Способ обработки сбросной воды или пластовой воды

Номер патента: 19136

Опубликовано: 30.01.2014

Автор: Наггхаппан Лнсп

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ обработки пластовой воды, полученной с операции нефтедобычи и содержащей такие примеси, как органика, окись кремния, бор, жесткость, растворенные твердые вещества и взвешенные твердые вещества, включающий:

a) химическое умягчение пластовой воды в каскаде реакторов путем

i) смешения в одном реакторе коагулянта с пластовой водой и дестабилизации твердых веществ, содержащихся в пластовой воде;

ii) смешения в одном реакторе извести с пластовой водой и превращения диоксида углерода в бикарбонатные ионы и нейтрализации бикарбонатной щелочности;

iii) смешения в одном реакторе каустика с пластовой водой, причем известь и каустик вызывают повышение pH пластовой воды выше 10,5;

iv) смешения в одном реакторе полимера с пластовой водой для облегчения отделения твердых веществ от пластовой воды;

v) осветления пластовой воды путем отделения ила от пластовой воды;

vi) после осветления пластовой воды путем отделения ила от пластовой воды, возврата по меньшей мере части отделенного ила по меньшей мере в один реактор и смешения отделенного ила с пластовой водой;

b) после химического умягчения фильтрацию пластовой воды посредством многокомпонентной фильтрационной установки для дальнейшего отделения примесей от пластовой воды, чтобы получить фильтрованную пластовую воду и первый отходящий поток;

c) возврат по меньшей мере части первого отходящего потока по меньшей мере в один из реакторов;

d) после фильтрования пластовой воды через многокомпонентный фильтр дальнейшее умягчение пластовой воды путем проведения пластовой воды через установку ионообменного умягчения, где ионы кальция и магния вытесняются ионами натрия, доставляемыми добавленным химикатом, давая еще более умягченную пластовую воду и второй отходящий поток;

e) возврат по меньшей мере части второго отходящего потока;

f) после ионообменного умягчения проведение пластовой воды через патронную фильтрационную установку для дальнейшего отделения примесей от пластовой воды;

g) проведение пластовой воды из патронной фильтрационной установки по меньшей мере на одну установку обратного осмоса и удаление органики, бора, окиси кремния и растворенных твердых веществ из пластовой воды и получение целевой воды.

2. Способ по п.1, где каждый из коагулянта, каустика и полимера смешивают с пластовой водой в отдельных реакторах и коагулянт, каустик и полимер смешивают с пластовой водой последовательно, причем первым смешивают коагулянт, следующим смешивают каустик и затем смешивают полимер.

3. Способ по п.1, где химическое умягчение включает в себя стадию, на которой пластовую воду перемешивают, используя смеситель типа тяговой трубы, вызывая кристаллизацию и уплотнение твердых веществ, содержащихся в пластовой воде.

4. Способ по п.1, где второй коагулянт вводят в пластовую воду после того, как пластовая вода была осветлена, и до того, как подвергают пластовую воду многокомпонентной фильтрации.

5. Способ по п.1, где умягчение пластовой воды путем ионообменной фильтрации включает проведение пластовой воды через две ионообменные фильтрационные установки последовательно.

6. Способ обработки пластовой воды, полученной в операциях по добыче нефти и содержащей такие примеси, как органика, окись кремния, бор, жесткость, растворенные твердые вещества и взвешенные твердые вещества, включающий:

а) химическое умягчение пластовой воды посредством

i) смешения коагулянта, по меньшей мере одного щелочного реагента и флокулянта с пластовой водой;

ii) повышения pH пластовой воды до более 10,5;

iii) осветления пластовой воды путем отделения от нее ила, который содержит взвешенные твердые вещества и осадки; и

iv) после осветления пластовой воды путем отделения ила, который содержит взвешенные твердые вещества и осадки, от пластовой воды, возврата по меньшей мере части отделенного ила по меньшей мере в один реактор и смешения отделенного ила с пластовой водой;

b) после химического умягчения пластовой воды проведение фильтрации пластовой воды и дальнейшего удаления твердых веществ;

c) после химического умягчения и фильтрации пластовой воды проведение ионообменной обработки пластовой воды и дальнейшее умягчение пластовой воды; и

d) после фильтрации пластовой воды и после того, как пластовую воду подвергнут ионообменной обработке, проведение пластовой воды через по меньшей мере одну установку обратного осмоса и удаление бора, окиси кремния, органики и растворенных твердых веществ и образование целевой воды.

7. Способ по п.6, где ионообменное умягчение включает проведение пластовой воды на более чем одну установку ионообменного умягчения, соединенные последовательно, и включает проведение пластовой воды через более чем одну установку обратного осмоса последовательно.

8. Способ по п.6, включающий смешение флокулянта с пластовой водой в смесителе типа вертикальной трубы путем проведения пластовой воды через вертикальную трубу, находящуюся в реакторе, и непрерывной циркуляции пластовой воды вертикально через трубу.

9. Способ по п.8, включающий рассеивание флокулянта из кругового кольца, расположенного рядом с трубой.

