Разработка способа снижения железа в подтоварной воде

ВВЕДЕНИЕ 7
1 Литературно-патентный обзор 9
1.1 Осложнения при подготовке нефти, связанные с железом 9
1.2 Требования к подготовке пластовой воды и технологии подготовки 15
1.2.1 Водородный показатель рН 17
1.2.2 Содержание нефти и механических примесей 18
1.2.3 Содержание растворённого кислорода 18
1.2.4 Жёсткость 18
1.2.5 Минерализация 19
1.2.6 Содержание сероводорода 20
1.3 Известные технологии по очистке сточных вод от железа 20
1.3 Процессы и технологии по снижению концентрации железа в пластовой воде 23
1.3.1 Упрощенная аэрация с фильтрованием 23
1.3.2 Применение крупнозернистых фильтров для обезжелезивания воды 25
1.3.3 Обезжелезивание воды в напорных фильтрах 26
1.3.4 Обезжелезивание в двух ступенях открытых фильтров 27
1.3.5 Безреагентнаые схемы удаления железа из воды с применением усиленной аэрации 29
1.3.6 Реагентные методы снижения железа в воде 30
1.3.7 Озонирование 31
1.3.8 Кавитационная обработка воды 31
2 Практическая часть 34
2.1 Объекты исследования 34
2.2 Оборудование 35
2.3 Методы исследования 38
2.3.1 Определение содержания хлорид-ионов 38
2.3.1.1 Подготовка пробы для определения хлорид-ионов 38
2.3.1.2 Проведение испытания пластовой воды на хлорид-ионы 38
2.3.2 Определение содержания карбонат- и гидрокарбонат-ионов 40
2.3.2.1 Подготовка пробы для определения карбонат- и гидрокарбонат-ионов 40
2.3.2.2 Проведение испытания пластовой воды на карбонат- и гидрокарбонат-ионы 40
2.3.3 Определение содержания ионов кальция 41
2.3.3.1 Подготовка пробы для определения ионов кальция 41
2.3.3.2 Проведение испытания пластовой воды на содержание ионов кальция 42
2.3.4 Измерение массовой концентрации общего железа фотометрическим методом с сульфосалициловой кислотой 42
2.3.4.1 Приготовление градуировочных растворов 43
2.3.4.2 Проведение испытания пластовой воды на содержание железа 45
2.4 Результаты и их обсуждение 46
2.4.1 Оценка влияния ультразвука на содержание железа в пластовой воде 46
2.4.2 Оценка влияния окисления на содержание железа в пластовой воде 52
3 Выводы и рекомендации по очистке пластовой воды от соединений железа в условиях месторождения 60
3.1 Применение и описание для ультразвуковой установки на производстве 61
3.2 Применение и описание для установки окисления 67
3.3 Расчет экономической эффективности применения методов обработки пластовой воды 70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 75
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 76

Весь текст будет доступен после покупки

Пластовая вода, закачиваемая для утилизации в поглощающие скважины, способна вызывать активную коррозию оборудования, нарушать герметичность скважин, пагубно влиять на окружающую среду; и потому к пластовым водам предъявляют ряд ужесточенных требований, отраженных в отраслевом стандарте [1].
Помимо этого, малая эффективность отделения нефтепродуктов и, как следствие, унос их в пласт вместе с утилизируемой водой, приводит к достаточным потерям нефти.
В связи с этим чаще всего на технологических схемах нефтяных месторождений предусмотрена установка подготовки пластовой воды (УППВ) и воды, поступающей от обессоливания нефти (сброс с установки подготовки нефти), с целью достижения нормативных значений.
Попутно-добываемая вода, отделившаяся в процессе подготовки нефти, должна соответствовать требованиям нормативной документации Российской Федерации в части остаточного содержания в своем составе нефти и механических примесей.
Согласно технологическим регламентам на производствах, основными показателями качества для аналитического контроля пластовой воды являются:
? массовое содержание механических примесей и нефтепродуктов;
? водородный показатель pH;
? шестикомпонентный анализ, позволяющий оценить общую жесткость и минерализацию утилизируемой воды.
Пластовая вода, являясь одним из главных инициаторов активной коррозии оборудования, кроме того, имея сложный состав, способна оказывать негативное влияние на окружающую природную среду.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Литературно-патентный обзор

