WO2015140111A1 - Procédé d'extraction d'huiles lourdes et de génération de vapeur d'eau - Google Patents

Procédé d'extraction d'huiles lourdes et de génération de vapeur d'eau Download PDF

Info

Publication number
WO2015140111A1
WO2015140111A1 PCT/EP2015/055451 EP2015055451W WO2015140111A1 WO 2015140111 A1 WO2015140111 A1 WO 2015140111A1 EP 2015055451 W EP2015055451 W EP 2015055451W WO 2015140111 A1 WO2015140111 A1 WO 2015140111A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
water
silica
source
purge
outlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2015/055451
Other languages
English (en)
Inventor
Pierre Pedenaud
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TotalEnergies SE
Original Assignee
Total SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Total SE filed Critical Total SE
Priority to CA2942601A priority Critical patent/CA2942601A1/fr
Publication of WO2015140111A1 publication Critical patent/WO2015140111A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D11/00—Feed-water supply not provided for in other main groups
    • F22D11/006—Arrangements of feedwater cleaning with a boiler
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/04—Feed pretreatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/58—Multistep processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/442—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by nanofiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
    • C02F1/60—Silicon compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/04—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by extraction
    • C10G1/047—Hot water or cold water extraction processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B29/00—Steam boilers of forced-flow type
    • F22B29/06—Steam boilers of forced-flow type of once-through type, i.e. built-up from tubes receiving water at one end and delivering superheated steam at the other end of the tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/48—Devices or arrangements for removing water, minerals or sludge from boilers ; Arrangement of cleaning apparatus in boilers; Combinations thereof with boilers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/04—Specific process operations in the feed stream; Feed pretreatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
    • B01D2311/2673—Evaporation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2315/00—Details relating to the membrane module operation
    • B01D2315/10—Cross-flow filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/027—Nanofiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/145—Ultrafiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
    • C02F1/5245—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents using basic salts, e.g. of aluminium and iron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F2001/5218—Crystallization
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/10—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from quarries or from mining activities
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/04—Flow arrangements
    • C02F2301/046—Recirculation with an external loop
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F5/00—Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/08—Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing water vapor, particularly in the context of the extraction of heavy oils from soils, and a device or installation implementing this method.
  • This water must be treated so that it can be used in the steam generators of the SAGD processes where it is vaporized and then injected into the steam injection wells.
  • Steam generators commonly used in the oil industry are one-pass, forced-pipe (OTSG) boilers. In these boilers, the water is partially vaporized to concentrate the minerals in a non-vaporized fraction, called purge water or "blowdown". Compared to boilers with total evaporation of water, the use of these boilers is interesting because they are cheaper, they require low maintenance and save money on water treatment. But the main problem of these partial evaporation generators comes from the silica supersaturation of water which is recycled after draining bitumens or heavy crude and which have been heavily loaded with mineral salts and in particular with silica.
  • the rate of precipitated silica is notably lowered upstream of the boiler to protect it from silica deposits, and it is possible to increase the acceptable concentration of silica without apparent precipitation in the purge water of the steam generator and to avoid silica deposits in the equipment.
  • the silica is then concentrated in the purge of water from the steam generator, commonly called “Blowdown”. It is also known from the international application WO 2009/071981 a method and device for inhibiting silica and evaporation of the water purge from the generator ("SIBE” process - "Silica Inhibition and Blowdown Evaporation").
  • the Blowdown is treated in an evaporator, a settler or a crystallizer, to generate a stream of water vapor, in particular for its at least partial recycling to the water containing the silica upstream of the steam generator.
  • the recovered water is then sufficiently clean to be recycled upstream of the steam generator, the concentrate leaving the evaporator / settler / crystallizer (containing the silica and optionally other precipitated salts) can be treated as a waste.
  • this SIBE process has the disadvantage of being expensive since it consumes a large amount of energy (operating expenses (OPEX) and capital investment expenditure (CAPEX)).
  • the present invention aims to solve the technical problem of limiting the cost of an industrial process for generating water vapor, mainly in the context of extraction of heavy oils.
  • the invention aims in particular to solve the technical problem of limiting the cost of a SIBE process while retaining a silica treatment system protecting the equipment of the silica deposition.
  • the object of the invention is in particular to solve these technical problems when the apparatus comprises an OTSG steam generator.
  • the invention aims to solve these technical problems in an industrial manner, reliable and environmentally friendly. Summary of the invention
  • the applicant solves the above technical problems in an industrial manner, reliable and environmentally friendly by implementing the method or device of the invention.
  • the invention particularly relates to a method for producing water vapor comprising at least:
  • the invention also relates more particularly to a steam production plant (1) comprising at least:
  • a steam generator (20) comprising at least:
  • a precipitated silica filtration device (30) comprising at least:
  • the outlet (38) of water of the silica filtration device being in communication with the source (10) of water containing silica
  • An installation and a method according to the invention make it possible to limit the cost of an industrial process for generating water vapor, mainly in the context of the extractions of heavy oils, and more particularly to limit the cost of a process using an OTSG and even more specifically implementing a SIBE process while maintaining a silica treatment system protecting the equipment of the silica deposition.
  • the invention has the technical advantage of being less expensive than the installations and processes implemented so far industrially.
  • the invention advantageously makes it possible to preserve a large quantity of silica in the streams treated and recycled in the process.
  • the invention also has the advantage of providing less bulky equipment and therefore less space consumption of a plant.
  • the installation according to the invention has the technical advantage of being easier and less expensive to install than previously known devices.
  • the invention also has the technical advantage of eliminating silica precipitated on a low flow volume, and more specifically at the purge of liquid water from a steam generator, preferably an OTSG.
  • Figure 1 One can refer in particular to Figure 1 as an illustrative example of such a method and installation.
  • This method and this installation are particularly used in the context of a method and an installation for extracting heavy oils by gravity drainage using steam (SAGD).
  • SAGD gravity drainage using steam
  • the generation of a stream of water vapor (25) and purge water (228) according to step (d) takes place in a forced circulation type installation with a pass with partial evaporation. (OTSG).
  • the production water source 10 comprises one or more containers or reservoirs for storing said water containing the silica.
  • the source of water containing the silica is derived from a process for extracting heavy oils, preferably by steam, and more preferably by SAGD.
  • the water containing the silica has been previously treated in a device for separating the oils from the water. Such a device for separating water makes it possible to generate a stream containing the heavy oils 135 and a water stream containing silica 138 substantially free of heavy oils.
  • heavy oils is meant in particular hydrocarbon-based organic compounds from, for example, soil, and more particularly subterranean formations. Heavy oils are generally defined by various parameters, for example:
  • the viscosity which is generally very high, often from 0.1 to 1000 Pa.s at 25 ° C and 101325Pa. (For example the Athabasca viscosity is about 1000 Pa.s at 11 ° C)
  • the sulfur content which can be high and which can often be greater than 2% by weight, but not necessarily.
  • Such tiles may comprise asphaltenes, for example 1 to 20%.
  • heavy oils include the Bocan (Venezuela), the jobo
  • the addition of the silica precipitation inhibitor may be carried out at any point in the communication between the source of water containing the silica and the steam generator.
  • silica precipitation inhibitor can be carried out upstream, downstream or in a reservoir of the silica-containing water source in communication with the water inlet 21 of the steam generator 20 It is advantageous to add the silica precipitation inhibitor upstream of one or more silica-containing water storage tanks to preserve the reservoirs of any silica deposits.
  • the production of water containing silica according to step (a) has a total silica concentration of less than or equal to 400 milligrams per liter (mg / l).
  • the production of water containing silica according to step (a) has a total silica concentration of between 300 and 400 mg / l.
  • ICP Inductively Coupled Plasma Spectrometer
  • the average total silica content contained in some waters of production of the petroleum extractions by steam injection is in general about 260 mg / l, of which 120 mg / l of silica in amorphous and / or colloidal form with a maximum rate which can raise to 400mg / l for total silica and 260mg / l for amorphous and / or colloidal silica.
  • the source of silica precipitation inhibitor (s) comprises one or more storage tanks of the precipitation inhibitor in communication with the water source containing the silica.
  • silica precipitation inhibitors avoid the coalescence of (OH) 3 -Si-O-Si (OH) 3 monomers and maintain SiO 2 (OH) n (n ⁇ 8) -type polymers. suspension.
