Содержание мехпримесей и нефти в воде для ППД

Чистая вода для ППД как новый отраслевой вызов

Исследования показали, что если концентрация механических примесей и остаточной нефти в воде, закачиваемой в пласт, превышает 50 мг/литр, то всего за один год приёмистость каждой нагнетательной скважины снижается в два раза, при этом энергозатраты на поддержание пластового давления на проектном уровне увеличиваются на 100 тысяч кВт-ч в год. В этих условиях возрастают операционные затраты и стоимость владения системой ППД за счёт увеличения количества операций кислотной обработки призабойной зоны скважины и стоимость потреблённой электроэнергии насосными агрегатами КНС.

В этой связи показатели качества воды, закачиваемой в пласт, нормируется ОСТ 39-225-88 и должны отвечать параметрам загрязненности в зависимости от типа коллекторов по пористости. Содержание механических примесей и нефтепродуктов в воде регламентировано и должно составлять от 3 до 50 мг/л в зависимости от пористости.

Альтернативы решения задачи подготовки воды

Наиболее распространённой альтернативой на сегодня является применение резервуаров отстойников на базе РВС. Достоинством решения является простота и независимость от исходного содержания нефти и механических примесей, т.к. зачастую имеет место неопределенность по физико-химическим свойствам перекачиваемой среды на этапе освоения. Недостатком является трудоемкость и опасность ручной очистки РВС от нефтешлама, риск улавливания нефти при отборе воды с РВС и, как следствие, превышение содержания нефти требований ОСТ. При этом отстойники зачастую расположены в удаленности от центральных пунктов сбора, а процесс, как правило, управляется оператором вручную, что создает дополнительную сложность в эксплуатации.

При этом на сегодняшний день существует широкий спектр технологий очистки воды, позволяющий решить задачу как эффективности очистки, так и снижения капитальных затрат и стоимости владения. Нормы технологического проектирования месторождений ВНТП 3-85 устанавливают набор доступных технологий.

Циклонная технология, как эффективное решение для подготовки воды

Согласно ВНТП 3-85 циклонные технологии являются наиболее эффективными по совокупности характеристик по степени и скорости очистки как от механических примесей, так и от остаточной нефти. Инженеры Компании «ОЗНА» поставили задачу разработки циклонного решения, превосходящего основные мировые аналоги. Этапы работы включали:

• Разработку математической модели гидроциклонной сепарации водонефтяных эмульсий и водо-песчаных суспензий
• Разработку и оптимизации конструкции устройств водоподготовки на основе метода планирования расчетного эксперимента
• Проведение опытно промышленных испытаний
• Верификацию полученных математических моделей

Математическая модель сепарации представляет собой систему дифференциальных уравнений в частных производных, отвечающих за течение жидкости, которые замыкаются уравнениями расчета турбулентных параметров. Оптимизация конструкции устройств осуществлялась за счет использованием поля центробежных сил, в котором происходит разделение многофазных смесей.

Цифровое моделирование для решения прикладных задач

На основе математической модели была проведена серия расчетных экспериментов по оптимизации рабочих процессов в гидроциклонных устройствах технологии водоподготовки. Оптимизация происходила в несколько стадий по спектру различных параметров с использованием метода планирования расчетного эксперимента. Математическая модель представляет собой систему дифференциальных уравнений, в качестве основного уравнений течения использовалось уравнение Навье-Стокса, дополненные уравнениями расчета напряжений Рейнольдса, уравнениями передачи импульса между фазами и уравнением Луо дробления и коагуляции капель. При решении дифференциальных уравнений использовались методы конечно-разностной аппроксимации высокого порядка точности.

Новое эффективное решение, как результат

Используя результаты оптимизации, были изготовлены устройства водоподготовки, проведены заводские и опытно промышленные испытания на промысловых объектах. Мультициклоны подтвердили свою работоспособность и соответствие заявленным характеристикам. Узнать больше, запросить информацию или оставить заявку вы можете на странице решений.