Меню Рубрики

Установки для очистки пластовой воды

Очистка пластовой воды

Методы и технологии очистки

Очистка пластовых вод является актуальной задачей нефтедобывающего комплекса. Как правило, пластовые воды весьма агрессивны, способны вызывать активную коррозию оборудования, нарушать герметичность скважин. оказывать негативное влияние на окружающую природную среду. Для их очистки используются как специально разработанные методы, так и методы, которые применяются в смежных отраслях производства.

Выбор методов и оборудования для очистки сточных пластовых вод базируются на удалении из них нефтяной эмульсии и взвешенных частиц. Основными методами в данном случае будут являться:

  • отстаивание;
  • фильтрация;
  • коалесценция;
  • флотация;
  • озонирование.

Сложность состава пластовых вод требует сочетания различных методов при очистке.

01. Отстаивание

Отстаивание является первым этапом механической очистки пластовых вод. Процесс происходит под действием гравитационных сил, когда тяжелые фракции (твердые взвешенные частицы) осаждаются, а легкие (капли нефти и нефтяная эмульсия) поднимаются к поверхности потока, который находится в состоянии покоя или медленно движется по резервуару. Очистка от нефти осуществляется в нефтеловушках, которые используются в случае содержания нефти в сточных пластовых водах более 100 мл/л.

Перед поступлением в нефтеловушку, где нефтяные загрязнения отделяются от очищаемой воды, предварительно необходимо избавиться от крупных минеральных примесей. Такие частицы снижают качество очистки от нефти, затрудняют работу очистных агрегатов, приводят к быстрому износу оборудования. Процесс осаждения происходит в песколовках, которые задерживают песок с размером частиц 0,26 мм и более. Скорость потока должна находится в пределах 0,3 — 0,15 м/с, чтобы дать возможность осесть только крупным минеральным фракциям, а органическим примесям позволить свободно двигаться в потоке.

Вода, прошедшая отстаивание и очищенная от нефти, называется подтоварной.

02. Коалесценция

Коалесценция — укрупнение частиц дисперсной фазы путем их слияния. Существует несколько видов коалесценции. Для деэмульгирования нефтяных эмульсий применяют воздействие внешнего электрического поля и коалесцирующие фильтры.

В фильтровальном оборудовании явление коалесценции используется для создания условий, которые способствуют укрупнению капель нефти и более эффективному их дальнейшему удалению. Коалесцирующие фильтры устанавливаются, как правило, на входе воды в нефтеловушку.

03. Флотация

Для очистки загрязнений из сточных пластовых вод применяются методы механической и химической флотации. На первом этапе механической флотации с помощью пузырьков газа удаляются нефтяные остатки, а также, при добавлении коагулянта, прочие растворенные углеводороды, сероводород и углекислый газ.

Второй этап — химическая коагуляция с образованием хлопьевидного осадка и последующего его удаления.

04. Фильтрация

Фильтрацию применяют для доочистки пластовых вод, прошедших предварительную очистку. Для этого используют установки с зернистым фильтром, как правило, кварцевым песком. Он эффективно задерживает взвешенные частицы и нейтрален по отношению к железу. Чтобы очистить воду от примесей железа, на фильтрующие элементы наносят слой катализатора, либо они сами изготавливаются из материалов с каталитическими свойствами.

Подтоварные воды пропускают через ультрафильтры уже после флотации для удаления взвешенных частиц и остатков нефтяных включений.

05. Озонирование

Озонирование является заключительным этапом глубокой очистки пластовых вод. Данные метод позволяет эффективно удалять бактериальное загрязнение, тетраэтилсвинец и улучшать органолептические качества очищенной воды.

Возврат очищенной воды в продуктивный нефтяной пласт возможен только после дегазации и пропускании через фильтр с песчаной загрузкой. При этом не требуется удаления кислорода из пластовой воды, но очистка от нефтяных загрязнений должна быть наиболее полной.