  • Precipitation inhibitors perform their functions at operating temperatures of the process and installation according to the invention. Such inhibitors are described in the application WO 2009/071981 and the Canadian application CA 2475048, incorporated herein by reference.
  • the silica precipitation inhibitor is a compound for example chosen from the group consisting of organic polymers, preferably of high molecular weight, comprising the phospho-vinylsulfonic acid derivatives, the acids polyvinylsulphonic compounds and their salts; vinyisulfones; organic acids selected from citric acid, maleic acid, formic acid, lactic acid, phosphinocarboxylic acids, and salts thereof; inorganic compounds selected from boric acid, hydrofluoric acid or their salts, borax, sodium aluminate, sodium chlorate.
  • organic polymers preferably of high molecular weight, comprising the phospho-vinylsulfonic acid derivatives, the acids polyvinylsulphonic compounds and their salts; vinyisulfones; organic acids selected from citric acid, maleic acid, formic acid, lactic acid, phosphinocarboxylic acids, and salts thereof; inorganic compounds selected from boric acid, hydrofluoric acid or their salts, bo
  • the silica deposition inhibitor is an inhibitor comprising at least phospho-vinylsulfonic acid or at least one of its salts as the main or sole active compound, preferably in a mixture with one or more organic acids, for example citric acid and / or maleic acid and / or formic acid, and / or lactic acid, and / or their salts.
  • the inhibitor is added in an amount of between 2 and 2000 ppm, for example between 3 and 100 ppm.
  • the inhibitor is added in a quantity of between 5 and 50 ppm.
  • this inhibition makes it possible to delay and modify the nature of the silica deposits. In general, the deposits are not crystallized when they come from the colloidal form of silica whereas deposits of the amorphous form are crystalline and are more easily removed during the cleaning of the installations.
  • the water may contain an acid entering the steam generator and have a pH for example ranging from 7 to 12, preferably ranging from 9 to 1 .5,
  • a pH for example ranging from 7 to 12, preferably ranging from 9 to 1 .5
  • the source 10 of production water contains more than 400 mg / l of silica, it is possible to pretreat this water to lower its silica content.
  • These reprocessing operations are carried out in one or more lime softening installations.
  • the method and the installation according to The invention does not include a desilicating unit, in particular of the "softening lime” type.
  • the liquid blowdown at the outlet of the steam generator 20 may have a silica concentration of greater than about 400 mg / l, and for example preferably greater than about 1000 mg / l and preferably greater than about 1500 mg / l. .
  • At least one dispersing agent for solid organic compounds is added to the silica-containing water source from at least one source 60 of dispersing agent.
  • the addition of the dispersing agent can be carried out upstream, downstream or in a reservoir of the water source containing silica. It is advantageous to add the dispersing agent upstream of one or more silica-containing water storage tanks to disperse solid organic residues.
  • solid organic residues are in particular inorganic particles (often iron sulphide) covered with solid organic deposits, also called “schmoo” (Hsi, CD, Dudzik, DS, Lane, RH et al., 1994.
  • the dispersant source 60 may comprise one or more dispersant agent storage tanks in communication with the water source containing the silica.
  • Dispersing agents may be chosen from surfactants or foaming agents, for example microemulsions based on alkoxylated alcohol (see WO 2013/158989), bisquaternary nitrogen cyclic hydrocarbon compounds (see WO 2009/076258), formulations comprising at least one alkyl polyglycoside, at least one ethoxylated alcohol, butanol and sodium hydroxide (US 6234183). This may be for example the Clean N Cor® composition marketed by Nalco Chemical Co.
  • the addition of the silica precipitation inhibitor is carried out at the level of the communication 18 between the source of production water and the steam generator 20, upstream or downstream of the addition of agent (s) dispersant (s) by the communication 68.
  • the method or installation may comprise one or more devices for reducing the hardness of the water 90 of the source of water containing the silica.
  • a hardness reduction device 90 comprises one or more ion exchange units.
  • the device and method of the invention may comprise at least one ion exchange device 90 reduces the hardness of the water. More specifically, the output stream 18 of the production water source is sent to the hardness reducing device 90 which generates an outflow 98 sent to the steam generator 20.
  • the hardness of the water is represented in particular by the concentration of calcium and magnesium ions.
  • a device for exchanging calcium and / or magnesium ions may comprise one or more ion exchange resins.
  • the ion exchange device 90 is situated upstream of the source 40 of silica precipitation inhibiting agent and upstream of the source 60 of dispersing agent.
  • the addition of the silica precipitation inhibitor is carried out upstream or downstream of the device for reducing the hardness of the water 90.
  • the production water stream containing the silica is directed to the inlet 21 of at least one steam generator 20 .
  • the generation of steam and purge water according to step (d) is carried out at a temperature between 300 ° C and 335 ° C and a pressure between 50 and 140 bar, preferably between 100 bar and 140 bar, for example for a period of between 10 and 60 minutes.
  • the steam generator 20 generates approximately 1 to 50% by mass of liquid blowdown and 50 to 99% by weight of water vapor, preferably approximately 5 to 40% by mass of liquid blowdown and 60 to 95% by weight. % by mass of vapor, and even more preferably about 15 to 30% by mass of liquid blowdown and 70 to 85% by weight of steam.
  • the amount of purge water separated from the steam is between 15 and 30%, more specifically between 20 and 25% relative to the amount of water entered.
  • the purge water outlet 28 is located in the lower part of the steam generator 20.
  • the steam generator produces a water vapor of very high quality which can be used for example to be injected into a soil to extract heavy oils.
  • the method and the installation according to the invention do not include a step or device for evaporation of the purge water from the steam generator (blowdown).
  • the applicant has found that in a SIBE process the energy is consumed in particular by the evaporation of the blowdown. This evaporation is therefore advantageously avoided in the present invention.
  • the blowdown is sent to at least one filtration device 30 of the silica.
  • the silica is advantageously removed after its concentration in the blowdown flow of the steam generator 20.
  • the addition of silica precipitating agent from the source of filtering agent 50 may be carried out at any point in the communication between the outlet 28 of the blowdown from the steam generator 20 and the inlet 31 of the filtration device 30.
  • the communication between the outlet 28 of the steam generator 20 and the inlet 31 of the filtration device 30 is made with the passage through at least one unit or device for precipitating the silica.
  • the precipitation of the silica is of the type by crystallization with adsorption of the silica on the crystals.
  • the silica is preferably precipitated in the form of colloidal silica.
  • Silica precipitating agents that may be mentioned as examples are magnesium oxide (MgO), magnesium chloride (MgCl 2 ), animal chloride, aluminum oxide, aluminum sulphate and the like. , calcium oxide, aluminum oxide, aluminum, silicon and titanium oxides, sodium hydroxide, or any of their mixtures. According to one variant, it is possible, for example, to form magnesium hydroxide crystals that absorb the silica present in the water. The silica present in the aqueous stream passes from a soluble state to the insoluble state.
  • MgO magnesium oxide
  • MgCl 2 magnesium chloride
  • animal chloride aluminum oxide, aluminum sulphate and the like.
  • calcium oxide, aluminum oxide, aluminum, silicon and titanium oxides sodium hydroxide, or any of their mixtures.
  • the silica present in the aqueous stream passes from a soluble state to the insoluble state.
  • the amount of precipitating agent of the silica is between 0.8 and 1.5, preferably between 1 and 1.2, parts by weight for 1 part by mass of silica.
  • an amount of MgO of between 500 and 2000 ppm can be used.
  • an agent which inhibits the activity of the precipitating inhibitor of silica may be added to precipitate the silica (here called blocking agent).
  • the method or installation may comprise one or more reservoirs of at least one blocking agent.
  • the pH of the flux is preferably maintained between 9.5 and 1, 2, and preferably between 10.0 and 10.8 to optimize the precipitation of silica. It is thus possible, in a variant, to add at least one pH modifying agent or a pH buffering agent.
  • a basic agent such as sodium hydroxide or sodium carbonate can be added.
  • the duration of the precipitation is sufficient to render the silica insoluble. The duration of the precipitation should preferably not be too long to limit the size of the precipitates formed if they believe.
  • the flow of the blowdown downstream of the addition of the precipitation agent is thus constituted or comprises a suspension of silica precipitated in the liquid fluid.
  • the extraction stream may comprise silica particles already in the insoluble state. The concentration of insoluble silica in the stream is therefore higher after addition of the precipitation agent.
  • the stream containing the precipitated silica is directed towards at least one filtering device 30.
  • this stream is particular in that it comprises at least one precipitation inhibiting agent, a silica precipitation agent, and optionally at least one minus a schmoo dispersing agent.
  • the method or installation may comprise means for eliminating or reducing the amount of dispersing agent and / or precipitation inhibiting agent circulating in the flow flowing in the process or installation.
  • the flow is also particular in that it comprises a high concentration of silica, generally five times more concentrated than a stream of heavy oil extraction water.
  • the total silica concentration can therefore reach 1200 ppm, or even 1500 ppm, or even 2000 ppm.
  • the purge water (228) containing silica according to step (e) has a total silica concentration greater than or equal to 600, preferably greater than or equal to 800 milligrams per liter (mg / l). .
  • the filtration device 30 comprises a plurality of ceramic membranes filtering the precipitated silica.
  • Filtration devices preferably by ceramic membrane are known to those skilled in the art.
  • US Pat. Nos. 6,165,553 and 5,111,931 are incorporated herein by reference.
  • Different membrane pore sizes are available for silica filtration and cover microfiltration, ultrafiltration and nanofiltration.
  • the membranes can be used in tangential filtration mode. This mode has the advantage of maintaining a high filtration rate of the membranes compared to filtration modes, especially by direct flow.
