通過將經處理的水注入含油地層而提高油采收(eor)的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】油采收通過如下提高：-在過濾組件(1、2)中從海水中過濾固體，以制得經預處理的海水；-在電容性去離子(CDI)組件(3)中進一步處理所述經預處理的海水，以制得經處理的海水(10)，所述電容性去離子組件具有在電性相反的電極(15、16)之間的用于經預處理的海水的流動路徑(12)；以及-將具有降低的鹽度和固體含量的所述經處理的海水(10)注入地層中，以調動原油并提高油采收(EOR)。過濾&CDI組件(1-3)提供了具有適用于EOR的純度、鹽度和TDS水平的經處理的海水(10)而無隨后的與粗海水的再共混以再調節(jié)TDS水平，并且相比于已知的反滲透(RO)EOR海水處理單元對結垢敏感性更低，且耗能更低。
【專利說明】通過將經處理的水注入含油地層而提高油采收(EOR)的方法和系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及通過將經處理的水注入含油地層而提高油采收(EOR)的方法和系統(tǒng)。
[0002]存在于含油地層中的油的僅一部分可由于地層的自然壓力而采收。由所述“一次”采收而采收的油通常為地層中的油的5%至35%。已開發(fā)提高油采收的方法以將可從含油地層中采收的油的量增加至大于在一次采收中采收的油的量。
[0003]水驅廣泛用于二次采收的方法，在水驅中，水通過注射井注入含油地層，以將油調動和驅動通過地層以從生產井中生產，所述二次采收用于將自地層采收的油的量增加超過一次采收。近來，使用具有低鹽度的水的水驅已用于相對于在常規(guī)的更高鹽度的水驅中采收的油量增加自地層采收的油量。低鹽度水可代替常規(guī)用于二次采收中的水驅的更高鹽度的水使用，或者低鹽度水可在常規(guī)的更高鹽度的水驅之后使用，以相比于在三次采收過程中的初始水驅的油采收遞增增加油采收。
[0004]將低鹽度水注入地層中可通過雙層膨脹而降低地層中的孔隙內油與地層的離子結合，從而導致巖石對烴類的吸附能力的降低。這通過使地層的孔隙表面更加水潤濕且油潤濕減小而增加了地層中油的移動性，從而允許移動的油從其所處的孔隙中移出，并被驅動至用于從地層生產的生產井。
[0005]在低鹽度水驅中使用的低鹽度水通常具有百萬分之(“ppm”)200至5000ppm的總溶解固體(“TDS”)含量，優(yōu)選具有1000ppm至5000ppm的TDS含量，以在水中提供足夠的
鹽度而防止地層損壞。
[0006]通常，通過將具有顯著更高鹽度的源水脫鹽而制備提供用于提高油采收的低鹽度水。海水為進行處理以提供特別地用于海上石油采收的低鹽度水的常見源水。海水通常具有30000ppm至50000ppm之間的TDS含量。咸味水、自地層產生的高鹽度地層水和高鹽度含水層水也可用作可進行脫鹽以提供低鹽度源水的源水。這種水源可具有1000Oppm至250000ppm 的 TDS 含量。
[0007]用于水脫鹽的通常應用的技術包括蒸餾過程(如多級閃蒸、多效蒸餾、機械蒸汽壓縮和/或熱蒸汽壓縮)，和膜過程(如反滲透(RO)、納米過濾(NF)和/或電滲析)。Voltea B.V.的國際專利申請W02011/135048和網址www.voltea.com公開了通過電容性去離子(CDI)從例如廢水中去除離子的方法和裝置。CDI的更多信息可見于科學論文Environmental Science and Technology,第 36/13 卷，第 3017 頁，2002 和出版于 JournalElectrochimica Acta55(2010)3845-3856 和網址 www.elsevie.com/locate/electacta的 M.A.Anderson 等人的文章 “Capacitive deionization as an electrochemical meansof saving energy and delivering clean water.Comparison to present desalinationpractices:Will it compete ?，，中。
