Treatment of produced water to be used for steam generation in PJSC TATNEFT’s heavy oil fields
Authors: Антонов Олег Юрьевич , Кудряшова Любовь Викторовна , Гафаров Нил Назипович , Магсумова Резеда Салаватовна 
Published: July 2024

При разработке месторождений сверхвязких нефтей (СВН) применяют технологии паротеплового воздействия на нефтеносный пласт. В пласт нагнетается пар, а для его выработки используют попутно добываемую воду (ПДВ). Это позволяет существенно снизить воздействие на окружающую среду, т.к. в этом случае сокращаются объем потребления пресной воды для выработки пара и объем ПДВ, подлежащей утилизации. В ПАО «Татнефть» к настоящему времени запущены и находятся в эксплуатации две установки подготовки ПДВ (УППДВ) «Каменка» и «Кармалка» с производительностью 350 и 700 м/ч соответственно на которых производится деминерализованная вода для обеспечения питательной водой котельных с целью выработки пара. В основу технологического процесса на УППДВ положены мембранные методы очистки и обессоливания воды. Технологическая схема УППДВ включает: предварительную очистку ПДВ от остаточной нефти с применением сорбционно-фильтровальной установки (СФУ); блок ультрафильтрации с мембранными элементами для очистки воды от нефти; сорбционные фильтры с активированным углем для доочистки от растворенных органических веществ и растворенных нефтепродуктов; блок обратного осмоса (две ступени) с мембранами для обессоливания воды; анионные фильтры для удаления гидросульфидов; блок дозирования перекиси водорода для полного удаления остаточного содержания сульфид-ионов. Институтом «ТатНИПИнефть» выполнены исследования по разработке эффективной технологии предварительной очистки ПДВ с применением СФУ перед УППДВ, проведены исследования по дозированию перекиси водорода в деминерализованную воду для нейтрализации остаточного содержания сульфид-ионов, разработана технология и спроектирована установка автоматического дозирования перекиси водорода. Проведение опытно промышленных работ выявило более эффективные реагенты для химической мойки мембран обратного осмоса. Эксплуатация первых в России установок подготовки ПДВ для выработки пара, основанных на мембранных методах, показала возможность достижения нормативных требований, предъявляемых к питательной воде для водотрубных котлов.

Steam injection has become a common method of extracting heavy crude oil. To mitigate environmental impact associated with disposal of large volumes of produced water in the heavy oil fields and to decrease the need in fresh water from surface sources, the Company uses the produced water for steam generation. Currently, PJSC TATNEFT operates two water treatment units, the “Kamenka” unit with the capacity 350 m3/hour and the “Karmalka” unit with the capacity 700 m3/hour to produce demineralized water to be used as feed water for steam generation. After extensive analysis of the available technologies, the decision was made in favor of membrane methods of water treatment and demineralization that have been realized in the above-mentioned water treatment units. The process includes the following process units and operations: sorption-filtration unit (preliminary cleaning to remove residual oil); ultrafiltration membrane unit (removal of oil); activated carbon sorption filters (further removal of dissolved oil and organic matter); reverse osmosis membranes - two stages (demineralization of water); anionic filters (removal of hydrosulfides); hydrogen peroxide dosing unit (complete removal of sulfide ions). TatNIPIneft R&D Institute has performed extensive studies to develop an efficient technology of preliminary cleaning of produced water in the sorption-filtration unit; also, TatNIPIneft research engineers have carried out studies on hydrogen peroxide dosing into demineralized water to neutralize residual sulfide ions, and have designed an automatic hydrogen peroxide dosing unit. The performed pilot tests allowed to select the most efficient agents for chemical washing of the reverse osmosis membranes. Successful operation of the first-in-Russia water treatment units based on the membrane methods has demonstrated that water meets the requirement to feed water for water-tube units for steam generation.