источник

Водоподготовка и очистка пластовых вод

АО Инженерный центр «Баренц-Регион» разрабатывает технологии по подготовке пластовой воды для закачки её в пласт. Специалисты компании анализируют пробы пластовой воды на месте производства и подготавливают для её очистки индивидуальные решения. Такая водоподготовка позволяет значительно продлевать срок работы производственного оборудования и вторично использовать воду для закачки в пласт.

Установка подготовки пластовой воды с последующим использованием для заводнения нефтяных пластов

В соответствии с ОСТ 39-225-88 «Вода для заводнения нефтяных пластов. Требования к качеству».

Исходные данные, требования к пластовой воде:

  • Производительность установки: не лимитируется, оптимально введение отдельными линиями (цепочками) производительностью 50–400 м³/час
  • Состав исходной пластовой воды:

— Нефтепродукты – до 3000 мг/л (плотность нефти ρ = 820 – 950 кг/м³);

— Взвешенные вещества – до 500 мг/л.

  • Требования к качеству очищенной воды (максимальные требования по ОСТ 39-225-88 при проницаемости пористой среды коллектора 0,1мкм² включительно):
Читайте также:  Установка подставочного профиля в раму

— Взвешенные вещества – до 3 мг/л;

— Размер частиц – менее 1 мкм;

— Содержание кислорода – менее 0,5 мг/л;

— Сульфатвосстанавливающие бактерии – отсутствие.

Характеристика исходной воды:

Поступающие пластовые воды поступают в резервуары сепарации нефти. В этих резервуарах нефть отделяется за счет действия силы тяжести и вода подается для дальнейшей об- работки. В зависимости от характеристик нефти и химических продуктов, используемых в процессе добычи и транспортировки нефти (эмульгаторы, ингибиторы коррозии, . . .), нефтеносная вода может содержать от 150 до 300 мг/л тонко эмульгированной нефти и мелких нефтяных капель, остающихся в воде в виде суспензии. Эти эмульгированные капли имеют сильный отрицательный электростатический заряд, который сохраняет их устойчивость к образованию агломераций.

Некоторые возможные сложности реализации:

  • Высокое солесодержание исходных сточных вод, высокая концентрация хлоридов – более 10000 мг/л, (в некоторых случаях концентрация хлоридов достигает 150–200 г/л); высокая температура стоков – более 50°С -> среда очень коррозионноактивная, требуется тщательный подбор материала оборудования и антикоррозионных покрытий, подбор материала мембран стойкого при высоких температурах.
  • Плотность нефти высокая – 920–950 г/дм³, что даёт весьма медленную скорость всплытия в процессе простого гравитационного разделения (например в нефтеловушках) нефтяной эмульсии, которой фактически является сточная вода.

Формула Стокса для скорости всплытия капелек нефти, из данной формулы видно, что скорость всплытия прямо пропорциональна разности плотностей нефти и воды.

  • Размер частиц взвеси и эмульгированных нефтепродуктов менее 1–2 мкм (особенно стабилизированных ПАВ, в редких случаях).

Пути решения:

  • Тщательный подбор материалов оборудования и антикоррозионных покрытий стойких в условиях данной среды. Выбор материалов фильтрующих сред стойких при высоких температурах.
  • В случае плотности нефти более 920 кг/м³ — отказ от нефтеловушек и любых других способов гравитационного разделения в пользу 2-х ступенчатой напорной флотации. В процессе напорной флотации образуется комплекс: <частица загрязнений – пузырьки воздуха>, плотность данного флотокомплекса существенно меньше плотности воды, а ∆ρ = ρводы — ρфлотокомплекс, существенно больше, что способствует интенсификации отделения нефти.
  • При значительном содержании частиц взвешенных веществ и капель нефтепродуктов (особенно стабилизированных поверхностно-активными веществами различной при- роды) крупностью менее 1–2 мкм проведение экспериментальных работ с тщательным подбором реагентов (коагулянтов и флокулянтов) и режимов работы отделительных аппаратов (отстойники, флотаторы). Альтернатива – использование микрофильтрацион- ных мембран с размером пор 0,45–0,8 мкм.

Принципиальная технологическая схема УППВ 1 и 2 ступени очистки.