  • the outflow of the filtration device, called permeate or filtrate 238, is substantially free of the precipitated silica, which is retained upstream of the filtration membrane, with possibly other compounds retained by the filtration membrane.
  • the elements retained by the membrane are called retentate.
  • the separation is generally conducted by the pressure difference across the membrane or the trans-membrane pressure.
  • the pressure generated by the process (50-100 bar, for example) is sufficient to ensure filtration through the membrane of the filtration device.
  • an additional pressurization device may be provided upstream of the filtration device.
  • the turbulences generated by the velocity of the tangential flow allow unclogging of the membrane.
  • the filtration device may also provide a declogging unit or device for preventing or limiting the clogging of the membrane by at least the precipitated silica, or even any other precipitates present in the flow entering the filtration device.
  • Part of the permeate may be recycled upstream of the filtration device.
  • a high permeate recirculation rate is maintained in the filtration device.
  • the outflow of permeate represents about 1 to 10% by volume of the flow entering the filtration device 30.
  • the concentration of silica in the permeate may be from 10 to 50 ppm and have a pH of 8 to 12, and for example 9.5 to 1 1, 2.
  • the flow of the blowdown of the steam generator leaving the filtration device is recycled in the form of a stream of water substantially free of precipitated silica.
  • the recycling is carried out to the source of water containing the silica, preferably downstream of the communication 48 of the silica precipitation inhibitor source 40 with the source of water containing the silica and downstream of the communication. 68 of the dispersant source with the source of water containing the silica.
  • the recycling rate of the blowdown flow may be greater than 80%, preferably greater than 90%.
  • the flow of permeate leaving the filtration device 30 is directed from the outlet 38 of the filtration device 30 to the inlet 81 of at least one reverse osmosis device 80.
  • the reverse osmosis devices are well known to those skilled in the art.
  • the outflow of the reverse osmosis device 80 is directed to the silica-containing water source upstream or downstream of the silica precipitator inhibitor source communication 48 with the water source. production and upstream or downstream of the communication 68 of the source of dispersant with the source 10 of water production. When a storage tank of the production water source 10 is used, the flow leaving the reverse osmosis device 80 downstream of the tank is alternately directed.
  • the installation or the process comprises an ion exchange device 90
  • the flow leaving the filtration device 30 or the reverse osmosis device 80 is directed towards the communication 18 of the source 10 production water, upstream of the ion exchange device 90.
  • FIG. 1 illustrates a simplified block diagram example of a plant specially adapted to the implementation of a method according to the invention comprising a specific arrangement that can not limit the invention.
  • FIG. 2 illustrates a simplified example of a block diagram of an installation specially adapted to the implementation of a method comprising a reverse osmosis device according to the invention with a specific arrangement that can not limit the invention.
  • FIG. 3 illustrates a simplified block diagram example of a plant specially adapted to the implementation of a method comprising a device for treating the hardness of the water according to the invention with a specific arrangement which can not limit the 'invention.
  • FIG. 4 illustrates a simplified block diagram example of an installation according to FIG. 1 used in the framework of extraction of heavy oils.
  • the source of extraction extraction water containing silica is preferably derived from a process for extracting heavy oils from soils, and in particular from subterranean formations.
  • the extraction water is usually stored in one or more storage tanks.
  • the extraction water has generally undergone a separation treatment of the oils contained therein to limit the amount thereof.
  • the extraction water is usually stored in a storage tank.
  • On the communication line 18 is stitched at least one conduit in communication 48 with a source 40 of at least one stored silica precipitation inhibitor for example in one or more tanks.
  • At least one conduit in communication 68 with a source 60 of at least one dispersant of solid organic compounds ("schmoo") contained in the extraction water stream said agent of dispersion can be stored for example in one or more tanks.
  • the flow of production water containing in particular silica, at least one dispersing agent and at least one precipitation inhibitor is directed towards at least one steam generator 20 via at least one pipe 18 in communication with a inlet 21 of the steam generator 20 to inject into the steam generator 20 a stream of extraction water to vaporize.
  • the steam generator 20, preferably of the OTSG type generates at least one outlet steam stream 25, for example which can then be used for the extraction of heavy oils in a soil, typically a sub-formation.
  • the blowdown flow 228 is directed through the communication line from the outlet 28 to the inlet 21 of at least one membrane filtration 36, preferably ceramic membrane type, for the filtration of the precipitated silica.
  • Upstream of the filtration device 30 is stitched at least one conduit in communication 48 with at least one source 40 of at least one silica precipitation inhibitor.
  • Precipitation of the silica may take place in the communication line of the outlet 28 to the filtration device 30 or in at least one precipitation unit, not shown, preferably specially adapted to form a precipitation zone of the silica.
  • the precipitate 270 of precipitated silica is for example directed by a purge line 70 to a treatment zone of the silica and optionally of the other compounds of the retentate 270.
  • the permeate 238, comprising the filtered water, is directed from the outlet 38 to the production water source 10, for example upstream or downstream of the line taps in communication with a source 48 of at least one inhibitor and in communication 68 with a source 60 of at least one dispersing agent solid organic compounds ("schmoo").
  • FIG. 2 illustrates a simplified block diagram of an installation and method comprising a reverse osmosis device 90.
  • the permeate stream 238 exiting the filtration device 30 is directed by a communication line from the outlet 38 to the inlet 81 of at least one reverse osmosis device 80, in particular for the production of a permeate of very high quality.
  • the high quality flow leaving the reverse osmosis device is directed by a communication line 88 to the extraction water source 10, for example upstream or downstream of the communication pipe connections 48 with a source 40 at least one inhibitor and communication 68 with a source 60 of at least one solid organic compound dispersant ("schmoo").
  • FIG. 1 illustrates a simplified block diagram of an installation and method comprising a reverse osmosis device 90.
  • the permeate stream 238 exiting the filtration device 30 is directed by a communication line from the outlet 38 to the inlet 81 of at least one reverse osmosis device 80, in particular for the production of a permeate
  • FIG 3 illustrates a simplified block diagram of an installation and a method comprising an ion exchange device 90 located on the communication conduit 18 between the extraction water source 10 and the steam generator 20
  • the extraction water of the source 10 is directed towards the inlet 91 of the ion exchange device 90.
  • a purge 93 makes it possible to extract the waste retained in the ion exchange device 90.
  • leaving the ion exchange device 90 is directed by a conduit in communication 98 with the inlet 21 of the steam generator 20 for its vaporization.
  • the ion exchange device 90 is advantageously situated upstream of the taps of the pipe 48 in communication with a source 40 of at least one inhibitor and the line 68 communicating with a source 60 of at least one agent. dispersion of solid organic compounds ("schmoo").
  • the method and installation according to the invention are especially adapted to the oil field, in particular for the extraction or production of heavy oils, bitumens or bituminous sands.
  • the invention relates to a method and installation implementing a method or installation according to the invention.
  • the invention relates, as illustrated for example in FIG. 4, to a method for extracting heavy oils from a soil by steam injection, said method comprising at least:
  • step (ii) injecting into a soil, preferably a subterranean formation, at least one stream of water vapor produced according to step (d) of the water vapor production process according to invention via at least one injector well 100;
  • step (v) using a deoiled water stream according to step (iv) as a source of silica-containing water according to step (a) of the steam production process according to invention.
  • the present invention also relates to an oil installation comprising: at least one steam production plant 1 according to the invention;
  • At least one injector well 100 of water vapor in a soil at least one injector well 100 of water vapor in a soil
  • said water flow outlet 138 forming a source of water containing the silica
  • the steam outlet 25 of the steam production plant 1 according to the invention being in communication with at least one injection well 100.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un procédé de production de vapeur d'eau, notamment dans le cadre de l'extraction des huiles lourdes de sols, ainsi qu'un dispositif ou installation mettant en œuvre ce procédé. L'invention concerne en particulier un procédé de production de vapeur d'eau comprenant au moins : (a) la production d'eau contenant de la silice à partir d'une source (10) d'eau contenant de la silice; (b) l'ajout d'au moins un inhibiteur de précipitation de silice à l'eau contenant de la silice préalablement à l'entrée dans un générateur de vapeur d'eau (20), à partir d'une source (40) d'au moins un inhibiteur de précipitation de silice; (c) la fourniture de l'eau, contenant de la silice et au moins un inhibiteur de précipitation, au générateur de vapeur d'eau (20) pour générer en sortie du générateur un flux de vapeur d'eau (25) et une purge d'eau (228); (d) la génération d'un flux de vapeur d'eau (25) et d'une eau de purge (228) dans le générateur (20); (e) l'ajout à l'eau de purge (228) sortant du générateur (20) d'au moins un agent de précipitation de silice, à partir d'au moins une source (50) d'au moins un agent de précipitation de silice; (f) le traitement de l'eau de purge (228) dans au moins un dispositif de filtration (30) par membrane filtrant la silice pour générer (i) un perméat (238) d'eau dirigé vers la source (10) d'eau contenant de la silice et (ii) un rétentat (270) de silice précipitée. L'invention concerne également une installation mettant en œuvre ce procédé.

