Подготовка нефти на промыслах. Пластовые сточные воды, их подготовка для закачки в пласт

Подготовка нефти состоит из процессов обезвоживания, обес-соливания и, если требуют конкретные условия, стабилизации В результате этого получают два целевых продукта: товарную нефть и попутный газ, которые направляют потребителям. Вместе с тем от нефти отделяется балласт — пластовая вода (сильно минерализованный рассол), которая, смешиваясь с про­мывными, техническими и ливневыми водами установок по под­готовке нефти, становится сточной водой. Чтобы утилизировать эту воду в районе добычи нефти (закачка в поглощающие или нагнетательные скважины), ее подвергают специальной подго­товке и очистке.

Для закачки в пласт широко применяют пресные (речные) воды. Если учесть, что общая потребность в закачиваемой в пласт воде значительно превышает объем получаемых на про­мыслах сточных вод, то с их утилизацией открывается возмож­ность большой экономии пресных вод, что является важной со­ставной частью охраны природных ресурсов нашей страны.

Использование сточных вод в системе заводнения ставит перед нефтяниками много сложных проблем, которые практи­чески отсутствуют при применении пресных вод. Во-первых — необходимость обеспечения достаточно хороших фильтрацион­ных свойств сточных вод при закачке их в продуктивные пла­сты, сложенные, как правило, из плотных и слабопроницаемых для воды пород. Во-вторых — коррозия оборудования и комму­никаций в системе заводнения. Она приводит к преждевремен­ному выходу оборудования из строя, аварийным утечкам сточ­ных вод и отравлению окружающей среды, к загрязнению перекачиваемых вод продуктами коррозии и, следовательно, ухудшению их фильтрационных показателей.

Эффективное решение указанных проблем может быть обес­печено в основном использованием рациональной технологии подготовки нефти и воды на промыслах. Поскольку физико-хи­мические, технологические и коррозионные свойства подготовленных к закачке сточных вод в значительной степени зависят от принятой технологии подготовки нефти и воды, их целесооб­разно рассматривать совместно, тем более что процессы подго­товки нефти и воды на промыслах сейчас, как правило, терри­ториально объединены в единый комплекс.

В настоящее время на нефтепромыслах страны для подго­товки нефти наибольшее распространение получили термохи­мические и электрические методы. При сильной обводненности нефти для более полного использования отработанного деэмульгатора нефть предварительно отстаивают и частично удаляют из нее воду, что облегчает последующую работу обезвоживаю­щих установок. На многих нефтепромыслах для сброса макси­мально возможного количества воды из нефти на участке сбора (в нефтяных коллекторах и групповых установках) вводят в нее некоторое количество реагента-деэмульгатора.

Технологический процесс обезвоживания нефти схематически выглядит следующим образом. Нефть, собранная на промысле, поступает в сырьевые резервуары или резервуар предварительного отстоя. В нем для лучшего разделения эмульгированной в нефти воды в нижней его части поддерживают слой подогретой воды, содержащей остаточное количество деэмульгатора из установок по подготовке нефти. Отделившуюся при отстое воду из нефти постоянно сбрасывают в канализацию, а частично обезвоженную нефть направляют для подогрева в теплообменники. По пути в нефть вводят требуемое количество деэмульгатора (обычно он дозируется на всю нефтеводяную смесь из рас­чета 40—120 г/т). Для обезвоживания и обессоливания нефть подогревают до +40 - +60°С. Если для подготовки нефти тре­буется более высокая температура, ее подогревают в паровых теплообменниках или трубчатых огневых печах. Затем нефть подают в отстойники, представляющие собою герметичные емкости (горизонтальные, вертикальные или сферические), объемом до 600 м3, где от нефти отделяется основная масса пластовой воды.