Вариант при плотности нефти более 920 кг/м³

1 этап очистки пластовой воды

Этап фактически представляет собой предварительную очистку пластовой воды.

  • Исходный сток поступает на 1 ступень напорной флотации (при плотности нефти более 900 кг/м³) .

Особенность данного этапа – безреагентная очистка стока. Отделяются частицы размером более 100-150 мкм. Предполагаемая эффективность процесса – 65–85% по нефтепродуктам.

  • В качестве альтернативы напорной флотации при плотности нефти менее 900 кг/м³ возможно использование нефтеловушек с коалесцентными фильтрами и тонкослойными блоками для интенсификации выделения нефти.

Обозначения на схеме:

НЦ1 – рециркуляционный насос 1 ступени напорной флотации;

Нефтеловушки с коалесцентными фильтрами

Принцип работы коалесцентного фильтра заключается в отделении капель нефти из воды путем коалесценции на гидрофобных, горизонтальных гофрированных пластинах. При пересечении специального пакета гоф- рированных пластин, нефтяные капельки удерживаются и концентрируются в верх- ней части волн, где они могут объединяться в большие капли. Эти крупные капли могут быть отделены за счет всплытия под дей- ствием силы тяжести. Большие капли нефти, отделенные в корпусе гофрированных пла- стин накапливаются на поверхности воды образуя нефтяную пленку. Эта пленка пери- одически удаляется.

Возможно получение остаточной концентра- ции нефти и нефтепродуктов до 30-80 мг/л. Взвешенные вещества могут забивать фильтр, для предотвращения этого требует- ся периодическая промывка коалесцентных блоков.


2 этап очистки пластовой воды

Исходный сток поступает на реагентную обработку.

  • Перед 2 ступенью напорной флотации происходит реагентная обработка исходной пластовой воды.
  • Последовательно вводятся коагулянт и затем флокулянт.
  • В камере хлопьеобразования КХ создаются условия для формирования крупных и устойчивых хлопьев, а также сорбции загрязнений на свежеобразованных хлопьях коагулянта.
  • Укрупнение и увеличение механической устойчивости хлопьев способствует ввод флокулянта.
  • На данном этапе важен подбор марок реагентов и определение их оптимальных дозировок от этого в существенной мере зависит эффективность очистки

Обозначения на схеме:

Ераств1, Ераств2 – ёмкости приготовления коагулянта и флокулянта, с мешалками;

НДк, НДф – насосы-дозаторы коагулянта и флокулянта;

Нк, Нф – насосы перекачки готового реагента из растворных в расходные ёмкости;

Ерасх1, Ерасх2 – ёмкости расходные коагулянта и флокулянта, с мешалками.

Исходный сток самотёком поступает на 2 ступень напорной флотации.

Здесь происходит доочистка стока от нефтепродуктов и взвешенных частиц, которые

предварительно сорбированы на хлопьях коагулянта.

Обозначения на схеме:

НЦ2 – рециркуляционный насос 1 ступени напорной флотации;

источник

Добыча нефти и газа

Изучаем тонкости нефтегазового дела ВМЕСТЕ!

Подготовка сточных пластовых вод

Сточные воды, используемые в целях поддержания пластового давления состоят на 85 – 90 % из добытой пластовой воды. В нефтедобывающей промышленности применяются как специально разработанные методы подготовки сточных пластовых вод, так и заимствованные из смежных отраслей, применяющих крупнотоннажные системы очистки воды.

Наиболее часто применяют следующие методы:

· фильтрование воды через пористые или иные среды;

· удаление примесей поглотителями;

В качестве технических средств для отстаивания воды используют резервуары отстойники, нефтеловушки, пескоотделители и пруды-отстойники.

Резервуары – отстойники обеспечивают очистку стойной воды по герме-тизированной схеме. В зависимости от производительности, качества сырья и

требований к очищенной воде применяют резервуары различной вместимости

( от 200 до 5 000 м 3 )с разнообразной начинкой и обвязкой. Выбор и расчет резервуаров проводится исходя из времени отстаивания воды в течение 8 – 16 часов. Процесс очистки может производится в циклическом или непрерывном режиме. Обвязка водоочистных резервуаров большей частью последовательная.

