SU929604A1

SU929604A1 - Method for softening water

Info

Publication number: SU929604A1
Application number: SU802884545A
Authority: SU
Inventors: Павел Павлович Симонов; Валерий Витальевич Шищенко; Иоган Арестогесович Гейвандов; Александр Иванович Быков
Original assignee: Ставропольский политехнический институт
Priority date: 1980-02-19
Filing date: 1980-02-19
Publication date: 1982-05-23

Description

ii

Изобретение относитс к способам нагрева минерализованных вод перед закачкой в нефт ные пласты с целью повышени нефтеотдачи и может быть использовано дл подогрева морских и пластовых вод.The invention relates to methods for heating saline water prior to injection into oil reservoirs with the aim of enhanced oil recovery and can be used to heat sea and formation waters.

Известен способ подготовки гор чей воды, включающий предварительное натрийкатионное ум гчение исходной воды и косвенный нагрев ее в специальных водонагревательных установках за счет тепла сжигаемого топлива 1.There is a method of preparing hot water, which includes pre-sodium cationic reduction of initial water and its indirect heating in special water-heating installations due to the heat of the burned fuel 1.

Основным недостатком этого способа вл етс необходимость подвергать предварительному катионитному ум гчению всю исходную воду, что требует больших капитальных эксплуатационных затрат на обработку исходной воды м значительно увеличивает расход реагентов.The main disadvantage of this method is the need to expose all source water to preliminary cationic softening, which requires large capital operating costs for processing source water and significantly increases the consumption of reagents.

Кроме того, большое количество сточных вод и отсутствие дегазации : воды вызывает коррозию водонагревательной установки, подающих трубопроводов и нефт ных скважин. Причем водонагревательные установки большой производительности имеют большие габариты, вес и металлоемкость.In addition, a large amount of wastewater and the absence of degassing: water causes corrosion of the water heating installation, supply pipelines and oil wells. Moreover, large-capacity water-heating installations have large dimensions, weight and intensity.

Указанные недостатки способа многократно возрастают в случае использовани высокоминерализованной морской или пластовой воды, обладающей повышенной жесткостью,что делает практически невозможным применение данного способа дл подготовки гор чей воды в случае дефицита пресной воды.These drawbacks of the method are multiplied in the case of using highly mineralized sea or produced water with increased hardness, which makes it practically impossible to use this method for preparing hot water in case of a shortage of fresh water.

Известен также способ нагрева минерализованных вод перед закачкой их в нефт ные пласты, включающий предварительный нагрев исходной воды до 30 - и последующий нагрев ее до 100°С с частичным упариванием в контакте с присадкой карбоната кальци в выпарном аппарате с вынесенной зоной кипени и отделение , упаренной воды от присадки;There is also known a method of heating saline water before pumping it into oil reservoirs, including preheating the source water to 30 - and then heating it to 100 ° C with partial evaporation in contact with calcium carbonate additive in an evaporator with a boiling zone removed and evaporated water from the additive;

Образующийс в выпарном аппарате пар используетс дл подогрева другого потока исходной воды до 100 С в смешивающем конденсаторе, затем оба потока нагретой воды объедин ют и направл ют в скважину 2.The vapor generated in the evaporator is used to preheat another feed water stream to 100 ° C in a mixing condenser, then both heated water streams are combined and sent to well 2.

Недостатком этого способа вл етс низка температура нагрева воды , ограниченна началом кристаллизации сульфата кальци , опасность образовани отложений на поверхности нагрева,так как нагрев и упаривание воды вeдytc в услови х выделени карбоната кальци , и сильной коррозии в смешивающем конденсатореThe disadvantage of this method is the low temperature of water heating, limited by the onset of crystallization of calcium sulfate, the danger of formation of deposits on the heating surface, since heating and evaporation of water conducts under conditions of calcium carbonate release, and severe corrosion in the mixing condenser.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс , способ термохим:меского ум гчени морской воды. Этот способ включает обработку воды известью, термоуи гчение и натрийкатионитное ум гчение воды З.The closest to the invention to the technical essence is the method of thermo-chemical: mesic intelligence of sea water. This method includes the treatment of water with lime, thermo-oxidation, and sodium cationic reduction of water.

Однако обработка воды известью ведетс до почти полного осаждени не только бикарбонат-иона, но и иона магни , что сопровождаетс значительным расходом реагента и необходимостью отделени , уплотнений и захоронени осадка гидроокиси магни .However, the treatment of water with lime leads to almost complete precipitation of not only the bicarbonate ion, but also the magnesium ion, which is accompanied by a significant consumption of reagent and the need for separation, compaction and burial of the magnesium hydroxide precipitate.

