding a larger area or plates within the given framework framework.
3. Конденсирующая сторона пластинно-каркасной конструкции является свободно дренируемой и имеет низкий перепад давления, при этом поддерживая относительно высокий коэффициент теплопередачи.3. The condensing side of the plate-frame structure is freely drained and has a low pressure drop, while maintaining a relatively high heat transfer coefficient.
4. Высокоэффективный коэффициент теплопередачи дает возможность поверхностным температурам очень близко приближаться к температурам обоих потоков текучих сред, снижая риск засорения.4. Highly efficient heat transfer coefficient enables surface temperatures to very close to the temperatures of both fluid flows, reducing the risk of clogging.
5. Высокая турбулентность и эквивалентные высокие скорости потока текучей среды обеспечивают низкое засорение и поддерживают твердые вещества гомогенно суспендированными по мере их прохождения через теплообменник.5. High turbulence and equivalent high fluid flow rates provide low clogging and keep solids homogeneously suspended as they pass through the heat exchanger.
6. Нет горячих или холодных мест и нет участков с неподвижным потоком, присущих пластинно-каркасной конструкции, что снижает риск засорения или образования накипи.6. There are no hot or cold places and there are no areas with a fixed flow inherent in the plate-frame construction, which reduces the risk of clogging or scale formation.
7. Пластины гладкие и хорошо обработаны, что снижает риск засорения.7. The plates are smooth and well processed, which reduces the risk of clogging.
8. Короткое время пребывания текучей среды снижает риск образования осадка, поскольку недостаточно времени для достижения равновесия и образования образующих накипь загрязняющих веществ.8. The short residence time of the fluid reduces the risk of sedimentation, since there is not enough time to achieve equilibrium and the formation of scale-forming pollutants.
В общем теплообменник пластинного типа очень компактный, и он экономичен с пластинами из специального сплава, стойкого к вызываемой текучей средой коррозии и коррозионному растрескиванию под напряжением, что является типичным для применений такого типа, когда удаляют соли. Другие теплообменники, типа труба в оболочке, труба в трубе, типа ребристой трубы, спирального типа, могут также рассматриваться специалистами при условии соблюдения специфических требований настоящего изобретения.In general, the plate-type heat exchanger is very compact and economical with special alloy plates that are resistant to fluid-induced corrosion and stress corrosion cracking, which is typical for salt removal applications. Other heat exchangers, such as a pipe in a shell, a pipe in a pipe, such as a finned pipe, a spiral type, can also be considered by specialists, subject to the specific requirements of the present invention.
Фиг.9 представляет график зависимости потока массы циркулирующего концентрата и потока массы пара, иллюстрирующий предпочтительные расчетные соотношения, в целом обозначенные 66. Желаемый диапазон от 10 до 100 обеспечивает фракцию пара от менее 10% до около 1%.Fig.9 is a graph of the mass flow of the circulating concentrate and the mass flow of steam, illustrating the preferred design ratios, generally indicated 66. The desired range from 10 to 100 provides a vapor fraction from less than 10% to about 1%.
На Фиг.10 представлен график, показывающий влияние на локальный коэффициент концентрации (КК) ККтеплообменника в зависимости от риска дальнейшего пересыщения и образования осадка в рамках теплообменника. Коэффициент концентрации системы может быть выражен следующим общим уравнением:Figure 10 presents a graph showing the effect on the local concentration coefficient (CC) of the CC of the heat exchanger depending on the risk of further supersaturation and the formation of sediment in the framework of the heat exchanger. The concentration coefficient of the system can be expressed by the following general equation:
ККобщ.=ККвыпаренаого потока · ККтеплообменника QC total. = CC of the evaporated stream · CC of the heat exchanger
Концентрацию, достигающую устойчивого состояния в нагреваемом сепараторе, получают при постоянном удалении пара в балансе с непрерывным отпаренным потоком из нагреваемого сепаратора. Значение ККобщ. типично порядка меньше 5 до около в 20 раз, в зависимости от уровня и типа загрязняющих примесей в поступающем потоке. Также в зависимости от уровня массы пара, выходящей из испарителя, определяют получаемый в результате ККтеплообменника (между 1,0 и 1,1) и скорость выпаренного потока регулируют так, что в испарителе не превышаются желаемые уровни концентрации. Типичный пример показан ниже:A concentration reaching a steady state in a heated separator is obtained by continuously removing steam in balance with a continuous steam stream from the heated separator. The value of QC total. typically of the order of less than 5 to about 20 times, depending on the level and type of contaminants in the incoming stream. Also, depending on the level of the mass of steam leaving the evaporator, the resulting heat exchanger CC (between 1.0 and 1.1) is determined and the evaporated flow rate is controlled so that the desired concentration levels are not exceeded in the evaporator. A typical example is shown below:
Поступающий поток содержит 20000 твердых растворенных веществ и желательно, чтобы в концентрате было не больше 100000 твердых растворенных веществ.The incoming stream contains 20,000 solid dissolved substances and it is desirable that the concentrate contains no more than 100,000 solid dissolved substances.