[0008]M.A.Anderson的后一文章在圖8中顯示了將具有不同鹽度的水脫鹽所需的電功量，并推斷在所選條件下和低于5000mg/L的濃度下，即使獲得60-70%的中等效率，⑶I也可為具有競爭力的技術。[0009]將用于EOR的水脫鹽的最常用的方法通常包括用于從水中過濾固體的微濾器(MF)或超濾器(UF)組件，和反滲透(RO)組件，或用于隨后的水脫鹽的納米過濾組件和RO組件的組合。對海水的海上脫鹽的數個研究推斷，使用常規(guī)或膜預處理的海水反滲透(SffRO)由于合適的重量、成本、占用空間(footprint)和設計輸出能力而是迄今為止可用于海上應用的最可行的脫鹽方法。
[0010]EOR低鹽度注射水的適當處理對于防止與鹽度相關的地層損壞是關鍵的。如果存在于地層中的粘土與注射水不相容，則可發(fā)生粘土的解絮凝。當粘土在地層中解絮凝時，粘土粒子可分散并遷移至孔喉中，從而導致地層損壞。通常，注射水/完井液必須具有足夠的鹽度(以總濃度和/或二價陽離子濃度測得)，以在體系平衡時防止地層粘土的解絮凝。另夕卜，必須具有足夠的二價陽離子(即Ca++、Mg++)存在于驅替液(例如注射海水)中，以在從一種水組成轉變成另一種水組成的過程中防止地層粘土的解絮凝。
[0011]蒸餾技術和SWRO的一個缺點在于，經處理的源水具有過高的純度，從而需要與海水或高鹽度膜滲余物流共混以將TDS水平調節(jié)至所需的水平。蒸餾和RO膜脫鹽技術通常將經處理的源水的TDS含量降低至小于500ppm，通常小于200ppm。為了避免地層損壞，TDS為IOOOppm至5000ppm的低鹽度水為所需的，因此，通常例如通過與海水或與高鹽度膜滲余物流共混，從而將離子添加回至通過蒸餾或RO膜脫鹽技術制得的水中，以用于EOR應用中。RO的另外的缺點在于RO膜對污垢敏感，且RO為耗能的。
[0012]需要提供用于EOR的改進的有效的海水處理方法和系統(tǒng)，其提供具有適用于EOR的純度、鹽度和TDS水平的經處理的水，并因此無需隨后的與粗海水再共混以將TDS水平再調節(jié)至所需的水平，且其相比于RO對污垢敏感性更低，且耗能更低。

【發(fā)明內容】

[0013]根據本發(fā)明，提供了一種用于從含油地層提高油采收(EOR)的方法，所述方法包括:
[0014]在過濾組件中從總溶解固體含量為IOOOOppm至50000ppm的源水中過濾至少一些固體，以制備經預處理的水；
[0015]在電容性去離子(⑶I)組件中進一步處理所述經預處理的水，所述電容性去離子組件包括設置于一對電性相反的電極之間的用于經預處理的海水的至少一個流動路徑，所述的一對電性相反的電極從流動通過所述流動路徑的經預處理的水中吸附并由此去除至少一些離子，由此制得相對于所述源水具有降低的鹽度和固體含量的經處理的水；以及
[0016]-將具有降低的鹽度和固體含量的所述經處理的水注入地層中，以調動原油并提高油采收。
[0017]所述電極可包括包含碳的氣凝膠和/或活性炭的基本上平行的多孔板，所述基本上平行的多孔板由連接至板的直流(DC)電源充電。
[0018]所述過濾組件可包括納米過濾(NF)和/或微濾器組件。所述NF和/或微濾器組件可包括NF組件，所述NF組件產生具有降低的硬度和硫酸鹽濃度，并具有小于百萬分之I (ppm)的油和小于百萬分之I (ppm)的總懸浮固體(TSS)的經預處理的海水。
[0019]所述源水可具有IOOOOppm至50000ppm的總溶解固體(TDS)含量。所述源水可選自海水、咸味水、自地層產生的水和含鹽的含水層水，和它們的混合物。所述經處理的水相對于所述源水具有降低的鹽度和降低的固體含量。所述經處理的水可具有百萬分之1，000至 5, OOO (ppm)之間，或 2000ppm 至 5000ppm 的 TDS。
