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 устройство для очистки воды (Патент RU 2347753), содержащее бак, разделенный перегородками на три секции. В первой секции находятся горизонтальные отстойники для механической очистки воды. Во второй секции находится флотатор, в котором через пористый материал подается сжатый воздух. Образованная пена сгребается скребковым механизмом. В третьей секции производится окончательная очистка воды с помощью сетчатых фильтров. Недостатком устройства является невысокая степень очистки нефтесодержащих вод.
Наиболее близким решением задачи является устройство для подготовки подтоварных вод (Патент на ПМ №90434). Устройство содержит последовательно соединенные отстойник, напорный флотатор, электрохимический флотатор, магнитный сепаратор с источником электропитания, процеживатель с калиброванными отверстиями, ультрафиолетовые лампы, резервуар чистой воды. Устройство содержит реагентное хозяйство для дозирования коагулянта и бактерицидного препарата. Для обезвоживания собранных нефтепродуктов устройство содержит гидрофобный фильтр и накопитель нефти. Для обезвоживания собранных механических примесей устройство содержит отстойник промывных вод и иловые площадки. Недостатком устройства является невысокая степень очистки нефтесодержащих вод.
Задачей полезной модели является увеличение степени очистки сточных вод.
Поставленная задача решается тем, что устройство для подготовки нефтепромысловых вод для системы поддержания пластового давления нефтяных месторождений, содержащее напорный и электрохимический флотатор, процеживатель с калиброванными отверстиями, ультрафиолетовые лампы, резервуар чистой воды, реагентное хозяйство, гидрофобный фильтр, накопитель нефти, устройство обезвоживания осадка, согласно полезной модели дополнительно содержит гидроциклон, ферромагнитный кольцевой фильтр с источником электропитания, электрохимический фильтр, причем напорный и электрохимический флотаторы совмещены, совмещенный флотатор состоит из трех секций, первая из которых является напорным флотатором, во второй и третьей секции у дна расположена пластина из электроположительного углеродсодержащего материала, а над ней - параллельные проволоки из электроотрицательного материала; электрохимический фильтр загружен минеральным зернистым материалом, внутри которого равномерно распределены электрохимические источники тока, состоящие из электродов, выполненных в виде параллельно расположенных перфорированных дисков из электроположительных и электроотрицательных материалов.
На фигуре приведена схема устройства для подготовки нефтепромысловых вод для системы поддержания пластового давления (ППД).
Устройство содержит последовательно соединенные гидроциклон 1, ферромагнитный кольцевой фильтр 2 с источником электропитания, напорно-электрохимический трехсекционный флотатор 3, процеживатель 4 с калиброванными отверстиями, ультрафиолетовые лампы 5, резервуар 6 чистой воды, реагентное хозяйство 7, электрохимический фильтр 8. Нефтепродукты, собранные гидроциклоном 1 и флотатором 3, поступают в гидрофобный фильтр 9 и после концентрирования поступают в накопитель 10. Осадок из гидроциклона 1 и промывочная вода ферромагнитного фильтра 2 поступают в полочный отстойник 11, а после обезвоживания в фильтр-пресс 12. Устройство содержит насосную станцию 13, промывные насосы 14, дренажные насосы 15.
Устройство работает следующим образом. Нефтепромысловая вода подается в напорный 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 флотатор 3. Флотатор содержит 3 секции. 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 флотатора происходит флотация пузырьками газа, образованного 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 (графит, коксо-пековая композиция, активированный уголь) и параллельных проволок электроотрицательного металла (магний).
Извлечение мехпримесей размером более заданного предельного значения происходит за счет фильтрования в процеживателях 4 с калиброванными отверстиями.
Обеззараживание воды от сульфатвосстанавливающих бактерий происходит ультрафиолетовыми лампами 5, после чего вода накапливается в резервуарах 6 чистой воды для технологических нужд, в частности, для регенерации фильтров 2 и 8. Промывная вода из фильтра 2 и осадок из гидроциклона 1 обезвоживаются полочным отстойником 11 и фильтр-прессом 12.
Нефть, извлеченная гидроциклоном 1 и флотатором 3, обезвоживается в гидрофобном фильтре 9, накапливается в накопителе 10. Дренажная вода насосами 15 подается в голову сооружений.
Доочистка воды производится электрохимическим фильтром 8 с минеральной зернистой активной загрузкой (в качестве которой используют, например, кальцит фракции 2-5 мм), перед которой дозируется коагулянт с помощью реагентного хозяйства 7. В теле 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.
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; железо - 47 мг/л; СВБ - 10 мг/л.
Результаты опытов приведены в таблице 1.
Таблица 1
Загрязняющее вещество
Единица измерения
Содержание
По прототипу
По полезной модели
Мехпримеси
мг/л
40
1
Нефтепродукты
мг/л
32
0,5
Сероводород
мг/л
2
2
Сульфатвосстанавливающие Бактерии
мг/л
3
3
Железо
мг/л
8
0,3
Размер частиц мехпримесей
мкм
5
5
Из приведенных результатов следует, что применение полезной модели улучшило качество очищенных вод по мехпримесям, нефтепродуктам, железу. Остальные показатели не изменились. Таким образом, изменилось качество воды по тем показателям, которые приводят к кольматации пласта. Если по мехпримесям и нефтепродуктам это очевидно, то по железу требует пояснения. В условиях пласта железо вступает в реакцию с сероводородом, образуя кристаллы сульфида железа, размеры которых превышают размеры поровых каналов породы пласта, что уменьшает приемистость скважины за счет кольматации пласта.
Таким образом, очищенная вода может быть использована для системы поддержания пластового давления нефтяных месторождений.