现场生成硝酸根离子的方法和设备的制作方法

专利名称：现场生成硝酸根离子的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及现场生成硝酸根离子并使该硝酸根离子进入水溶液与水溶液接触的 方法和设备，尤其应用于油田中所使用的水性系统中。
背景技术：
一次采油产率通常小于给定的地质结构或储集层储量的50%。因此，注水被用于 提高含有许多地下油层的多孔岩层中的原油采收率。在提高原油采收率方面，水性系统用 于将水溶液注入油层。水性系统可包括配有收集或分配水溶液的装置或一些设备的地上设 备，例如油井、油水分离器、储水罐、管线以及注入井。已知注入过程产生硫化氢，然而，硫化 氢使油层酸化。
硫化氢由硫酸盐还原菌产生，硫酸盐还原菌将系统中的硫酸盐转化为硫化物。这 些细菌可在钻探石油的过程中产生，但是它们也可以是钻探之前本身就存在的。这些细 菌以及它们对油田的影响在例如 J. R. Postgate，THE SULPHATE-REDUCING BACTERIA 2nd ed. (Cambridge University Press, 1984)中描述。
因此，释放的硫化氢导致腐蚀采油装置并会大幅度地损伤油田的生产能力，降低 开采的原油的商业价值。因此，已有深入的研究涉及防止硫化氢形成和/或一旦在油田中 生成硫化氢就将其除去。
例如，已知添加钼酸盐会抑制和/或杀灭硫酸盐还原菌(SRB)，所述硫酸盐还原菌 是在自然环境(例如沉积物)中生成硫化氢的原因。然而，这种方法需要非常大量(例如 在待处理的水中超过3，OOOppm)的钼酸盐用于有效控制由SRB生成的硫化氢。由于钼酸盐 的可利用性有限，在生理盐水环境中或其他盐水(例如原生水)环境中效率降低，使用如此 大量的钼酸盐具有相关的高成本不利因素。
还已知将硝酸根离子加至含SRB的系统中会降低系统中SRB的量，因此，降低由 SRB形成的硫化氢的量。该方法依赖于脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrif icans)的菌株 以及存在于油田水中的其他反硝化微生物。例如，通过向系统中引入硝酸盐和硝酸盐化合 物和/或钼酸根离子来除去存在于水性系统中的硫化氢并消除由硫酸盐还原菌产生的硫 化氢，借此，反硝化微生物竞争可获得的碳营养物胜于硫酸盐还原菌，这就阻止了 SRB生成 硫化氢。
用于这个目的的硝酸盐通常通过氨氧化来形成或通过常规实践方法来开采，将得 到的硝酸盐运输并储存在离油田非常近的地方或使用该硝酸盐的其他偏远的地方。大量硝 酸盐或硝酸盐与其他溶液的混合物的运输和储存引起了许多安全问题和成本问题。
因此，需要提供经济且有效的方法来现场生成硝酸根离子并使该硝酸根离子进入水性系统与水性系统接触，从而，防止在水性系统中形成硫化氢并除去系统中任何存在的 硫化氢。此外，需要提供现场生成硝酸根离子并使该硝酸根离子进入水性系统与水性系统 接触的方法，所述水性系统在采油方面有用，所述水性系统含有减少的硫化氢的量，而且， 所述水性系统在处理过程后期的某一点不易形成硫化氢，这样，所述系统不会负面地影响 处理过程中所使用的装置。这些需求以及其他需求已由本发明解决。发明内容
根据本发明，提供一种设备，在所述设备中硝酸根离子现场生成并使该硝酸根离 子进入水性系统与水性系统接触，所述设备包括由提取装置和化学反应器构成的集成系统 和递送装置，所述提取装置用于提取存在于所述设备附近的水和天然气体以及从存在于所 述设备处的环境空气中提取氧和氮，所述化学反应器用于处理所述水、天然气体、氧和氮并 使所述水、天然气体、氧和氮发生反应以形成硝酸根离子，所述递送装置将所述集成系统与 所述水性系统相互连接，用于使所述硝酸根离子进入所述水性系统与所述水性系统接触。
