Размещено на http://www.allbest.ru/

Очистка воды от механических примесей и нефтепродуктов на предприятиях нефтедобычи и нефтепереработки

Чернова К.В., Шайдаков В.В., Селуянов А.А.

ООО «Инжиниринговая компания «Инкомп-нефть»

Специалисты, работающие в области водоподготовки на предприятиях коммунального хозяйства и энергетики, имеют дело в основном с водой пресной, относительно чистой, с низким содержанием нефтепродуктов и механических примесей. В нефтегазодобыче на объекты водоподготовки поступает вода значительно более сложная с точки зрения как состава, так и технологий ее очистки. Это и высокоминерализованные воды нефтеносных горизонтов, зачастую с большим количеством песка или частиц проппанта, и так называемая «подтоварная» вода, характеризующаяся кроме минерализации высоким содержанием механических примесей - в основном, ферромагнитных частиц - и нефтепродуктов. Коррозионное разрушение, которому подвергается в этом случае металл труб и оборудования, вызывает не только коррозионная агрессивность самой жидкости, но и абразивный износ, причиной которого являются механические примеси.

Основным методом борьбы с коррозией внутренней поверхности труб является ингибиторная защита. Однако использование только ингибиторов коррозии не позволяет достичь существенного снижения аварийности трубопроводов. Так, высокая удельная аварийность низконапорных водоводов, связанная с локализацией коррозионного процесса по нижней образующей труб, обусловлена осаждением механических примесей из расслоенного потока по нижней образующей труб.

Механические примеси, содержащиеся в перекачиваемых по промысловым трубопроводам жидкостях, инициируют локальное разрушение металла внутренней поверхности труб. Вид коррозионного разрушения под воздействием механических примесей в общем случае определяется скоростью потока жидкости, а интенсивность развития коррозии зависит от концентрации и компонентного состава механических примесей.

При малых скоростях течения перекачиваемых сред происходит расслоение водонефтяных эмульсий с образованием водного подслоя (в случае системы нефтесбора), выносом механических примесей и их последующим осаждением на стенках труб. При высоких скоростях потока, когда вынос механических примесей не происходит, а все они находятся в объеме жидкости, доминирует коррозионно-эрозионный износ металла, скорость которого может достигать значений 10-60 мм/год.

С увеличением концентрации механических примесей в потоке жидкости выше критических значений стойкость всех защитных пленок становится недостаточной для сопротивления эрозионному износу. Поэтому защитные пленки удаляются с поверхности металла, и абразивному действию подвергается оголенная металлическая поверхность. Также и при повышении скорости потока наблюдается эрозионное разрушение защитной пленки под воздействием механических примесей, содержащихся в жидкости, и, как следствие, коррозионно-эрозионный износ металла.

На примере низконапорных водоводов системы ППД Южно-Ягунского месторождения было рассмотрено влияние концентрации механических примесей в сточной воде на скорость коррозии металла по нижней образующей труб. Образцы свидетели устанавливались по нижней, боковой и верхней образующим водовода. Скорость коррозии оценивалась по гравиметрическому методу. На рис.1 видно, что с увеличением содержания механических примесей скорость коррозии увеличивается

Рисунок 1

Для определения метода удаления примесей из жидкости и его эффективности немаловажна оценка гранулометрического состава механических примесей. Как правило, наибольший эффект удаления взвешенных частиц существующими методами, такими как отстаивание, циклонирование и фильтрование, достигается в случае, если частицы находятся в крупнодисперсном состоянии.

Система для оценки механических примесей на разных уровнях была разработана и изготовлена Инжиниринговой компанией «Инкомп-нефть» и установлена на низконапорном водоводе в системе ППД Вятской площади Арланского месторождения.

Рисунок 2 Гранулометрический состав механических примесей

Видно, что установки только одного кольматажера недостаточно для точной оценки механических примесей, так как по нижней образующей отфильтровывается 46%, по боковой - 43%, по верхней - 11%. В результате эксперимента было установлено, что основную долю (68,7 %) примесей составляют частицы размером не более 50 мкм.

Полученный результат свидетельствует о невысокой эффективности удаления частиц размером менее 50 мкм методом отстаивания, который является основным на Вятской площади методом подготовки сточных вод перед закачкой в трубопроводы системы ППД.

