Инженерная практика
Российский нефтегазовый журнал о технологиях и оборудовании
+7 (903) 580-85-63 +7 (495) 371-01-74 info@glavteh.ru
Telegram

Химические технологии подготовки подтоварной воды для закачки в пласт

Разработка нефтяных месторождений на средней и поздней стадиях сопряжена с извлечением значительного объема попутно добываемой воды, которая после сепарации на установках подготовки нефти (УПН) остается загрязненной нефтепродуктами и мехпримесями. С производственной точки зрения это оборачивается потерями продукции, а также нарушением технологических и экологических норм.

К настоящему моменту разработано достаточно много технологий очистки подтоварной нефти от нефтепродуктов, однако далеко не все позволяют добиться требуемых показателей качества воды. В то же время переоснащение УПН с внедрением нового очистного оборудования предполагает существенные капитальные затраты.

В настоящей статье на примере одного из месторождений Западной Сибири рассмотрен химический метод очистки подтоварной воды от нефтепродуктов с одновременным повышением качества подготовки нефти.

20.06.2019 Инженерная практика №01/2015
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.

Рис. 1. Естественные сурфактанты в продукции скважин
Рис. 1. Естественные сурфактанты в продукции скважин

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.

Рис. 2. Механизмы водоподготовки
Рис. 2. Механизмы водоподготовки

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.

Рис. 3. Как работают хорошие деойлеры
Рис. 3. Как работают хорошие деойлеры

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.

 Рис. 4. Кувшинный тест для подбора флокулянтов
Рис. 4. Кувшинный тест для подбора флокулянтов

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).

Рис. 5. ОПИ деойлера ЕС6019А на ДНС-11 Суторминского м/р
Рис. 5. ОПИ деойлера ЕС6019А на ДНС-11 Суторминского м/р

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.

Таблица 1. Результаты ОПИ деойлера ЕС6019А на ДНС-11 Суторминского м/р
Таблица 1. Результаты ОПИ деойлера ЕС6019А на ДНС-11 Суторминского м/р

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.

Показать выдержки из обсуждения

ВЫДЕРЖКИ ИЗ ОБСУЖДЕНИЯ

Вопрос: Тарас Валентинович, и все-таки, что представляет собой ваш деойлер? Это смесь коагулянта и флокулянта?
Тарас Ключенок: Скажем так, это смесь реагентов. Подробности, к сожалению, не могу Вам раскрыть.
Вопрос: Почему остановились именно на дозировке 5-6 г/м3?
Т.К.: Мы постепенно снижали дозировку, и в ходе ОПИ вышли на оптимальную цифру в 10–11 г/м3. Но это дало нам достижение целевого показателя с запасом. Поэтому для целей промышленного применения была определена более низкая дозировка.
Вопрос: Какая подготовительная работа проводилась перед ОПИ с оборудованием заказчика? Промывка насосов, чистка?
Т.К.: Никакой подготовки оборудования не было. Просто начали дозировать деойлер, и все.
Вопрос: Оценивалось ли влияние ваших реагентов на качество собираемой нефти? Не получится ли так, что после обработки воды дейолером отделенную нефть еще придется долго готовить?
Т.К.: Нет, конечно. Все реагенты проходят предварительную экспертизу на допуск к использованию в нефтяной промышленности в соответствии со своим предназначением. В том числе, и с этой точки зрения.
Реплика: Мы в «ЛУКОЙЛ-Западной Сибири» вообще не используем никакую химию для подготовки воды и, наверное, для нас было бы сложно обосновать внедрение таких технологий.
Т.К.: Если у вас получается добиваться нужного качества воды без химии, то, возможно, она вам и не требуется. В рассмотренном случае без химии задача просто не решалась.
Вопрос: А в чем, собственно, состояла цель? Планировалась закачка в низкопроницаемые пласты или что-то еще?
Т.К.: Точно не могу Вам сказать — это вопрос к заказчику. Насколько я понимаю, это было требование экологов.
Комментарии

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

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Области и технология применения втулки подкладной Aitech для защиты от коррозии сварных соединений труб с внутренним покрытием
Инновационные разработки ОАО «ГМС Нефтемаш» в области промысловой подготовки воды
Свежий выпуск
Инженерная практика №05/2022

Инженерная практика

Выпуск №05/2022

Механизированная добыча нефти. Защитные покрытия
Повышение эффективности пароциклической обработки скважин малого диаметра при добыче высоковязкой нефтиТехнические решения для эксплуатации скважин малого диаметра и одновременно-раздельной добычиПерспективы производства и применения химреагентов на основе, альтернативной фосфонатам, четвертичным аммониевым солямОтключение обводненного интервала горизо- тального ствола с помощью электроклапановПрименение математического моделирования для снижения энергопотребления термоэлектрических установокИспытания клапана обратного шарикового UCV-73-225 с динамической системой поддержания герметичности в ООО «КанБайкал»
Ближайшее совещание
Капитальный ремонт скважин, Строительство скважин
Сервис- 2022
Отраслевая техническая Конференция

СЕРВИС-2022. Эффективный нефтесервис Российских нефтегазодобывающих компаний. Развитие отечественного технологического потенциала. Новые отраслевые вызовы

4-6 октября 2022 г., г. Когалым
ЗАДАЧИ КОНФЕРЕНЦИИ - мероприятие носит рабочий характер и нацелено на обсуждение лучших практик и потенциала работ в оказании нефтесервисных услуг в области строительства, реконструкции и ремонта скважин, механизированной добычи нефти и химизации процессов нефтегаздобычи с учетом новых вызовов 2022 года. В рамках обсуждений планируется рассмотреть вопросы корпоративных стратегий нефтесервиса добывающих компаний, взаимодействие с сервисными организациями и заводами производителями оборудования, материалов и нефтепромысловой химии, создание собственного внутреннего нефтесервиса Компаний, реализации программ параллельного импорта и раздельного сервиса, импортозамещения и развития отечественных технологий, компетенций и услуг на рынке нефтесервиса.
Ближайший тренинг
Механизированная добыча, Трубопроводный транспорт
Защитные покрытия 2022
Семинар-практикум

Защитные антикоррозионные покрытия 2022. Эффективные методы применения защитных покрытий в нефтедобыче

25-27 октября 2022 г., г. Самара
ЦЕЛЬ СЕМИНАРА – ознакомление с основами материаловедения, видами покрытий, типами пленкообразующих, а также формирования профессиональных знаний в области применимости различных видов покрытий для защиты нефтепроводных и насосно-компрессорных труб. Практическая часть семинара проводится на базе аккредитованной исследовательской лаборатории, оснащенной самым современным оборудованием. При прохождение практической части занятия проводятся непосредственно на промысловых трубах и НКТ, отобранных на месторождениях.