книги из ГПНТБ / Поддержание пластового давления на нефтяных месторождениях

применяют горизонтальные напорные фильтры с фильтрующей поверхностью 27 м2 . Высота загрузки фильтрующего материала фракции 0,5—1,5 мм составляет 75 см.

Для сокращения расхода промывной воды напорные фильтры снабжены устройствами для барботирования фильтрующего мате­

трующего материала: внизу на гравийные поддерживающие слои

Так как грязеемкость фильтра приблизительно пропорциональна квадрату диаметра зерен верхней части фильтрующего слоя, то для двухслойных фильтров она в 2—3 раза больше, чем для однослойных, загруженных песком фракции 0,5—1,2 мм. Кроме того, двухслойные фильтры допускают скорость фильтрования 10—12 м/ч, в то время как обычные фильтры 6—7,5 м/ч. Следовательно, при двухслойной загрузке можно существенно уменьшить размеры фильтров вновь проектируемых водоочистных станций и, с другой стороны, увели-

50

чить производительность существующих станций без дополнитель­ ных капитальных вложений. Эти достоинства делают двухслойные фильтры наиболее экономичными и перспективными среди фильтров других конструкций, применяемых в настоящее время на нефтяных месторождениях для очистки закачиваемой в пласты воды.

В последние годы в Советском Союзе разработаны самопромы­ вающиеся фильтры без задвижек, не требующие обслуживания [71 ]. Наиболее удачен из них самопромывающийся фильтр с вынос­ ным промывным баком (рис. 26).

Рис. 27. Схема самопромывающегося фильтра фирмы «Пермейтет компани»:

1 — вход воды; г — воздухоотделитель; з — трубка для отвода воздуха; 4 — водораспре­ делитель; 5 — фильтрующий слой; в — дренажная система; 7 — труба для отвода фильтрата; S — труба для подачи фильтрата в промывную емкость; 9 — промывная емкость; 10 — си­ фон; 11 — гидравлический затвор.

Осветляемая вода из бака 1, расположенного на 3,5—4 м выше уровня песка в фильтре, стекает по трубе 2 в воздухоотделитель 3. Из него вода поступает в фильтр 4 через водослив 5. Прошедшая через фильтрующую загрузку 6 вода, поднимаясь по трубе 7, вна­ чале наполняет промывную емкость 8 и затем лишь поступает в лоток 9 для отвода фильтрата.

По мере загрязнения фильтрующего слоя песка возрастают потери напора в H J M И уровень воды в подводящей трубе 2 и восхо­ дящем колене сиф іѵл 10 поднимается. При достижении расчетной потери напора в фильтрующем слое вода начинает накапливаться в баке 1. При этом поплавок 11 поднимается и закрывается клапан 12.

этого вода из промывной емкости 8 по трубе 7 устремляется под. фильтрующий слой песка, взвешивая его и промывая. Когда уровень,

разработанный за рубежом [177 ] и представляющий собой вертикаль­

для этой цели состава сооружений, общей производительности станции, местных и климатических условий. При этом очистные сооружения и оборудование размещают максимально компактно и удобно для эксплуатации.

Как правило, все сооружения станции совмещены, т. е. они примыкают друг к другу для уменьшения кубатуры зданий, сокра­ щения протяженности трубопроводов и каналов, линий электро­ снабжения и диспетчерской связи, что приводит к снижению капитальных вложений на строительство. Если позволяют климати­ ческие условия, отдельные сооружения и аппараты станции водоподготовки располагают вне зданий.

Обычно взаимное расположение отдельных сооружений прини­ мают таким, чтобы поступающая на очистку вода двигалась самотеком. Самотечная система значительно проще и удобнее в экс­ плуатации, чем напорная, требующая закрытых осветлителей, отстойников, фильтров и дополнительных насосов.

При проектировании самотечной системы подачи воды опреде­ ляют потери напора в каждом из очистных сооружений и в ком­ муникациях между ними. Для предварительных расчетов принимают следующие величины перепадов уровня воды (в м) при ее последо­ вательном движении через очистные сооружения и коммуникации.

Со о р у ж е н и я :

52

Потери напора в расходомерах на выходе и входе со станции принимают по 0,2 м.

Водоочистные станции имеют отводные трубопроводы и каналы,. позволяющие пропускать воду, минуя отдельные сооружения при их отключении на чистку или ремонт. Предусмотрена также воз­

Рис. 28Схема Абдрахмановской станции очистки воды:

1 — труба, подающая воду от смесителя к осветлителям; 2 — расходный бак для коагулянтаг

фильтров; 12 — подача воды на верхнюю промывку фильтров; 13 — фильтры; 14 — осветли­

На станциях четко выделены следующие группы помещений: реагентное хозяйство (склад реагентов, баки и устройства для при­ готовления растворов), зал осветлителей, фильтров, подсобные помещения (лаборатории, мастерские, диспетчерская и комнаты для обслуживающего персонала).

Управление и контроль за работой водоочистных станций, как правило, механизированы и автоматизированы. Все оперативные задвижки снабжены гидравлическими или электрическими приво­ дами и управление ими осуществляется с пульта.