Определено, что наиболее эффективное массовое отношение составляет 20, что дает 5% фракции пара, исходя из Фиг.7.It was determined that the most effective mass ratio is 20, which gives 5% of the vapor fraction, based on Fig.7.
ККтеплообменника, определенный из Фиг.8, составляет 1,07. Рассчитано, что ККобщий составляет (100000/20000)=5.The QC of the heat exchanger determined from Fig. 8 is 1.07. It is calculated that the total QC is (100000/20000) = 5.
Рассчитано, что ККвыпаренного потока составляет (5/1,07)=4,7.It is calculated that the CC of the evaporated stream is (5 / 1.07) = 4.7.
Поэтому скорректированная скорость выпаренного потока должна составлять (1/4,7)=21% от входящего потока.Therefore, the adjusted speed of the evaporated stream should be (1 / 4.7) = 21% of the incoming stream.
Следовательно, путем использования способа рекомпрессии пара и извлечения отработанной энергии в комбинации с системой теплопередачи с принудительной конвекцией и соблюдая стадии тщательного подбора отношения массы потока циркулирующей системы к массе потока пара так, чтобы оно было меньше чем 300 до около 2, более конкретно отношение от около 10 до 100, подбора теплового потока меньше чем 600 BTU час-1фут-2 (1627,5 ккал/м2· час), и регулирования выпаренного потока для достижения желаемого коэффициента концентрации, в результате получают весьма эффективную установку дистилляции воды, которая не подвергается засорению или образованию накипи в течение долгого периода эксплуатации. Путем объединения двух известных схем способов и включения схемы извлечения отработанного тепла с уникальной конфигурацией теплообмена и, более конкретно, путем расчета конкретного соотношения циркулирующего концентрата, что не было указано в предшествующем уровне техники, настоящее изобретение обеспечивает эффективный способ дистиллирования воды так, чтобы она не содержала загрязняющие примеси, без риска засорения или образования накипи.Therefore, by using the steam recompression and exhaust energy recovery method in combination with a forced convection heat transfer system and observing the steps of carefully selecting the ratio of the mass flow of the circulating system to the mass of the steam flow so that it is less than 300 to about 2, more specifically, a ratio of about 10 to 100, selection of a heat flux of less than 600 BTU hour -1 ft -2 (1627.5 kcal / m 2 · hour), and regulation of the evaporated flow to achieve the desired concentration coefficient, as a result very An efficient water distillation unit that does not become clogged or scale during a long period of use. By combining two well-known methods schemes and incorporating a scheme for extracting waste heat with a unique heat exchange configuration and, more specifically, by calculating a specific ratio of circulating concentrate, which was not indicated in the prior art, the present invention provides an effective method for distilling water so that it does not contain contaminants without the risk of clogging or scale formation.
Следующие далее примеры служат для иллюстрации изобретения.The following examples serve to illustrate the invention.
ПРИМЕР 1EXAMPLE 1
Этот приводимый в качестве примера расчет является средством демонстрации теплового баланса вокруг испарителя-теплообменника. Пример представляет расчетную основу установки дистилляции, сконструированной для извлечения 53000 галлонов США в день (200622 литров) чистого дистиллята из загрязненного источника.This example calculation is a means of demonstrating the heat balance around the evaporator-heat exchanger. An example is the calculated basis of a distillation unit designed to extract 53,000 US gallons per day (200622 liters) of pure distillate from a contaminated source.
