Методы и технологии очистки
Очистка пластовых вод является актуальной задачей нефтедобывающего комплекса. Как правило, пластовые воды весьма агрессивны, способны вызывать активную коррозию оборудования, нарушать герметичность скважин. оказывать негативное влияние на окружающую природную среду. Для их очистки используются как специально разработанные методы, так и методы, которые применяются в смежных отраслях производства.
Выбор методов и оборудования для очистки сточных пластовых вод базируются на удалении из них нефтяной эмульсии и взвешенных частиц. Основными методами в данном случае будут являться:
- отстаивание;
- фильтрация;
- коалесценция;
- флотация;
- озонирование.
Сложность состава пластовых вод требует сочетания различных методов при очистке.
01. Отстаивание
Отстаивание является первым этапом механической очистки пластовых вод. Процесс происходит под действием гравитационных сил, когда тяжелые фракции (твердые взвешенные частицы) осаждаются, а легкие (капли нефти и нефтяная эмульсия) поднимаются к поверхности потока, который находится в состоянии покоя или медленно движется по резервуару. Очистка от нефти осуществляется в нефтеловушках, которые используются в случае содержания нефти в сточных пластовых водах более 100 мл/л.
Перед поступлением в нефтеловушку, где нефтяные загрязнения отделяются от очищаемой воды, предварительно необходимо избавиться от крупных минеральных примесей. Такие частицы снижают качество очистки от нефти, затрудняют работу очистных агрегатов, приводят к быстрому износу оборудования. Процесс осаждения происходит в песколовках, которые задерживают песок с размером частиц 0,26 мм и более. Скорость потока должна находится в пределах 0,3 - 0,15 м/с, чтобы дать возможность осесть только крупным минеральным фракциям, а органическим примесям позволить свободно двигаться в потоке.
Вода, прошедшая отстаивание и очищенная от нефти, называется подтоварной.
02. Коалесценция
Коалесценция - укрупнение частиц дисперсной фазы путем их слияния. Существует несколько видов коалесценции. Для деэмульгирования нефтяных эмульсий применяют воздействие внешнего электрического поля и коалесцирующие фильтры.
В фильтровальном оборудовании явление коалесценции используется для создания условий, которые способствуют укрупнению капель нефти и более эффективному их дальнейшему удалению. Коалесцирующие фильтры устанавливаются, как правило, на входе воды в нефтеловушку.
03. Флотация
Для очистки загрязнений из сточных пластовых вод применяются методы механической и химической флотации. На первом этапе механической флотации с помощью пузырьков газа удаляются нефтяные остатки, а также, при добавлении коагулянта, прочие растворенные углеводороды, сероводород и углекислый газ.
Второй этап - химическая коагуляция с образованием хлопьевидного осадка и последующего его удаления.
04. Фильтрация
Фильтрацию применяют для доочистки пластовых вод, прошедших предварительную очистку. Для этого используют установки с зернистым фильтром, как правило, кварцевым песком. Он эффективно задерживает взвешенные частицы и нейтрален по отношению к железу. Чтобы очистить воду от примесей железа, на фильтрующие элементы наносят слой катализатора, либо они сами изготавливаются из материалов с каталитическими свойствами.
Подтоварные воды пропускают через ультрафильтры уже после флотации для удаления взвешенных частиц и остатков нефтяных включений.
05. Озонирование
Озонирование является заключительным этапом глубокой очистки пластовых вод. Данные метод позволяет эффективно удалять бактериальное загрязнение, тетраэтилсвинец и улучшать органолептические качества очищенной воды.
Возврат очищенной воды в продуктивный нефтяной пласт возможен только после дегазации и пропускании через фильтр с песчаной загрузкой. При этом не требуется удаления кислорода из пластовой воды, но очистка от нефтяных загрязнений должна быть наиболее полной.