Производственно-технический нефтегазовый журнал
+7 (903) 580-85-63 +7 (495) 371-01-74 info@glavteh.ru

Малогабаритные блочные системы промысловой очистки воды от механических примесей и остаточной нефти

Специалистам прекрасно известно вредное влияние механических примесей и остаточной нефти в сточной воде и в воде, используемой в системе ППД. К основным проблемам, возникающим при высокой концентрации механических примесей в воде можно отнести абразивный износ наземного и скважинного оборудования, снижение приемистости призабойной зоны пласта в нагнетательных скважинах, а также увеличение расхода реагентов для разделения продукции скважин при первичной переработке нефти или для подготовки воды перед закачкой ее в пласт.

Специалисты ООО «РЕАМ-РТИ» и РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина разработали трехступенчатую модульную систему очистки воды от механических примесей, применение которой позволяет значительно снизить концентрацию твердых взвешенных частиц (ТВЧ) и содержание остаточной нефти. По итогам промысловых испытаний содержание механических примесей в закачиваемой воде снизилось в среднем в 3,5 раза, средний размер частиц в закачиваемой воде – до 2,5 мкм, а содержание остаточной нефти – в 2,42 раза.

Разработка может быть интересна не только на российском рынке, но и в качестве объекта экспорта российского оборудования. От импортной независимости к экспортному потенциалу.

18.03.2017 Инженерная практика №12/2016
Воробьева Лариса Владимировна Заместитель генерального директора ООО «РЕАМ-РТИ»
Пятов Иван Соломонович Генеральный директор ООО «РЕАМ-РТИ»
Булат Андрей Владимирович Старший преподаватель РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, к.т.н.
Ивановский Владимир Николаевич Председатель редколлегии журнала «Инженерная практика», Заведующий кафедрой машин и оборудования РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, д.т.н.,

Качество воды, в том числе по допустимому содержанию в ней механических примесей (ТВЧ), регламентируется ОСТ 39-225-88 «Требования к качеству воды, используемой для заводнения нефтяных месторождений» [1], а также стандартами предприятий (нефтяных компаний), например, стандартом ПАО «ЛУКОЙЛ» СТП-07-03.4-15001-09 [2].

Таблица 1. Методика определения ключевых требований к качеству воды ОСТ 39-225-88
Таблица 1. Методика определения ключевых требований к качеству воды ОСТ 39-225-88

На основании указанных документов проектными институтами и самими нефтедобывающими подразделениями создаются технологические схемы разработки нефтяного месторождения, технологические регламенты кустовых насосных станций (КНС), технологические регламенты эксплуатации трубопроводов системы поддержания пластового давления (ППД) и т.д. Пример ключевых требований к качеству воды, которые закладываются в указанные выше технологические схемы и регламенты, представлен в таблице 1.

В ОСТ 39-225-88 [1] жестко регламентируются допустимые размеры и концентрация мехпримесей и нефти в зависимости от проницаемости коллектора. Однако данный стандарт не учитывает «грязеемкость» коллектора, зависящую от толщины пласта, а также соотношение размеров взвешенных частиц и их количества. В разработанном в ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» и принятом в ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» стандарте предприятия СТП-07-03.4-15-001-09 [2] в качестве соответствующих критериев приняты проницаемость коллектора, пористость и толщина пласта. Допустимые размеры и содержание взвешенных частиц определяются по графикам, построенным по результатам исследований коллекторских свойств пластов и данным порометрии. В зависимости от значения критериев содержание ТВЧ варьирует от 5 до 75 мг/л, а допустимый размер частиц – от 0,35 до 3,9 мкм (рис. 1).

Рис.1. Методика определения ключевых требований к качеству воды СТП-07-03.4-15-001-09
Рис.1. Методика определения ключевых требований к качеству воды СТП-07-03.4-15-001-09

МОДУЛЬНАЯ СИСТЕМА ОЧИСТКИ

Для обеспечения качества воды, соответствующего основным требованиями ОСТ 39-225-88 и СТП-0703.4-15-001-09 в РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина была разработана модульная система очистки.

В зависимости от условий работы данная система очистки (СО) может включать в себя до трех ступеней. Первая ступень – это циклонный сепаратор механических примесей [3], вторая ступень – фильтрующая часть с ячеистыми фильтроэлементами, и третья ступень – сорбер. В результате их применения обеспечивается полная очистка воды от остаточной нефти (рис. 2).

Рис. 2. Конструктивная схема модульной трехступенчатой системы промысловой очистки воды от ТВЧ и остаточной нефти
Рис. 2. Конструктивная схема модульной трехступенчатой системы промысловой очистки воды от ТВЧ и остаточной нефти

Многочисленные стендовые и промысловые испытания различных фильтроэлементов позволили выбрать среди имеющихся в настоящее время стандартно изготавливаемых фильтрующих элементов наилучший. Критериями выбора стали требуемая тонкость фильтрации, минимальные гидравлические сопротивления; минимальная степень «зарастания» ячеек фильтра примесями; возможность и эффективность регенерации фильтроэлементов [4]. По данным критериям наилучшими свойствами обладают фильтроэлементы из проволочного проницаемого материала (ППМ) разработки ООО «РЕАМ-РТИ» [3, 4].