根据本发明的另一方面，提供一种设备，在所述设备中现场生成硝酸根离子并使 该硝酸根离子进入水性系统与水性系统接触，所述设备包括由(i)提取装置和(ii)化学反 应器构成的集成系统、递送装置、控制器和传感器，所述提取装置用于提取所述设备附近的 水和天然气体以及从所述设备处的环境空气中提取氧和氮，所述化学反应器用于处理所述 水、天然气体、氧和氮并使所述水、天然气体、氧和氮发生反应以形成硝酸根离子，所述递送 装置用于将所述集成系统与所述水性系统相互连接，用于使所述离子进入所述水性系统与 所述水性系统接触，所述控制器可操作地连接至各个所述提取装置、所述化学反应器和所 述递送装置，并且所述控制器配置成控制硝酸根离子的生成速度和生成量，所述传感器可 操作地连接至所述控制器，用于监测所述水性系统中所述离子的浓度。
根据另一方面，本发明提供在设备现场生成硝酸根离子并使该硝酸根离子进入所 述设备附近的水性系统与所述设备附近的水性系统接触的方法。所述方法包括从所述设备 附近的空气中提取氧和氮，获取水和存在于所述设备附近的天然气体，处理获得的氧、氮、 水和天然气体并使获得的氧、氮、水和天然气体发生反应以形成硝酸根离子以及使该硝酸 根离子进入所述设备附近的所述水性系统与所述设备附近的所述水性系统接触。
本发明的另一方面涉及通过在设备现场生成硝酸根离子来防止水性系统中形成 硫化氢的方法，所述方法包括从所述设备附近的空气中提取氧和氮，获取水和存在于所述 设备附近的天然气体，处理获得的氧、氮、水和天然气体并使获得的氧、氮、水和天然气体发 生反应以形成硝酸根离子，使所述硝酸根离子以足以建立并提高反硝化细菌生长的浓度进 入所述设备附近的所述水性系统与所述设备附近的所述水性系统接触，以及监测所述水性 系统中硝酸根离子的浓度。
本发明的又一方面涉及通过在设备现场生成硝酸根离子来提高水性系统中原油 采收率的方法。所述方法包括下列步骤从所述设备附近的空气中提取氧和氮，获取水和存 在于所述设备附近的天然气体，处理所获得的氧、氮、水和天然气体并使所获得的氧、氮、水 和天然气体发生反应以形成硝酸根离子，使所述硝酸根离子以足以提高原油采收率的浓度 进入所述设备附近的水性系统与所述设备附近的水性系统接触，以及监测所述水性系统中 硝酸根离子的浓度。5
本发明进一步的目的、特征和优势通过下面优选实施方式的具体描述将变得显而 易见。


图1是根据本发明的一种实施方式的设备框图，在该设备中现场生成硝酸根离子 并使该硝酸根离子进入水性系统与水性系统接触。
图2是根据本发明的一种实施方式的提取装置的框图。
图3是根据本发明的一种实施方式的反应器的框图。
图4是根据本发明的一种实施方式的递送装置的框图。
图5是根据本发明的一种实施方式的流程图，举例说明在设备现场生成硝酸根离 子的方法。
具体实施方式
本发明可用于需要控制由SRB产生的硫化氢或除去水性系统中预先形成的硫化 氢的任何地方。硫化氢腐蚀原油开采处理装置并会导致严重损害装置开采油的能力，硫化 氢降低了所生产的油的市场价值。此外，在水处理应用中，必须控制管线、罐和其他水处理 装置和设备中存在的&S。添加硝酸盐式溶液影响预先形成的的除去，此外，进一步防 止由SRB产生H2S,该硝酸盐式溶液可存在于系统中或可以后再添加，例如在油田钻探操作 过程中再添加。
用于该目的的硝酸盐通常被开采或通过氨氧化来形成，所述硝酸盐根据常规实践 被运输和储存在离油田很近的地方或其他通常偏远的地方来处理和使用。根据本发明，通 过提供由例如氨氧化的方法现场生成硝酸根离子避免了运输、混合以及储存硝酸盐和硝酸 盐溶液而产生的技术、安全和成本问题。
