Файл: Подготовка воды для заводнения нефтяных пластов требования, предъявляемые к воде, закачиваемой в пласт.docx

ПОДГОТОВКА ВОДЫ ДЛЯ ЗАВОДНЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ПЛАСТОВ ТРЕБОВАНИЯ,

ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ВОДЕ, ЗАКАЧИВАЕМОЙ В ПЛАСТ

Пластовые воды, отделяемые от нефти в процессе ее сбора и подготовки, сильно минерализованы, и по этой причине их нельзя сбрасывать в реки и водоемы, так как это приводит к гибели пресноводных. Поэтому пластовые воды закачивают в продуктивные или поглощающие пласты.

Вместе с пластовыми закачивают и пресные воды, используемые в технологическом процессе при обесссоливании нефти, а также ливневые воды, попадающие в промышленную канализационную систему.

В целом все эти воды называются сточными.
В общем объеме сточных вод на долю пластовых приходится 85—88%, на долю пресных — 10—12% и на долю ливневых — 2—3%. Использование нефтепромысловых сточных вод в системе поддержания пластового давления при водонапорном режиме разработки месторождений — это важное техническое и природоохранное мероприятия в процессе добычи нефти, позволяющее осуществлять замкнутый цикл оборотного водоснабжения по схеме:

нагнетательная скважина — пласт — добывающая скважина — система сбора и подготовки нефти и газа с блоком водоподготовки — система ППД.
Нефтепромысловые сточные воды представляют собой разбавленные дисперсные системы плотностью 1040—1180 кг/м³, дисперсионные среды которых — высокоминерализованные рассолы хлор-кальциевого типа (хлорид натрия, хлорид кальция).

Дисперсные фазы сточных вод — капельки нефти и твердые взвеси. При извлечении из недр продукции скважин пластовая вода, находящаяся в эмульгированном состоянии, практически не содержит каких-либо загрязнений: примеси не превышают 10—20 мг/л, но после расслоения эмульсии на нефть и воду содержание диспергированных частиц в отделяемой воде сильно растет: нефти — до 4—5 г/л, механических примесей — до 0,2 г/л.

Объясняется это тем, что в результате снижения межфазного натяжения на границе нефть—вода вследствие введения в систему реагента-деэмульгатора и турбулизации расслоенного потока интенсифицируется диспергирование нефти в воде, а также отмыв и пептизация различных шламовых отложений (продуктов коррозии, глинистых частиц) с внутренней поверхности трубопроводов.

Кроме того, в аппаратах-водоотделителях накапливается промежуточный слой, состоящий из капель воды с неразрушенными бронирующими оболочками, агломератов твердых частиц, механических примесей, асфальтосмолистых веществ и высокоплавких парафинов, микрокристаллов солей и других загрязнителей.

---

По мере накопления часть промежуточного слоя сбрасывается с водой, и значительное количество загрязняющих примесей переходит в водную среду.

В результате смешения вод различного химического состава происходит нарушение сульфатного равновесия, что тоже приводит к увеличению твердого осадка.

Сточные воды содержат растворенные газы: кислород, сероводород, углекислый газ, которые интенсифицируют их коррозионую активность, что приводит к быстрому износу нефтепромыслового оборудования и трубопроводов и, следовательно, ко вторичному загрязнению сточных вод продуктами коррозии.

В сточных водах содержится закисное железо — до 0,2 г/л, окисление которого приводит к образованию осадка и углекислого газа.

Нефтепромысловые сточные воды могут быть заражены суль-фатовосстанавливающими бактериями, поступающими с ливневыми водами,

способствующими выпадению осадков карбоната кальция и сульфида железа.

Наличие в сточной воде капелек нефти и механических примесей приводит к резкому снижению приемистости продуктивных и поглощающих пластов.

Поэтому перед закачкой сточных вод в продуктивные или поглощающие пласты требуется их очистка.

Нормы качества сточной воды, закачиваемой в продуктивные пласты, приведены в табл.15.

Таблица 15

Нормы качества сточной воды для закачки в продуктивные пласты

Вид коллектора	Допустимое содержание в воде, мг/л
	нефти	механических примесей	железа
Пористо-трещиноватый и трещиноватый	25	30	2
Слаботрещиноватый	15	10	1
Гранулярный	1	2	0,5

Для очистки воды после отделения от нефти используются отстойники, резервуары с двухлучевым распределением потока, резервуары с гидрофобным фильтром, резервуары-флотаторы, мультигидроциклоны.

