УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ ВОД ДЛЯ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Полезная модель относится к области очистки нефтесодержащих вод и может быть использована для очистки сточных вод нефтедобывающих предприятий и подготовки нефтепромысловых вод для системы поддержания пластового давления нефтяных месторождений.
Известно изобретение (Патент RU 2325330), относящееся к способам и устройствам для очистки нефтесодержащих сточных вод, в частности пластовых, подтоварных и ливневых сточных вод нефтяных месторождений. Пластовые воды очищают седиментацией от Песковых фракций с последующей фильтрацией в намагниченном гранулированном ферромагнитном материале, образующем замкнутую магнитную цепь и находящемся во внешнем магнитном поле, дозируют коагулянт, флотируют пузырьками растворенного газа за счет сброса давления, причем флотацию ведут последовательно в нескольких секциях. Растворенные агрессивные газы извлекают вакуумированием, дозируют бактерицидные препараты.
Недостатком изобретения является невысокая степень очистки нефтесодержащих вод.
Наиболее близким решением задачи является устройство для очистки нефтепромысловых вод для системы поддержания пластового давления нефтяных месторождений (Патент на ПМ №120645).
Устройство содержит гидроциклон, ферромагнитный кольцевой фильтр с источником электропитания, напорно-электрохимический трехсекционный флотатор, процеживатель с калиброванными отверстиями, ультрафиолетовые лампы, резервуар чистой воды, реагентное хозяйство, электрохимический фильтр. Для концентрирования нефтепродуктов, собранных гидроциклоном и флотатором, устройство содержит гидрофобный фильтр, а для их сбора накопитель. Для обезвоживания осадка и мехпримесей устройство содержит полочный отстойник и фильтр-пресс. Устройство содержит насосную станцию, промывные и дренажные насосы.
Недостатком устройства является невысокая степень очистки нефтесодержащих вод.
Задачей полезной модели является увеличение степени очистки сточных вод.
Технический результат заключается в повышении эффективности очистки и в генерации электроэнергии, которая используется для системы автоматизации процесса.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для подготовки нефтепромысловых вод для системы поддержания пластового давления нефтяных месторождений, содержащем гидроциклон, ферромагнитный кольцевой фильтр с источником электропитания, напорный и электрохимический флотатор, процеживатель с калиброванными отверстиями, ультрафиолетовые лампы, резервуар чистой воды, электрохимический фильтр, гидрофобный фильтр, накопитель нефти, устройство обезвоживания осадка, особенность состоит в том, что устройство дополнительно содержит электролизер для очистки сточных вод, который загружен силицированным кальцитом, внутри которого равномерно размещены электроды из электроположительных и электроотрицательных материалов, представляющие собой электрохимические источники тока, при этом в электролизере, загруженном силицированным кальцитом фракции 2-5 мм, электроотрицательный электрод выполнен из магния, электроположительный электрод выполнен из графита, а их количество равно 8.
На фигуре 1 приведена схема устройства для подготовки нефтепромысловых вод для системы поддержания пластового давления.
Сооружение содержит последовательно соединенные гидроциклон 1, ферромагнитный кольцевой фильтр 2 с источником электропитания, напорно-электрохимический трехсекционный флотатор 3, процеживатель 4 с калиброванными отверстиями, электролизер для очистки сточных вод 5, ультрафиолетовые лампы 6, резервуар 7 чистой воды, реагентное хозяйство 8, электрохимический фильтр 9. Нефтепродукты, собранные гидроциклоном 1, флотатором 3, поступают в гидрофобный фильтр 10 и после концентрирования поступают в накопитель 11. Осадок из гидроциклона 1 и промывочная вода ферромагнитного фильтра 2 поступают в полочный отстойник 12, а после обезвоживания в фильтр-пресс 13. Сооружение содержит насосную станцию 14, промывные насосы 15, дренажные насосы 16.
Устройство работает следующим образом. Нефтепромысловая вода подается в гидроциклон 1, где происходит отделение нефти и взвешенных веществ. Далее вода поступает в ферромагнитный кольцевой фильтр 2, загруженный ферромагнитной стружкой, например, дробленым ферритом. За счет действия электромагнитных сил происходит закрепление загрязняющих веществ на фильтрующей загрузке. Особенностью фильтра является его высокая грязеемкость и высокая скорость фильтрования. В ферромагнитном фильтре происходит реакция железа и сероводорода с образованием сульфида железа в виде взвешенных веществ, извлекаемых фильтром.
После механической очистки вода поступает в совмещенный напорно-электрохимический трехсекционный флотатор. В первой секции происходит напорная флотация пузырьками сероводорода, образованными за счет сброса давления. При этом происходит очистка воды от взвешенных веществ и нефти, а также извлечение сероводорода.
