Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД

Изобретение относится к области подготовки нефтепромысловых сточных вод, используемых в системе поддержания пластового давления при заводнении нефтяных месторождений, включая месторождения с продуктивными пластами с низкой проницаемостью, и применяется для очистки нефтесодержащих сточных вод от нефти и механических примесей.

Известно устройство для очистки нефтесодержащих вод от нефтепродуктов (патент РФ 2104736, МПК B01D 17/02, C02F 1/40, опубл. 20.02.1998, бюл. №5), включающее цилиндрический корпус, разделенный перегородками на три камеры: верхнюю со слоем нефтепродуктов, среднюю и нижнюю, патрубки подачи воды на очистку, отвода очищенной воды и отвода нефтепродуктов и коалесцирующий элемент.

Недостатком такого устройства является короткий срок службы применяемых волокнистых материалов (в средней камере и коалесцирующем элементе системы трубопроводов - олеофильные, в нижней камере - олеофобные). Производственная практика применения данных материалов показывает, что их использование целесообразно в процессах выделения из воды маловязких нефтепродуктов с минимальным содержанием механических примесей. Однако сточные воды нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, как правило, содержат значительное количество механических примесей, а при коалесценции наблюдается частичное расслоение нефтепродуктов по вязкости, происходит быстрое загрязнение загрузки и резко возрастает сопротивление через загрузку. Регенерация волокнистой загрузки весьма затруднительна, а в ряде случаев без ее извлечения из установки практически невозможна, поэтому для очистки нефтепромысловых сточных вод такие материалы широкого распространения не получили. Поскольку в заявленном изобретении не проработаны вопросы, связанные с регенерацией применяемых волокнистых материалов, то срок службы устройства будет недолгим.

Наиболее близким к заявленному является устройство для очистки нефтесодержащих вод (полезная модель РФ 38633, МПК B01D 17/022, опубл. 10.07.2004, бюл. №8), включающее емкость со слоем контактной массы из нефти, горизонтальные перфорированные водоподводящий и водоотводящий трубопроводы, расположенные в верхней и нижней частях емкости соответственно.

Недостатками такого устройства являются невысокая степень очистки от нефтепродуктов и низкая эксплуатационная надежность, так как в очищенной воде остаются мелкодисперсные капли нефти. Промысловый опыт показывает, что при фильтровании сточных вод через слой нефти эффективно улавливаются частицы загрязнений размером лишь более 20 мкм, а концентрация остаточной нефти снижается лишь до интервала 40-60 мг/дм³, механических примесей - 30-50 мг/дм³. Данное качество очищаемых вод недостаточно для эффективного использования их, например, при закачке в слабопроницаемые продуктивные горизонты, в которых сосредоточены значительные объемы остаточных извлекаемых запасов нефти.

Техническими задачами предлагаемого устройства являются повышение и стабилизация качества воды в процессе длительной эксплуатации и в конечном итоге снижение потери приемистости пластов и увеличение нефтеотдачи.

Технические задачи решаются предлагаемым устройством для очистки нефтесодержащих вод, включающим основную емкость, горизонтальные перфорированные водоподводящий в слой контактной массы из нефти и водоотводящий трубопроводы, расположенные в верхней и нижней частях емкости соответственно.

Новым является то, что устройство снабжено дополнительной емкостью, состоящей из двух частей, первая из которых снабжена гидрофобным фильтром, установленным с герметизацией и фиксацией по всему периметру, и подводящим перфорированным патрубком, установленным ниже фильтра, а вторая - водоотводным патрубком в нижней части, причем первая и вторая части сообщены сверху дополнительной емкости, а водоотводящий трубопровод основной емкости сообщен с подводящим патрубком дополнительной емкости, при этом основная емкость ниже слоя контактной массы из нефти и подводящий патрубок дополнительной емкости через соответствующую запорную арматуру сообщены с трубопроводом для подвода углеводородного растворителя.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства для очистки нефтесодержащих вод в осевом разрезе.

