Способ получения воды с контролируемой минерализацией

Номер патента: 25116

Опубликовано: 30.11.2016

Автор: Уилльямс Джон Дейл

Есть еще 6 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ получения потока закачиваемой воды с контролируемыми минерализацией и содержанием анионов сульфата, пригодной для закачивания в нефтеносный пласт нефтяной залежи, при осуществлении которого:

а) подают исходную воду, общее содержание растворенных твердых веществ в которой составляет от 20000 до 45000 частей на миллион (ppm), a концентрация анионов сульфата составляет от 1000 до 4000 ppm, в опреснительную установку, имеющую несколько модулей с мембранами обратного осмоса (ОО) и несколько модулей с мембранами нанофильтрации (НФ), при этом исходная вода находится под давлением в интервале 2,41-8,62 МПа абс. (350-1250 фунт/кв.дюйм (абс.)), и разделяют исходную воду на подаваемую воду для ОО мембранных модулей (далее "ОО подаваемая вода") и подаваемую воду для НФ мембранных модулей (далее "НФ подаваемая вода");

б) перед подачей ОО подаваемой воды в ОО мембранные модули повышают давление ОО подаваемой воды до величины давления в интервале 6,21-8,62 МПа абс. (900-1250 фунт/кв.дюйм (абс.)), если давление ОО подаваемой воды, отделенной от исходный воды, меньше 6,21 МПа абс. (900 фунт/кв.дюйм (абс.)), и удаляют ОО фильтрат и ОО концентрат из ОО мембранных модулей, когда ОО мембранные модули работают либо в однопроходной одноступенчатой системе, либо в однопроходной двухступенчатой системе, при этом объемный выход ОО фильтрата составляет от 35 до 75 об.% исходя из объема ОО воды, подводимой к ОО мембранному модулю, так что общее содержание растворенных твердых веществ в ОО фильтрате составляет менее 250 ppm, а концентрация анионов сульфата составляет менее 3 ppm;

в) перед подачей НФ подаваемой воды к НФ мембранным модулям снижают давление НФ подаваемой воды до величины давления в интервале 2,41-3,10 МПа абс. (350-450 фунт/кв.дюйм (абс.)), если давление НФ подаваемой воды, отделенной от исходный воды, выше 3,10 МПа абс. (450 фунт/кв.дюйм (абс.)), и удаляют НФ фильтрат и НФ концентрат из НФ мембранных модулей, когда НФ мембранные модули работают в однопроходной одноступенчатой системе, и при работе НФ мембранных модулей объемный выход НФ фильтрата составляет от 35 до 60 об.% исходя из объема НФ воды, подводимой к НФ мембранному модулю, так что общее содержание растворенных твердых веществ в НФ фильтрате составляет в интервале от 15000 до 40000 ppm, a концентрация анионов сульфата составляет менее 40 ppm; и

г) смешивают по меньшей мере часть ОО фильтрата и по меньшей мере часть НФ фильтрата в соотношении от 2:1 до 40:1 в точке смешивания для получения закачиваемой воды, имеющей общее содержание растворенных твердых веществ в интервале от 500 до 5000 ppm и концентрацию анионов сульфата менее 7,5 ppm, причем поддерживают давление НФ фильтрата по меньшей мере на 34,5 кПа (5 фунт/кв.дюйм) выше давления ОО фильтрата посредством возвратного клапана, установленного выше по потоку от точки смешивания НФ фильтрата и ОО фильтрата, в которой вводят НФ фильтрат в ОО фильтрат для получения закачиваемой воды.

2. Способ по п.1, в котором исходная вода имеет концентрацию поливалентных катионов в интервале 700-3000 ppm, ОО фильтрат имеет содержание поливалентных катионов до 10 ppm, НФ фильтрат имеет содержание поливалентных катионов до 200 ppm, а закачиваемая вода имеет содержание поливалентных катионов до 50 ppm.

3. Способ по п.1 или 2, в котором регенерируют энергию ОО концентрата, используя гидравлический регенерационный модуль, и в котором на шаге б) повышают давление ОО подаваемой воды, используя бустерный насос, присоединенный к гидравлическому регенерационному модулю.

4. Способ по любому из пп.1-3, в котором на шаге в) снижают давление НФ подаваемой воды до давления в интервале 2,41-3,10 МПа абс. (350-450 фунт/кв.дюйм (абс.)) посредством клапана снижения давления.

5. Способ по любому из пп.1-4, в котором на шаге в) снижают давление НФ подаваемой воды до давления в интервале 2,62-2,90 МПа абс. (380-420 фунт/кв.дюйм (абс.)) посредством клапана снижения давления.

6. Способ по любому из пп.1-5, в котором исходную воду выбирают из морской воды, воды эстуария, пластовой воды, воды водоносных горизонтов или сточных вод.

7. Способ по любому из пп.1-6, в котором общее содержание растворенных твердых веществ OO фильтрата составляет от 50 до 225 ppm, a содержание анионов сульфата OO фильтрата составляет по меньшей мере 0,5 ppm.

8. Способ по любому из пп.1-7, в котором общее содержание растворенных твердых веществ НФ фильтрата не более чем на 15000 ppm, чем общее содержание растворенных твердых веществ исходной воды, и в котором концентрация анионов сульфата НФ фильтрата составляет по меньшей мере 10 ppm.

9. Способ по любому из пп.2-8, в котором концентрация поливалентных катионов в OO фильтрате составляет от 1 до 10 ppm, а концентрация поливалентных катионов в НФ фильтрате составляет от 50 до 200 ppm.

10. Способ по любому из пп.1-9, в котором один или более из параметров, включающих расход исходной воды, соотношение смешивания ОО фильтрата и НФ фильтрата и расход закачиваемой воды, определяют в соответствии с измеренной переменной, выбираемой из одного или более параметров, включающих проводимость закачиваемой воды, общую концентрацию двухвалентных анионов в закачиваемой воде или в НФ фильтрате и концентрацию анионов сульфата в закачиваемой воде или в НФ фильтрате.

11. Опреснительная установка для получения потока закачиваемой воды способом по п.1, содержащая несколько каскадов (20) мембран, каждая из которых содержит несколько OO мембранных модулей (22) и несколько НФ мембранных модулей (24), причем соотношение между OO мембранными модулями (22) и НФ мембранными модулями (24) в каждом каскаде (20) мембран составляет от 2:1 до 40:1, а каждый каскад (20) мембран имеет:

а) подводящую линию для исходной воды, которая разделяется для формирования подводящей линии (25, 27) для OO мембранных модулей (22) и подводящей линии (26) для НФ мембранных модулей (24);

б) линию фильтрата для OO мембранных модулей (22) и линию фильтрата для НФ мембранных модулей (24), которые объединяются с формированием линии закачиваемой воды;

в) линию концентрата для OO мембранных модулей (22) и линию концентрата для НФ мембранных модулей (24);

г) регулятор расхода и клапан снижения давления на НФ подводящей линии (26) и

д) возвратный клапан на линии НФ фильтрата.

12. Опреснительная установка по п.11, в которой OO подводящая линия (25, 27) имеет бустерный насос, а линия (22) OO концентрата имеет гидравлический регенерационный модуль, причем гидравлический регенерационный модуль соединен с бустерным насосом.

13. Опреснительная установка по п.12, в которой гидравлический регенерационный модуль представляет собой гидравлическую турбину, вал которой соединен с приводным валом бустерного насоса.

14. Опреснительная установка по любому из пп.11-13, содержащая от 2 до 6 каскадов (20) мембран, каждый из которых содержит от 3 до 15 рядов (21), и каждый ряд (21) содержит от 4 до 16 мембранных модулей (22, 24).

