[发明专利]水软化器再生

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年2月4日提交的第12/365,856号美国专利申请的优先权，其在此整体并入作为参考。

发明领域

本发明一般地涉及水软化器的再生，并且更具体地涉及使用直流蒸汽发生器(OTSG)锅炉排污的蒸汽辅助重力泄油(SAGD)系统中的软化器再生。

发明背景

蒸汽发生被用于重油开采作业中，因为为了自某些地质位置开采重油，在能够将油泵送至地表之前需要蒸汽以增加油的流动性。石油生产商通常使用直通(或直流)蒸汽发生器(OTSG)，因为它们是用于提高重油矿床的原油采收率的蒸汽辅助重力泄油(SAGD)方法的必不可少的部分，所述重油矿床例如来自加拿大阿尔伯达省的油砂区域。SAGD方法由钻入油藏中的一对水平井构成。将蒸汽注入其中一个井筒中以加热并降低油的粘度；然后在第二个井筒中收集油并带至地表。每产一桶油大约需要3桶水。

在方案的早期，SAGD方法通常利用可获得的苦咸水来产生蒸汽。在该方法的后期，“采出水”(即从油与水的混合物中获得的水)被用于产生蒸汽。经适当预处理后，OTSG使用这种水以产生蒸汽与水的混合物，然后将所述混合物通过蒸汽-水分离器分离，然后将蒸汽注入井底的油藏中。OTSG产生的蒸汽和水的比率通常为大约80％蒸汽和20％水。对于高效作业来说，SAGD方案需要100％的蒸汽质量，因此水与蒸汽的分离十分重要。

OTSG产生的蒸汽压力通常为8,000kPa至15,000kPa并且因此需要对水进行极好的预处理以避免在传热面上结垢和沉淀的问题。因此，这些锅炉的供水以CaCO₃计的总硬度(TH)通常必须不高于0.2ppm，烃类通常必须最高为10ppm，硅石通常必须优选地低于50ppm并且溶解固体总量(TDS)通常必须低于12,000ppm。硅石能够与钙、铁及其它多价阳离子(例如钡、锶和铝)配合，在锅炉传热面上形成硬的覆盖的沉淀，从而降低传热效率并增加锅炉破裂和出故障的概率。锅炉水中硬度和其它多价阳离子的浓度越低，形成这些配合物沉淀的可能性就越低。

在SAGD方法中，水的预处理能够包括例如除油过程、热或温石灰软化器以及一个或多个离子交换过程，所述离子交换过程通常作为初步容器和抛光容器或者作为强酸性阳离子树脂和弱酸性阳离子树脂容器连续操作。溶解的钙、镁、铁、钡、锶和铝被交换至强酸性阳离子(SAC)树脂上，同时等当量的钠释放入所处理的水中。当耗竭时(所处理的水的硬度的突变)，使用液体盐溶液来使SAC树脂再生。在高TDS水的软化中通常消耗大量的盐，产1桶油需要多至3桶水。因此，盐的运行成本能够相当大。在许多情况下必须购买大量的干盐并输送至遥远的地点。必须安装和操作大型设备以储存盐和配制盐溶液。另外，处理盐的劳动量会是相当大的。例如，每1000加仑软化水的盐用量通常会是6lbs至15lbs，取决于采出水的硬度和软化器系统的设计。为了每天产出33,000桶油，每天必须软化约100,000桶采出水或苦咸水，每天需要20,000至50,000磅盐，或每年约9,000吨盐。同时，排放如此大量的废盐水对环境造成相当大的负担。

因此，期望提供将购买和使用如此大量的用于再生的盐最小化同时保持或者甚至降低来自软化器的残留硬度(hardness leakage)的方式。

发明概述

本文提供了新的软化器再生方法。

一实施方式提供了使含有直通蒸汽发生器(OTSG)和离子交换水软化器的系统中的离子交换水软化器中的树脂再生的方法，其包括：

回收作为来自OTSG的排污流而浓缩的水，以及

通过使排污流流过离子交换水软化器而使离子交换水软化器中的树脂再生。

在一实施方式中，离子交换水软化器是钠循环水软化器。

由于来自锅炉的排污流是被加热的，本发明还包括用热交换器降低排污流的温度。在一实施方式中，将温度降低至低于95℃。

该系统可以含有用于过滤或者净化采出水或苦咸水的多种装置中的任一种。在一实施方式中，该系统含有除油装置、热石灰软化器(HLS)、后过滤器、离子交换装置和抛光器。在一实施方式中，该系统不包括石灰软化器(或者HLS、WLS，或者任何其它石灰软化器)。在该实施方案中，由于要求保护的本发明的有利性能，添加石灰软化器是不必要的。