122. Требования к водам системы ппд. Физико-химические свойства вод системы ппд.

Свойства вод.

Все воды ППД классифицируется следующими физическими свойствами:

1) Минерализация – количество неорганических солей растворенных в единице объема воды. Большинство вод являются хлор-кальциевыми (CaCl₂), большое количество MgCl, NaCl, KCl.Чем больше минерализация, тем больше коррозионная активность. Поэтому при использовании высокоминерализованной воды к ней добавляют ингибиторы коррозии, которые подбираются индивидуально.

2) pH (водородный показатель). Наибольший вытесняющей способностью обладают щелочные воды (pH>8).

3) Жесткость воды – определяется содержанием в составе воды ионов Ca⁺² и Mg⁺².

4) Плотность вод систем ППД – определяется количеством и молекулярным весом растворенных в воде солей. Для Волго-Урала: 1150-1300 кг/м³, Западная Сибирь: 1020-1120 кг/м³. С точки зрения величины плотности обычно стремятся к значению не ниже плотности естественной пластовой воды (зависит от степени минерализации). Если плотность меньше – вода разжижается, интенсивность выпадения солей увеличивается.

5) Вязкость воды. Также определяется количеством минеральных солей содержащихся в воде.

6) Электропроводность. Находится в прямой зависимости от минерализации. От 0,2 до 1 Ом·м.

Общепринятая классификация природных вод по составу – классификация Сулина (4 типа):

а) Сульфатно-натриевый;

б) Гидрокарбонатно-натриевый;

в) Хлоридно-натриевый;

г) Хлоридно-кальциевый.

Требования к водам систем ППД:

1) Технологичность (простота) эксплуатационной системы ППД без осложнений.

2) Вытесняющая способность – определяется лабораторным путем и оценивается по величине коэффициента вытеснения нефти водой.

3) Низкая интенсивность взаимодействия с породообразующими минералами – смачиваемость горной породы водой.

4) Отсутствие или очень низкое содержание механических частиц. Считается, что в каналах фильтрации (25-30 микрон) свободно могут передвигаться частицы размер которых не превышает 10 микрон.

5) Отсутствие нефтепродуктов. В большинстве вод систем ППД на современном уровне их обработки содержится капельной нефти от 10 до 70 мг на литр.

6) Отсутствие микроорганизмов.

Характеристика поверхностных вод нефтяных месторождений Западной Сибири:

а) Содержание механических частиц – 16 мг/л;

б) То же в период весеннего паводка – 32 мг/л;

в) Содержание железа – до 3,6 мг/л;

г) Минерализация – 0,06…0,07 г/л;

д) Щелочность – 0,7…2,6 мг-экв/л;

е) Жесткость – 0,7…2,5 мг-экв/л.

123. Сооружения и оборудование, применяемое при подготовке вод системы ппд.

Для повышения производительности систем ППД и снижения затрат на подготовку нефти широко применяется предварительный сброс пластовой воды. В зависимости от места осуществления в технологической цепи сбора и подготовки нефти, этих операций различают: 1) предварительный сброс воды на дожимных насосных станциях (путевой сброс); 2) предварительный сброс воды непосредственно перед установками подготовки нефти. В настоящее время – следующие методы предварительного сброса попутнодобываемой воды: 1) Применение для этих целей вертикальных стальных резервуаров (емкость до 5000 м³). Пропускная способность токай системы – 70000 м³/сут. Недостатки: только при предельно высокой обводненности продукции скважин (РВС – от 1000 до 5000 м³); 2) Применение промышленных аппаратов-отстойников в системе сбора и подготовки продукции скважин (ОГ-200 – 200 м³). Пропускная способность – до 1000 м³/сут воды. Применяется при обводненности продукции свыше 60%;

3) Применение установок КДФ – концевой делитель фаз.

Устройство этого аппарата включает трубку D = 1м, длина которой зависит от вязкости добываемой нефти, если µ_н > 30 мПа·с – l 60 м; µ_н < 15 мПа·с – l = 30…40 м, пропускная способность – 6000-7000 м³/сут.

4) Установки ТВО – трубный водоотделитель.