15. Опреснительная установка по любому пп.11-14, в которой НФ мембранные модули (24) и OO мембранные модули (22) каждого каскада представляют собой одноступенчатые модули.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДЫ С КОНТРОЛИРУЕМОЙ МИНЕРАЛИЗАЦИЕЙ В изобретении представлен способ получения потока закачиваемой воды с контролируемыми минерализацией и содержанием анионов сульфата, пригодной для закачивания в нефтеносный пласт, в котором а) подают исходную воду (ИВ), общее содержание растворенных твердых веществ(TDS) в которой составляет от 20000 до 45000 ppm, а концентрация анионов сульфата (KSO4) составляет от 1000 до 4000 ppm, в опреснительную установку, имеющую несколько модулей с мембранами обратного осмоса (ОО) и несколько модулей с мембранами нанофильтрации (НФ),при этом ИВ находится под давлением 2,41-8,62 МПа абс., и разделяют ИВ на подаваемую воду для ОО мембранных модулей ("ОО подаваемая вода") и для НФ мембранных модулей ("НФ подаваемая вода"); б) перед подачей ОО подаваемой воды в ОО модули повышают ее давление до 6,21-8,62 МПа абс., если давление ОО подаваемой воды, отделенной от ИВ, меньше 6,21 МПа абс., и удаляют ОО фильтрат и ОО концентрат из ОО модулей, когда ОО модули работают либо в однопроходной одноступенчатой или двухступенчатой системе, при этом объемный выход ОО фильтрата составляет от 35 до 75 об.% от ОО воды, подводимой к ОО модулю, так что TDS в ОО фильтрате составляет менее 250 ppm, а KSO4 составляет менее 3 ppm; в) перед подачей НФ подаваемой воды к НФ модулям снижают ее давление до 2,41-3,10 МПа абс., если давление НФ подаваемой воды, отделенной от ИВ, выше 3,10 МПа абс., и удаляют НФ фильтрат и НФ концентрат из НФ модулей, когда НФ модули работают в однопроходной одноступенчатой системе, и при работе НФ мембранных модулей объемный выход НФ фильтрата составляет от 35 до 60 об.% от НФ воды, подводимой к НФ мембранному модулю, так что TDS в НФ фильтрате составляет от 15000 до 40000 ppm, a KSO4 составляет менее 40 ppm; и г) смешивают по меньшей мере части ОО и НФ фильтратов в соотношении от 2:1 до 40:1 в точке смешивания для получения закачиваемой воды, имеющей TDS в интервале от 500 до 5000 ppm и KSO4 менее 7,5 ppm, причем поддерживают давление НФ фильтрата по меньшей мере на 34,5 кПа выше давления ОО фильтрата посредством возвратного клапана, установленного выше по потоку от точки смешивания НФ и ОО фильтратов,в которой вводят НФ фильтрат в ОО фильтрат для получения закачиваемой воды. Уилльямс Джон Дейл (GB) Веселицкая И.А., Кузенкова Н.В.,Веселицкий М.Б., Каксис Р.А.,(71)(73) Заявитель и патентовладелец: БП ЭКСПЛОРЕЙШН ОПЕРЕЙТИНГ КОМПАНИ ЛИМИТЕД (GB) Настоящее изобретение относится к способу получения закачиваемой воды для нефтяного пласта с низкой минерализацией, достаточной для предотвращения ухудшения эксплуатационных характеристик пласта, имеющей достаточно низкую концентрацию анионов сульфата для предотвращения закисания пласта, и к опреснительной системе для получения такой закачиваемой воды. В частности, в настоящем изобретении предложены процесс и система для получения воды с управляемой низкой минерализацией,управляемой концентрацией анионов сульфата и управляемой концентрацией поливалентных катионов. Как показано в публикации WO 2008/029124, известно закачивание воды с низкой минерализацией в нефтеносный пласт залежи для улучшения извлечения нефти из пласта. Проблема, связанная с заводнением с пониженной минерализацией, состоит в том, что при опреснении может быть получена вода, минерализация которой ниже оптимальной для увеличения нефтеотдачи пласта. Действительно, опресненная вода может оказывать разрушающее действие на нефтеносные горные породы нефтяной залежи и замедлить извлечение нефти, например, за счет разбухания глин в породе. Существует оптимальная минерализация для закачиваемой воды, при которой обеспечивается улучшенное извлечение нефти без повреждения породы, причем оптимальная величина будет меняться от породы к породе. Обычно там, где нефтеносный пласт включает породу, содержащую большое количество разбухающих глин, повреждения породы можно избежать, если закачиваемая вода имеет общее содержание растворенных твердых веществ (TDS - от англ. total dissolved solids content) в интервале 5005000 частей на миллион (ppm), предпочтительно 1000-5000 ppm. Однако, нежелательно смешивать опресненную воду, имеющую низкое содержание поливалентных катионов, с высокоминерализованной водой из-за высокого содержания анионов сульфата и(или) высокого содержания поливалентных катионов в высокоминерализованной воде. При этом потоки такой смешанной воды с высоким содержанием анионов сульфата могут привести к закисанию пласта и(или) выпадению в осадок неприемлемых количеств минеральных солей (образованию отложений), когда закачиваемая вода соприкасается с прекурсорами осадка, например катионами бария, стронция и кальция,обычно присутствующих в реликтовых водах пласта. Кроме того, при смешивании опресненной воды с высокоминерализованной водой, например морской водой, может возникнуть водный поток с неприемлемым уровнем поливалентных катионов, в частности катионов кальция и магния. При этом для обеспечения добычи дополнительной нефти с использованием закачиваемой воды с низкой минерализацией отношение концентрации поливалентных катионов в закачиваемой воде с низкой минерализацией к концентрации поливалентных катионов в реликтовой воде пласта должно быть менее 1, предпочтительно менее 0,9, более предпочтительно менее 0,8, еще более предпочтительно менее 0, 6, например менее 0,5. Как показано в WO 2007/138327, одним из способов увеличения минерализации подаваемой воды с чрезмерно низкой минерализацией может быть смешивание ее с водой, обладающей более высокой минерализацией. Согласно WO 2007/138327 это может быть достигнуто путем существенного опреснения первой подаваемой воды для получения первой подаваемой обработанной воды низкой минерализации; обработки второй подаваемой воды для получения второй подаваемой обработанной воды, имеющей концентрацию двухвалентных ионов более низкую, чем во второй подаваемой воде, и более высокую минерализацию, чем в первой подаваемой обработанной воде; и смешивания первой подаваемой обработанной воды и второй подаваемой обработанной воды для получения подаваемой смешанной воды, обладающей требуемой минерализацией, пригодной для закачивания в нефтеносный пласт. В предпочтительных вариантах осуществления WO 2007/138327 первая подаваемая вода в значительной степени опреснена процессом обратного осмоса, а обработка второй подаваемой воды выполняется нанофильтрацией. Нанофильтрация обычно используется в нефтяной промышленности для удаления ионов сульфата из исходной воды. Затем обработанная вода может закачиваться в породу без риска формирования чрезмерного количества нерастворимых минеральных солей при ее контакте с прекурсорами осадка в реликтовых водах породы. Таким образом, представленное в WO 2007/138327 изобретение обеспечивает подвод водной смеси, имеющей необходимую минерализацию, пригодной для закачивания в нефтяной пласт и имеющей пониженное содержание ионов сульфата, благодаря чему снижается риск образования минеральных отложений либо внутри пласта, либо в эксплуатационных скважинах. Известно, что закачивание воды с высоким содержанием анионов сульфата может способствовать размножению сульфаторедуцирующих бактерий, вырабатывающих сероводород в качестве продукта обмена веществ, что приводит к закисанию пласта. Если необходимо снизить риск формирования минеральных отложений, уровень содержания анионов сульфата в смешанной воде должен быть ниже 40ppm. В тех же случаях, когда необходимо снизить риск закисания пласта, уровень анионов сульфата в подаваемой смешанной воде должен быть как можно ниже, например менее 7,5 ppm, предпочтительно менее 5 ppm. Было установлено, что необходимо с высокой точностью управлять условиями проведения процесса в WO 2007/138327, для того чтобы получить подаваемую смешанную воду с требуемым общим содержанием растворенных твердых веществ, для сдерживания деградации пласта и с требуемой низкой концентрацией анионов сульфата для сдерживания закисания пласта. Поэтому настоящее изобретение относится к усовершенствованному процессу получения потока смешанной воды с контролируемой минерализацией и управляемым низким содержанием анионов сульфата для использования в качестве закачиваемой воды с низкой минерализацией для заводнения при снижении риска ухудшения эксплуатационных характеристик пласта и сдерживании закисания пласта. Соответственно в первым варианте осуществления изобретения предлагается способ получения потока закачиваемой воды с контролируемой минерализацией и управляемой концентрацией анионов сульфата, пригодной для закачивания в нефтеносный пласт нефтяной залежи, включающий стадии подачи исходной воды, общее содержание растворенных твердых веществ в которой составляет от 20000 до 45000 частей на миллион (ppm), a концентрация анионов сульфата составляет от 1000 до 4000ppm, предпочтительно от 1500 до 4000 ppm, на опреснительную установку, имеющую несколько модулей с мембранами обратного осмоса (ОО) и несколько модулей с мембранами нанофильтрации (НФ), в которой исходная вода находится под давлением в интервале 2,41-8,62 МПа абс. (350-1250 фунт/кв. дюйм (абс., и разделения исходной воды на подаваемую воду для ОО мембранных модулей (далее "ОО подаваемая вода") и подаваемую воду для НФ мембранных модулей (далее "НФ подаваемая вода"); повышения давления ОО подаваемой воды до величины давления в интервале от 6,21-8,62 МПа абс.