RU2446109C1 - Method of sewage cleaning by separation - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to oil industry and may be used for cleaning sour oil-and-gas-containing effluents from emulsified oil, oil products and solid suspended particles. Sewage from first settler 1 is fed into second extra settler 2 arranged some 10-16 m higher that that first one. Surplus pressure first settler 1 is maintained equal to 0.4-0.8 MPa. Pressure in second settler 2 is maintained by gas exhaust to equal 0.01-0.03 MPa. Oil from settler 1 flows into settler 3. Gas is discharged from settlers 2 and 3 into low-pressure gas collection system. Sewage from settler 3 is fed into buffer tank 5 to be pumped over into formation pressure maintenance system by pump 6.

EFFECT: higher efficiency of sewage cleaning.

1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при очистке высокосернистых нефтегазосодержащих сточных вод от эмульгированной нефти, нефтепродуктов и твердых взвешенных частиц.The invention relates to the oil industry and may find application in the purification of high sulfur oil and gas wastewater from emulsified oil, oil products and particulate matter.

Известен способ подготовки сточной воды, включающий применение жидкостного гидрофобного фильтра (Е.А.Миронов. "Закачка сточных вод нефтяных месторождений в продуктивные и поглощающие горизонты". М., Недра, 1976, с.39-40).A known method of preparing wastewater, including the use of a liquid hydrophobic filter (E.A. Mironov. "Pumping wastewater from oil fields into productive and absorbing horizons." M., Nedra, 1976, p. 39-40).

Этот способ не позволяет достаточно успешно выделять мелкодисперсную нефть из сточной воды.This method does not allow to sufficiently successfully isolate finely divided oil from wastewater.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ очистки сточной воды методом обработки сырым газом с одновременной его осушкой. Сточную воду по трубопроводу направляют в среднюю часть резервуара (на высоте 2-4 м), заполненного сточной водой той же нефтяной залежи с температурой 10-30°C и толщиной слоя 4-8 м. В этот же трубопровод через эжектор осуществляют подачу сырого газа с расходом 5-15 м³/час. Эжектор предназначен для равномерного распределения пузырьков подаваемого сырого газа по всему сечению трубопровода, а также для отбора газа из колонны сероотдувки, т.е. интенсификации процесса сепарации газа и сероводорода в колонне. Вводимый объем сырого газа составляет порядка 2-4% от объема подготавливаемой сточной воды. В резервуаре пузырьки газа и отделившегося из него газолина проходят через слой сточной воды и поднимаются вверх. При этом газолин и пузырьки газа, увлекая с собой нефтепродукты и мехпримеси, всплывают наверх, откуда эту уловленную смесь направляют на вход установки подготовки нефти или в резервуар (Патент РФ №2297979, опубл. 2007.04.27 - прототип).Closest to the proposed invention in technical essence is a method of wastewater treatment by raw gas treatment with simultaneous drying. Wastewater is sent through a pipeline to the middle part of the tank (at a height of 2-4 m) filled with wastewater of the same oil reservoir with a temperature of 10-30 ° C and a layer thickness of 4-8 m. Raw gas is supplied through the ejector to the same pipeline with a flow rate of 5-15 m ³ / hour. The ejector is designed for uniform distribution of bubbles of the supplied raw gas over the entire cross section of the pipeline, as well as for the selection of gas from the desulfurization column, i.e. intensification of the process of gas and hydrogen sulfide separation in the column. The input volume of raw gas is about 2-4% of the volume of prepared wastewater. In the reservoir, bubbles of gas and gasoline separated from it pass through a layer of wastewater and rise upward. At the same time, gasoline and gas bubbles, carrying oil products and solids with them, float up, from where this captured mixture is sent to the inlet of the oil treatment unit or to the tank (RF Patent No. 2297979, publ. 2007.04.27 - prototype).

В данном способе осуществляется подача сырого газа и газолина в резервуар, что приводит к расходу электроэнергии, это в свою очередь повышает эксплуатационные затраты на подготовку нефти и воды. Эффективность очистки сточной воды невелика.In this method, the supply of raw gas and gasoline to the tank, which leads to the consumption of electricity, this in turn increases the operating costs for the preparation of oil and water. The efficiency of wastewater treatment is low.

В предложенном изобретении решается задача повышения эффективности очистки сточной воды от нефтепродуктов, используя энергию растворенного в ней газа - естественную флотацию.The proposed invention solves the problem of increasing the efficiency of wastewater treatment from oil products using the energy of the gas dissolved in it - natural flotation.