На рис. 14 приведена конструкция отстойника, разработанная на базе нефтяных стальных резервуаров объемом 1000, 2000 и 5000 м 3 .

Для глубокой очистки нефтепромысловых сточных вод от эмульгированной нефти и твердых механических примесей предназначен отстойник с патронными фильтрами ОПФ-3000.

Рис. 14 Отстойник для очистки нефтепромысловых сточных вод

1 – корпус резервуара – отстойника; 2 – трубопровод подачи загрязненной воды; 3 – трубопровод отвода уловленной нефти; 4 – кольцевой короб сбора уловленной нефти; 5 — лучевой распределитель ввода загрязненной воды; 6 – сифонный регулятор для поддержания уровня раздела фаз «нефть-вода» и отвода очищенной воды; 7 – трубопровод подачи воды для размыва осадка; 8 – трубопровод отвода шлама.

Отстойник с патронными фильтрами ОПФ-3000

Предназначен для глубокой очистки нефтепромысловых сточных вод от эмульгированной нефти и твердых механических примесей, Отстойник входит в состав комплекса оборудования для очистки сточныx вод, используемых в системе ППД (рис. 15 ).

Рис. 15 Отстойник с патронными фильтрами ОПФ – 3000

1 – емкость; 2 – фильтр – патрон; 3 – блок фильтр – патронов; 4 – отражательный лоток; 5 – сборник чистой воды; 6 – лестница; 7 – люк – лаз; 8 – поворотное устройство; 9 – труба входная.

Отстойники предназначены для эксплуатации в умеренном и холодном макроклиматических районах по ГОСТ 15150-69: ОПФ-3000-01 — в макроклиматическом районе с умеренным климатом , со средней температурой – самой холодной пятидневки не ниже 233 К (400С). Минимальная Допустимая температура стенки отстойника, находящегося под давлением, 233 К (400С). Вид климатического исполнения – У1 по ГОСТ 15150 – 69.

ОПФ-3000-02 — в макроклиматическом районе с холодным климатом, со средней температурой самой холодной пятидневки от 232 до 213 К колеса (от -41 до -60°С). Минимальная допустимая температура находящегося под давлением, 213 К (-60°С).

Вид климатического исполнения — ХЛ1 по ГОСТ 15150-69.

Основные технические данные

Производительность, м 3/сут, не более . . . . 3000

Рабочее давление, Мпа (кгс/см2), не более ……………0,6 (6)

Скорость фильтрации, м3/ч, не более ……………………10

Площадь фильтрации одного фильтра, м2……………….1

Рабочая среда …………………………..сточные воды установок подготовки

нефти и объектов нефтесборного пар-

ка , содержащие эмульгированную

нефть, твердую примесь в виде частиц

песка и глины, сульфида и гидроокиси

железа, углеводородные газы и серо-

Температура рабочей среды, К …………………………… 283 – 333

Содержание примесей в воде, поступающей на очистку, мг/л, не более:

Эмульгированной нефти ……………………………………..2000

Содержание примесей в очищенной воде, мг/л, не более:

Эмульгированной нефти ……………………………………..20

Содержание сероводорода в сточной воде,

Разность плотностей воды и нефти,

Габаритные размеры отстойника

(длина х ширина х высота), мм………………………………19000 х 3000 х 3865

масса отстойника, кг …………………………………………. 22000

Описание конструкции и принцип действия

Отстойник ОПФ-3000 (рис. 15) представляет собой стандартную горизонтальную цилиндрическую емкость 1, внутри которой расположены 16 фильтр-патронов 2, объединенных в четыре блока фильтр-патронов 3, четыре отражательных опорных лотка 4, сборник чистой воды 5 и лестница 6. Емкость устанавливается на две седловидные опоры имеет люк-лаз 7, монтажные люки, штуцеры для подсоединения технологических трубопроводов, установки предохранительных клапанов и приборов КИПиА.