10. Способ по п.8, в котором внутри трубы размещают мешалку, причем мешалка направляет пластовую воду вертикально по трубе.

11. Способ умягчения сбросной воды и подготовки сбросной воды для дальнейшей обработки, включающий:

a) химическое умягчение сбросной воды путем проведения сбросной воды через систему химического умягчения, содержащую ряд реакторов и отстойник;

b) смешение коагулянта со сбросной водой в одном из реакторов и дестабилизацию твердых веществ, содержащихся в сбросной воде;

c) смешение по меньшей мере двух щелочных реагентов в сбросной воде в одном или более реакторов для осаждения примесей, что вызывает повышение жесткости сбросной воды и повышение pH сбросной воды до значений выше 10,5;

d) смешение флокулянта со сбросной водой в одном или более реакторов;

e) осветление сбросной воды в отстойнике с получением осветленного выходящего потока и ила;

f) возврат по меньшей мере части ила по меньшей мере в часть системы химического умягчения после осветления пластовой воды в отстойнике с получением осветленного выходящего потока и ила;

g) проведение осветленного потока, выходящего из системы химического умягчения, на фильтрационную установку и фильтрация осветленного потока;

h) проведение потока, выходящего из фильтрационной установки, по меньшей мере на одну ионообменную установку и умягчение потока, выходящего с установки фильтрации.

12. Способ по п.11, где два щелочных реагента выбраны из группы, включающей известь, каустик, оксид магния и кальцинированную соду.

13. Способ по п.11, включающий смешение флокулянта со сбросной водой в смесителе типа вертикальной трубы путем проведения сбросной воды через вертикальную трубу, расположенную в реакторе, с непрерывной циркуляцией сбросной воды вертикально по трубе.

14. Способ по п.13, в котором внутри трубы размещают мешалку, причем мешалка направляет пластовую воду вертикально по трубе.

15. Способ по п.11, включающий уменьшение концентрации общей жесткости в сбросной воде до менее 55 мг/л в расчете на CaCO3 при обработке в системе химического умягчения.