Принцип действия резервуара с двухлучевым распределением потока (рис. 2) следующий.

Очищаемая вода поступает в резервуар-отстойник через перфорированное двухлучевое входное распределительное устройство 1, расположенное на высоте 2,5 м от днища резервуара. Входной патрубок смонтирован перфорацией вниз, выходящие из отверстий струи воды гасятся и отражаются экранирующим лотком 3, и за счет сил энергии потока жидкость устремляется вверх. Эмульгированные глобулы нефти потоком жидкости выносятся к разделу фаз нефть-вода.

---

Сточная вода, освободившаяся от эмульгированных глобул нефти и механических примесей, начинает движение по направлению к выходному распределительному устройству 7. Выходное распределительное устройство представляет собой также двухлучевую перфорированную трубку, смонтированную перфорацией вниз, но только без лотка. Очищенная вода через гидрозатвор 6 выводится из резервуара. Благодаря гидрозатвору 6 с антисифонным устройством 5 исключена возможность случайного слива уловленной нефти с потоком очищенной воды. Слив жидкости из резервуара прекращается по достижении уровня жидкости верхней части колена гидрозатвора.

Рис. 2 Резервуар с двухлучевым устройством распределения потока:

1 – перфорированное двухлучевое входное распределительное устройство, 2 – сифонный кран; 3 – экранирующий лоток; 4 – стояк, 5 – антисифонное устройство; б – гидрозатвор; 7 – выходное распределительное устройство
Для предотвращения замерзания в зимнее время гидрозатвор смонтирован внутри резервуара-отстойника и имеет небольшую высоту, благодаря чему уровень налива жидкости может изменяться, т. е. резервуар одновременно выполняет функции буферной емкости.

Уловленную нефть периодически или непрерывно выводят из резервуара-отстойника через стояк 4, открыв задвижку. Полностью воду из резервуара сливают через сифонный кран 2, при этом' предварительно сливают уловленную нефть через стояк 4. Резервуар-отстойник зачищают путем размыва осадка струей воды и слива размытых осадков через сифонный кран 2. Резервуар-отстойник работает в динамическом (проточном) режиме отстаивания. Двухлучевые распределительные устройства ввода и отбора жидкости обеспечивают оптимальные условия всплытия нефти и оседания механических примесей. Это наиболее простое и надежное оборудование для очистки и подготовки нефтепромысловых сточных вод на объектах с большими объемами формирования стоков.

Резервуары-отстойники с гидрофобным жидкостным фильтром разработаны на базе РВС-2000, 3000 и 5000 производительностью 2500, 4000 и 8000 м³/сут соответственно. Принцип работы данного аппарата: воду через распределительное устройство подают в слой нефти, высоту которого поддерживают в заданных пределах гидрозатвором и нефтеотводящей трубой. Пройдя слой нефти, вода движется вниз к кольцевому сборному трубопроводу, в котором просверлены отверстия диаметром 30 и с шагом 550 мм. Кольцевой трубопровод соединен в центре с отводящим трубопроводом очищенной воды. Отводящий трубопровод с внешней (или внутренней) стороны резервуара связан с гидрозатвором, регулирующим уровень слива воды в отстойнике.

---

В отстойнике с жидкостным фильтром (рис. 3) сочетаются два процесса: контактирование загрязненной воды с очищающей гидрофобной средой (нефть) и отстаивание в динамических условиях.

Резервуары-флотаторы разработаны на базе стальных вертикальных резервуаров РВС-1000, 2000 и 5000 с применением в качестве флотоагента природного нефтяного газа, растворенного в очищаемой пластовой воде или дополнительно подаваемого в воду до ее очистки. Объем флотационной зоны рассчитан на пребывание в ней очищаемой воды в течение 20 мин, а объем отстойной зоны – на 3 ч. Схема резервуара-флотатора представлена на рис. 4.