Рис. 3. Установка для очистки воды двухступенчатая двухпоточная
Рис. 3. Установка для очистки воды двухступенчатая двухпоточная: а – вид сбоку; б – вид сверху

Очистка сепаратора от собранных ТВЧ не требует остановки процесса очистки воды. Достаточно закрыть задвижку, расположенную под сепаратором СПНЦ, и открыть глухой фланец на шламоприемнике сепаратора. После отбора шлама глухой фланец устанавливается на место, а задвижка под сепаратором СПНЦ снова открывается.

Для регенерации (очистки) фильтроэлементов такая технология неприемлема: для регенерации в фильтроэлементе должен быть создан обратный ток жидкости. Для обеспечения безостановочной очистки воды при регенерации фильтроэлементов создана установка, показанная на рис. 3 (табл. 2).

Технические характеристики системы очистки
Таблица 2. Технические характеристики системы очистки

ИСПЫТАНИЯ УСТАНОВОК С СИСТЕМАМИ ОЧИСТКИ

Установки с модульными СО проходили опытно-промысловые испытания (ОПИ) на объектах ПАО «ЛУКОЙЛ» – в ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» и в ТПП «РИТЭК-Белоярскнефть» на пунктах подготовки воды в системах ППД и подготовки сточной воды в системе ППН.

Результаты ОПИ на Уньвенском месторождении ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» показали, что частицы размером до 5 мкм эффективно удаляются первой ступенью очистки (сепаратором), а фильтры второй ступени обеспечивает тонкость фильтрации вплоть до 0,5 мкм. Проба из десендера представлена кварцевым песком, а проба из фильтра представлена глинистыми частицами соответствующих размеров (рис. 4, 5).

Рис. 4. Основные результаты ОПИ системы очистки воды на Уньвенском месторождении
Рис. 4. Основные результаты ОПИ системы очистки воды на Уньвенском месторождении
Рис. 5. Основные результаты ОПИ системы очистки воды на Уньвенском м/р
Рис. 5. Основные результаты ОПИ системы очистки воды на Уньвенском м/р

Следующим этапом ОПИ СО была подготовка подтоварной воды на установке первичного сброса воды «Бырка» ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ».

Как показали результаты ОПИ, благодаря применению СО концентрация ТВЧ уменьшилась с 57,3 мг/л на входе в систему очистки до 19,5 мг/л на выходе из нее.

Содержание остаточной нефти снизилось со 107,4 до 59 мг/л, а средний размер частиц уменьшился с 4 до 2,5 мкм, при этом максимальный размер частиц снизился с 29,5 до 10,4 мкм. Как видно из рис. 6, размер более 40% частиц в очищенной воде не превышает 1,39 мкм.

Рис. 6. Результаты ОПИ на установке первичного сброса воды «Бырка»
Рис. 6. Результаты ОПИ на установке первичного сброса воды «Бырка»

Анализ проб из шламосборника и фильтра показал, что примеси преимущественно представлены мелкодисперсными сульфидами и оксидами железа, а также мелкокристаллическим кварцевым песком. Проба из фильтра представлена глинистыми частицами.

Испытания трехступенчатой системы очистки (сепаратор + фильтр + сорбер) также проводились на УПСВ «Бырка». В качестве сорбента для третей ступени очистки использовался терморасщепленный графит. Анализы проб показали снижение концентрации ТВЧ с 40 до 26 мг/л. Содержание остаточной нефти уменьшилось с 33 до 13,6 мг/л, а средний размер частиц – с 9,9 до 2,3 мкм.

Несмотря на то, что количество механических примесей, их размер, а также количество остаточной нефти при использовании СО снизились в 1,5 – 4,3 раза, полученные показатели качества очищенной воды не пришли в соответствие с нормативами СТП-07-03.415-001-09 для вод, закачиваемых в пласты при ППД.

Также были выявлены недостатки используемого сорбента (терморасщепленный графит): малая насыпная плотность, трудность «заправки» вследствие летучести, значительное повышение гидравлических сопротивлений в третьей ступени СО при насыщении сорбента с нефтью.

Двухступенчатая (сепаратор + двухпоточный фильтр) система очистки воды (рис. 7) успешно прошла ОПИ в ТПП «РИТЭК-Белоярскнефть», основные результаты испытаний представлены в таблице 3.

