CC BY
19УДК 628.3 504.05
Н.С. Самохвалов
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ ДЛЯ НУЖД СИСТЕМЫ ППД
В статье рассматриваются возможности применения комбинированного метода определения количественных показателей воды, используемой для нужд системы поддержания пластового давления (ППД). Предлагается разработка технической системы, способной в автоматическом режиме определять количественные показатели воды и передавать данные в информационную систему предприятия. Проанализирован возможный технический и экономический эффект при внедрении предполагаемой системы на предприятиях нефтяной промышленности.
Ключевые слова: количественная характеристика; кондуктомет-рия; спектрометрия; поровое пространство; система управления; датчики; передача данных.
Аналитические измерения при определении состава и концентрации веществ широко применяются для контроля производственных процессов, в химических, биологических, геологических, космических исследованиях, в сельском хозяйстве, медицине и в ряде других областей. Осуществление регулирования сложных технологических процессов по косвенным параметрам (расход, температура, давление) недостаточно эффективно - требуются быстродействующие и точные средства измерения, которые в составе автоматизированных систем управления технологическими процессами обеспечивали бы требуемую точность измерения и качество регулирования процесса [1].
В подавляющем большинстве случаев имеющееся водоподготовительное оборудование на нефтепромыслах не обеспечивает необходимый технологический эффект, степень очистки исходной и очищенной воды оценивается выборочными пробами, которые не учитывают изменчивость во времени количественного показателя веществ в воде [2].
В сложившейся ситуации становится актуален вопрос разработки специальной автоматизированной технической системы, способной производить измерения количественных характеристик воды, поступающей в нагнетательные скважины поддержания пластового давления (ППД), поскольку многочисленными исследованиями доказано, что закачиваемая в эксплуатируемый объект месторождений углеводородного сырья вода по своему химическому составу должна быть максимально близка к пластовой для сохранения структуры порового пространства коллектора.
Вопросы качества подготовки вод, подлежащих закачке в продуктивные пласты, рассматривались в большом количестве работ, из которых вытекают следующие основные требования, предъявляемые к закачиваемой воде [3, 4, 5]:
• закачиваемая вода должна обладать высокими фильтрационными и нефтевымывающими свойствами;
• содержание механических примесей нефти в нагнетаемой воде должно находиться в пределах, не вызывающих существенного снижения приемистости нагнетательных скважин при длительной эксплуатации;
• закачиваемая вода должна быть микробиологически и химически совместима с пластовой водой и породой коллектора.
Решить сложившуюся проблему возможно с помощью применения комбинированного метода анализа воды. Данный метод включает в себя кондуктометрический и спектральный способы оценки качества подготавливаемой воды для нужд системы ППД. Кондуктометрический метод измерения солеотложений на сегодняшний день применятся преимущественно в автоматизированных анализаторах типа анализатора жесткости воды автоматического АКМС-1, но данная реализация метода не отвечает временным требованиям, поскольку анализ водной среды должен быть непрерывным.
© Самохвалов Н.С., 2020.
Научный руководитель: Музипов Халим Назипович - кандидат технических наук, доцент, Тюменский индустриальный университет, Россия.
Вестник магистратуры. 2020. № 2-6 (101)
ISSN 2223-4047
Спектральный метод является дополнением к кондуктометрическому и призван увеличить точность определения вещества и его количества в измеряемой среде, поскольку основан на способности определяемых веществ взаимодействовать с электромагнитным излучением в инфракрасной области энергетического спектра.
В предполагаемой установке основу составляют датчики (чувствительные элементы), представляющие собой электронную ячейку, погруженную в контролируемую среду, с помощью которой измеряется электрическая проводимость, зависящая от состава и количества находящихся в среде веществ, от размеров электродов и расстояния (взаимного расположения) между ними, их формы и объема раствора.
На рис. 1 показана электрическая схема установки на базе кондуктометрических датчиков, предназначенного для измерения содержания солей в воде.
Рис. 1. Электрическая схема установки
Под цифрой 1 представлен графитовый стержень (электрод) датчика, под цифрой 2 представлена контролируемая среда.
Измерительная установка представляет собой кондуктометрический концентратомер и состоит из датчика, вольтметра, емкости и источника питания. Электродами в датчике являются два графитовых стержня.
Спектральный анализ реализуется при помощи установки, изображенной на рис. 2. Здесь схематично показано устройство с двумерным фотоприемником в варианте настройки оптической схемы для измерения атомной абсорбции с коррекцией неселективного поглощения. Устройство состоит из источника света линейчатого спектра 1 (например, лампы с полым катодом), встроенного источника света сплошного спектра 2 (например, дейтериевой лампы), полупрозрачного зеркала 3 кассеты (сама кассета как единый узел на Рис. 1 не показана), зеркала 4, атомизатора 5, зеркала 6, полихроматора 7 и фотоприемника 8.
Рис.2. Схема установки для спектрального анализа водной среды
Для сбора данных и передачи параметров измеряемой среды в информационную систему предприятия предполагается использовать контроллер с модулем аналоговых и цифровых входов, а также организовать передачу данных посредством локальных вычислительных сетей предприятия.
Полученная установка с кондуктометрическим и спектральным методом измерения обладает высокой точностью анализа подготавливаемой воды, быстрой реакцией на изменение физико-химических показателей воды, возможностью удобного отображения параметров и органов управления на панели оператора или в составе системы управления объектом.
Предлагаемая система сбора данных о количественных характеристиках воды, использующейся для нужд системы ППД, не требует глубокой модернизации технологических объектов, позволяет использовать данное решение на всех известных комплексах водоподготовки и на любом технологическом объекте системы ППД, таких как кустовая насосная станция (КНС), установка предварительного сброса воды (УПСВ), нагнетательные скважины и т.д. Данные, полученные с измерительной установки, позволяют сократить выезды персонала для непосредственного отбора проб на месте, принять непрерывный характер анализа воды и повысить эффективность водоподготовки и качества работы системы ППД.
Библиографический список
1.Безменов, В. С. Автоматизация процессов дозирования жидкостей в условиях малых производств / В. С. Безменов, В. А. Ефремов, В. В. Руднев. - Москва: Ленанд, 2010. - 216 с.
2.Фрог, Б. Н. Водоподготовка: учеб. пособие для вузов / Б. Н. Фрог, А. Г. Первов. - Москва: Издательство АСВ, 2015. -512 с.
3.Разработка индивидуальных технологических схем системы ППД и каскадной технологии очистки воды на первоочередных объектах по перспективному плану ОАО «Татнефть» / Тронов В.П., Тронов А.В., Ли А.Д. // Отчет № 07.97. НТЦ «Экотех». -Т.1. Бугульма. -1997.
4.Миронов, Е.А. Закачка сточных вод нефтяных месторождений в продуктивные и поглощающие горизонты // Москва: Недра, 1976. - 176 с.
5.ОСТ 39-225-88. Вода для заводнения нефтяных пластов: Требования к качеству.
САМОХВАЛОВ НИКИТА СЕРГЕЕВИЧ - магистрант, Тюменский индустриальный университет, Россия.
