Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти введение в специал

водит к разрушению защитных окисных пленок на металле, а также к усилению коррозии оборудования. Сероводород образует, реагируя с железом, твердые уносимые потоком воды частицы сернистого железа, а при наличии кислорода – сернистую кислоту. Он может образовываться в результате восстановления содержащихся в воде сульфатов кальция углеводородами нефти с выделением диоксида углерода и в виде осадка карбоната кальция. Наличие его в продукции добывающих скважин приводит к усилению коррозии нефтедобывающего оборудования.

При контроле за составом закачиваемой сточной воды уделяют внимание также условиям возможного развития и размножения так называемых сульфатных бактерий. Сульфатопоглощающие и сульфатообразующие бактерии вызывают биокоррозию металлов. Они могут жить за счет расщепления органических и неорганических веществ и развиваться как при отсутствии свободного кислорода (анаэробные бактерии), так и при наличии растворенного в воде кислорода (аэробные бактерии). Сульфатовосстанавливающие бактерии способны полностью восстанавливать сульфаты, имеющиеся в закачиваемой воде и образовывать сероводород. Ионы сульфатов (SO42–) инициируют процесс, а жизнедеятельность получающейся при этом культуры бактерий способствует образованию сульфидов железа. Высокая плотность сульфида железа служит причиной его выпадения в пласте, особенно в призабойной зоне скважин. При выносе же на поверхность FeS вызывает образование трудноразрушимого слоя в резервуарах системы подготовки и хранения промысловой продукции.

Из-за химической несовместимости закачиваемой и пластовой вод возможно снижение проницаемости пласта вследствие набухания глин пресных вод и выпадения различных осадков. Механические примеси, соединения железа (продукты коррозии и сернистое железо), водоросли и различные микроорганизмы заиливают (кольматируют) поверхность фильтрации, выключают мелкопористые слои из процесса вытеснения.

111

Правилами разработки нефтяных и газовых месторождений установлены требования к закачиваемой в пласт воде [3]. Используемая для заводнения пласта вода по своим свойствам должна быть совместима с пластовой водой, породой коллектора и вытесняемой нефтью (т.е. не вызывать образование осадка в пласте и эксплуатационном оборудовании). Требования к качеству закачиваемой воды определяются проектными технологическими документами на разработку, в которых допустимое содержание в воде механических и химических примесей, железа в окисной форме, нефтепродуктов, кислорода, водорослей и микроорганизмов устанавливается в зависимости от коллекторских свойств и литологической характеристики продуктивных пластов, разбухаемости глинистых частиц, конкретные способы, технология очистки

иподготовки воды обосновываются в проектах обустройства месторождения, подлежат строгому соблюдению при осуществлении процесса заводнения.

Пригодность воды для системы ППД оценивается в лабораторных условиях. Особое внимание при закачке в пласт воды уделяют составу солей и их содержанию. Химический состав сопоставляют с составом пластовой воды с целью выяснения степени совместимости этих жидкостей в пластовых условиях.

Допустимые значения содержания механических примесей

исолей обычно устанавливают индивидуально для каждого объекта разработки (месторождения, залежи).

Подготовка вод наземных источников

Основной целью подготовки воды является достижение необходимых эксплуатационных свойств (способность к нефтевытеснению, вязкость, способность обеспечивать заданный коэффициент охвата пласта) и удаление компонентов, вызывающих снижение коэффициента приемистости, ухудшение качества нефти, негативное воздействие на пласт.

При отборе воды из наземного источника непосредственно в водоеме сооружается подводный колодец, в который помещается

112

приемная сетка насоса первого подъема, который перекачивает освобожденную от грубых механических примесей воду на установку очистки. К основным элементам установки относятся дозатор для подачи коагулянта, смеситель для обеспечения взаимодействия коагулянта и воды, осветлитель и гравийно-песчаный фильтр. В осветлителе происходит обменная реакция с образованием хлопьевидных компонентов, которые захватывают механические примеси воды. Основная масса хлопьев с механическими примесями отделяется от воды непосредственно в осветлителе, оставшаяся часть – в гравийно-песчаных фильтрах. Очищенная таким образом вода поступает в подземную емкость, откуда при помощи насосов второго подъема подается в магистральный водопровод системы поддержания пластового давления. Восстановление гравийно-песчаных фильтров осуществляется обратным потоком чистой воды при помощи одного из насосов второго подъема.

