Разработка технологии очистки нефтепромысловых вод с использованием коалесцирующих материалов

• Автор: Буслаев, Евгений Сергеевич
• Шифр специальности: 25.00.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Бугульма
• Количество страниц: 122 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ПРЕДПОСЫЛКИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ СТОЧНЫХ ВОД НЕФТЯНЫХ ПРОМЫСЛОВ
1.1 Причины формирования устойчивых прямых водонефтяных эмульсий
1.2 Анализ существующих технологий очистки сточных вод нефтяных промыслов
1.3 Состояние изученности процесса очистки сточных вод с использованием коалесцирующих материалов
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОАЛЕСЦИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ
2.1 Исследование и подбор эффективных коалесцирующих материалов
для укрупнения капель нефти в сточной воде
2.2 Лабораторные исследования процесса разделения эмульсий с использованием коалесцирующих материалов
2.3 Исследования влияния параметров движения воды на процесс коа-лесценции капель нефти
3 ПРОМЫСЛОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПИЛОТНОЙ КОАЛЕСЦИ-РУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД
3.1 Промысловые испытания пилотной коалесцирующей установки на различных типах вод
3.2 Промысловые исследования эффективности различных способов регенерации коалесцирующего материала

4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОАЛЕСЦИ-
РУЮТЦИХ УСТРОЙСТВ
4Л Разработка коалесцирующих устройств и технологических схем
подготовки нефтепромысловых сточных вод для заводнения
4.2 Опытно-промышленные испытания горизонтальных буллитов с коа-лесцирующими устройствами
5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Использование попутно добываемой пластовой воды для поддержания пластового давления при водонапорном режиме разработки нефтяных месторождений - это важное технологическое и природоохранное мероприятие в процессе добычи нефти. В настоящее время функции закачиваемых в пласт агентов значительно расширены, и вторая главная задача, вслед за поддержанием давления, состоит в обеспечении эффективного вытеснения нефти из пористой среды с различными коллекторскими свойствами. Наиболее рас-прастраненными методами очистки сточных вод являются гравитационное отстаивание в резервуарах и горизонтальных буллитах, а также очистка воды с применением гидрофобных фильтров. Эти методы позволяли в течение длительного времени получать требуемое качество подготовки промысловых сточных вод. Однако к настоящему времени, в технологических процессах, связанных с добычей и транспортом продукции скважин применяется значительное количество химических реагентов: органические и неорганические кислоты, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и полимерные композиции, органические растворители, соли металлов и другие вещества самых различных классов, которые стабилизируют водонефтяные эмульсии. Последствием массового использования химреагентов является поступление на установки подготовки нефти и воды устойчивых мелкодисперсных эмульсий, содержащих значительное количество стабилизаторов.
Эффективная очистка воды методом отстаивания достигается в случае, когда размеры частиц нефти в очищаемой воде не менее 30- 40 мкм. Дисперсный анализ загрязнений в сточной воде, поступающей на очистные сооружения нефтяных промыслов ОАО «Татнефть», показал, что, в большинстве случаев, основную долю (от 55 до 82 % об.) составляют частицы с размером менее 10 мкм, скорость всплытия которых крайне низка, а вследствие конвективных токов различной природы процесс разделения практически не происходит. Поэтому в результате поступления на установки подготовки нефти устойчивых мелкодисперсных эмульсий очистные сооружения, даже
чинается при меньших скоростях, поэтому эффект коалесценции в этом случае снижается.
Направление фильтрования. При прохождении эмульсии через фильтрующую загрузку концентрация нефти уменьшается за счет его контактной коалесценции и удельная нагрузка на единицу площади гранул в разных частях загрузки будет разная. На неравномерность распределения нагрузки будет оказывать влияние и процесс эвакуации пленки из тела загрузки в направлении действия гравитационных сил. Возможны три направления фильтрования эмульсии [64,73]: а) прямоточная схема — движение эмульсии параллельно направлению эвакуации пленки (снизу вверх); б) противоточная схема — движение эмульсии навстречу направлению эвакуации пленки (сверху вниз); в) перекрестная схема — движение эмульсии перпендикулярно движению пленки (горизонтально).
В случае противоточного направления фильтрования поток жидкости не способствует, а препятствует эвакуации пленки под действием гравитационных сил. Стабильный противоток эмульсии и пленки может происходить только при очень низких скоростях фильтрации.
К тому же, ещё одним недостатком коалесцирующих фильтров с направлением фильтрования сверху вниз является то, что в поступающей воде практически всегда содержится определенное количество газов, которые выделяются в виде микропузырьков на гидрофобной загрузке фильтров. Коа-лесцируя между собой, они частично закупоривают поровое пространство загрузки [64,92].
В случае перекрестной схемы происходит двухмерное распределение нагрузки по маслу в объёме порового пространства загрузки (как вдоль подачи эмульсии, так и по направлению течения пленки). Это приводит к гидродинамическому шунтированию нефтяной пленки в верхней части фильтрующей загрузки. В этой связи работа коалесцирующего фильтра в этом режиме также не является устойчивой.