Текст

Смотреть все

СПОСОБ ОБРАБОТКИ СБРОСНОЙ ВОДЫ ИЛИ ПЛАСТОВОЙ ВОДЫ Предложен способ или процесс обработки сбросной воды с высоким содержанием органики,окиси кремния, бора, жесткости и взвешенных и растворенных твердых веществ. Способ включает дегазацию сбросной воды для удаления растворенных газов и затем химическое умягчение сбросной воды. После этапа химического умягчения сбросная вода проводится через многокомпонентный фильтр или мембрану, которая удаляет дополнительные твердые вещества и осадки. После этого сбросная вода направляется на натриевый ионообмен, который еще больше умягчает сбросную воду. Поток, выходящий с ионообмена, проводится через патронный фильтр,а поток, выходящий с патронного фильтра, проводится через одну или более установок обратного осмоса. В выбранной фазе процесса, до того как сбросная вода достигнет установку или установки обратного осмоса, pH сбросной воды повышают и удерживают так, чтобы pH сбросной воды,достигающей установки обратного осмоса, был выше 10,5.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ВЕОЛИЯ УОТЕР СОЛЬЮШНЗ ЭНД ТЕКНОЛОДЖИЗ СЕППОРТ (FR) Уровень техники Многие типы сбросной воды или пластовой воды имеют относительно высокие концентрации органики, окиси кремния, бора, жесткости, взвешенных и растворенных твердых веществ. Например, при работах по добыче нефти получается вода, которая включает высокие концентрации этих примесей. Если такая сбросная вода или пластовая вода должна использоваться в приложениях, требующих высокой чистоты, например как подача для бойлера, или проводиться через парогенератор, или как технологическая вода, то требуется существенное снижение окиси кремния, общей жесткости, растворенных твердых веществ и органики. Для обессоливания пластовой воды или сбросной воды применялись ионообменные процессы и процессы обратного осмоса. Современные технологии, включающие работу систем обратного осмоса,обычно поддерживают условие нейтрального pH, то есть pH приблизительно 6-8. В случае подаваемой на очистку воды, получаемой при добыче нефти и газа, регенерация с помощью систем обратного осмоса часто ограничена из-за отложений, вызванных окисью кремния, или обрастания из-за органики. Т.е. высокие концентрации окиси кремния в подаваемой воде склонны образовывать окалину на мембранах обратного осмоса из-за того, что концентрация окиси кремния превышает пределы растворимости. Органика, содержание которой превышает пределы растворимости, также обычно засоряет мембраны обратного осмоса. Образование окалины из-за окиси кремния и обрастание из-за органики может привести к существенному простою установки или установок обратного осмоса, требуя частой чистки, замены и обслуживания. Техническое обслуживание очевидно дорого, и простой является затратным и неэффективным. Кроме того, в случае, например, пластовой воды разработаны способы для удаления окиси кремния и бора. Эти примеси часто присутствуют в форме слабо ионизованных солей, кремниевой кислоты и борной кислоты, и обычно мембраны обратного осмоса неэффективны в удалении таких слабо ионизованных солей. Таким образом, существовала и остается потребность в экономичном способе обработки сбросной воды или пластовой воды, который снижает обрастание, вызванное органикой, снижает образование окалины из-за окиси кремния и который эффективно уменьшает концентрации окиси кремния, органики,растворенных твердых веществ и жесткости в сбросной воде или пластовой воде. Сущность изобретения Настоящее изобретение относится к способу или процессу обработки пластовой воды или сбросной воды с использованием установок обратного осмоса для удаления жесткости, окиси кремния, растворенных и взвешенных твердых веществ и бора, который удерживает pH пластовой воды или сбросной воды,поступающей на установку обратного осмоса, выше 10,5. В одном варианте осуществления настоящее изобретение включает проведение подаваемой воды(сбросной воды или пластовой воды) через процесс химического умягчения, который снижает жесткость,уменьшает концентрацию окиси кремния и растворимых металлов и удаляет, по меньшей мере, некоторые из взвешенных твердых веществ. В процессе химического умягчения в подаваемую воду добавляется один или более щелочных реагентов в целях повышения pH до выше 10,5. После проведения химического умягчения подаваемую воду подвергают дополнительной фильтрации и дальнейшему умягчению,проводя через одну или более ионообменных установок. После дополнительной фильтрации и умягчения подаваемую воду, имеющую pH выше 10,5, проводят через одну или более установок обратного осмоса. Эта одна или более установок обратного осмоса способны существенно уменьшить содержание всех растворенных твердых веществ, бора и окиси кремния в подаваемой воде. Следующей целью изобретения является предоставление системы для обработки сбросной воды,которая включает в себя установку химического умягчения или подсистему, содержащую каскад реакторов и отстойник. С одним или более из реакторов связан ряд нагнетательных линий для закачки коагулянта, одного или более щелочных реагентов и полимера. За реакторами и отстойником располагаются одна или более фильтрационных установок и одна или более ионообменных установок для дальнейшей фильтрации подаваемой воды и дальнейшего снижения жесткости подаваемой воды. Другие объекты и преимущества изобретения выявятся из изучения последующего описания и сопроводительных чертежей, которые являются только иллюстрацией такого изобретения. Краткое описание чертежей Фиг. 1 является схематической иллюстрацией способа по настоящему изобретению; фиг. 1 А иллюстрирует применение вертикального трубчатого смесителя в способе по настоящему изобретению; фиг. 2 является схематической иллюстрацией способа обработки