Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 [ 20 ] 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70

сточные воды содержат большое количество эмульгированной нефти, механических примесей, а также диоксида углерода и сероводорода. Необходимость очистки от механических примесей и эмульгированной нефти удорожает использование сточных вод, однако при этом решается проблема охраны окружающей среды и утилизации канализации) сточных вод.

В системах заводнения используется более 60 % сточных вод, остальной объем все еще закачивается в поглощающие скважины или сбрасывается в бессточные испарители. Сброс промысловых сточных вод в водоемы полностью прекращен. Следует отметить, что система ППД динамична: сначала используются воды внешних источников, а затем - пластовая вода по замкнутому циклу (безотходное производство).

Для проведения ППД можно использовать также стоки других промышленных предприятий (нефтеперерабатывающих заводов, калийных комбинатов, коммунальных хозяйств и др.). Источник воды выбирают на основе данных технико-экономического анализа с учетом технологии водоподготовки. На месторождениях Татарии и Башкирии используют поверхностные пресные воды, Азербайджана, Мангышлака - каспийскую воду. Западной Сибири - подземную воду.

Водоснабжение с использованием поверхностных и грунтовых вод

Технологические схемы водоснабжения могут отличаться друг от друга в зависимости от местных условий каждого нефтепромыслового района. Однако любая технологическая схема с использованием воды поверхностных водоемов в качестве источников водоснабжения включает все основные элементы, показанные на рис. 3.2. Водозаборные сооружения (водозаборы) и водоочистная станция включают в себя также буферные емкости для резерва воды, обеспечивающего обычно шестичасовую непрерывность водоподачи при ремонтных остановках или авариях (порывах водоводов и т. д.). Буферные емкости - это подземные железобетонные или наземные обогреваемые и теплоизолированные стальные резервуары.

Водозаборы и насосные станции 1-го подъема предназначены для забора воды из источников и подачи ее на водоочистную станцию или насосную станцию 2-го подъема. Водозаборы бывают открытого и закрытого типов. В первом случае всасывающая труба насосов 1-го подъема выводится в водоем, а прием ее защищается сеткой и железобетонным оголовком. Предпочтителен водозабор закрытого типа, или так называемый подрусловый, который обеспечивает подачу воды, почти не содержащей механических примесей. В данном случае вода поступает из водозаборных скважин глубиной 10-50 м, пробу-

ЬЕБЬ

Рис. 3.2. Технологическая схема водоснабжения системы ППД:

/ - водозабор; 2 - насосная станция 1-го подъема; 3 - буферные емкости для исходной воды; 4 - водоочистная станция; 5 - буферные емкости для подготовленной воды; 6 - насосная станция 2-го подъема; 7 - магистральный водовод; 8 - кустовые насосные станции; 9 - разводяп1ие водоводы; 10 - нагнетательные скважины

репных на подрусловый - i

слой галечника или не- i iJ~l £jHo-Qi

ска. Он питается водой

поверхностного водоема (реки), обладает высокой проницаемостью и является естественным фильтром. Скважины бурят на расстояниях от берега реки 70-90 м и между собой не более 170 м. Такой водозабор может быть индивидуальным или сифонным (групповым). При индивидуальном водозаборе, когда уровень воды находится на глубине более 8 м, в каждую скважину опускают вертикальный погружной центробежный артезианский насос с электродвигателем. Вода подается по сборному водоводу сразу в буферные емкости насосной станции 2-го подъема.

Предпочтение отдается сифонному водозабору, который на 15-25 % дешевле индивидуального.

Устье каждой скважины размещается в колодце и с помощью приемного коллектора подсоединяется к вакуумным котлам. В этих котлах посредством вакуумных насосов создается вакуум до 0,08 МПа. Вакуум-котлы высотой около 7 м устанавливают вместе с центробежными электронасосами насосной станции 1-го подъема в бетонной шахте глубиной 9- 17 м. Вода под вакуумом поступает в вакуум-котлы, а дальше подается насосами в буферные емкости насосной станции 2-го подъема.

Может встречаться артезианский водозабор грунтовых вод закрытого типа. Применяемые водозаборы аналогичны таковым общепромышленного и коммунального водоснабжения.

Водоочистная станция предназначена для подготовки воды, поступающей из открытого водозабора. Подготовка воды должна включать следующие системы: а) фильтрационную для удаления из воды механических примесей; б) обескислороживания воды и удаления коррозионно-активных газов; в) бактерицидной обработки воды для подавления бактерий; г) солевой обработки воды, обеспечивающей совместимость ее с пластовой; д) автоматизированного управления подготовкой воды и контроля за ее качеством в основных точках системы подготовки и на устье нагнетательных скважцд!.

