技術領域

本發明涉及通過將經處理的水注入含油地層而提高油采收(EOR)的方法和系統。

存在于含油地層中的油的僅一部分可由于地層的自然壓力而采收。由所述“一次”采收而采收的油通常為地層中的油的5％至35％。已開發提高油采收的方法以將可從含油地層中采收的油的量增加至大于在一次采收中采收的油的量。

水驅廣泛用于二次采收的方法，在水驅中，水通過注射井注入含油地層，以將油調動和驅動通過地層以從生產井中生產，所述二次采收用于將自地層采收的油的量增加超過一次采收。近來，使用具有低鹽度的水的水驅已用于相對于在常規的更高鹽度的水驅中采收的油量增加自地層采收的油量。低鹽度水可代替常規用于二次采收中的水驅的更高鹽度的水使用，或者低鹽度水可在常規的更高鹽度的水驅之后使用，以相比于在三次采收過程中的初始水驅的油采收遞增增加油采收。

將低鹽度水注入地層中可通過雙層膨脹而降低地層中的孔隙內油與地層的離子結合，從而導致巖石對烴類的吸附能力的降低。這通過使地層的孔隙表面更加水潤濕且油潤濕減小而增加了地層中油的移動性，從而允許移動的油從其所處的孔隙中移出，并被驅動至用于從地層生產的生產井。

在低鹽度水驅中使用的低鹽度水通常具有百萬分之(“ppm”)200至5000ppm的總溶解固體(“TDS”)含量，優選具有1000ppm至5000ppm的TDS含量，以在水中提供足夠的鹽度而防止地層損壞。

通常，通過將具有顯著更高鹽度的源水脫鹽而制備提供用于提高油采收的低鹽度水。海水為進行處理以提供特別地用于海上石油采收的低鹽度水的常見源水。海水通常具有30000ppm至50000ppm之間的TDS含量。咸味水、自地層產生的高鹽度地層水和高鹽度含水層水也可用作可進行脫鹽以提供低鹽度源水的源水。這種水源可具有10000ppm至250000ppm的TDS含量。

用于水脫鹽的通常應用的技術包括蒸餾過程(如多級閃蒸、多效蒸餾、機械蒸汽壓縮和/或熱蒸汽壓縮)，和膜過程(如反滲透(RO)、納米過濾(NF)和/或電滲析)。Voltea?B.V.的國際專利申請WO2011/135048和網址www.voltea.com公開了通過電容性去離子(CDI)從例如廢水中去除離子的方法和裝置。CDI的更多信息可見于科學論文Environmental?Science?and?Technology，第36/13卷，第3017頁，2002和出版于Journal?Electrochimica?Acta55(2010)3845-3856和網址www.elsevie.com/locate/electacta的M.A.Anderson等人的文章“Capacitive?deionization?as?an?electrochemical?means?of?saving?energy?and?delivering?clean?water.Comparison?to?present?desalination?practices:Will?it?compete？”中。

M.A.Anderson的后一文章在圖8中顯示了將具有不同鹽度的水脫鹽所需的電功量，并推斷在所選條件下和低于5000mg/L的濃度下，即使獲得60-70％的中等效率，CDI也可為具有競爭力的技術。

將用于EOR的水脫鹽的最常用的方法通常包括用于從水中過濾固體的微濾器(MF)或超濾器(UF)組件，和反滲透(RO)組件，或用于隨后的水脫鹽的納米過濾組件和RO組件的組合。對海水的海上脫鹽的數個研究推斷，使用常規或膜預處理的海水反滲透(SWRO)由于合適的重量、成本、占用空間(footprint)和設計輸出能力而是迄今為止可用于海上應用的最可行的脫鹽方法。

EOR低鹽度注射水的適當處理對于防止與鹽度相關的地層損壞是關鍵的。如果存在于地層中的粘土與注射水不相容，則可發生粘土的解絮凝。當粘土在地層中解絮凝時，粘土粒子可分散并遷移至孔喉中，從而導致地層損壞。通常，注射水/完井液必須具有足夠的鹽度(以總濃度和/或二價陽離子濃度測得)，以在體系平衡時防止地層粘土的解絮凝。另外，必須具有足夠的二價陽離子(即Ca⁺⁺、Mg⁺⁺)存在于驅替液(例如注射海水)中，以在從一種水組成轉變成另一種水組成的過程中防止地層粘土的解絮凝。