Description

Procédé d'extraction d'huiles lourdes et de génération de vapeur d'eau
La présente invention concerne un procédé de production de vapeur d'eau, notamment dans le cadre de l'extraction d'huiles lourdes de sols, ainsi qu'un dispositif ou installation mettant en œuvre ce procédé.
État de la technique
Dans le cadre des technologies de production d'huiles lourdes, de bitume ou de sables bitumineux, les procédés d'injection de vapeur avec recyclage de l'eau de production, plus précisément nommés les procédés « Huff and Puff » et les procédés de drainage par gravité au moyen de la vapeur (DGMV ou SAGD « steam assisted gravity drainage ») sont parmi les plus aboutis et les plus utilisés dans l'industrie pétrolière. Ces procédés nécessitent l'injection de quantités énormes d'eau sous forme de vapeur d'eau pour extraire ces huiles lourdes à partir des sables pétrolifères ou des bitumes enfouis dans les sols; par exemple pour le Huff and Puff, on peut utiliser de l'ordre de 4 barils d'eau pour un baril de bitume lourd produit. Pour le SAGD, ce ratio entre la quantité de vapeur injectée et la production de brut extra lourd est généralement de 2 à 3. Compte tenu des contraintes de coût et d'environnement, il est nécessaire de traiter l'eau de production et d'en recycler le plus possible. Cette eau doit être traitée de manière à pouvoir être utilisée dans les générateurs de vapeur des procédés DGMV où elle est vaporisée, puis injectée dans les puits d'injection vapeur. Les générateurs de vapeur utilisés couramment dans l'industrie pétrolière sont des chaudières à une passe et à conduite forcée (OTSG - « Once-Through Steam Generator »). Dans ces chaudières, l'eau est partiellement vaporisée de manière à concentrer les minéraux dans une fraction non vaporisée, appelée eau de purge ou « blowdown ». Par rapport aux chaudières à évaporation totale de l'eau, l'utilisation de ces chaudières est intéressante car elles sont moins chères, elles demandent une maintenance faible et permettent une économie sur le traitement des eaux. Mais le principal problème de ces générateurs à évaporation partielle provient de la sursaturation en silice des eaux qui sont recyclées après avoir drainé les bitumes ou bruts lourds et qui se sont fortement chargées en sels minéraux et en particulier en silice. La présence de cette forte concentration en silice qui peut atteindre jusqu'à des taux de 400mg/l ou plus, est la cause de dépôt dans les appareillages utilisés ou de colmatage dans les canalisations des générateurs de vapeur à évaporation partielle, ce qui augmentent les résistances thermiques locales et provoquent des ruptures. A ce jour, il est connu d'alimenter un générateur de vapeur d'eau dans le cadre d'extraction d'huiles lourdes, et en particulier un générateur de vapeur d'eau à circulation forcée avec une passe avec évaporation partielle, c'est-à-dire un générateur du type « OTSG », à partir d'eau de production des procédés du type SAGD. Il est par exemple connu du brevet FR 2 858 314 l'utilisation d'inhibiteurs de dépôt (ou autrement dit inhibiteur de précipitation) de silice, notamment, dans de tels dispositifs et procédés de génération de vapeur d'eau. Le taux de silice précipitée est notamment abaissé en amont de la chaudière pour la protéger des dépôts de silice, et il est possible d'augmenter la concentration acceptable de silice sans précipitation apparente dans les eaux de purge du générateur de vapeur et d'éviter les dépôts de silice dans les appareillages. Dans ce procédé la silice se retrouve alors concentrée dans la purge d'eau provenant du générateur de vapeur, couramment appelé « Blowdown ». Il est également connu de la demande internationale WO 2009/071981 un procédé et dispositif d'inhibition de silice et d'évaporation de la purge d'eau provenant du générateur (procédé « SIBE » - « Silica Inhibition and Blowdown Evaporation »). Dans ce procédé, le Blowdown est traité dans un évaporateur, un décanteur ou un cristalliseur, pour générer un flux de vapeur d'eau, notamment pour son recyclage au moins partiel vers l'eau contenant la silice en amont du générateur de vapeur. L'eau récupérée est alors suffisamment propre pour être recyclée en amont du générateur de vapeur, le concentrât sortant de l'évaporateur/décanteur/cristalliseur (contenant la silice et éventuellement d'autres sels précipités) peut être traité comme un déchet. Cependant ce procédé SIBE présente le désavantage d'être coûteux puisqu'il consomme une grande quantité d'énergie (dépenses d'exploitation (OPEX) et dépenses d'investissement de capital (CAPEX)). But de l'invention
La présente invention a pour but de résoudre le problème technique consistant en limiter le coût d'un procédé industriel de génération de vapeur d'eau, principalement dans le cadre d'extraction d'huiles lourdes.
L'invention a notamment pour but de résoudre le problème technique consistant en limiter le coût d'un procédé SIBE tout en conservant un système de traitement de la silice protégeant les appareillages du dépôt de silice.
L'invention a notamment pour but de résoudre ces problèmes techniques lorsque l'appareillage comprend un générateur de vapeur OTSG.
L'invention a pour but de résoudre ces problèmes techniques de manière industrielle, fiable et respectueuse de l'environnement. Résumé de l'invention
Le déposant résout les problèmes techniques exposés ci-dessus d'une manière industrielle, fiable et respectueuse de l'environnement en mettant en œuvre le procédé ou dispositif de l'invention.
L'invention concerne en particulier un procédé de production de vapeur d'eau comprenant au moins :
(a) la production d'eau contenant de la silice à partir d'une source (10) d'eau contenant de la silice ;
(b) l'ajout d'au moins un inhibiteur de précipitation de silice à l'eau contenant de la silice préalablement à l'entrée dans un générateur de vapeur d'eau (20), à partir d'une source (40) d'au moins un inhibiteur de précipitation de silice ;
(c) la fourniture de l'eau, contenant de la silice et au moins un inhibiteur de précipitation, au générateur de vapeur d'eau (20) pour générer en sortie du générateur un flux de vapeur d'eau (25) et une purge d'eau (228);
(d) la génération d'un flux de vapeur d'eau (25) et d'une eau de purge (228) dans le générateur (20) ;
(e) l'ajout à l'eau de purge (228) sortant du générateur (20) d'au moins un agent de précipitation de silice, à partir d'au moins une source (50) d'au moins un agent de précipitation de silice ;
(f) le traitement de l'eau de purge (228) dans au moins un dispositif de filtration
(30) par membrane filtrant la silice pour générer (i) un perméat (238) d'eau dirigé vers la source (10) d'eau contenant de la silice et (ii) un rétentat (270) de silice précipitée.
L'invention concerne également plus particulièrement une installation de production de vapeur d'eau (1 ) comprenant au moins:
- un générateur de vapeur d'eau (20) comprenant au moins :
- une entrée d'eau (21 ),
- une sortie de vapeur d'eau (25), et
- une sortie d'eau de purge (28) ;
- une source (10) d'eau contenant de la silice en communication (18) avec une entrée d'eau (21 ) du générateur de vapeur (20) ;
- une source (40) d'au moins un inhibiteur de précipitation de silice en communication (48) avec la source (10) d'eau contenant la silice ;
- une source (50) d'au moins un agent de précipitation de la silice en communication (58) avec la sortie d'eau de purge (28) du générateur de vapeur d'eau
(20) en amont d'une entrée (31 ) d'un dispositif de filtration (30), - un dispositif de filtration (30) de silice précipitée comprenant au moins :
- une membrane (36) filtrant la silice précipitée,
- une entrée (31 ) d'eau de purge provenant du générateur de vapeur d'eau
(20),
- une sortie (38) d'eau du dispositif de filtration de silice,
- une purge (70) de silice précipitée,
- la sortie (38) d'eau du dispositif de filtration de silice étant en communication avec la source (10) d'eau contenant de la silice,
- ladite sortie d'eau de purge (28) du générateur de vapeur (20) étant en communication avec une entrée du dispositif (30) de filtration de silice précipitée.
Une installation et un procédé selon l'invention permettent de limiter le coût d'un procédé industriel de génération de vapeur d'eau, principalement dans le cadre des extractions d'huiles lourdes, et plus particulièrement de limiter le coût d'un procédé utilisant un OTSG et encore plus spécifiquement mettant en œuvre un procédé SIBE tout en conservant un système de traitement de la silice protégeant les appareillages du dépôt de silice.
Plus spécifiquement, l'invention présente l'avantage technique d'être moins coûteuse que les installations et procédés mis en œuvre jusqu'à ce jour industriellement. L'invention permet notamment avantageusement de conserver une grande quantité de silice dans les flux traités et recyclés dans le procédé. L'invention présente également l'avantage de proposer un équipement moins volumineux et donc moins consommateur d'espace d'une usine. Par ailleurs, l'installation selon l'invention présente l'avantage technique d'être plus facile et moins coûteuse à installer que les dispositifs connus antérieurement. L'invention présente également l'avantage technique d'éliminer la silice précipitée sur un volume de flux faible, et plus spécifiquement au niveau de la purge d'eau liquide d'un générateur de vapeur, de préférence d'un OTSG.
On peut se référer notamment à la figure 1 à titre d'exemple illustratif d'un tel procédé et installation.
Ce procédé et cette installation sont particulièrement mis en œuvre dans le cadre d'un procédé et d'une installation d'extraction d'huiles lourdes par drainage par gravité au moyen de la vapeur (SAGD).
Avantageusement, la génération d'un flux de vapeur d'eau (25) et de l'eau de purge (228) selon l'étape (d) s'effectue dans une installation de type à circulation forcée à une passe avec évaporation partielle (OTSG). Selon un mode de réalisation particulier, la source d'eau 10 de production comprend un ou plusieurs récipients ou réservoirs de stockage de ladite eau contenant la silice. Avantageusement, la source 10 d'eau contenant la silice est issue d'un procédé d'extraction d'huiles lourdes, de préférence par vapeur d'eau, et encore de préférence par SAGD. De préférence, l'eau contenant la silice a été préalablement traitée dans un dispositif de séparation des huiles de l'eau. Un tel dispositif de séparation de l'eau permet de générer un flux contenant les huiles lourdes 135 et un flux d'eau contenant de la silice 138 sensiblement exempt d'huiles lourdes.
Par huiles lourdes, on entend en particulier des composés organiques hydrocarbonés provenant par exemple de sol, et plus particulièrement de formations souterraines. Les huiles lourdes sont généralement définies par différents paramètres dont par exemple :
- la viscosité, qui est généralement très élevée, souvent de 0.1 à 1000 Pa.s à 25°C et 101325Pa. (Par exemple la viscosité d'Athabasca est d'environ 1 000 Pa.s à 1 1 °C)
- La densité, qui présente un degré API généralement inférieure à 20 (norme ASTM D287).
- le pourcentage de fractions légères, qui est représenté par le résidu à 200°C généralement de l'ordre de 95 % en masse.
- la teneur en soufre, qui peut être élevée et qui peut être souvent supérieure à 2% en masse , mais pas nécessairement.
De telles tuiles peuvent comprendre des asphaltènes, par exemple 1 à 20 %. A titre d'exemples d'huiles lourdes on peut citer le Bocan (Venezuela), le jobo