сбросной воды, показанного на фиг. 1, но показывающей ряд факультативных процессов; фиг. 3 - график, показывающий соотношение между растворимостью органики и pH; фиг. 4 - график, показывающий соотношение между растворимостью окиси кремния и pH. Описание изобретения Настоящее изобретение относится к способу обработки сбросной воды для очистки сбросной воды или пластовой воды, которая содержит органику, окись кремния, бор, растворенные твердые вещества и взвешенные твердые вещества. Эти примеси могут содержаться в сбросной воде разных типов и форм. Например, в нефтяной промышленности пластовая вода, отводимая в операциях по нефтедобыче, типич-1 019136 но содержит эти примеси. Обработка такой пластовой воды, чтобы отвечать нормам сброса сточных вод,требует больших усилий. Использующийся здесь термин "сбросная вода" означает в широком смысле содержащий примеси водный поток, который нужно восстановить обработкой, и охватывает, например,пластовую воду, поверхностную воду и скважинную воду. Как описывается здесь позднее, способ по настоящему изобретению включает химическое умягчение и осветление сбросной воды в процессе, в котором удаляется жесткость, и проведение через отстойник, удаляя взвешенные твердые вещества и осадки. После этого сбросная вода подвергается дальнейшей фильтрации и умягчению. Наконец, обработанная и подготовленная сбросная вода проводится через одну или более установок обратного осмоса. Чтобы предотвратить образование окалины и зарастание мембран установок обратного осмоса, pH сбросной воды контролируется и удерживается на уровне выше 10,5. Обратимся к фиг. 1, где показана система обработки сбросной воды согласно настоящему изобретению, обозначенная как целое позицией 10. Система включает установку 30 химического умягчения, многокомпонентную фильтрационную установку 40, ионообменную фильтрационную установку 50, патронную фильтрационную установку 60 и по меньшей мере одну однопроходную установку обратного осмоса 70. Часть установки 30 химического умягчения образована рядом реакторов 31, 32, 33 и 34 и отстойником 35. Каждый из реакторов 31, 32, 33 и 34 включает мешалку. Отстойник 35, расположенный по схеме за реакторами 31, 32, 33 и 34, имеет обычную конструкцию и в показанном здесь варианте осуществления включает отстойный резервуар с ламелями или разделительными пластинами и донным скребком. Линия 36 возврата ила идет от отстойника 35 в первый реактор 31 или второй реактор 32. Линия 37 сброса ила также идет от отстойника 35. Между отстойником 35 и многокомпонентным фильтром 40 проходит соединительная линия 41. Осветленный поток, выходящий из отстойника 35, проводится по линии 41 в многокомпонентный фильтр 40. Как видно на фиг. 1, в линии 41 может быть предусмотрено место закачки коагулянта. В некоторых случаях может быть желательным нагнетать и смешивать коагулянт со сбросной водой, проходящей в линии 41. Можно использовать различные типы многокомпонентных фильтров. Например, можно использовать мембранную фильтрационную установку, которая может быть установкой ультрафильтрации или микрофильтрации. Для показанного здесь варианта осуществления допустимо применять многокомпонентный фильтр 40, в котором используются слои антрацита, песка и гранатовый песок для удаления взвешенных твердых веществ и осадков из сбросной воды, проходящей через фильтр. Как можно будет понять из следующих разделов данного описания, многокомпонентный фильтр 40 будет производить отходящий поток, и этот отходящий поток будет возвращаться по возвратной линии 42 для смешения с входящей подаваемой водой, которая проводится по линии 11 на установку 30 химического умягчения. Кроме того, от многокомпонентного фильтра 40 идет сбросная линия 43, которая отводит по меньшей мере часть отходящего потока или ила, удаленного из многокомпонентного фильтра 40. От многокомпонентного фильтра 40 к ионообменной установке 50 идет соединительная линия 45. Очищенный поток, выходящий из многокомпонентного фильтра 40, проводится по линии 45 на ионообменную установку 50. Ионообменная установка 50 содержит линию 46 ввода химикатов для регенерации ионообменной смолы после истощения и линия 47 возврата пригодных для переработки стоков. Часть стоков с регенерации, пригодная для переработки, возвращается на установку химического умягчения. Имеющиеся непригодные для переработки отходы покидают установку ионообменного умягчения по линии 48. Ионообменная установка 50 и патронный фильтр 60 соединяются другой соединительной линией 49. Обработанный или очищенный поток, выходящий с ионообменной установки 50, проводится по линии 49 на патронный фильтр 60. Патронный фильтр 60 дополнительно фильтрует сбросную воду и производит поток отходов или примесей, который выводится по линии 51. Перед патронным фильтром 60 добавляется антинакипин или диспергатор, чтобы обеспечить равновесие растворимых химикатов для накипеобразующих соединений по установке 70 обратного осмоса. Патронный фильтр 60 и установка 70 обратного осмоса соединены соединительной линией 52. Обработанный или очищенный поток, выходящий из патронного фильтра 60, проводится по линии 52 на установку 70 обратного осмоса. Установка 70 обратного осмоса дает обработанный выходящий поток или целевую воду, которая проводится от установки 70 обратного осмоса по линии 72 в зону выпуска или в точку, где обработанная сбросная вода подвергается дополнительной обработке. Из установки 70 обратного осмоса идет выпускная линия 71, которая выпускает сбросный поток, полученный в установке 70 обратного осмоса. Согласно фиг. 1 и описываемому здесь способу входной поток подаваемой воды или сбросной воды проводится по линии 11 на установку 30 химического умягчения. В этом варианте осуществления коагулянт