Водопостачання нафтових покладів при заводненні
Наявність в продукції видобувних свердловин кисну та вуглекислого газу підсилює та прискорює процеси корозії нафтогазопромислового обладнання. При цьому сульфато-утворюючі та сульфатопоглинаючі бактерії спричинюють біокорозію металів. Вони можуть жити за рахунок розщеплення органічних і неорганічних речовин і розвиватися як за відсутності вільного кисню (анаеробні бактерії), так і за наявності розчиненого у воді кисню (аеробні бактерії). Сульфатовідновлюючі бактерії здатні повністю відновлювати сульфати, які є в нагнітальній воді і утворювати до 100 мг/л сірководню.
Зниження проникності пласта можливе внаслідок набрякання глин при контакті із прісною водою, а також хімічної несумісності за складом нагнітальної води і пластової води, та як наслідок випадання осадів.
Механічні домішки, сполуки заліза, водорості та різні мікроорганізми замулюють поверхню фільтрації, виводять дрібнопористі шари із процесу витіснення. Промисловий досвід застосування систем підтримання пластового тиску показав, що недоцільно вводити єдині норми щодо якості води для нагнітання у пласт. Допустимий вміст механічних домішок і емульсованої нафти беруть із врахуванням проникності і тріщинуватості 5-50 мг/л. При чому із збільшенням тріщинуватості допускається зростання вмісту емульсованої нафти. Діаметр фільтраційних каналів повинен бути у 3-6 разів більший за діаметр механічних частинок.
Джерела закачуваної води
У наш час для ППТ використовують наступні джерела пластової води:
відкриті водойми (ріки, озера, водосхавища, моря)
ґрунтові води (підруслові і артезіанські)
глибинні води (верхні і нижні води глибинних горизонтів)
стічні води
Ґрунтові води характеризуються значним розмаїттям хімічного складу, мінералізацією 100-200 мг/л, малим вмістом завислих частинок, та можливістю їх нагнітання без попередньої підготовки.
Води верхніх горизонтів ще більш мінералізовані і не потребують додаткового оброблення.
Води поверхневих водойм значно поступаються за якістю ґрунтовим і глибинним водам. Як правило, вони містять велику кількість механічних домішок, здатні спричиняти набрякання глин та мають низьку мінералізацію (за виключенням води з Чорного моря).
Стічні води складаються головним чином із пластових вод, що видобуваються разом з нафтою (до 83%), а також з прісних вод (до 12%), які подаються в установки підготовки нафти (УПН) та стічних вод (до 5%). Як правило, вони є високомінералізовані і характеризуються хорошими нафтовитіснювальними властивостями. Одним із недоліків є наявність в них емульсованої нафти, а також можливий вміст у воді агресивних компонентів (H2S I CO2).
У системах заводнення використовують понад 60% стічних вод. Решта об’ємів закачують у поглинальні свердловини або утилізовують іншими методами. Слід зазначити, що система ППТ є динамічною. Спочатку вода береться із зовнішніх джерел, а потім – вода із пласта (за замкнутим циклом).
Технологічні схеми для водопостачання нафтових покладів
Ці схеми для різних родовищ можуть відрізнятися між собою, однак будь-яка технологічна схема з використанням води поверхневих водойм для водопостачання вміщує в собі всі головні елементи (рисунок 1).
1 – водозабір; 2 – насосна станція І підняття; 3 – буферні ємності для зберігання води; 4 – водоочисна станція; 5 – буферні ємності для підготовки води; 6 – насосна станція ІІ підняття; 7 – магістральний водовід; 8 – кущові насосні станції (КНС); 9 – розвідні водоводи; 10 – нагнітальні свердловини.
Рисунок 1 – Технологічна схема водопостачання
Водозабори і насосні станції І підняття призначені для забору води із джерел і подачі її на водоочисну або насосну станцію ІІ підняття. Водозабори бувають відкритого і закритого типу. Перевага надається водозабору закритого типу (підрусловий водозабір), при якому забезпечується подача води, яка майже не містить механічних домішок. В таких випадках використовують водозабірні свердловини глибиною 10-50 м, які пробурені на підрусловий шар гальки або піску. Як правило, свердловини бурять на відстані від ріки 70-90 м із відстанню між ними не більше 170 м. Такий водозабір закритого типу може бути індивідуальним або груповим (сифонним). У випадку індивідуального водозабору, коли рівень води знаходиться на відстані понад 8 м від гирла свердловини, то в кожну свердловину спускають занурений ЕВН. Вода подається по водоводу у буферні ємності насосної станції І підняття. Перевагу надають груповому водозабору, який призводить до здешевлення водозабору на 15-25%. Груповий водозабір реалізують так. Гирло кожної свердловини розміщують в колодязі і за допомогою приймального колектора під’єднують до вакуумних насосів. Потім їх під’єднують до ЕВН станції І підняття.
Водоочисна станція призначена для підготовки води, яка надходить з відкритого водозабору. Підготовка води вміщує такі системи:
фільтрування для вилучення з води механічних домішок;
знекислення води і виділення з води корозійно-активних газів;
бактерицидне оброблення;
сольве оброблення води;
автоматизований контроль за якістю та кількістю води.
Знекислення води забезпечується зустрічним пропусканням потоків води і газу у вертикальних колонах або оброблення хімічними реагентами, які зв’язують вільний кисень і виводять його в осад. Пригнічення бактерій проводять шляхом оброблення води хлоридом, формальдегідом та алкіл фосфатом. З метою підготовлення води шляхом видалення з неї заліза ті інших домішок до води додають гашене вапно, кальцитову соду та ін.
Насосні станції ІІ підняття розміщують, як правило, у місцях головних споруд системи ППТ або об’єднують з одною із КНС. Сучасні насосні станції вимовляють у блочному виконанні, тому вони називаються блочні кущові насосні станції (БКНС). Ці станції забезпечують витрату до 150 м3/год і тиск на виході 10-20 МПа.
Вода у свердловини подається по індивідуальному водоводу. При цьому регулювання здійснюється шляхом дроселювання, а вимірювання – діафрагмовими лічильниками.
Гирла нагнітальних свердловин обладнують спеціальною фонтанною арматурою хрестового типу, яка розрахована на тиск 21-35 МПа і температуру 120оС.
Для боротьби з корозією трубопроводів використовують такі методи:
воду обробляють інгібіторами корозії;
застосовують катодний та протекторний захист;
стінки труб покривають спеціальними ізоляційними матеріалами;
використовують неметалеві матеріали.