专利名称：聚合物的回收和循环的制作方法
技术领域：
这里所公开的实施方案主要涉及用于用聚合物强化油采收操作的设备和方法。
背景技术：
中国专利CN101164920 A 20080423公开了油田废水的深度处理，和将所述水重新用作资源的方法。在预处理后，所述废水与KMn04混合以氧化脱除其中的还原性物质， 随后经受超滤以脱除沉淀和悬浮杂质。处理后的水可用于制备聚合物溶液，以增大溶液粘度。所述溶液可以被送回油井用于三次采油，从而增大产率并获得经济收益。中国专利 CN101164920在此作为参考全文引入。因此，需要用于聚合物驱油操作的降低成本的系统和方法。因此，需要具有较低聚合物需求的聚合物驱油操作。
发明内容
本发明的一个方面提供一种从地层采收烃的系统，所述系统包括地层中的第一井，产生包含一种或多种烃和水溶液的混合物；分离器，将混合物分离成一种或多种烃物流和水溶液物流；膜，将水溶液分离成包含高浓度聚合物的第一物流和包含低浓度聚合物的第二物流；地层中的第二井，注入聚合物水溶液，其中所述聚合物水溶液包括至少一部分所述第一物流。本发明的另一个方面提供一种方法，所述方法包括从地层生产包含一种或多种烃和水溶液的混合物；将所述混合物分离成一种或多种烃物流和水溶液物流；将所述水溶液分离成包含高浓度聚合物的第一物流和包含低浓度聚合物的第二物流；向地层中注入聚合物水溶液，其中所述聚合物水溶液包括至少一部分第一物流。
图1给出了本发明一个实施方案的流程图。附图详细描述在一个方面，这里所公开的实施方案主要涉及用于从油田采出水回收聚合物的设备和方法。具体地，这里所公开的实施方案涉及应利用膜从采出水中过滤聚合物添加剂的系统。正如这里所应用的，术语“进料”和“采出水”指在生产期间从井孔产生的采出流体物流，含有油、气、水、盐水、聚合物、盐、亚硫酸盐和其它添加剂或组分的任意组合，其中所述采出流体物流包括用于驱/扫地下含烃地层的含水注入流体。从位于各种环境的地下含烃地层中提取烃。全球已经发现一些贮层，在其中利用常规油采收方法如首先压力取油和二次水驱是不可能经济地采油的。因此，对于这样的地层已经开发了替代的采收方法。一种这样的方法是强化油采收(EOR)，其应用注入井注入处理流体或注入流体如气体或化学品的水溶液，向下打孔进入产油层以驱动油流向生产井。 正如这里所应用的，“聚合物注入”归类于“化学品驱油”，指用于驱扫地下含烃地层并强化这些地层的油采收的粘稠的聚合物水溶液。用聚合物注入进行强化油采收的机理是增大注入溶液的粘度，致使有效控制贮层中置换流体(油和水)的移动。在EOR机理中，用于由地下含烃地层采收烃的能量通过在压力下通过至少一个注入井向地层中注入含水的化学流体或气体来提供，从而使所述化学流体和/或气体驱动烃进入至少一个生产井。最常用的化学EOR技术为“聚合物驱油”，正如这里所应用的，其指在压力下向地层中注入含聚合物的含水流体，从而提供驱使地层中的烃进入至少一个生产井所需要的移动。有几个因素可能会影响二次水驱过程的效率，包括地层的渗透性和地层中烃的粘度。根据地层中烃的粘度，聚合物添加剂通常与注入水混合，从而增加注入水的粘度，使得其与从地层中置换的烃的粘度相当或更大。通过增加注入水的粘度使其与地层中烃的粘度相当或更大，含聚合物的注入水就能够有效地活塞式置换所述油，同时最小化水通过油的分散，从而导致更有效的烃采收。控制注入水的粘度是重要的，因为这样的流体倾向于流经地层内阻力最小的通道，例如流过地层内强渗透性区域，并有效旁通过可能含有烃的渗透性较低的区域。例如， 这种过程可能发生在重油贮层或含高粘度烃的地层内，在其中含水注入流体的粘度小于地层中高粘度烃的粘度。其结果是，需要大量的聚合物添加剂来实现基于寻求从地层中脱除的高粘度烃的增大的目标粘度。