RU90783U1

RU90783U1 - Сооружения подготовки пресных и пластовых вод для системы поддержания пластового давления нефтяных месторождений

Info

Publication number: RU90783U1
Application number: RU2009119172/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Назаров; Максим Владимирович Назаров
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2010-01-20

Abstract

1. Сооружение подготовки пресных и пластовых вод для системы поддержания пластового давления нефтяных месторождений, содержащее магнитный сепаратор с источником электропитания, вихревой смеситель, напорный многосекционный флотатор с нефтесборным устройством, резервуар чистой воды, систему рециркуляции промывных вод, включающую промывной насос, отстойник, иловые площадки, отличающееся тем, что содержат последовательно соединенные отстойник с коалесцирующим фильтром, напорный многосекционный флотатор, электрохимический флотатор с каталитическими фильтрами, вихревой смеситель, фильтр с зернистой загрузкой, магнитный сепаратор, ультрафильтр с калиброванными отверстиями, резервуар чистой воды, ультрафиолетовые лампы, причем отстойник с коалесцирующим фильтром, напорный флотатор и электрохимический флотатор с каталитическими фильтрами имеют нефтесборные устройства, выход которых соединен со входом сепаратора нефти, а отстойники имеют системы удаления осадка на иловые площадки, причем электрохимический флотатор выполнен многосекционным, секции разделены каталитическими фильтрами, в каждой секции у дна расположены электроположительные и электроотрицательные электроды. ! 2. Сооружение по п.1, отличающееся тем, что в качестве коалесцирующей загрузки используют гранулированный полистирол фракции 2-5 мм. ! 3. Сооружение по п.1, отличающееся тем, что электрохимический флотатор имеет 3 флотационные камеры, разделенные каталитическими фильтрами. ! 4. Сооружение по п.1, отличающееся тем, что каталитический фильтр загружают алюмомарганцевым катализатором АОК-7541 фракции 2-5 мм. ! 5. Сооружение по п.1, отличающееся те

Description

Полезная модель относится к устройствам для очистки нефтепромысловых вод, включающих в свой состав пластовые, подтоварные, производственные и ливневые сточные воды нефтяных месторождений.

Известно сооружение очистки подтоварных и ливневых вод линейных перекачивающих газодожимных станций (патент РФ 2264993, МПК C02F 9/12).

Сооружение содержит отстойник, флотатор, коалесцирующе-гидрофобный фильтр, электрохимический и сорбционный фильтр, реагентное хозяйство (коагулянт, бактерицидный препарат), сборник нефтешлама, иловые и компостные площадки, насосную станцию.

Известное устройство не дает достаточно высокого эффекта очистки воды от нефти, взвешенных веществ, растворенных газов (кислорода и сероводорода), железа.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является устройство для подготовки пластовых вод для системы поддержания пластового давления нефтяных месторождений (патент РФ 2325330, МПК C02F 1/40, C02F 9/12).

Устройство подготовки пластовых вод для системы поддержания пластового давления нефтяных месторождений содержит последовательно соединенные песколовку, магнитный сепаратор с источником электропитания, вихревой смеситель, напорный многосекционный флотатор с нефтесборным устройством, вакуумный дегазатор с вакуумным насосом, резервуар чистой воды, реагентное хозяйство, систему рециркуляции промывных вод, включающую промывной насос, гидрофобно-коалесцирующий фильтр, отстойник, сборник нефтешлама, иловые площадки.

Предлагаемое сооружение решает техническую задачу повышения степени очистки воды.