(Venezuela), le North Battleford (Canada), le Lagunillas (Venezuela) et le Quayarah (Irak).
Selon une variante, l'ajout de l'inhibiteur de précipitation de silice peut être réalisé à un endroit quelconque de la communication 18 entre la source 10 d'eau contenant la silice et le générateur de vapeur 20.
L'ajout de l'inhibiteur de précipitation de silice peut être réalisé en amont, en aval ou dans un réservoir de la source 10 d'eau contenant de la silice en communication 18 avec l'entrée d'eau 21 du générateur de vapeur 20. Il est avantageux d'ajouter l'inhibiteur de précipitation de silice en amont d'un ou des réservoirs de stockage d'eau contenant la silice pour préserver les réservoirs des dépôts éventuels de silice.
Selon un mode de réalisation, la production d'eau contenant de la silice selon l'étape (a) présente une concentration en silice totale inférieure ou égale à 400 milligrammes par litre (mg/l).
Il s'agit de la concentration totale en silice avant l'ajout de l'eau de recyclage provenant du dispositif de filtration 30. Selon une variante, la production d'eau contenant de la silice selon l'étape (a) présente une concentration totale en silice comprise entre 300 et 400 mg/l.
Il est possible de déterminer le contenu total de silice par ICP (Inductively Coupled Plasma Spectrometer) ainsi que la répartition entre la silice amorphe/dissoute et la silice colloïdale par filtration d'une solution à 0,1 micron; la silice colloïdale est retenue par les filtres de 0,1 micron tandis que la silice soluble et la silice amorphe passent à travers les pores du filtre. Le taux moyen de silice totale contenue dans certaines eaux de production des extractions pétrolières par injection de vapeur, est en général d'environ 260mg/l dont 120mg/l de silice sous forme amorphe et/ou colloïdale avec un taux maximum qui peut s'élever à 400mg/l pour la silice totale et 260mg/l pour la silice amorphe et/ou colloïdale.
De préférence, la source 40 d'inhibiteur(s) de précipitation de silice comprend un ou plusieurs réservoirs de stockage de l'inhibiteur de précipitation en communication avec la source 10 d'eau contenant la silice.
Sans être limités par cette définition, les inhibiteurs de précipitation de silice évitent la coalescence de monomères (OH)3-Si-0-Si(OH)3 et maintiennent des polymères du type Si02(OH)n (n < 8) en suspension. Les inhibiteurs de précipitation assurent leurs fonctions à des températures de fonctionnement du procédé et installation selon l'invention. De tels inhibiteurs sont décrits dans la demande WO 2009/071981 et la demande canadienne CA 2475048, incorporées ici par référence. A titre de l'exemple, l'inhibiteur de précipitation de silice est un composé par exemple choisi parmi le groupe constitué par les polymères organiques, de préférence de haut poids moléculaire, comprenant les dérivés d'acide phospho-vinyl-sulfonique, les acides polyvinylsulfoniques, et leurs sels; les vinyisulfones; les acides organiques choisis parmi l'acide citrique, l'acide maléique, l'acide formique, l'acide lactique, les acides phosphino-carboxyliques, et leurs sels; les composés inorganiques choisis parmi l'acide borique, l'acide fluorhydrique ou leurs sels, le borax, l'aluminate de sodium, le chlorate de sodium. Avantageusement, l'inhibiteur de dépôt de silice est un inhibiteur comprenant au moins l'acide phospho-vinyl sulfonique ou au moins un de ses sels comme composé actif principal ou unique, de préférence en mélange avec un plusieurs acides organiques, comme par exemple l'acide citrique et/ou de l'acide maléique et/ou l'acide formique, et/ou l'acide lactique, et/ou leurs sels. Selon un mode de réalisation particulier, l'inhibiteur est ajouté à une quantité comprise entre 2 et 2000ppm, par exemple entre 3 et 100ppm. Selon une variante, l'inhibiteur est ajouté à une quantité comprise entre 5 et 50ppm. De plus, selon une variante, cette inhibition permet de retarder et de modifier la nature des dépôts de silice. En général, les dépôts sont non cristallisés quand ils proviennent de la forme colloïdale de la silice alors que les dépôts de la forme amorphe sont cristallins et sont plus facilement éliminés durant le nettoyage des installations.
Avantageusement, l'eau peut contenir un acide entrant dans le générateur de vapeur et présenter un pH par exemple allant de 7 à 12, de préférence allant de 9 à 1 1 .5, Selon une variante, par exemple lorsque la source 10 d'eau de production contient plus de 400 mg/l de silice, il est possible de traiter préalablement cette eau pour abaisser son taux de silice. Ces opérations de retraitement s'effectuent dans une ou plusieurs installations de désiliciage à la chaux («lime softening »).
Selon une variante, il n'y a pas de réduction de la concentration de silice en amont de la source 10 d'eau contenant la silice.
Selon une variante, il n'y a pas de réduction de la concentration silice entre la source 10 d'eau contenant la silice et le générateur de vapeur d'eau 20. Ainsi, selon une variante le procédé et l'installation selon l'invention ne comprennent pas d'unité de désiliciage, notamment du type «lime softening ».
Selon une variante, le blowdown liquide en sortie de générateur de vapeur 20 peut présenter une concentration en silice supérieure à environ 400 mg/l, et par exemple de préférence supérieure à environ 1000 mg/l et de préférence supérieure à environ 1500 mg/l.
Selon un mode de réalisation particulier, au moins un agent dispersant de composés organiques solides est ajouté à la source 10 d'eau contenant la silice, à partir d'au moins une source 60 d'agent dispersant.
L'ajout l'agent dispersant peut être réalisé en amont, en aval ou dans un réservoir de la source 10 d'eau contenant de la silice. Il est avantageux d'ajouter l'agent dispersant en amont d'un ou des réservoirs de stockage d'eau contenant la silice pour disperser des résidus organiques solides. De tels résidus organiques solides sont notamment des particules inorganiques (souvent de sulfure de fer) couvertes de dépôts organiques solides, appelés également « schmoo » (Hsi, CD., Dudzik, D.S., Lane, R.H. et al. 1994. Formation Injectivity Damage Due to Produced Water Reinjection. Presented at the SPE Formation Damage Control Symposium, Lafayette, Louisiana, USA, 7-10 February. SPE- 27395-MS. http://dx.doi.Org/10.21 18/27395-MS; Ly, K.T., Chan, A., Bohon, W.M. et al. 1998. Novel Chemical Dispersant for Removal of Organic/lnorganic "Schmoo" Scale in Produced Water Injection Systems. Presented at the 22-27 March 1998. NACE-98073).
Avantageusement, la source 60 d'agent dispersant peut comprendre un ou plusieurs réservoirs de stockage d'agent(s) dispersant(s) en communication avec la source 10 d'eau contenant la silice. Des agents dispersants peuvent être choisis parmi les tensioactifs ou des agents moussants, comme par exemple des microémulsions à base d'alcool alkoxylé (voir WO 2013/158989), des composés hydrocarbonés cycliques azotés bis-quaternaire (voir WO 2009/076258), des formulations comprenant au moins une alkyi polyglycoside, au moins un alcohol ethoxylé, du butanol et de i'hydroxyde de sodium (US 6234183). Ce peut être par exemple la composition Clean N Cor® commercialisé par Nalco Chemical Co. Selon une variante, l'ajout de l'inhibiteur de précipitation de silice est réalisé au niveau de la communication 18 entre la source 10 d'eau de production et le générateur de vapeur 20, en amont ou en aval de l'ajout d'agent(s) dispersant(s) par la communication 68.
Selon une variante illustrée par la figure 3, le procédé ou installation peut comprendre un ou plusieurs dispositifs de réduction de la dureté de l'eau 90 de la source 10 d'eau contenant la silice. De préférence, un tel dispositif de réduction de dureté 90 comprend une ou plusieurs unités d'échange d'ions. Ainsi le dispositif et procédé de l'invention peut comprendre au moins un dispositif d'échange d'ions 90 réduit la dureté de l'eau. Plus spécifiquement, le flux de sortie 18 de la source d'eau de production est envoyé vers le dispositif de réduction de la dureté de l'eau 90 qui génère un flux sortant 98 envoyé vers le générateur de vapeur 20. La dureté de l'eau est représentée notamment par la concentration des ions calcium et magnésium. On peut donc utiliser par exemple un dispositif d'échange d'ions calcium et/ou magnésium. Un tel dispositif peut comprendre une ou plusieurs résines échangeuses d'ions.
De préférence, le dispositif d'échange d'ions 90 est situé en amont de la source 40 d'agent inhibiteur de précipitation de silice et en amont de la source 60 d'agent dispersant.
Selon une variante, l'ajout de l'inhibiteur de précipitation de silice est réalisé en amont ou en aval du dispositif de réduction de la dureté de l'eau 90.
Le flux d'eau de production contenant la silice, et de préférence contenant avantageusement au moins un agent inhibiteur de précipitation de la silice et/ou au moins un agent dispersant est dirigé vers l'entrée 21 d'au moins un générateur de vapeur 20.
Selon un mode de réalisation particulier, la génération de vapeur d'eau et de l'eau de purge selon l'étape (d) (blowdown liquide) s'effectue à une température comprise entre 300 °C et 335 °C et une pression comprise entre 50 et 140 bars, de préférence entre 100 bars et 140 bars, par exemple pendant une durée comprise entre 10 et 60 minutes.
Selon une variante, le générateur de vapeur 20 génère approximativement 1 à 50 % en masse de blowdown liquide et 50 à 99 % en masse de vapeur d'eau, de préférence approximativement de 5 à 40 % en masse de blowdown liquide et 60 à 95 % en masse de vapeur, et encore plus préférablement environ 15 à 30 % en masse de blowdown liquide et 70 à 85 % en masse de vapeur. Ainsi, à titre d'exemple, la quantité d'eau de purge séparée de la vapeur est comprise entre 15 et 30%, plus spécifiquement entre 20 et 25% par rapport à la quantité d'eau entrée.
En général, la sortie d'eau de purge 28 est située dans la partie basse du générateur de vapeur 20.
Selon un mode de réalisation, le générateur de vapeur produit une vapeur d'eau de très haute qualité qui peut être utilisée par exemple pour être injectée dans un sol pour extraire des huiles lourdes.
Selon une variante, le procédé et l'installation selon l'invention ne comprennent pas d'étape ou de dispositif d'évaporation de l'eau de purge provenant du générateur de vapeur (blowdown). Le déposant a trouvé que dans un procédé SIBE l'énergie est notamment consommée par l'évaporation du blowdown. Cette évaporation est donc avantageusement évitée dans la présente invention.
Avantageusement, le blowdown est envoyé vers au un moins un dispositif de filtration 30 de la silice. Ainsi, la silice est avantageusement éliminée après sa concentration dans le flux de blowdown du générateur de vapeur 20.
Selon une variante, l'ajout d'agent de précipitation de silice à partir de la source d'agent de filtration 50 peut être réalisé à un endroit quelconque de la communication entre la sortie 28 du blowdown issu du générateur de vapeur 20 et l'entrée 31 du dispositif de filtration 30.
Selon une variante, la communication entre la sortie 28 du générateur de vapeur 20 et l'entrée 31 du dispositif de filtration 30 est réalisée avec le passage dans au moins une unité ou dispositif de précipitation de la silice.