在此情况下，由于聚合物添加剂的高成本和/或制备注入流体的高成本，使得该项目在经济上不太吸引人。现在的EOR应用要求注入流体按目标地层的特性进行制备。通常，首先将干的固体聚合物溶解于含水的注入溶液中，以形成高度浓缩的母液(5，000-10, OOOppm)。但这种方法耗时且需要特殊的混合设备。另外，当固体有机聚合物用于母液制备时，还会出现其它问题。这些问题包括当氧存在时，由于一些聚合物与金属杂质非均相混合和不希望的交联而造成的不充分水合。交联或不充分水合有可能导致聚合物母液中形成微凝胶或白点，这会造成稀释的注入流体堵塞其所要注入的地层。为了避免这些问题，在制备注入流体的钻探场地或其它位置，可能优选已经准备好的有机聚合物浓缩溶液。这排除了在钻探场地溶解干聚合物为溶液的时间和成本。现有的EOR机理在聚合物添加剂已经在注入水中应用之后处理所述昂贵的聚合物添加剂，从而造成在重油环境中聚合物注入方法的应用有限。有利地，这里所描述的实施方案通过从油田采出水中回收而不是处理聚合物而改进其在重油应用中的项目经济性。在一个实施方案中，至少一部分聚合物可以应用膜从油田采出水中回收；然后可以通过将回收的聚合物加回所述注入水而在随后的EOR机理中再次使用所回收的聚合物。同时，再次使用所除去的聚合物有可能将采出水弃置入海洋中或其中处理大量聚合物可能会被禁止或是非法的其它水处理场所。具体地，现有的聚合物注入EOR应用指出在油田采出水中存在30-50 %的注入聚合物。在这30-50%中，应用本发明的膜可以回收高达约95%的注入聚合物。目前用于EOR 应用的聚合物的成本约为每磅1-3美元，从油田采出水回收所述大量的注入聚合物有可能明显节约EOR应用的操作成本。另外，本领域普通技术人员将会认识到本方法也可以应用于轻油贮层或具有混合烃粘度的那些贮层，以合理节约操作成本。图 1
通常，本发明的实施方案允许从油田采出水中回收聚合物添加剂。图1给出了本发明一个实施方案的流程图。更具体地，图1给出了应用膜从油田采出水中回收滤液的一种方法。最初，制备用于注入地层的注入流体(步骤100)。正如以上所讨论的，可以根据要注入的地层的性质制备注入流体。地下油采收操作可以包括向地层中注入水溶液，以帮助油移动通过地层，并在脱除流体时保持贮层中的压力。通常，除了水之外，注入流体可能包含可溶性盐如硫酸盐和碳酸盐。另外，注入流体可能含有各种其它组分如表面活性剂和/或聚合物添加剂。在本发明的一个实施方案中，至少一种聚合物添加剂可用来制备用于注入地层的注入流体。正如以上所讨论的，向注入流体中加入聚合物可以增大注入流体的粘度，这可以辅助从地层中置换高粘度油。继续图1，一旦已经制备用于注入的初始注入流体，则可将注入流体注入到地层中 (步骤10 。在本发明的一个实施方案中，可以将注入流体注入到注入井中，以推动地层中的烃移向生产井。然后可以作为采出水或流体的形式从地层中回收注入流体(步骤104)。 步骤104可能还包括分离步骤，以将采出的含水流体与其它采出流体如原油和采出气体如天然气、二氧化碳和/或硫化氢等分离开。正如以上所讨论的，“原料”或“采出水”可以含有例如以下物质的任意组合水、 盐水、聚合物、盐、亚硫酸盐、和在初始注入流体中包含的任何其它添加剂或组分以及当在贮层或生产井中可能与流体组合的附加组分，包括溶解和分散的原油组分。在本发明的一个实施方案中，采出水然后可能通过膜(步骤106)，从而以浓缩物形式回收采出水或流体中的任意上述组分(步骤108)。本发明的膜可以包括超滤(UF)和/或微滤(MF)膜以及其它适用于从采出水或流体中浓缩滤液的可商购膜。正如这里所应用的，“微滤”指在过滤溶液中悬浮的粒度彡0. 1 μ m或重量彡500, 000道尔顿的颗粒。