Данные теплообменника:Heat exchanger data:
Площадь поверхности 3200 фут2 (2973 м2)Surface Area 3,200 ft 2 (2,973 m 2 )
Тип - Пластинно-каркасный сType - Plate-frame with
уплотнительными прокладкамиgaskets
U - 542 BTU час-1фут-2F-1 (2637U - 542 BTU hour -1 ft -2 F -1 (2637
ккал/м2 С· час)kcal / m 2 C · hour)
Скорректированное среднее логарифмическое значение температурного дифференциала - 10,40° FThe adjusted logarithmic value of the temperature differential is 10.40 ° F
Рассчитанный режим работы - (3,200)· (542)· (10,40); 18041224 BTU час-1; (454638 ккал/час)The calculated operating mode is (3,200) · (542) · (10,40); 18041224 BTU hour -1 ; (454638 kcal / hour)
Рассчитанный тепловой поток - (18041224)/(3200); 5638 BTU час-1фут-2; (15190 ккал/м2· час)Calculated heat flow - (18041224) / (3200); 5638 BTU hour -1 ft -2 ; (15190 kcal / m 2 · hour)
Конденсирующая сторонаCondensing side
Условия на входе - 289° F при 21,0 ф/кв.дюйм (абс) (перегретый) (142,78° С при 1,5 кг/см2)Inlet conditions - 289 ° F at 21.0 psi (abs) (superheated) (142.78 ° C at 1.5 kg / cm 2 )
Условия на выходе - 231,8° F при 20,9 ф/кв.дюйм (абс) (111° С при 1,4 кг/см2)Output conditions - 231.8 ° F at 20.9 psi (abs) (111 ° C at 1.4 kg / cm 2 )
Температура насыщения при конденсации - 232,0° F при 21,0 ф/кв.дюйм (абс) (111,11° С при 1,5 кг/см2)Condensation saturation temperature - 232.0 ° F at 21.0 psi (abs) (111.11 ° C at 1.5 kg / cm 2 )
Скрытая теплота конденсации - 957,4 BTU фунт-1 (531 ккал/кг) при 21,0 ф/кв.дюйм (абс) (1,5 кг/см2)The latent heat of condensation - 957,4 BTU lb -1 (531 kcal / kg) at 21.0 lb / square inch (absolute) (1.5 kg / cm 2)
Поток водяного пара - 36,7 галлонов США в минуту =18352 фунт час-1 (8331,8 кг/час)Water vapor flow - 36.7 US gallons per minute = 18352 pound hour -1 (8331.8 kg / hour)
Qпонижения температуры перегретого пара - (18352)· (0,45)· (289-232) 471131 BTU час-1 Q lowering the temperature of superheated steam - (18352) · (0.45) · (289-232) 471131 BTU hour -1
Qконденсации - (18041224-471131); 17570093 BTU час-1 (4427663 ккал/час)Q condensation - (18041224-471131); 17570093 BTU hour -1 (4427663 kcal / hour)
Рассчитанный поток - (17570093)/(957,4); 18352 фунт час-1 (8331,8 кг/час)The calculated stream is (17570093) / (957.4); 18352 pound hour -1 (8331.8 kg / hour)
Выпаривающая сторонаEvaporation side
Условия на входе - 212,2° F при 18,0 ф/кв.дюйм (абс) (100° С при 1,27 кг/см2)Inlet conditions - 212.2 ° F at 18.0 psi (abs) (100 ° C at 1.27 kg / cm 2 )
Условия на выходе - 213,6° F при 15,5 ф/кв.дюйм (абс) (100,5° С при 1,08 кг/см2)Output conditions - 213.6 ° F at 15.5 psi (abs) (100.5 ° C at 1.08 kg / cm 2 )
Скрытая теплота парообразования - 968,9 BTU час-1 при 15,5 ф/кв.дюйм (243 ккал/час)The latent heat of vaporization is 968.9 BTU hour -1 at 15.5 psi (243 kcal / hour)
Отношение циркулирующейCirculating ratio
массы к массе пара - 10mass to mass of steam - 10
Скорость циркулирования концентрата - 370 галлонов США в минуту(1400 л/мин) 184926 фунт час-1 Concentrate circulation rate - 370 US gallons per minute (1400 l / min) 184926 lb-hr -1