Пропускная способность до 3000 м³/сут, L = 80-100 м, угол наклона 4-6⁰, рабочее давление = 5-15 атм., диаметр = 1420 см (обычно 700-800). Применяется с 30% обводненности.

Принцип действия ТВО.

Смесь воды, нефти и газа перед поступлением в ТВО проходит через успокоитель (труба большого диаметра) для создания ламинарного течения. При поступлении в среднюю часть отделителя происходит гравитационное отделение компонентов продукции в соответствии с их плотностью. В нижней части ТВО для предупреждения попадания в воду механических частиц имеются неподвижные (металлические) отбойники. Газ по обводным трубкам удаляется из ТВО, затем: 1) В газонефтяной сепаратор; 2) Вновь смешивается с нефтью в сборном трубопроводе. Практика эксплуатации ТВО показала, что на выходе из ТВО содержание нефти составляет от 30 до 50 мг/л, причем, чем выше вязкость нефти, тем ее остаточное содержание в воде больше.

5) Скважинный отделитель воды (СВО).

Это установка создается в скважинах предназначенных для ликвидации или длительной консервации. В этих скважинах на глубине 700-800 м устанавливается временный цементный мост и спускаются 2 колонны НКТ: 3-х дюймовая (большего диаметра) на глубину от 20 до 50 м, а НКТ меньшего диаметра спускается на глубину 500-600 м.

Производительность СВО – от 400 до 500 м³/сут.

Наибольшая эффективность этой технологии предварительного сброса воды при обводненности 60%.

Наиболее широко применяются 2 конструкции установок с предварительным сбросом воды этого типа: 1) блочная автоматизированная сепарационная установка с предварительным сбросом воды БАС-1; 2) блочные автоматизированные установки для оперативного учета, сепарации и предварительного обезвоживания нефти УПС 2000/6 и УПС 3000/6. В настоящее время утилизация сточных вод происходит на специализированных установках УКПН (установка комплексной подготовки нефти) и УПСВ (установка переработки сточных вод). Основной объем воды, который образуется для закачки в пласт обрабатывается на УПСВ, соответственно применяются 2 вида УПСВ:

1) Установки открытого типа (имеет место контакт воды с воздухом); 2) Установки закрытого типа (без процесса окисления).

1) Установка открытого типа:

1 – песколовитель – используется обычная емкость, размер которой зависит от скорости движения воды в емкости. Должна быть предусмотрена очистка емкости от загрязнения; 2 – нефтеловушка; 3 – насос для прокачки воды по всем элементам установки; 4 – фильтрационные установки, в которых в качестве фильтра применяется: обработанный кислотой кварцевый песок, полиэтиленовые шарики, керамические материалы. Фильтры работают попеременно – причины – загрязнение; 5 – промывочный насос; 6 – емкость с промывочной жидкостью; 7 – буферные емкости (от 200 до 1000 м³); 8 – КНС. Качество обработки сточных вод без применения добавок химических реагентов, тепла и флотационных технологий обеспечивает содержание в воде примесей в количестве от 30 до 10 мг/л. В таких условиях приемистость нагнетательных скважин девонских пластов Волго-Урала ежемесячно уменьшается на 6-10%.

2) Установки закрытого типа.

По комплектации оборудования совпадают с установками открытого типа, поэтому они применяются одновременно с УКПН. Современные УПСВ обеспечивают обработку сточных вод в объеме до 200-300 тысяч м³/сут. Установки выпускаются в промышленности в блочном исполнении, которое предусматривает строительство закрытых помещений для обработки воды.

По принципу действия установки закрытого типа подразделяются на отстойные, фильтрационные, флотационные и электрофлотационные.

ПОДГОТОВКА ВОД МЕТОДОМ ОТСТАИВАНИЯ

Применяются следующие аппараты: стационарные стальные резервуары типа РВС, промышленные горизонтальные или вертикальные отстойники (100-200 м³), отстойники в которых очистка сточных вод происходит в комбинации с другими остановками (установки по фильтрации, теплообменники, применение химических реагентов, установки по флотации). Проектирование отстойников заключается в определении времени пребывания воды в аппарате при котором обеспечивается гравитационное разделение всех составляющих компонентов – нефти, газа, воды, механических примесей.