Вс вода подвергаетс и термическому , и натрийкатионитному ум гчению что увеличивает размеры оборудовани и удорожает стоимость процесса.All the water is subjected to both thermal and cationic softening, which increases the size of the equipment and increases the cost of the process.

Образующиес в процессе регенерации натрийкатионитных фильтров стоные воды загр зн ют окружающую среду и требуют специальных дорогосто щих мер дл их ликвиаации.The formed waters formed during the regeneration of the sodium cation-exchanger filters pollute the environment and require special expensive measures to eliminate them.

Цель изобретени - удешевление процесса ум гчени минерализованных вод.The purpose of the invention is to reduce the cost of the mineralized water sinking process.

Поставленна цель достигаетс тем, что воду нагревают до 25 - lO смешивают с известью в количестве, необходимом дл осаждени бикарбонат-иона , отдел ют от выпавшего осака , подвергают магнитной обработке, нагревают до начала накипеобразовани и раздел ют на два потока, один из которых направл ют на фильтрование через натрийкатионные фильтры, деаэрируют и упаривают. Полученный пар смешивают с другим потоком воды и сточными водами натрийкатионного фильтра и направл ют в термоум гчитель , отдел ют ум гченную воду.The goal is achieved by heating the water to 25 - lO mixed with lime in an amount necessary for precipitating the bicarbonate ion, separated from the precipitated osaka, subjected to magnetic treatment, heated before the start of scale formation and divided into two streams, one of which is They are filtered through sodium cationic filters, deaerated and evaporated. The resulting steam is mixed with another stream of water and sewage by a sodium cationic filter and sent to a thermal softener, separated softened water.

снижают ее температуру и отдел ют выделившиес газы.its temperature is reduced and the separated gases are separated.

Новым в способе вл етс то, что после известковани воду подвергают магнитной с работке, нагревают косвенным путем до начала накипеобразовани и раздел ют на два потока, один из которых в количестве 10 от общего направл ют на натрийкатионитный фильтр, а затем деаэрируют , упаривают, пар смешивают с другим потоком воды и сточными водами натрийкатионитных фильтров и направл ют на термическую обработку.New in the method is that after liming the water is subjected to magnetic processing, heated indirectly before the beginning of scale formation and divided into two streams, one of which in an amount of 10 of the total is sent to a sodium cation-exchange filter, and then deaerated, evaporated, steam mixed with another stream of water and wastewater from cation-ion filter and sent for heat treatment.

Упаривание ведут до солесодержзни 100 - 150 г/л при давлении на 2-3 бар вьие давлени в термоум гчителе .The evaporation is carried out to a salt content of 100-150 g / l at a pressure of 2-3 bar and a pressure in the thermal muffler.

После известковани исходной воды и осаждени основной части карбоната кальци декарбонизовзнна вода оказываетс несколько перенасыщенной по этому накипеобразователю, что приводит к его осаждению на теплопередающих поверхност х при нагреве декарбонизованной воды.After liming the initial water and precipitating the major part of calcium carbonate, the decarbonated swelling water is somewhat supersaturated in this scale-forming agent, which causes it to settle on the heat transfer surfaces when the decarbonated water is heated.

При обработке декарбонизованной воды магнитным полем избыток карбоната кальци выдел етс в объеме воды S виде мелких кристаллов, что предотвращает образование отложений карбоната кальци в теплообменниках Это увеличивает допустимый нагрев декарбонизованной воды, обусловленный в этом случае началом кристаллизации сульфата кальци .When treating decarbonated water with a magnetic field, an excess of calcium carbonate is released in a volume of water S in the form of fine crystals, which prevents the formation of calcium carbonate deposits in heat exchangers. This increases the permissible heating of decarbonated water, due in this case to the onset of the crystallization of calcium sulfate.

Величина потока воды, направл емого на натрийкатионитные фильтры, зависит от разности температур термоум гчени и предварительного подог грева декарбонизованной воды и при изменении этой разности от 50 до 210°С составл ет 10 - tQl от коли ,чества исходной воды.The magnitude of the flow of water sent to the sodium cation-ion filters depends on the temperature difference between the thermal humidification and the preheating of the decarbonated water and when this difference varies from 50 to 210 ° C, it is 10 - tQl from the amount of the source water.