53.

Грязную воду от промывки фильтров, отстойников и воду, спускае­ мую при опорожнении смесителей и осветлителей, направляют в сбор­ ный резервуар и после отстоя перекачивают в головную часть очист­ ных сооружений для оборотного водоснабжения. Осадок из осветли­

ний Татарии. Основные сооружения станции размещены в двух зданиях, разделенных горизонтальными отстойниками. В первом здании находятся реагентное хозяйство, дозаторы коагулянта и известкового молока, а также дырчатые смесители, во втором — вертикальные смесители для подщелачивания и двухслойные фильтры.

54

3. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ вод

Сточные воды на нефтедобывающих предприятиях образуются в результате обезвоживания и обессоливания обводненной нефти, добытой из скважин. Количество сточных вод зависит от обводнен­ ности и объема сырья, поступающего на установки подготовки нефти, расхода пресной воды для обессоливания нефти и охлаждения насо­ сов, а также от размеров площадок технологического и вспомога­ тельного оборудования, с которых отводятся промливневые стоки.

По солевому составу сточные воды разделяются на хлоркальциевые и гидрокарбонатнонатриевые. Содержание солей в сточных водах хлоркальциевого типа достигает 270 г/л, а в водах гидрокарбонатнонатриевого типа не превышает 60 г/л. Содержание эмуль­ гированной нефти, взвешенных твердых частиц колеблется в широ­ ких пределах в зависимости от технологии подготовки нефти. В сточ­ ных водах содержится до 200 мг/л закисного железа и до 270 мг/л свободной двуокиси углерода. В некоторых сточных водах при­

ний, в последние годы значительная часть этих сточных вод после очистки используется в системе поддержания пластового давления. Так, в 1970 г. объединением Башнефть использовано 75% (45 млн. м3 ) сточных вод в заводнении нефтяных пластов, Татнефть — 45% (18 млн. м3 ) и «Куйбьшіевнефть» — 33% (11 млн. м3 ). В целом нефте­ добывающие предприятия страны в 1970 г. использовали 31% сточ­ ных вод в системе поддержания пластового давления. В США в 1963 г.

Методы очистки сточных вод

Методы очистки сточных вод в принципе не отличаются от рас­ смотренных выше методов очистки поверхностных вод, но дополни­ тельно предусматривается извлечение из них нефти.

55

В последние годы разработаны новые методы очистки сточных тзод от нефти и взвешенных твердых частиц: экстракционный, адге­ зионно-каскадный, с применением коалесцирующих фильтров и др.

Экстракционный способ разработан М. И. Гильденсоном и осно­ ван на извлечении нефти и гидрофобных твердых частиц органи­ ческим растворителем — четыреххлористым углеродом. Очищаемая сточная вода и четыреххлористый углерод вводятся в эксплуата­ ционную камеру, расположенную в центральной части вертикаль­ ного отстойника. Осветленная сточная вода из верхней части отстой­ ника отводится в систему заводнения, а отработанный четырех­

При этом содержание нефти в сточной воде снижалось со 169—3080 до 3—5 мг/л, взвешенных твердых частиц с 51—1147 до 5—10 мг/л.

Приведенные данные свидетельствуют о высокой эффективности метода при сравнительно простой технологии, однако пока не отра­ ботан вопрос регенерации четыреххлористого углерода с мини­ мальными потерями.

Адгезионно-каскадный метод разработан В. А. Малиновским и ос­ нован на флотационном эффекте, возникающем вследствие вовле­ чения воздуха в поток сточной воды при его падении с некоторой высоты. Установка состоит из шахты, камеры смешения, камеры сепарации, адгезионного барабана.

Поступающая на очистку сточная вода попадает в шахте на решетку, где разбивается на мелкие струйки. Одновременно в шахту поступает воздух, который интенсивно смешивается со сточной водой. Насыщенная воздухом вода из камеры смешения попадает в камеру сепарации, где пузырьки воздуха с прилипшими к ним частицами нефти и гидрофобных твердых веществ поднимаются

баном установлена перегородка, предотвращающая попадание за­ грязнений в очищенную сточную воду.

Адгезионно-каскадный метод очистки сточных вод испытан и внедрен на нефтеперерабатывающем заводе. Содержание нефти в сточных водах в результате очистки снижается со 100—120 до 30—40 мг/л и взвешенных твердых частиц с 86—96 до 35—40 мг/л.

Применение коалесцирующих фильтров для очистки сточных вод основано на том, что при прохождении сточных вод через фильтр, загруженный гидрофобным материалом, частицы эмульгированной нефти укрупняются и выносятся из фильтра потоком воды в виде капель, которые быстро всплывают в процессе отстаивания.