В зависимости от времени пребывания продукции в препарате определяется количество отстойников.

Если применяются дополнительные методы, такие как ПАВ, термические, то в расчете необходимо учесть изменение размеров всех примесей при изменении термодинамических физико-химических условий.

МЕТОД ФИЛЬТРАЦИИ

Суть метода заключается в пропускание сточных вод через фильтрующий элемент. В качестве фильтра используются сыпучие материалы, жидкости и эмульсии.

Установки: 1) Объемные резервуары-отстойники (вертикальные): РВС-1000, РВС-2000, РВС-5000.

Показатель	РВС-1000	РВС-2000	РВС-5000
Qж, тыс. м^3/сут	3	6	11
Содержание нефти в воде (вход), мг/л	60	60	60
Высота фильтра	4,5	5,0	5,0
Высота заполнения	8,5	10	10

Во всех РВС процесс фильтрации заключается в пропускании грязной сточной воды через жидкостной фильтр, в котором происходит улавливание капельной нефти. Очистка воды от примеси происходит гравитационным путем.

1 – система ввода сточной воды; 2 – сам РВС;3 – фильтрующий слой нефти; 4 – слой воды; 5 – осадки механических примесей; 6 – выход отделенной нефти на УКПН; 7 – отбор чистой воды.

В холодное время года в таких резервуарах происходит подача подогретой (горячей) воды для того, чтобы температура внутри резервуара не опускалась ниже 10 ⁰С.

2) Фильтрующие установки с каолистирующим фильтром (ФЖ-29-73)

1 – корпус горизонтального отстойника (V = 100 или 200 м³); 2 – ввод грязной сточной воды; 3 – линия для очистки фильтрующего элемента (полиэтиленовая крошка); 4 – фильтры; 5 – отбойники (перегородка, которая препятствует попаданию в воду остаточной капельной нефти и механических примесей); 6 – отводы для забора чистой воды. Остаточное содержание нефти в воде обычно не превышает 30 мг/литр.

3) Фильтры с механическими наполнителями.

	D, мм	h, мм	L, мм	M, кг
Вертикальные	2000-3400	3600-4500	-	2000-6000
Горизонтальные	3000	4420	6000-11000	8000-14000

Выбор типа и рабочих параметров фильтрующих установок производится с учетом состава и свойств сточной воды. Для увеличения качества отделения примесей может быть предусмотрено добавление к СВ химических реагентов, главным образом, ПАВ, которые регулируют интенсивность смачивания поверхности фильтра капельной нефтью.

МЕТОД ФЛОТАЦИИ:

Флотация – процесс основанный на всплытии дисперсных частиц, захваченных пузырьками свободного газа с образованием на поверхности жидкости пенообразного слоя. 2 вида флотации:

1) Безнапорная флотация – через слой жидкости содержащей примеси прокачивается газ.

2) Напорная флотация – вначале объем флотационной установки с жидкостью насыщается газом, давление насыщения 5-6 атм. Затем производится разрядка флотатора, в процессе которой из всего объема жидкости выделяется свободный газ, который окклюдируется на поверхности нефти или механических примесей и способствует подъему этих частиц в верхнюю часть флотатора. Капельная нефть в верхней части флотатора образует более крупные по размерам капли, в последующем слой жидкой нефти, нефть по мере накопления отбирается из флотатора за счет остаточного (избыточного) давления – 0,3-0,4 атм. В качестве газа применяется: попутный нефтяной газ, воздух, промышленные газы от различных производств. Обязательным условием расчетов флотационных установок является: 1) Обеспечение газосодержания жидкости до 30 л газа на 1 м³; 2) Давление насыщения жидкости газом до 10 атм.; 3) Остаточное содержание нефти не выше 30 мг/литр; 4) 100 % утилизации газа как рабочего агента. Применяются безнапорные и напорные флотационные установки. Время пребывания жидкости в аппарате = 20 мин, давление на выходе = 6-7 атм. Во флотаторе – 2 камеры – флотационная (очистка), отстойная (очистка от механических примесей) камеры.

Напорный флотатор – конструкция аналогична безнапорному, за счет более высокого давления – большая производительность (до 1500 м³/сут воды).