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)
Объем отстойника, м3 ………………………………………125
Количество фильтров, шт……………………………………16
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.
Автоматизация и контроль
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
Пластовые воды (стр. 1 )
 | Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 |
Принципиальные схемы установок и оборудования
по подготовки сточных вод для заводнения нефтяных пластов
Описание существующей технологической схемы
Пути решения поставленной задачи
Преимущества, полученные в результате реконструкции
Пластовые воды, отделяемые от нефти в процессе её сбора и подготовки, сильно минерализованы, и по этой причине их нельзя сбрасывать в реки и водоёмы, так как это приводит к гибели пресноводных. Поэтому пластовые воды закачиваются в продуктивные или поглощающие пласты. Вместе с пластовыми закачиваются 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. В общем объёме сточных вод на долю пластовых приходится приходится 85-88%, на долю пресных – 10-12% и на долю ливневых – 2-3%. 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 обратного водоснабжения по схеме: скважина – пласт – добывающая скважина – система сбора и подготовки нефти и газа с блоком водоподготовки – система ППД.
Нефтепромысловые сточные воды представляют собой разбовленные дисперсные системы плотностью кг/м3, дисперсионные среды которых – высокоминерализованные рассолы хлор-кальциевого типа (хлорит натрия, хлорид кальция). Дисперсные фазы сточных вод – капельки нефти и твёрдые 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 растёт: нефть – 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, глинястых частиц) с внутренней поверхности трубопроводов. Кроме того, в аппаратах-водоотделителях накапливается промежуточный слой, состоящий из капель воды с неразрушенными бронирующими оболочками, агломератов твёрдых частиц, механических примесей, асфальтосмолистых веществ и 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 твёрдого осадка.
Наличие в сточной воде капелек нефти и механических примесей приводит к резкому снижению приёмистости продуктивных и поглощающих пластов. Поэтому перед закачкой сточных вод в продуктивные и поглощающие пласты требуется их доочистка.
В ЦППН-7 применена следующая схема подготовки нефти: водонефтяная эмульсия, пройдя сепарационную установку, подаётся на установки предварительного сброса воды (УПСВ в количестве 8 шт.) и далее на установки товарной подготовки нефти (УТПН в количестве 16 шт.). Весь объём подтоварной воды, с содержащимся в нём нефтепродуктами, подаётся на очистные сооружения, представляющие собой три вертикальных стальных резервуара объёмом 3000 м3 каждый, работающие параллельно с одновременным поступление, отстаивание и откачкой. Уловленная в резервуарах нефть, с отбирается с уровня 8 м. и насосами ЦНС 38-176 подаётся на приём УПН-1, что приводит к осложнению поддержания технологического режима (качество подготавливаемой нефти, воды), росту давления на приёме ЦППН. При такой схеме работы добиться качества подготовки подтоварной воды (содержание нефтепродуктов менее 50 мг/л) удаётся. Суточный анализ пробы составляет 35-48 мг/л, что позволяет судить о несовершенстве работающей схемы, т. к. на аналогичных производственных объектах данный показатель лежит в пределах 20-30 мг/л, а в ряде случаев не превышает 20 мг/л. Для качественной подготовки подтоварной воды , перед закачкой её в продуктивные и поглощающие пласты необходимо применять установки подготовки сточных вод.
Принципиальные схемы установок и оборудования
по подготовки сточных вод для заводнения нефтяных пластов.
Установки по подготовки сточных вод для заводнения нефтяных пластов подразделяются на открытые и закрытые. К установкам открытого типа относятся отстойники нефтеловушки, представленные на рис. 1, которые имеют ряд существенных недостатков, что делает их применению в условиях современной подготовки нефти невозможным.
Рис. 1. Схема горизонтального отстойника-нефтеловушки.
Остановимся подробнее на системах закрытого типа. В таких установка исключён контакт воды с кислородом воздуха для предотвращения окислительных реакций. По принципу действия установки закрытого типа подразделяются на отстойные, фильтрационные и флотационные.
Водонефтяная эмульсия I поступает в каплеобразователь 1 и далее направляется в резервуар-отстойник с жидким гидрофильным фильтром 2, в котором осуществляется предварительный сброс воды, рис. 2. Поднимаясь через жидкостный гидрофильный фильтр (слой воды) капли нефти освобождаются от эмульсионной воды. Таким образом происходит предварительное обезвоживание нефти II, и вывод её с верхней части резервуара-отстойника. Отделившаяся на этой стадии сточная вода III перетекает в резервуар-отстойник с гидрофобным жидкостным фильтром 3. Уловленная нефть V собирается в камере, выводится сверху резервуара-отстойника и направляется на установку подготовки нефти. На границе раздела фаз может образоваться неразрушаемый слой эмульсии IV, который также направляется на установку подготовки нефти. Вода, прошедшая через слой нефти и освободившаяся от основной
Рис. 2. Технологическая схема установки по подготовке сточных вод закрытого типа на принципе отстоя
части капельной нефти, подвергается ещё и отстою в слое воды. Все эти операции обеспечивают достаточно глубокую очистку пластовой воды от капельной нефти, и очищенная вода VI, пройдя ёмкость 4 и насос 5 направляется на ППД.
Подготовка сточных вод, основанная на принципе флотации осуществляется в резервуаре флотаторе, рис. 3. Флотация – 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 счёт выделения растворённого газа из насыщенной сточной воды в результате снижения давления при поступлении её в эту зону. 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 пребывания воды во флотационной зоне около 20 мин.