Физико-химический анализ проб показал наличие в отфильтрованных агломератах кроме механических примесей и углеводородную составляющую, а также различие количественного состава фильтратов на разных уровнях водовода (таблица 1).

Ферромагнитные частицы и агрегатированные с ними соединения возможно удалять под действием магнитного поля. Следует отметить, что хотя магнитная очистка до настоящего времени теоретически изучена недостаточно, но накопленный опыт и имеющиеся экспериментальные данные позволяют применять этот метод на практике. Преимуществом метода является возможность улавливания ферромагнитных частиц размером менее 0,5 мкм, что практически невозможно осуществить другими способами очистки.

Таблица 1

Состав отобранных механических примесей

Магнитное поле позволяет также производить коагуляцию твердых частиц. Поток жидкости направляется к рабочим поверхностям точечных постоянных магнитов, где градиент магнитного поля максимален. Это позволяет притягивать ферромагнитные частицы в широком диапазоне магнитной восприимчивости. Накопленные на поверхности магнита частицы притягивают к себе из потока жидкости другие ферромагнитные частицы, коагулируя, таким образом, до определенных размеров, достигнув которых, срываются и уносятся потоком жидкости в виде более крупных частиц.

Известно, что коагулированные скопления частиц сохраняются в потоке вследствие действия сил остаточной намагниченности и связующих свойств веществ, присутствующих в жидкости (например, смол, парафинов и асфальтенов нефти).

Были проведены исследования влияния связующего компонента на процесс, которые показали, что после прохождения коагулятора агломераты сохраняются в потоке, как для чистых частиц, так и частиц со связующим компонентом. Причем агломераты из частиц со связующим компонентом гораздо крупнее - здесь важную роль играет сила адгезии, которая, несомненно, больше у агломерата со связующим компонентом. В эксперименте в качестве связующего компонента было индустриальное масло, в промысловых условиях в качестве связующего компонента может служить нефтепродукты, содержащиеся в очищаемой воде.

Таким образом, связующий компонент способствует не только сохранению агломерата в потоке, но и формированию агломерата большего размера, что является важным для дальнейшей фильтрации, так как позволяет увеличить тонкость фильтрации, и, тем самым, уменьшить гидравлическое сопротивление фильтрационных установок.

Устройство для коагуляции ферромагнитных примесей было установлено перед резервуаром с пластовой сточной водой перед системой фильтров дожимной насосной станции на водоводе с целью повышения эффективности удаления механических примесей фильтрованием, позволяющее улучшить качество закачиваемых в пласт вод.

После установки коагулятора изменилась периодичность очистки фильтров грубой и тонкой очистки и приемной сетки насосов с 7 суток до 3 суток. Отбор проб воды производился:

1) на выходе из резервуара перед коагулятором,

2) после коагулятора до фильтров грубой и тонкой очистки,

3) после фильтров грубой и тонкой очистки.

Анализ проб в период эксплуатации системы очистки с 1.02.2009 г. по 31.03.2009 г. показал, что содержание нефтепродуктов в сточной воде снижается на 36%, а содержание механических примесей на 23 %.

Также известно, что мехпримеси и нефтепродукты собираются на приемной сетке насосов, нагнетающих воду в скважины (рисунок 3) - для анализа был предоставлен осадок с фильтров грубой и тонкой очистки, а также с приемного фильтра насоса.

На приемном фильтре насосного агрегата отфильтровывается 64% всех примесей. В результате, в целом, эффективность очистки воды от нефтепродуктов 98%, механических примесей 58 %. На рисунок 3 нанесены расчетные данные содержания мехпримесей и углеводородов в сточной воде после приемного фильтра насоса, так как не производится анализ проб воды после БКНС, в то время как сама очистка производится. Нефтепродукты удаляются, так как являются связующим компонентом укрупненных агломератов.

очистка вода коррозия примесь

Рисунок 3 Эффективность очистки пластовой воды на водоводе дожимной насосной станции

Выявлено, что процесс укрупнения мехпримесей происходит также после прохождения потока устройства для коагуляции.

Таким образом, с помощью устройства коагуляции повышается эффективность очистки воды от механических примесей и нефтепродуктов.

Также, можно на основе анализа научно-технической литературы отметить, что магнитная обработка способствует дегазации, подавлению жизнедеятельность СВБ, предотвращению солеотложений, снижению коррозионной активности перекачиваемой среды.

Размещено на Allbest.ru