Поставленная задача решается тем, что сооружение подготовки пресных и пластовых вод для системы поддержания пластового давления нефтяных месторождений, содержащее магнитный сепаратор с источником электропитания, вихревой смеситель, напорный многосекционный флотатор с нефтесборным устройством, резервуар чистой воды, систему рециркуляции промывных вод, включающую промывной насос, отстойник, иловые площадки, согласно полезной модели содержит последовательно соединенные отстойник с коалесцирующим фильтром, напорный многосекционный флотатор, электрохимический флотатор с каталитическими фильтрами, вихревой смеситель, фильтр с зернистой загрузкой, магнитный сепаратор, ультрафильтр с калиброванными отверстиями, резервуар чистой воды, ультрафиолетовые лампы, причем отстойник с коалесцирующим фильтром, напорный флотатор и электрохимический флотатор с каталитическими фильтрами имеют нефтесборные устройства, выход которых соединен со входом сепаратора нефти, а отстойники имеют системы удаления осадка на иловые площадки, причем электрохимический флотатор выполнен многосекционным, секции разделены каталитическими фильтрами, в каждой секции у дна расположены электроположительные и электроотрицательные электроды. В качестве коалесцирующей загрузки использован гранулированный полистирол фракции 2-5 мм. Электрохимический флотатор имеет 3 флотационные камеры, разделенные каталитическими фильтрами. Каталитический фильтр загружен алюмомарганцевым катализатором АОК-7541 фракции 2-5 мм. Электроположительные электроды электрохимического флотатора выполнены из графита, электроотрицательные электроды - из магния.

На фигуре представлено сооружение подготовки пресных и пластовых вод для системы поддержания пластового давления. Сооружение включает последовательно соединенные отстойник с коалесцирующим фильтром 1, напорный многосекционный флотатор 2, электрохимический флотатор с каталитическими фильтрами 3, вихревой смеситель 4, фильтр с зернистой загрузкой 5, магнитный сепаратор 6 с источником электропитания 7, ультрафильтр с калиброванными отверстиями 8, резервуар чистой воды 9, ультрафиолетовые лампы 10.

С помощью реагентного хозяйства 11 в воду дозируется коагулянт, реагентного хозяйства 12 - бактерицидный реагент.

Фильтр 5 и магнитный сепаратор 6 промываются обратным током воды. Система рециркуляции промывных вод включает промывной насос 13, отстойник промывных вод 14, выход которого соединен с трубопроводом подачи пластовых вод на очистку.

Отстойник с коалесцирующим фильтром 1, напорный многосекционный флотатор 2 и электрохимический флотатор с каталитическими фильтрами 3 имеют нефтесборные устройства, выход которых соединен со входом сепаратора нефти (на фиг. не показан). Отстойник с коалесцирующим фильтром 1 и отстойник 14 оборудованы системами отведения осадка, расположенными у дна отстойников. Осадок отводится на иловые площадки 15. Флотатор 2 оборудован системой отведения газа, выход которой соединен со входом сепаратора газа (на фиг. не показан).

В средней части отстойника 1 расположен коалесцирующий фильтр 16, загруженный гранулированным полистиролом фракции 2-5 мм.

Электрохимический флотатор 3 имеет три флотационные камеры. В каждой камере у дна аппарата горизонтально расположены электроды, выполненные из электропроводных материалов с разным значением электродного потенциала. В качестве электроотрицательного материала использована сетка из магния 17, в качестве электроположительного материала - пластина из графита 18. Электроды создают электрохимический источник тока.

Флотационные камеры разделены фильтрами с каталитической загрузкой 19, выполненной из гранулированного алюмомарганцевого катализатора АОК-7541 фракции 2-5 мм.

Для удаления дренажной воды с иловых площадок 15 предусмотрен дренажный насос 20.

Сооружение работает следующим образом. Пластовые воды поступают на вход сооружения. Основными загрязняющими веществами, которые нормируются в очищенной воде, являются нефть и взвешенные вещества. В связи с разработкой низкопроницаемых коллекторов нормируется не только общее содержание взвешенных веществ, но и их размер, изменяющийся в интервале 1-5 мкм в зависимости от коллекторских свойств пласта. Кроме того, на кольматацию пласта влияет содержание железа, кислорода и сероводорода, т.к. в результате реакции железа с кислородом в пласте образуется осадок гидроксида железа, железа с сероводородом - осадок сульфида железа, кислорода с сероводородом - осадок коллоидной среды. Наличие в сточной воде сульфатвосстанавливающих бактерий приводит к заражению пласта анаэробной микрофлорой, генерирующей в пласте сероводород. Поэтому к закачиваемой в пласт воде дополнительно предъявляются требования по содержанию железа, кислорода, сероводорода, сульфатвосстанавливающих бактерий.