Выделяющиеся пузырьки газа, поднимаясь вверх, встречают на своём пути дисперсные частицы, распределенные в воде. Дисперсные частицы, которые плохо смачиваются в воде (капли 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 спускается вниз. Частицы смачиваемые водой оседают на дно под действием силы тяжести и выводятся через перфорированные трубы и патрубки 9 и 10. Очищенная вода выводится через кольцевой перфорированный коллектор и патрубок 8. Выделяющийся газ выводится сверху резервуара через патрубок 7.
Основным аппаратом по подготовке сточных вод закрытого типа на принципе фильтрации является коалесцирующий фильтр отстойник типа ФЖ-2973, рис. 4, Разработанный институтом БашНИПИнефть. Сточная вода через патрубок ввода 6 поступает в приёмный отсек В фильтра-отстойника, расположенный в средней части корпуса 3. Из приёмного Приемного отсека сточная вода через перфорированные перегородки 10 поступает в фильтрационные отсеки Б. Фильтрационные отсеки заполнены коалесцирующим фильтром 5, в качестве которого применяется 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 крупном виде. Поэтому в отстойных отсеках происходит быстрое расслоение воды и капелек нефти. Tanm выводится сверху через патрубки нефти 1, а очищенная вода – через патрубки 7. Осаждающиеся в отстойных зонах механические примеси выводятся через патрубки 8.
Рис. 4. Коалесцирующий фильт-отстойник типа ФЖ-2973
Описание существующей технологической схемы
Водонефтяная эмульсия с Левобережной и Правобережной частей Приобского месторождения поступает на установку предварительного отбора газа (на рис. 5 не приводится) далее на первую ступень сепарации, где производится основное отделение газа. Отсепарированная нефтяная эмульсия подаётся на установку предварительного сброса воды, откуда жидкость поступает на установку товарной подготовки нефти с содержанием воды не более 10%. С установки товарной подготовки нефть с содержанием воды не более 0,5% направляется на концевую сепарационную установку и далее в товарный парк. Отделяемая от нефти на УПСВ вода содержит не более 500 мг/л нефтепродуктов (по паспорту аппарата) направляется на очистные сооружения. Вода УТПН с содержанием нефтепродуктов не более 300 мг/л направляется также на очистные сооружения, где происходит доподготовка подтоварной воды. Очистные сооружения представляют собой три вертикальных стальных резервуара суммарным объёмом 9000 м3. Уловленная нефть с переточной воронки, расположенной на высоте 8 метров, центробежным насосом 38/176 подаётся на УПСВ. При этом эмульсия с очистных сооружений имеет меньшую температуру, чем у эмульсии на приёме ЦППН-7. Это приводит к ухудшению подготовки нефти, а именно:
· Увеличение процентного содержания воды в нефти на выходе УПСВ;
· Увеличению содержания нефтепродуктов в подтоварной воде УПСВ;
· Росту давления на приёме ЦППН-7
По проекту предполагалось, что технологический процесс по очистке пластовой воды и производственных стоков, содержащих нефтепродукты, позволит получить очищенную воду с параметрами, требуемыми для закачки этой воды в пласт.
Для пластов АС10 и АС11 это составляет:
— 30 мг/л – содержание нефтепродуктов,
— 20 мг/л – содержание механических примесей.
Для пласта АС12 требуемое остаточное содержание нефтепродуктов и мехпримесей в воде — до 5 мг/л. В техсхеме предложен вариант раздельной закачки воды в пласты АС10, АС11 и в пласт АС12, поэтому очистка воды для пласта АС12 обеспечивается вводом (при необходимости) дополнительной ступени очистки сеноманской и пластовой воды.
В качестве установок по очистке пластовой воды могут быть использованы уже применяемые на аналогичных месторождениях на Западе и в России технологии и аппараты фирм “BAKER HUGHES”, “KVAERNER”, отечественной фирмы “ШТЕМФ” и ООО “Уралтехнострой”.
Подаваемая в систему ППД подтоварная вода, по данным химико-аналитической лаборатории, содержит 44.5 мг/л нефтепродуктов. Причиной этому являются: Работа очистных резервуаров на поступление жидкости с одновременной откачкой; отсутствие установки подготовки сточных вод. Такое высокое содержание нефтепродуктов негативно сказывается на приёмистости нагнетательных скважин.
В связи с выше сказанным предлагается перемонтировать линию откачки уловленной нефти со входа на УПСВ на вход одного аппарата УТПН (рис. 6). Это позволит:
- Более качественно доподготовить уловленную нефть Улучшить качество воды подаваемой в систему ППД Уменьшить потери нефти Отключить электродные решётки на аппаратах УТПН Использовать аппарат УТПН для улова нефтяной эмульсии, а также по прямому назначению
Реконструкция заключается в монтаже дополнительной линии Ду 100 с выкида насоса уловленной нефти на приём одного аппарата УТПН, а также линии сброса подтоварной воды Ду 200. Предлагаемая схема позволит использовать реконструированный аппарат по прямому назначению, а также как нефтеловушку. При этом для изменения режима потребуется минимальное количество времени.
Существующая технологическая схема производства
Рис. 5. Существующая схема производства
Предлагаемая схема производства
Рис. 6. Предлагаемая схема производства
Пути решения поставленной задачи.
Таким образом, проведя литературный обзор, очевидна необходимость внедрения установки очистки сточных вод от нефти. Наиболее приемлемым решением является реконструкция аппарата УТПН «Хитер-Тритер» под нефтеловушку.
Источник