本发明的设备和方法不限于降低H2S或油田应用。例如，本发明可用于控制储油 罐、油气管线、水冷却塔、煤浆管线以及装有水或具有水相的其他罐或装置中的硫化氢。所 述设备和方法也可用于矿井或不透水池塘或注水系统，其中，水位于地下。此外，所述装置 和方法可用于金属回收的开采工业(注水)、垃圾填埋、生产肥料的耕作区或各种其他环境 应用。
设备
根据一种实施方式和如图1所示，提供设备1用于现场生成硝酸根离子并使那些 离子进入水性系统20与水性系统20接触。水性系统20可包括配有收集或分配水溶液的 设备或装置的地上设备，例如油井、油井分离器、储水罐、管线和注入井。根据一种实施方 式，水性系统20中存在的水的来源可以是海水、回收生成的水或含水层水。根据一种实施 方式，在使硝酸盐进入水性系统20与水性系统20接触之前，水性系统20含有SRB和/或 反硝化微生物以及硫化物氧化微生物。在其他实施方式中，水性系统20本身含有用于反硝 化微生物的碳源营养物。
集成系统10(图1所示)包括用于提取存在于设备1附近的水、天然气体、氧或含 氧气体和氮(来自环境空气)的提取装置30。根据一种实施方式，集成系统10相对较小， 这样可将它运输至各种水性系统20并从各种水性系统20中运出。例如，所述集成系统可以是常规办公桌的尺寸，大约3英尺高，2英尺宽，5英尺长。根据另一实施方式，集成系统 10的尺寸可增加或减少以适应将在其中操作该集成系统的设备的尺寸和要求。此外，集成 系统10可具有使集成系统10运输至各个位置的轮子和/或垫木。
如图2所示，根据一种实施方式，提取装置30还包括用于获取天然气体和水的泵 31，用于提取设备1附近的环境空气的压缩机32以及用于从所提取的环境空气中提取氮的 空气分离器33。
集成系统10还包括用于使氧、水、天然气体和氮发生反应以形成硝酸根离子的反 应器40。如图3所示，根据一种实施方式，反应器40包括用于进行Haber方法的氨反应器 41和用于进行Ostwald方法的化学反应器42。Haber方法可以是处理氮、氧、水和天然气 体并使氮、氧、水和天然气体发生反应，将氮还原为氨的任何方法，例如，哈伯制氨法(Haber process)。Ostwald方法可以是处理氨并使氨发生反应从而获得氮氧化物、硝酸和硝酸 盐-亚硝酸盐的任何方法，例如，奥斯特瓦尔德制硝酸法(Ostwald process) 0
连接至反应器40的递送装置50使所形成的硝酸根离子进入水性溶液与水性溶液 接触。根据一种实施方式和图4所说明的，递送装置50包括泵51，泵51用于将由反应器 40形成的硝酸根离子通过导管52泵入水性系统20。
控制器60可操作地连接至提取装置30，反应器40以及递送装置50。控制器60 控制硝酸盐的生成速度和生成量。用于监测水性系统20中硝酸根离子浓度的传感器70可 操作地连接至控制器60。
方法和操作
下面介绍在设备1现场生成硝酸根离子并使该硝酸根离子进入设备1附近的水性 系统20与设备1附近的水性系统20接触的方法。优选地，将便携的集成系统10置于具有 需要处理的水性系统20的设备附近。根据一种实施方式和如图5所示，集成系统10的提 取装置30从设备1附近的空气中提取氧和氮(步骤110)。此外，提取装置30获取一些水 和存在于所述设备附近的天然气体(步骤120)。
集成系统10使用反应器40来处理氮、氧、水和天然气体并使氮、氧、水和天然气体 发生反应以生成硝酸根离子(步骤130)。使用空气、富氧空气或氧的吸附过程(处理)在 温度为0°C至100°C、表压力为Obar至20bar条件下发生。优选地，用于制造硝酸(Ostwald 方法)的、将氨氧化为氮氧化物的反应可在温度为75°C至1000°C (优选地850°C至950°C)、 表压力为Obar至14bar条件下进行。还可使用以给定的氮、氧、水和天然气体作为反应物 来形成硝酸根离子的任何已知的方法。根据一种实施方式，例如，反应器40包括氨反应器 41和化学反应器42。氨反应器41使用合成氨的Haber方法和给定的氮、氧、水和天然气体 实现了将氮还原为氨。反过来，化学反应器42实现了用于将氨氧化或转化为氮氧化物、硝 酸和硝酸盐-亚硝酸盐的Ostwald方法，所述硝酸盐-亚硝酸盐生成硝酸根离子。