Задача решается тем, что в способе очистки сточной воды методом сепарации, включающем подачу сточной воды в отстойник, отвод нефти, газа и сточной воды, согласно изобретению сточную воду подают во второй дополнительный отстойник, расположенный выше первого отстойника на 10-16 м, избыточное давление в первом отстойнике поддерживают на уровне 0,4-0,8 МПа, во втором - на уровне 0,01-0,03 МПа, давление во втором отстойнике поддерживают откачкой газа, при этом площадь зеркала во втором отстойнике устанавливают в пределах от 70 до 90 м², а сам отстойник заполняют сточной водой на 40-60% по объему.The problem is solved in that in the method of wastewater treatment by the separation method, comprising supplying wastewater to the sump, drainage of oil, gas and wastewater, according to the invention, the wastewater is supplied to the second additional sump located 10-16 m above the first sump, overpressure in the first sump, they are maintained at the level of 0.4-0.8 MPa, in the second - at the level of 0.01-0.03 MPa, the pressure in the second sump is supported by pumping gas, while the area of the mirror in the second sump is set from 70 to 90 m ^2, and the settler commandments nyayut waste water at 40-60% by volume.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Рост обводненности продукции добывающих скважин, широкое применение методов интенсификации добычи нефти и повышения нефтеотдачи пластов, применение совместного сбора эмульсий угленосного и девонского горизонтов, дозирование химреагентов в системе сбора и подготовки продукции скважин приводит к образованию мелкодисперсной водонефтяной эмульсии. Такие водонефтяные эмульсии являются газонасыщенными и высокостойкими. Как правило, на установках подготовки нефти первая и вторая ступень сепарации осуществляется без разделения водонефтяной смеси на нефть и воду. После ступеней сепарации водонефтяная эмульсия поступает на отстойники предварительного сброса воды, откуда свободная сточная вода поступает в блок вертикальных резервуаров для динамического отстоя и фильтрации через жидкостные фильтры. В резервуарах сепарация сточной воды происходит только на зеркале поверхности воды. Растворенные в сточной воде газы органического (метан, этан, пропан, бутан) и неорганического (сероводород, углекислый газ и гелий) происхождения удерживают во взвешенном состоянии нефтепродукты и мехпримеси. В результате действия гидростатического давления столба жидкости в резервуаре пузырьки газа находятся в растворенном состоянии и не способны всплывать в верхнюю часть резервуара.The increase in water cut in production of wells, the widespread use of methods to intensify oil production and increase oil recovery, the use of joint collection of emulsions of coal and Devonian horizons, the dosing of chemicals in the collection and preparation of well products leads to the formation of a finely dispersed oil-water emulsion. Such water-oil emulsions are gas saturated and highly resistant. As a rule, in oil treatment plants, the first and second stage of separation is carried out without separation of the oil-water mixture into oil and water. After the separation stages, the oil-water emulsion enters the pre-discharge sumps, from where free wastewater enters the block of vertical tanks for dynamic sludge and filtration through liquid filters. In tanks, sewage is separated only on a mirror of the surface of the water. Gases of organic (methane, ethane, propane, butane) and inorganic (hydrogen sulfide, carbon dioxide and helium) origin dissolved in wastewater keep suspended oil products and solids. As a result of the hydrostatic pressure of the liquid column in the tank, gas bubbles are in a dissolved state and are not able to float into the upper part of the tank.