смешивается с подаваемой водой в реакторе 31. Коагулянт оказывает дестабилизирующее действие на твердые вещества, образованные в процессе умягчения, и еще больше облегчает или способствует отделению твердых веществ от жидкости на последующих участках процесса. Могут использоваться различные коагулянты. Типичными коагулянтами, которые подходят для применения, являются хлорид трехвалентного железа, сульфат алюминия, полиалюминийхлорид и сульфаты двух- или трехвалентного железа. Дозировка может меняться в зависимости от природы и характеристик подаваемой воды, но во многих случаях дозировка будет меняться в диапазоне 10-50 мг/л. После того, как коагулянт был смешан с подаваемой водой в реакторе 31, подаваемая вода проводится дальше по схеме в реакторы 32 и 33. В одном варианте осуществления в подаваемую воду в реакторе 32 добавляется известь и в реакторе 33 добавляется каустик. И известь, и каустик смешиваются с подаваемой водой. Известь превращает диоксид углерода в бикарбонатные ионы и также нейтрализует бикарбонатную щелочность подаваемой воды и удаляет жесткость в виде карбоната кальция. Каустик удаляет магниевую жесткость, присутствующую в подаваемой воде, и повышает pH подаваемой воды.pH подаваемой воды повышается до значений выше 10,5. Во многих случаях предпочтительно удерживать pH подаваемой воды в диапазоне от 10,5 до 11,5. Значение этого контроля pH будет пояснено здесь позднее. Дозировка как извести, так и каустика зависит от щелочности подаваемой воды. В типичных случаях известь будет добавляться на уровне примерно 100-300 мг/л, а каустик на уровне 300-500 мг/л. Могут использоваться другие щелочные реагенты, такие как оксид магния и карбонат натрия. В некоторых случаях в подаваемую воду можно добавлять известь, оксид магния и каустик. В других случаях в подаваемую воду добавляют известь, кальцинированную соду и каустик. Для приложений с низкой щелочностью может быть желательным добавлять кальцинированную соду в реактор 32, например, чтобы удалить не являющуюся карбонатом кальция жесткость, присутствующую в подаваемой воде. В реактор 34 под давлением вводится полимер и смешивается с подаваемой водой. Типичным применяемым полимером является катионный полимер. Однако анионный полимер также может применяться в приложениях, связанных с обработкой сбросной воды, в зависимости от природы твердых веществ,содержащихся в сбросной воде. Типичная дозировка полимера должна составлять примерно 2-5 мг/л. В реакторе 34, куда добавляется полимер, многие из рассматриваемых примесей будут находиться в виде осадков и из-за коагулянта и полимера эти осадки и твердые вещества будут стремиться агрегировать и образовывать хлопья. В одном варианте осуществления в реакторе 34 находится смеситель 100 типа вертикальной тяговой трубы, который способствует эффективному образованию хлопьев, состоящих из осадков и взвешенных твердых веществ, и соответственно вызывает кристаллизацию и уплотнение этих твердых веществ. На фиг. 1 А показан смеситель 100 с вертикальной тяговой трубой. Смеситель 100 с тяговой трубой включает трубу 102, которая расширяется конусом сверху и имеет с противоположной стороны открытые концы. Внутри трубы 102 расположена ведомая мешалка 104. Над верхней частью трубы 102 расположено круговое кольцо-дозатор 106. Как показано на фиг. 1 А, полимер или флокулянт подается в круговое кольцо 106 и круговое кольцо распределяет полимер или флокулянт по трубе 102. Для варианта осуществления, показанного на фиг. 1 А, смеситель называется смесителем типа трубы с нижней тягой,так как сбросная вода движется по трубе 102 сверху вниз. Отметим, что, как показано стрелками на фиг. 1 А, сбросная вода непрерывно циркулирует вниз по трубе 102 и скапливается снаружи трубы, откуда сбросная вода возвращается в верхнюю часть трубы 102. Это эффективно смешивает полимер или флокулянт со сбросной водой в реакторе 34. Поток сбросной воды через трубу 102 можно контролировать и регулировать, чтобы контролировать концентрацию полимера или добавленного флокулянта. Из реактора 34 подаваемая вода направляется в отстойник 35. Отстойник 35 содержит отстойный резервуар, в над отстойным резервуаром в этом варианте осуществления находится ламель 35 А. На дне отстойного резервуара находится скребок для ила. Когда подаваемая вода достигнет отстойного резервуара отстойника 35, твердые вещества в виде осадков и взвешенных твердых веществ будут осаждаться на дно отстойного резервуара, образуя ил. Ил откачивается со дна отстойного резервуара отстойника 35, причем часть ила проводится по линии 36 рециркуляции обратно в первый реактор 31 или 32, а некоторая часть ила может выбрасываться по сбросной линии 37. Свойства полученного ила зависят от свойств обрабатываемой подаваемой воды, таких как жесткость, металлы, содержащиеся в подаваемой воде, и щелочность подаваемой воды. Для процессе обработки подаваемой воды с операций нефтедобычи ил типично будет иметь состав: примерно 60-70% карбоната кальция, примерно 20% гидроксида магния и примерно 10% гидроксида металла. Степень рециркуляции может варьироваться. Однако обычно по меньшей мере примерно 5-10% потока подаваемой воды возвращается как ил. Предполагается, что возвращается достаточно ила, чтобы сохранить отношение образованных сухих твердых веществ приблизительно 1 к 20. Например, если в процессе в результате осаждения создается 600 мг/л сухих твердых веществ, ил из отстойника 35 должен возвращаться так,чтобы полное содержание взвешенных твердых веществ (TSS) в отстойнике 35 сохранялось на уровне примерно от 6000 до 12000 мг/л. Что касается обычных процессов очистки сбросной воды, часть или весь ил считается сбросным илом и направляется на дальнейшую обработку. В этом отношении сбросный ил, покидающий