Подготовка сточных пластовых вод

Внефтедобывающей 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:

–отстаивание воды;

–фильтрование воды через пористые или иные среды;

–флотация;

–коалесценция;

–центробежное разделение;

–диспергирование;

–удаление примесей поглотителями;

–озонирование.

Вкачестве основного технического средства для отстаивания воды используют резервуары-отстойники. Резервуары-отстойники обеспечивают очистку сточной воды по герметизированной схеме.

Взависимости от производительности, качества сырья и требо-

113

ваний к очищенной воде применяют резервуары различной вместимости (от 200 до 5 000 м3) с разнообразной начинкой и обвязкой. Выбор и расчет резервуаров проводится исходя из времени отстаивания воды в течение 8–16 часов.

Рис. 37. Схема флотатора для очистки сточных пластовых вод: 1 – ввод сырья; 2 – вывод уловленной нефти; 3 – стальной вертикальный резервуар; 4 – отвод пены с флотированным материалом; 5 – кольцевой поток флотатора; 6 – флотационная камера; 7 – вывод очищенной сточной воды; 8 – вывод – грязевых остатков; 9 – дегазатор на 10 л/м3 газа; 10 – штуцер

на перепад давления 0,5–1,0 МПа

Процесс очистки может производиться в циклическом или непрерывном режиме. Схема флотатора для очистки сточных пластовых вод приведена на рис. 37. Обвязка водоочистных резервуаров большей частью последовательная.

114

Водозаборные сооружения

Водозаборы, отбирающие воду из открытых водоемов, как правило, сооружаются для заводнения крупных нефтяных месторождений. Иногда такие водозаборы одновременно снабжают питьевой водой население городов и поселков (рис. 38). Вода готовится по стандарту питьевой воды.

Рис. 38. Схема отбора воды из открытого водоема с водоочистной станцией: 1 – колодец; 2 – приемная сетка; 3, 8, 21 – водоводы; 4 – мостик; 5 – сваи; 6, 19 – насосы; 7, 20 – насосные станции I и II подъема; 9 – дозатор; 10 – смеситель; 11 – лоток; 12 – центральная труба; 13 – осветитель; 14 – раздаточный коллектор; 15 – пространство для хлопьеобразования; 16 – гравийно-песчаные фильтры; 17 – коллектор; 18 – подземный резервуар; 19, 22 – насос для промывки песчаных фильтров; 23 – задвижка; 24 – лоток; 25 – трубки для отбора воды; 26 – глухое днище; 27 – конус отстойника;

28 – окна

Подрусловый способ подготовки осуществляется по двум схемам – с вакуумным и с насосным отбором. При вакуумном (сифонном) водоотборе (рис. 39) в непосредственной близости от водоема сооружается подрусловая скважина, в которую через грунтовую подушку фильтруется вода наземного источника. В состав установки по подготовке и транспортировке входят следующие элементы: вакуумный коллектор; вакуумный резервуар; насосная станция первого подъема; нагнетательные трубопроводы и магистральный водовод. Подрусловые скважины глубиной до 20 м со-

115

оружаются на удалении 70–90 м от берега водоема в 150–200 м друг от друга. Эксплуатационные колонны делают из труб диаметром 300 мм, водоподъемные – 200 мм; устье оборудуется бетонным кольцом диаметром 1,5 м и герметичным люком.

Рис. 39. Схема сифонного водозабора: 1 – песчаная подушка; 2 – подрусловая скважина; 3 – групповой сифонный коллектор; 4 – вакуум-котел; 5, 12 – насосы; 6, 14 – насосные станции; 7, 8, 9, 13 – водоводы; 10 – резервуар; 11 – приемный

трубопровод

Насосная станция первого подъема оснащается вакуумнасосами для обеспечения сифонного водоотбора из подрусловых скважин и насосами – для подачи воды в систему ППД и магистральный водовод. На насосных станциях первого подъема, как правило, используют центробежные насосы, которые подбираются в зависимости от объема закачки. Очистка воды при этой схеме осуществляется в основном при фильтрации через подрусловую песчаную подушку. Доочистка может осуществляться на площадке кустовых насосных станций перед подачей на прием насосов высокого давления. Схема достаточно эффективна при высоком уровне подрусловых вод.

Оборудование для закачки воды

Основными элементами оборудования для закачки воды служат кустовые насосные станции, блоки напорной гребенки, водораспределительные пункты, водоводы, нагнетательные скважины.