(900 до 1250 фунт/кв. дюйм (абс., если давление ОО подаваемой воды, отделенной от исходный воды,меньше 6,21 МПа абс. (900 фунт/кв. дюйм (абс., и удаления ОО фильтрата (пермеата) и ОО концентрата из ОО мембранных модулей, когда ОО мембранные модули работают либо в однопроходной одноступенчатой системе, либо в однопроходной двухступенчатой системе, и когда объемный выход 00 фильтрата составляет от 35 до 75%, предпочтительно от 35 до 60%, если исходить из объема ОО воды, подводимой к ОО мембранному модулю, так что общее содержание растворенных твердых веществ в ОО фильтрате составляет менее 250 ppm, а концентрация анионов сульфата составляет менее 3 ppm; снижения давления НФ подаваемой воды до 2,41-3,10 МПа абс. (350-450 фунт/кв. дюйм (абс. перед подачей НФ подаваемой воды к НФ мембранным модулям, если давление НФ подаваемой воды, отделенной от исходный воды, выше 3,10 МПа абс. (450 фунт/кв. дюйм (абс., и удаления НФ фильтрата и НФ концентрата из НФ мембранных модулей, когда НФ мембранные модули работают в однопроходной одноступенчатой системе, и когда при работе НФ мембранных модулей объемный выход НФ фильтрата составляет от 35 до 60%, если исходить из объема НФ воды, подводимой к НФ мембранному модулю,так что общее содержание растворенных твердых веществ в НФ фильтрате составляет в интервале от 15000 до 40000 ppm, предпочтительно от 15000 до 35000 ppm, а концентрация анионов сульфата составляет менее 40 ppm, предпочтительно менее 30 ppm; и смешивания по меньшей мере части ОО фильтрата и по меньшей мере части НФ фильтрата в соотношении от 2:1 до 40:1 в точке смешивания, предпочтительно от 4:1 до 27:1, в частности от 10:1 до 25:1,для получения закачиваемой воды, имеющей общее содержание растворенных твердых веществ в интервале от 500 до 5000 ppm, предпочтительно от 1000 до 5000 ppm, и концентрацию анионов сульфата менее 7,5 ppm, предпочтительно менее 5 ppm и более предпочтительно до 3 ppm, причем поддерживают давление НФ фильтрата по меньшей мере на 34,5 кПа (5 фунт/кв. дюйм) выше давления ОО фильтрата посредством возвратного клапана, установленного выше по потоку от точки смешивания НФ фильтрата и ОО фильтрата, в которой вводят НФ фильтрат в ОО фильтрат для получения закачиваемой воды. Исходной водой может быть морская вода, вода эстуария, пластовая вода, вода водоносных горизонтов или сточные воды. В предпочтительном варианте общее содержание растворенных твердых веществ (TDS) ОО фильтрата составляет в интервале от 50 до 225 ppm, более предпочтительно от 100 до 225 ppm, еще более предпочтительно от 125 до 200 ppm, в частности от 150 до 175 ppm. В предпочтительном варианте концентрация анионов сульфта в ОО фильтрате составляет от 0,5 до 2,5 ppm, в частности от 0,5 до 1,5 ppm. В предпочтительном варианте TDS НФ фильтрата не более чем на 15000 ppm, предпочтительно не более чем на 10000 ppm меньше, чем TDS исходной воды. В предпочтительном варианте концентрация анионов сульфата НФ фильтрата составляет в интервале от 10 до 28 ppm, более предпочтительно от 10 до 25 ppm, в частности от 15 до 20 ppm. Концентрация анионов сульфата закачиваемой воды будет зависеть от требуемого общего содержания растворенных твердых веществ (TDS) в этом потоке и соответственно будет зависеть соотношение смешивания для ОО фильтрата и НФ фильтрата. При этом концентрация анионов сульфата в потоке закачиваемой воды, имеющей общее содержание растворенных твердых веществ, равное 1000 ppm, составляет в интервале от 1 до 2 ppm, и значения для интервала концентраций ионов сульфата должны пропорционально увеличиваться для закачиваемой воды с более высокими TDS. Преимуществом процесса, предложенного в настоящем изобретении, является то, что помимо получения закачиваемой воды, имеющей достаточное высокое TDS для снижения риска ухудшения эксплуатационных характеристик пласта и достаточно низкую концентрацию сульфатов для снижения риска закисания пласта в зависимости от выбора исходной воды, закачиваемая вода может также обладать достаточно низкой концентрацией поливалентных катионов для использования в качестве закачиваемой воды с низкой минерализацией, достигая, тем самым, роста извлечения нефти из пласта. Соответственно настоящее изобретение также относится к усовершенствованному процессу и установке для получения потока смешанной воды с контролируемой минерализацией, управляемой низкой концентрацией анионов сульфата и управляемой концентрацией поливалентных катионов, для использования в качестве закачиваемой воды с низкой минерализацией для заводнения, при снижении риска ухудшения эксплуатационных характеристик пласта и сдерживании закисания пласта. Соответственно во втором варианте осуществления настоящего изобретения предложен способ получения потока закачиваемой воды с контролируемой минерализацией, управляемой концентрацией анионов сульфата и управляемой концентрацией поливалентных катионов, пригодной для закачивания в нефтеносный пласт нефтяной залежи, включающий стадии: подачи исходной воды, общее содержание растворенных твердых веществ в которой составляет от 20000 до 45000 ppm, концентрация анионов сульфата составляет от 1000 до 4000 ppm, предпочтительно от 1500 до 4000 ppm и концентрация поливалентных катионов составляет в интервале от 700 до 3000ppm, предпочтительно от 1000 до 3000 ppm и более предпочтительно от 1500 до 2500 ppm, на опреснительную установку, имеющую несколько модулей с мембранами обратного осмоса (ОО) и несколько модулей с мембранами нанофильтрации (НФ), в которой исходная вода находится под давлением в интервале 2,41-8,62 МПа абс. (350-1250 фунт/кв. дюйм (абс., и разделения исходной воды на ОО подаваемую воду и НФ подаваемую воду; при необходимости, повышения давления ОО подаваемой воды до величины давления в интервале 6,21-8,62 МПа абс. (от 900 до 1250 фунт/кв. дюйм (абс. перед подачей ОО подаваемой воды в ОО мембранные модули, и удаления ОО фильтрата и ОО концентрата из ОО мембранных модулей, когда ОО мембранные модули работают либо в однопроходной одноступенчатой системе, либо в однопроходной двухступенчатой системе, и когда извлечение ОО фильтрата составляет от 35 до 75 об.%, предпочтительно от 35 до 65 об.%, если исходить из объема ОО воды, подаваемой на ОО мембранный модуль, так что ОО фильтрат имеет общее содержание растворенных твердых веществ менее 250 ppm, концентрацию анионов сульфата менее 3 ppm и содержание поливалентных катионов до 10 ppm; при необходимости, снижения давления НФ подаваемой воды до 2,41-3,10 МПа абс. (350-450 фунт/кв. дюйм (абс. перед подачей НФ подаваемой воды на НФ мембранные модули и удаления НФ фильтрата и НФ концентрата из НФ мембранных модулей, когда НФ мембранные модули работают в однопроходной одноступенчатой системе, с извлечением НФ фильтрата, составляющим от 35 до 60 об.%, если исходить из объема НФ воды, подаваемой на НФ мембранные модули, так, что НФ фильтрат имеет общее содержание растворенных твердых веществ в интервале от 15000 до 40000 ppm, предпочтительно от 15000 до 35000 ppm, концентрация анионов сульфата составляет менее 40 ppm, предпочтительно менее 30 ppm, и содержание поливалентных катионов составляет до 200 ppm, предпочтительно до 150 ppm, более предпочтительно до 100 ppm; и смешивания по меньшей мере части ОО фильтрата и по меньшей мере части НФ фильтрата в соотношении от 2:1 до 40:1, предпочтительно от 4:1 до 27:1, в частности от 10:1 до 25:1, для получения закачиваемой воды, имеющей общее содержание растворенных твердых веществ в интервале от 500 до 5000ppm, предпочтительно от 1000 до 5000 ppm, концентрацию анионов сульфата менее 7,5 ppm, предпочтительно менее 5 ppm и более предпочтительно до 3 ppm, и содержание поливалентных катионов до 50ppm, причем поддерживают давление НФ фильтрата по меньшей мере на 34,5 кПа (5 фунт/кв. дюйм) выше давления ОО фильтрата посредством возвратного клапана, установленного выше по потоку от точки смешивания НФ фильтрата и ОО фильтрата, в которой вводят НФ фильтрат в ОО фильтрат для получения закачиваемой воды. Исходной водой также может быть морская вода, вода эстуария, пластовая вода, вода водоносных горизонтов или сточные воды. Предпочтительные значения TDS для исходной воды, ОО фильтрата, НФ фильтрата и закачиваемой воды приведены выше для первого варианта осуществления настоящего изобретения. В предпочтительном варианте исходная вода имеет концентрацию катионов кальция в интервале от 200 до 600 ppm. В предпочтительном варианте исходная вода имеет концентрацию катионов магния в интервале от 500 до 2000 ppm. В предпочтительном варианте концентрация анионов сульфата в ОО фильтрате, НФ фильтрате и закачиваемой воде соответствует значениям, приведенным выше, для первого варианта осуществления настоящего изобретения. В предпочтительном варианте концентрация поливалентных катионов в ОО фильтрате составляет в интервале от 1 до 10 ppm, предпочтительно от 1 до 5 ppm, в частности от 1 до 3 ppm. В предпочтительном варианте концентрация поливалентных катионов в НФ фильтрате составляет в интервале от 50 до 200 ppm, предпочтительно от 50 до 150 ppm. Концентрация поливалентных катионов в закачиваемой воде будет зависеть от требуемого TDS для данного потока и соответственно от этого будет зависеть соотношение смешивания для ОО фильтрата и НФ фильтрата. При этом концентрация поливалентных катионов в закачиваемой