Упаривание воды в парогенераторе до 100 - 150 г/л обусловлено тем, что при большем солесодержании возникает опасность кристаллизации натриевых солей, а при меньшем - ухудшаютс услови регенерации натрийкатионитных фильтров продувочной водой.The evaporation of water in the steam generator to 100-150 g / l is due to the fact that with a higher salt content there is a danger of crystallization of sodium salts, and with a smaller content the conditions for the regeneration of cation-ion filters with purge water deteriorate.

Давление насыщенного пара, вырабатываемого в парогенераторе, зависит от давлени воды в термоум гчителе , которое должно быть на 1-2 бар выше давлени насыщени при температуре в термоум гчителе с тем,что5 бы не допустить вскипание воды в аппарате. Поддерживать более высокое давле ние пара нецелесообразно ввиду удор жани оборудовани и усложнени экс плуатации парогенератора. На чертеже представлена схемз осуществлени . способа.. Исходную воду 1 нагревают в теп лообменнике 2 до 25 - , смешива ют с известковым молоком 3 s аппа рате 4,отдел ют и удал ют выпавшие осадки 5 декарбонизованнуп воду 6 обрабатывают в магнитном аппарате 7,подогревают в теплообменнике 8 до температуры, обеспечивающей отсутствие образовани накип , и раздел ют , на два потока. Первый поток 3 в количестве 10 - kQ% подзергаот глубокому ум гчению на натрийкатионитных фильтрах 10 до жесткости 0,03 О, Об мг-экв/кг, деаэрируют в атмосферном деаэраторе 11 и насосом 12 подают в парогенератор 13, где упаривают до 100 - 150 г/кг в зависимости от солесодержани исход ной еоды. Второй поток нагретой декарбонизованной воды 14 нагревают до требуемой температуры в. термоконтактном аппарате 15 путем смешени с паром 1б из парогенератора 13- Выделившиес соли кристаллизуют в контактном слое 15 i удал ют продувкой 17. Гор чую воду 18 отдел ют от контактного сло аппарата . 15 и направл ют в расширитель 19, где дегазируют путем снижени темпе ратуры на . Пар и газы, выделив шиес при вскипании, направл ют s охладитель выпара 20 дегазатора, а дегазированную гор чую воду 21 при заданной температуре отправл ют дл закачки в нефт ной пласт. Продувку 22 парогенератора 13 направл ют в расширитель 23, лар из которого направл ют в дегазатор, а охлажденную продувку 24 используют дл регенерации натрийкатионных фильтров 10. Сточные воды 25 натрий катионных фильтров 10 напрае йют в термоконтактный аппарат 15, где сме шивают с потоком воды t4. Пример. На установке дл приготовлени 150 т/ч гор чей воды с температурой используют неф тепромысловую воду следующего соста ва, мг-экв/кг: .2; М ,6; се- 267,8; 50| k2,k, 0 НСО -3.6. Общее солесодерхчание 20 г/кг, начальна температура 10°С. Исходную воду подогревают до , известкуют дл осаждени карбоната кальци , осветл ют от выпавших осадков , подвергают магнитной обработке, нагревают до в поверхностном подогревателе и раздел ют на два потока . Первый поток в количестве 1б% от исходной воды подвергают глубокому ум гчению (до жесткости 0,05 мг-экв/л) на натрийкатионитных фильтрах, подогревают до 10 С в атмосферном деаэраторе, деаэрируют и подают в парогенератор, где упаривают в 7 раз при 1бО G и давлении 0,62 МПа. Продувку парогенератора с концентрацией солей ЙО г/кг после охлаждени до 0 используют дл регенерации фильтров химводоочистки ,а отработанную продувку вместе с . другими сбросными водами химводоочистки смешивают с вторым потоком исходной воды в термоум гчителе и нагревают смешиванием с паром из парогенератора при давлении 0,52 МПа до . При такой температуре резко уменьшаетс растворимость сульфата кальци и часть накипеобразующих солей выпадает в осадок. Осветленную от осадка гор чую воду отвод т из верхней части аппарата и направл ют в расширитель, где за счет дросселировани снижают ее дааление до 0,48 МПа, а температуру до 150С. 8,ыделившийс пар и газы из расширител направл ют в охладитель выпара , а дегазированную гор чую воду закачивают в нефт ную скважину. Изобретение позаол ет снизить стоимость процесса благодар тому, что термической обработке подвергают 60 - 90, что снижает размеры оборудовани , расход тепла на нагрев . Кроме того, обработку на натрийкатиомных фильтрах ведут 10 - 0% от всего количества воды, что также удешевл ет процесс. Также в данном способе уменьшен расход извести на обработку воды в 3-4 раза, так как известью осаждают только карбонат кальци .. В предлагаемом способе выдел ют раздельно карбонат и сульфат кальци , что позвол ет использовать их гюлезно: карбонат кальци может быть исThe pressure of the saturated steam generated in the steam generator depends on the water pressure in the thermal humidifier, which should be 1-2 bar higher than the saturation pressure at the temperature in the thermal humidifier in order 5 to prevent boiling up of water in the apparatus. Maintaining