Підготовка нафти на промислах
Підготовка нафти складається з процесів зневоднення, знесолення і, якщо вимагають конкретні умови, стабілізації В результаті цього отримують два цільові продукти: товарну нафту та попутний газ, які направляють споживачам. Водночас від нафти відокремлюється баласт — пластова вода (сильно мінералізований розсіл), яка, змішуючись із промивними, технічними та зливовими водами установок з підготовки нафти, стає стічною водою. Щоб утилізувати цю воду в районі видобутку нафти (закачування в свердловини, що поглинають або нагнітальні), її піддають спеціальної підготовки та очищення.
Для закачування пласт широко застосовують прісні (річкові) води. Якщо врахувати, що загальна потреба в воді, що закачується в пласт, значно перевищує обсяг одержуваних на промислах стічних вод, то з їх утилізацією відкривається можливість великої економії прісних вод, що є важливою складовою охорони природних ресурсів нашої країни.
Використання стічних вод у системі заводнення ставить перед нафтовиками багато складних проблем, які практично відсутні під час застосування прісних вод. По-перше — необхідність забезпечення досить хороших фільтраційних властивостей стічних вод при закачуванні в продуктивні пласти, складені, зазвичай, із щільних і слабопроникних води порід. По-друге — корозія обладнання та комунікацій у системі заводнення. Вона призводить до передчасного виходу обладнання з ладу, аварійних витоків стічних вод та отруєння навколишнього середовища, до забруднення перекачуваних вод продуктами корозії і, отже, погіршення їх фільтраційних показників.
Ефективне вирішення зазначених проблем може бути забезпечене вздебільшого використанням раціональної технології підготовки нафти та води на промислах. Оскільки фізико-хімічні, технологічні та корозійні властивості підготовлених до закачування стічних вод значною мірою залежать від прийнятої технології підготовки нафти та води, їх доцільно розглядати спільно, тим більше що процеси підготовки нафти та води на промислах зараз, як правило, територіально об'єднані в єдиний комплекс.
В даний час на нафтопромислах країни для підготовки нафти найбільшого поширення набули термохімічні та електричні методи. При сильній обводненості нафти більш повного використання відпрацьованого деэмульгатора нафту попередньо відстоюють і частково видаляють із неї воду, що полегшує подальшу роботу зневоднюючих установок. На багатьох нафтопромислах для скидання максимально можливої кількості води з нафти на ділянці збору (у нафтових колекторах та групових установках) вводять до неї деяку кількість реагенту-деемульгатора.
Технологічний процес зневоднення нафти схематично виглядає в такий спосіб. Нафта, зібрана на промислі, надходить у сировинні резервуари чи резервуар попереднього відстою. У ньому для кращого поділу емульгованої в нафті води в нижній частині його підтримують шар підігрітої води, що містить залишкову кількість деэмульгатора з установок з підготовки нафти. Воду, що відокремилася при відстої, з нафти постійно скидають у каналізацію, а частково зневоднену нафту направляють для підігріву в теплообмінники. По дорозі в нафту вводять необхідну кількість деемульгатора (зазвичай він дозується на всю нафтоводну суміш із розрахунку 40-120 г/т). Для зневоднення та знесолення нафту підігрівають до +40 - +60°С. Якщо для підготовки нафти потрібна вищатемпература, її підігрівають у парових теплообмінниках чи трубчастих вогневих печах. Потім нафту подають у відстійники, що є герметичні ємності (горизонтальні, вертикальні або сферичні), об'ємом до 600 м3, де від нафти відокремлюється основна маса пластової води.
Початкові властивості промислових стічних вод залежить від технології підготовки нафти, виду застосовуваного деэмульгатора, фізико-хімічних властивостей пластової води. Подальша зміна їх властивостей, викликана помітним порушенням хімічної рівноваги, випаданням опадів солей та зростанням корозійної активності, багато в чому визначається прийнятою технологією підготовки та очищення стічних вод.
На нафтопромислах застосовують різні методи очищення стічних вод, що включають механічне (гравітаційне) відстоювання, фільтрацію (фізико-хімічне відстоювання із застосуванням флокулянтів та коагулянтів), флотацію природним газом або повітрям, а також диспергування нафти та зважених частинок у стічній воді до колоїдних розмірів їм безперешкодно проходити через привибійну зону нагнітальних свердловин.
Пошуки найбільш ефективних методів та технологічних схем підготовки нафти та води продовжуються. Основне завдання щодо пластових вод — відокремити ці води до установок з підготовки нафти, зібрати їх по закритій системі без порушення фізико-хімічної рівноваги, транспортувати та закачувати їх у пласт без спеціального очищення. Запропоновано різні варіанти технологічних процесів та принципово нові технологічні схеми установок. У тому числі суміщені технологічні схеми Підготовки нафти та води, в яких обробка нафти та стічної води здійснюється за повністю закритою системою з урахуванням протикорозійної обробки та можливості змішування зпластовими водами прісних вод
Залежно від складу та співвідношення солей розрізняють чотири типи пластових вод: сульфатно-натрієві, гідрокарбонатно-натрієві, хлоридно-магнієві та хлоридно-кальцієві. З них найбільшого поширення і нашій країні набули пластові води хлоридно-кальцієвого типу. Так, на нафтових родовищах Уралу та Поволжя (Татарія, Башкирія, Удмуртія, Куйбишевська, Пермська, Оренбурзька, Саратовська та Волгоградська області) з нафтою витягуються пластові води хлоркальцієвого типд. Пластові води нафтових родовищ Західного Сибіру відносяться до гідрокарбонатно-натрієвого типу.
Для пластових вод нафтових родовищ характерна підвищена мінералізація До їх складу входять: хлориди натрію, кальцію або гідрокарбонату натрію, незначна кількість сульфатів, іони йоду, брому, амонію, нижчі нафтенові кислоти, часто міститься Сірководень та інші розчинені гази.
У міру розробки родовища при закачуванні в пласт кисневмісних прісних вод поступово знижується мінералізація пластових вод. При цьому в пластових умовах порушується хімічна рівновага і, як наслідок, частина солей випадає в осад. Тому на денну поверхню надходить хімічно стабільна вода, яка не містить кисню. При глибокому розведенні прісною водою мінералізовані води стають нестабільними і здатні при вилученні разом із нафтою виділяти опади карбонатів, гіпсу та сульфату барію. І все-таки, незважаючи на таке велике розведення, присутність кисню в них досі не було виявлено.
Корозійна агресивність основної маси пластових вод змінюється головним чином у процесі підготовки нафти та очищення пластових вод від небажаних домішок. Завдяки цьому стічні води стають дужеагресивними та здатними за короткий термін вивести з ладу різноманітне металеве обладнання та трубопроводи у системі заводнення.