CC BY
58
УДК 54.058
М.А.ПАШКЕВИЧ, д-р техн. наук, профессор, mpash@spmi.ru И.А.ГОЛУБЕВ, аспирант, vano2m@rambler.ru
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург
M.A.PASHKEVICH, Dr. in eng. sc.,professor, mpash@spmi.ru
I.A.GOLUBEV, post-graduate student, vano2m@rambler.ru
National Mineral Resources University (Mining University), Saint Petersburg
РАЗРАБОТКА БЕЗРЕАГЕНТНОГО МЕТОДА ОЧИСТКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОГО КОМПЛЕКСА
Рассмотрена проблема воздействия на окружающую среду нефтезагрязненных сточных вод. Предложен метод очистки, позволяющий, используя безреагентный способ, повысить качество утилизируемой сточной воды путем улучшения существующих систем подготовки.
Ключевые слова: водоподготовка, кольматация пор, снижение нефтеотдачи, очистка воды от нефти.
DEVELOPMENT FREE-CHEMICAL METOD OF CLTANING WATER OUT FROM OIL ON THE CMF COMPANIES
In this paper deals with the problem of pollution of oil-contaminated wastewater. A method of treatment which increases the quality of recyclable waste water, by improving existing production systems using Reagent-free method.
Key words: water treatment, mudding pores, oil decrease, cleaning water out from oil.
Основными источниками загрязнения нефтью и нефтепродуктами являются предприятия по добыче нефти и твердых полезных ископаемых.
На сегодняшний день большинство нефтедобывающих компаний организует разработку своих месторождений, используя метод закачки воды в пласт с целью поддержания пластового давления (ППД). У данной системы сбора и подготовки продукции скважин существует множество вариантов схем. Основными элементами этих схем являются эксплуатационные и нагнетательные скважины, сооружения для сбора и транспортировки нефти и газа, установки подготовки нефти, газа и воды и системы поддержания пластового давления [1].
На представленной схеме (рис.1) водо-нефтяная эмульсия с куста скважин посту-
пает на автоматические групповые замерные установки (АГЗУ), где происходит частичная газосепарация и обработка реагентом деэмульгатором, и далее на установку предварительного сброса воды (УПСВ), где осуществляется предварительный сброс воды с последующей перекачкой нефти на установку подготовки нефти (УПН). Сбрасываемая вода, пройдя стадию дополнительной очистки и удовлетворяя требованиям закачки, откачивается на блочные кустовые насосные станции (БКНС).
С постоянным ростом обводненности добываемой продукции количество пластовой воды, извлекаемой из недр, неуклонно растет. В последние годы обводненность продукции в ряде случаев стала достигать 98 %. Существующее оборудование подготовки не справляется с такими большими
объемами попутно добываемой пластовой воды, что влечет за собой закачку в пласт недостаточно чистой воды, что в конечном итоге приводит к снижению проницаемости пор пласта. Наибольшее влияние на этот процесс оказывают взвеси различного типа, содержащиеся как в закачиваемой воде, так и в самой пористой среде. Пористая среда всегда содержит в своем составе большое количество свободных несвязанных частиц, которые могут быть сдвинуты с места и перемещены потоком воды. При закачке жидкости эти частицы, в совокупности с примесями, содержащимися в воде, кольматируют поры, каналы и трещины, из которых сложен пласт, снижая тем самым его проницаемость.
В горной промышленности загрязнение сточными водами осуществляется при неконтролируемом сбросе их в водные объекты [5]. Наибольший уровень загрязнений сточных вод наблюдается у обогатительных фабрик, перерабатывающих сульфидные руды. Помимо ионов цветных металлов вода загрязнена флотореагентами, в состав которых входят нефтепродукты. Содержащиеся в сточных водах вещества, попадая в водные объекты, ухудшают санитарное состояние и гидробиологический режим, поэтому перед выпуском в водоемы обязательно должна осуществляться очистка сточных вод.
На сегодняшний день существует несколько вариантов очистки нефтегазрязнен-ных сточных вод. Выбор метода определяется количеством сточных вод, их физико-химической характеристикой и требованиями к качеству очищаемой воды. Анализ деятельности горно-добывающих и горно-
перерабатывающих предприятий показал, что в настоящее время более 50 % сточных вод сбрасываются недоочищенными.
В этой связи самой актуальной проблемой является повышение качества очистки сточных вод на уже имеющихся установках. Поскольку говорить о полной или частичной реконструкции, как правило, не представляется возможным из-за экономической неэффективности предлагаемого метода решения, организации ведут поиск по внедрению дешевого и эффективного способа модернизации уже имеющихся очистных сооружений. Основным из таких способов, активно используемым сегодня практически на всех предприятиях страны, является реагент-ный метод, заключающийся в добавлении к исходной загрязненной продукции химического реагента, который ускоряет процессы очистки, протекающие в оборудовании, используемом в каждом конкретном случае.
