Автоматизация установок очистки воды
Введение
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 обессоливании нефти, а также ливневые воды, попадающие в промышленную канализационную систему. В целом все эти воды называются сточными. Использование нефтепромысловых сточных вод в системе поддержания пластового давления при водонапорном режиме разработки месторождений -- это важное техническое и природоохранное мероприятие 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 коррозионную активность, что приводит к быстрому износу нефтепромыслового оборудования и трубопроводов и, следовательно, к 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.
ОСТ 39-255-88 "Вода для заводнения нефтяных пластов. Требования к качеству" устанавливает следующие требования для воды, закачиваемой в пласт:
1. Водородный показатель (pH) должен находиться в пределах от 4.5 до 8.5.
2. При закачке воды в поровые коллекторы проницаемостью свыше 0,1 мкм2 должно быть 90% частиц не крупнее 5 мкм;
При закачке воды в поровые коллекторы проницаемостью до 0,1 мкм2 - не крупнее 1 мкм.
3. Содержание нефти и механических примесей:
Таблица 1
Проницаемость пористой среды коллекторов, мкм2 |
Коэффициент относительной трещиноватости коллектора |
Допустимое содержание в мг/л в воде |
||
Механических примесей |
Нефти |
|||
До 0,1 вкл. |
- |
До 3 |
До 5 |
|
Свыше 0,1 |
- |
До 5 |
До 10 |
|
До 0,35 вкл |
От 6,5 до 2 вкл |
До 15 |
До 15 |
|
Свыше 0,35 |
Менее 2 |
До 30 |
До 30 |
|
До 0,6 вкл |
От 3,5 до 3,6 вкл |
До 40 |
До 40 |
|
Свыше 0,6 |
Менее 3,6 |
До 50 |
До 50 |
4. Содержание растворенного кислорода не должно превышать 0,5 мг/л.
5. Набухаемость глин коллекторов в закачиваемой воде не должна превышать значения их набухаемости в воде конкретного месторождения.
6. При коррозионной активности воды свыше 0,1 мм/год необходимо предусматривать мероприятия по антикоррозионной защите трубопроводов и оборудования.
7. В воде, нагнетаемой в продуктивные коллекторы, пластовые воды которых не содержат сероводород или содержат ионы железа, сероводород должен отсутствовать.
8. Не допускается присутствие сульфатвосстанавливающих бактерий в воде, предназначенной для закачки в пласты, нефть, газ и вода которых не содержат сероводород.
9. При заводнении продуктивных пластов, содержащих сероводород, устанавливать возможность образования сернистого железа, необходимость и мероприятия для удаления ионов трехвалентного железа из воды.