Емкость оборудована поворотным устройством 8 для монтажа и демонтажа крышки люка-лаза, грузоподъемными элементами и деталями для крепления теплоизоляции.

Принцип работы отстойника

Сточная вода установок подготовки нефти, прошедшая предварительно грубую очистку, поступает через распределитель-гребенку и входную трубу 9 во внутреннюю полость фильтров, откуда под действием напора фильтру­ется через пенополиуретан в полость отстойника. При фильтрации эмуль­сии через ППУ происходит укрупнение частиц эмульгированной тонкодис­персной нефти до пленочной, которая потоком жидкости отрывается от по­верхности фильтра и всплывает в верхнюю часть отстойника.

Очищенная сточная вода постоянно выводится через сборник чистой воды и подается в систему поддержания пластового давления (ППД).

Всплывшая нефть постоянно или периодически выводится из отстойника через штуцер нефти в емкость уловленной нефти. Выпадающая на дно ем­кости твердая примесь постоянно или периодически, в зависимости от ин­тенсивности накопления, дренируется с жидкостью в илонакопитель.

Ввод сточной воды в отстойник с двух противоположных сторон позволяет равномерно распределить жидкость в емкости и увеличить коэффициент ис­пользования объема отстойника. Расположение фильтров в верхней части отстойника сокращает высоту всплывания частиц нефти и, как следствие, про­должительность пребывания жидкости в отстойнике. Пенополиуретан рабо­тает в режиме самоочищения и не требует регенерации, что обеспечивает работу фильтров без замены не менее 12 месяцев.

Отстойник может работать в двух режимах: в автоматизированном и неав­томатизированном режиме «полного заполнения». Для работы в автоматизи­рованном режиме отстойник оснащается регуляторами с сигнализаторами уровня раздела фаз «нефть-вода», сигнализаторами верхнего и нижнего пре­дельного уровня жидкости, исполнительными механизмами и расходомером очищенной воды. В режиме «полного заполнения» уловленная нефть вместе с газом отводится постоянно с избытком (до 5-10% от производительности отстойника) сточной воды в емкость уловленной нефти, откуда газ утилизируется или отводится на факел, а уловленная нефть — на УПН. Для облегчения настройки отстойника на режим «полного заполнения» рекомендуется пре­дусмотреть в верхней зоне корпуса отстойника 3-4 пробоотборных крана, а на линии вывода очищенной воды и уловленной нефти — расходомеры.

Давление в отстойнике изме­ряется и контролируется визу­ально с помощью манометра ВЗ-16рб. При повышении давления выше заданного манометр ВЗ-16рб выдает сигнал на щит уп­равления и контроля отстойни­ком.

Для проверки показаний это­го манометра на отстойник уста­навливается манометр общего назначения ОБМ-1,5-160 ГОСТ 8625-77.

Производительность отстой­ника определяется расходомера­ми типа «Турбоквант» (ВНР), «Норд» (Россия) или другими расходомерами с верхним пре­делом измерения до 150 мУч с точностью измерения ±0,5%. Расходомеры должны быть уста­новлены за отстойником.

Регулирование производи­тельности отстойника в зависи­мости от качества очистки про­изводится задвижкой на линии вывода очищенной воды.

Под отстойник подготавлива­ется площадка согласно проек­ту привязки.

Отстойник устанавливается на фундаментные плиты или опоры и крепится анкерными болтами.

Конструкция фундаментов и опор, их расположение, марка бе­тона, глубина заложения их по­дошв определяются проектом привязки.

Проверяется горизонтальность установки отстойника в двух вза­имно перпендикулярных направ­лениях.

Отстойник поставляется в полностью собранном виде, с установленны­ми внутренними устройствами, не требующими разборки при монтаже. Ответные фланцы поставляются прикрепленными к штуцерам отстойника с рабочими прокладками и крепежными деталями.

Отстойник поставляется с приваренными деталями для крепления изоляции, строповки, без запасных частей к сборочным узлам или деталям.

Ниже дана таблица (таб. 1.4 ) люков, штуцеров, муфт. Изготовитель: ПО «Салаватнефтемаш», г. Салават .

источник