В предложенном изобретении решается задача очистки сточной воды от нефтепродуктов и механических примесей, а также отделения газа. Для решения поставленной задачи сточную воду после отстойников предварительного сброса (первый отстойник фиг.1, поз.1) под избыточным давлением системы нефтесбора 0,4÷0,8 МПа подают во второй дополнительный отстойник (нефтегазосепаратор фиг.1, поз.2), установленный выше первого на 10÷16 м. Нефть с УПС поступает отдельным потоком на аналогичный отстойник (фиг.1, поз.3). Отвод газа из отстойников (фиг.1, поз.2, 3) осуществляют в систему газосбора низкого давления при избыточном давлении 0,01-0,03 МПа 2-й ступени сепарации нефти. Низкое давление в отстойниках и системе газосбора обеспечивают компрессорной станцией (фиг.1, поз.4). После сепаратора сточную воду подают в буферный резервуар (фиг.1, поз.5), где дополнительно происходит гравитационный отстой в буферной зоне аппарата. С резервуара сточную воду насосом (фиг.1, поз.6) откачивают в систему поддержания пластового давления.The proposed invention solves the problem of wastewater treatment from oil products and solids, as well as gas separation. To solve the problem, the wastewater after the preliminary discharge sumps (the first sump of FIG. 1, item 1) is supplied with a pressure of the oil recovery system of 0.4 ÷ 0.8 MPa to the second additional sump (oil and gas separator of FIG. 1, item 2), installed above the first by 10 ÷ 16 m. Oil from the UPS comes in a separate stream to a similar sump (Fig. 1, item 3). Gas removal from sedimentation tanks (Fig. 1, pos. 2, 3) is carried out in a low pressure gas collection system at an overpressure of 0.01-0.03 MPa of the 2nd oil separation stage. Low pressure in the sumps and the gas collection system is provided by the compressor station (Fig. 1, item 4). After the separator, the wastewater is fed into the buffer tank (Fig. 1, item 5), where gravitational sludge additionally occurs in the buffer zone of the apparatus. From the reservoir, the sewage pump (Fig.1, pos.6) is pumped into the reservoir pressure maintenance system.

При сепарации сточной воды происходит снижение давления и растворенный газ в виде пузырьков всплывает в верхнюю часть отстойника, увлекая с собой нефтепродукты (эффект флотации). Периодически уловленную смесь направляют на вход установки подготовки нефти. В результате удается практически полностью выделить растворенный газ и нефтепродукты из воды. Весьма существенным является то, что площадь зеркала во втором отстойнике устанавливают в пределах от 70 до 90 м², а сам отстойник заполняют на 40-60% по объему при его общем объеме порядка 200 м², что является необходимым для выделения газа из всего объема воды.During the separation of wastewater, a decrease in pressure occurs and dissolved gas in the form of bubbles floats into the upper part of the sump, dragging oil products with it (flotation effect). Periodically captured mixture is sent to the input of the oil treatment unit. As a result, it is possible to almost completely separate dissolved gas and oil products from water. It is very significant that the area of the mirror in the second sump is set in the range from 70 to 90 m ² , and the sump itself is filled by 40-60% by volume with its total volume of about 200 m ² , which is necessary for gas evolution from the entire volume water.

В результате количество нефтепродуктов в сточной воде сводится к минимуму и составляет не более 60 мг/л. После успешной реализации предлагаемого способа очистки сточной воды обеспечивается качественная подготовка воды для закачки в систему поддержания пластового давления (соответствие ее показателей требованиям нормативных документов), происходит отделение ценного сырья нефтехимии - углеводородного газа. Отделение газа от сточной воды приводит к безкавитанционной работе насосных агрегатов, закачивающих сточную воду в систему поддержания пластового давления, что увеличивает межремонтный период насосов. Отделение сероводородосодержащего газа из сточной воды снижает коррозию оборудования участвующего в процессе подготовки и закачки сточной воды.As a result, the amount of oil products in wastewater is minimized and amounts to no more than 60 mg / l. After the successful implementation of the proposed method for wastewater treatment, high-quality preparation of water for injection into the reservoir pressure maintenance system is ensured (its indicators meet the requirements of regulatory documents), valuable petrochemical raw materials — hydrocarbon gas — are separated. The separation of gas from wastewater leads to a pumpless operation of pumping units that pump wastewater into the reservoir pressure maintenance system, which increases the pump overhaul period. The separation of hydrogen sulfide gas from waste water reduces the corrosion of equipment involved in the preparation and injection of waste water.