[0020]據信NF和⑶I組件的如上操作范圍具有以出乎意料的方式優(yōu)化NF和CDI組件的效率和性能的協同作用，這克服了來自M.A.Anderson等人的文章的如下偏見ADI僅有效用于TDS小于5000mg/升的咸味水的脫鹽。
[0021]根據本發(fā)明，還提供了一種用于從含油地層提高油采收(EOR)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0022]過濾組件，所述過濾組件用于從TDS含量為IOOOOppm至50000ppm的源水中過濾至少一些固體，以制備經預處理的水；
[0023]電容性去離子(⑶I)組件，所述電容性去離子組件用于制備具有降低的鹽度和固體含量的經處理的水，并包括設置于一對基本上平行的電性相反的電極之間的用于經預處理的水的至少一個流動路徑，所述的一對基本上平行的電性相反的電極從流動通過所述流動路徑的經預處理的水中吸附并由此去除至少一些離子；以及
[0024]用于將具有降低的鹽度和固體含量的所述經處理的水注入地下地層中，以調動原油并由此提高來自地層的原油采收的裝置。
[0025]所述過濾組件可包括毛細管納米過濾(NF)和/或微濾器組件，并可構造為產生具有降低的硬度和硫酸鹽濃度，并具有小于百萬分之I (ppm)的油和小于百萬分之I (ppm)的總懸浮固體(TSS)的經預處理的水。
[0026]根據本發(fā)明的方法和/或系統(tǒng)的這些和其他特征、實施方案和優(yōu)點在所附權利要求書、實施例、摘要和示于所附附圖中的非限制性實施方案的如下詳細描述中進行描述，在描述中使用指代附圖中所示的對應的附圖標記的附圖標記。
[0027]在不同圖中的類似附圖標記表示相同或類似的客體。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1顯示了根據本發(fā)明的用于制備適用于EOR的經處理的水的過濾和電容性去離子(CDI)組件的過程方案；且
[0029]圖2更詳細地顯示了圖1中所示的CDI組件中的流動通道的縱向截面圖，其中離子從鹽水中去除。
【具體實施方式】
[0030]圖1顯示了根據本發(fā)明的用于EOR注射水處理設施的過程方案。
[0031]該EOR注射水處理設施包括固體去除過濾器1、毛細管納米過濾(NF)單元2和電容性去尚子(⑶I)單兀3。
[0032]可將任選地與來自地層的經再生的注射和孔隙水的流共混或交替的粗源水的流4進料至其中去除粗粒子的固體去除過濾器，流4可分離成第一經預處理的水流5和第一廢水流6?？呻S后將所述第一經預處理的水流進料至毛細管或非毛細管納米過濾(NF)單元2中，其中所述第一經預處理的水流可分離成第二廢水流7和第二經預處理的水流8。
[0033]可隨后將所述第二經預處理的水流8進料至電容性去離子(⑶I)單元3中，其中所述第二經預處理的水流8可分離成第三廢水流9和經處理的EOR注射水流10。[0034]經處理的注射水10的降低的硬度和鹽度提供了提高油采收(EOR)的機會。
[0035]如果富含二價離子的初始高含鹽地層水存在于含油地層的儲層巖的孔隙中，則將源水4的流與低鹽度鹽水10混合或交替是可行的。儲層巖中粘土的存在導致更低的總溶解固體(TDS)。典型的TDS極限為百萬分之1000-5000 (ppm)。用于EOR的新鮮水的注射將導致源自粘土溶脹的地層損壞。
[0036]由UK專利GB2450269已知，水的脫鹽和硬度的去除也對于如下也非常有效:(i)降低化學EOR所需的聚合物和表面活性劑的量，和(ii)降低儲層酸化和結垢形成的風險。
[0037]注射水的來源可為海水、咸味水、含水層水或產出水，其選擇取決于例如油田的位置、環(huán)境排放限制和/或再利用產出水的目標。
[0038]常規(guī)海水脫鹽技術可分類成蒸餾方法(例如MSF、MED)和膜過程(如RO (反滲透)、NF (納米過濾))和電滲析。
[0039]R0，如使用常規(guī)或膜預處理的SWR0(=海水反滲透)為目前可用于海上應用(其中空間通常受限)的最可行的脫鹽方法。