В БашНИПИнефть установлена возможность применения для коалесценции эмульгированной нефти гранулированного полиэти-

56

отстаивания, которая расположена между коалесцирующими фильт­ рами. Здесь всплывают крупные капли нефти. После этого сточная вода распределяется на два коалесцирующих фильтра, где про­ исходит прилипание и слияние частиц эмульгированной нефти на поверхности полиэтиленовых гранул. Одновременно гидрофобные твердые частицы адсорбируются на нефтяной пленке.Толщина неф­ тяной пленки постепенно увеличивается и достигает критической величины. При этом избыток нефти потоком движущейся воды выносится в камеру окончательного отстаивания сточной воды. Испытаниями установлена возможность снижения содержания нефти в сточной воде с 500—2000 до 10—20 мг/л и взвешенных твердых частиц с 50—75 до 5 мг/л при толщине слоя полиэтиленовых гранул 1—1,2 м и скорости фильтрации до 11 м/ч.

За рубежом фирмой «Мицубиси» (Япония) предложен интересный способ укрупнения частиц эмульгированной нефти в сточной воде, заключающийся в том, что сточная вода пропускается через тонкие трубки, при этом нефть скапливается в виде пленки на, стенках трубок в их верхней части и медленно движется в направлении основного потока воды. При выходе из трубок нефть вновь обра­ зует капли, но их размер в 100—300 раз больше первоначального, и она легко отделяется от воды в процессе отстаивания.

Станции очистки сточных вод

Ниже рассматриваются некоторые схемы станций очистки сточ­ ных вод, получившие распространение на нефтяных месторождениях Советского Союза и за рубежом.

На рис. 30 приведена схема станции очистки слабоминерализо­ ванной сточной воды в НГДУ Иркеннефть по открытой системе. Очистная станция построена при Карабашской УКПН и введена в эксплуатацию в 1966 г. Ее проектная мощность 6700 м3 /сут. В со­ став станции входят: песколовка, нефтеловушка производительностью 220 л/с, два пруда емкостью 15 тыс. м 3 каждый и восемь напорных фильтров. Фильтры со щелевой дренажной системой загружены кварцевым песком фракции 0,5—1,5 мм. Высота фильтрующего слоя песка 1,5 м. Скорость фильтрования сточной воды не превы­ шает 5 м/ч. При этой скорости продолжительность фильтроцикла составляет 14—16 ч. Фильтры промываются очищенной сточной водой с интенсивностью 15 л/с • м 2 в течение 10—15 мин. Несмотря на такую промывку, часть загрязнений не выносится, и постепенно фильтрующий слой песка загрязняется до такой степени, что через, каждые 7—8 месяцев работы его приходится заменять.

Кроме того, вследствие высокой коррозионной агрессивности очи­ щаемой воды через каждые 1,5—2 года выходит из строя щелевая дре­ нажная система фильтров (хотя она изготовлена из нержавеющей

57

стали), и фильтры отключают для ремонта на продолжительное время, при этом очистка сточной воды производится только путем отстаивания в прудах.

* Здесь и в следующих таблицах в числителе приведены пределы изменения показа­ телей качества сточных вод, в знаменателе—их среднее значение.

58

Очищенная сточная вода закачивается в нефтеносные пласты проницаемостью 170—970 мд через 12 скважин. Скважины прини­ мают 120—600 м3 /сут сточной воды под давлением 115—125 кгс/см2 на устье. Снижение приемистости наблюдается в пяти скважинах, вскрывших пласты проницаемостью менее 470 мд.

В НГДУ Туймазанефть, Джалильнефть и других для повышения качества закачиваемой сточной воды ее обрабатывают раствором аммиака.

Р и с . 31. Схема станции очистки сточной воды в Н Г Д У Джалильнефть:

I — канализационный коллектор; 2 — песколовка; 3 — нефтеловушка; 4 — емкость для раствора аммиака; 5 — пруды отстаивания; в — насос для подачи воды на фильтры; 7 — фильтры; 8 — резервуар чистой воды; 9 — насос для подачи воды на кустовую насосную станцию; 10 — насос для промывки фильтров; 11 —иловая площадка; I — нефтесборная

линия; I I — линия промывной воды.

производительностью 220 л/с. В выходящую из нее сточную воду добавляют раствор аммиака (NH4 OH) для связывания соединений железа и образования хлопьев гидрата закиси железа, а также для повышения pH среды до 7,5. Доза аммиака (NH3 ) составляет 20—25 мг/л в зависимости от содержания железа в сточной воде.. Обработанная аммиаком сточная вода отстаивается в двух про­ точных прудах емкостью 10 тыс. м 3 каждый, затем подается на восемь открытых фильтров. Площадь одного фильтра равна 16,7 м2 . Фильтры с трубчатой дренажной системой большого сопротивления загружены гравием фракции 4—32 мм и кварцевым песком круп­ ностью зерен 0,5-—1,5 мм. Толщина поддерживающего гравийного слоя — 0,5 м, а фильтрующего слоя песка — 1 м .

На очистную станцию поступает 9,5—10 тыс. м3 /сут сточной воды, что составляет 68—72% проектной ее мощности. Фактическое время пребывания сточной воды в нефтеловушке не превышает25 мин, в прудах — 14 ч, скорость фильтрования равна 3,3 м/ч.

59