линию 37, типично будет направляться на станцию осушения, где ил будет осушаться, так что концентрация обезвоженного ила типично будет составлять выше 35% по весу. Целью описанного выше процесса химического умягчения, которое имеет место в реакторах 31, 32,33 и 34 и отстойнике 35, является существенное уменьшение общей жесткости подаваемой воды до пре-3 019136 делов растворимости, выражаемых типично как менее примерно 55 мг/л как CaCO3. Далее, во многих случаях в процессе умягчения будет частично удаляться окись кремния. Кроме того, процесс умягчения будет снижать концентрации растворимых металлов, таких как железо, магний, барий, стронций, и других измельченных веществ, присутствующих в подаваемой воде. Ниже в таблице приведены данные, полученные из предварительных испытаний. Отметим, что общая жесткость (выраженная как CaCO3) была снижена в процессе химического умягчения с 2100 до менее 20 мг/л. Кроме того, содержание окиси кремния было снижено с 100 до 20 мг/л, а полное содержание взвешенных твердых веществ (TSS) было снижено с 48 до менее чем 20 мг/л. Важно, что pH в процессе химического умягчения повышался с 7,5 до 11,4. Установка 30 химического умягчения эффективна в снижении общей жесткости и уменьшении концентрации других примесей по нескольким причинам. Во-первых, реакторы 31, 32, 33 и 34 в предпочтительном варианте реализации объединены в одно целое с отстойником 35. Далее, реактор 34, который расположен непосредственно перед отстойником и в который вводится флокулянт, содержит смеситель типа трубы с нижней тягой, который эффективно образует хлопья, состоящие из осадков и взвешенных твердых веществ, и приводит к кристаллизации и уплотнению этих твердых веществ. Предпочтительно, отстойник 35 включает ламель 35 А. Все это, включая трубчатый смеситель с нижней тягой и отстойник с ламелью, существенно повышает скорость осаждения в отстойнике по сравнению с обычными системами осветления. Очищенный поток, выходящий из отстойника 35, проводится по линии 41 в многокомпонентный фильтр 40. Факультативно в поток сбросной воды, проходящей по линии 41, до входа в многокомпонентный фильтр может вводиться коагулянт. Целью фильтра является дальнейшее фильтрование подаваемой воды и удаление взвешенных и нерастворенных твердых веществ из сбросной воды. Функцией многокомпонентного фильтра 40 является уменьшение содержания в подаваемой воде всех взвешенных твердых веществ до менее 0,5 мг/л. Многокомпонентный фильтр 40 периодически подвергается обратной промывке фильтрованной водой для его очистки. Этот поток с обратной промывки или отходящий поток направляется по линии 42 на входную линию 11, где он смешивается с подаваемой водой, направляемой в установку 30 умягчения воды. Очищенный поток, выходящий из многокомпонентного фильтра 40, направляется по линии 45 на ионообменную установку 50. Функцией ионообменной установки является еще больше уменьшить общую жесткость сбросной воды и снизить концентрацию других растворимых металлов, присутствующих в сбросной воде. В ионообменной установке 50 ионы кальция и магния удаляются в результате процесса,который использует слабокислотную или сильнокислотную катионообменную смолу в натриевой форме. Пригодные для переработки стоки с ионообменной установки 50, такие как стоки обратной промывки/уплотнения и быстрой промывки, проводятся по линии 47 и линии 42 назад в питающую линию 11,где стоки смешиваются с входящим потоком подаваемой воды. Опять же, часть стоков, непригодных для переработки, с ионообменной установки 50, такие как отходы расходуемого регенерирующего агента и стоки с медленной промывки, выбрасываются. Вода, прошедшая через ионообменное умягчение, проводится из ионообменной установки 50 по линии 49 на один или более патронных фильтров 60 для удаления всех мелких частиц, присутствующих в подаваемой воде. Перед патронным фильтром добавляется антинакипин или диспергатор, чтобы сохранить равновесие растворимых химикатов по находящейся ниже установке обратного осмоса. Поток,входящий в патронный фильтр 60, направляется на однопроходную установку 70 обратного осмоса. Установка 70 обратного осмоса снижает содержание органики, окиси кремния, бора и всех растворенных твердых веществ, присутствующих в сбросной воде. Согласно таблице общая жесткость подаваемой воды в ионообменной установке 50 дополнительно сокращается до менее приблизительно 0,5 мг/л (CaCO3). Полная щелочность подаваемой воды действительно повышается в процессе химического умягчения и остается обычно такой до тех пор, пока подаваемая вода не достигнет установки 70 обратногоосмоса. Там полная щелочность, выраженная как мг/л СаСО 3, снижается до 68. Также, установка 70 обратного осмоса снижает содержание окиси кремния с 20 мг/л до менее 0,5 мг/л. Отметим также, что установка 70 обратного осмоса снижает содержание бора с 2,6 мг/л до менее 0,1 мг/л и снижает содержание органики с 25 мг/л до менее 0,5 мг/л. Кроме того, установка 70 обратного осмоса уменьшает полное содержание растворенных твердых веществ с 17200 мг/л до менее 150 мг/л. Целевая вода, полученная на установке 70 обратного осмоса, имеет pH 10,7. Как отмечено в таблице, pH обрабатываемой сбросной воды действительно уменьшалось в установке 70 обратного осмоса. Это потому, что обратный осмос не пропустит поток, который включал бы карбонатную и гидроксильную щелочность, имевшуюся в подаваемой воде. Система, показанная на фиг. 1, может быть модифицирована, чтобы включить другие подсистемы или процессы. Фиг. 2 показывает ряд факультативных подсистем или процессов, которые могут быть введены в базовый процесс, описанный выше. Например, до химического умягчения подаваемой воды ее можно подвергнуть процессу дегазации. Как показано на фиг. 