如图5步骤140所示，使由反应器40形成的硝酸根离子通过递送装置50进入水 性系统20与水性系统20接触。可将硝酸根离子以分批方式或连续方式加至水性系统20 中。根据本发明的一种实施方式，水性系统20与硝酸根离子接触一次。可选的，用硝酸根 离子重复处理水性系统20。处理方法的选择由待处理的系统来决定。因此，如果待处理的 是单独的油井，那么，单独注入一批硝酸盐和亚硝酸盐可以是最有用的(尽管经过差不多3 天的时间)。如果待处理的是整个原油采收系统，那么，连续方法是最佳的。
可将硝酸盐以任何期望的形式加至系统中。例如，可添加硝酸盐的任何期望的形 式，只要一旦加至水性系统20中，硝酸根离子就会表现出它们期望的功能。诸如钙、铵、钠 或钾之类的反离子可被使用。此外，可使用一旦加至水性系统中就会生成硝酸根离子的化 合物。
控制器60和传感器70控制并监测注入水性溶液20中的硝酸根离子的浓度(步 骤150)。在所使用的集成系统10中的应用(例如，还原H2S,提高原油采收率)将决定如 何操作控制器60和传感器70。就还原H2S和提高原油采收率而言，考虑的因素在下面依次 讨论。
硫化氢的还原
就还原H2S而言，根据本发明的一个方面，重要的因素是加入足够的硝酸根离子以 拒绝向需要碳源的使硫酸盐转化为硫化物的SRB给予碳源，通过刺激反硝化生物(反硝化 菌)的生长，使硝酸根离子消耗先前由SRB使用的碳源。因此，添加的硝酸盐的量基于存在 于待处理的水性系统20中的碳源的量。例如，如果待处理的水含有IOOOppm的醋酸盐，该 醋酸盐先前全部由SRB使用以将硫酸盐转化为硫化物，那么，应添加足够的硝酸盐，这样反 硝化微生物在SRB之前消耗IOOOppm醋酸盐。
硝酸盐处理法通过促进反硝化微生物的生长来进行操作，所述反硝化微生物通常 与SRB —同存在于水性系统20中。如果这些反硝化微生物不存在或存在的量不足，那么，可 将它们与硝酸根离子一同加至待处理的水性系统20中。例如，在使硝酸根离子进入水性系 统20与水性系统20接触之前、同时或之后，可将反硝化生物加至水性系统20中。反硝化 微生物可以分批的方式或以连续方法添加。对于本领域技术人员来说反硝化菌是已知的并 且在例如"The Prokaryotes :A Handbook on Habitats, Isolation, and Identification of Bacteria"，卷1-4(Springer-Verlag，1981)，，中描述过。这些细菌利用硝酸盐或亚硝 酸盐作为最终电子受体，即，细菌通过呼吸硝酸盐或亚硝酸盐如同动物呼吸氧气一样来获 得能量。一些细菌将硝酸盐(NO3)转化为Ν02、Ν20和N2,而其他细菌将硝酸盐(NO3)转化为 NH3。反硝化菌可在SRB使用的相同的碳/能量源上生长并且如前所述，反硝化菌更有效地 竞争碳/能量源，因此，拒绝向SRB给予用于SRB生长和随后形成硫化物的碳/能量源。
反硝化细菌与SRB竞争存在于水性系统20中或加至水性系统20中的基于碳的营 养物。也就是说，两种类型的微生物竞争相同类型的营养物，由于考虑到热力学和生理学因 素，反硝化细菌是好得多的竞争者。因此，留下的SRB没有足够的碳源生长并生成硫化氢。 碳营养物的这种缺乏不会直接杀灭SRB，但是这使SRB不生成硫化氢。
