способ очистки сточной воды методом сепарации

Формула изобретения

Способ очистки сточной воды методом сепарации, включающий подачу сточной воды в отстойник, отвод нефти, газа и сточной воды, отличающийся тем, что сточную воду подают во второй дополнительный отстойник, расположенный выше первого отстойника на 10-16 м, избыточное давление в первом отстойнике поддерживают на уровне 0,4-0,8 МПа, во втором - на уровне 0,01-0,03 МПа, давление во втором отстойнике поддерживают откачкой газа, при этом площадь зеркала во втором отстойнике устанавливают в пределах от 70 до 90 м², а сам отстойник заполняют сточной водой на 40-60% по объему.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при очистке высокосернистых нефтегазосодержащих сточных вод от эмульгированной нефти, нефтепродуктов и твердых взвешенных частиц.

Известен способ подготовки сточной воды, включающий применение жидкостного гидрофобного фильтра (Е.А.Миронов. "Закачка сточных вод нефтяных месторождений в продуктивные и поглощающие горизонты". М., Недра, 1976, с.39-40).

Этот способ не позволяет достаточно успешно выделять мелкодисперсную нефть из сточной воды.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ очистки сточной воды методом обработки сырым газом с одновременной его осушкой. Сточную воду по трубопроводу направляют в среднюю часть резервуара (на высоте 2-4 м), заполненного сточной водой той же нефтяной залежи с температурой 10-30°C и толщиной слоя 4-8 м. В этот же трубопровод через эжектор осуществляют подачу сырого газа с расходом 5-15 м³/час. Эжектор предназначен для равномерного распределения пузырьков подаваемого сырого газа по всему сечению трубопровода, а также для отбора газа из колонны сероотдувки, т.е. интенсификации процесса сепарации газа и сероводорода в колонне. Вводимый объем сырого газа составляет порядка 2-4% от объема подготавливаемой сточной воды. В резервуаре пузырьки газа и отделившегося из него газолина проходят через слой сточной воды и поднимаются вверх. При этом газолин и пузырьки газа, увлекая с собой нефтепродукты и мехпримеси, всплывают наверх, откуда эту уловленную смесь направляют на вход установки подготовки нефти или в резервуар (Патент РФ № 2297979, опубл. 2007.04.27 - прототип).

В данном способе осуществляется подача сырого газа и газолина в резервуар, что приводит к расходу электроэнергии, это в свою очередь повышает эксплуатационные затраты на подготовку нефти и воды. Эффективность очистки сточной воды невелика.

В предложенном изобретении решается задача повышения эффективности очистки сточной воды от нефтепродуктов, используя энергию растворенного в ней газа - естественную флотацию.

Задача решается тем, что в способе очистки сточной воды методом сепарации, включающем подачу сточной воды в отстойник, отвод нефти, газа и сточной воды, согласно изобретению сточную воду подают во второй дополнительный отстойник, расположенный выше первого отстойника на 10-16 м, избыточное давление в первом отстойнике поддерживают на уровне 0,4-0,8 МПа, во втором - на уровне 0,01-0,03 МПа, давление во втором отстойнике поддерживают откачкой газа, при этом площадь зеркала во втором отстойнике устанавливают в пределах от 70 до 90 м², а сам отстойник заполняют сточной водой на 40-60% по объему.

Сущность изобретения

Рост обводненности продукции добывающих скважин, широкое применение методов интенсификации добычи нефти и повышения нефтеотдачи пластов, применение совместного сбора эмульсий угленосного и девонского горизонтов, дозирование химреагентов в системе сбора и подготовки продукции скважин приводит к образованию мелкодисперсной водонефтяной эмульсии. Такие водонефтяные эмульсии являются газонасыщенными и высокостойкими. Как правило, на установках подготовки нефти первая и вторая ступень сепарации осуществляется без разделения водонефтяной смеси на нефть и воду. После ступеней сепарации водонефтяная эмульсия поступает на отстойники предварительного сброса воды, откуда свободная сточная вода поступает в блок вертикальных резервуаров для динамического отстоя и фильтрации через жидкостные фильтры. В резервуарах сепарация сточной воды происходит только на зеркале поверхности воды. Растворенные в сточной воде газы органического (метан, этан, пропан, бутан) и неорганического (сероводород, углекислый газ и гелий) происхождения удерживают во взвешенном состоянии нефтепродукты и мехпримеси. В результате действия гидростатического давления столба жидкости в резервуаре пузырьки газа находятся в растворенном состоянии и не способны всплывать в верхнюю часть резервуара.

