Устройство очистки воды для поддержания пластового давления

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к системам заводнения пластов и поддержания пластового давления при разработке месторождения, в частности при эксплуатации пластов различной проницаемости. Система подготовки воды для поддержания пластового давления включает насосы, нагнетательные скважины, разделенные на группы высоко-, средне- и низкоприемистых скважин, водоводы и очистные сооружения. Очистные сооружения группы высокоприемистых скважин выполнены с использованием поля гравитационных и/или центробежных сил, очистные сооружения группы среднеприемистых скважин выполнены с использованием флотации и/или коагуляции, а очистные сооружения группы низкоприемистых скважин выполнены с использованием фильтрации. Очистные сооружения представляют собой каскадную систему: вход очистных сооружений среднеприемистых скважин соединен с выходом очистных сооружений высокоприемистых скважин, а вход очистных сооружений низкоприемистых скважин соединен с выходом очистных сооружений среднеприемистых скважин. Предлагаемая система подготовки воды предусматривает экологически чистую утилизацию шламов, образующихся на второй и третьей ступени очистки, путем их закачки в скважины с более высокой приемистостью. Для этого загрязненная вода регенерации фильтрующих устройств очистных сооружений группы низкоприемистых скважин направляется на вход очистных сооружений группы среднеприемистых скважин, а шлам, уловленный на очистных сооружениях группы среднеприемистых скважин, направляется на вход очистных сооружений группы высокоприемистых скважин. Капельная нефть, уловленная в очистных сооружениях группы высокоприемистых скважин, по трубопроводу отводится в линию подготовки нефти. Механические примеси, уловленные в очистных сооружениях группы высокоприемистых скважин, могут быть утилизированы путем закачки в скважины со сверхвысокой приемистостью, направлены в линию товарной нефти (при наличии возможности добавления механических примесей с сохранением требуемого качества подготовки нефти) или в общую дренажную линию месторождения. При использовании в качестве рабочего агента для системы поддержания пластового давления воды с повышенным содержанием сероводорода для предотвращения снижения фильтрационной характеристики призабойной зоны до очистных сооружений группы высокоприемистых скважин располагается блок предварительной подготовки, включающий емкость отдувки сероводорода нефтяным газом и емкость разгазирования воды, причем к блоку подводится трубопровод нефтяного газа и трубопровод отвода сероводородсодержащего нефтяного газа в факельную систему. Установка блока предварительной подготовки воды дополнительно способствует удалению избыточного кислорода и углеводородных газов, что снизит коррозионную активность воды и стабилизирует работу трубопроводов и аппаратов системы подготовки воды.

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к системам заводнения пластов и поддержания пластового давления при разработке месторождения, в частности при эксплуатации пластов различной проницаемости.

Известна система подготовки воды для поддержания пластового давления, включающая кустовые насосные станции, головные очистные сооружения, водоводы, соединяющие их с нагнетательными скважинами. При этом водоводы к скважинам низкой приемистости дополнительно снабжены узлами доочистки воды со шламонакопителями, которые соединены с водоводами к скважинам пластов с более высокой проницаемостью (Тронов В.П., Тронов А.В. Очистка вод различных типов для использования в системе ППД. - Казань: «Фэн», 2001. - с. 226-227).

Данная система имеет следующие недостатки:

- отсутствие возможности регулирования качества воды, поступающей в скважины пластов с высокой приемистостью из шламонакопителей;

- большое количество оборудования вследствие последовательного размещения очистных сооружений на водоводах к скважинам различной приемистости.

Кроме того, известная система не предусматривает возможность возвращения в технологический процесс капельной нефти, извлеченной из воды.

Наиболее близкой к заявляемой является система подготовки воды для поддержания пластового давления, включающая насосы, водоводы, очистные сооружения и нагнетательные скважины, которые рассортированы на группы высокого-, средне- и низкоприемистых скважин. Очистные сооружения группы высокоприемистых скважин выполнены с использованием поля гравитационных и/или центробежных сил, очистные сооружения группы среднеприемистых скважин выполнены с использованием флотации и/или коагуляции, а очистные сооружения группы низкоприемистых скважин выполнены с использованием фильтрации. Вход очистных сооружений среднеприемистых скважин соединен с выходом очистных сооружений высокоприемистых скважин, а вход очистных сооружений низкоприемистых скважин соединен с выходом очистных сооружений среднеприемистых скважин (Патент РФ 48201, кл. E21B 43/00, опубл. 27.09.2005).

Недостатком известной системы является то, что она не позволяет решить задачу утилизации уловленной нефти и механических примесей и не предусматривает возможность подготовки воды с повышенным содержанием сероводорода, что приводит к снижению эффективности работы системы.

