影响分离的方法技术

本文提供了通过添加纳米气溶液影响从乳液中分离油的方法。例如，纳米气溶液可用于影响水包油乳液中油滴的粘度和/或密度，破坏水包油乳液；并形成漂浮在水相上的油相。在另一个实施例中，纳米气溶液可以与浮选槽结合使用以将油与例如产出水分离。在其他实施例中，纳米气溶液中气体的选择可用于影响反应和/或分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】影响分离的方法相关申请的交叉引用本公开要求于2016年5月17日提交的美国专利申请第62/337,431号的优先权，其公开内容全文并入本文。
本公开内容涉及影响油的粘度以从乳液中分离这些油的方法。
技术介绍
地下地质作业，例如矿物开采，油井钻探，天然气勘探和诱导水力压裂，产生被显着浓度的杂质污染的废水。这些杂质在类型和数量上变化很大，这取决于地质操作的类型、地下环境的性质以及天然水源中存在的可溶性矿物的类型和量。受污染的水最终排入地表水或地下含水层。在某些情况下，钻井和采矿作业产生的废水导致区域供水无法使用。特别是诱导水力压裂是一种高度耗水的过程，采用的水泵压力超过3,000psi，流速超过85加仑/分钟，在地下岩层中产生裂缝。这些产生的裂缝与天然裂缝相交，从而形成通向井筒的流动通道网络。这些流动通道允许释放石油和天然气产品用于提取。一旦产生裂缝，流动通道还允许注入的水加上额外的天然水与燃料产物一起流到表面。来自地下地质作业的回流水和产出水含有各种污染物。通常，产出水是“硬的”或微咸的，并且还包括溶解或分散的有机材料和无机材料。产出水可以包括在采矿操作中使用的化学品，例如与水一起注入以促进水力压裂中的裂缝形成的烃。来自水力压裂的产出水中存在的一种常见类型的污染物是游离油和乳化油以及类似凝胶的碳氢化合物的混合物。在大多数情况下，这种油性混合物还含有淤泥、沙子和/或粘土颗粒，这些颗粒在流到地面时由产出水聚集。这些油性混合物在产出水中具有中性浮力，即，它们既不下沉也不漂浮，或者它们需要长时间下沉或漂浮。虽然在某些情况下这些油性混合物可见为附聚的，黑色的和焦油状的残余物，但在其他情况下，油性混合物或其某些部分是细分散的液体或液体/固体液滴或整个水相中存在的颗粒。依赖于密度差异的常规油分离方法不能有效地将该油性混合物与产出水分离。传统的过滤方法采用被油性混合物快速堵塞的筛网或过滤介质。重力分离不仅缓慢，而且还需要使用大罐和低流速，以提供实现有效分离所需的长停留时间。即使停留时间非常长，分散良好的油性混合物液滴有时也与水相不可分离。诸如从混合物中蒸发水的方法不仅耗时，而且高能量密集，并且对于在短时间内产生大量产出水的采矿操作而言是不切实际的。因此，用于去除这种材料的当前方法具有许多缺点。只有在除去该油性混合物后才能进一步修复产出水。因此，需要一种从水中有效去除中性浮力材料的方法。例如，在采矿业中，需要一种以高效的方式有效地从产出水中除去油性混合物以产生基本上不含乳化石油、沙子、淤泥、粘土和凝胶状碳氢化合物的产出水的方法。需要从水中除去除这种油性混合物之外的中性浮力材料。需要这些过程在没有过度能量消耗的情况下运行。需要这些过程以与水密集型应用(例如水力压裂)相称的速率运行。专利技术概述一个实施方案是一种方法，包括：混合纳米气溶液和水包油乳液；破坏水包油乳液；并形成漂浮在水相上的油相；其中纳米气溶液是纳米气泡和水的均匀混合物。