воде будет нарастать с увеличением количества НФ фильтрата в смешанном потоке. Обычно концентрация поливалентных ка-3 025116 тионов для закачиваемого водного потока, имеющего общее содержание растворенных твердых веществ,равное 1000 ppm, составляет от 2 до 10 ppm, и эти значения для интервала концентраций поливалентных катионов должны пропорционально увеличиваться для закачиваемой воды с более высокими TDS. Как было показано выше, в тех случаях, когда требуется достигнуть улучшения извлечения нефти путем использования закачиваемой воды с низкой минерализацией, отношение концентрации поливалентных катионов в закачиваемой воде с низкой минерализацией к концентрации поливалентных катионов в реликтовой воде должно быть меньше 1. Концентрация поливалентных катионов в реликтовой воде обычно в несколько раз выше, чем в закачиваемой воде, формируемой смешиванием ОО фильтрата и НФ фильтрата, в соответствии с процессом, предложенном в настоящем изобретении. Соответственно закачиваемая вода обладает требуемой низкой минерализацией и требуемой низкой концентрацией поливалентных катионов для улучшения извлечения нефти при ее закачивании в продуктивный пласт нефтяной залежи, обладая достаточным общим содержанием растворенных твердых веществ для предотвращения ухудшения эксплуатационных характеристик пласта и достаточно низкой концентрацией сульфатов для снижения риска закисления залежи (а также снижения риска образования отложений нерастворимых минеральных солей в пласте и эксплуатационной скважине). Пласт, в который закачивается закачиваемая вода с контролируемой минерализацией (управляемымTDS), управляемой низкой концентрацией анионов сульфата и управляемой низкой концентрацией поливалентных катионов, обычно представляет собой песчаный продуктивный пласт с высоким содержанием набухающих глин, например смектитовых глин. Под высоким содержанием набухающих глин понимается содержание набухающих глин, составляющее 10 мас.% или более, например содержание набухающих глин в интервале от 10 до 30 мас.%. Обычно в этих первом и втором вариантах осуществления настоящего изобретения OO фильтрат и НФ фильтрат смешиваются в объемном соотношении (объем OO фильтрата к объему НФ фильтрата),составляющем от 2:1 до 40:1, в частности от 4:1 к 27:1, например от 10:1 до 25:1. Для специалиста должно быть понятно, что конкретное соотношение при смешивании будет зависеть от одного или более из следующих факторов: а) минерализации исходной воды; б) концентрации сульфатов в исходной воде; в) концентрации поливалентных катионов в исходной воде; г) температуры, при которой работают OO и НФ мембранные модули; д) процентного объемного выхода, при котором работают OO и НФ мембранные модули; е) требуемой минерализации закачиваемой воды; ж) требуемой концентрации анионов сульфата в закачиваемой воде и з) требуемой концентрации поливалентных катионов в закачиваемой воде. Факторы е), ж) и з), в свою очередь, зависят от характеристик нефтяной залежи, в которую требуется закачивать обработанную воду, например величины набухания глин, содержания сульфаторедуцирующих бактерий и концентрации поливалентных катионов в реликтовой воде. Таким образом, в зависимости от соотношения OO фильтрата и НФ фильтрата в смеси поток закачиваемой воды будет иметь минерализацию, достаточную для сдерживания ухудшения эксплуатационных характеристик пласта,концентрацию сульфатов, достаточно низкую для сдерживания закисания нефтяного пласта, и концентрацию поливалентных катионов, достаточно низкую, для того чтобы отношение концентрации поливалентных катионов в закачиваемой воде и в реликтовой воде было меньше 1. В предпочтительном варианте при смешивании OO фильтрата и НФ фильтрата соотношением управляют в соответствии с измеряемой переменной. Управление может быть автоматическим, и может использоваться система управления с обратной связью. Измеряемой переменной может быть параметр закачиваемой воды, например измеряемая переменная может быть связана с минерализацией (содержанием TDS) закачиваемой воды и предпочтительно представлять собой проводимость закачиваемой воды. Проводимость является мерой содержания TDS в инжекционной воде. В альтернативном варианте, или дополнительно, измеряемая переменная может быть связана с концентрацией поливалентных анионов в закачиваемой воде или в НФ фильтрате либо концентрацией конкретных двухвалентных анионов, например анионов сульфата, в закачиваемой воде или в НФ фильтрате. В альтернативном случае, или дополнительно, измеряемая переменная может быть связана с концентрацией поливалентных катионов в закачиваемой воде или в НФ фильтрате либо с концентрацией конкретных поливалентных катионов, например катионов кальция и(или) катионов магния, в закачиваемой воде или в НФ фильтрате. Расходом потока закачиваемой воды или потока исходной воды также можно управлять в соответствии с измеряемой переменной. Под "однопроходной одноступенчатой" системой подразумевается система, в которой подаваемая вода проходит через несколько отдельных мембранных модулей, расположенных параллельно. При этом подаваемая вода проходит к каждому из мембранных модулей, а поток фильтрата и поток концентрата выводятся из каждого из мембранных модулей. Потоки фильтрата затем объединяются для формирова-4 025116 ния объединенного потока фильтрата. Процентный выход мембранных модулей при работе в "однопроходной одноступенчатой" системе составляет: [(объем объединенного потока/объем подводимой воды)100]. Эти объемы определяются через установленные промежутки времени, например объем подаваемой воды, обработанной в течение суток, и объем объединенного потока фильтрата, полученный в течение суток. Под "однопроходной двухступенчатой" системой понимается система, в которой подаваемая вода подводится к первым двум мембранным модулям, в которых концентрат из первого мембранного модуля используется как подаваемая вода для второго мембранного модуля, включенного последовательно. Как правило, может быть несколько первых мембранных модулей, установленных параллельно, и несколько вторых мембранных модулей, установленных параллельно. Обычно вторых мембранных модулей бывает меньше, чем первых мембранных модулей, поскольку вторые мембранные модули должны обрабатывать за заданное время меньшие объемы воды, чем первые мембранные модули. Потоки фильтрата из первых мембранных модулей обычно смешиваются для получения первого потока фильтрата, а потоки концентрата из первых мембранных модулей смешиваются для формирования первого потока концентрата. Затем первый поток концентрата используется в качестве подаваемой воды нескольких вторых мембранных модулей, установленных параллельно. Потоки фильтрата из вторых мембранных модулей затем обычно смешиваются для образования второго потока фильтрата. Второй поток фильтрата затем складывается с первым потоком фильтрата, образуя суммарный поток фильтрата. Потоки концентрата из вторых мембранных модулей обычно смешиваются с формированием суммарного потока концентрата, который выводится из опреснительной установки. Существуют, однако, другие пути комбинирования различных потоков при использовании мембранных модулей в "однопроходной двухступенчатой" системе,которые хорошо известны специалистам. Процентный выход продукта мембранных модулей при их работе в "однопроходной двухступенчатой" системе равен: [(объем первого потока фильтрата от первых мембранных модулей+объем второго потока фильтрата от вторых мембранных модулей)/объем подаваемой воды в первые мембранные модули 100]. Эти объемы определяются за заданный период времени, например за сутки. В предпочтительном варианте НФ мембранные модули используются в "однопроходной одноступенчатой" системе, а OO мембранные модули используются либо в "однопроходной одноступенчатой" системе, либо в "однопроходной двухступенчатой" системе, в частности в "однопроходной одноступенчатой" системе. В настоящем изобретении OO мембранные модули используются с перепадом давления на мембране, обеспечивающим объемный выход OO фильтрата в интервале 35-75%, предпочтительно 35-65%, более предпочтительно 35-60% и наиболее предпочтительно 45-55%, в частности 50-55%, исходя из объемаOO подаваемой воды. Перепад давления на OO мембранных модулях (давление OO подаваемой воды минус давление суммарного OO фильтрата) составляет в интервале 172-689 кПа (от 25 до 100 фунт/кв. дюйм), предпочтительно 241-517 кПа (от 35 до 75 фунт/кв. дюйм), например примерно 345 кПа (50 фунт/кв. дюйм). Соответственно потоки концентрата, выходящие из ОО мембранных модулей, находятся при относительно высоком давлении. В предпочтительном варианте некоторые или все из потоков OO концентрата, которые должны выходить из OO мембранных модулей, могут быть объединены, и результирующий суммарный поток OO концентрата пропускается через гидравлическую регенерационную установку, например гидравлическую регенерационную турбину или турбокомпрессор, соединенные с бустерным насосом(насосом повышения давления) для OO подводимой воды. При этом гидравлическая регенерационная установка возвращает энергию из модуля OO концентрата и использует эту возвращенную энергию для поднятия давления OO подводимой воды, тем самым снижая энергетические потребности опреснительной установки. Как правило, манометрическое давление суммарного потока OO концентрата после гидравлической регенерационной установки составляет менее 689 кПа изб. (100 фунт/кв. дюйм (изб.,предпочтительно в интервале 69-517 кПа изб. (10-75 фунт/кв. дюйм (изб., в частности 138-379 кПа изб.