專利名稱：：水處理系統(tǒng)和方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及海水處理系統(tǒng)和方法，特別是處理鍋爐給水的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
：鍋爐通常需要軟水進料。硬水可能導致鍋爐組件結垢或產(chǎn)生其它問題。降低水硬度的一種方法是使用石灰_蘇打軟化法、熱石灰_蘇打軟化法或機械技術例如機械蒸氣壓縮。所有這些系統(tǒng)對于降低硬度均是有效的，但它們可能產(chǎn)生污泥或其它廢產(chǎn)物、操作昂貴、需要昂貴的化學品和/或人力需求和/或需要相當大的處理設備。2006年3月27日提交和代理人案巻號為TH2869的共同待審美國專利申請60/786，274公開了一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括鉆入地下地層中的井；井頂部的生產(chǎn)設施；與生產(chǎn)設施相連的蒸汽生產(chǎn)設施；其中蒸汽生產(chǎn)設施通過脫除一些離子和加入增大水的粘度和/或增加從地層中的烴采收的試劑從而產(chǎn)生水，和將水注入井中。共同待審美國專利申請60/786，274經(jīng)此引用全文并入本文。美國專利號6，537，456公開了一種處理水的方法，所述方法通過膜分離在弱酸陽離子交換樹脂中同時脫除硬度和非氫氧化物堿度。所述方法包括通過將pH調節(jié)至多至約10.5或更高，使勉強可電離組分(例如二氧化硅)電離。它們通過膜的分離明顯增強。硼、二氧化硅和TOC的通過降低到十分之一或更少。用含鹽最高的給水可以達到90%或更高的回收率，同時實現(xiàn)清洗頻率的明顯降低。用于水處理過程的裝置包括反滲透膜、混合床離子交換裝置、微米過濾器、紫外線殺菌裝置、脫碳酸鹽化裝置和電去離子裝置。美國專利號6，537，456經(jīng)此引用全文并入本文。公布的PCT申請WO2007/138327公開了一種水處理系統(tǒng)和一種供應具有適合于注入載油儲層中的控制鹽度的水的方法，所述方法包括以下步驟使第一給水供應基本脫鹽，以提供具有低鹽度的第一處理水供應；處理第二給水供應，以提供二價離子濃度相對第二給水供應降低且鹽度比第一處理水供應高的第二處理水供應；和混合第一處理水供應與第二處理水供應，以提供具有適合于注入載油儲層中的所需鹽度的混合水供應。第一給水供應優(yōu)選通過反滲透處理。第二給水供應優(yōu)選通過納米過濾處理。公布的PCT申請WO2007/138327經(jīng)此引用全文并入本文。公布的PCT申請WO2006/134367公開了一種從多孔地下載烴地層中采收烴的方法，所述方法包括(a)利用具有第一表面和第二表面的膜通過反滲透降低鹽水源水的鹽度，所述反滲透通過以下步驟進行(i)將鹽水源水加到膜的第一表面，和(ii)從膜的第二表面脫除鹽度降低的處理水；和(b)將處理水注入地層中；其中相對于溶解的固體，所述膜對水是選擇性可滲透的，使得當(i)鹽水源水的總溶解固體含量為至少17，500卯m和(ii)施加的跨膜壓力大于跨膜滲透壓且在45-90bar(4.5-9.0MPa)的范圍內時，處理水的總溶解固體含量為500-5000卯m。公布的PCT申請WO2006/134367經(jīng)此引用全文并入本文。公布的PCT申請WO2005/119007公開了一種從多孔地下載烴地層中采收烴的方法，所述方法包括以下步驟a)至少向脫鹽組件的反滲透裝置上添加總溶解固體含量(總鹽度)為至少10，000ppm的高鹽度水進料物流；b)在高于高鹽度水進料物流的滲透壓的壓力下，驅使一部分高鹽度水進料物流穿過脫鹽組件的反滲透裝置中的膜，同時使至少一部分溶解固體不穿過所述膜，從而產(chǎn)生總鹽度小于5，OOOppm的處理后低鹽度水產(chǎn)物物流和濃縮的廢鹽水物流，其中由高鹽度水進料物流在膜的進料側上施加的靜壓頭提供了為克服滲透壓所需壓力的至少主要分量；c)將低鹽度水產(chǎn)物物流從注射井中注入載烴地層中；d)用低鹽度水產(chǎn)物物流朝著聯(lián)合的生產(chǎn)井置換烴；和e)通過生產(chǎn)井從地層中采收烴。公布的PCT申請WO2005/119007經(jīng)此引用全文并入本文。因此，本領域中需要產(chǎn)生減少的污泥和其它廢產(chǎn)物的水處理系統(tǒng)。本領域中還需要操作更便宜的鍋爐水處理系統(tǒng)。本領域中還需要可以在無需昂貴的化學品和/或人力需求的條件下操作的鍋爐水處理系統(tǒng)。本領域中還需要利用更小和/或更輕的處理設備操作的鍋爐水處理系統(tǒng)。本領域中還需要產(chǎn)生用于強化油采收方法的蒸汽和/或水的水處理系統(tǒng)。