2, предусмотрена установка дегазации,обозначенная как целое позицией 80, расположенная выше по схеме, чем установка 30 химического умягчения. Выше установки 80 дегазации предусмотрена линия 82 нагнетания кислоты. Как отмечается выше, процесс дегазации является необязательной обработкой и особенно полезен для подаваемой воды,содержащей избыточную щелочность и растворенные газы. В таких случаях через линию 82 закачивают кислоту и смешивают с подаваемой водой, чтобы частично превратить бикарбонаты, присутствующие в подаваемой воде, в диоксид углерода и удержать сульфид водорода или другие растворенные газы в газообразном состоянии. Это эффективно подкорректирует pH подаваемой воды до процесса дегазации и после процесса дегазации. В этом варианте осуществления процесс дегазации будет использовать силовой отсасывающий дегазатор или стриппинг-колонну отгонки DOX, чтобы уменьшить содержание диоксида углерода и сульфида водорода, присутствующих в подаваемой воде. Для этого приложения могут также применяться другие типы дегазаторов, такие как вакуумный, или мембранный, или типа депуратора. Для воды с высокими концентрациями растворенных газов и избытком бикарбонатной щелочности дегазация может проводиться до процесса химического умягчения, с добавлением кислоты для уменьшения количества образуемого ила и потребности в щелочи, связанной с повышением pH в процессе химического умягчения. Типично, до дегазатора pH снижается до уровня 4,5-6,5, и вода, полученная в дегазаторе, типично имеет диапазон pH 5,0-7,0. Другой опцией для системы по настоящему изобретению является наличие двух ионообменных установок. На фиг. 2 две ионообменные установки 50 и 50' расположены между многокомпонентным фильтром 40 и патронным фильтром 60. Использование двух ионообменных установок 50 и 50' служит для дальнейшего снижения жесткости сбросной воды, и будет, в частности, снижать содержание магния и углерода в проходящей через них сбросной воде. Применение одной или двух ионообменных установок определяется главным образом фоном растворенных твердых веществ в подаваемой воде. Ионообменная система может использовать сильнокислотную катионообменную смолу в натриевой форме или слабокислотную катионообменную смолу в натриевой форме. Наконец, в некоторых случаях система может быть снабжена двумя установками обратного осмоса(RO) 70 и 70'. Это показано на фиг. 2. В определенных случаях из-за природы и свойств подаваемой воды может быть полезным использовать две установки обратного осмоса, а не одну, чтобы эффективно удалить окись кремния, бор, органику и все взвешенные твердые вещества. При использовании двух ROустановок 70 и 70' может потребоваться корректировка pH между этими двумя установками. Соответственно предусмотрена линия 73 для ввода каустика в поток, выходящий из первой RO-установки 70. Количество вводимого каустика рассчитывается так, чтобы удержать pH на уровне выше 10,5. Как рассмотрено выше, настоящий способ направлен на контроль pH сбросной воды, проходящей через одну или более установок обратного осмоса 70 или 70', на уровне выше 10,5. Это существенно снизит зарастание органикой и образование окалины окиси кремния на мембранах в установках обратного осмоса. Как видно из фиг. 3, растворимость органики обычно повышается с pH. Например, при pH выше 10 растворимость органики составляет примерно 350 мг/л. Однако при pH 6 растворимость органики чуть выше 50 мг/л. Это же соотношение справедливо для растворимости окиси кремния, как показано на фиг. 4. Отметим, что растворимость окиси кремния резко повышается при pH выше 10. Действительно,как показано на фиг. 4, растворимость окиси кремния при pH примерно 10,5 равна почти 900 мг/л. Это контрастирует с растворимостью окиси кремния при pH 8, составляющей примерно 100 мг/л. Таким образом, удерживая pH подаваемой воды выше 10,5, эти образующие окалину и зарастание примеси удерживаются в растворе и могут быть удалены одной или более установками обратного осмоса 70 или 70' без образования окалины или зарастания. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ обработки пластовой воды, полученной с операции нефтедобычи и содержащей такие примеси, как органика, окись кремния, бор, жесткость, растворенные твердые вещества и взвешенные твердые вещества, включающий:a) химическое умягчение пластовой воды в каскаде реакторов путемi) смешения в одном реакторе коагулянта с пластовой водой и дестабилизации твердых веществ,содержащихся в пластовой воде;ii) смешения в одном реакторе извести с пластовой водой и превращения диоксида углерода в бикарбонатные ионы и нейтрализации бикарбонатной щелочности;iii) смешения в одном реакторе каустика с пластовой водой, причем известь и каустик вызывают повышение pH пластовой воды выше 10,5;iv) смешения в одном реакторе полимера с пластовой водой для облегчения отделения твердых веществ от пластовой воды;v) осветления пластовой воды путем отделения ила от пластовой воды;vi) после осветления пластовой воды путем отделения ила от пластовой воды, возврата по меньшей мере части отделенного ила по меньшей мере в один реактор и смешения отделенного ила с пластовой водой;b) после химического умягчения фильтрацию пластовой воды посредством многокомпонентной фильтрационной установки для дальнейшего отделения примесей от пластовой воды, чтобы получить фильтрованную пластовую воду и первый отходящий поток;c) возврат по меньшей мере части первого отходящего потока по меньшей мере в один из реакторов;d) после фильтрования пластовой воды через многокомпонентный фильтр дальнейшее умягчение пластовой воды путем проведения пластовой воды через установку ионообменного умягчения, где ионы кальция и магния вытесняются ионами натрия, доставляемыми добавленным химикатом, давая еще более умягченную пластовую воду и второй отходящий поток;e) возврат по меньшей мере части второго отходящего потока;f) после ионообменного умягчения проведение пластовой воды через патронную фильтрационную установку для дальнейшего отделения примесей от пластовой воды;g) проведение пластовой воды из патронной фильтрационной установки по меньшей мере на одну установку обратного осмоса и удаление органики, бора, окиси кремния и растворенных твердых веществ из пластовой воды и получение целевой воды. 2. Способ по п.1, где каждый из коагулянта, каустика и полимера смешивают с пластовой водой в отдельных реакторах и коагулянт, каустик и полимер смешивают с пластовой водой последовательно,причем первым смешивают коагулянт, следующим смешивают каустик и затем смешивают полимер. 