В основу данного аппарата заложен метод напорной флотации, который заключается в образовании пузырьков газа в очищаемой газонасыщенной воде при поступлении в аппарат по мере снижения давления в системе. Пузырьки газа, выделяясь из воды, флотируют на своей поверхности взвешенные частицы и нефтепродукты.


Рис. 3 Резервуар-отстойник с жидкостным гидрофобным фильтром:

1 – перемычка для слива из резервуара загрязненного промежуточного слоя, 2 – нефтеотводящая труба, 3,4 – элементы устройства (люков) для отвода нефти, 4, 5, 10 – блоки, 6, 9 – датчики уровня (поплавки) 7– устройство для распределения очищаемой воды в жидком гидрофобном фильтре (слой нефти), 8 – щелевые отверстия; 11 – крыша резервуара, 12 – шток; 13 – подвижный патрубок, 14,15 – восходящие и нисходящие трубы (сифон), 16 – выход из резервуара очищенной воды; 17, 18, 21 – задвижки, 19 – устройство для отбора очищенной воды; 20 – подводящий трубопровод
Напорные горизонтальные отстойники применяют для очистки нефтепромысловых сточных вод под избыточным давлением до 0,6 МПа в различных вариантах технологических схем.

В блочных автоматизированных установках очистки сточных вод применяют напорные отстойники полые, с гидрофобной коалесцирующей насадкой насыпного или патронного типа (рис. 5).

Время пребывания очищаемой воды в отстойнике 1,5 – 2,0 ч. Расчетное остаточное содержание нефти (нефтепродуктов) 30 – 50 мг/л; механических примесей – до 40 мг/л. Уловленная нефть выводится автоматически. Шлам из отстойника отводят периодически один раз в 3 – 5 дней. На рис. 7 представлен блок подготовки пластовой воды.

---

Рис. 4 Резервуар-флотатор:

1 – ввод воды на очистку (вместе с растворенным газом); 2 – отвод уловленной нефти; 3 – стальной вертикальный резервуар, 4 – кольцевой желоб для сбора нефти; 5 – флотационная зона; 6 – отстойная зона и ввод воды на очистку (вместе с растворенным газом), 7– отвод газа; 5 – отвод очищенной воды; 9 – отвод шлама из отстойной зоны, 10 – отвод осадка из флотационной зоны
Отстойник с коалесцирутощим фильтром (рис. 7) представляет собой горизонтальную цилиндрическую емкость, разделенную на ряд поперечных отсеков, два из которых заполнены гранулированным полиэтиленом с размером зерен 4 – 5 мм.

Производительность отстойника 1200–1500 м³/сут при рабочем давлении 0,2–0,6 МПа. Коалесцирующий фильтр-отстойник рассчитан на очистку сточной воды, содержащей нефти до 500–2000 мг/л и механических примесей до 50–70 мг/л. Остаточное содержание в очищенной нефти 15 – 20 мг/л и механических примесей до 15 мг/л при скорости фильтрации до 13 м/ч. Недостатком этого отстойника является то, что при засорении коалесцирующей загрузки промывать ее рекомендуется подачей в очищаемую воду 5–10 % (по объему) дисперсии керосина в течение 30 мин.

Мулътигидроциклоны предназначены для очистки нефтепромысловых сточных вод от нефти, твердых механических примесей, а также для удаления газов.

Данный аппарат (рис. 8) состоит из кольцевой распределительной камеры, 15 гидроциклонов, шламосборника и штуцеров ввода очищаемой воды, нефтегазоводяной смеси и шлама, трубопровода для сброса крупных частиц механических примесей из распределительной камеры.


Рис 5 Напорный отстойник полый:

1 – ввод очищаемой воды, 2 – вывод уловленной нефти, 3 – нефтесборник, 4 – клапан, 5 – люк-лаз, 6 – вывод очищенной воды, 7 – ввод воды для размыва шлама, 8 – вывод осевшего шлама, 9 – сани

Рис. 6 Отстойник с коалесцирующим фильтром:

1, 2 – коалесцирующие фильтры, I, V– отвод очищенной сточной воды;

II, IV – отвод уловленной нефти, Ш – ввод очищаемой сточной воды,

VI – выпуск осадка
На очистку вода через штуцер поступает в распределительную камеру, где одновременно с распределением потока жидкости по 15 гидроциклонам происходит

---