發(fā)明內容在一個方面，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括鉆入含烴地下地層中的井；供水；蒸汽生產(chǎn)設施，所述蒸汽生產(chǎn)設施包括過濾器，以脫除供水中至少80%的二價陽離子；交換樹脂，以脫除已經(jīng)通過過濾器的過濾水物流中至少80%的二價陽離子；與井和蒸汽生產(chǎn)設施相連的蒸汽注入設施，用于將蒸汽和/或水注入井中。在另一方面，本發(fā)明涉及一種方法，所述方法包括過濾供水，以從水中脫除至少80%的二價陽離子；用交換樹脂進一步處理過濾水，以從過濾水中脫除至少80%的剩余二價陽離子；和使過濾和處理后的水沸騰，以產(chǎn)生蒸汽。根據(jù)以下說明書和所附的權利要求，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點將是明顯的。圖l是給水處理系統(tǒng)。圖2是給水處理系統(tǒng)。圖3是給水處理系統(tǒng)。圖4是給水處理系統(tǒng)。圖5是給水處理系統(tǒng)。具體實施例方式在一個方面，本文公開的實施方案涉及水處理方法和系統(tǒng)。特別地，本文公開的實施方案涉及處理高鹽度水，以產(chǎn)生能夠用作鍋爐給水以產(chǎn)生海上強化油采收操作中使用的蒸汽的較低鹽度水。圖1-給水處理系統(tǒng)參考圖l，顯示了本公開內容的蒸汽注入循環(huán)的一個實施方案。如圖1中所示，使給水110經(jīng)歷水處理過程112，以產(chǎn)生鍋爐給水114。在送至"單程"蒸汽發(fā)生器116以產(chǎn)生用于油采收操作的蒸汽118之前，使給水110在水處理過程112中脫鹽。通常，蒸汽發(fā)生5器116要求鍋爐給水114的總溶解鹽(TDS)小于8，000卯m。但本領域技術人員將認識到，根據(jù)使用的蒸汽發(fā)生器的類型，TDS要求可能變化，和可能例如低至500、250、100、或接近O卯m。處理前，給水110的TDS可能根據(jù)來源而變化；但在海上操作中，給水IIO通常是TDS為30，000ppm-40，OOOppm的海水。將蒸汽發(fā)生器116中產(chǎn)生的高壓蒸汽118轉移至井墊120，和通過蒸汽注射井122注入以流化地層內的油。蒸汽118最終冷凝，和產(chǎn)生遷移通過地層的油/水混合物。油/水混合物126從生產(chǎn)井124中產(chǎn)生。將油/水混合物126送至油/水分離器128，其中使油產(chǎn)物130與水分離并回收用于銷售。將產(chǎn)生的水物流132在脫油過程134中進一步脫油。隨后使脫油水物流136與給水110組合，和經(jīng)歷水處理112，以進一步在蒸汽注入或其它操作中再次使用。在一些實施方案中，鍋爐給水114可以旁路通過蒸汽發(fā)生器116和以液相直接注入注射井122中，和/或作為與蒸汽118的混合物直接注入注射井122中。圖2-給水處理系統(tǒng)參考圖2，顯示了本公開內容的一個實施方案的水處理過程。如圖2中所示，將給水210加至用于第一脫鹽過程的膜212，由此將給水分離成滲透物物流214和廢物物流216。隨后，來自膜212的滲透物物流214進入用于第二脫鹽過程的離子交換劑。離子交換劑220中的第二脫鹽過程產(chǎn)生TDS濃度適合于在蒸汽發(fā)生器(未顯示)中使用的鍋爐進料物流222和廢物物流224。膜212可以是離子選擇性膜，其可以選擇性阻止或至少降低硬化或形成污垢的離子(例如硫酸根、鈣、鎂和碳酸氫根離子)穿過它，同時允許水和無害離子(例如鈉和鉀離子)穿過它。膜的選擇性可能是膜的特定性質的函數(shù)，包括膜的孔徑和電荷。例如，聚酰胺膜可以用于選擇性阻止或至少減少硫酸根、鈣、鎂和碳酸氫根離子穿過它。在特定實施方案中，膜212可以減少存在的硬度離子(即二價陽離子)至少90%，或在另一個實施方案中減少至少95%。膜212可以是納米過濾膜。適合于在本公開內容的處理方法中使用的市售納米過濾膜的實例可以包括SEAS0FTTM8040DK、SEAS0FTTM8040DL和DESALDS-5(以上所有均可以從GEOsmonics(Trevose，PA)獲得)以及FILMTECTMNF200系列(可從DowChemicalCompany(Minneapolis,MN)獲得)。關于離子交換劑220，本領域技術人員將理解到離子交換劑的類型可以取決于滲透物物流214的鹽度和加入鍋爐給水222的蒸汽發(fā)生器的鹽度要求。適合于在本處理方法中使用的離子交換劑的類型可以包括弱酸陽離子樹脂交換劑，強酸陽離子樹脂交換劑，和/或螯合陽離子交換劑。強酸陽離子樹脂交換劑通常限制于低硬度的TDS為約5，OOOppm的水，然而弱酸陽離子樹脂交換劑可以軟化海水鹽度為約36，OOOppm的水，和螯合陽離子交換劑可以從飽和鹽水中脫除硬度。