Для фильтрования вода подается в нижнюю часть вертикального смесителя, перед которым в нее добавляют дозатором жидкий коагулянт (сернокислый алюминий, глинозем или железный купорос), способствующий укрупнению взвешенных

частиц. Из смесителя вода самотеком поступает в суспензионные осветители (или горизонтальные отстойники), где образуются оседающие на дно хлопья, а затем проходит через песчаные фильтры сверху вниз. Очищенная вода самотеком собирается в резервуарах. Обескислороживание воды обеспечивается встречным пропусканием потоков воды и газа в вертикальных колоннах или обработкой химическими реагентами, связывающими свободный кислород и выводящими его в осадок.

Подавление бактерий достигается обработкой воды хлоридом, формальдегидом, алкилфосфатом и др. С целью подщела-чивания воды при коагуляции, а также для ее умягчения, обезжелезивания и стабилизации перед смесителем в воду добавляют гашеную известь, кальцинированную воду, едкий натр или раствор аммиака. Подготовка сточных вод рассмотрена в гл. И.

Насосные станции 2-го подъема размещают, как правило, в местах сосредоточения основных сооружений системы ППД (водозабор, станция водоподготовки, ремонтные цехи и др.) или совмещают с одной из кустовых насосных станций (КНС).

Современные КНС изготовляют в блочном исполнении (блочные КНС - БКНС) индустриальным способом (в заводских условиях). В состав БКНС входят блоки: насосные; распределительных гребенок; электрического распределительного устройства; низковольтного оборудования; управления и автоматики (могут работать практически без обслуживающего персонала при периодической проверке функционирования отдельных узлов). Оборудование каждого блока смонтировано на металлической раме в железобетонной плите, на которой установлено укрытие (вагон). Монтаж БКНС осуществляют в течение 3-4 мес посредством мощных автокранов. Блочное строительство позволило существенно сократить сроки сооружения системы ППД и осуществлять ППД на ранних стадиях разработки. БашНИПИнефть разработал нормальный ряд БКНС с центробежными насосами типа ЦНС (расход 150 мч, давление на выходе 10; 12,5; 15; 17,5 и 20 МПа). В зависимости от числа насосных блоков БКНС имеют подачу 3600, 7200 и 10 800 мз/сут. Каждая БКНС обеспечивает закачку воды в 3-15 нагнетательных скважин. Воду в скважины подают по индивидуальному водоводу, регулирование расхода осуществляют дросселированием, а измерение - диафрагменными счетчиками.

Магистральные водоводы строят кольцевыми (для больших месторождений с перемычками), лучевыми и линейными. Они работают при давлениях до 3 МПа. Разводящие водоводы работают при очень высоких давлениях, достигающих 25 МПа. Диаметры их соответственно составляют 300-1020 м. Изготов-

ляют водоводы из цельнотянутых бесшовных стальных труб и зарывают в грунт ниже глубины промерзания.

Устья нагнетательных скважин оборудуют специальной нагнетательной арматурой, рассчитываемой на рабочие давления 21 и 35 МПа и температуру не выше 120 °С (АНК 1-65x210 и АНК 1-65x350). Основные ее части - трубная головка и елка. Трубная головка состоит из крестовины, задвижек и быстро-сборного соединения, предназначенного для подключения нагнетательной линии к затрубному пространству при выполнении ремонтных и интенсифицирующих работ. Елка состоит из стволовых задвижек, тройника, боковых задвижек и обратного клапана.

Для борьбы с коррозией трубопроводов и оборудования системы ППД предложено: обрабатывать воду химическими ингибиторами коррозии (ИКН-1, ИКН-2, ИКБ-4, полиэтоксиами-ном и другими веществами с защитным эффектом 50-100 %); применять катодную и протекторную защиту; покрывать поверхности защитными изоляционными материалами (эпоксидными смолами, лакокрасками) и футеровать внутреннюю поверхность новых труб виннпластовыми и полиэтиленовыми трубами; использовать неметаллические материалы (стеклопласти-ковые трубы). Это предотвращает аварийные порывы водоводов, загрязнение окружающей среды, повышает срок службы насосов и др. В последние годы большое внимание уделяется защите от коррозии подземного оборудования нагнетательных скважин (цементаж до устья, катодная защита, внутренние покрытия) .