К сожалению, предлагаемый метод интенсификации процесса водоподготовки экологически неэффективен, поскольку после обработки воды реагентом требуется последующее выделение из уже очищенной от загрязнителей воды остатков реагента, чтобы не загрязнять им окружающую среду. Все эти сложные технологические процессы, в свою очередь, увеличивают стоимость очистки.
Таким образом, разработка и внедрение в производство безреагентной технологии подготовки сточных вод является наиболее рациональным выходом из сложившейся ситуации. Замену физико-химических методов очистки нефтезагрязненных сточных
Остаточной воды 10-50 %
УПН
1
БКНС БКНС
±±±
Вода в ППД
Рис.1. Типовая схема сбора и подготовки нефти, газа и воды
Рис.2. Форма и величина тока в индукторе при импульсном изменении поля
200 _
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.207
вод предлагается осуществить методом обработки жидкости магнитным полем.
Использование магнитного поля нашло широкое применение на объектах нефтепромысла. Промысловые жидкости обрабатываются постоянным и переменным магнитным полем для воздействия на физико-химические свойства жидкости с целью снижения коррозионной активности среды, предотвращения отложения парафинов, разрушения водонеф-тяных эмульсий [3, 4]. Для конкретных условий оптимальными являются определенные параметры магнитного поля.
Инжиниринговой компанией «ИНКОМП-НЕФТЬ» совместно с БашНИПИнефть были проведены лабораторные испытания влияния магнитной обработки на остаточную обводненность нефтяного слоя. Магнитная обработка проводилась переменными и постоянными магнитными полями [2].
Проанализировав данные испытаний, можно сделать вывод, что применение магнитной обработки существенно снижает содержание остаточной воды в нефтяной фазе. Таким образом, данный метод обработки обратных водонефтяных эмульсий (вода в нефти) применим и для прямых водонефтяных эмульсий (нефть в воде), т.е. целесообразно использование аппарата магнитной обработки для выделения нефтяной фазы из воды.
Так же стоит отметить, что проведенный анализ уже известных лабораторных установок по обработке водонефтяных сред позволил выявить ряд технических недостатков. В процессе магнитной обработки целесообразнее применять аппараты импульсного воздействия, поскольку в этом режиме проще всего достигается сильное магнитное поле высокой напряженности, позволяющее воздействовать на бронирующие оболочки на глобулах сточной воды, разрушая их. Кроме того, при импульсной форме изменения напряженности магнитного поля достигается более качественное воздействие на механические примеси, присутствующие в обрабатываемой воде в широком диапазоне форм и размеров. Частице определенного размера А^ соответствует свое значение частоты магнитного поля (рис.2).
Предварительные испытания разрабатываемой технологической установки подтвердили на практике возможность применения данной идеи как варианта безреагент-ной очистки сточных вод. Аппарат магнитной обработки используется перед установкой непосредственной очистки воды от нефти. Магнитное поле в этом случае выполняет роль ускорителя естественного разделения водонефтяной эмульсии на составляющие ингредиенты.
Внедрение разрабатываемой технологии позволит:
1) повысить качество очищаемой сточной воды;
2) избежать высоких затрат на реконструкцию объектов водоподготовки;
3) улучшить экологическую ситуацию в районе расположения предприятия.
ЛИТЕРАТУРА
1. Байков Н.М. Сбор и промысловая подготовка нефти, газа и воды / Н.М.Байков, Г.Н.Позднышев, Р.И.Мансуров. М., 1981. 261 с.
2. Влияние магнитной обработки на деэмульсацию и коррозионную активность промысловых жидкостей / А.Б.Лаптев, Ф.К.Мугтабаров, М.В.Голубев, В.В.Шайда-ков. Уфа. 1999. 9 с. Деп. в ВИНИТИ.
3. Инюшин Н.В. Аппараты для магнитной обработки жидкостей / Н.В.Инюшин, Е.И.Ишемгужин. М., 2001. 144 с.
4. Инюшин Н.В. Магнитная обработка промысловых жидкостей / Н.В.Инюшин, Л.Е.Каштанова. Уфа, 2000. 58 с.
5. Николин В.И. Охрана окружающей среды в горной промышленности / В.И.Николин, Е.С.Матлак // Технология и комплекс. Механизация подземной разработки месторождений полезных ископаемых: Учеб. пособие для вузов. Киев - Донецк, 1987. 190 с.
REFERENCES
1. Baikov N.M., Pozdnyshev G.H., Mansurov R.I. Collection and field oil, gas and water. Moscow, 1981. 261 p.
2. Laptev A.B., Mugtabarov F.C., Golubev M.V., Shaydakov V.V. Influence of magnetic treatment on demulsi-fication and corrosive liquids fishing. Ufa, 1999. 9 p. Dep. in VINITI.
3. Inyushin N.V., Ishemguzhin E.I. Apparatus for magnetic treatment of liquids. Moscow, 2001. 144 p.
4. Inyushin N.V., Kashtanova L.E. Magnetic treatment and other commercial liquids. Ufa, 2000. 58 p.
5. Nicolin V.I., Matlak E.S. Environmental protection in mining. Kiev - Donetsk, 1987. 190 p.