通常，隨著給水鹽度增大，硬度成為重要的操作成本；但操作成本還可能包括用于使離子交換劑再生的再生劑的成本。例如，強酸陽離子樹脂交換劑通常使用氯化鈉再生劑，而弱酸陽離子樹脂交換劑和螯合陽離子交換劑可以使用酸性和堿性再生劑，因此可以基于給水的TDS選擇離子交換劑。弱酸陽離子樹脂交換劑可以從進料物流中脫除硬度的一種機理如下Ca2++2RC00H—(RCOO)2Ca+2H+H++HC03——H2C03—H20+C02在離開膜212之后，滲透物物流214可以在進入離子交換劑220之前，接著通過膜212。另外，雖然圖2圖示為僅具有單個膜212，本領域技術人員將理解到接著通過可以通過相同或附加的膜212。作為替代，每個膜可以具有多個陣列。例如，在雙陣列膜中，到達第一陣列的進料可以分成廢物物流和滲透物物流。隨后，來自第一陣列的廢物可以變成第二陣列的進料。隨后，第二陣列可以將它的進料分成廢物物流和滲透物物流。來自雙陣列膜的滲透物物流可以包括來自各陣列的滲透物物流。另外，在多個膜和/或陣列之間可以包括增壓泵，以克服陣列/膜之間由于第一陣列/膜的廢物物流的鹽度增大而造成的滲透壓升高。另外，可以使用多種膜的類型(例如納米過濾或反滲透膜)和/或組合。例如，第一膜可以是納米過濾膜，和來自納米過濾膜的滲透物物流可以第二次通過反滲透膜。膜的設計應對本公開內容的范圍沒有限制；相反，膜可以是例如螺旋式、中空纖維、管式、板框式、或盤式、或本領域中已知的其它設計。另外，根據(jù)所用的膜的類型，在進入過濾膜212中之前，可以將進料物流210加壓至低于溶液滲透壓的適當壓力。海水的滲透壓為約24bar;因此，可以對用于納米過濾膜的進料物流210加壓至少30-110bar，和對反滲透加壓至少40bar以進行。適合于在本公開內容的處理方法中使用的市售反滲透膜的實例可以包括AGTM8040F和AG8040-400(可從GEOsmonics(Trevose，PA)獲得)以及FILMTECSW30系列(可從DowChemicalCompany(Minneapolis,MN)獲得)。來自離子交換劑220的流出物(鍋爐給水物流222)可以接著通過離子交換劑220和/或膜212。本領域技術人員將理解到通過將來自膜212和/或離子交換劑220的脫鹽或部分脫鹽物流的至少一部分循環(huán)，可能在較低的操作壓力下達到較低的TDS。在一些實施方案中，隨后可以使鍋爐給水222通入鍋爐以產(chǎn)生蒸汽，所述蒸汽可以用于強化油采收操作中。在一些實施方案中，隨后可以將鍋爐給水222用于強化油采收操作中，例如通過注入地層中實現(xiàn)。任選地，本領域中已知的一種或多種添加劑例如表面活性劑和/或聚合物可以在注入前與水混合，或可以在沒有任何添加劑的條件下使用水。圖3-給水處理系統(tǒng)參考圖3，顯示了水處理過程。如圖3中所示，將給水310加至過濾器330，以脫除其中懸浮的顆粒物質332?？梢允褂枚喾N類型的過濾器，包括砂濾器或介質過濾器、過濾筒、超濾器和/或微濾器以及其它過濾器類型?？梢赃^濾給水，以具有5或更好的淤泥密度指數(shù)。在過濾出顆粒物質332之后，可以將化學品340加入給水物流310。可以加入進料物流的化學品種類可以包括例如酸、殺生物藥劑、防垢劑和/或螯合劑。可以任選加入適合的酸，例如硫酸、鹽酸、或任意其它適合的無機或有機酸，以將PH降低至理想值?？梢詫H降低至約4-8、或約5.5-6.5的pH。還可以加入殺生物藥劑以防止或降低微生物腐敗和/或控制硫酸鹽還原菌導致的變酸和腐蝕，例如溴_或腈_基化合物、季銨化合物、異噻唑啉酮、戊二醛和/或硫氰酸酯。此外，還可以向給水中加入防垢劑(例如聚丙烯酸)和/或金屬螯合劑(例如乙二胺四乙酸(EDTA)和六偏磷酸鈉(SHMP))。隨后可以使給水310通過除氣器350，其中還可以脫除給水310中溶解的游離不凝氣體例如氧、二氧化碳和氮?？梢约尤胱銐蛄康乃?40以充分降低pH，使得將結合的碳酸根轉化成游離的氣態(tài)二氧化碳。隨后，給水進入用于第一脫鹽過程的膜312，由此將給水312分離成滲透物物流314和廢物物流316。隨后，來自膜312的滲透物物流314進入用于第二脫鹽過程的離子交換劑320。離子交換劑320中的第二脫鹽過程產(chǎn)生TDS濃度適合于在蒸汽發(fā)生器(未顯示)中使用的鍋爐進料物流322和廢物物流324。膜312可以是納米過濾膜。離開膜312之后，滲透物物流314可以在進入離子交換劑320中之前，接著通過膜312。雖然圖3顯示為僅具有單個膜312，但是可以采取一次或多次接著通過相同或附加的膜(未顯示)?？梢允褂枚喾N類型的膜，例如納米過濾膜和/或反滲透膜。例如，第一膜可以是納米過濾膜，和來自納米過濾膜的滲透物物流可以第二此通過反滲透膜。在另一個實施方案中，來自離子交換劑320的流出物(鍋爐給水物流322或廢物物流324)可以接著通過離子交換劑320和/或膜312。