(от 20 до 55 фунт/кв. дюйм (изб., например, 69-345 кПа изб. (10-50 фунт/кв. дюйм (изб В настоящем изобретении НФ мембранные модули работают при перепаде давления на мембране,обеспечивающем объемный выход НФ фильтрата в интервале 35-60%, предпочтительно 45-55%, в частности примерно 50%, исходя из объема НФ подаваемой воды. Перепад давления на НФ мембранных модулях (давление НФ подводимой воды - давление НФ концентрата) обычно составляет 172-689 кПа (от 26 до 100 фунт/кв. дюйм). Соответственно давление суммарного потока НФ концентрата обычно достаточно невелико, чтобы имело смысл извлекать энергию из этого потока. При желании, однако, энергия также может быть извлечена из потока НФ концентрата с использованием гидравлической регенерационной установки. В предпочтительном варианте опреснительная установка включает по меньшей мере два каскада(цепочек) соединенных мембран, предпочтительно от 2 до 12, более предпочтительно от 2 до 8, например от 2 до 6, в частности от 4 до 6 каскадов мембран, причем каждый каскад включает несколько OO мембранных модулей и несколько НФ мембранных модулей. Отношение числа OO мембранных модулей к числу НФ мембранных модулей в каждом каскаде составляет от 2:1 до 40:1, предпочтительно от 4:1 до 27:1, в частности от 10:1 до 25:1. Соответственно преимущество опреснительной установки, предложенной в настоящем изобретении, состоит в том, что исключается отдельный НФ каскад, благодаря чему снижаются массогабаритные требования к размещению, что имеет большое значение для морских сооружений, где установка располагается на платформе или плавучей системе добычи, хранения и выгрузки. Кроме того, включение НФ модулей в каждый каскад опреснительной установки в соответствии с настоящим изобретением означает, что закачиваемая вода требуемого состава остается доступной даже,если один или более из каскадов опреснительной установки выведены из эксплуатации, например, для очистки, обслуживания или в случае аварии. Каждый каскад может быть оснащен своей собственной насосной системой и, при желании, собственной гидравлической регенерационной установкой. В альтернативном варианте для нескольких каскадов могут использоваться общие насосные системы и, при желании, общие гидравлические регенерационные установки. В предпочтительном варианте мембранные модули каждого каскада расположены несколькими рядами или стеллажами. Для уменьшения площади, занимаемой опреснительной установкой, предпочтительно чтобы эти ряды располагались один над другим. В предпочтительном варианте каждый мембранный каскад содержит от 3 до 15 рядов, предпочтительно от 6 до 12 рядов. Обычно имеется от 4 до 16 мембранных модулей, предпочтительно от 6 до 12 мембранных модулей в каждом ряду. Как правило,НФ мембранные модули располагаются вместе, например, все или часть мембранных модулей одного или более из рядов могут быть НФ мембранными модулями. Если OO мембранные модули работают в"однопроходной двухступенчатой" системе, предпочтительно чтобы первые мембранные модули в последовательностях располагались вместе в одном или более рядах и вторые мембранные модули в последовательностях также располагались вместе в одном или более рядах. В предпочтительном варианте мембраны НФ и OO мембранных модулей представляют собой спирально-навитые мембраны. Длина спирально-навитых мембран обычно составляет в интервале от 40 до 60 дюймов (1,08-1,52 м), а их наружный диаметр составляет от 2,5 до 18 дюймов (6,36-45,7 см). НФ мембранные модули и ОО мембранные модули каждого каскада включают несколько герметичных корпусов высокого давления, содержащих по меньшей мере одну мембрану, предпочтительно от 4 до 8 мембран. Корпуса могут быть сформированы из армированного стекловолокном полимера или стали. Каждый корпус обычно выдерживает давление более 7,58 МПа абс. (1100 фунт/кв. дюйм (абс.,предпочтительно более 8,96 МПа абс. (1300 фунт/кв. дюйм (абс., в частности более 9,65 МПа абс. (1400 фунт/кв. дюйм (абс Обычно корпуса имеют форму цилиндра и располагаются параллельно один другому рядами (или стеллажами), причем продольные оси корпусов лежат, в основном, в горизонтальной плоскости. Согласно первой предпочтительной особенности настоящего изобретения давление исходной воды может быть поднято до требуемого давления воды, подаваемой в ОО мембранные модули в каждом каскаде, например, посредством бустерного насоса. Исходная вода далее разделяется на ОО подаваемую воду для ОО мембранных модулей и НФ подаваемую воду для НФ мембранных модулей. Если ОО мембранные модули каскада используются в однопроходной двухступенчатой системе, требуемое давление подаваемой воды для ОО мембранных модулей является давлением, при котором работают первые мембранные модули в последовательности. В этой первой предпочтительной особенности настоящего изобретения каждый мембранный каскад оснащен подающим коллектором для ОО подаваемой воды, подающим коллектором для НФ подаваемой воды, коллектором концентрата для объединенного потока концентрата и коллектором фильтрата для объединенного потока фильтрата. Подающий ОО коллектор и подающий НФ коллектор имеют гидравлическую связь с линией подвода исходной воды. В тех случаях, когда ряд включает только ОО мембранные модули или только НФ мембранные модули, имеется общая подводящая линия, ведущая от соответствующего подающего коллектора (соответственно OO подающего коллектора и НФ подающего коллектора) к отдельным мембранным модулям каждого ряда. Аналогично, общая линия для потока концентрата и общая линия для потока фильтрата ведет от отдельных мембранных модулей каждого ряда к коллекторам концентрата и фильтрата соответственно. В тех случаях, когда ряд включает как OO,так и НФ мембранные модули, используется специальная общая подающая линия для OO мембранных модулей, ведущая от OO подающего коллектора, и другая специальная общая подающая линия для НФ мембранных модулей, ведущая от НФ подающего коллектора. Аналогично, OO и НФ мембранные модули ряда могут иметь специальные общие линии для потока концентрата и специальные общие линии для потока фильтрата. В каждой общей НФ подводящей линии может использоваться регулятор расхода для регулирования разделения исходной воды между OO мембранными модулями и НФ мембранными модулями. Как было показано выше, впускное или подводимое давление для НФ модулей составляет в интервале 2,413,10 МПа абс. (от 350 до 450 фунт/кв. дюйм (абс., в частности 2,62-2,90 МПа абс. (от 380 до 420 фунт/кв. дюйм (абс., например примерно 2,76 МПа абс. (400 фунт/кв. дюйм (абс Если давление исходной воды превышает требуемое впускное давление для НФ мембранных модулей, может использо-6 025116 ваться клапан снижения давления в определенной или в каждой общей НФ подводящей линии так, что давление может быть снижено до требуемого впускного давления. В альтернативном варианте клапан управления может использоваться в определенной или каждой подводящей линии для НФ мембранных модулей, при этом клапан управления регулирует расход исходной воды к НФ мембранным модулям и также снижает давление исходной воды до требуемого впускного давления для НФ мембранных модулей. Также представляется, что регулятор расхода может быть установлен по потоку до НФ подающего коллектора, тем самым управляя разделением исходной воды между OO подающим коллектором и НФ подающим коллектором и, тем самым, разделением исходной воды между ОО мембранными модулями и НФ мембранными модулями. При необходимости, клапан снижения давления такжеможет быть установлен по потоку до НФ подающего коллектора. В альтернативном варианте клапан управления описанного выше типа может быть установлен по потоку до НФ подающего коллектора. Согласно второй предпочтительной особенности настоящего изобретения исходная вода может иметь давление ниже требуемого впускного давления для OO мембранных модулей. Поэтому требуется поднять давление OO подаваемой воды посредством бустерного насоса. В предпочтительном варианте бустерный насос подключен к гидравлической регенерационной установке, извлекающей энергию из объединенного потока концентрата, выходящего из OO мембранных модулей. Эта гидравлическая регенерационная установка может представлять собой гидравлическую турбину. При этом вал турбины может приводить в движение вал бустерного насоса. Эти валы могут быть соединены между собой зубчатой передачей. Специалисту, однако, должно быть понятно, что к бустерному насосу должна подводиться дополнительная энергия, если давление OO подводимой воды должно достигнуть требуемого впускного давления для OO мембранных модулей. Обычно давление исходной воды поднимается до величины в интервале 2,41-7,58 МПа абс. (3501100 фунт/кв. дюйм (абс. перед ее разделением на OO подаваемую воду и НФ подаваемую воду. Желательно поднимать давление исходной воды до величины, превышающей впускное давление для НФ мембранных модулей, перед ее разделением для получения OO и НФ подаваемой воды. Таким образом,предпочтительно, чтобы давление исходной воды составляло 4,14-7,58 МПа абс. (от 600 до 1100 фунт/кв. дюйм (абс., предпочтительно 4,83-6,21 МПа абс. (от 700 до 900 фунт кв. дюйм (абс. В этой второй предпочтительной особенности настоящего изобретения каждый каскад мембран оснащен первым подающим коллектором для OO подаваемой воды (давление в котором было поднято до 6,21-8,62 МПа абс. (900-1250 фунт/кв. дюйм (абс., вторым подающим коллектором для НФ подаваемой воды (давление