Поток пара - 18352 фунт час-1 (8331,8 кг/час)Steam flow - 18352 pound hour -1 (8331.8 kg / hour)
Процент пара - (18352/184926)=10%Percentage of steam - (18352/184926) = 10%
Qвыпаривания (18352)· (968,9); 17782238 BTU час-1 (4481124 ккал/час)Q evaporation (18352) · (968.9); 17782238 BTU hour -1 (4481124 kcal / hour)
Qобнаруженная - (18492 6)· (1,0)· (213,6-212,2); 258896 BTU час-1 (65242 ккал/час)Q detected - (18492 6) · (1.0) · (213.6-212.2); 258896 BTU hour -1 (65242 kcal / hour)
Qобщая - (17782328)+(258896); 18041224 BTU час-1 (4546388 ккал/час)Q total - (17782328) + (258896); 18041224 BTU hour -1 (4546388 kcal / hour)
Этот пример показывает, что фракция пара, составляющая 10%, образованная в циркулирующей текучей среде, захватывает 99% тепла, передаваемого из конденсирующей стороны, и повышает температуру циркулирующей текучей среды примерно на 1° F, даже если она в 10 раз меньше массы циркулирующей жидкости.This example shows that a 10% vapor fraction generated in a circulating fluid captures 99% of the heat transferred from the condensing side and increases the temperature of the circulating fluid by about 1 ° F, even if it is 10 times less than the mass of the circulating fluid .
ПРИМЕР 2EXAMPLE 2
Установка подобного типа была изготовлена в расчете на восстановление 10000 галлонов США (37853 л) в день чистого дистиллята из подлежащего высолаживанию потока из образованной на суше лагуны. Установку испытывали в течение длительного периода времени и за этот период были собраны подробные данные испытания работы установки. Пилотная установка успешно работала в течение четырех месяцев и при проверке засорение в испарителе и сепараторе было незначительным. Оборудование, которое использовали в пробном испытании, включало воздуходувку-компрессор SpencerТМ модели GF36204E, обеспечивающую перепад давления 3,0 ф/кв.дюйм. В процессе испытания использовали пластинно-каркасные теплообменники с одним стандартным проходом.A plant of this type was designed to recover 10,000 US gallons (37,853 l) per day of pure distillate from a stream to be cooled from a land-based lagoon. The installation was tested over a long period of time and during this period detailed data on the operation of the installation were collected. The pilot plant worked successfully for four months and during the test the clogging in the evaporator and separator was negligible. The equipment used in the pilot test included a Spencer TM model GF36204E blower-compressor, providing a pressure drop of 3.0 psi. During the test, plate-frame heat exchangers with one standard passage were used.
Характеристики содержащего соли входящего потока, концентрированного отпаренного потока и обработанного выходящего потока были следующими:The characteristics of the salt-containing inlet stream, concentrated stripped stream, and processed outlet stream were as follows:
Примечание (1) - регулирование рН до обработки для контроля аммиака.Note (1) - pH adjustment before processing to control ammonia.
Примечание (2) - представлены средние значения за период испытания.Note (2) - presents the average values for the test period.