另外，雖然圖3顯示在加至膜312之前，給水310暴露于化學添加劑340和除氣器350，但是這種相對位置不用于限定本公開內容的范圍。相反，化學添加劑340和/或除氣器350可以在膜312和離子交換劑320之間。另外，可以從本公開內容的水處理過程中排除過濾器330、化學添加劑340和/或除氣器350。在一些實施方案中，鍋爐給水322可以隨后流至鍋爐以產(chǎn)生蒸汽，所述蒸汽可以用于強化油采收操作中(例如通過注入注射井中)，用于吞吐方法中，用于SAGD方法中，或用于本領域中已知的其它EOR(強化采油)方法中。在一些實施方案中，鍋爐給水322可以隨后用于強化油采收操作中，例如通過注入地層中進行。任選地，本領域中已知的一種或多種添加劑例如表面活性劑和/或聚合物可以在注入之前與水混合，或者可以在無需任何添加劑的條件下使用水。圖4&5_給水處理系統(tǒng)現(xiàn)在參考圖4，圖示了在本發(fā)明的一些實施方案中用于蒸汽生產(chǎn)430的系統(tǒng)400。蒸汽生產(chǎn)430輸入未處理的水，例如來自水體、來自井、海水、城市供水或其它供水的水。在434處，可以從原水402中脫除一些陽離子，例如多價陽離子，如二價或三價陽離子。在440處，可以將處理水送至鍋爐，以產(chǎn)生蒸汽。隨后從蒸汽生產(chǎn)430中產(chǎn)出蒸汽403?，F(xiàn)在參考圖5，圖示了在本發(fā)明的一些實施方案中用于蒸汽生產(chǎn)530的系統(tǒng)500。蒸汽生產(chǎn)530輸入未處理的水502，例如來自水體、來自井、海水、城市供水或其它供水的水。在532處，可以完成初級過濾，以從水中脫除固體。在533處，可以脫除硫酸根(S04)。在534處，可以脫除一些二價陽離子，例如約60-99%的存在的二價陽離子?？梢悦摮亩r陽離子包括鎂(Mg)、f丐(Ca)、鐵(Fe)和/或鍶(Sr)。在一些實施方案中，533和534可以用納米過濾膜系統(tǒng)同時進行。在536處，任選地，可以脫除一些一價離子，例如約60-99%的存在的陽離子，例如鈉(Na)和/或鉀(K)，以及相關的陰離子，例如氯離子、氟離子、和/或溴離子。在538處，可以從水中脫除另外的二價陽離子，例如與輸入原水502相比，將鎂、鈣、和/或鍶的量降低至少于這些二價陽離子的約1%，少于約0.5%，少于約0.1%，或少于約0.01%。在一個實例中，可以通過使用弱酸離子交換樹脂脫除另外的二價陽離子。在540處，可以將水送至鍋爐，以生產(chǎn)蒸汽。蒸汽503可以通過蒸汽生產(chǎn)530產(chǎn)生。在一些實施方案中，水可以旁路通過鍋爐540，和輸出物流503可以是可用于在水驅EOR操作中注入地層中的液體水。在一些實施方案中，蒸汽生產(chǎn)430和/或530可以利用膜基系統(tǒng)，例如反滲透(RO)和/或納米過濾(NF)技術，例如用于海水脫鹽、過濾和/或純化。用于膜分離的滲透驅動力可以是跨膜凈壓力；這定義為進料壓力減去滲透物壓力或背壓，小于進料滲透壓和滲透物滲透壓之差。美國專利No.4，723，603利用NF膜，以從海水中具體脫除硫酸鹽。硫酸鹽可以通過NF膜脫除，和NF滲透物可以富含氯化鈉但貧含硫酸鹽。美國專利No.4，723，603經(jīng)此引用全文并入本文。美國專利No.4，341，629公開了使用2個R0組件使海水脫鹽，所述R0組件可以包括相同的膜，例如90%脫除率的纖維素三乙酸酯(CTA)R0膜，或兩種不同的膜，例如80%脫除率的CTA膜和98%脫除率的CTA膜。美國專利No.4，341，629經(jīng)此引用全文并入本文。美國專利No.5，238，574公開了使用多種R0膜組件以處理海水。例如，第一低壓R0膜之后可以是高壓R0膜，或可以使用系列低壓R0膜，以提供不同水質量的滲透物，或簡單地產(chǎn)生組合滲透物，其中來自一個組件的濃縮物物流變成串連的下一組件的進料物流。美國專利No.5，238，574經(jīng)此引用全文并入本文。在一些實施方案中，系統(tǒng)500可以包括來自含水進料源(例如來自海洋的海水)或含有一些二價和一價離子的任意鹽水源(例如從井中產(chǎn)出的水)的未處理水502。作為一個實例，原海水可以取自海洋，其取自海井或取自開放的入口，和最初經(jīng)歷利用大顆粒濾網(wǎng)(未顯示)的初級過濾532，和/或多介質過濾器(其可能通常是砂子和/或無煙煤)，任選接著是筒式過濾。在一些實施方案中，過程533、534和/或536可以包括一個或多個R0筒，所述R0筒可以位于一個或多個NF筒的下游。R0筒和/或NF筒可以是具有適合的膜特征的螺旋式半滲透性膜筒、或利用中空纖維技術制備的筒。例如，E.I.DuPont銷售中空細纖維(HFF)類型的R0筒，其由DuPont作為他們的HFFB-9筒進行銷售和可以使用。螺旋式半滲透性膜筒可以包括多個濾葉，所述濾葉是其間夾有一層多孔滲透物載帶材料例如聚酯纖維片材料的片狀半滲透性膜材料的各個封套。