Selon un mode de réalisation, la précipitation de la silice est du type par cristallisation avec adsorption de la silice sur les cristaux. Selon un autre mode de réalisation, la silice est de préférence précipitée sous forme de silice colloïdale.
Comme agent de précipitation de la silice, on peut citer à titre d'exemples l'oxyde de magnésium (MgO), le chlorure de magnésium (MgCI2), le chlorure férique, l'oxyde d'aluminium, le sulfate d' aluminium, l'oxyde de calcium, l'oxyde d'aluminium, les oxydes d'aluminium, de silicium et du titane, l'hydroxyde de sodium, ou l'un quelconque de leurs mélanges. Selon une variante, on peut par exemple former des cristaux d'hydroxydes de magnésium absorbant la silice présente dans l'eau. La silice présente dans le flux aqueux passe d'un état soluble à l'état insoluble.
En général, la quantité d'agent de précipitation de la silice est comprise entre 0.8 et 1 .5, de préférence entre 1 et 1 .2, parties en masse pour 1 partie en masse de silice. Avantageusement, on peut utiliser une quantité de MgO comprise entre 500 et 2000 ppm. Avantageusement, on peut utiliser une quantité d'hydroxyde de sodium comprise entre 50 et 300 ppm.
Selon une variante, on peut ajouter un agent inhibiteur de l'activité de l'inhibiteur de précipitation de la silice pour faire précipiter la silice (appelé ici agent bloquant). Ainsi le procédé ou installation peut comprendre un ou plusieurs réservoirs d'au moins un agent bloquant.
Le pH du flux est de préférence maintenu entre 9,5 et 1 1 ,2, et de préférence entre 10,0 et 10,8 pour optimiser la précipitation de silice. Il est ainsi possible, selon une variante, d'ajouter au moins un agent de modification du pH ou un agent tampon du pH. Par exemple on peut ajouter un agent basique, comme par exemple l'hydroxyde de sodium ou le carbonate de sodium. La durée de la précipitation est suffisante pour rendre la silice insoluble. La durée de la précipitation ne doit de préférence pas être trop longue pour limiter la taille des précipités formés s'ils croient. Le flux du blowdown en aval de l'ajout de l'agent de précipitation est donc constitué ou comprend une suspension de silice précipitée dans le fluide liquide. Il faut noter ici que le flux d'extraction peut comprendre des particules de silice déjà à l'état insoluble. La concentration de silice insoluble dans le flux est donc supérieure après ajout de l'agent de précipitation.
Le flux contenant la silice précipitée est dirigé vers au moins un dispositif de filtration 30. Selon une variante, ce flux est particulier en ce qu'il comprend au moins un agent inhibiteur de précipitation, un agent de précipitation de la silice, et éventuellement au moins un agent dispersant de schmoo.
Selon une variante, le procédé ou installation peut comprendre des moyens d'élimination ou de réduction de la quantité d'agent dispersant et/ou d'agent inhibiteur de précipitation circulant dans le flux circulant dans le procédé ou installation.
Le flux est également particulier en ce qu'il comprend une forte concentration de silice, en général cinq fois plus concentrée qu'un flux d'eau d'extraction d'huiles lourdes. La concentration de silice totale peut donc atteindre 1200 ppm, voire 1500 ppm, voire encore 2000 ppm.
Selon une variante, l'eau de purge (228) contenant de la silice selon l'étape (e) présente une concentration en silice totale supérieure ou égale à 600, de préférence supérieur ou égale à 800 milligrammes par litre (mg/l).
De préférence le dispositif de filtration 30 comprend une plusieurs membranes céramiques filtrant la silice précipitée.
De tels dispositifs sont décrits dans la demande de brevet américain US
2009/0056940, incorporée ici par référence. Les dispositifs de filtration, de préférence par membrane céramique sont connus de l'homme du métier. On peut se référer par exemple aux brevets US 6 165 553 et US 5 61 1 931 , incorporés ici par référence. Différentes tailles de pores de membranes sont disponibles pour la filtration de silice et couvrent la microfiltration l'ultrafiltration et la nanofiltration. Les membranes peuvent être utilisées en mode de filtration tangentielle. Ce mode présente l'avantage de maintenir un fort taux de filtration des membranes en comparaison aux modes de filtration, notamment par flux direct. Le flux sortant du dispositif de filtration, appelé perméat ou filtrat 238, est substantiellement débarrassé de la silice précipitée, qui est retenue en amont de la membrane de filtration, avec éventuellement d'autres composés retenus par la membrane de filtration. Les éléments retenus par la membrane sont dénommés rétentat. La séparation est en général menée par la différence de pression au travers de la membrane ou la pression trans-membranaire. Avantageusement, selon la présente invention, la pression générée par le procédé (50-100 bars, par exemple) est suffisante pour assurer la filtration au travers la membrane du dispositif de filtration. Eventuellement, on peut prévoir un dispositif supplémentaire de pressurisation en amont du dispositif de filtration.
Les turbulences générées par la vélocité du flux tangentiel permettent un décolmatage de la membrane. Le dispositif de filtration peut également prévoir une unité ou dispositif de décolmatage pour éviter ou limiter le colmatage de la membrane par au moins la silice précipitée, voire les éventuels autres précipités présents dans le flux entrant dans le dispositif de filtration.
Une partie du perméat peut être recyclée en amont du dispositif de filtration. Selon une variante, un fort taux de recirculation du perméat est maintenu dans le dispositif de filtration.
Généralement, le flux sortant de perméat représente environ 1 à 10 % en volume du flux entrant dans le dispositif de filtration 30.
Par exemple, la concentration de silice dans le perméat peut-être de 10 à 50 ppm et présenter un pH de 8 à 12, et par exemple de 9,5 à 1 1 ,2.
Selon un mode de réalisation particulier, le flux du blowdown du générateur de vapeur sortant du dispositif de filtration est recyclé sous la forme d'un flux d'eau sensiblement exempt de silice précipitée. Le recyclage est effectué vers la source 10 d'eau contenant la silice, de préférence en aval de la communication 48 de la source 40 d'inhibiteur de précipitation de silice avec la source 10 d'eau contenant la silice et en aval de la communication 68 de la source de dispersant avec la source 10 d'eau contenant la silice. Selon une variante le taux de recyclage du flux de blowdown peut être supérieur à 80%, de préférence supérieur à 90%. Selon une variante, le flux de perméat sortant du dispositif de filtration 30 est dirigé à partir de la sortie 38 du dispositif de filtration 30 vers l'entrée 81 d'au moins un dispositif d'osmose inverse 80. Les dispositifs d'osmose inverse sont bien connus de l'homme du métier.
Le flux sortant du dispositif d'osmose inverse 80 est dirigé vers la source 10 d'eau contenant la silice, en amont ou en aval de la communication 48 de la source 40 d'inhibiteur de précipitation de silice avec la source 10 d'eau de production et en amont ou en aval de la communication 68 de la source de dispersant avec la source 10 d'eau de production. Lorsqu'un réservoir de stockage de la source d'eau 10 de production est utilisé, on dirige, selon une variante, le flux sortant du dispositif d'osmose inverse 80 en aval du réservoir.
Selon une variante particulière, lorsque l'installation ou le procédé comprend un dispositif d'échange d'ions 90, le flux sortant du dispositif de filtration 30 ou du dispositif d'osmose inverse 80 est dirigé vers la communication 18 de la source 10 d'eau de production, en amont du dispositif d'échange d'ions 90.
La figure 1 illustre un exemple simplifié de schéma bloc (diagramme bloc) d'une installation spécialement adaptée à la mise en œuvre d'un procédé selon l'invention comprenant un agencement spécifique qui ne saurait limiter l'invention.
La figure 2 illustre un exemple simplifié de schéma bloc d'une installation spécialement adaptée à la mise en œuvre d'un procédé comprenant un dispositif d'osmose inverse selon l'invention avec un agencement spécifique qui ne saurait limiter l'invention.
La figure 3 illustre un exemple simplifié de schéma bloc d'une installation spécialement adaptée à la mise en œuvre d'un procédé comprenant un dispositif de traitement de la dureté de l'eau selon l'invention avec un agencement spécifique qui ne saurait limiter l'invention.
La figure 4 illustre un exemple simplifié de schéma bloc d'une installation selon la figure 1 mise en œuvre dans le cadre d'extraction d'huiles lourdes.
Plus particulièrement, selon la figure 1 , la source 10 d'eau de production extraction contenant de la silice est issue de préférence d'un procédé d'extraction d'huiles lourdes de sols, et en particulier de formations sous-terraines. L'eau d'extraction est en général stockée dans un ou plusieurs réservoirs de stockage. L'eau d'extraction a généralement subi un traitement de séparation des huiles contenues dans celles-ci pour en limiter la quantité. L'eau d'extraction est en générale stockée dans un réservoir de stockage. Sur la conduite de communication 18 est piquée au moins une conduite en communication 48 avec une source 40 d'au moins un inhibiteur de précipitation de silice stocké par exemple dans un ou plusieurs réservoirs. Sur la conduite de communication 18 est piquée au moins une conduite en communication 68 avec une source 60 d'au moins un agent de dispersion de composés organiques solides (« schmoo ») contenus dans le flux d'eau d'extraction, ledit agent de dispersion pouvant être stocké par exemple dans un ou plusieurs réservoirs. Le flux d'eau de production contenant notamment la silice, au moins un agent de dispersion et au moins un inhibiteur de précipitation est dirigé vers au moins un générateur de vapeur 20 par l'intermédiaire d'au moins une conduite en communication 18 avec une entrée 21 du générateur de vapeur 20 pour injecter dans le générateur de vapeur 20 un flux d'eau d'extraction à vaporiser. Le générateur de vapeur 20, de préférence du type OTSG, génère au moins un flux de vapeur d'eau en sortie 25, par exemple qui peut être ensuite utilisé pour l'extraction d'huiles lourdes dans un sol, typiquement une formation sous-terraine, et génère un flux de purge d'eau 228 appelé blowdown en sortie 28. Le flux de blowdown 228 est dirigé par l'intermédiaire de la conduite de communication de la sortie 28 vers l'entrée 21 d'au moins un dispositif de filtration 30 par membrane 36, de préférence du type à membrane céramique, pour la filtration de la silice précipitée. En amont du dispositif de filtration 30 est piquée au moins une conduite en communication 48 avec au moins une source 40 d'au moins un inhibiteur de précipitation de silice. La précipitation de la silice peut avoir lieu dans la conduite de communication de la sortie 28 vers le dispositif de filtration 30 ou dans au moins une unité de précipitation, non représentée, de préférence spécialement adaptée à former une zone de précipitation de la silice. Le rétentat 270 de silice précipitée est par exemple dirigé par une conduite de purge 70 vers un zone de traitement de la silice et éventuellement des autres composés du rétentat 270. Le perméat 238, comprenant l'eau filtrée est dirigé à partir de la sortie 38 vers la source 10 d'eau de production, par exemple en amont ou en aval des piquages de conduite en communication 48 avec une source 40 d'au moins un inhibiteur et en communication 68 avec une source 60 d'au moins un agent de dispersion de composés organiques solides (« schmoo »).