Во второй и третьей секции напорно-электрохимического трехсекционного флотатора происходит флотация пузырьками газа, образованными электродной парой. Электродная пара представляет собой электрохимический источник энергии, за счет которой происходит электролиз воды с образованием пузырьков газа, флотирующих загрязняющие вещества. Электродная пара состоит из пластины электроположительного углеродсодержащего материала - графита и параллельных проволок из электроотрицательного металла - магния.
Извлечение мехпримесей размером более заданного предельного значения происходит за счет фильтрования в процеживателях 4 с калиброванными отверстиями. Извлечение органических загрязнений и ионов тяжелых и цветных металлов происходит в электролизере для очистки сточных вод 5, с электродами, образующими электрохимические источники тока и состоящие из стержней из электроотрицательных материалов - магния и электроположительных материалов - графита, причем электролизер загружен минеральной зернистой активной загрузкой, в качестве которой используют силицированный кальцит фракции 2-5 мм. Эффект очистки воды увеличивается за счет электрохимических источников тока: увеличивается процесс хлопьеобразования, в приэлектродном пространстве электролизера происходят окислительно-восстановительные процессы, фильтрующий материал за счет поляризации сорбирует ионы тяжелых металлов и продукты окисления органических соединений. Количество электрохимических источников тока равно 8.
Обеззараживание воды от сульфатвосстанавливающих бактерий происходит ультрафиолетовыми лампами 6, после чего вода накапливается в резервуаре 7 чистой воды для технологических нужд, в частности, для регенерации загрузки ферромагнитного кольцевого фильтра 2, электрохимического фильтра 9 и электролизера для очистки сточных вод 5. Промывная вода из ферромагнитного кольцевого фильтра 2 и осадок из гидроциклона 1 обезвоживаются полочным отстойником 12 и фильтр-прессом 13.
Нефть, извлеченная гидроциклоном 1 и напорно-электрохимическим трехсекционным флотатором 3, обезвоживается в гидрофобном фильтре 10, накапливается в накопителе 11. Дренажная вода дренажными насосами 16 подается в голову сооружений.
Доочистка воды производится электрохимическим фильтром 9 с минеральной зернистой активной загрузкой, в качестве которой используют силицированный кальцит фракции 2-5 мм, перед которым дозируется коагулянт с помощью реагентного хозяйства 8. В теле электрохимического фильтра создаются электрохимические источники тока, которые увеличивают эффект очистки воды. Электрохимические источники тока состоят из электродов, выполненных в виде параллельно расположенных перфорированных дисков из электроположительных, например, графита, и электроотрицательных, например, алюминия, материалов. Количество электрохимических источников тока равно 5.
Пример. Производили очистку нефтепромысловых вод по прототипу и полезной модели. Исходная вода имела следующее качество: мехпримесей - 1160 мг/л; нефтепродуктов - 360 мг/л; сероводород - 930 мг/л; сульфатвосстанавливающие бактерии - 103 мг/л; железо - 47 мг/л; цинк - 15 мг/л; никель - 0,05 мг/л; медь - 10 мг/л; органический краситель - 0,7 мг/л; бензол - 2500 мг/л.
Результаты опытов приведены в таблице 1.
Таблица 1
Загрязняющее вещество
Единица измерения
Содержание после очистки
Дополнительный эффект по полезной  модели, %
по прототипу
по полезной модели
Мехпримеси
мг/л
1
1
0
Нефтепродукты
мг/л
0,5
0,075
85,0
Сероводород
мг/л
2
2
0
Сульфатвосстанавливающие бактерии
мг/л
3
3
0
Железо
мг/л
0,3
0,1
66,7
Размер частиц мехпримесей
мкм
5
5
0
Цинк
мг/л
10
0,01
99,9
Никель
мг/л
0,17
0,1
42,1
Медь
мг/л
0,5
0,014
97,3
Органический краситель
мг/л
0,17
0,1
41,2
Ароматические углеводороды - бензол
мг/л
0,55
0,3
48,5
Из приведенных результатов следует, что применение устройства улучшило качество очищенных вод по нефтепродуктам, железу, цинку, никелю, меди, органическому красителю, бензолу. Остальные показатели не изменились. Таким образом, изменилось качество воды по тем показателям, которые приводят к кольматации пласта. Если по нефтепродуктам это очевидно, то по цинку, никелю и меди требует пояснения. В условиях пласта металлы вступают в реакцию с сероводородом, образуя кристаллы сульфидов металлов, размеры которых превышают размеры поровых каналов породы пласта, что уменьшает приемистость скважины за счет кольматации пласта.
Технический результат заключается в увеличении эффективности очистки по нефтепродуктам, железу, цинку, никелю, меди, органическому красителю, бензолу за счет того, что устройство дополнительно содержит электролизер для очистки сточных вод, генерирующий электроэнергию.