1.1 Осложнения при подготовке нефти, связанные с железом

При добыче нефти и газа в качестве части всего процесса используется огромное количество воды. Главный интерес представляет собой большое количество воды, применяемой для образования трещин в нефтяных или газовых скважинах с целью увеличения добычи из заданной формации. Вода, применяемая в этом процессе, не должна содержать загрязнений, которые могут отрицательно влиять на эффективность процесса гидравлического разрыва. В частности, углеводородсодержащие металлы, неорганические загрязнения или ионы металлов, фосфаты, летучие органические соединения (VOC), общее количество растворенных твердых веществ (TDS) и другие загрязнения могут отрицательно влиять на эксплуатационные качества полимеров, применяемых для уменьшения трения и/или удержания песка во взвешенном состоянии.
Использование нефтепромысловых сточных вод в системе поддержания пластового давления (ППД) при водонапорном режиме разработки нефтяных месторождений – это важное технологическое и природоохранное мероприятие в процессе добычи нефти, которое позволяет осуществлять замкнутый цикл оборотного водоснабжения по схеме: «добывающая скважина - система сбора и подготовки нефти и газа с блоком водоподготовки - система ППД - нагнетательная скважина - продуктивный горизонт».
Закачиваемая вода при контакте в пластовых условиях с пластовой водой и породой коллектора должна сохранять стабильность при изменении температуры и давления, быть совместимой с пластовой водой и породой пласта, не способствовать осадкообразованию. Соединение пластовых вод хлоркальциевого типа (залежей девона и нижнего карбона) и сульфатно-натриевого типа (залежей среднего и верхнего карбона) приводит к образованию сульфида железа. Так как это может оказать отрицательное влияние на приемистость нагнетательных скважин, недопустимо использовать пластовые воды залежей девона и нижнего карбона для закачки в залежи среднего и верхнего карбона с целью ППД, и наоборот.
Основная масса отложений сульфида железа в скважинном оборудовании представляет собой продукты сероводородной коррозии металла, которые образуются на внутренней поверхности обсадной колонны и внешней поверхности насосно-компрессорных труб, а затем осыпаются с них и попадают в скважинную продукцию. При этом в скважине можно выделить две основные зоны образования сульфида железа - участки от забоя до насоса и от динамического уровня до устья скважины.

Весь текст будет доступен после покупки

1) ОСТ 39-225-88 Вода для заводнения нефтяных пластов. Требования к качеству. Введ. 01.07.1990. – Москва: Министерство нефтяной промышленности, 1988. – 10 с.
2) Долінський, А.А. Современные методы очистки и нейтрализации промышленных стоков / А.А. Долінський, Ю.О. Шурчкова, Н.Л. Радченко // Промышленная теплотехника. – 2014. – Т. 36, №6. – С. 89-106.
3) Rotation Generator of Hydrodynamic Cavitation for Water Treatment / M. Petkovsek [et al.] // Separation and Purification Technology. – 2013. – Vol. 118. – P. 415 – 423.
4) Мухаметшин М.М., Баймухаметов М.К., Гоник А.А., Рогачев М.К., Зейгман Ю.В. Условия возникновения отложений сульфида железа в добывающих скважинах и методы предотвращения осадкообразования в рабочих органах глубинно-насосного оборудования // «Интервал» (передовые нефтегазовые технологии). –2000. -№ 8 (19). –С.9-14.
5) Крайнов С.Р., Швец В.М. Геохимия подземных вод хозяйственнопитьевого назначения. - М.: Недра.1987. 237 с.
6) Таубе П.Р., Барабонова А.Г. Химия и микробиология воды – М: Высшая школа, 1983. 780 с.
7) Драгинский В.Л. Очистка подземных вод от соединений железа, марганца и органических загрязнений // Водоснабжение и сантехника. 1997. № 12. 16 с.
8) СНиП 2.04.02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения - М.: ГП ЦПП, 1996 - 128 с.
9) Чайковский Г.П. Умягчение воды на железнодорожных предприятиях: Методическое пособие. - Хабаровск: ДВГАПС, 1996. - 31 с.
10) Мамонтов К.А. Обезжелезивание воды в напорных установках. -М.: Стройиздат, 1964. -94 с.
11) Золотова Е.Ф., Асс Г.Ю. Очистка воды от железа, марганца, фтора и сероводорода. -М.: Стройиздат, 1975. -176 с.
12) Пособие по проектированию сооружений для очистки и подготовки воды (к СНиП 2.04.02-84) - М: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. - 128 с.
13) Технические указания по применению высокопроизводительных фильтров с загрузкой из гранитного щебня для обезжелезивания воды. - Киев: НИКТИ ГХ, 1976 - 24 с.
14) Технические записки по проблемам воды /Справочное пособие фирмы Дегремон - М.: Стройиздат, 1983.- 1064 с.
15) Шевелев Ф.А., Орлов Г.А. Водоснабжение больших городов зарубежных стран - М.: Стройиздат,1987.-351 с.
16) Новиков В.К., Михайлова Э.М. Методы очистки природных вод от соединений марганца, железа и других загрязняющих веществ: Обзорная информация. - М.: Институт экономики ЖКХ АКХ им. К.Д. Памфилова, 1990. - 52 с.

Весь текст будет доступен после покупки