[0040]然而，RO的缺點在于:(i)產生過高純度的滲透水，且需要與更高鹽度的進料水共混以獲得所需TDS水平，和(ii) RO對結垢敏感，和(iii)耗能。
[0041]根據本發(fā)明，提供了克服(SW)RO的缺點的用于去除TDS的替代解決方法，即可能與毛細管NF組合的CDI (電容性去離子)的應用。
[0042]使用⑶I單元3來處理用于EOR的水的優(yōu)點在于，產品鹽度/硬度可通過電極的充電而調節(jié)；因此不需要共混以再次增加TDS，如箭頭11所示。
[0043]此外，不需要另外的化學品用于再生CDI單元3。
[0044]圖2顯示了具有開放流動路徑12的⑶I單元3，其設置于包括帶正電和帶負電的電極13和14的基本上平行的電極組件之間，所述帶正電和帶負電的電極13和14由上下多孔碳電極14和15覆蓋。上多孔碳電極14可由陰離子交換膜17覆蓋，下多孔碳電極16可由陽離子交換膜18覆蓋。
[0045]由示于圖1中的NF單元2排出的經預處理的水流8可流動通過在分別吸引陽離子19和陰離子20的帶正電和帶負電的電極13和14之間的流動路徑12，由此使得陽離子遷移至上碳電極15的孔隙中，陰離子遷移至下碳電極16中。
[0046]在陰離子和陽離子交換膜17和18之間的開放流動路徑12中不存在流動屏障可相比于RO膜顯著降低結垢的風險，由于水流動通過RO膜的壁中的開口的細篩網，因此RO膜易于結垢。也不需要高壓泵、膜、蒸餾柱或熱加熱器。
[0047]如圖1所示，可需要預處理，以例如通過使用圖1中所示的微濾器和/或其他過濾器I和/或毛細管或非毛細管納米過濾(NF)單元2而預處理海水流4，從而防止可在⑶I單元3中的多孔碳電極15和16中使用的碳布的堵塞。
[0048]已發(fā)現，源水中天然有機物質(NOM)的存在似乎降低了碳的氣凝膠材料的無機吸著能力。用于NOM去除的預處理可有助于使用碳的氣凝膠的CDI過程的操作效率。
[0049]通過應用毛細管納米過濾膜而部分去除二價離子以降低硬度和硫酸鹽濃度可有效作為預處理，因為其相比于螺旋纏繞膜較不易于結垢；所述螺旋纏繞膜使溶液耐受油和固體痕量的存在，從而可能允許再利用產出水。部分去除更高價態(tài)離子的存在也可能允許CDI中更好的過程控制，因為可預期更低的優(yōu)先負載。[0050]相比于已知的MF-SWRO脫鹽方法，設想根據本發(fā)明的⑶I脫鹽方法的如下關鍵差
巳
升:
[0051]1.⑶I脫鹽方法可需要更小的重量和空間；因此，⑶I脫鹽方法可應用于對于MF-SWRO的應用過于空間和/或重量受限的某些海上采油平臺和船艦。而且，當應用于海上平臺或船艦時，更小的空間和重量要求可產生明顯更低的成本。
[0052]2.由于不需要共混，因此⑶I脫鹽方法可提供更高的過程效率。
[0053]3.CDI脫鹽方法可導致更少的結垢問題，因此，過程可需要更少的補救措施。
[0054]4.⑶I脫鹽方法可產生更少的能量消耗，且無化學品消耗。
[0055]5.⑶I脫鹽方法可提供更高的可操作性和可維護性程度。
[0056]已觀察到，使用低鹽度(TDS~3000ppm ；TDS =總溶解固體)水的EOR水驅而非粗海水注射改進了油采收(IOR)，并且相比于化學提高油采收(EOR)方法潛在具有成本競爭力。巖心流動測試和單井化學示蹤劑測試已顯示，低鹽度水驅可將烴類采收效率提高原油地質儲量(OOIP)的5至38%。
[0057]低鹽度水流10的注射可將儲層巖的可潤濕性向更加水潤濕狀態(tài)移動，并因此可產生遞增的油采收 。逆效果也是可能的。已知過程的效率取決于諸如如下的參數:地層水的組成(離子含量、pH)、初始水飽和、巖石地層的粘土含量和油性質。而且，當用于聚合物驅時，低鹽度水流10可需要顯著更少量的聚合物，由此降低用于運輸、儲存和處理聚合物化學品的海上所需設施。
[0058]圖1中所示的水處理設施1-3的任選性能的概要如下提供:
[0059]1.在NF/R0 (膜軟化&脫鹽)單元I和2中的預處理:
[0060].油〈lppm
[0061]?總懸浮固體TSS〈lppm
