Вопрос 7.6: Сточные воды нефтяных месторождений

Воды, поднимаемые на поверхность вместе с нефтью, называются пластовыми. Добытая нефть на УПН обессоливается за счет введения в нее в основном пресных вод (до 10%). На установках подготовки воды добавляются дождевые (ливневые) воды (до 3 %). Смесь этих вод, используемых для закачки в про­дуктивные пласты для ППД, называются промысловыми сточными водами.

При обезвоживании и обессоливании нефти на УПН, кроме пресной воды, добавляются и различ­ные ПАВ для разрушения эмульсий. Поэтому такие воды имеют преимущество перед пресными. Они обла­дают лучшей вытесняющей способностью нефти из пласта. При закачке сточных вод сохраняется прони­цаемость продуктивных пластов, содержащих глинистые частицы, так как эти породы при контакте с ми­нерализованной водой практически не разбухают. Пластовые сточные воды имеют большую плотность от 1100 до 1200 кг/м³, что создает на забое скважин более высокое гидростатическое давление, а это обуслав­ливает лучшую приемистость скважин. Закачка таких вод в нагнетательные скважины предотвращает за­грязнение окружающей среды. Температура сточных вод обычно выше температуры вод поверхностных ис­точников, что повышает приемистость скважин и улучшает нефтевытеснение.

Однако утилизация пластовых сточных вод связано с большими сложностями: необходимостью очи­стки этих вод от капелек нефти и механических примесей для предотвращения засорения призабойных зон нагнетательных скважин и поддержания высокой и постоянной их приемистости; необходимостью строи­тельства сравнительно сложных и дорогих очистных сооружений; защитой оборудования от коррозионного разрушения; необходимостью восстановления приемистости нагнетательных скважин.

Рис. 52 Установка очистки пластовых сточных вод закрытого типа.

Пластовая сточная вода из резервуара-отстойника 8 забирается насосом 7 и подается в резервуары, а из них направляется на прием насосов высокого давления 6, установленных в блоке БКНС.

! - линия сброса воды из отстойника; 2 - отстойник для обезвоживания: 3 - ivonлектор для обезвоженной нефти; 4 - линия подачи сточной воды из электродегидратора;.5 - насос для подачи горячей пластовой золы, содержащей ПАВ, в смеситель 10, 6 - насосы высокого дав­ления; ⁷ - насос для подачи ьоды на БКНС; 8 - резервуар-отстойник; 9 - насос для подачи отстоявшейся нефти на повторную деэмульсаштю.

Рассмотрим работу резервуара-отстойника с гидрофобным жидкостным фильтром (рис. 5'}).

г

Рис. 53 Схема резервуарз-спстойника г гидрофобным жидкостным фильтром.

Так как количество эмульгированной нефти в пластовой воде, сбрасываемой по линии 1 с отстой­ников предварительного сброса ОПС (см. рис. 52), может достигать более 1000 мг/л, предусмотрен резерву­ар-отстойник с гидрофобным жидкостным фильтром. Принцип действия его следующий. Вода, содержащая капельки нефти и механические примеси, из отстойников предварительного сброса и эдектродегидраторов под собственным давлением подается по вводному коллектору 1 в емкость 3. имеющую ответвления 4, по­сле чего фильтруется через нефтяную *"подушь:\'\ Эти капельки, контактируя с окружающей нефтью, пере-ходят в состав жидкостного гидрофобного фильтра, уровень которого поддерживается постоянным за сче" передива нефти в карман 2 и отвода ее из отстойника. Положение нефтеводяного уровня в резервуаре можно регулировать в широком диапазоне за счет гидравлических сопротивлений, возникающих при про­хождении воды в зазоре между плунжером 5, который может подниматься и опускаться, и стенкой отвод­ной грубы 6. Наблюдение за положением уровня раздела нефть-вода осуществляется поплавком 7. На гра­нице раздела фаз нефть-вода иногда образуется слой 8 эмульгированной нефти, трудно поддающейся раз­рушению и значительно ухудшающий процесс очистки воды,

Объем резервуара-отстойника с гидрофобным фильтром зависит от количеств поступающей и заби­раемой воды через отводную труб) б. пропускной способности ответвлений 4, предназначенных для равно-

Рисунок - Схема резервуара-отстойника с гидрофобным жидкостным фильтром.

Так как количество эмульгированной нефти в пластовой воде, сбрасываемой по линии 1 с отстой­ников предварительного сброса ОПС (см. рисунок), может достигать более 1000 мг/л, предусмотрен резерву­ар-отстойник с гидрофобным жидкостным фильтром. Принцип действия его следующий. Вода, содержащая капельки нефти и механические примеси, из отстойников предварительного сброса и электродегидраторов под собственным давлением подается по вводному коллектору 1 в емкость 3, имеющую ответвления 4, по­сле чего фильтруется через нефтяную "подушку". Эти капельки, контактируя с окружающей нефтью, пере­ходят в состав жидкостного гидрофобного фильтра, уровень которого поддерживается постоянным за счет перелива нефти в карман 2 и отвода ее из отстойника. Положение нефтеводяного уровня в резервуаре можно регулировать в широком диапазоне за счет гидравлических сопротивлений, возникающих при про­хождении воды в зазоре между плунжером 5, который может подниматься и опускаться, и стенкой отвод­ной трубы 6. Наблюдение за положением уровня раздела нефть-вода осуществляется поплавком 7. На гра­нице раздела фаз нефть-вода иногда образуется слой 8 эмульгированной нефти, трудно поддающейся раз­рушению и значительно ухудшающий процесс очистки воды.