Рис. 7. Конструкция двухступенчатой системы очистки воды
Рис. 7. Конструкция двухступенчатой системы очистки воды
Основные результаты ОПИ системы очистки воды в РИТЭК-Белоярскнефть
Таблица 3. Основные результаты ОПИ системы очистки воды в «РИТЭК-Белоярскнефть»

Как показали ОПИ, применение блочной системы очистки воды на объекте ТПП «РИТЭК-Белоярскнефть» позволило в 2,8 – 3,3 раза снизить концентрацию ТВЧ, что позволяет существенно уменьшить негативное воздействие механических примесей на работу системы ППД.

Для условий ТПП «РИТЭК-Белоярскнефть» применение СО позволяет добиться сокращения содержания механических примесей и уменьшения среднего размера взвешенных частиц на выходе до значений, соответствующих требованиям ОСТ для пластов с проницаемостью свыше 0,1 мкм2.

ПЕРСПЕКТИВЫ СИСТЕМ ОЧИСТКИ

Ужесточение законодательных требований к качеству воды, как возвращаемой в недра посредством систем ППД, так и используемой для других целей, делает разрабатываемые малогабаритные блочные системы очистки воды от механических примесей и остаточной нефти с высокой способностью к регенерации системы тонкой фильтрации весьма востребованными не только на внутреннем, но и на международном рынке. На прошедшей в Алжире с 15 по 17 ноября 2016 года международной выставке нефтегазового оборудования и сервисных технологий Hassi Messaoud Expo 2016 специалисты ООО «РЕАМ-РТИ» провели презентацию фильтрующих систем из ППМ для местных компаний, включая государственную компанию Sonatrach. Малогабаритная блочная система очистки воды РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина привлекла в рамках данных презентаций особое внимание.

В заключение необходимо отметить, что реализация намеченных сотрудниками ООО «РЕАМ-РТИ» и РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина путей совершенствования системы очистки позволит снизить ее гидравлические сопротивления, повысить пропускную способность для очищаемой жидкости, обеспечить долгосрочное и эффективное отделение остаточной нефти и механических примесей.

ЛИТЕРАТУРА

1. ОСТ 39-225-88. Вода для заводнения нефтяных пластов. Требования к качеству.

2. СТП-07-03.4-15-001-09. Требования к качеству воды, используемой для заводнения нефтяных месторождений ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ».

3. Предварительные результаты опытно-промысловых испытаний сепаратора механических примесей» / В.Н. Ивановский, А.В. Булат, А.А. Сабиров, С.Б. Якимов, П.Б. Тетюев // Территория Нефтегаз. 2012. № 11.

4. Система очистки воды для нужд ППД и ППН / В.Н. Ивановский, А.А. Сабиров, А.В. Булат, А.В. Усенков, А.Р. Брезгин, А.Ю. Дурбажев, И.С. Пятов, А.М. Шевкун // Территория Нефтегаз». 2014. № 10. С. 54-59.

Комментарии

Эту публикацию еще никто не прокомментировал. Станьте первым, поделитесь своим мнением.

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Концепция многофазного расходомера
Результаты ОПР по подготовке сточных вод до соответствия требованиям СТП в ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ»
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №07/2017

Инженерная практика

Выпуск №07/2017

Управление разработкой месторождений. Механизированная добыча. Промысловые трубопроводы
Гелеполимерное заводнение карбонатного коллектораМетодика проектирования нестационарного заводненияТрансформация системы разработкиПроектирование разработки многозабойными скважинамиМикробиологическое и водогазовое воздействие на залежиНасосное оборудование и скважинные компоновки для ППДИспытания компоновок ОРЭ с управляемыми клапанамиВнутренняя защита сварных швов трубопроводов втулкамиИспытания трубопровода из гибких армированных труб высокого давления
Ближайшее совещание
Механизированная добыча, Разработка месторождений
Мониторинг — 2017
Производственно-технический семинар-совещание

Мониторинг ‘2017 Системы мониторинга и управления для эксплуатации мехфонда и контроля разработки месторождений

19-21 сентября 2017 г., г. Пермь
Интеллектуализация процессов добычи нефти (автоматизация, телемеханизация, интеллектуальные станции управления) с целью сокращения затрат, повышения наработки оборудования и дебита жидкости, увеличения энергоэффективности и контроля разработки месторождений, внедрение нового программного обеспечения, геофизического оборудования, интеллектуализация систем одновременно-раздельной эксплуатации (ОРЭ) и др.
Общая информация Планируется
Ближайший тренинг
Капитальный ремонт скважин
Ловильный сервис — сентябрь 2017
Тренинг-курс

Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах

11 - 15 сентября 2017 г., г. Пермь
ООО «Инженерная практика» от имени журнала «Инженерная практика» проводит набор группы специалистов для прохождения производственно-технического тренинга по программе «Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах». Пятидневный тренинг - курс будет проводиться в г. Перми (отель «Урал») в рамках авторского курса С.Балянова.