a higher vapor pressure is impractical because of the increase in equipment and the complexity of the operation of the steam generator. The drawing shows implementation diagrams. The original water 1 is heated in the heat exchanger 2 to 25-, mixed with lime milk 3 s by the apparatus 4, the precipitated precipitates 5 are removed and the decarbonated water 6 is removed in a magnetic apparatus 7, heated in a heat exchanger 8 to a temperature free-flowing and divided into two streams. The first stream 3 in the amount of 10 - kQ% podzergot deep cleansing on sodium cation-exchange filters 10 to a hardness of 0.03 O, Ob mEq / kg, is deaerated in the atmospheric deaerator 11 and pump 12 is fed to the steam generator 13, where it is evaporated to 100 - 150 g / kg depending on the salt content of the initial eoda. The second stream of heated decarbonated water 14 is heated to the desired temperature c. thermocontact apparatus 15 by mixing with steam 1b from the steam generator 13; the separated salts are crystallized in the contact layer 15 and removed by blowing 17. Hot water 18 is separated from the contact layer of the apparatus. 15 and directed to the expander 19, where it is degassed by lowering the temperature by. Steam and gases, releasing the shys during boiling, direct the s cooler to the vaporizer 20 of the degasser, and the degassed hot water 21 at a given temperature is sent for injection into the oil reservoir. The purge 22 of the steam generator 13 is directed to the expander 23, the barrel from which is sent to the degasser, and the cooled purge 24 is used to regenerate the sodium cationic filter 10. The wastewater 25 the sodium cationic filter 10 is directed to the thermocontact apparatus 15, where it is mixed with the t4 water stream . Example. At the plant for the preparation of 150 t / h of hot water with a temperature, the use of thermal oil of the following composition, mEq / kg: .2; M, 6; se- 267.8; 50 | k2, k, 0 HCO -3.6. The total salt content is 20 g / kg, the initial temperature is 10 ° C. The source water is heated to lime, precipitated to precipitate calcium carbonate, clarified from precipitates, magnetically treated, heated to a surface preheater and divided into two streams. The first stream in the amount of 1b% of the initial water is subjected to deep cleansing (to a hardness of 0.05 mg-eq / l) on sodium cation-ion filters, heated to 10 ° C in an atmospheric deaerator, deaerated and fed to a steam generator, where it is evaporated 7 times at 1bO G and pressure of 0.62 MPa. A purge of a steam generator with a concentration of IO salts g / kg after cooling to 0 is used to regenerate the filters for chemical water treatment, and the spent purge together with. other wastewaters of chemical water treatment are mixed with the second stream of source water in the thermal humidifier and heated by mixing with steam from the steam generator at a pressure of 0.52 MPa to. At this temperature, the solubility of calcium sulfate is sharply reduced, and part of the scale-forming salts precipitate. The hot water clarified from the sediment is withdrawn from the upper part of the apparatus and sent to the expander, where it is reduced to 0.48 MPa and the temperature to 150 ° C by means of throttling. 8, the separated vapor and gases from the reamer are sent to the flash vapor cooler, and the degassed hot water is pumped into the oil well. The invention allows to reduce the cost of the process due to the fact that heat treatment is subjected to 60-90, which reduces the size of the equipment, the heat consumption for heating. In addition, 10–0% of the total amount of water is used to treat on sodium-catalytic filters, which also reduces the cost of the process. Also in this method, lime consumption for water treatment is reduced by a factor of 3-4, since calcium carbonate is precipitated with lime only. In the proposed method, calcium carbonate and calcium sulfate are separated, which makes it possible to use them husely: calcium carbonate can be used

Claims

Claim

1. A method of water softening, including water treatment with lime, thermal treatment and filtering through sodium cation filters, characterized in that, in order to reduce the cost of the process, after liming the water is subjected to magnetic treatment, heated until scale formation begins and divided into two flow, one of which in the amount of 10 - 40% of the total is directed to the filters and then deaerated, 25 is evaporated, the steam is mixed with another water flow and wastewater from sodium cationic filters and sent for heat treatment.

2. The method of pop. ^ characterized in that the evaporation is carried out to a salinity of 100 - 150 g / l at a pressure of 2-3 bar high pressure A of the thermal softener.