Выходящий поток имеет такое качество, что его можно разгружать в наземные водные поверхности, поскольку его качество превышает все установленные требования. Потребление энергии компрессором измеряли и регистрировали в различные моменты работы, включая условия понижения мощности и рецикла. Измеренное энергопотребление представлено графически на Фиг.10 в виде расхода энергии на 1000 галлонов США (3785,3 л) для различных потоков дистиллята. Кривая данных испытаний была скорректирована на неэффективность компрессора для некоторых потоков, и было получено значение равномерного потребления энергии 50 КВт· час/1000 галлонов США. В расчете на стандартную эффективность компрессора 77% необходимое энергопотребление для высокоэффективной установки дистилляции составляет около 65 кВт· час/1000 галлонов США. Количество выпаренного потока в среднем составляет 10% от поступающего потока за период испытаний, что дает средний коэффициент концентрации (КК), равный 10. После испытаний при визуальном наблюдении не было никаких признаков образования накипи в нагреваемом сепараторе и испарителе.The effluent is of such a quality that it can be discharged into ground water surfaces, since its quality exceeds all established requirements. Compressor energy consumption was measured and recorded at various times of operation, including conditions for power reduction and recycling. The measured energy consumption is shown graphically in FIG. 10 as an energy consumption per 1000 US gallons (3,785.3 L) for various distillate streams. The test data curve was corrected for compressor inefficiency for some flows, and a uniform energy consumption of 50 kWh / 1000 US gallons was obtained. Based on a standard compressor efficiency of 77%, the energy required for a highly efficient distillation plant is about 65 kWh / 1000 US gallons. The amount of evaporated stream on average is 10% of the incoming stream during the test period, which gives an average concentration coefficient (CC) of 10. After the tests, visual observation showed no signs of scale formation in the heated separator and evaporator.
На Фиг.12 представлен еще один вариант настоящего изобретения. В этом варианте перегретый отпаренный поток насыщенного солевого раствора 140 принимают из паросепаратора 130 на фиг.1 и передают в высокоэффективную установку 180 дистилляции воды.12 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the superheated steam stream of saturated
Отпаренный поток 140 подвергают мгновенному испарению в сепараторе 200 низкого давления для образования потока 203 отработанной энергии низкого давления (типично 10-50 ф/кв. дюйм)(0,703-3,515 кг/см2) и концентрированного отпаренного потока 235 низкого давления. Поток 203 отработанной энергии пропускают через испаритель-теплообменник 205, конденсируют до дистиллированной воды и собирают в уравнительном резервуаре 215.The stripped
Концентрированный выпаренный поток 235 высокого давления подвергают теплообмену с 240 для предварительного подогрева пластовой воды 175 с получением 245. Охлажденный концентрированный отпаренный поток выпускают для ликвидации отходов в виде потока 185. Отработанную энергию 203 от потока передают циркулирующему концентрату из нагреваемого сепаратора, где посредством контролирования отношения циркулирующей массы к потоку пара так, чтобы оно находилось в пределах от менее 300 до около 1, менее чем 50% пара, или более точно, менее чем 10% пара образуется в потоке циркулирующего концентрата, выходящем из испарителя 230. Пар, образованный в циркулирующем потоке, абсорбирует скрытую теплоту парообразования, в то же время не допуская подъема температуры на циркулирующем концентрате более чем на 1° F, с поддержанием эффективного среднего логарифмического значения температурного дифференциала без пересечения температур в испарителе-теплообменнике 205.The concentrated vaporized
Циркулирующий концентрат удаляют при контролируемой скорости в позиции 265 при помощи насоса 270 и заменяют в позиции 243 частью подаваемой пластовой воды 241. Подогретую часть пластовой воды 244 снова соединяют с основным количеством подогретой пластовой воды 245 перед поступлением в нагреваемый сепаратор 250.The circulating concentrate is removed at a controlled speed at
Если количество отработанной энергии 203 для конкретной нефтедобывающей скважины меньше, чем необходимо для дистилляции потока 245 пластовой воды, который необходимо очистить, в этом случае обеспечивается отдельная схема, включающая компрессор 305 и испаритель 315. При том же отношении циркулирующей массы к потоку пара, составляющем от менее 300 до около 2, менее чем 50% пара, или более конкретно, менее чем 10% пара образуется в потоке циркулирующего концентрата, выходящем из испарителя 350.If the amount of
Избыточный пар, полученный из нагреваемого сепаратора 250, обычно конденсируют с использованием внешнего конденсатора 355. Энергию можно преобразовывать для накопления тепла или в качестве нагрева в других процессах, где это является подходящим. Потоки 320, 360 конденсированной воды собирают в уравнительных резервуарах 325, 365 для конденсата и затем объединяют с использованием насосов 220, 330, 375 для образования входящего рециклового потока дистиллированной воды для парогенераторов 125. С использованием описанного выше способа можно получить регенерацию воды более 85%.Excess steam obtained from a
Если при конденсации, происходящей в потоках 210, 320, 360, образуются неконденсируемые летучие вещества, в этом случае пар можно автоматически выпускать при помощи средств 217, 335 и 370 соответственно.If non-condensable volatiles are formed during condensation occurring in
Рабочее давление и соответствующую температуру нагреваемого сепаратора выбирают в широких пределах от полного вакуума до менее чем 50 ф/кв.дюйм (3,515 кг/см2), более типично, давление выбирают немного выше или ниже атмосферного, 12 ф/кв.дюйм (абс) (0,844 кг/см2) вакуума до избыточного давления 2 ф/кв.дюйм (0,141 кг/см2).The operating pressure and the corresponding temperature of the heated separator are selected over a wide range from full vacuum to less than 50 psi (3.515 kg / cm 2 ), more typically, pressure is selected slightly above or below atmospheric, 12 psi (abs ) (0.844 kg / cm 2 ) vacuum to an overpressure of 2 psi (0.141 kg / cm 2 ).
