申请日2006.10.27
公开(公告)日2009.02.11
IPC分类号C09K8/592; C02F1/42; E21B43/24
摘要
本发明提供了一种用于处理水以减少蒸汽发生装置中的二氧化硅基化合物结垢的方法，该方法包括在将水引入到蒸汽发生装置中之前使水经历阳离子去除过程以将水中的二价和三价阳离子的浓度降低到最优选小于20ppb的步骤。该方法不需要石灰软化阶段，并且节约了资本和操作成本。
权利要求书
1、一种用于处理水以减少高温二氧化硅基结垢的方法，所述方法 包括：
提供具有二氧化硅浓度和阳离子浓度的水;和
减少阳离子量从而生产形成二氧化硅基高温水垢的倾向降低的处理 过的水。
2、如权利要求1所述的方法，其还包括从至少部分处理过的水生成 蒸汽。
3、如权利要求2所述的方法，其还包括在基于蒸汽的提高原油采收 率工艺中使用所述蒸汽。
4、如权利要求3所述的方法，其还包括在用于烃回收的蒸汽辅助重 力驱油工艺中使用所述蒸汽。
5、如权利要求1所述的方法，其中所述阳离子被减少到约40ppb或 更低。
6、如权利要求1所述的方法，其中减少阳离子的步骤包括将二价阳 离子减少到少于约40ppb和将三价阳离子减少到少于约40ppb。
7、如权利要求1所述的方法，其中减少阳离子的步骤包括将二价阳 离子减少到约30ppb或更低以及将三价阳离子减少到约30ppb或更低。
8、如权利要求1所述的方法，其中减少阳离子的步骤包括将二价阳 离子减少到约20ppb或更低以及将三价阳离子减少到约20ppb或更低。
9、如权利要求1所述的方法，其中去除阳离子的步骤包括一个或多 个离子交换过程。
10、如权利要求9所述的方法，其中所述离子交换过程包括螯合离 子交换过程。
11、如权利要求10所述的方法，其中去除阳离子的步骤包括初步和 /或深度处理以将总的水硬度降低到小于约0.5mg/L。
12、如权利要求11所述的方法，其中所述初步和/或深度处理是强酸 或弱酸阳离子交换过程。
13、如权利要求1所述的方法，其中水中的总溶解固体浓度小于约 6000mg/L。
14、一种用于处理来自基于蒸汽的提高原油采收率的工艺的采出水 以减少蒸汽发生装置中的二氧化硅结垢的方法，所述方法包括：
使所述采出水进行初步和/或深度处理以将总硬度降低到小于约0.5 mg/L;
使所述采出水经历螯合离子交换过程以生产处理过的A style="TEXT-DECORATION: none" href="http://www.dowater.com/">水，所述处理 过的水的二价阳离子浓度为小于约40ppb，且其三价阳离子浓度为小于 约40ppb;和
将所述处理过的水引入蒸汽发生器以产生用于烃储存器的蒸汽。
15、如权利要求14所述的方法，其还包括产生约80%纯度的蒸汽和 约20%的水相，其中二氧化硅和总溶解固体(TDS)基本上存在于所述 20%的水相中。
16、如权利要求15所述的方法，其中所述处理过的水的二价阳离子 浓度为约30ppb或更低，且其三价阳离子浓度为约30ppb或更低。
17、如权利要求15所述的方法，其中所述处理过的水的二价阳离子 浓度为约20ppb或更低，且其三价阳离子浓度为约20ppb或更低。
18、一种用于处理水以减少蒸汽发生装置中的二氧化硅基结垢的系 统，所述系统包括：
第一离子交换装置，其用于将水的总硬度降低到以CaCO3计小于约 0.5mg/L;和
第二离子交换装置，其可操作地连接到所述第一离子交换装置，并 且适于将水中的二价和三价阳离子浓度降低到分别小于约40ppb和40 ppb。
19、如权利要求18所述的系统，其中所述第二装置是螯合离子交换 单元。
20、一种用于产生蒸汽的系统，所述系统包括：
离子交换装置，其适于通过将阳离子浓度降低到小于约40ppb来处 理水;和
蒸汽发生器，其可操作地连接到所述离子交换装置，并用于从处理 过的水来产生蒸汽。
说明书
减少锅炉水垢形成的水处理方法和装置
技术领域
本发明大体上涉及降低高温结垢倾向的水处理方法，更具体地说， 涉及一种从提高原油采收率(Enhanced Oil Recovery，EOR)工艺过程 中的采出水中去除阳离子以减少或防止蒸汽发生设备内结垢的方法。