[0062]2.低鹽度水驅流10:
[0063].鹽:TDS ~1000_5000ppm
[0064].低硬度，以限制任選添加的EOR和/或稠化聚合物的量
[0065]3.經處理的EOR水流10，如果用作用于ASP (堿性表面活性劑聚合物)混合物:
[0066].鹽:TDS ~1000_2000ppm
[0067].除氣:02〈20ppb
[0068].鐵:Fe〈2ppm
[0069].min.02&Fe水平需要防止聚合物降解/沉淀
[0070]4.經處理的EOR水流10的結垢(硬度)/酸化:
[0071]?軟化:Ca〈40ppm, Mg〈100ppm,
[0072].防止酸化的SRU (硫酸鹽去除單元):
[0073]S04〈20ppm。
[0074]硫酸鹽去除單元(SRU)可包括納米過濾(NR)膜，以從水中去
[0075]除多價或二價陰離子，如SO42'在SRB (硫酸鹽還原菌)的存在
[0076]下，硫酸鹽被轉化為HS-，從而導致儲層的酸化。
[0077]由國際專利申請W02011/135048已知，電容性去離子(CDI)為基于離子積聚成雙電層的脫鹽技術。當將多孔碳電極15、16的帶電表面引入由經預處理的鹽水流8提供的電解質水溶液中時，形成所述雙層。用于雙層形成的電荷量與可去除的離子19、20的量直接成比例。⑶I與R0、離子交換和電滲析競爭，但不同于這些常規(guī)過程中的一些，不需要另外的化學品用于再生單元。也不需要高壓泵、膜、蒸餾柱或熱加熱器。CDI的原理起源于20世紀70年代。然而，在當時，沒有具有高表面積和低電阻的合適的材料可便宜得到，因此，將該技術用于鹽水流8的脫鹽仍然是不可行的。如今，材料可以以更低的價格得到，如(擠出)粉末、纖維和納米管。為了在短時間內獲得最大量的吸附能力，使用具有低電阻的高表面積材料(如活性炭)以用于制備多孔碳電極15和16。目前的CDI研究的大多數使用碳的氣凝膠作為多孔碳電極15和16中的吸附材料。
[0078]在競爭環(huán)境(即當存在不同價態(tài)的多個離子時)中，多孔碳電極15和16中的二價物質的吸著受限。
[0079]經預處理的水流6可流動通過陽離子和陰離子交換膜17和18之間的開放流動路徑12，所述陽離子和陰離子交換膜17和18覆蓋帶正電和帶負電的多孔碳電極15和16。通過在帶正電和帶負電的碳電極15和16之間產生預定電勢(例如通過將正電壓施加至第一電極(陽極)13的帶正電的集電器，并將負電壓施加至第二電極(陰極)15的集電器)，流動通過開放流動路徑12的經預處理的水的陰離子被吸引至帶負電的多孔電極16，且陽離子被吸引至帶正電的多孔電極15。以此方式，包括陽離子19和陰離子20的離子從流動通過流動路徑12的水中去除。當多孔電極15和16由離子飽和時，多孔電極15和16可通過釋放電勢差并將多孔電極15和16放電而進行再生。這將從多孔電極15和16釋放離子至流動通過流動路徑12的水中。這將導致流動通過流動路徑12的水中的離子含量增加，且所述水將被排出流動路徑12。一旦大部分離子從多孔電極15和16中釋放，且具有增加的離子含量的污染水被排出流動路徑12時，將多孔電極15和16再生，并可再次用于吸引離子以用于水脫鹽。
[0080]陽極與陰極多孔電極15和16之間的電勢差相當低，例如小于2伏，優(yōu)選小于1.7伏，甚至更優(yōu)選小于1.4伏。也有用的是由集電器13、14和多孔電極15、16提供的電路的電阻低。
[0081]用于多孔碳電極15和16中的碳可包括活性炭，和任選的任何其他碳質材料，如炭黑、碳的氣凝膠、碳納米纖維石墨烯或碳納米管。碳可為化學活性炭，或可為蒸汽活性炭。碳可具有至少500m2/g,優(yōu)選至少1000m2/g,更優(yōu)選至少1500m2/g的高表面積。陰極和陽極集電器13和14可甚至由不同的碳質材料制得。多孔碳電極15和16可包括含有碳的氣凝膠的非柔性碳層。這些氣凝膠可制造為復合材料紙:由碳纖維制得，用間苯二酚-甲醛氣凝膠浸潰，并熱解的非織造紙。取決于密度，碳的氣凝膠可為導電的，從而使得復合材料氣凝膠紙可用于電容器中的電極或去離子電極。