Объем резервуара-отстойника с гидрофобным фильтром зависит от количеств поступающей и заби­раемой воды через отводную трубу 6, пропускной способности ответвлений 4, предназначенных для равно мерного распределения потока капель воды (дождевания) по всей площади резервуара, а также интенсивно­сти перелива нефти в карман 2.

Если количество воды, поступающей с УПН, достигает 10000 м³/сут, а диаметры вводного коллек­тора 1 и отводной трубы 6 равны, то рекомендуется устанавливать четыре резервуара вместимостью 2000 м³ каждый с заданной разностью высот уровней не более 2 м.

Подготовка сточных вод по схеме закрытого типа по принципу фильтрации. Основным аппаратом этих установок является коалесцирующий фильтр-отстойник типа ФЖ-2973

Рисунок - Коалесцирующий фильтр-отстойник

Сточная вода предварительно подвергается отстою в горизонталь­ном отстойнике, а затем через патру­бок ввода 6 поступает в приемный отсек В фильтра-отстойника, распо­ложенный в средней части корпуса 3.

Из приемного отсека сточная вода через перфорированные перегородки 10 поступает в фильтрационные отсеки Б. Фильтрационные отсеки заполнены коалесцирующим фильтром 5, в качестве которого применяют гранулированный полиэтилен с размером гранул 4-5 мм. Полиэтилен обладает гидрофобным свойством: нефть смачивает его, а вода нет. Поэтому капли нефти, задерживаясь на поверхности гранул, сливаются (коалесцируют) и выходят из фильтрационных отсеков Б в отстойные отсеки А в укрупненном виде. По­этому в отстойных отсеках происходит быстрое расслоение воды и капелек нефти и нефть выводится сверху через патрубки вывода нефти 1, а очищенная вода - через патрубки 7. Осаждающиеся в отстойных отсеках механические примеси выводятся через патрубки 8. Отстойные отсеки снабжены люками-лазами 2. Загрузка и выгрузка гранулированного полиэтилена в фильтрационные отсеки производится через люки 4 и 9. При засорении гранулированного полиэтилена осуществляют его промывку подачей в очищенную воду 10-15% дисперсии керосина в течение 30 мин.

Подготовка сточных вод по схеме закрытого типа по принципу флотации. Подготовка сточных вод, основанная на принципе флотации осуществляется в резервуаре-флотаторе.

Рисунок - Резервуар-флотатор

Флотация - это процесс извлечения из жидкости мельчайших дисперсных частиц с помощью всплывающих в жидкости газовых пузырьков. В резервуаре-флотаторе пузырьки газа образуются во флотационной зоне 5 за счет выделения растворенного газа из сточной воды в результате снижения давления. Газонасыщенная вода через патрубок ввода 1 вводится в нижнюю часть флотационной зоны с помощью перфорированного распределителя. Сточная вода поднимается во флотационной зоне со скоростью, обеспечивающей длительность флотационной зоне около 20 мин. Выделяющиеся пузырьки газа, поднимаясь вверх, встречают на своем пути дисперсные частицы, распределенные в воде. Дисперсные частицы (капельки нефти) захватываются пу­зырьками и флотируются на поверхность, образуя там слой пены. Уловленная нефть собирается в кольцевой желоб 4 для сбора нефти и выводится через патрубок 2. Вода из флотационной зоны 5 перетекает в от­стойную зону 6, расположенную в кольцевом пространстве между корпусом 3 резервуара и флотационной зоной, где медленно опускается вниз. Дисперсные частицы, которые хорошо смачиваются водой, под дей­ствием силы тяжести осаждаются вниз, откуда осадок выводится через патрубки 9 и 10. Очищенная вода выводится через перфорированный коллектор и патрубок 8. Резервуар-флотатор герметизирован, поэтому выделяющийся из воды газ выводится сверху резервуара через патрубок 7. Содержание примесей (мг/л) в сточной воде, поступающей в резервуар-флотатор на очистку, должно быть: нефти - 300, механических примесей - до 300. Остаточное содержание в очищенной воде, выходящей из резервуара-флотатора, состав­ляет (мг/л): нефти - 4-30, механических примесей - 10-30.

Подготовка сточных вод по схеме закрытого типа по принципу электрофлотации. Электрофлотация - это флотация газом, образовавшимся в результате электролиза. При электролизе воды образуются пузырьки кислорода и водорода. Преимущество электрофлотации по сравнению с газовой флотацией - возможность получения при электролизе тонкодиспергированных пузырьков газа, что приводит к быстрому осветлению нефтесодержашей воды. Сущность электрофлотационного способа очистки сточных вод заключается в следующем. В технологической емкости устанавливают электроды и пропускают постоянный электрический ток. В результате электролиза на электродах выделяются газовые пузырьки, которые поднимаются вверх, пронизывая слой обрабатываемой нефтесодержащей воды. При движении в сточной во­де пузырьки сталкиваются с дисперсными частицами, взвешенными в воде, прилипают к ним и флотируют их. Таким образом, дисперсные частицы собираются в верхней части сосуда в виде пены, которая затем удаляется.

Для повышения эффективности процессов флотации и электрофлотации в обрабатываемую сточную воду вводят химические реагенты, которые способствуют объединению мельчайших дисперсных частиц в достаточно крупные соединения с последующим их осаждением.

На промыслах применяют блочные автоматизированные установки, предназначенные для подготовки пластовых и промышленно-дождевых сточных вод и рассчитанных на производительность 1600, 4000 и 10000 м/сут и рабочее давление в напорных аппаратах от 0,15 до 0,6 МПа. Очистка сточных вод. преду­смотрена способом отстаивания в полочных напорных отстойниках.