La figure 2 illustre un diagramme bloc simplifié d'une installation et d'un procédé comprenant un dispositif d'osmose inverse 90. Le flux de perméat 238 sortant du dispositif de filtration 30 est dirigé par une conduite de communication de la sortie 38 vers l'entrée 81 d'au moins un dispositif d'osmose inverse 80, notamment pour la production d'un perméat de très haute qualité. Le flux de haute qualité sortant du dispositif d'osmose inverse est dirigé par une conduite de communication 88 vers la source d'eau d'extraction 10, par exemple en amont ou en aval des piquages de conduites de communication 48 avec une source 40 d'au moins un inhibiteur et de communication 68 avec une source 60 d'au moins un agent de dispersion de composés organiques solides (« schmoo »). La figure 3 illustre un diagramme bloc simplifié d'une installation et d'un procédé comprenant un dispositif d'échange d'ions 90 situé sur la conduite de communication 18 entre la source 10 d'eau d'extraction et le générateur de vapeur 20. L'eau d'extraction de la source 10 est dirigée vers l'entrée 91 du dispositif d'échange d'ions 90. Une purge 93 permet de soutirer les déchets retenus dans le dispositif d'échange d'ions 90. Le flux sortant du dispositif d'échange d'ions 90 est dirigé par une conduite en communication 98 avec l'entrée 21 du générateur de vapeur 20 pour sa vaporisation. Le dispositif d'échange d'ions 90 est situé avantageusement en amont des piquages de la conduite en communication 48 avec une source 40 d'au moins un inhibiteur et de la conduite en communication 68 avec une source 60 d'au moins un agent de dispersion de composés organiques solides (« schmoo »).
Les températures, pression, débits, taux de recyclages, et autres paramètre de fonctionnement du procédé et dispositif de l'invention sont fixés par l'homme du métier selon ses connaissances générales.
Le procédé et installation selon l'invention sont spécialement adaptés au domaine pétrolier, notamment pour l'extraction ou la production d'huiles lourdes, de bitumes ou de sables bitumeux. Ainsi l'invention concerne un procédé et installation mettant en œuvre un procédé ou installation selon l'invention.
Plus précisément, l'invention concerne, comme illustré par exemple par la figure 4, une méthode d'extraction d'huiles lourdes d'un sol par injection de vapeur, ledit procédé comprenant au moins :
(i) la génération de vapeur d'eau selon un procédé de production de vapeur d'eau selon l'invention, ladite méthode comprenant au moins les étapes suivantes :
(ii) l'injection dans un sol, de préférence une formation sous-terraine, d'au moins un flux de vapeur d'eau 25 produit selon l'étape (d) du procédé de production de vapeur d'eau selon l'invention par l'intermédiaire d'au moins un puits injecteur 100 ;
(iii) la récupération à partir d'au moins un puits producteur 1 10 d'au moins un flux d'huiles lourdes 1 18 et d'au moins un flux d'eau condensée contenant des huiles lourdes 1 19;
(iv) la séparation dans au moins un dispositif de séparation 130 de l'eau et des huiles lourdes à partir du flux d'eau condensée contenant des huiles lourdes pour générer un flux d'eau déshuilée 138 et d'un flux d'huiles lourdes 135;
(v) l'utilisation d'un flux d'eau déshuilée selon l'étape (iv) comme source 10 d'eau contenant de la silice selon l'étape (a) du procédé de production de vapeur d'eau selon l'invention.
La présente invention concerne encore une installation pétrolière comprenant : - au moins une installation de production de vapeur d'eau 1 selon l'invention ;
- au moins un puits injecteur 100 de vapeur d'eau dans un sol ;
- au moins un puits producteur 1 10 d'huiles lourdes, de bitumes ou sable bitumeux, et de l'eau d'extraction ;
- au moins un dispositif de séparation 130 de l'eau d'extraction et des huiles lourdes, de bitumes ou sable bitumeux, comprenant au moins ;
- une sortie de flux d'huiles lourdes 135 sensiblement exempt d'eau
- une sortie de flux d'eau 138 sensiblement exempt d'huiles lourdes ;
- ladite sortie de flux d'eau 138 formant source 10 d'eau contenant la silice,
- la sortie de vapeur d'eau 25 de l'installation de production de vapeur d'eau 1 selon l'invention, étant en communication avec au moins un puits injecteur 100.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Procédé de production de vapeur d'eau comprenant au moins :
(a) la production d'eau contenant de la silice à partir d'une source (10) d'eau contenant de la silice ;
(b) l'ajout d'au moins un inhibiteur de précipitation de silice à l'eau contenant de la silice préalablement à l'entrée dans un générateur de vapeur d'eau (20), à partir d'une source (40) d'au moins un inhibiteur de précipitation de silice ;
(c) la fourniture de l'eau, contenant de la silice et au moins un inhibiteur de précipitation, au générateur de vapeur d'eau (20) pour générer en sortie du générateur un flux de vapeur d'eau (25) et une purge d'eau (228);
(d) la génération d'un flux de vapeur d'eau (25) et d'une eau de purge (228) dans le générateur (20) ;
(e) l'ajout à l'eau de purge (228) sortant du générateur (20) d'au moins un agent de précipitation de silice, à partir d'au moins une source (50) d'au moins un agent de précipitation de silice ;
(f) le traitement de l'eau de purge (228) dans au moins un dispositif de filtration (30) par membrane filtrant la silice pour générer (i) un perméat (238) d'eau dirigé vers la source (10) d'eau contenant de la silice et (ii) un rétentat (270) de silice précipitée.
2. - Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la génération d'un flux de vapeur d'eau (25) et de l'eau de purge (228) selon l'étape (d) s'effectue dans une installation de type à circulation forcée à une passe avec évaporation partielle (OTSG).
3.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel la production d'eau contenant de la silice selon l'étape (a) présente une concentration en silice totale inférieure ou égale à 400 milligrammes par litre (mg/l).
4. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'eau de purge (228) contenant de la silice selon l'étape (e) présente une concentration en silice totale supérieure ou égale à 600, de préférence supérieur ou égale à 800 milligrammes par litre (mg/l).
5. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel au moins un agent dispersant de composés organiques solides est ajouté à la source (10) d'eau contenant la silice, à partir d'au moins une source (60) d'agent dispersant.
6. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le perméat (238) sortant du dispositif de filtration (30) est dirigé à partir de la sortie (38) du dispositif de filtration (30) vers l'entrée (81 ) d'au moins un dispositif d'osmose inverse (80).
7. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel au moins un dispositif d'échange d'ions (90) réduit la dureté de l'eau.
8. - Méthode d'extraction d'huiles lourdes d'un sol par injection de vapeur, ledit procédé comprenant au moins :
(i) la génération de vapeur d'eau selon un procédé tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 7, ladite méthode comprenant au moins les étapes suivantes :
(ii) l'injection dans un sol, de préférence une formation sous-terraine, d'au moins un flux de vapeur d'eau (25) produit selon l'étape (d) du procédé tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 7 par l'intermédiaire d'au moins un puits injecteur ;
(iii) la récupération à partir d'au moins un puits producteur (1 10) d'au moins un flux d'huiles lourdes (1 18) et d'au moins un flux d'eau condensée contenant des huiles lourdes (1 19);
(iv) la séparation dans au moins un dispositif de séparation (130) de l'eau et des huiles lourdes à partir du flux d'eau condensée contenant des huiles lourdes pour générer un flux d'eau déshuilée (138) et d'un flux d'huiles lourdes (135);
(v) l'utilisation d'un flux d'eau déshuilée selon l'étape (iv) comme source (10) d'eau contenant de la silice selon l'étape (a) du procédé tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 7.
9. - Installation de production de vapeur d'eau (1 ) comprenant au moins:
- un générateur de vapeur d'eau (20) comprenant au moins :
- une entrée d'eau (21 ),
- une sortie de vapeur d'eau (25), et
- une sortie d'eau de purge (28) ;
- une source (10) d'eau contenant de la silice en communication (18) avec une entrée d'eau (21 ) du générateur de vapeur (20) ;
- une source (40) d'au moins un inhibiteur de précipitation de silice en communication (48) avec la source (10) d'eau contenant la silice ; - une source (50) d'au moins un agent de précipitation de la silice en communication (58) avec la sortie d'eau de purge (28) du générateur de vapeur d'eau (20) en amont d'une entrée (31 ) d'un dispositif de filtration (30),
- un dispositif de filtration (30) de silice précipitée comprenant au moins :
- une membrane (36) filtrant la silice précipitée,
- une entrée (31 ) d'eau de purge provenant du générateur de vapeur d'eau
(20),
- une sortie (38) d'eau du dispositif de filtration de silice,
- une purge (70) de silice précipitée,
- la sortie (38) d'eau du dispositif de filtration de silice étant en communication avec la source (10) d'eau contenant de la silice,
- ladite sortie d'eau de purge (28) du générateur de vapeur (20) étant en communication avec une entrée du dispositif (30) de filtration de silice précipitée.
10. - Installation selon la revendication 9, dans laquelle ladite installation comprend en outre une source (60) d'au moins un agent dispersant en communication avec la source (10) d'eau contenant la silice.
1 1 . - Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 10, dans laquelle ladite installation comprend un dispositif d'osmose inverse (80) situé en aval du dispositif de filtration (30) et en amont de la source (10) d'eau contenant la silice, ledit dispositif d'osmose inverse (80) comprenant une entrée (81 ) en communication avec le filtrat (238) d'eau du dispositif de filtration (30), ledit dispositif d'osmose inverse (80) générant un flux d'eau purifiée en sortie (88) dirigé vers la source (10) d'eau contenant la silice.
12. - Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 1 1 , comprenant un ou plusieurs dispositifs de réduction de la dureté de l'eau (90) de la source (10) d'eau contenant la silice.
13. - Installation pétrolière comprenant :
- au moins une installation telle que définie selon l'une quelconque des revendications 9 à 12 ;
- au moins un puits injecteur (100) de vapeur d'eau dans un sol ;
- au moins un puits producteur (1 10) d'huiles lourdes, de bitumes ou sable bitumeux, et de l'eau d'extraction ; - au moins un dispositif de séparation (130) de l'eau d'extraction et des huiles lourdes, de bitumes ou sable bitumeux, comprenant au moins ;
- une sortie de flux d'huiles lourdes (135) sensiblement exempt d'eau
- une sortie de flux d'eau (138) sensiblement exempt d'huiles lourdes ;
- ladite sortie de flux d'eau (138) formant source (10) d'eau contenant la silice,
- la sortie de vapeur d'eau (25) de l'installation telle que définie selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, étant en communication avec au moins un puits injecteur (100).
PCT/EP2015/055451 2014-03-21 2015-03-16 Procédé d'extraction d'huiles lourdes et de génération de vapeur d'eau Ceased WO2015140111A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA2942601A CA2942601A1 (fr) 2014-03-21 2015-03-16 Procede d'extraction d'huiles lourdes et de generation de vapeur d'eau