Первой ступенью очистки является отстойник 1, разделенный вертикальными перегородками на три камеры.

В первой по ходу движения воды камере происходит осаждение взвешенных веществ и всплытие крупных капель нефти. Во второй камере 16, загруженной коалесцирующей загрузкой, происходит фильтрование воды, в результате чего за счет коалесценции происходит укрупнение мелких капель нефти, которые всплывают в третьей камере. Осадок удаляется системой удаления осадка на иловые площадки 15 для обезвоживания. Нефть удаляется из верхней части отстойника, поступает в сепаратор нефти.

Далее вода поступает во флотатор 2, разделенный на 3 камеры вертикальными перегородками, в котором за счет сброса давления до атмосферного происходит образование пузырьков газа, флотирующие на поверхность аппарата диспергированные механические примеси и капли нефти, образующие флотационную пену, удаляемую в сепаратор нефти. Очищаемая вода подается в равных количествах во все три флотационные камеры через редукционные клапаны, сбрасывающие давление. Деление флотационной камеры на 3 камеры позволяет повысить эффект очистки воды от нефти по сравнению с однокамерными флотаторами. Эффект очистки воды увеличивается также за счет подачи коагулянта с помощью реагентного хозяйства 11. Во флотаторе 2 происходит извлечение из воды растворенных углеводородных газов, сероводорода и углекислого газа. Отделившиеся газы направляются в сепаратор газа на утилизацию.

Третьей ступенью очистки воды является электрохимический флотатор 3, разделенный поперечно расположенными фильтрами 19 на три флотационные камеры. Фильтры 19 загружены алюмомарганцевым гранулированным катализатором марки АОК-7541 фракции 2-5 мм. Во флотационных камерах у дна аппарата горизонтально расположены электроды 17 и 18, выполненные из электропроводных материалов с разным значением стандартного потенциала. В качестве электроотрицательного материала использована сетка из магния, в качестве электроположительного материала - пластина из графита. Электроды создают электрохимический источник тока. За счет разности потенциалов электродов происходит электролиз воды с образованием высокодисперсных пузырьков кислорода, которые являются флотирующим агентом, производят доочистку воды от эмульгированной нефти (Назаров М.В. Очистка природных и сточных вод электрохимическими методами. (Автор кандидатской диссертации. Уфа, 2008). Кроме того, кислород окисляет оставшийся в воде сероводород до коллоидной серы и ионы двухвалентного железа до трехвалентного железа. Коллоидная сера извлекается флотацией, а ионы трехвалентного железа гидролизуются с образованием Fе(ОН)₃, являющегося коагулянтом. Известно, что коагулянт интенсифицирует процесс извлечения флотацией диспергированных в воде твердых и жидких загрязняющих веществ. Катализатор интенсифицирует процессы окисления, увеличивая окислительную мощность вырабатываемого электродами кислорода.

Остальные устройства (п.п.4-12) являются блоком доочистки предварительно очищенных пластовых вод.

На ряде нефтяных месторождений, особенно находящихся на ранней стадии эксплуатации, очищенной пластовой, промливневой и промышленной сточной воды не достаточно для закачки в продуктивные пласты. Поэтому для ликвидации дефицита воды ведут подготовку пресных (поверхностных и подземных) вод.

Предусмотренный полезной моделью блок доочистки воды решает задачу совместной подготовки предварительно очищенных пластовых вод и пресных вод, поступающих с водозабора. Подача пресных вод осуществляется в коллектор воды на выходе флотатора 3. Сюда же подается коагулянт с помощью реагентного хозяйства 11. Смесь вод и коагулянта подается на вихревой смеситель 4, а затем на очистку фильтрованием в фильтре 5 с зернистой загрузкой. В качестве зернистой загрузки используется силицированный кальцит фракции 2-5 мм, который обладает обезжелезивающим свойством.