另一个实施方案是一种方法，包括提供具有入口端和出口端的浮选槽；浮选槽包括水包油乳液入口和靠近入口端的第一纳米气体入口，并且在出口端附近具有下溢挡板；通过水包油乳液入口向浮选槽提供水包油乳液；通过第一纳米气体入口向浮选槽提供纳米气溶液，从而将纳米气溶液与水包油乳液混合；破坏水包油乳液并形成漂浮在水相上的油相；通过在下溢挡板下方携带水相来将水相与油相分离。另一个实施方案是一种方法，包括将纳米气溶液与油砂尾矿混合；将油砂尾矿分解成油相、水相和固相；并分离各相。另一个实施方案是一种方法，包括将第一纳米气溶液剪切成水包油微乳液；破坏水包油微乳液并形成油包水宏观乳液、水相和固相，其中油包水宏观乳液在水相上承载；并从油包水宏观乳液中收集油；其中纳米气溶液基本上由纳米气泡和水的均匀混合物组成。又一个实施方案是一种方法，包括提供具有入口端和出口端的浮选槽；浮选槽包括水包油乳液入口和第一纳米气体入口，两者都在入口端附近，并且在出口端附近具有下溢挡板；通过水包油乳液入口向浮选槽提供水包油乳液；通过第一纳米气体入口向浮选槽提供纳米气溶液，从而将纳米气溶液与水包油乳液混合，而不形成大气泡；破坏水包油乳液并形成漂浮在水相上的油相；通过在下溢挡板下方携带水相来将水相与油相分离。又一个实施方案是一种方法，其包括将纳米气溶液与油砂尾矿混合；从油砂尾矿中的水中分离出淤泥、残留沥青和有机化合物的物质；其中纳米气溶液是氮纳米气溶液或ON纳米气溶液。另一个实施方案是一种方法，包括将氧纳米气溶液或ON纳米气溶液与包含硫化氢的水溶液混合；并氧化硫化氢。另一个实施方案是一种方法，包括将氧纳米气溶液或ON纳米气溶液与硫化铁和水的浆料混合；并将硫化铁氧化成氧化铁。附图说明为了更完整地理解本公开，应参考以下详细描述和附图，其中：图1是本文描述的过程的过程图；以及图2是分离罐的横截面，显示了试剂的流入和流出。虽然在附图中示出了特定实施方案，但是应理解本公开旨在是说明性的，这些实施方案不旨在限制在此描述和示出的本专利技术。专利技术详述第一实施方案是破坏水包油乳液的方法。如全文所用，乳液是水包油乳液。该方法可包括混合纳米气溶液和乳液；破坏乳液；并形成漂浮在水相上的油相。优选地，乳液可以是回流水、产出水或油砂尾矿水。在其他实例中，乳液可以是蛋黄酱、黄油或棕榈水包油乳液。值得注意的是，纳米气溶液是纳米气泡和水的均匀混合物。如本文所用，术语“纳米气泡”是指液体中气体的气泡，其中气泡的平均直径为约10nm至100nm；优选地，其中没有直径大于约500nm，约400nm，约300nm，约250nm或约200nm的气泡，更优选地，没有微气泡。本文使用的纳米气泡可以在纳米气溶液发生器中或通过纳米气溶液发生器形成，其一个实例在US9,586,176中提供，其全部内容并入本文。用于形成本文使用的纳米气泡的其他手段包括8,500,104中描述的那些机器和方法。纳米气溶液优选是均匀的，即纳米气泡均匀地分布在整个溶液中并且在液体中表现为悬浮的“颗粒”。值得注意的是，液体可以进一步与包含纳米气泡的气体饱和或接近饱和。气泡和液体的混合物不是纳米气泡和液体的均匀混合物，其中气泡聚结和/或上升到表面并破裂。均匀混合物可包括纳米气泡，所述纳米气泡包括氧气(O2)、氮气(N2)、二氧化碳(CO2)或其混合物，基本上由氧气(O2)、氮气(N2)、二氧化碳(CO2)或其混合物组成，或者由氧气(O2)、氮气(N2)、二氧化碳(CO2)或其混合物组成；并且可包括水的液体，例如蒸馏水、二水、地下水、市政用水、收集的水或再循环水。如本文所用，术语氧气和氮气是指气体O2和N2，无论是否使用术语氧气或氮气。在一种情况下，均匀混合物包括收集的水；如本文所用，收集的水是指已经在石油工业中用于地下地层的水力压裂、井的增产或处理的水，特别是从地下使用中收集的水。