如果目前水性系统20不含SRB，但是有可能该系统将来可含有SRB，那么，具有硝 酸盐(以及如果需要的话具有反硝化菌)的预防性处理会阻止SRB将来的活性。在这个情 况下，碳源可与反硝化菌一同添加以便刺激反硝化菌生长，由于可获得的营养物由反硝化 菌消耗，没有一点留下给SRB，因此，防止了将来可出现的任何SRB生成硫化氢。
所述系统中存在的和/或如果需要的话添加的碳源除了醋酸盐、丙酸盐、丁酸盐 之外或代替醋酸盐、丙酸盐、丁酸盐，包括用于反硝化菌的任何已知的碳营养物。例如，诸如 Krebs循环中间体、丙二酸盐、柠檬酸盐、乳酸盐、乙醇、甘油等之类的简单碳/氢化合物可 用作营养物以使反硝化生物生长。大多数油田本身含有使反硝化细菌生长的必需的碳源。 此外，在油田生产和操作过程中，通常添加用作营养物的化合物。然而，用于反硝化生物的8添加的碳源可与其他期望的诸如磷酸盐之类的营养物一同添加，从而影响刺激反硝化生物 建立和生长的营养平衡。
因此，本发明可用于处理含正在生成硫化氢的SRB的系统或处理由于过去存在 SRB而含有硫化氢的系统，或处理将来可含有SRB的系统。该系统将除去任何预先形成的硫 化氢并防止将来由SRB形成硫化氢。
根据另一实施方式，除了硝酸根离子之外，反应器40生成亚硝酸根离子、氮氧化 物和其他未处理的化合物。所述亚硝酸根离子、氮氧化物、未处理的化合物和硝酸根离子都 进入水性系统20与水性系统20接触。而且，根据本发明的一种实施方式，除了硝酸盐之 外，所述方法和设备将亚硝酸盐和/或钼酸盐注入水性系统20。添加的硝酸盐和亚硝酸盐 它们两者或硝酸盐、亚硝酸盐和钼酸盐的组合影响预先形成的的除去，除此之外还防止 由SRB产生&S，硝酸盐和亚硝酸盐它们两者或硝酸盐、亚硝酸盐和钼酸盐的组合可存在于 系统中或可以后再添加，例如在油田的钻探操作过程中再添加。
添加亚硝酸盐是因为它以热力学的方式帮助反硝化菌生长并因此使反硝化菌消 耗碳源。此外，亚硝酸盐与由SRB制成的预先形成的硫化氢发生反应，因此，立即降低了预 先形成的硫化物。亚硝酸盐也发挥作用以抑制SRB进一步生成硫化氢的作用。此外，亚硝 酸盐与由SRB制成的预先形成的硫化氢发生反应，因此，立即降低了预先形成的硫化物。最 后，亚硝酸盐抑制SRB进一步生成硫化氢的作用。
亚硝酸盐和硝酸盐起协同作用。也就是，通过将两者一同添加，只需较少的亚硝酸 盐和硝酸盐来实现除去H2S以及防止SRB进一步产生H2S。如前所述，所添加离子的合适的 量依赖于待处理的系统的参数，包括碳含量、硫化氢含量、目前SRB的含量等等。使用如上 所述的原则，本领域的技术人员可容易地确定待添加的离子的合适的量，需要考虑的是系 统应当让反硝化菌耗尽可获得的碳源，从而阻止SRB生成硫化氢并除去任何预先形成的硫 化氢。
提高原油采收率
根据本发明的另一实施方式，控制器60决定进入水性系统与水性系统接触的硝 酸盐的浓度以实现提高原油采收率，也被称为微生物提高原油采收率的方法(MEOR)。反硝 化微生物将作为药剂起作用，它在微生物提高原油采收率的方法(MEOR)中通过诸如分水、 生物聚合物、生物溶剂、生物表面活性剂、形成N2、生成气体、改变pH值等之类的机制帮助油 释放。也就是说，反硝化细菌和这些细菌的产物导致通过包括分水在内的上述机制来释放 油，所述分水在高渗透性区域发生，使得水被优先转移进入较低渗透性的区域，导致促进油 的移动。
因此，在水性系统20中生长的反硝化菌不仅除去了硫化氢和防止硫化氢形成，还 导致可将水性系统20用于MEOR过程。在原油开采步骤之前或原油开采过程中用硝酸根离 子来处理水性系统20，这样硫化氢不进入地下层。水性系统20可用于提高原油采收率的方 法，这本身是已知的。例如，处理过的水性系统20用于注入地下含油地层以替代该地层中 的油。