в котором обычно опускается до 2,41-3,10 МПа абс. (350-450 фунт/кв. дюйм (абс., коллектором концентрата для объединенного потока концентрата и коллектором фильтрата для объединенного потока фильтрата. Когда ряд содержит только OO мембранные модули, используется общая подводящая линия, ведущая от OO подводящего коллектора к отдельным OO мембранным модулям каждого ряда. Аналогично, общая линия для потока концентрата и общая линия для потока фильтрата ведет от отдельных OO мембранных модулей каждого ряда к коллекторам концентрата и фильтрата соответственно. Если ряд содержит НФ мембранные модули, используется общая подводящая линия для НФ мембранных модулей, ведущая от НФ подающего коллектора. Аналогично, НФ мембранные модули ряда оснащены общими линиями для потока концентрата и общими линиями для потока фильтрата, которые ведут к коллекторам концентрата и фильтрата соответственно. Если ряд содержит НФ мембранные модули вместе с OO мембранными модулями, то для OO мембранных модулей используются специальная общая OO подводящая линия, специальная общая линия для OO концентрата и специальная общая линия для OO фильтрата. Аналогично, для НФ мембранных модулей используются специальная общая НФ подводящая линия, специальная общая линия для НФ концентрата и специальная общая линия для НФ фильтрата. По аналогии с первой предпочтительной особенностью настоящего изобретения обычно используется регулятор потока для разделения исходной воды между OO подающим коллектором и НФ подающим коллектором. Как правило, клапан снижения давления устанавливается вверх по потоку от НФ подающего коллектора так, что давление может быть снижено до требуемого впускного давления для НФ мембранных модулей. Однако, представляется, что клапан снижения давления может быть установлен в конкретной или каждой НФ подводящей линии. В альтернативном варианте, как было описано выше,клапан управления может быть установлен вверх по потоку от НФ подающего коллектора, управляя, в результате, как разделением исходной воды, так и давлением НФ подаваемой воды. Использование НФ мембранных модулей в каждом каскаде опреснительной установки дает возможность установке функционировать и выдавать воду требуемой минерализации, концентрации анионов сульфата и концентрации поливалентных катионов в случае, если необходимо отключить один или более каскадов для обслуживания или очистки. Обычно мембрана(-ны) в каждом мембранном модуле в ряду имеет(ют) водонепроницаемые нагнетательные штуцеры для соединения (i) с общей подводящей линией, (ii) общей линией потока фильтрата и (iii) общей подводящей линией концентрата. Возвратный клапан устанавливается подходящим образом в конкретной или каждой общей линии потока НФ фильтрата вверх по потоку от точки смешивания НФ фильтрата и OO фильтрата. В альтерна-7 025116 тивном варианте, там, где имеется более одной общей линии НФ фильтрата, эти линии могут вести к объединенной линии НФ фильтрата, и возвратный клапан может быть установлен в этой объединенной линии НФ фильтрата. Благодаря возвратному клапану давление НФ фильтрата в достаточной мере превышает давление OO фильтрата, чтобы обеспечить инжекцию НФ фильтрата в коллектор фильтрата. Результирующий смешанный поток фильтрата представляет собой поток закачиваемой воды, который затем входит в трубопровод закачиваемой воды. Предпочтительно чтобы возвратный клапан открывался,когда давление НФ фильтрата превышает установленную заранее величину, и обеспечивается поток НФ фильтрата через клапан, достаточный для поддержания давления НФ фильтрата на упомянутом выше установленном заранее уровне. Согласно способу по настоящему изобретению заранее устанавливается давление возвратного клапана по меньшей мере на 34,5 кПа (5 фунт/кв. дюйм) выше давления OO фильтрата. Как правило, давление OO фильтрата составляет 69-517 кПа абс. (от 10 до 75 фунт/кв. дюйм(абс., желательно 138-379 кПа абс. (20-55 фунт/кв. дюйм (абс В предпочтительном варианте исходная вода может быть подвергнута по меньшей мере одному из фильтрации для удаления твердых примесей, нейтрализации хлора, внесения биоцида, деаэрации и внесения ингибитора отложений. Этой обработке могут быть подвергнуты первая и(или) НФ подаваемые воды, однако для достижения компактности и снижения веса установки желательно выполнять эту обработку на исходной воде до ее разделения на OO подаваемую воду и НФ подаваемую воду. В качестве альтернативы деаэрации исходной воды перед опреснительной установкой возможна установка деаэратора после опреснительной установки с тем, чтобы снизить коррозию в нагнетательных линиях, нагнетательных насосах и нагнетательных скважинах. Преимуществом установки деаэратора после опреснителя является то, что объем воды, подвергаемой деаэрации, существенно меньше, чем в случае использования аэратора перед опреснительной установкой. Однако, при включении аэратора перед опреснительной установкой снижается риск коррозии внутри опреснителя, что позволяет использовать более дешевую сталь. Поэтому может быть целесообразным использовать деаэратор перед опреснительной установкой. В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложена опреснительная установка,включающая несколько каскадов, каждый из которых содержит несколько OO мембранных модулей и несколько НФ мембранных модулей, в которой отношение числа OO мембранных модулей к числу НФ мембранных модулей в каждом каскаде мембран составляет от 2:1 до 40:1, предпочтительно от 4:1 до 27:1, в частности от 10:1 до 25:1, и в которой каждый каскад мембран имеет а) подводящую линию для исходной воды, причем подводящая линия разделена с образованием подводящей линии (или коллектора) для OO мембранных модулей и подводящей линии (или коллектора) для НФ мембранных модулей; б) линию (или коллектор) фильтрата для OO мембранных модулей и линию (или коллектор) фильтрата для НФ мембранных модулей, причем линии фильтрата объединяются для формирования нагнетательной линии для закачиваемой воды; в) линию (или коллектор) концентрата для OO мембранных модулей и линию (или коллектор) концентрата для НФ мембранных модулей; г) регулятор расхода и клапан снижения давления на НФ подводящей линии и д) возвратный клапан на линии НФ фильтрата. Как упоминалось выше, регулятор расхода и клапан снижения давления могут быть объединены в форме клапана управления. В предпочтительном варианте мембранные модули располагаются рядами, помещенными один над другим. Предпочтительно чтобы НФ мембранные модули располагались вместе в одном или более рядах. Обычно каждый каскад мембран содержит от 3 до 15 рядов, каждый из которых содержит от 4 до 16 мембранных модулей. В предпочтительном варианте бустерный насос устанавливается в OO подводящей линии, а гидравлическая регенерационная установка устанавливается на линии OO концентрата, при этом гидравлическая регенерационная установка соединена с бустерным насосом. Обычно гидравлическая регенерационная установка представляет собой гидравлическую турбину описанного выше типа. В другом варианте гидравлическая регенерационная установка может представлять собой турбокомпрессор. Производительность опреснительной установки должна быть достаточной для удовлетворения потребности нефтяного пласта в закачиваемой воде с низкой минерализацией. Как правило, каждый каскад опреснительной установки способен производить от 20000 до 200000 баррелей воды в сутки, например от 40000 до 60000 баррелей воды в сутки с требуемой низкой минерализацией и требуемой низкой концентрацией анионов сульфата. Возвратный клапан устанавливается на линии(-ях) НФ фильтрата с тем, чтобы обеспечить точность ввода НФ фильтрата в ОО фильтрат, для получения закачиваемой воды с требуемыми характеристиками,например заданной контролируемой минерализацией, заданной концентрацией анионов сульфата и заданной концентрацией поливалентных катионов. Далее следует описание настоящего изобретения со ссылкой на приведенные примеры и фигуры, на которых на фиг. 1 схематически изображен процесс и опреснительная установка в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 2 схематически приведена модификация процесса и опреснительной установки в соответствии с настоящим изобретением и на фиг. 3 схематически показан каскад мембранных модулей для использования в процессе в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на фиг. 1, источник исходной воды 1 для опреснительной установки, которая включает несколько ОО мембранных модулей (схематически обозначенных цифрой 2) и несколько НФ мембранных модулей (схематически обозначенных цифрой 3), подключен к насосу 4, который повышает давление исходной воды 1 до требуемого уровня, составляющего 6,21-8,6 МПа абс. (900-1250 фунт/кв. дюйм (абс.) (psi absolute). В предпочтительном варианте исходная вода была подвергнута обработке до подачи ее в насос 4.