Для обессоливания (удаление из нефти остаточного количества солей) в обезвоженную нефть добавляют пресную воду. Образующаяся при этом нестойкая эмульсия растворяет оставшиеся в нефти соли. Для разрушения этой эмульсии нефть на­правляют на отстой в дегидраторы; в электрическом поле промышленной частоты ускоряется процесс слияния капелек эмульсии и достигается глубокое обезвоживание и обессоливание нефти (содержание солей в нефти не должно превышать 50 мг/л).

Первоначальные свойства промысловых сточных вод зависят от технологии подготовки нефти, вида применяемого деэмуль­гатора, физико-химических свойств пластовой воды. Последующее изменение их свойств, вызванное заметным нарушением химиче­ского равновесия, выпадением осадков солей и возрастанием коррозионной   активности,   во   многом   определяется   принятой технологией подготовки и очистки сточных вод.

На нефтепромыслах применяют различные методы очистки сточных вод, включающие механическое (гравитационное) от­стаивание, фильтрацию (физико-химическое отстаивание с при­менением флокулянтов и коагулянтов), флотацию природным газом или воздухом, а также диспергирование нефти и взве­шенных частиц в сточной воде до коллоидных размеров, позво­ляющих им беспрепятственно проходить через призабойную зону нагнетательных скважин.

Поиски наиболее эффективных методов и технологических схем подготовки нефти и воды продолжаются. Основная задача в отношении пластовых вод — отделить эти воды до установок по подготовке нефти, собрать их по закрытой системе без нару­шения физико-химического равновесия, транспортировать и за­качивать их в пласт без специальной очистки. Предложены различные варианты технологических процессов и принципи­ально новые технологические схемы установок. В том числе совмещенные технологические схемы Подготовки нефти и воды, в которых обработка нефти и сточной воды осущест­вляется по полностью закрытой системе с учетом противокорро­зионной обработки и возможности смешения с пластовыми во­дами пресных вод.

В зависимости от состава и соотношения солей различают четыре типа пластовых вод: сульфатно-натриевые, гидрокарбонатно-натриевые, хлоридно-магниевые и хлоридно-кальциевые. Из них наибольшее распространение и нашей стране получили пластовые воды хлоридно-кальциевого типа. Так, на нефтя­ных месторождениях Урала и Поволжья (Татария, Баш­кирия, Удмуртия, Куйбышевская, Пермская, Оренбургская, Са­ратовская и Волгоградская области) с нефтью извлекаются пластовые воды хлоркальциевого типд. Пластовые воды нефтя­ных месторождений Западной Сибири относятся к гидрокарбонатно-натриевому типу.

Для пластовых вод нефтяных месторождений характерна повышенная минерализация В их состав входят: хлориды натрия, кальция или гидрокарбоната натрия, незначительное количество сульфатов, ионы иода, брома, аммония, низшие наф­теновые кислоты, часто содержится Сероводород и другие ра­створенные газы.

С точки зрения коррозионной агрессивности, пластовые воды, как и нефть, должны быть разделены на две основные катего­рии: содержащие сероводород и не содержащие его.

По мере разработки месторождения при закачке в пласт кислородсодержащих пресных вод постепенно снижается мине­рализация пластовых вод. При этом в пластовых условиях на­рушается химическое равновесие и, как следствие этого, часть солей выпадает в осадок. Поэтому на дневную поверхность по­ступает химически стабильная вода, не содержащая кислорода. При глубоком разбавлении пресной водой минерализованные воды становятся нестабильными и способны при извлечении вместе с нефтью выделять осадки карбонатов, гипса и сульфата бария. И все же, несмотря на такое большое разбавление, при­сутствие кислорода в них до сих пор не было обнаружено.

Коррозионная агрессивность основной массы пластовых вод изменяется главным образом в процессе подготовки нефти и очистки пластовых вод от нежелательных примесей. Благодаря этому сточные воды становятся весьма агрессивными и спо­собны за короткий срок вывести из строя разнообразное метал­лическое оборудование и трубопроводы в системе заводнения.