半滲透性膜材料可以是任意市售的那些材料。相鄰濾葉之間間隔的可以是間隔材料長度，所述間隔材料可以是織物或其它開放網(wǎng)孔、合成絲的網(wǎng)狀交叉設計，例如聚丙烯等的交叉擠出絲，或如以商標Vexar和Nalle出售的那些，它們提供用于將給水從一端至另一端泵送通過壓力容器的流動通道。這些交替的濾葉和間隔片的布置隨后可以螺旋纏繞在具有多孔側壁的中空管上，以產(chǎn)生直圓柱筒。美國專利No.4，842，736中公開了一種螺旋式分離筒，所述專利的公開內容經(jīng)此引用并入本文，所述螺旋式分離筒提供多個螺旋形進料通道，所述螺旋形進料通道從最終筒的一端至另一端軸向延伸，被處理的進料液體沿軸向方向流動通過所述通道。膜封套內，滲透液體在載體材料中沿螺旋形路徑向內流動，直至它達到多孔中心管，它在多孔中心管中集中和隨后通過多孔中心管軸向流至出口。在一些實施方案中，可以選擇R0筒和/或NF筒，以完成由海水等產(chǎn)生具有所需離子濃度的處理水物流的所需全部功能。RO元件或筒可以選自聚酰胺復合膜類的適合半滲透性膜，其中聚酰胺薄膜可以在多孔聚砜載體或類似物上界面間形成，所述多孔聚砜載體或類似物接著可以在高度多孔纖維襯料上形成?？梢栽O計肪膜，以除去大于約95%的溶解鹽，例如約98%或更多。適合的市售RO膜包括以下銷售的那些Osmonics的AG8040F和AG8040-400，Dow-FilmTec的SW30系列禾口LE，DesalinationSystems,Inc.的Desal-11，Hydranautics的ESPA，F(xiàn)luidSystems,Inc.的ULP禾口TriS印Corporation的ACM。可以使用設計用于選擇性除去二價或更高價離子的NF膜，和使用的NF元件或筒可以除去含水進料中最低約80%、例如大于約90%、或約95%、或約98%的二價或更高價離子。任選地，NF膜還可以至少適度減少一價離子含量，例如小于一價離子含量的約70%、或小于約50%、或小于約30%、或小于約20%。適合的市售NF膜可以以片狀或成品螺旋筒購得，和包括以下出售的那些:0smonics的Seasoft8040DK、8040DL和SesalDS-5，Dow-FilmTec的NF200系列和NF-55、NF-70和NF-90，DesalinationSystems,Inc.的DS-5和DS-51,Hydranautics的ESNA-400和FluidSystems,Inc.的TFCS。在一些實施方案中，可以使用機械方法，例如使未處理水502通過納米過濾膜，以在地面從水中脫除離子。海水可能含有約2700-2800ppm的二價S04—。納米過濾膜方法可以將該濃度533降低至約20-150卯m?？山档土蛩猁}含量至多約99%。在一些實施方案中，可以將化學品和/或添加劑注入未處理水502中，以阻止來自不溶性鹽沉淀的晶體原位生長?？梢栽诘孛鎸⒍喾N添加劑注入水中。在一些實施方案中，鹽水可以通過多級閃蒸、多效蒸餾、反滲透和/或蒸汽壓縮蒸餾經(jīng)由533、534和/或536處理。在鹽水預處理中已經(jīng)使用膜技術，以相對淡水降低鹽水的高離子含量。可以使用離子選擇性膜，所述離子選擇性膜選擇性阻止某些離子穿過它，同時允許水和其它離子穿過它。膜的選擇性可能是膜的特定性質的函數(shù)，包括膜的孔徑或電荷。因此，可以使用滿足這些標準的任意已知和市售離子選擇性膜。例如，聚酰胺膜對于選擇性阻止硫酸根、鈣、鎂和碳酸氫根離子穿過它是特別有效的，和可以用于過程533和/或534?？梢允褂蒙虡藶镾R90-400(FilmTecCorporation)或HydranauticsCTC-1的聚酰胺膜。在本發(fā)明的一些實施方案中，含有高濃度硬度離子(例如二價陽離子)的未處理水502通過離子選擇性膜534，從而形成硬度離子濃度降低的軟化鹽水。微濾(MF)、超濾(UF)、納米過濾(NF)和反滲透(R0)都是允許從流體中脫除多種中性或離子性分子的壓力驅動分離方法。微濾可以用于脫除大于約0.1微米的懸浮顆粒。超濾可以用于排除大于約5，000分子量的溶解分子。納米過濾膜可以用于使至少一些鹽通過，但是對分子量大于約200道爾頓的有機化合物具有高脫除率。反滲透膜可以用于高度除去幾乎所有的物種。雖然NF和RO都能夠排除鹽，但是它們通常選擇性不同。NF膜通常使一價離子通過，而維持對二價離子的高脫除率。相反，反滲透膜對幾乎所有的離子是相對不可滲透的，包括一價離子例如鈉和氯離子離子。NF膜有時被描述為"疏松的"R0膜。能夠從水中脫除溶解鹽的一種適合膜是纖維素乙酸酯膜，具有的選擇性源自載帶在相同材料的較厚的更多孔的層上的薄區(qū)分層。另一種適合膜由哌嗪或取代哌嗪制得。其它適合的膜包括聚合物，例如市售FilmTecNF40NF膜。在一些實施方案中，可以使用螺旋式過濾器筒，以在小體積中并入大量的R0或NF膜。