На фиг.13 представлен еще один вариант выполнения настоящего изобретения. В этом варианте часть энергии 202 отработанного тепла из позиции 200, и/или избыточный водяной пар 255 используют в качестве источника энергии для кристаллизатора 405 при помощи теплообменника 400 и схемы перекачивания 415, 420. Кристаллизатор работает в условиях кипения при температуре, по меньшей мере на 10° F, и наиболее желательно, от 20° F до 30° F ниже, чем температура водяного пара из нагреваемого сепаратора 250. Кристаллизатор может работать при давлении равном, выше или ниже атмосферного давления. В случае, когда количество энергии в потоке отработанной энергии 202 и/или избыточном паре 255 превышает количество, необходимое для работы кристаллизатора, тогда можно осуществлять конденсацию при помощи внешних конденсирующих средств.On Fig presents another embodiment of the present invention. In this embodiment, part of the
Концентрированный отпаренный поток 275 и нагретый отдельный поток концентрата 265 подают в питающий кристаллизатор резервуар 280. Почти насыщенный солевой раствор передают при помощи питающего насоса 425 в циркулирующую петлю кристаллизатора 410. Проскальзывающий поток циркулирующей взвеси в позиции 410 удаляют при помощи насоса 435 и пропускают через устройство 440 разделения твердых веществ и жидкости или непосредственно переводят в водоем для выпаривания. Типичное устройство разделения твердых веществ и жидкости, знакомое специалистам в данной области техники, может включать фильтр, фильтровальный пресс, гравитационный отстойник, осветлитель, циклонный сепаратор, декантатор и центрифугу.The concentrated stripped
Фильтрат 450 рециклируют в питающий кристаллизатор резервуар 280. Твердый материал 445, выходящий из сепаратора 440 твердых веществ и жидкости, собирают в подходящих средствах для хранения и транспортируют для ликвидации отходов. Любую избыточную содержащую загрязняющие примеси воду, собранную в зонах хранения 455 или в бассейне для испарения, можно рециклировать при помощи насоса 460 обратно в питающий кристаллизатор резервуар 280.The
Конденсированные водные потоки 210, 407 и 490 можно собирать и объединять для получения рециркулируемого потока дистиллированной воды для подачи в парогенераторы 125. При использовании вышеописанного способа достигают 100%-ной регенерации воды и нулевого сброса.Condensed water streams 210, 407, and 490 can be collected and combined to produce a recycled stream of distilled water for supply to steam
Что касается оборудования, которое используют в этой системе, то специалисты в данной области легко определят, какие из нагреваемых сепараторов, подогревателей, испарителей насосов, компрессоров/воздуходувок, кристаллизаторов и т.д. лучше использовать. Могут быть одобрены другие модификации без отступления от содержания и охвата изобретения.As for the equipment used in this system, specialists in this field will easily determine which of the heated separators, heaters, pump evaporators, compressors / blowers, crystallizers, etc. better to use. Other modifications may be approved without departing from the scope and scope of the invention.
