[發(fā)明專利]用于用在改進(jìn)后的烴開采操作中的由基于膜的水處理生產(chǎn)恒質(zhì)水的方法和控制裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280070487.X
• 申請(qǐng)日: 2012-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN104169517A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 利薩·亨勺尼;本·莫瓦海德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)公司（MI)
• 主分類號(hào): E21B21/08
• 分類號(hào): E21B21/08;E21B7/12
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周晨

技術(shù)領(lǐng)域

本文中公開的實(shí)施方式總體上涉及用于用在改進(jìn)后的烴開采操作中的由基于膜的水處理生產(chǎn)恒質(zhì)水的方法和控制裝置。

背景技術(shù)

經(jīng)由鉆探到地下地層中的生產(chǎn)井而從地下含烴地層中開采或生產(chǎn)積聚在其中的烴。當(dāng)烴的生產(chǎn)變緩時(shí)，改進(jìn)后的開采技術(shù)可用于從地層中擠出烴。用于從地層中擠出烴的最簡單方法之一是將流體直接注入到地層中。通過使得烴移位或快速移動(dòng)通過地層從而能夠從生產(chǎn)井中生產(chǎn)烴，這樣能夠提高產(chǎn)量。

如圖1所示，用于從地層開采烴的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)由連接到井10的海上鉆臺(tái)12組成，該井10完成于地下含烴地層14中。一般地，流體被直接注入到地下含烴地層14(如向下的箭頭所示)并且迫使烴經(jīng)由生產(chǎn)井穿過地層且到達(dá)油井10之外(如向上的箭頭所示)，其中該生產(chǎn)井可能是同一個(gè)油井或者不同的油井。一種開采操作使用水(例如，海水，采出水)作為稱作采油注水(waterflood)的注入流體。水在壓力的作用下經(jīng)由注入井而被注入到地層中，迫使烴穿過地層而朝向生產(chǎn)井。

用在用于海上鉆井的采油注水中的注入水典型地是海水和/或采出水，因?yàn)楹Ｉ系暮Ｋ?或采出水可低成本地獲得。將采出水用作海上注入水的另一動(dòng)機(jī)是在處置海上采出水的一些位置中存在困難。在任何情況下，海水和采出水一般地特征在于是含鹽的，相對(duì)于淡水而言具有較高的離子含量。例如，流體富含鈉、氯化物、硫酸鹽、鎂、鉀和鈣，僅舉幾例。存在于注入水中的一些離子能夠有利于烴生產(chǎn)。例如，包括K⁺、Na⁺、Cl^–,Br^–和OH^–的陽離子和陰離子的特定組合能夠使得在地層的不同等級(jí)保持粘土穩(wěn)定，其中該地層易受由膨脹或顆粒遷徙而造成的粘土損壞的影響。

然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)存在于注入水中的特定離子，包含鈣離子和/或硫酸根離子，可對(duì)注入井和生產(chǎn)井造成有害影響，并且最終能夠降低由生產(chǎn)井所生產(chǎn)的烴產(chǎn)品的量或質(zhì)量。具體地，硫酸根離子當(dāng)與諸如鋇和/或鍶等的金屬陽離子接觸時(shí)能夠就地形成鹽，這些反應(yīng)在儲(chǔ)油層中能夠自然地發(fā)生。硫酸鋇鹽和硫酸鍶鹽在室溫儲(chǔ)油層環(huán)境下是較不易溶解的并且容易從溶劑中沉淀離析出來。隨著注入水被引入到帶有烴的表層，因?yàn)樯a(chǎn)井的溫度降低，所以鹽的溶解性進(jìn)一步降低。生成的沉淀物在邊遠(yuǎn)儲(chǔ)油層中，在烴生產(chǎn)井的井眼上和該井鹽的下游(例如，出油管線、氣/液分離器、輸油管線等中)處集聚為一定量硫酸鋇。該一定量硫酸鋇降低了儲(chǔ)油層的可滲透性，降低了井眼的孔眼的直徑，由此降低了烴生產(chǎn)井的烴開采率。二價(jià)陽離子在使得敏感粘土穩(wěn)定方面特別有效。

已經(jīng)報(bào)道在注入水中的硫酸根離子的較高濃度促使儲(chǔ)油層變酸。儲(chǔ)油層變酸是不期望的現(xiàn)象，由此儲(chǔ)油層在開采到時(shí)開始是無過量腐蝕性(酸性)物質(zhì)的，但是在采油注水和伴隨的從儲(chǔ)油層中生產(chǎn)烴的過程中變酸。酸性物質(zhì)利用氫化硫氣體或其他的含硫物質(zhì)來污染儲(chǔ)油層，在經(jīng)由烴生產(chǎn)井而從儲(chǔ)油層中生產(chǎn)期望的烴流體的同時(shí)產(chǎn)生了一定量的氫化硫氣體，可以證明儲(chǔ)油層變酸。氫化硫氣體在烴生產(chǎn)井處和生產(chǎn)井的下游造成了大量不期望的后果，包括對(duì)烴生產(chǎn)井冶金品和相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備造成過度剝蝕和腐蝕、使所生產(chǎn)的烴流體的經(jīng)濟(jì)價(jià)值降低、對(duì)周圍的環(huán)境造成損壞、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的健康造成損害。

硫化氫被認(rèn)為由厭氧硫酸還原細(xì)菌產(chǎn)生的。硫酸還原細(xì)菌經(jīng)常是儲(chǔ)油層所固有的并且通常也存在于注入水中。硫酸根離子和有機(jī)碳是由硫酸還原細(xì)菌所使用的主要供給反應(yīng)物以就地產(chǎn)生硫化氫。注入水通常是硫酸根離子的豐富來源，同時(shí)地層水是自然產(chǎn)生的低分子量脂肪酸形式的有機(jī)碳的豐富來源。在出現(xiàn)硫酸根離子的情況下，硫酸還原細(xì)菌通過代謝低分子量脂肪酸，因此將硫酸鹽還原成硫化氫，由此使得儲(chǔ)油層變酸。或者可以說，儲(chǔ)油層變酸是由將硫酸鹽和有機(jī)碳轉(zhuǎn)換成硫化氫和副產(chǎn)品的硫酸還原細(xì)菌執(zhí)行的反應(yīng)。

在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)采用了一些策略來治療儲(chǔ)油層變酸，但效果有限。這些現(xiàn)有技術(shù)策略主要是單獨(dú)地分別攻擊硫酸還原細(xì)菌自身或者攻擊硫酸還原細(xì)菌的特定食物營養(yǎng)。例如，很多現(xiàn)有技術(shù)策略已經(jīng)聚焦于殺滅注入水或儲(chǔ)油層中的硫酸還原細(xì)菌。用于殺滅硫酸還原細(xì)菌或限制它們生長的傳統(tǒng)方法可包括紫外光、抗微生物劑以及諸如丙烯醛和硝酸鹽的化學(xué)物質(zhì)。用于治療儲(chǔ)油層變酸的其他現(xiàn)有技術(shù)策略已經(jīng)聚焦于限定硫酸還原細(xì)菌對(duì)硫酸鹽或有機(jī)碳的可獲得性。