這樣的元件可以通過圍繞穿孔滲透管纏繞進料間隔片、膜片和滲透間隔片制得。在一些實施方案中，可以利用界面聚合，以制備用于RO和NF分離的薄膜式復合膜。該方法通常作為胺和?；然虍惽杷狨ブg的縮聚進行。反滲透膜可以高度脫除幾乎所有的離子，包括鈉和氯離子。NF膜通常表征為能使分子量小于200道爾頓的中性分子和一價離子基本通過的那些。由于電荷相互作用，NF膜仍然通常具有對二價離子的高脫除率。還可以生產(chǎn)具有RO和NF之間的連續(xù)性質的膜。除了對至少一種物種的高脫除率之外，市售膜通常具有高的水滲透性。在一些實施方案中，用于RO和/或NF的膜可以是哌嗪基膜，其中并入聚合物中的含胺單體的至少60%可以是哌嗪或哌嗪衍生分子。哌嗪基膜的一個典型實例是FilmTecNF40NF膜，其通過在酸受體N，N-二甲基哌嗪存在下使哌嗪和TMC接觸制得。FilmTec市售膜NF45和SR90通過類似方法制得，其中向水和/或有機相中加入附加專用化學品。一些膜的特別有用的性質是能夠選擇性脫除一些分子，同時保留其它分子。例如，乳品工業(yè)已經(jīng)使用哌嗪基膜，以在脫除礦物的同時濃縮大中性分子(乳清和乳糖)。在其它情況下，需要在維持對二價離子的高脫除率的同時，使一價鹽通過。在一些實施方案中，過程434、533和/或534可以使用NF設備，例如膜。在一些實施方案中，過程434和/或536可以使用RO設備，例如膜。在本發(fā)明的一些實施方案中，處理后的蒸汽403和/或503可以用于改進油采收。處理后的蒸汽403和/或503可以用于驅動或推動油從儲層中出來從而從儲層中"驅掃"出原油，和/或通過加熱儲層中的油從而使它流動。隨著處理后的蒸汽推動油從地層中的孔中出來和到達生產(chǎn)井，可以在與一個或多個注射井間隔開的一個或多個生產(chǎn)井處采收油。一旦油/水到達地面，可以將它放入存儲槽中，通過自然重力使油與水分離。所述方法和系統(tǒng)可以用于從載油地層中置換采收石油。該采收包括其中可以通過置換流體或氣體的作用而從載油地層中移除油的方法。因此，采收可以是二次的，其中儲層烴已經(jīng)通過初級采收機構而被基本采空。通過本發(fā)明方法和系統(tǒng)制備的處理后的蒸汽403和/或503的其它用途包括近井孔注入處理。此外，雖然上述實施方案描述為用于海上水處理，但是本領域技術人員將理解到，所述處理技術還可以用于陸上操作中，特別是當給水具有高鹽度時。示例性實施方案在一個實施方案中，公開了一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括鉆入含烴地下地層中的井；供水；蒸汽生產(chǎn)設施，所述蒸汽生產(chǎn)設施包括過濾器，以脫除供水中至少80%的二價陽離子；交換樹脂，以脫除已經(jīng)通過過濾器的過濾水物流中至少80%的二價陽離子；與井和蒸汽生產(chǎn)設施相連的蒸汽注入設施，用于將蒸汽注入井中。在一些實施方案中，所述系統(tǒng)還包括鉆入地下地層中的第二井；和在第二井頂部的烴生產(chǎn)設施。在一些實施方案中，所述交換樹脂包含至少一種弱酸離子交換樹脂和/或螯合陽離子交換樹脂。在一些實施方案中，地下地層在水體下方。在一些實施方案中，蒸汽生產(chǎn)設施在水體上方，例如在生產(chǎn)平臺上。在一些實施方案中，所述系統(tǒng)還包括水泵送裝置，用于將水從供水泵送至蒸汽生產(chǎn)設施。在一些實施方案中，蒸汽生產(chǎn)設施的輸入水的總溶解鹽值為至少15，OOO卯m，以溶解的氯化鈉表示。在一些實施方案中，井的直徑為10-25cm。在一些實施方案中，所述過濾器脫除至少95%的二價陽離子。在一些實施方案中，所述過濾器脫除至少99%的二價陽離子。在一個實施方案中，公開了一種方法，所述方法包括過濾供水，以從水中脫除至少80%的二價陽離子；用交換樹脂進一步處理過濾水，以從過濾水中脫除至少80%的剩余二價陽離子；和使過濾和處理后的水沸騰，以產(chǎn)生蒸汽。在一些實施方案中，所述方法還包括將蒸汽注入地下地層中，所述地層包含油。在一些實施方案中，至少一部分供水是從地下地層中生產(chǎn)的。在一些實施方案中，至少一部分供水是海水。在一些實施方案中，所述方法還包括從水中脫除一些一價陽離子。在一些實施方案中，過濾供水脫除至少90%的二價陽離子。在一些實施方案中，過濾供水脫除了至少95%的二價陽離子。在一些實施方案中，過濾供水脫除了至少99%的二價陽離子。在一些實施方案中，另外用交換樹脂進一步處理過濾水從過濾水中脫除了至少90%的剩余二價陽離子。在一些實施方案中，另外用交換樹脂處理過濾水從過濾水中脫除了至少95%的剩余二價陽離子。在一些實施方案中，另外用交換樹脂處理過濾水從過濾水中脫除了至少99%的剩余二價陽離子。在一些實施方案中，蒸汽在比儲層壓力高10-100bar下注入。