具有降低的硫化氢含量或不含硫化氢的、含反硝化菌的水性系统20在原油开采 中更加有效，因为油没有变酸并且腐蚀较少，所述腐蚀增加操作成本并最终放弃油田。而 且，因为较少的硫化氢或没有硫化氢，不会通过硫化氢与铁的反应生成硫化铁。硫化铁在油田中是不想要的，因为它起封堵剂的作用。
在额外提高方面，类似于还原的应用，钼酸盐和/或亚硝酸盐与硝酸盐联合可 加入水性系统20中。钼酸盐用于杀灭或抑制SRB。而且，以这样的量添加钼酸盐以便不杀 灭或抑制反硝化细菌。此外，当与亚硝酸盐和硝酸盐联合使用时，与在已知方法中单独使用 钼酸盐杀灭和/或抑制SRB相比，获得期望的SRB的抑制所需的钼酸盐要少得多。
因此，硝酸盐和/或亚硝酸盐和钼酸盐的联合提供了超过已知的单独使用钼酸盐 的优势。具体而言，如果单独使用需要非常大量的钼酸盐，例如大于3000ppm，而当与硝酸 根离子和亚硝酸根离子联合使用时，所需要的钼酸盐仅为约Ippm至约200ppm，优选地为约 5ppm至约lOOppm。待添加的钼酸盐可为产生钼酸根离子的任何钼酸盐或化合物的形式。目 前，由于考虑到经济和可利用性，使用钼酸钠和钼酸锂。
因此，本发明可用于处理用于提高原油采收率的水性系统20。本发明减少了存在 于地下层中的硫化氢的量，这防止油变酸和腐蚀。
权利要求
1.一种设备，在所述设备中，现场生成硝酸根离子并使该硝酸根离子进入水性系统与 水性系统接触，所述设备包括(A)集成系统，所述集成系统由(i)提取装置和(ii)化学反应器构成，所述提取装置用 于提取存在于所述设备附近的水和天然气体以及从存在于所述设备处的环境空气中提取 氧和氮，所述化学反应器用于处理所述水、天然气体、氧和氮并使所述水、天然气体、氧和氮 发生反应以形成硝酸根离子；以及(B)递送装置，所述递送装置将所述集成系统与所述水性系统相互连接，用于使所述硝 酸根离子进入所述水性系统与所述水性系统接触。
2.如权利要求1所述的设备，所述设备还包括控制器，所述控制器可操作地连接至各 个所述提取装置、所述化学反应器和所述递送装置，并且将所述控制器配置成控制硝酸盐 的生成速度和生成量。
3.如权利要求1所述的设备，其中，所述提取装置还包括泵、压缩机和空气分离器，所 述泵用于获取选自水和天然气体中的至少一种的流体，所述压缩机用于压缩空气，所述空 气分离器连接至所述压缩机，用于从压缩的空气中生成氮。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述化学反应器包括配置成进行Haber方法的氨反应器；以及配置成进行Ostwald方法的化学反应器。
5.如权利要求1所述的设备，其中，所述递送装置还包括(i)导管，所述导管从所述集 成系统延伸至所述水性系统；(ii)泵，所述泵用于将所述离子通过所述导管转移至所述水 性系统。
6.如权利要求3所述的设备，所述设备还包括传感器，所述传感器可操作地连接至所 述控制器，用于监测所述水性系统中所述离子的浓度。
7.如权利要求1所述的设备，其中，所述集成系统还包括用于运输所述集成系统的垫 木或轮子。
8.如权利要求1所述的设备，其中，改变所述集成系统的尺寸使其对应于所述设备的需要。
9.一种设备，在所述设备中，现场生成硝酸根离子并使该硝酸根离子进入水性系统与 水性系统接触，所述设备包括(A)由(i)提取装置和(ii)化学反应器构成的集成系统，所述提取装置用于提取所述 设备附近的水和天然气体以及从所述设备处的环境空气中提取氧和氮，所述化学反应器用 于处理所述水、天然气体、氧和氮并使所述水、天然气体、氧和氮发生反应以形成硝酸根离 子；(B)递送装置，所述递送装置将所述集成系统与所述水性系统相互连接，用于使所述离 子进入所述水性系统与所述水性系统接触；(C)控制器，所述控制器可操作地连接至各个所述提取装置、所述化学反应器和所述递 送装置并且所述控制器配置成控制硝酸根离子的生成速度和生成量；以及(D)传感器，所述传感器可操作地连接至所述控制器，用于监测所述水性系统中所述离 子的浓度。