3. Способ по п.1, где химическое умягчение включает в себя стадию, на которой пластовую воду перемешивают, используя смеситель типа тяговой трубы, вызывая кристаллизацию и уплотнение твердых веществ, содержащихся в пластовой воде. 4. Способ по п.1, где второй коагулянт вводят в пластовую воду после того, как пластовая вода была осветлена, и до того, как подвергают пластовую воду многокомпонентной фильтрации. 5. Способ по п.1, где умягчение пластовой воды путем ионообменной фильтрации включает проведение пластовой воды через две ионообменные фильтрационные установки последовательно. 6. Способ обработки пластовой воды, полученной в операциях по добыче нефти и содержащей такие примеси, как органика, окись кремния, бор, жесткость, растворенные твердые вещества и взвешенные твердые вещества, включающий: а) химическое умягчение пластовой воды посредствомi) смешения коагулянта, по меньшей мере одного щелочного реагента и флокулянта с пластовой водой;ii) повышения pH пластовой воды до более 10,5;iii) осветления пластовой воды путем отделения от нее ила, который содержит взвешенные твердые вещества и осадки; иiv) после осветления пластовой воды путем отделения ила, который содержит взвешенные твердые вещества и осадки, от пластовой воды, возврата по меньшей мере части отделенного ила по меньшей мере в один реактор и смешения отделенного ила с пластовой водой;b) после химического умягчения пластовой воды проведение фильтрации пластовой воды и дальнейшего удаления твердых веществ;c) после химического умягчения и фильтрации пластовой воды проведение ионообменной обработки пластовой воды и дальнейшее умягчение пластовой воды; иd) после фильтрации пластовой воды и после того, как пластовую воду подвергнут ионообменной обработке, проведение пластовой воды через по меньшей мере одну установку обратного осмоса и удаление бора, окиси кремния, органики и растворенных твердых веществ и образование целевой воды. 7. Способ по п.6, где ионообменное умягчение включает проведение пластовой воды на более чем одну установку ионообменного умягчения, соединенные последовательно, и включает проведение пластовой воды через более чем одну установку обратного осмоса последовательно. 8. Способ по п.6, включающий смешение флокулянта с пластовой водой в смесителе типа вертикальной трубы путем проведения пластовой воды через вертикальную трубу, находящуюся в реакторе, и непрерывной циркуляции пластовой воды вертикально через трубу. 9. Способ по п.8, включающий рассеивание флокулянта из кругового кольца, расположенного рядом с трубой. 10. Способ по п.8, в котором внутри трубы размещают мешалку, причем мешалка направляет пластовую воду вертикально по трубе. 11. Способ умягчения сбросной воды и подготовки сбросной воды для дальнейшей обработки,включающий:a) химическое умягчение сбросной воды путем проведения сбросной воды через систему химического умягчения, содержащую ряд реакторов и отстойник;b) смешение коагулянта со сбросной водой в одном из реакторов и дестабилизацию твердых веществ, содержащихся в сбросной воде;c) смешение по меньшей мере двух щелочных реагентов в сбросной воде в одном или более реакторов для осаждения примесей, что вызывает повышение жесткости сбросной воды и повышение pH сбросной воды до значений выше 10,5;d) смешение флокулянта со сбросной водой в одном или более реакторов;e) осветление сбросной воды в отстойнике с получением осветленного выходящего потока и ила;f) возврат по меньшей мере части ила по меньшей мере в часть системы химического умягчения после осветления пластовой воды в отстойнике с получением осветленного выходящего потока и ила;g) проведение осветленного потока, выходящего из системы химического умягчения, на фильтрационную установку и фильтрация осветленного потока;h) проведение потока, выходящего из фильтрационной установки, по меньшей мере на одну ионообменную установку и умягчение потока, выходящего с установки фильтрации. 12. Способ по п.11, где два щелочных реагента выбраны из группы, включающей известь, каустик,оксид магния и кальцинированную соду. 13. Способ по п.11, включающий смешение флокулянта со сбросной водой в смесителе типа вертикальной трубы путем проведения сбросной воды через вертикальную трубу, расположенную в реакторе,с непрерывной циркуляцией сбросной воды вертикально по трубе. 14. Способ по п.13, в котором внутри трубы размещают мешалку, причем мешалка направляет пластовую воду вертикально по трубе. 15. Способ по п.11, включающий уменьшение концентрации общей жесткости в сбросной воде до менее 55 мг/л в расчете на CaCO3 при обработке в системе химического умягчения.

МПК / Метки

МПК: C02F 1/44, B01D 61/08, B01D 61/00

Метки: пластовой, обработки, воды, сбросной, способ

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/9-19136-sposob-obrabotki-sbrosnojj-vody-ili-plastovojj-vody.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ обработки сбросной воды или пластовой воды</a>

Похожие патенты