[0082]碳可以以干燥電極的至少60重量％，優(yōu)選至少70重量％，更優(yōu)選至少80重量％，或甚至至少85重量％的濃度存在于多孔電極15和16中。使用諸如膠乳或可固化樹脂的熱塑性或粘彈性材料以從粉狀材料形成整體是常見的。使用聚氟四乙烯(PTFE)的碳層的例子為可購自 Material Methods LLC, 30Hughes, Suite205, Irvine, CA92618, USA 的PACMM(TM)系列。根據本發(fā)明的CDI單元3可包括含有活性碳纖維織造層或碳布的多孔碳電極 15 和 16,例如可購自 ChemvironCarbon, Zoning Industriel C de Feluy, B-718IFeluy,
Belgium 的ZORFLEX*,[0083]或者，根據本發(fā)明的CDI單元3可包括由陰離子和陽離子交換膜17和18覆蓋的多孔碳電極15和16，所述多孔碳電極15和16包括可直接涂布于集電器上的碳涂層，所述碳涂層包含聚合物電解質粘結劑和碳。
[0084]集電器13和14可由任何合適的金屬或不含金屬的導電材料制得。合適的不含金屬的材料為例如碳，如石墨、石墨稀、石墨片或具有聞石墨含量的碳混合物。有利的是使用不含金屬的電極，因為金屬昂貴，并引入腐蝕風險。集電器通常為片材的形式。這種片材在本文定義為適于傳輸至少33Amps/m2且直至2000Amps/m2。石墨集電器13、14的厚度則通常為100至1000微米，通常200至500微米。
[0085]流動路徑12可包括由滲透性惰性型材料(如開放空間合成材料、塑料和/或纖維玻璃)制得的間隔器。所述間隔器可由電絕緣的材料制得，但允許離子電導。合適的間
隔器為例如可購自 Sefar Inc.，IllCalumet Street, Depew, NY14043, USA 的 NITEX?.或
PETEX?,其為由聚酰胺或聚對苯二甲酸乙二醇酯制得的開孔織物或過濾器織物。陰離
子和陽離子交換膜17和18可包括電荷屏障，所述電荷屏障對陰離子或陽離子，或某些具體的陰離子或陽離子具有選擇性，并可設置于多孔電極15和16與流動路徑12中的間隔器之間。電荷屏障可作為涂層或作為層合層而施用至高表面積電極層。
[0086]合適的膜材料可為均質或異質的。合適的膜材料包括陰離子交換和/或陽離子交換膜材料，優(yōu)選包含強離解陰離子基團和/或強離解陽離子基團的離子交換材料。這種膜材料的例子為可購自 Tokuyama Corp.的 NE0SEPTA?、可購自 PCA GmbH 的 PC-SAtIP PC-SK?、可購自FuMA-Tech GmbH的離子交換膜材料、可購自Mega的離子交換膜材料RALEX?，或可購自Snowpure的EXCELL10N?異質膜材料。
[0087]多孔電極15和16可為浮動電極，所述浮動電極不直接連接至電源，但從連接至電源的CDI單元3的疊堆中的其他電極接收它們的電荷。浮動電極可平行地設置于CDI單元3的疊堆中的主電極之間。使用浮動電極的優(yōu)點在于，通過CDI單元3的電壓更高，同時通過⑶I單元3的電流更低。⑶I單元3中的電阻率可通過使用浮動電極而顯著降低。
[0088]實施例:
[0089]在該實施例中，比較用于海水脫鹽的三種不同的方法，參見表1。在所有三個方法中，應用使用高性能納米過濾步驟的預處理步驟，以制得通常具有等同于咸味水的TDS的滲透物。
[0090]
【權利要求】
1.一種用于從含油地層提高油采收(EOR)的方法，所述方法包括: 在過濾組件中從總溶解固體含量為1000Oppm至50000ppm的源水中過濾至少一些固體，以制備經預處理的水； 在電容性去離子(CDI)組件中處理所述經預處理的水，所述電容性去離子組件包括設置于一對電性相反的電極之間的用于經預處理的水的至少一個流動路徑，所述的一對電性相反的電極從流動通過所述流動路徑的經預處理的水中吸附并由此去除至少一些離子，由此制得具有降低的鹽度和固體含量的經處理的水；以及 將具有降低的鹽度和固體含量的所述經處理的水注入含油地層中，以調動原油并提高油米收。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述電極包括包含活性炭的基本上平行的多孔板，所述基本上平行的多孔板由連接至所述板的直流(DC)電源充電。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述多孔板包括碳的氣凝膠。