Таким образом, исходная вода может быть хлорирована, профильтрована и пропущена через фильтрационную систему для снижения количества твердых примесей до нужного уровня, в частности до уровня, соответствующего индексу плотности ила (15-минутный SDI - от англ. silt densityindex), составляющему менее 5, предпочтительно менее 3. Снижение SDI может быть достигнуто путем использования различных хорошо известных методов, включая микрофильтрацию, ультрафильтрацию,применение фильтров грубой очистки и фильтров со сменными фильтрующими элементами. В фильтрат может быть внесен нейтрализатор хлора после фильтрационной системы для удаления любого остаточного свободного хлора, который может, в противном случае, повредить мембраны мембранных модулей,расположенные после насоса 4. Исходная вода также может быть пропущена через деаэратор для удаления кислорода для снижения коррозии в опреснительной установке и на ее выходе, например в нагнетательных линиях, нагнетательных насосах и нагнетательных скважинах. При необходимости, в исходную воду до насоса 4 также может быть добавлен биоцид для подавления биологической активности, которая могла бы возникнуть в системе. Также в исходную воду до насоса 4 может быть внесен ингибитор отложений для сведения к минимуму отложений на поверхностях расположенных далее мембран. Исходная вода 1 разделяется после насоса 4 для получения OO подаваемой воды 5 для несколькихOO мембранных модулей 2 и НФ подаваемой воды 6 для НФ мембранных модулей 3. В предпочтительном варианте эти мембранные модули сгруппированы в одном или более каскадах мембран, более подробно описанных ниже со ссылкой на фиг. 3. Разделением OO подаваемой воды 5 и НФ подаваемой воды 6 управляет регулятор 7 расхода. Далее давление НФ подаваемой воды 6 снижается до значения в интервале 2,41-3,10 МПа абс. (350-450 фунт/кв. дюйм (абс. посредством клапана 8 снижения давления перед ее подачей в НФ мембранные модули 3. OO концентрат 9, отводимый от OO мембранных модулей 2, и НФ концентрат 10, отводимый от НФ мембранных модулей 3, удаляются, в то время как OO фильтрат 11, отводимый от OO мембранных модулей 2, и НФ фильтрат 12, отводимый от НФ мембранных модулей 3, объединяются с формированием закачиваемой воды 13 управляемой минерализации и управляемой концентрации анионов сульфата. На фиг. 2 показана модификация процесса и опреснительной установки, представленных на фиг. 1,в которой насос 4 повышает давление исходной воды до значения 4,83 МПа абс. (700 фунт/кв. дюйм(абс. перед тем, как разделить исходную воду на ОО подаваемую воду 5 и НФ подаваемую воду 6. Давление OO подаваемой воды 5 для нескольких OO мембранных модулей 2 затем поднимается до требуемого избыточного рабочего давления OO мембранных модулей 2 (7,58 МПа изб. (1100 фунт/кв. дюйм(изб.) (psig бустерным насосом 14, в результате чего получается OO подаваемая вода 16 высокого давления. Гидравлическая турбина 15 системы регенерации, соединенная с бустерным насосом 14, регенерирует энергию из концентрата 9, удаляемого из OO мембранных модулей 2, формируя при этом концентрат 17 с пониженным давлением, который выводится из опреснительной установки. Давление НФ подаваемой воды 6 снижается до значения в интервале 2,41-3,10 МПа абс. (350-450 фунт/кв. дюйм (абс. посредством клапана 8 снижения давления, как это было описано применительно к фиг. 1. На фиг. 3 показано поперечное сечение каскада 20 мембран, предназначенного для использования в процессе и опреснительной установке, в соответствии с настоящим изобретением. Каскад 20 мембран содержит семь рядов 21, каждый из которых содержит восемь мембранных модулей 22, расположенных в, по существу, горизонтальных плоскостях одна над другой. Представляется, однако, что каскады мембран могут содержать больше или меньше семи рядов, и что каждый ряд может содержать больше или меньше восьми мембранных модулей. Каждый из мембранных модулей имеет корпус в целом цилиндрической формы длиной от 35 до 345 дюймов (0,89-8,76 м) и внутренним диаметром от 2,5 до 75 дюймов(6,35 см-1, 91 м). В корпусе находится по меньшей мере одна спирально-навитая мембрана (не показана),предпочтительно от двух до четырех спирально-навитых мембран, предпочтительно три или четыре спирально-навитые мембраны. Каждая из спирально-навитых мембран намотана в форме цилиндра и имеет длину в интервале от 30 до 60 дюймов (0,762-1,52 м) и внешний диаметр в интервале от 2,5 до 18 дюймов(6,36-45,7 см). Типичная мембрана имеет длину примерно 40 дюймов (1,02 м) и диаметр примерно 8 дюймов (20,3 см). В тех случаях, когда корпус содержит более одной мембраны, они обычно располагаются концами друг к другу, и корпус при этом обычно имеет внутренний диаметр до 18 дюймов (45,7 см) и длину до 345 дюймов (8,76 м). Каскад 20 мембран имеет подающий коллектор 23 а для OO подаваемой воды и подающий коллектор 23b для НФ подаваемой воды. OO подающий коллектор 23 а обычно располагается в целом вертикально в середине каскада так, что половина OO мембранных модулей каждого ряда располагается с каждой его стороны. Например, там, где каждый ряд мембран имеет восемь OO мембранных модулей, по четыре OO мембранных модуля могут быть размещены по обеим сторонам OO подающего коллектора 23 а. Большинство мембранных модулей каскада представляют собой модули обратноосмотической фильтрации (OO), а остальные являются модулями нанофильтрации (НФ), причем соотношение числаOO модулей к числу НФ модулей зависит от требуемого соотношения в смеси OO фильтрата и НФ фильтрата, которое, в свою очередь, зависит от объемного выхода (в %) фильтрата из OO и НФ мембранных модулей. На фиг. 3 показаны четыре НФ мембранных модуля 24, расположенных в нижнем ряду слева от НФ подающего коллектора 23b. Однако, НФ подающий коллектор 23b может быть расположен и в средней части каскада. Несколько общих подводящих линий ведут от подающих коллекторов к рядам каскада мембран. При этом в нижнем ряду используется первая общая подводящая линия 25, ведущая от OO подающего коллектора 23 а к четырем OO мембранным модулям, расположенным слева от OO подающего коллектора 23 а, и вторая общая подводящая линия 26, ведущая от НФ подающего коллектора 23b к четырем НФ мембранным модулям 24, расположенным слева от НФ подающего коллектора 23b. Таким образом, вода,протекающая через вторую общую подводящую линию 26, является НФ подаваемой водой. Клапан управления потоком и клапан снижения давления (не показаны) используются во второй общей подводящей линии 26 для снижения давления НФ подаваемой воды до рабочего давления НФ мембранных модулей 24. Работой клапана снижения давления управляет контроллер давления (не показан) так, что давление НФ подаваемой воды после клапана составляет 2,41-3,10 МПа абс. (от 350 до 450 фунт/кв. дюйм (абс НФ мембранные модули 24 представляют собой однопроходные одноступенчатые модули,в которых концентрат НФ мембранных модулей отводится по общей линии отвода концентрата (не показана), ведущей к НФ коллектору (не показан) концентрата. Фильтрат от каждого НФ мембранного модуля подается в общую линию НФ фильтрата (не показана), ведущую к коллектору (не показан) НФ фильтрата. Каждый из остальных рядов каскада (верхние шесть рядов) имеют общую подводящую линию 27,ведущую от OO подающего коллектора 23 а к каждому из OO мембранных модулей ряда. При этом вода,протекающая по первой общей подводящей линии 25 нижнего ряда и общие подводящие линии 27 верхних шести рядов, является OO подаваемой водой для OO мембранных модулей. По аналогии с НФ мембранными модулями OO мембранные модули, показанные на фиг. 3, являются однопроходными одноступенчатыми модулями. Однако, как было показано выше, OO мембранные модули каскада также могут быть однопроходными двухступенчатыми модулями. Специалисту должно быть понятно, каким образом можно модифицировать каскад, показаннуый на фиг. 3 так, чтобы OO мембранные модули можно было использовать в однопроходной двухступенчатой системе. Концентрат от OO мембранных модулей каждого ряда отводится через общую линию (не показана) отвода концентрата к коллектору (не показан) OO концентрата. В варианте выполнения НФ концентрат и OO концентрат объединяются и либо отводятся в окружающую среду, например в море, либо закачиваются в скважину для захоронения отходов, либо в продуктивный пласт, либо в водоносный горизонт. Фильтрат из OO мембранных модулей каждого из рядов подается по общей линии (не показана) OO фильтрата к коллектору (не показан) фильтрата, где он объединяется с НФ фильтратом. Линия НФ фильтрата оборудована возвратным клапаном, позволяющим поддерживать давление НФ фильтрата на достаточном уровне над давлением ОО фильтрата с тем, чтобы НФ фильтрат мог дозировано вводиться в коллектор фильтрата и смешиваться с OO фильтратом с формированием потока закачиваемой воды. Пример 1. Закачиваемая вода с низкой минерализацией может быть приготовлена из исходной воды, имеющей общее содержание растворенных твердых веществ (TDS) 35800 ppm, концентрацию анионов сульфата 2 750 ppm и концентрацию поливалентных катионов (суммарная концентрация катионов кальция и магния) 1830 ppm, путем подачи исходной воды с расходом 320 тысяч баррелей воды в сутки (тбв/с) в опреснительную установку, содержащую несколько OO мембранных модулей и несколько НФ мембранных модулей. Подаваемая исходная вода была разделена на OO подаваемую воду для OO мембранных модулей (310 тбв/с) и НФ подаваемую воду для НФ мембранных модулей (10 тбв/с). OO мембранные модули работали при давлении 6,89 МПа абс. (1000 фунт/кв. дюйм (абс. и при 50 об.