Ключенок Тарас Валентинович Директор по развитию ООО «Мастер Кемикалз»

Как известно, скважинные вода и нефть представляют собой несмешивающиеся жидкости. Однако они активно перемешиваются при прохождении задвижек, переборок, насосов, а также коллекторов и различных линий. Это создает отличные условия для стабилизации водонефтяных эмульсий естественными стабилизаторами (эмульгаторами), к которым относятся естественные сурфактанты (рис. 1), нафтенаты, твердые частицы (песок, сульфиды железа, кристаллы солей и т.д.) и примеси, попадающие в продукцию после бурения, стимуляции притока и применения химических методов повышения нефтеотдачи.

Практика показывает, что в этих условиях штатное оборудование УПН не обеспечивает достаточной эффективности очистки воды. В полной мере не решают проблему и деэмульгаторы. В число распространенных методов очистки воды для систем поддержания пластового давления (ППД) входят отстаивание в специальных отстойниках и вертикальных стальных резервуарах (РВС), газовая флотация, центрифугирование, фильтрация и химические методы. В то же время установка дополнительного оборудования, например, такого как гидроциклоны, сопряжено со значительными капитальными затратами. В этой связи во многих случаях разумным решением могут служить именно химические методы водоподготовки.

МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ ХИМРЕАГЕНТОВ

Химические методы водоподготовки основываются на применении коагулянтов и флокулянтов (рис. 2). Коагуляция — это, прежде всего, нейтрализация заряженных частиц, которая начинается еще в процессе демульсации продукции скважины. Процесс флокуляции в случае водоподготовки предполагает укрупнение капель нефти в воде посредством формирования полимерных мостиков. В качестве флокулянтов используются полиамиды, полиамфолиты и полимерысурфактанты.

Эффективные реагенты-«деойлеры» сочетают в себе функции коагулянтов и флокулянтов (рис. 3). Это и нейтрализация зарядов капель, и сшивка коалесцентов. Однако нужно понимать, что деойлеры не растворяют и не удаляют нефтепродукты или твердые частицы, они их укрупняют, сближая друг с другом и превращая в отдельные субстанции, которые затем можно удалить из существующей системы подготовки воды.

Наличие в воде твердых частиц существенно осложняет и замедляет процесс водоподготовки. И, если среднее время осаждения частиц песка из эмульсии составляет всего 10–125 с, а илистых отложений — 100–150 мин, то на осаждение бактерий уходит уже в среднем порядка 180 ч, коллоидные частицы, попадающие в воду после операций гидроразрыва пласта (ГРП) и других скважинных работ, осаждаются в течение двух лет. К счастью, существуют химические методы, позволяющие связывать частицы песка, а также контролировать бактериальную зараженность добываемых флюидов. Поэтому в целом успех водоподготовки химическими методами — это результат синергии правильно подобранных деэмульгатора, деойлера и бактерицида, а в случаях выраженного выноса песка — реагента по связыванию слабосцементированных пород (например SECURE 2020). При этом следует иметь в виду, что в ряде случаев применяемые выше по потоку реагенты других классов могут как улуч-шать, так и ухудшать качество отделения нефтепродуктов от воды.

Для систем с высокими скоростями сдвига, например, таких как отстойники, подходит только постоянное дозирование реагентов. В статичных системах (РВС) допустимо как постоянное дозирование, так и обработка «пачками».

ПОДБОР И ТЕСТИРОВАНИЕ ДЕЙОЛЕРОВ

Говоря о критериях успешности водоочистки, мы, прежде всего, имеем в виду скорости разрушения эмульсии и формирования нефтяного слоя (степень коалесценции), предотвращение повторного самопроизвольного образования эмульсии и, конечно же, соответствие свойств воды предъявляемым требованиям. Именно по этим критериям и проводится подбор и тестирование деойлеров.

Для применения в системах с высокими скоростями сдвига деойлеры подбирают на основе обычного бутылочного теста (bottletest), также выполняют подбор деэмульгатора.

При подборе флокулянтов для статичных систем типа РВС применяют другую методику. В предназначенном для этой цели «кувшинном тесте» (jartest) используется сосуд емкостью 800 мл с равным соотношением сторон (рис. 4). После добавления в воду флокулянта жидкость перемешивают на небольших оборотах в течение одной минуты, после чего отбирают пробы воды на высоте 2,5 см от дна сосуда для проверки на содержание нефтепродуктов.

ОПИ ДЕОЙЛЕРА ЕС6019А

В рамках объединенного бизнеса MasterChemicalsNalcoChampion компания «Мастер кемикалз» предлагает заказчикам деойлеры серии ЕС производства Nalco. Эти реагенты сегодня успешно применяются на проектах категории СУХ (система управления химизацией) в Оренбургской области, на Сахалине и в Западной Сибири.

В августе 2014 года были проведены успешные опытно-промысловые испытания (ОПИ) деойлера ЕС6019А на ДНС-11 Суторминского месторождения Филиала «Газпромнефть-Муравленко» ОАО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз» (рис. 5).

Цель ОПИ заключалась в поэтапном приведении содержания нефтепродуктов в подтоварной воде системы к целевым нормативам — 50 мг/л (на первом этапе) и 5 мг/л (на втором этапе) соответственно. До начала ОПИ содержание нефтепродуктов составляло 70 мг/л, и испробованные ранее технологии очистки не позволяли улучшить этот показатель.

При подаче деойлера ЕС6019А в дозировке 11 г/м³ нам удалось снизить среднесуточное содержание нефтепродуктов до 37 мг/л (табл. 1). Кроме того, применение реагента также обеспечило дополнительное улучшение качества подготовки нефти: эмульсионный слой в РВС-5000 был уменьшен на 15 см — с 70 до 55 см. Также была снижена дозировка штатного деэмульгатора с 26 до 24 г/т с возможностью дальнейшего снижения удельного расхода этого реагента, что обеспечило дополнительный экономический эффект.

Таким образом, первый этап снижения содержания нефтепродуктов в подтоварной воде предприятия был успешно пройден, и деойлер ЕС6019А по итогам ОПИ был рекомендован для использования на объектах подготовки воды на месторождениях предприятия «Газпромнефть-Муравленко» с удельным расходом 5–6 г/м³.

Этот проект наглядно свидетельствует о том, что при помощи правильного подбора реагентов можно получить синергетический эффект без необходимости внедрения дополнительных технических средств водоподготовки.