Далее вода поступает в магнитный сепаратор 6 загруженный железной стружкой, которая намагничивается с помощью соленоидов, подключенных к источнику питания 7. При фильтровании воды в ферромагнитной стружке из воды извлекаются диспергированные в воде вещества парамагнитной и ферромагнитной природы. Кроме того, находящийся в воде кислород реагирует с железом с образованием оксидов железа, что приводит к обескислороживанию воды.

Очищенная вода фильтруется в ультрафильтрах 8 с калиброванным размером отверстий, при этом из воды извлекаются оставшиеся частицы механических примесей и капли нефти, если их размер превышает диаметр пор фильтра.

После обеззараживания ультрафиолетовым свечением в устройстве 10 и дозирования бактерицидных реагентов с помощью реагентного хозяства 12 вода поступает в систему поддержания пластового давления.

Фильтр 5 и магнитный сепаратор 6 подлежат обратной промывке с помощью насоса 13. Промывная вода очищается в отстойнике 14, из которого осадок удаляется на иловые площадки 15, а осветленная вода возвращается в «голову» сооружений дренажным насосом 20.

Пример. Очистке подвергали пластовую воду нефтяного месторождения и речную воду. Речная вода содержала взвешенные вещества, ионы железа, кислород, сульфатвосстанавливающие бактерии (СВБ). Результаты очистки вод приведены в таблице. Отношение количества пластовой воды к речной равно 1:1.

Таблица
Загрязняющее вещество	Прототип			Полезная модель
Загрязняющее вещество	Исходное значение	Конечное значение	Эффект, %	Исходное значение	Конечное значение	Эффект, %
Взвешенные вещества, мг/л	280	5	98,2	280	1	99,6
Нефть, мг/л	224	5	97,8	224	1	99,6
Диаметр частиц не более, мкм	100	20	80,0	100	1	99,0
Сероводород, мг/л	66	16	75,8	66	0,1	99,8
Кислород, мг/л	8	0,5	93,8	8	0,2	97,5
Железо, мг/л	47	41	12,8	47	0,3	99,4
Сульфатвосстанавливающие бактерии, шт/мл	2·10³	2·10³	0	2·10³	3	99,9

Из полученных результатов следует, что применение полезной модели увеличивает эффект очистки смеси пластовых и пресных вод по сравнению с прототипом по всем показателям.

Claims

1. Сооружение подготовки пресных и пластовых вод для системы поддержания пластового давления нефтяных месторождений, содержащее магнитный сепаратор с источником электропитания, вихревой смеситель, напорный многосекционный флотатор с нефтесборным устройством, резервуар чистой воды, систему рециркуляции промывных вод, включающую промывной насос, отстойник, иловые площадки, отличающееся тем, что содержат последовательно соединенные отстойник с коалесцирующим фильтром, напорный многосекционный флотатор, электрохимический флотатор с каталитическими фильтрами, вихревой смеситель, фильтр с зернистой загрузкой, магнитный сепаратор, ультрафильтр с калиброванными отверстиями, резервуар чистой воды, ультрафиолетовые лампы, причем отстойник с коалесцирующим фильтром, напорный флотатор и электрохимический флотатор с каталитическими фильтрами имеют нефтесборные устройства, выход которых соединен со входом сепаратора нефти, а отстойники имеют системы удаления осадка на иловые площадки, причем электрохимический флотатор выполнен многосекционным, секции разделены каталитическими фильтрами, в каждой секции у дна расположены электроположительные и электроотрицательные электроды.

2. Сооружение по п.1, отличающееся тем, что в качестве коалесцирующей загрузки используют гранулированный полистирол фракции 2-5 мм.

3. Сооружение по п.1, отличающееся тем, что электрохимический флотатор имеет 3 флотационные камеры, разделенные каталитическими фильтрами.

4. Сооружение по п.1, отличающееся тем, что каталитический фильтр загружают алюмомарганцевым катализатором АОК-7541 фракции 2-5 мм.

5. Сооружение по п.1, отличающееся тем, что электроположительные электроды электрохимического флотатора выполнены из графита, электроотрицательные - из магния.