Пример конкретного выполненияConcrete example

Опытно-промышленные испытания способа проводились на установке подготовки высокосернистой нефти Минибаевского ЦПС НГДУ «Альметьевнефть» ОАО «Татнефть». Сырую нефть (водогазонефтяная эмульсия) с цехов добычи нефти и газа (ЦДНГ) с расходом 280 м³/час и давлением 0,6 МПа с обводненностью до 80% подают параллельными потоками в четыре горизонтальных отстойника объемом по 200 м³ каждый. Группа данных отстойников (первый отстойник) представляет собой автоматизированную установку предварительного сброса воды (УПС). Отстойники оснащены межфазными уровнемерами, показывающими границу раздела фаз (нефть/вода), шаровыми электроприводными клапанами, поддерживающими требуемую границу раздела фаз (нефть/вода) в зависимости от показания уровнемера. На УПС при давлении 0,6 МПа и температуре 5°С происходит гравитационный отстой нефти и воды. Отделившуюся свободную воду при помощи шарового клапана с электроприводом сбрасывают во второй отстойник, расположенный выше на 14 м. Площадь зеркала во втором отстойнике устанавливают 80 м². Нефть с УПС поступает отдельным потоком на аналогичный отстойник. Отстойники сточной воды и нефти оснащены приборами контроля уровня и счетчиками газа на отводящих газопроводах. Уровень сточной воды во втором отстойнике поддерживают в пределах 40-60% от общего объема. Лабораторные анализы сточной воды на входе во второй отстойник на содержание нефтепродуктов составляли 1200 мг/л, на выходе из сепаратора - 50 мг/л. Анализ газонасыщенности сточной воды показал на входе во второй отстойник 1,45 м³/м³, на выходе со второго отстойника - 0,06 м³/м³. Давление в отстойниках составляет 0,02 МПа. Газ из отстойников откачивают компрессором компрессорной станции. После сепаратора сточную воду подают в буферный резервуар, где дополнительно происходит гравитационный отстой в буферной зоне аппарата. С резервуара сточную воду откачивают в систему поддержания пластового давления.Pilot tests of the method were carried out at the installation of high-sulfur oil preparation at the Minibaevsky Central Processing Station of NGDU Almetyevneft OAO Tatneft. Crude oil (water-gas-oil emulsion) from oil and gas production workshops (ЦДНГ) with a flow rate of 280 m ³ / h and a pressure of 0.6 MPa with a water cut of up to 80% is supplied in parallel streams to four horizontal sumps of 200 m ³ each. The group of sedimentation tanks (first sedimentation tank) is an automated installation of preliminary water discharge (UPS). The sumps are equipped with interphase level gauges showing the phase boundary (oil / water), electric ball valves supporting the required phase boundary (oil / water) depending on the level gauge. At UPS at a pressure of 0.6 MPa and a temperature of 5 ° C, gravitational sedimentation of oil and water occurs. The separated free water is discharged by means of a ball valve with an electric actuator into a second sump located 14 m higher. The area of the mirror in the second sump is set to 80 m ² . Oil from the UPS comes in a separate stream to a similar sump. Sewage and oil sumps are equipped with level control devices and gas meters at the outlet gas pipelines. The level of wastewater in the second sump is maintained within 40-60% of the total volume. Laboratory analyzes of wastewater at the entrance to the second sump for the content of oil products were 1200 mg / l, at the outlet of the separator - 50 mg / l. Analysis of the gas saturation of the wastewater showed 1.45 m ³ / m ³ at the inlet of the second sump, and 0.06 m ³ / m ³ at the outlet of the second sump. The pressure in the sumps is 0.02 MPa. Gas from the sump is pumped out by the compressor of the compressor station. After the separator, the wastewater is fed into the buffer tank, where gravity sludge additionally occurs in the buffer zone of the apparatus. Wastewater is pumped from the reservoir into the reservoir pressure maintenance system.

Применение предложенного способа позволит решить задачу повышения эффективности очистки сточной воды от нефтепродуктов.The application of the proposed method will solve the problem of increasing the efficiency of wastewater treatment from oil products.

Claims (1)

Способ очистки сточной воды методом сепарации, включающий подачу сточной воды в отстойник, отвод нефти, газа и сточной воды, отличающийся тем, что сточную воду подают во второй дополнительный отстойник, расположенный выше первого отстойника на 10-16 м, избыточное давление в первом отстойнике поддерживают на уровне 0,4-0,8 МПа, во втором - на уровне 0,01-0,03 МПа, давление во втором отстойнике поддерживают откачкой газа, при этом площадь зеркала во втором отстойнике устанавливают в пределах от 70 до 90 м², а сам отстойник заполняют сточной водой на 40-60% по объему. A method of treating wastewater by a separation method, comprising supplying wastewater to a sump, drainage of oil, gas and wastewater, characterized in that the wastewater is supplied to a second additional sump located 10-16 m above the first sump, the overpressure in the first sump at the level of 0.4-0.8 MPa, in the second at the level of 0.01-0.03 MPa, the pressure in the second sump is supported by pumping gas, while the area of the mirror in the second sump is set in the range from 70 to 90 m ² , and the sump itself is filled with waste water by 40-60% p about the volume.