正如这里所应用的，“超滤”指过滤溶液中悬浮的粒度为0. 01-0. 1 μ m或重量为1000-500，000道尔顿的颗粒。按照本发明的一些实施方案选择膜可能包括基于样品材料评价各种膜，以确定在通量和/或渗透质量方面最好的膜。正如这里所应用的，“通量”是指在确定时间间隔内对于一定膜面积而言通过所述膜的流体体积的测量值；“平均通量”指在特定浓度范围内所测量的时间加权的平均通量。选用几种膜进行研究，并在下表1中给出。下表2中比较了表1 中膜的性能。这些膜应用振动剪切强化方法(VSEP)，即振荡运动(在50-60HZ频率下)进行剪切强化分离。所有这些膜均是可商购的。在没有振动的情况下，即使用常规的错流类型的微滤和超滤膜也可以预期类似的性能。表1.所选用于研究的膜
权利要求
1.一种由地层采收烃的系统，包括地层中的第一井，产生包含一种或多种烃和水溶液的混合物； 分离器，将混合物分离成一种或多种烃物流和水溶液物流；膜，将水溶液分离成包含高浓度聚合物的第一物流和包含低浓度聚合物的第二物流； 地层中的第二井，注入聚合物水溶液，其中所述聚合物水溶液包括至少一部分所述第一物流。
2.权利要求1的系统，还包括适用于在注入前贮存所述第一物流的贮存容器。
3.权利要求1-2—项或多项的系统，其中所述第一井包括在地层中的第一组的5-100 个井。
4.权利要求1-3—项或多项的系统，其中所述第二井包括在地层中的第二组的5-100 个井。
5.权利要求1-4一项或多项的系统，其中第一井适用于在第一时间段内产生混合物， 然后在第二时间段内注入聚合物水溶液。
6.权利要求1-5—项或多项的系统，其中第二井适用于在第一时间段内注入聚合物水溶液，然后在第二时间段内产生混合物。
7.权利要求1-6—项或多项的系统，其中所述膜包括选自如下的聚合物聚醚砜、聚偏二氟乙烯和聚丙烯腈。
8.权利要求1-7—项或多项的系统，其中所述膜包括20-800纳米的平均孔径。
9.权利要求1-8—项或多项的系统，其中所述膜包括50-600纳米的平均孔径。
10.权利要求1-9一项或多项的系统，其中所述膜包括200-500纳米的平均孔径。
11.一种方法，包括从地层生产包括一种或多种烃和水溶液的混合物； 将所述混合物分离成一种或多种烃物流和水溶液物流；将所述水溶液分离成包含高浓度聚合物的第一物流和包含低浓度聚合物的第二物流；向地层中注入聚合物水溶液，其中所述聚合物水溶液包括至少一部分第一物流。
12.权利要求11的方法，其中分离所述水溶液包括过滤所述水溶液。
13.权利要求11-12—项或多项的方法，其中分离所述水溶液包括用膜过滤所述水溶液。
14.权利要求11-13—项或多项的方法，其中所述聚合物增大了所述聚合物水溶液的粘度测量值。
15.权利要求11-14一项或多项的方法，其中所述聚合物包括选自如下的材料聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯共聚物、黄原胶、纤维素塑料和它们的混合物。
16.权利要求11-15—项或多项的方法，其中所述聚合物包括聚丙烯酰胺。
全文摘要
一种从地层采收烃的系统，包括地层中的第一井，产生包含一种或多种烃和水溶液的混合物；分离器，将混合物分离成一种或多种烃物流和水溶液物流；膜，将水溶液分离成包含高浓度聚合物的第一物流和包含低浓度聚合物的第二物流；地层中的第二井，注入聚合物水溶液，其中所述聚合物水溶液包括至少一部分所述第一物流。
文档编号C02F103/06GK102307814SQ201080006516
公开日2012年1月4日 申请日期2010年1月25日 优先权日2009年2月5日
发明者M·A·库罗尔, R·W-Y·金, S·C·阿伊瑞拉 申请人:国际壳牌研究有限公司