在一些實施方案中，在注入蒸汽前，地下地層中的油的粘度為5-10，000cp。在一些實施方案中，在注入蒸汽前，地下地層中的油的粘度為500-5，000cp。在一些實施方案中，地下地層的滲透性為5-0.0001Darcy。在一些實施方案中，地下地層的滲透性為1-0.001Darcy。在一些實施方案中，在過濾和另外的處理步驟之前，供水的總溶解鹽值為至少15，OOO卯m，作為溶解的氯化鈉表示。實施例進行和比較納米過濾膜和反滲透膜的性能預測。表1顯示了性能預測中使用的給水(海水)的組成。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>預測了納米過濾器膜和反滲透膜在降低上面表1中顯示的海水鹽度的性能。在45和65°F下預測納米過濾器膜的性能。納米過濾器膜的滲透物隨后作為進料在46、56和110°F下通過反滲透膜。納米過濾器和反滲透膜都使用2個陣列的系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，至陣列1的進料分成廢物物流和滲透物物流。隨后，來自陣列1的廢物變成陣列2的進料。陣列2隨后將進料分成廢物物流和滲透物物流。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>當在45°F或65。F下操作時，納米過濾器數(shù)據(jù)的比較顯示預期滲透物水質量的適當變化。在45°F下，滲透物質量在所有離子的脫除方面略微改進，和具體是鈣、鎂、和硫酸根、以及通常與污垢形成和產(chǎn)生硫化物的細菌活性有關的離子。雖然滲透物物流中達到更高的質量(對多種離子的脫除略微改進)，但是這種改進被到達第一陣列的進料的泵送壓力升高所平衡。因為進料壓力必須從343psi升高至454psi，所以對于納米過濾器系統(tǒng)存在45%的動力要求增大。因此，滲透物物流的改進可能伴隨增大的動力要求成本。關于溫度，反滲透膜的情形與納米過濾器相似?？紤]的溫度是45。F、65°F和105°F，代表從深海水引入口、淺引入口提取的水以及已經(jīng)通過平臺交換服務被明顯加熱的水。隨著到達反滲透膜的進料溫度的升高，滲透物質量從45°F下的234ppmTDS降低至110°F下的731TDS。但這種TDS的增大并不必然被看作對構建聚合物溶液的最終用途是有害的，因為硬度離子保持非常低，在1.3和0.7下。對開發(fā)100，000桶水/天(bwpd)系統(tǒng)來說，主要因素是動力使用的下降。在45。F下的第一壓力明顯高于在110°F下的。但觀測到的增壓升高是反方向的與在45°F下需要的相比，在110。F下需要更大的增壓。總之，動力要求從45。F下的28434kw降低到65°F下的2362kw，和110°F下的1845kw，這與在用反滲透處理之前利用納米過濾35%的動力要求降低相關。在陸上操作中，用于將給水硬度降低至用于蒸汽發(fā)生器中的可管理水平的主要措施包括石灰-蘇打軟化法或蒸發(fā)技術，其產(chǎn)生污泥作為副產(chǎn)物。但在海上環(huán)境中，環(huán)境條款嚴格管制/禁止產(chǎn)生這些污泥排放。另外，對于可管理的操作，海上處理可能還要受成本和空間限制。使用脫鹽方法的組合可以實現(xiàn)能夠有效和成本經(jīng)濟地將海水進料源鹽度降低至蒸汽發(fā)生器應用所要求的TDS水平的水處理方法。雖然本發(fā)明已經(jīng)針對有限數(shù)量的實施方案進行了說明，但受益于本公開內容的本領域技術人員將意識到可以在不偏離本文公開的本發(fā)明范圍的條件下設計其它實施方案。因此，本發(fā)明的范圍應僅由所附權利要求限定。權利要求一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括鉆入含烴地下地層中的井；供水；蒸汽生產(chǎn)設施，所述蒸汽生產(chǎn)設施包括過濾器，以脫除供水中至少80％的二價陽離子；交換樹脂，以脫除已經(jīng)通過過濾器的過濾水物流中至少80％的二價陽離子；與井和蒸汽生產(chǎn)設施相連的蒸汽注入設施，用于將蒸汽注入井中。2.權利要求l的系統(tǒng)，還包括鉆入地下地層中的第二井；禾口在第二井頂部的烴生產(chǎn)設施。3.權利要求1-2中一項或多項的系統(tǒng)，其中所述交換樹脂包含弱酸離子交換樹脂和/或螯合陽離子交換樹脂中的至少一種。4.權利要求1-3中一項或多項的系統(tǒng)，其中地下地層在水體下方。5.權利要求1-4中一項或多項的系統(tǒng)，其中蒸汽生產(chǎn)設施在水體上方，例如在生產(chǎn)平臺上。6.權利要求1-5中一項或多項的系統(tǒng)，還包括水泵送裝置，用于將水從供水泵送至蒸汽生產(chǎn)設施。7.權利要求1-6中一項或多項的系統(tǒng)，其中蒸汽生產(chǎn)設施的輸入水的總溶解鹽值為至少15，000卯m，以溶解的氯化鈉表示。