Хотя варианты осуществления изобретения были описаны выше, оно не ограничено ими, и специалистам будет понятно, что различные модификации образуют часть данного изобретения, если они не являются отступлением от идеи, существа и объема заявленного и описанного изобретения.Although embodiments of the invention have been described above, it is not limited to them, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications form part of this invention if they are not a departure from the idea, essence and scope of the claimed and described invention.
Claims (40)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/468,915 | 1999-12-22 | ||
CA002305118A CA2305118C (en) | 1999-12-22 | 2000-05-03 | Water treatment process for thermal heavy oil recovery |
CA2,305,118 | 2000-05-03 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000121125A RU2000121125A (en) | 2002-07-10 |
RU2247232C2 true RU2247232C2 (en) | 2005-02-27 |
Family
ID=33480327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000121125/03A RU2247232C2 (en) | 2000-05-03 | 2000-08-04 | Method for processing water for extraction of oil by thermal methods |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AR (1) | AR035638A1 (en) |
AU (1) | AU778064B2 (en) |
RU (1) | RU2247232C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2579058C2 (en) * | 2010-02-22 | 2016-03-27 | Сименс Акциенгезелльшафт | Carbon-bearing substance production device and method, especially in-situ production device and method, from underground deposit |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107158734A (en) * | 2017-06-21 | 2017-09-15 | 河北乐恒化工设备制造有限公司 | The device and its energy-efficient concentrating method of N ethyl piperazidines of energy-efficient concentrate |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3660268A (en) * | 1969-12-29 | 1972-05-02 | Marathon Oil Co | Recovery of oil from tar sands using high water content oil-external micellar dispersions |
-
2000
- 2000-05-29 AU AU37774/00A patent/AU778064B2/en not_active Ceased
- 2000-08-04 RU RU2000121125/03A patent/RU2247232C2/en not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-05-03 AR ARP010102098A patent/AR035638A1/en active IP Right Grant
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2579058C2 (en) * | 2010-02-22 | 2016-03-27 | Сименс Акциенгезелльшафт | Carbon-bearing substance production device and method, especially in-situ production device and method, from underground deposit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU3777400A (en) | 2001-06-28 |
AR035638A1 (en) | 2004-06-23 |
AU778064B2 (en) | 2004-11-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6536523B1 (en) | Water treatment process for thermal heavy oil recovery | |
CA2305118C (en) | Water treatment process for thermal heavy oil recovery | |
CA2609859C (en) | Recovery of high quality water from produced water arising from a thermal hydrocarbon recovery operation using vacuum technologies | |
US7967955B2 (en) | Water treatment method for heavy oil production | |
US10357726B2 (en) | Water treatment and steam generation system for enhanced oil recovery and a method using same | |
US7150320B2 (en) | Water treatment method for heavy oil production | |
JP3526582B2 (en) | Distillation process with reduced fouling | |
US7428926B2 (en) | Water treatment method for heavy oil production | |
US7077201B2 (en) | Water treatment method for heavy oil production | |
WO2009105309A1 (en) | Method and system for generating steam in the oil industry | |
CA2956159A1 (en) | A water treatment and steam generation system for enhanced oil recovery and a method using same | |
CN102659197A (en) | Water treatment process for recovering heavy oil recovery produced water to serve as boiler feed water | |
GB2357528A (en) | Water treatment process used in heavy oil recovery utilising a water distillation apparatus | |
CA2509309C (en) | Water treatment method for heavy oil production using calcium sulfate seed slurry evaporation | |
RU2215871C2 (en) | Method of removal of polluting impurities from incoming flow | |
CA2345595C (en) | Water treatment process for thermal heavy oil recovery | |
CA2448680A1 (en) | Water treatment method for heavy oil production | |
MXPA01004446A (en) | Water treatment process for thermal heavy oil recovery. | |
US10792582B2 (en) | Water treatment and steam generation system for enhanced oil recovery and a method using same | |
RU2247232C2 (en) | Method for processing water for extraction of oil by thermal methods | |
CA2748443C (en) | Water treatment method for heavy oil production | |
US10280102B1 (en) | Methods to properly condition feed water for steam generators in oil-fields and the like | |
AU777586B2 (en) | Water treatment process for thermal heavy oil recovery | |
CA2233057A1 (en) | Produced water and light hydrocarbon liquid vapor injection method and apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130805 |