背景技术
由于初步烃采收工艺变得低效，油气工业已经转向二级和三级采 收工艺，例如提高原油采收率(EOR)工艺，其包括但不限于蒸汽辅 助重力驱油(SAGD)工艺。SAGD工艺尤其有益于采收重油储量。在 EOR工艺如SAGD中发现的最普通种类的锅炉可以表征为直流式蒸汽 发生器，或OTSG。
在约25年前提出了适用于常规OTSG的锅炉给水水质，并且自那 时起几乎没有变化。通常，用于SAGD工艺的OTSG在约8,400到 11,200kPa范围内的蒸汽压力下运行，虽然这些锅炉可以产生压力高达 15,400kPa的蒸汽。目前认为用于蒸汽发生设备如OTSG的可接受的水 质为：
以CaCO3(碳酸钙)计，总硬度小于或等于0.5mg/L
二氧化硅少于或等于50mg/L
总溶解固体少于或等于12,000mg/L
油脂少于或等于10mg/L
EOR工艺如SAGD通常随着所需的烃如重油的生产一起采出水。 与所需的锅炉给水水质相比，随着SAGD过程采出的水通常特征在于 低数值或低浓度的总硬度(TH)和总溶解固体(TDS)、以及高的二氧 化硅浓度。为了对工艺锅炉提供合适的给水而对这些采出水进行处理， 这种处理包括热或温石灰软化剂(HLS/WLS)和离子交换单元。石灰 软化过程的主要功能是去除二氧化硅以减少或防止蒸汽发生器内结 垢。
例如，PCT申请WO2005/054746意图揭示一种在包括SAGD的重 油采收工艺中使用的从采出水生产高压蒸汽的蒸发方法。
PCT申请WO2004/050567意图揭示一种用于重油采收的水处理方 法，其使用基于蒸发的方法来处理从重油采收中采出的水。
美国专利No.6,733,636意图揭示一种用于重油采收的基于蒸发的 水处理方法以提供用于生产高质蒸汽的给水，该方法包括电去离子作 用或离子交换处理。
美国专利No.4,969,520意图揭示一种用于重油采收的蒸汽喷射工 艺，其中通过离子交换树脂处理给水以从水中去除阳离子。
美国专利No.3,714,985意图揭示一种油汽采收工艺。
美国专利No.3,410,345意图揭示一种蒸汽发生工艺，其中蒸汽给 水用离子交换树脂处理。
美国专利No.3,353,593意图揭示一种用粘土稳定的蒸汽喷射工 艺。
本文所揭示和教导的发明涉及用于在蒸汽发生设备和方法中高效 且有效地处理水的方法和装置。
发明内容
本发明的一个方面包括一种用于处理水以减少高温二氧化硅基结 垢的方法，该方法包括提供具有二氧化硅浓度和阳离子浓度的水;以 及减少水中的阳离子量从而生产形成二氧化硅基高温水垢的倾向降低 的处理过的水(treated water)。
本发明的另一方面包括一种用于处理来自基于蒸汽的提高原油采 收率工艺(steam-based enhanced oil recovery process)的采出水 (produced water)以降低蒸汽发生设备内的二氧化硅结垢的方法，该方 法包括使采出水经过初步和/或深度处理(primary/polishing process)以 将水的总硬度减少到小于约0.5mg/L;使采出水经过螯合离子交换过 程来制造二价阳离子浓度小于约40ppb且三价阳离子浓度小于约40 ppb(十亿分之…，part(s)per billion)的处理过的水;并且将处理过的水 引入到蒸汽发生器以制造用于烃储器(hydrocarbon reservoir)的蒸汽。
本发明的又一个方面是一种用于处理水以减少蒸汽发生装置内二 氧化硅基结垢的系统，该系统包括用于将水的总硬度降低到以CaCO3 计小于约0.5mg/L的第一离子交换装置;和可操作地连接到第一离子 交换装置并适于将水中的二价和三价阳离子浓度降低到分别小于约40 ppb和40ppb的第二离子交换装置。
本发明的再一个方面是一种产生蒸汽的系统，该系统包括适于通 过将阳离子浓度降低到小于约40ppb来处理水的离子交换装置;和可 操作地连接到离子交换装置以便从处理过的水来产生蒸汽的蒸汽发生 器。
通过审阅下述对本发明具体实施方式及附图的描述，本发明的其 它方面和特征对本领域普通技术人员而言将是显而易见的。