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1452419A FR3018800B1 (fr) 2014-03-21 2014-03-21 Procede d'extraction d'huiles lourdes et de generation de vapeur d'eau
FR1452419 2014-03-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015140111A1 true WO2015140111A1 (fr) 2015-09-24

Family

ID=51518858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/055451 Ceased WO2015140111A1 (fr) 2014-03-21 2015-03-16 Procédé d'extraction d'huiles lourdes et de génération de vapeur d'eau

Country Status (3)

Country Link
CA (1) CA2942601A1 (fr)
FR (1) FR3018800B1 (fr)
WO (1) WO2015140111A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114671554A (zh) * 2020-12-24 2022-06-28 大连波美科技有限公司 一种含有胍盐的污水零排放系统及应用方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5611931A (en) 1995-07-31 1997-03-18 Media And Process Technology Inc. High temperature fluid separations using ceramic membrane device
US6165553A (en) 1998-08-26 2000-12-26 Praxair Technology, Inc. Method of fabricating ceramic membranes
US6234183B1 (en) 1998-02-13 2001-05-22 Atlantic Richfield Company Method for removing deposits comprising heavy hydrocarbonaceous materials and finely divided inorganic materials from a flow line using a surfactant composition
CA2475048A1 (fr) 2003-08-01 2005-02-01 Total Sa Procedes d'extraction d'huiles lourdes et de generation de vapeur d'eau comprenant l'utilisation d'inhibiteurs de depot de silice
US20070051513A1 (en) * 1999-05-07 2007-03-08 Ge Ionics, Inc. Treatment of Brines for Deep Well Injection
US20090056940A1 (en) 2007-08-27 2009-03-05 Hpd, Llc Process for Recovering Heavy Oil Utilizing One or More Membranes
WO2009071981A2 (fr) 2007-12-07 2009-06-11 Total S.A. Procédé d'inhibition de silice et d'évaporation par purge (sibe, silica inhibition and blowdown evaporation)
WO2009076258A1 (fr) 2007-12-07 2009-06-18 Nalco Company Composés bis-quaternaires respectueux de l'environnement pour inhiber la corrosion et éliminer les dépôts hydrocarbonés dans des applications relatives au pétrole et au gaz
WO2013158989A1 (fr) 2012-04-20 2013-10-24 Nalco Company Composition démulsifiante et son procédé d'utilisation
US20130292115A1 (en) * 2012-05-04 2013-11-07 Conocophillips Company Steam generator blowdown management

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5611931A (en) 1995-07-31 1997-03-18 Media And Process Technology Inc. High temperature fluid separations using ceramic membrane device
US6234183B1 (en) 1998-02-13 2001-05-22 Atlantic Richfield Company Method for removing deposits comprising heavy hydrocarbonaceous materials and finely divided inorganic materials from a flow line using a surfactant composition
US6165553A (en) 1998-08-26 2000-12-26 Praxair Technology, Inc. Method of fabricating ceramic membranes
US20070051513A1 (en) * 1999-05-07 2007-03-08 Ge Ionics, Inc. Treatment of Brines for Deep Well Injection
CA2475048A1 (fr) 2003-08-01 2005-02-01 Total Sa Procedes d'extraction d'huiles lourdes et de generation de vapeur d'eau comprenant l'utilisation d'inhibiteurs de depot de silice
FR2858314A1 (fr) 2003-08-01 2005-02-04 Total Sa Procedes d'extraction d'huiles lourdes et de generation de vapeur d'eau comprenant l'utilisation d'inhibiteurs de depot de silice
US20090056940A1 (en) 2007-08-27 2009-03-05 Hpd, Llc Process for Recovering Heavy Oil Utilizing One or More Membranes
WO2009071981A2 (fr) 2007-12-07 2009-06-11 Total S.A. Procédé d'inhibition de silice et d'évaporation par purge (sibe, silica inhibition and blowdown evaporation)
WO2009076258A1 (fr) 2007-12-07 2009-06-18 Nalco Company Composés bis-quaternaires respectueux de l'environnement pour inhiber la corrosion et éliminer les dépôts hydrocarbonés dans des applications relatives au pétrole et au gaz
WO2013158989A1 (fr) 2012-04-20 2013-10-24 Nalco Company Composition démulsifiante et son procédé d'utilisation
US20130292115A1 (en) * 2012-05-04 2013-11-07 Conocophillips Company Steam generator blowdown management

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HSI, C.D.; DUDZIK, D.S.; LANE, R.H. ET AL.: "Formation Injectivity Damage Due to Produced Water Reinjection", SPE FORMATION DAMAGE CONTROL SYMPOSIUM, LAFAYETTE, LOUISIANA, USA, 7-10 FEBRUARY. SPE-27395-MS, 7 February 1994 (1994-02-07), Retrieved from the Internet <URL:http.//dx.doi.org/10.2118/27395-MS>
LY, K.T.; CHAN, A.; BOHON, W.M. ET AL.: "Novel Chemical Dispersant for Removal of Organic/Inorganic ''Schmoo'' Scale", PRODUCED WATER INJECTION SYSTEMS, 1998

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114671554A (zh) * 2020-12-24 2022-06-28 大连波美科技有限公司 一种含有胍盐的污水零排放系统及应用方法

Also Published As

Publication number Publication date
FR3018800A1 (fr) 2015-09-25
FR3018800B1 (fr) 2016-04-29
CA2942601A1 (fr) 2015-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8656999B2 (en) Water treatment using a direct steam generator
US10392283B2 (en) Method and apparatus for treating accompanied water from a well
US10160683B2 (en) Wastewater treatment processes employing high rate chemical softening systems
AU2009260960C1 (en) Process for separating solids from valuable or harmful liquids by vaporisation
US10287201B2 (en) Methods and systems for treating produced water
JP2010248431A (ja) 油水分離方法、それを用いた水再利用方法、およびそのシステム
AU2013239946B2 (en) Method for removing calcium, barium, magnesium and strontium from frac flowback
NO338600B1 (no) Fremgangsmåte for utvinning av hydrokarboner ved injisering av behandlet vann med lav saltholdighet inn i en hydrokarbon¬bærende formasjon
EP3160622B1 (fr) Procédé de traitement d&#39;un flux d&#39;eaux usées par filtration basse pression
CA2849984A1 (fr) Methodes de traitement et d&#39;utilisation d&#39;eau
US20160214878A1 (en) Treatment of produced water for supercritical dense phase fluid generation and injection into geological formations for the purpose of hydrocarbon production
AU2012356110B2 (en) Method and system for processing a stream comprising glycol based and kinetic hydrate inhibitors
WO2015198212A1 (fr) Systeme de regeneration d&#39;ethane-1,2-diol et procede associe
CA2845898A1 (fr) Procede de generation de vapeur d&#39;eau et procede de recuperation de petrole brut par drainage gravitaire assiste par injection de vapeur d&#39;eau (sagd) incluant ledit procede de generation de vapeur d&#39;eau
WO2015140111A1 (fr) Procédé d&#39;extraction d&#39;huiles lourdes et de génération de vapeur d&#39;eau
CA2475048C (fr) Procedes d&#39;extraction d&#39;huiles lourdes et de generation de vapeur d&#39;eau comprenant l&#39;utilisation d&#39;inhibiteurs de depot de silice
US10280102B1 (en) Methods to properly condition feed water for steam generators in oil-fields and the like
US10457849B2 (en) Method for controlling scale formation
EP3792223B1 (fr) Méthode d&#39;adoucissement optimisé d&#39;un effluent industriel alcalin sous pression de co2
EP4072701B1 (fr) Procede de regeneration d&#39;une solution aqueuse de meg contenant des sels avec traitement de la purge
Ganesh et al. Evaluation of potential beneficial reuse of San Ardo produced water
WO2011083421A1 (fr) Procede de traitement d&#39;eau et de production de vapeur et installation de production de vapeur
Marinescu et al. FUTURE PROCEDURES FOR IMPROVING INJECTION WATER QUALITY
FR3081861A1 (fr) Methode de traitement d&#39;un effluent industriel alcalin a l&#39;aide de co2

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15709714

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2942601

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15709714

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1