[发明专利]油气井产生的盐水的处理系统

说明书

一种综合工艺，其同时从油气井产生的盐水中去除水和沉淀的盐，从而减少或消除与废水处置相关的成本和环境问题，同时通过生产电力和其它副产品增加收入。增加零排放发动机还可将井口天然气转化为碳中性、无排放的电能和热能，同时便于其它产品进一步降低加工盐水的成本。

相关案例

本申请请求享有2016年8月27日提交的美国临时专利申请序列号62/495,014的权益，并且通过引用将该临时申请并入本文件，如同在此处完全阐述一样。

技术领域

这涉及在压裂操作之后或在从地层正常产生水期间处置或再循环从油气井产生的水的处理。

背景技术

由于在压裂操作期间水注入地层中或由于地层的天然水含量，盐水从油气井产生。当产生油或气时，这些水伴随着这些产物到达地面并且必须被分离和处置。常用的处置方法是收集和再注入相同或其它深层地层。深水注入与地震有关，并且需要采用备选处置方法。

其它处置方法利用现场处理用于通过蒸发或过滤除去盐，以减少注入或拖运到处置或保持设施的体积和浓缩水。这些方法是能源密集型的，并且并未解决废品处置问题。一些压裂水运到区域商业处理设施，处理设施稀释盐水并将其排放到地表水体中。这导致该国一些地区的淡水污染。

需要一种解决方案，其减少注入的水量并将处置成本保持在最低，并且在一些其它地区不会产生额外的废物处置问题。随着原油价格下跌，如果没有成本效益合算的解决方案，一些井将需要停产。

一些井生产的天然气必须燃烧，因为没有适当的基础设施来将天然气推向市场。这些井最有可能成为使用井口气体作为能源来减少水的体积的技术的候选者。

发明内容

本发明满足了这些需求并减轻了上述问题。提供了一种综合工艺，其同时从油气井产生的盐水中去除水和沉淀的盐，从而减少或消除与废水处置相关的成本和环境问题，同时还可选地通过生产电力和其它副产品增加收入。另一个选择是增加一个新的零排放发动机(ZEE)，它将井口天然气转化为碳中性、无排放的电能和热能，同时促进其它产品进一步降低盐水处理成本。

一方面，提供了一种用于减少或消除由于油气生产、压裂或其它过程而产生的盐水的方法，包括：(a)将盐水输送通过蒸发流体冷却器，该蒸发流体冷却器通过优选包含水和乙二醇或制冷剂或类似物质的混合物的冷却介质由添加来自系统的其它部分的热来蒸发盐水溶液中的部分水；(b)将盐水溶液中的盐浓度提高到低于不会导致蒸发冷却器结垢的水平的预定浓度；以及(c)将浓缩盐水送至场内或场外的其它过程、注入井或蒸发池。

在上述方法的另一个可选方面，浓缩盐水可送到直接或间接接触塔中，其中额外的水煮沸掉，因此通过来自燃烧空气和井口气体的混合物的燃烧器的排气流产生的热通过热传递将盐浓度增加到接近饱和。燃烧器排气流可直接暴露在直接接触塔中的盐水中，该塔充满传热介质，允许从排气到盐水的热传递，促进蒸发并在高温下将盐浓度提高到略低于饱和。备选地，燃烧器排气流可间接暴露于间接接触塔中的盐水，其中排气进入传热表面的一侧，并且盐水进入传热表面的另一侧，允许从排气到盐水的热传递，促进蒸发并在高温下将盐浓度提高到略低于饱和，而没有盐水与二氧化碳或其它燃烧产物的交叉污染，允许了通过热交换器和冷却介质回收盐水蒸气。在任一情况下，盐水将优选地引导至储罐，在该储罐中通过冷却介质降低温度，以释放固体并允许固体和饱和盐水转移到场内或场外的其它过程、注入井或蒸发池。

在上述方法的另一个可选方面，使用以下将饱和盐水蒸发为水蒸气和干燥固体：(i)在闪蒸干燥器中燃烧空气和井口气体的混合物的燃烧器，其中将盐水直接喷入上升的排气流来允许煮沸掉水并由排气流带走，允许干燥固体落到底部以用于销售或处置，或(ii)薄膜蒸发器，其中盐水送入塔顶并允许沿传热表面的内壁成由旋转叶片形成的薄膜向下流动，以允许水蒸发，并且允许盐借助于旋转叶片行进到塔的底部，在该处其被收集以用于销售或处置，并且水蒸气可回收并作为淡水出售。