В предложенном изобретении решается задача очистки сточной воды от нефтепродуктов и механических примесей, а также отделения газа. Для решения поставленной задачи сточную воду после отстойников предварительного сброса (первый отстойник фиг.1, поз.1) под избыточным давлением системы нефтесбора 0,4÷0,8 МПа подают во второй дополнительный отстойник (нефтегазосепаратор фиг.1, поз.2), установленный выше первого на 10÷16 м. Нефть с УПС поступает отдельным потоком на аналогичный отстойник (фиг.1, поз.3). Отвод газа из отстойников (фиг.1, поз.2, 3) осуществляют в систему газосбора низкого давления при избыточном давлении 0,01-0,03 МПа 2-й ступени сепарации нефти. Низкое давление в отстойниках и системе газосбора обеспечивают компрессорной станцией (фиг.1, поз.4). После сепаратора сточную воду подают в буферный резервуар (фиг.1, поз.5), где дополнительно происходит гравитационный отстой в буферной зоне аппарата. С резервуара сточную воду насосом (фиг.1, поз.6) откачивают в систему поддержания пластового давления.

При сепарации сточной воды происходит снижение давления и растворенный газ в виде пузырьков всплывает в верхнюю часть отстойника, увлекая с собой нефтепродукты (эффект флотации). Периодически уловленную смесь направляют на вход установки подготовки нефти. В результате удается практически полностью выделить растворенный газ и нефтепродукты из воды. Весьма существенным является то, что площадь зеркала во втором отстойнике устанавливают в пределах от 70 до 90 м ², а сам отстойник заполняют на 40-60% по объему при его общем объеме порядка 200 м², что является необходимым для выделения газа из всего объема воды.

В результате количество нефтепродуктов в сточной воде сводится к минимуму и составляет не более 60 мг/л. После успешной реализации предлагаемого способа очистки сточной воды обеспечивается качественная подготовка воды для закачки в систему поддержания пластового давления (соответствие ее показателей требованиям нормативных документов), происходит отделение ценного сырья нефтехимии - углеводородного газа. Отделение газа от сточной воды приводит к безкавитанционной работе насосных агрегатов, закачивающих сточную воду в систему поддержания пластового давления, что увеличивает межремонтный период насосов. Отделение сероводородосодержащего газа из сточной воды снижает коррозию оборудования участвующего в процессе подготовки и закачки сточной воды.

Пример конкретного выполнения

Опытно-промышленные испытания способа проводились на установке подготовки высокосернистой нефти Минибаевского ЦПС НГДУ «Альметьевнефть» ОАО «Татнефть». Сырую нефть (водогазонефтяная эмульсия) с цехов добычи нефти и газа (ЦДНГ) с расходом 280 м³ /час и давлением 0,6 МПа с обводненностью до 80% подают параллельными потоками в четыре горизонтальных отстойника объемом по 200 м ³ каждый. Группа данных отстойников (первый отстойник) представляет собой автоматизированную установку предварительного сброса воды (УПС). Отстойники оснащены межфазными уровнемерами, показывающими границу раздела фаз (нефть/вода), шаровыми электроприводными клапанами, поддерживающими требуемую границу раздела фаз (нефть/вода) в зависимости от показания уровнемера. На УПС при давлении 0,6 МПа и температуре 5°С происходит гравитационный отстой нефти и воды. Отделившуюся свободную воду при помощи шарового клапана с электроприводом сбрасывают во второй отстойник, расположенный выше на 14 м. Площадь зеркала во втором отстойнике устанавливают 80 м². Нефть с УПС поступает отдельным потоком на аналогичный отстойник. Отстойники сточной воды и нефти оснащены приборами контроля уровня и счетчиками газа на отводящих газопроводах. Уровень сточной воды во втором отстойнике поддерживают в пределах 40-60% от общего объема. Лабораторные анализы сточной воды на входе во второй отстойник на содержание нефтепродуктов составляли 1200 мг/л, на выходе из сепаратора - 50 мг/л. Анализ газонасыщенности сточной воды показал на входе во второй отстойник 1,45 м ³/м³, на выходе со второго отстойника - 0,06 м³/м³. Давление в отстойниках составляет 0,02 МПа. Газ из отстойников откачивают компрессором компрессорной станции. После сепаратора сточную воду подают в буферный резервуар, где дополнительно происходит гравитационный отстой в буферной зоне аппарата. С резервуара сточную воду откачивают в систему поддержания пластового давления.

Применение предложенного способа позволит решить задачу повышения эффективности очистки сточной воды от нефтепродуктов.