% выходе обеспечивали получение потока в 155 тбв/с OO фильтрата с содержанием TDS, равным 177 ppm, концентрацией анионов сульфата 1,5 ppm и концентрацией поливалентных катионов 2,5 ppm. Давление НФ подаваемой воды для НФ мембранных модулей снижалось клапаном снижения давления до уровня 2,76 МПа абс. (400 фунт/кв. дюйм (абс. (рабочее давление НФ мембранных модулей). НФ мембранные модули работали с 50%-ным объемным выходом с получением потока в 5 тбв/с НФ фильтрата, имеющего TDS, равное 26500 ppm, концентрацию анионов сульфата 25 ppm и концентрацию поливалентных катионов 132 ppm. Поток НФ фильтрата и поток OO фильтрата объединялись с получением потока закачиваемой воды с расходом 160 тбв/с, имеющей TDS, равный 1000 ppm, концентрацию анионов сульфата 2,2 ppm и кон- 10025116 центрацию поливалентных катионов 6,5 ppm (при соотношении смешивания OO фильтрата к НФ фильтрату, равном 31:1). Пример 2. Закачиваемая вода с низкой минерализацией может быть приготовлена из исходной воды, имеющейTDS, равное 35800 ppm, концентрацию анионов сульфата 2750 ppm и концентрацию поливалентных катионов (суммарная концентрация катионов кальция и магния) 1830 ppm, путем подачи исходной воды с расходом 320 тысяч баррелей воды в сутки (тбв/с) в опреснительную установку, содержащую несколькоOO мембранных модулей и несколько НФ мембранных модулей. Подаваемая исходная вода была разделена на OO подаваемую воду для OO мембранных модулей (261,4 тбв/с) и НФ подаваемую воду для НФ мембранных модулей (58,6 тбв/с). OO мембранные модули работали при давлении 6,89 МПа абс. (1000 фунт/кв. дюйм (абс. и при 50%-ном объемном выходе обеспечивали получение потока в 130,7 тбв/с OO фильтрата с содержанием TDS, равным 177 ppm, концентрацией анионов сульфата 1,5 ppm и концентрацией поливалентных катионов 2,5 ppm. Давление НФ подаваемой воды для НФ мембранных модулей снижалось клапаном снижения давления до уровня 2,76 МПа абс. (400 фунт/кв. дюйм (абс. (рабочее давление НФ мембранных модулей). НФ мембранные модули работали с 50%-ным объемным выходом с получением потока в 29,3 тбв/с НФ фильтрата, имеющего TDS, равное 26500 ppm, концентрацию анионов сульфата 25 ppm и концентрацию поливалентных катионов 132 ppm. Поток НФ фильтрата и поток ОО фильтрата объединялись с получением потока закачиваемой воды с расходом 160 тбв/с, имеющейTDS, равный 5000 ppm, концентрацию анионов сульфата 5,8 ppm и концентрацию поливалентных катионов 26,2 ppm (при соотношении смешивания ОО фильтрата к НФ фильтрату, равном 4,5:1). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения потока закачиваемой воды с контролируемыми минерализацией и содержанием анионов сульфата, пригодной для закачивания в нефтеносный пласт нефтяной залежи, при осуществлении которого: а) подают исходную воду, общее содержание растворенных твердых веществ в которой составляет от 20000 до 45000 частей на миллион (ppm), a концентрация анионов сульфата составляет от 1000 до 4000 ppm, в опреснительную установку, имеющую несколько модулей с мембранами обратного осмоса(ОО) и несколько модулей с мембранами нанофильтрации (НФ), при этом исходная вода находится под давлением в интервале 2,41-8,62 МПа абс. (350-1250 фунт/кв.дюйм (абс., и разделяют исходную воду на подаваемую воду для ОО мембранных модулей (далее "ОО подаваемая вода") и подаваемую воду для НФ мембранных модулей (далее "НФ подаваемая вода"); б) перед подачей ОО подаваемой воды в ОО мембранные модули повышают давление ОО подаваемой воды до величины давления в интервале 6,21-8,62 МПа абс. (900-1250 фунт/кв.дюйм (абс., если давление ОО подаваемой воды, отделенной от исходный воды, меньше 6,21 МПа абс. (900 фунт/кв.дюйм(абс., и удаляют ОО фильтрат и ОО концентрат из ОО мембранных модулей, когда ОО мембранные модули работают либо в однопроходной одноступенчатой системе, либо в однопроходной двухступенчатой системе, при этом объемный выход ОО фильтрата составляет от 35 до 75 об.% исходя из объема ОО воды, подводимой к ОО мембранному модулю, так что общее содержание растворенных твердых веществ в ОО фильтрате составляет менее 250 ppm, а концентрация анионов сульфата составляет менее 3ppm; в) перед подачей НФ подаваемой воды к НФ мембранным модулям снижают давление НФ подаваемой воды до величины давления в интервале 2,41-3,10 МПа абс. (350-450 фунт/кв.дюйм (абс., если давление НФ подаваемой воды, отделенной от исходный воды, выше 3,10 МПа абс. (450 фунт/кв.дюйм(абс., и удаляют НФ фильтрат и НФ концентрат из НФ мембранных модулей, когда НФ мембранные модули работают в однопроходной одноступенчатой системе, и при работе НФ мембранных модулей объемный выход НФ фильтрата составляет от 35 до 60 об.% исходя из объема НФ воды, подводимой к НФ мембранному модулю, так что общее содержание растворенных твердых веществ в НФ фильтрате составляет в интервале от 15000 до 40000 ppm, a концентрация анионов сульфата составляет менее 40ppm; и г) смешивают по меньшей мере часть ОО фильтрата и по меньшей мере часть НФ фильтрата в соотношении от 2:1 до 40:1 в точке смешивания для получения закачиваемой воды, имеющей общее содержание растворенных твердых веществ в интервале от 500 до 5000 ppm и концентрацию анионов сульфата менее 7,5 ppm, причем поддерживают давление НФ фильтрата по меньшей мере на 34,5 кПа (5 фунт/кв.дюйм) выше давления ОО фильтрата посредством возвратного клапана, установленного выше по потоку от точки смешивания НФ фильтрата и ОО фильтрата, в которой вводят НФ фильтрат в ОО фильтрат для получения закачиваемой воды. 2. Способ по п.1, в котором исходная вода имеет концентрацию поливалентных катионов в интервале 700-3000 ppm, ОО фильтрат имеет содержание поливалентных катионов до 10 ppm, НФ фильтрат имеет содержание поливалентных катионов до 200 ppm, а закачиваемая вода имеет содержание поливалентных катионов до 50 ppm. 3. Способ по п.1 или 2, в котором регенерируют энергию ОО концентрата, используя гидравлический регенерационный модуль, и в котором на шаге б) повышают давление ОО подаваемой воды, используя бустерный насос, присоединенный к гидравлическому регенерационному модулю. 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором на шаге в) снижают давление НФ подаваемой воды до давления в интервале 2,41-3,10 МПа абс. (350-450 фунт/кв.дюйм (абс. посредством клапана снижения давления. 5. Способ по любому из пп.1-4, в котором на шаге в) снижают давление НФ подаваемой воды до давления в интервале 2,62-2,90 МПа абс. (380-420 фунт/кв.дюйм (абс. посредством клапана снижения давления. 6. Способ по любому из пп.1-5, в котором исходную воду выбирают из морской воды, воды эстуария, пластовой воды, воды водоносных горизонтов или сточных вод. 7. Способ по любому из пп.1-6, в котором общее содержание растворенных твердых веществ OO фильтрата составляет от 50 до 225 ppm, a содержание анионов сульфата OO фильтрата составляет по меньшей мере 0,5 ppm. 8. Способ по любому из пп.1-7, в котором общее содержание растворенных твердых веществ НФ фильтрата не более чем на 15000 ppm, чем общее содержание растворенных твердых веществ исходной воды, и в котором концентрация анионов сульфата НФ фильтрата составляет по меньшей мере 10 ppm. 9. Способ по любому из пп.2-8, в котором концентрация поливалентных катионов в OO фильтрате составляет от 1 до 10 ppm, а концентрация поливалентных катионов в НФ фильтрате составляет от 50 до 200 ppm. 10. Способ по любому из пп.1-9, в котором один или более из параметров, включающих расход исходной воды, соотношение смешивания ОО фильтрата и НФ фильтрата и расход закачиваемой воды,определяют в соответствии с измеренной переменной, выбираемой из одного или более параметров,включающих проводимость закачиваемой воды, общую концентрацию двухвалентных анионов в закачиваемой воде или в НФ фильтрате и концентрацию анионов сульфата в закачиваемой воде или в НФ фильтрате. 11. Опреснительная установка для получения потока закачиваемой воды способом по п.1, содержащая несколько каскадов (20) мембран, каждая из которых содержит несколько OO мембранных модулей(22) и несколько НФ мембранных модулей (24), причем соотношение между OO мембранными модулями (22) и НФ мембранными модулями (24) в каждом каскаде (20) мембран составляет от 2:1 до 40:1, а каждый каскад (20) мембран имеет: а) подводящую линию для исходной воды, которая разделяется для формирования подводящей линии (25, 27) для OO мембранных модулей (22) и подводящей линии (26) для НФ мембранных модулей(24); б) линию фильтрата для OO мембранных модулей (22) и линию фильтрата для НФ мембранных модулей (24), которые объединяются с формированием линии закачиваемой воды; в) линию концентрата для OO мембранных модулей (22) и линию концентрата для НФ мембранных модулей (24); г) регулятор расхода и клапан снижения давления на НФ подводящей линии (26) и д) возвратный клапан на линии НФ фильтрата. 12. Опреснительная установка по п.11, в которой OO подводящая линия (25, 27) имеет бустерный насос, а линия (22) OO концентрата имеет гидравлический регенерационный модуль, причем гидравлический регенерационный модуль соединен с бустерным насосом. 13. Опреснительная установка по п.12, в которой гидравлический регенерационный модуль представляет собой гидравлическую турбину, вал которой соединен с приводным валом бустерного насоса. 14. Опреснительная установка по любому из пп.11-13, содержащая от 2 до 6 каскадов (20) мембран,каждый из которых содержит от 3 до 15 рядов (21), и каждый ряд (21) содержит от 4 до 16 мембранных модулей (22, 24). 15. Опреснительная установка по любому пп.11-14, в которой НФ мембранные модули (24) и OO мембранные модули (22) каждого каскада представляют собой одноступенчатые модули.

МПК / Метки

МПК: C02F 1/44, B01D 61/02, B01D 63/12

Метки: минерализацией, воды, контролируемой, получения, способ

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/14-25116-sposob-polucheniya-vody-s-kontroliruemojj-mineralizaciejj.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ получения воды с контролируемой минерализацией</a>

Похожие патенты