10.一种在设备现场生成硝酸根离子并使该硝酸根离子进入所述设备附近的水性系统与所述设备附近的水性系统接触的方法，所述方法包括 从所述设备附近的空气中提取氧和氮； 获取水和存在于所述设备附近的天然气体； 使获得的氧、氮、水和天然气体发生反应以形成硝酸根离子；以及 使所述硝酸根离子进入所述设备附近的水性系统与所述设备附近的水性系统接触。
11.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括监测所述水性系统中硝酸根离子的浓 度的步骤。
12.如权利要求10所述的方法，其中，与所述硝酸根离子接触的所述水性系统含有硫 酸盐还原菌。
13.如权利要求10所述的方法，其中，与所述硝酸根离子接触的所述水性系统含有反 硝化微生物和硫化物氧化微生物。
14.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括在将所述硝酸根离子加至所述水性系 统中之前、同时或之后，将反硝化微生物加至所述水性系统中。
15.如权利要求10所述的方法，所述方法是分批法，通过所述分批法，所述水性系统与 所述硝酸根离子接触一次。
16.如权利要求10所述的方法，所述方法是连续方法，通过所述连续方法，用所述硝酸 根离子重复处理所述水性系统。
17.如权利要求10所述的方法，其中，待接触的所述水性系统本身包含用于反硝化微 生物的碳源营养物。
18.如权利要求10所述的方法，其中，在将所述硝酸根离子加至所述水性系统之前、同 时或之后，将用于反硝化微生物的碳源营养物加至所述水性系统中。
19.一种通过在设备现场生成硝酸根离子来防止在水性系统中形成硫化氢的方法，所 述方法包括下列步骤从所述设备附近的空气中提取氧和氮； 获取水和存在于所述设备附近的天然气体； 使所获得的氧、氮、水和天然气体发生反应以形成硝酸根离子； 使所述硝酸根离子以足以建立并提高反硝化细菌生长的浓度进入所述设备附近的所 述水性系统与所述设备附近的所述水性系统接触；以及 监测所述水性系统中硝酸根离子的浓度。
20.一种通过在设备现场生成硝酸根离子来提高水性系统中原油采收率的方法，所述 方法包括下列步骤从所述设备附近的空气中提取氮；获取水和存在于所述设备附近的天然气体；使获得的氧、氮、水和天然气体发生反应以形成硝酸根离子；使所述硝酸根离子以足以提高原油采收率的浓度进入所述设备附近的所述水性系统 与所述设备附近的所述水性系统接触；以及 监测所述水性系统中硝酸根离子的浓度。
全文摘要
本发明提供通过设备附近提取的水、天然气体和空气来现场生成硝酸根离子的设备和方法。所述设备产生硝酸根离子并使该硝酸根离子进入水性系统与水性系统接触。存在于所述水性系统中的硫化氢被除去并通过向所述系统引入硝酸根离子使由硫酸盐还原菌(SRB)生成的硫化氢减少，通过使用硝酸盐，反硝化微生物竞争可获得的碳营养物胜于硫酸盐还原菌，因此，防止SRB生成硫化氢。由所述设备产生的并加至含反硝化微生物的水性系统中的硝酸根离子可通过微生物提高原油采收率的方法来提高原油采收率。
文档编号C01B21/20GK102036911SQ200980118207
公开日2011年4月27日 申请日期2009年4月3日 优先权日2008年5月22日
发明者D·迈克尔·丹尼斯, 唐纳德·O·希茨曼, 爱慕斯 布鲁斯·艾伦 申请人:尼特拉根有限责任公司