116

Для закачки воды используются насосные станции и установки, базирующиеся в основном на центробежных и плунжерных насосных агрегатах. К кустовым насосным станциям (КНС) подключается до нескольких десятков нагнетательных скважин.

Рис. 40. Типовая технологическая схема БКНС: 1, 2, 7 – шкафы: трансформаторные, вводы кабеля и управления дренажными насосами; 3 – станция управления; 4 – распределительное устройство низковольтное; 5, 6 – щиты приборный и общестанционный; 8, 13, 23 – насосы 1СЦВ, ЦНСК

иэлектроприводная; 15 – фильтр; 18 – маслоохладитель; 22 – бак масляный; 24 – муфта зубчатая; 25 – электродвигатель; 27 – диафрагма; I – насосные блоки; II – блок дренажных насосов; III – блок низковольтной аппаратуры

иуправления; IV – блок напорных гребенок; V – распределительное устройство РУ-6(10) кВ; VI – трансформаторная комплектная подстанция КТПН 66-160/6КК; VII – резервуар сточных вод

117

Наибольшее развитие получили кустовые насосные станции блочного исполнения (БКНС) на базе центробежных насосов типа ЦНС (рис. 40) [23].

Насосный блок включает в себя в качестве основных элементов центробежные многоступенчатые секционные насосы типа ЦНС, электропривод насоса, маслоустановку для насосного агрегата, осевой вентилятор с электроприводом, пост местного управления с кнопкой аварийного останова, стенд приборов, запорнорегулирующую арматуру насосного агрегата, технологические трубопроводы.

Наряду с насосными станциями в системе ППД применяются индивидуальные погружные установки типа УЭЦНП, предназначенные для закачки поверхностных или пластовых вод. Установка состоит (рис. 41) из погружного электронасоса (насос 2 и электродвигатель 1), кабеля 3, оборудования устья скважины 4, контроль- но-измерительных приборов 5, трансформатора 6 и комплексного устройства 7 для управления и защиты электродвигателя. Данные установки позволяют закачивать запланированный объем воды вкаждуюскважину, оперативноизменятьобъем закачиваемойводы.

Блок напорной гребенки предназначен для учета и распределения поступающей от насоса жидкости по напорным трубопроводам. Включает в себя распределительный коллектор, коллектор обратной промывки, пункт управления, расходомер с сужающим устройством, запорный вентиль, вентилятор, площадку для обслуживания, электропечь.

Водораспределительные пункты (ВПР) по своему техниче-

скому оснащению идентичны блоку напорной гребенки; к дополнительным элементам относятся оборудование для отопления ВРП, приборы КИПиА. В отличие от блока напорной гребенки ВРП размещается на значительном удалении от БКНС, как бы приближается к зоне концентрированного расположения группы нагнетательных скважин. В этом случае достигается наибольшая экономия протяженности высоконапорных трубопроводов. Но и при обычном расположении нагнетательных скважин строитель-

118

ство ВРП обеспечивает снижение металлоемкости, особенно при большом числе скважин, подключенных к одной КНС. Обычно к ВРП подключаются четыре-шесть нагнетательных скважин.

Рис. 41. Установка ЭЦН для поддержания пластового давления

Нагнетательные трубопроводы, соединяющие кустовые насосные станции с водораспределительными пунктами и нагнетательными скважинами, обычно сооружают из бесшовных стальных труб.

Устье нагнетательной скважины оборудуется стандартной арматурой, рассчитанной на максимальное ожидаемое при закачке технологических жидкостей давление. Арматура должна обеспечивать герметичность скважины, подвеску насосно-компрессор- ных труб, процедуры по восстановлению приемистости, измерение

119

давления и приемистости скважины. Наиболее часто используют арматуру типа АНК1-65x21 И АН-65х21 с проходным сечением фонтанной елки 65 мм на рабочем давлении до 21 МПа (рис. 42).

Рис. 42. Устьевоеоборудование нагнетательнойскважины: 1 – быстросборное соединение; 2 – разделительподманометр; 3 – трубнаяголовка; 4 – задвижка; 5 – обратный клапан

Вода от кустовой насосной станции подается через тройник устьевой арматуры в НКТ. Расход закачиваемой в нагнетательную скважину технологической жидкости регулируется задвижкой или регулятором расхода.

120