Текущее состояние. Постепенно ухудшающиеся горно-геологические условия разработки залежей углеводородных полезных ископаемых и увеличение числа малодебитных и условно рентабельных нефтяных скважин определяет нарастающую потребность добывающих предприятий в широком внедрении методов интенсификации нефтедобычи.

В настоящее время на нефтяных промыслах России и зарубежных стран повсеместно используется технология поддержания пластового давления (ППД), заключающаяся в нагнетании преимущественно оборотных вод в продуктивные пласты месторождений. Реализация технологии ППД обеспечивает повышенную степень извлечения углеводородов из объема пласта и необходимые темпы разработки месторождений. На промыслах России свыше 90 % нефти добывается с использованием систем ППД, обводненность скважинной жидкости, как правило, превышает 80 %.

Многократное использование оборотных вод по замкнутому циклу при реализации технологии ППД направлено на решение глобальных задач по снижению техногенного воздействия на окружающую среду и рационального использования природных ресурсов, что, в перспективе, позволит достичь целей, поставленных в рамках принятой РФ вместе с государствами-членами ООН Повестки в области устойчивого развития до 2030 года.

Решаемая научная проблема. Совершенствования комплекса оборудования подготовки воды для систем поддержания пластового давления и повышения эффективности очистки оборотной воды от взвешенных частиц механических примесей и эмульгированных мелкодисперсных капель нефти является актуальной.

Методы исследования. Отраслевым стандартом (ОСТ 39-225-80) установлены допустимые значения содержания в оборотной воде, предназначенной для использования в системах ППД, механических примесей и эмульгированной нефти в зависимости от фильтрационных свойств пород-коллекторов. В настоящее время широкое распространение получил метод очистки оборотных вод посредством отстаивания водонефтяных эмульсий всех типов («нефть в воде», «вода в нефти» и др.). Данная технология водоочистки является наиболее простой и заключается в организации гравитационной сепарации примесей посредством использования резервуаров-остойников с различными типами распределительных устройств. Использование отстаивания оборотных вод нефтяных промыслов в резервуарах позволяет удалять из них частицы механических примесей крупностью от 50 мкм. Однако, как показывает практика, такая степень очистки недостаточна, так как для сохранения фильтрационных свойств породколлекторов в призабойной зоне пласта в нагнетательные скважины должна закачиваться оборотная вода с размером частиц механических примесей, не превышающим 2 мкм и 10 мкм для коллекторов с проницаемость до 0,1 мкм² и свыше 0,1 мкм² соответственно.

Детали исследования. Наибольшая эффективность очистки оборотной воды от частиц взвешенных механических примесей наблюдается при использовании метода фильтрования, который осуществляется при прокачке очищаемой жидкости через фильтроэлементы поверхностного и объемного действия. Удобство и простота эксплуатации и высокая производительность при малых массе и габаритах используемых устройств являются достоинствами, характеризующими фильтрующие установки для оборотных вод систем ППД. Отличительными характеристиками таких установок являются автономность, блочное исполнение, оснащенность современными комплексами КИПиА.

Очистка оборотной воды от мелкодисперсных капель (глобул) эмульгированной нефти осуществляется при прокачивании эмульсий через стесняющие поток объекты – отверстия, каналы, поры или щели фильтровальных элементов (рис. 1), в результате чего, возрастает интенсивность столкновений дисперсных частиц эмульсии и происходит объединение капель, а также глобул, до некоторого критического объема, обеспечивающего достаточное воздействие архимедовых сил для всплытия укрупненных капель нефти к поверхности очищаемой воды. В качестве рабочих сред для коалесцирующих фильтров обычно служат различного рода насыпные или волокнистые материалы.

Заключение. Проанализированные в статье особенности функционирования систем очистки оборотных вод для систем поддержания пластового давления нефтяных промыслов показывает актуальность задач, связанных с совершенствованием оборудования водоподготовки нефтедобывающих предприятий.

Приведены методики, описана стендовая установка и проанализированы результаты экспериментальных исследований по очистке оборотной воды от нефтепродуктов с использованием коалесцирующих фильтров с насыпным рабочим материалом. Показано, что использование коалесцирующего материала OreFilter обеспечивает эффективную очистку воды от глобул эмульгированной нефти в соответствии с требованиями действующего отраслевого стандарта. Регенерация фильтрующего материала успешно осуществляется обратной промывкой, что позволяет говорить о возможности его длительного использования.

Доочистка оборотных вод от частиц механических примесей может быть осуществлена с использованием автоматизированных установок фильтрации. В статье рассмотрен пример такого оборудования – блок распределения и фильтрации «БРИФ» производства АО «Новомет-Пермь».