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):

- Нефтепродукты – до 5 мг/л;

- Взвешенные вещества – до 3 мг/л;

- Размер частиц – менее 1 мкм;

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

- Сероводород – отсутствие;

- 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.

 

plastovaya voda

 

график очистки пластовых вод

 

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 расчета очистки пластовых вод

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

 очистка пластовых вод при нефтедобыче

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;

КП – компрессор.

 

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.

нефтеловушки для очистки пластовых вод
нефтеловушки для очистки пластовых вод
 
 

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;

КП – компрессор.

 

 

оборудование очистки пластовых вод
оборудование очистки пластовых вод
 

 

 

Микрофильтрация на керамических или полимерных мембранах

 

Виды используемых мембранных микрофильтрационных элементов:

Трубчатые полимерные мембраны с каналами диаметром от 5 до 14,4 мм

Отечественной промышленностью производятся мембраны типа БТУ 0,5/2 по ТУ 6-05-2010-86:

  • длина мембранного элемента – 2000 мм;
  • площадь фильтрации – 0,5 м²;
  • материал мембран – гидрофилизированный фторопласт;
  • размер пор мембраны – 0,2-0,6 мкм;
  • проницаемость по воде при p=0,2 МПа, t=25°С –

250–600 л/м²*час;

  • рабочий диапазон температур – 0–60°С;
  • рабочий диапазон рН – 1–12.
 
микрофильтрация при очистке пластовых вод
 

 

 

Микрофильтрация на керамических или полимерных мембранах

 

Виды используемых мембранных микрофильтрационных элементов:

Трубчатые керамические мембраны с каналами диаметром от 1,6 до 8,0 мм

микрофильтрация при водоподготовке пластовых вод

Преимущества в сравнении с полимерными мембранами:

  • Высокая химическая устойчивость pH:

0–14 (кислотно-щелочная стерилизация);

  • Высокая термическая устойчивость до 350° C;
  • Высокая механическая устойчивость > 90 bar;
  • Длительный срок эксплуатации до 10 лет;
  • Компактность модулей с большой поверхностью фильтрации: до 112,2 м²;
  • Более широкий диапазон размера пор мембран: 0,45-0,8-1,4 мкм.
 
 
микрофильтрация при водоподготовке пластовых вод
 

 

 

 

Принципиальная технологическая схема УППВ 3 ступень очистки.

Керамическая ультрафильтрация

 керамическая ультрафильтрация при водоочистке пластовых вод

 

3 этап очистки пластовой воды

Этап  фактически  представляет  собой  финишную  очистку  пластовой  воды с применением керамической микрофильтрации

  • Предварительно подготовленная  вода   с   процесса   напорной   флотации  поступает на параллельные циркуляционные контуры установки микрофильтрации.

Особенность данного этапа – безреагентная очистка стока. Отделяются частицы раз- мером более 0,8–1,0 мкм. Предполагаемая эффективность процесса – более 99% по взве- шенным веществам и нефтепродуктам.

  • Фильтрация осуществляется в режиме cross-flow, насос Н1 создаёт необходимое давле- ние в контуре ультрафильтрации (1,0–2,0 bar), циркуляционные насосы НЦ необходи- мы для создания необходимой скорости потока над поверхностью мембраны (3–5 м/с). Высокая скорость позволяет создать развитый турбулентный режим для минимизации концентрационной поляризации.

 

Обозначения на схеме:

НЦ – циркуляционные насосы;

А – аппараты мембранные;

Н1 – насос подачи пластовой воды на керамические мембраны;

Е – необходимое емкостное оборудование;

ЕМ – ёмкость химической мойки;

Н3 – насос химической мойки.

 

 

Для обращения в компанию АО ИЦ «Баренц-Регион» достаточно связаться со специалистами по контактным данным обозначенным на сайте.