在另一个情况下，均匀混合物包括再循环水，如本文所用，再循环水意味着水已经通过本文公开的破坏乳液的过程。图1显示了破坏乳液的一般方法的示意图。值得注意的是，虚线表示任选使用从乳液中分离的水作为纳米气溶液的进料水或发生器水(进料到纳米气溶液发生器中)。在另一情况下，均匀混合物(即纳米气溶液)包括氧气、氮气、二氧化碳或其混合物。在一个实施例中，纳米气溶液是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：将第一种纳米气溶液剪切成水包油微乳液；破坏水包油微乳液并形成油包水宏观乳液、水相和固相，其中所述油包水宏观乳液在水相上承载；以及从所述油包水宏观乳液中收集油；其中所述纳米气溶液基本上由纳米气泡和水的均匀混合物组成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.17 US 62/337,4311.一种方法，包括：将第一种纳米气溶液剪切成水包油微乳液；破坏水包油微乳液并形成油包水宏观乳液、水相和固相，其中所述油包水宏观乳液在水相上承载；以及从所述油包水宏观乳液中收集油；其中所述纳米气溶液基本上由纳米气泡和水的均匀混合物组成。2.如权利要求1所述的方法，还包括将水相与所述油包水宏观乳液和固体分离；其中分离的水相包括纳米气泡。3.如权利要求2所述的方法，还包括循环水相的部分；并使用水相的再循环部分来提供第一纳米气溶液。4.如权利要求1所述的方法，其中水包油微乳液包括选自固体、沥青质、链烷烃、树脂及其混合物的乳化剂。5.如权利要求4所述的方法，其中第一纳米气溶液是氧纳米气溶液；该方法还包括将氧纳米气泡吸收到乳化剂中，降低油滴的ζ电位，并形成包含凝结物的混合物；其中所述凝结物包括水包油宏观乳液。6.如权利要求5所述的方法，还包括将第二纳米气溶液与包含凝结物的混合物混合，其中第二纳米气溶液是氮纳米气溶液；从水包油宏观乳液中的油滴表面离解乳化剂；破坏水包油乳液；并形成所述油包水宏观乳液。7.如权利要求4所述的方法，其中第一纳米气溶液是氮纳米气溶液；该方法还包括将乳化剂与水包油宏观乳液中的油滴表面离解；破坏水包油乳液；并形成所述油包水宏观乳液。8.如权利要求1所述的方法，其中所述第一纳米气溶液包括二氧化碳和氮气；该方法还包括将二氧化碳吸收到油滴中；并降低油滴的密度；其中所述油包水宏观乳液包括油中的二氧化碳。9.如权利要求1所述的方法，其中所述水包油微乳液包含大于50ppm的硫化物浓度，所述硫化物选自硫化铁、硫化氢及其混合物；其中(a)第一纳米气溶液包括足够量的氧纳米气泡以与水包油乳液中的硫化物浓度完全反应，从而将硫化物浓度降低至小于10ppm，或(b)该方法进一步包括将第二纳米气溶液与水相混合，其中所述水包油微乳液的硫化物被带入水相，并且其中第二纳米气溶液包含足够量的氧纳米气泡以与水相中硫化物的浓度完全反应，从而将硫化物浓度降低至小于10ppm。10.如权利要求1所述的方法，还包括提供水包油微乳液流；其中将第一纳米气溶液剪切成水包油微乳液包括将第一纳米气溶液流在与流动方向成90°至180°、优选115°至180°、更优选135°至180°的方向上注入微乳液流中。11.如权利要求1所述的方法，其中将...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·M·福德斯，S·A·费尔德勒，J·K·哈丁，
申请(专利权)人：纳诺汽油科技股份公司，
类型：发明
国别省市：美国,US