Воды глубинных горизонтов, как правило, превосходят по качеству воды других источников. Технологические схемы забора и подачи воды глубинных горизонтов в нагнетательные скважины можно классифицировать по нескольки-м признакам:

по виду используемой энергии: с естественным перетоком воды из водоносного пласта в нефтяной под воздействием естественной разности приведенных,давлений в них; с принудительным перетоком (закачкой) с помощью поверхностных или погружных насосов;

по взаимному расположению пластов: с нижним перетоком (водоносный пласт залегает ниже нефтяного; с верхним перетоком (наоборот);

по наличию и расположению КНС: без применения КНС; с наземными КНС; с подземными «кустовыми насосными стан-, циями» (насосы размещены в скважинах);

по выходу воды на поверхность: с внутрискважинным перетоком, при котором вода глубинного водоносного горизонта подается в нефтяной пласт без выхода ее на поверхность; с внеш-нескважинным перетоком, когда вода подается из скважины на поверхность, а затем закачивается в соседние нагнетательные

скважины или в ту же скважину по второму каналу (водоза-борно-нагнетательную скважину);

по совмещению функций нагнетательной и водозаборной скважин: без совмещения, когда бурятся отдельно водозаборные и нагнетательные скважины; с совмещением, когда одна и та же скважина выполняет одновременно функции водозаборной и нагнетательной скважин (с водозаборно-нагнетательными скважинами);

по восполнению запасов глубинных вод: без восполнения запасов; с восполнением запасов путем перевода поверхностного стока в подземный (пример в условиях Речицкого нефтяного месторождения, когда в том числе совмещался процесс водоподготовки) .

Часть схем, классифицируемых по разным параметрам, могут объединяться в одну. В качестве примера рассмотрим наиболее интересные с позиций наличия условий для применения технологические схемы.

Естественный нижний или верхний внутрискважинный переток в водозаборно-нагнетательной скважине без применения КНС возможен как по насосно-компрессорным трубам (НКТ) с установкой пакера между вскрытыми перфорацией в данной скважине водоносным и нефтяным пластами, так и по обсадной колонне без установки пакера (рис. 3.3). Для измерения расхода воды в обсадную колонну или в специальную камеру, расположенную в рассечке НКТ на линии перетока, можно спускать на кабеле (при дистанционной регистрации) или на стальной проволоке (при местной регистрации) скважинный расходомер. Расход можно регулировать посредством скважинных штуцеров, оттарированных на поверхности или управляемых дистанционно с поверхности (механическим, электрическим или иным путем) и спускаемых в скважину с помощью, например, канатной техники (т. е. с помощью каната - стальной проволоки). Такая схема может оказаться применимой при заводнении предварительно истощенных месторождений, когда разница приведенных давлений достаточна для поглощения потребных расходов воды. В других случаях возникает необходимость в принудительном перетоке.

При принудительном перетоке в скважину на НКТ или на кабеле-канате спускают погружной центробежный электронасос. Пласты разобщают пакером, который для предупреждения его смещения под действием силы (150 кН), обусловленной перепадом давления, закрепляют в обсадной колонне специальным устройством - якорем. Эта схема нашла применение на месторождениях Башкирии, Куйбышевской области и др.

Применительно к условиям Западной Сибири разработаны технологические схемы как с наземными, так и подземными КНС, а именно:

Рис. 3.3. Схемы оборудования водозаборно - нагнетательных скважин при естественном нижнем (а) и верхнем (б) внутрискважинном перетоке:

/ - НКТ; 2 - обсадная колонна; 3 - интервалы перфорированных труб; 4 - нефтяной пласт; 5 - камера для установки дебнтомера (расходомера); 5 -пакер (разделитель); 7 -водяной пласт; 8 - муфта перекрестного течения жидкости

Z J f

с наземными КНС: а) вода из фонтанирующих водозаборных скважин поступает в блок водоподготовки и далее насосами КНС подается в нагнетательные скважины; перед КНС можно устанавливать погружной подпорный насос, расположенный в скважине-шурфе; б) вода из водозаборной скважины повышенной производительности погружным насосом подается на КНС и затем в нагнетательные скважины;

с подземными КНС: а) вода из водозаборной скважины погружным электронасосом с повышенными напором и подачей направляется по разводящим водоводам в нагнетательные скважины (совмещается водозаборная скважина с КНС); могут также совмещаться отдельные нагнетательные скважины с водозаборными или применяться для подпора погружные высоконапорные насосы, установленные в скважинах-шурфах; б) в водозаборно-нагнетательной скважине осуществляется при- , нудительный внутрискважинный переток (совмещается водоза-борно-нагнетательная скважина с подземной КНС).

Результаты расчетов показали, что применение таких схем по сравнению со схемами использования вод наземных водоисточников обеспечивает снижение себестоимости и удельных капитальных вложений на закачку 1 м воды приблизительно на 35 и 10 %. Практическая реализация рассмотренных схем на месторождениях Западной Сибири базируется на использовании вод вышезалегающего апт-альб-сеноманского комплекса, распространяющегося в пределах всех основных нефтяных месторождений региона. Дебиты водозаборных скважин при открытом изливе достигают 3-4 тыс. м/сут при наличии песка до 5 г/дм. Забои оборудуют противопесочными фильтрами, а на поверхности устанавливают отстойники для улавливания песка.