4.根據權利要求1或根據權利要求2-3中任一項所述的方法，其中所述過濾組件包括毛細管納米過濾(NF)或微濾器組件。
5.根據權利要求1或根據權利要求2-4中任一項所述的方法，其中所述毛細管NF或微濾器組件包括NF組件，所述NF組件產生相對于源水具有降低的硬度和硫酸鹽濃度，并具有小于百萬分之I (ppm)的油和小于百萬分之I (ppm)的總懸浮固體(TSS)的經預處理的水。
6.根據權利要求1或根據權利要求2-5中任一項所述的方法，其中所述源水具有30，000至40，OOOmg/升之間的總溶解固體(TDS)含量，所述經處理的水具有百萬分之I, 000 M 5，000 (ppm)之間的 TDS 含量。
7.根據權利要求6所述的方法，其中所述經處理的水具有百萬分之2，000至5，000 (ppm)之間的 TDS。
8.根據權利要求7所述的方法，其中相比于在開始注射經處理的水之前存在于地層中的孔隙水，所述經處理的水具有更低的鹽度。
9.根據權利要求7或8所述的方法，其中相比于在開始注射經處理的水之前存在于地層中的孔隙水，所述經處理的水具有更低的離子強度。
10.根據權利要求1所述的方法，其中所述源水選自海水、咸味水、自含油地層產生的水、含鹽的含水層水，和它們的混合物。
11.一種用于從含油地層提高油采收(EOR)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 過濾組件，所述過濾組件用于從總溶解固體含量為1000Oppm至50000ppm的源水中過濾至少一些固體，以制備經預處理的水； 電容性去離子(CDI)組件，所述電容性去離子組件用于制備相對于源水具有降低的鹽度和固體含量的經處理的水，并包括設置于一對基本上平行的電性相反的電極之間的用于經預處理的水的至少一個流動路徑，所述的一對基本上平行的電性相反的電極從流動通過所述流動路徑的經預處理的水中吸附并由此去除至少一些離子；以及 用于將具有降低的鹽度和固體含量的所述經處理的水注入含油地層中，以調動原油并由此提高來自地層的原油采收的裝置。
12.根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述電極包括包含活性炭的基本上平行的多孔板，所述基本上平行的多孔板由連接至所述板的直流(DC)電源充電。
13.根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述多孔板包括碳的氣凝膠。
14.根據權利要求10或根據權利要求11-12中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述過濾組件包括毛細管納米過濾(NF)或微濾器組件。
15.根據權利要求10或根據權利要求11-13中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述NF或微濾器組件包括NF組件，所述NF組件構造為產生具有降低的硬度和硫酸鹽濃度，并具有小于百萬分之I (ppm)的油和小于百萬分之I (ppm)的總懸浮固體(TSS)的經預處理的水。
【文檔編號】C02F1/469GK104011328SQ201280064901
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年12月20日 優(yōu)先權日:2011年12月29日
【發(fā)明者】A·J·H·楊森, G·A·施拉德, P·H·J·沃比克 申請人:國際殼牌研究有限公司