8.權利要求1-7中一項或多項的系統(tǒng)，其中井的直徑為10-25cm。9.權利要求1-8中一項或多項的系統(tǒng)，其中所述過濾器脫除至少95%的二價陽離子。10.權利要求1-9中一項或多項的系統(tǒng)，其中所述過濾器脫除至少99%的二價陽離子。11.一種方法，所述方法包括過濾供水，以從水中脫除至少80%的二價陽離子；用交換樹脂進一步處理過濾水，以從過濾水中脫除至少80%的剩余二價陽離子；禾口使過濾和處理后的水沸騰，以產(chǎn)生蒸汽。12.權利要求ll的方法，還包括將蒸汽注入地下地層中，所述地層包含油。13.權利要求11-12中一項或多項的方法，其中至少一部分供水是從地下地層中生產(chǎn)的水。14.權利要求11-13中一項或多項的方法，其中至少一部分供水是海水。15.權利要求11-14中一項或多項的方法，還包括從水中脫除一些一價陽離子。16.權利要求11-15中一項或多項的方法，其中過濾供水脫除至少90%的二價陽離子。17.權利要求11-16中一項或多項的方法，其中過濾供水脫除至少95%的二價陽離子。18.權利要求11-17中一項或多項的方法，其中過濾供水脫除至少99%的二價陽離子。19.權利要求11-18中一項或多項的方法，其中另外用交換樹脂處理過濾水從過濾水中脫除至少90%的剩余二價陽離子。20.權利要求11-19中一項或多項的方法，其中另外用交換樹脂處理過濾水從過濾水中脫除至少95%的剩余二價陽離子。21.權利要求11-20中一項或多項的方法，其中另外用交換樹脂處理過濾水從過濾水中脫除至少99%的剩余二價陽離子。22.權利要求12-21中一項或多項的方法，其中蒸汽在比儲層壓力高10-100bar下注入。23.權利要求12-22中一項或多項的方法，其中在注入蒸汽前地下地層中的油的粘度為5-10，OOOcp。24.權利要求12-23中一項或多項的方法，其中在注入蒸汽前地下地層中的油的粘度為500-5，OOOcp。25.權利要求12-24中一項或多項的方法，其中地下地層的滲透性為5-0.OOOlDarcy。26.權利要求12-25中一項或多項的方法，其中地下地層的滲透性為1-0.OOlDarcy。27.<image>imageseeoriginaldocumentpage0</image>28.權利要求12-27中一項或多項的方法，其中在過濾和另外的處理步驟之前，供水的總溶解鹽值為至少15，OOO卯m，作為溶解的氯化鈉表示。29.—種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括鉆入含烴地下地層中的井；供水；水生產(chǎn)設施，所述水生產(chǎn)設施包括過濾器，以脫除供水中至少80%的二價陽離子；交換樹脂，以脫除已經(jīng)通過過濾器的過濾水物流中至少80%的二價陽離子；與井和水生產(chǎn)設施相連的水注入設施，用于將水注入井中。30.權利要求29的系統(tǒng)，還包括鉆入地下地層中的第二井；禾口在第二井頂部的烴生產(chǎn)設施。31.權利要求29-30中一項或多項的系統(tǒng)，其中所述交換樹脂包含弱酸離子交換樹脂和/或螯合陽離子交換樹脂中的至少一種。32.權利要求29-31中一項或多項的系統(tǒng)，其中地下地層在水體下方。33.權利要求29-32中一項或多項的系統(tǒng)，其中水生產(chǎn)設施在水體上方，例如在生產(chǎn)平臺上。34.權利要求29-33中一項或多項的系統(tǒng)，還包括水泵送裝置，用于將水從供水泵送至水生產(chǎn)設施。35.權利要求29-34中一項或多項的系統(tǒng)，其中水生產(chǎn)設施的輸入水的總溶解鹽值為至少15，000卯m，以溶解的氯化鈉表示。36.權利要求29-35中一項或多項的系統(tǒng)，其中井的直徑為10-25cm。37.權利要求29-36中一項或多項的系統(tǒng)，其中所述過濾器脫除至少95%的二價陽離子。38.權利要求29-37中一項或多項的系統(tǒng)，其中所述過濾器脫除至少99%的二價陽離子。全文摘要一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括鉆入含烴地下地層中的井；供水；蒸汽生產(chǎn)設施，所述蒸汽生產(chǎn)設施包括過濾器，以脫除供水中至少80％的二價陽離子；交換樹脂，以脫除已經(jīng)通過過濾器的過濾水物流中至少80％的二價陽離子；與井和蒸汽生產(chǎn)設施相連的蒸汽注入設施，用于將蒸汽注入井中。文檔編號B01D61/00GK101795752SQ200880025071公開日2010年8月4日申請日期2008年7月17日優(yōu)先權日2007年7月19日發(fā)明者E·B·格利內,M·A·庫羅勒申請人:國際殼牌研究有限公司