Устройство для очистки нефтесодержащих вод включает в себя основную емкость 1, перфорированный в горизонтальной плоскости водоподводящий в слой контактной массы из нефти 2 трубопровод 3, расположенный в верхней части емкости 1, перфорированный в горизонтальной плоскости водоотводящий трубопровод 4, расположенный в нижней части емкости 1, дополнительную емкость 5, состоящую из двух частей, первая из которых снабжена гидрофобным фильтром 6 (например, пористо-ячеистым полимерным материалом), установленным с герметизацией и фиксацией по всему периметру, и подводящим перфорированным патрубком 7, установленным ниже фильтра 6, а вторая - водоотводным патрубком 8 в нижней части, причем первая и вторая части соединены между собой через сообщение 9 сверху дополнительной емкости 5. Водоотводящий трубопровод 4 основной емкости 1 сообщен с подводящим патрубком 7 дополнительной емкости 5. Кроме того, в состав устройства входят патрубок 10 отвода уловленной нефти из верхней части дополнительной емкости 5, патрубок 11 отвода нефти из нижней части основной емкости 1, контрольный нефтеотводящий патрубок 12, трубопровод 13 (показан условно) для подачи углеводородного растворителя через запорную арматуру 14 при регенерации гидрофобного фильтра 6, через запорную арматуру 15 - при регенерации слоя 2 фильтрующей нефтяной массы, дренажный патрубок 16 - для удаления донного осадка.

Конструкция может быть выполнена как единый агрегат, а может - как основная и дополнительная емкости в отдельном исполнении (на чертеже не показано).

Устройство работает следующим образом.

Очищаемая вода поступает в основную емкость 1, в слой фильтрующей нефтяной массы 2 по водоподводящему трубопроводу 3. В слое 2 нефти происходит отделение нефтяных частиц и механических примесей. Далее предварительно очищенная вода из нижней части емкости 1 через трубопровод 4 и патрубок 7 поступает в первую часть дополнительной емкости 5 и направляется на гидрофобный фильтр 6. При прохождении воды через фильтр 6 остаточные капли нефти укрупняются, образуя пленочную нефть, которая, достигнув критической толщины, отрывается от материала фильтра 6 под действием потока воды, всплывает в верхнюю часть дополнительной емкости 5 и периодически выводится из устройства через патрубок 10 отвода уловленной нефти. Очищенная вода через сообщение 9 перетекает во вторую часть дополнительной емкости 5 и отбирается через патрубок 8 отвода очищенной воды.

Нефть периодически удаляется из основной емкости 1 через патрубок 11 до появления воды. Накопление слоя 2 контролируют с помощью патрубка 12 и, при необходимости, через него же удаляют для исключения увеличения его толщины. Донные осадки удаляются через патрубок 16.

Конструктивные особенности предлагаемого устройства позволяют периодически проводить регенерацию материала гидрофобного фильтра 6 путем удаления взвешенных твердых частиц и высоковязких компонентов нефти с поверхности материала углеводородным растворителем (например, бензиновой фракцией, выделяемой ректификацией или сепарацией нефти, которая применяется в качестве растворителя парафинов при промывке нефтяных скважин). Регенерация проводится без остановки устройства периодическим дозированием из трубопровода 13 через запорную арматуру 14 углеводородного растворителя в поток воды, поступающей на очистку. Периодичность регенерации зависит от качества очищаемой сточной воды, подаваемой на вход устройства, и уточняется в процессе эксплуатации.

Промысловые испытания показали, что промывка гидрофобного фильтра 6 углеводородным растворителем является наиболее эффективным, технологически приемлемым и недорогим способом регенерации. Установлено, что оптимальный режим регенерации достигается при соотношении объемов подачи растворителя и воды 1:20 в течение 30 мин, что как минимум в 2 раза меньше времени очистки наиболее близкого аналога.

Для повышения эффективности работы слоя фильтрующей нефтяной массы 2 периодически рекомендуется подавать из трубопровода 13 через запорную арматуру 15 углеводородный растворитель, который является дополнительным коалесцирующим материалом и, попадая в нефтяной слой, повышает его активность.

Данное техническое решение позволяет обеспечить высокую степень очистки нефтепромысловых сточных вод. Концентрация нефти в очищенной воде составляет менее 20 мг/дм³, механических примесей - менее 10 мг/дм³, что удовлетворяет требованиям при закачке в продуктивные пласты даже с низкой проницаемостью. Использование предлагаемого устройства позволяет исключить залповый сброс загрязнений в систему поддержания пластового давления и в конечном итоге снизить потерю приемистости нагнетательных скважин и повысить нефтеотдачу пластов, а проведение регенерации материала гидрофобного фильтра дозированием углеводородного растворителя непосредственно в поток без прекращения работы устройства позволяет достичь стабильного качества очищенной воды в течение длительного периода.