Технический результат заявляемого изобретения - повышение эффективности системы подготовки воды для закачки в скважины различной проницаемости, что обеспечивается экологически чистой утилизацией шламов и капельной нефти, извлекаемых из очищаемой воды, при минимальных затратах, а также уменьшением вероятности снижения фильтрационной характеристики призабойной зоны при образовании нерастворимого сульфида железа непосредственно в пласте.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной системе подготовки воды для поддержания пластового давления, включающей насосы, нагнетательные скважины, разделенные на группы высоко-, средне- и низкоприемистых скважин, трубопроводы и очистные сооружения, причем очистные сооружения группы высокоприемистых скважин, выполнены с использованием поля гравитационных и/или центробежных сил, очистные сооружения группы среднеприемистых скважин выполнены с использованием флотации и/или коагуляции, а очистные сооружения группы низкоприемистых скважин выполнены с использованием фильтрации, и вход очистных сооружений среднеприемистых скважин соединен с выходом очистных сооружений высокоприемистых скважин, а вход очистных сооружений низкоприемистых скважин соединен с выходом очистных сооружений среднеприемистых скважин, особенностью является то, что

выход загрязненной воды регенерации фильтрующих устройств очистных сооружений низкоприемистых скважин соединен с входом очистных сооружений среднеприемистых скважин,

выход шлама очистных сооружений среднеприемистых скважин соединен трубопроводом с входом очистных сооружений высокоприемистых скважин,

а выход нефти, уловленной в очистных сооружениях высокоприемистых скважин, соединен трубопроводом с линией подготовки нефти.

Выход механических примесей очистных сооружений высокоприемистых скважин может быть соединен трубопроводом с нагнетательной скважиной со сверхвысокой приемистостью или с линией товарной нефти (при наличии возможности добавления в нефть механических примесей с сохранением требуемого качества подготовки) или с общей дренажной линией месторождения.

В случае необходимости использования в качестве рабочего агента для системы поддержания пластового давления воды с повышенным содержанием сероводорода, в систему включают дополнительный блок предварительной подготовки, располагающийся до очистных сооружений и состоящий из емкости отдувки сероводорода нефтяным газом и емкости разгазирования воды, к которому подведены трубопроводы нефтяного газа и отвода сероводородсодержащего нефтяного газа из обеих емкостей в факельную систему.

Наличие трубопровода, соединяющего выход загрязненной воды регенерации фильтрующих устройств очистных сооружений низкоприемистых скважин с входом очистных сооружений среднеприемистых скважин, а также трубопровода, соединяющего выход шлама очистных сооружений среднеприемистых скважин с входом очистных сооружений высокоприемистых скважин, позволяет утилизировать шлам, уловленный на второй и третьей ступенях очистки, без загрязнения окружающей среды и с минимальными затратами.

Наличие трубопровода, соединяющего выход нефти, уловленной в очистных сооружениях высокоприемистых скважин, с линией подготовки нефти, позволяет вернуть уловленную капельную нефть в технологический процесс.

Наличие трубопровода, соединяющего выход шлама очистных сооружений высокоприемистых скважин с нагнетательной скважиной сверхвысокой приемистости, или с линией подготовки нефти (при наличии возможности добавления в нефть механических примесей с сохранением требуемого качества подготовки), или с общей дренажной линей месторождения, обеспечивает экологичность утилизации уловленных механических примесей с минимальными затратами.

Установка перед очистными сооружениями высокоприемистых скважин блока предварительной подготовки воды, включающего емкость отдувки сероводорода нефтяным газом и емкость разгазирования воды, позволяет снизить концентрацию растворенного в воде сероводорода. Это способствует уменьшению вероятности образования мелкодисперсных трудноудаляемых нерастворимых сульфидов железа при контакте закачиваемой воды с пластовыми водами, наличие которых может привести к снижению фильтрационной характеристики призабойной зоны нагнетательных скважин и снижению эффективности системы подготовки воды.

Отдувка нефтяным газом с последующим разгазированием воды дополнительно приводит к снижению концентрации растворенного в воде кислорода и других нежелательных газообразных компонентов (н-р, углеводородных газов), что позволит снизить коррозионную активность воды и стабилизировать работу трубопроводов и аппаратов системы подготовки.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемой системы подготовки воды для поддержания пластового давления.

Система включает очистные сооружения группы высокоприемистых скважин (1), выполненные с использованием поля гравитационных и/или центробежных сил, причем патрубок выхода нефти из данных очистных сооружений соединен трубопроводом (2) с линией подготовки нефти. Выход воды из очистных сооружений (1) группы высокоприемистых скважин соединен с насосом (3) закачки воды в нагнетательные скважины высокой приемистости и с входом в очистные сооружения (4) группы среднеприемистых скважин, выполненные с использованием флотации и/или коагуляции трубопроводами (5) и (6) соответственно. Выход очистных сооружений (4) группы среднеприемистых скважин соединен с насосом (7) закачки воды в нагнетательных скважины средней приемистости и с входом в очистные сооружения (8) группы низкоприемистых скважин, выполненные с использованием фильтрации трубопроводами (9) и (10) соответственно. Выход очистных сооружений (8) группы низкоприемистых скважин соединен с насосом (11) закачки воды в нагнетательные скважины низкой приемистости трубопроводом (12).

Выход загрязненной воды регенерации фильтрующих устройств очистных сооружений группы низкоприемистых скважин соединен трубопроводом (13) с входом очистных сооружений (4) группы среднеприемистых скважин.

Выход шлама из очистных сооружений (4) группы среднеприемистых скважин соединен трубопроводом (14) с входом очистных сооружений (1) группы высокоприемистых скважин.

Выход механических примесей из очистных сооружений (1) группы высокоприемистых скважин соединен трубопроводом (15) с нагнетательной скважиной с сверхвысокой приемистостью, с линией товарной нефти или с общей дренажной линией месторождения.

В случае использования в качестве рабочего агента для системы поддержания пластового давления воды с повышенным содержанием сероводорода до очистных сооружений (1) группы высокоприемистых скважин устанавливается блок предварительной подготовки (16), который включает емкость отдувки сероводорода нефтяным газом и емкость разгазирования воды (на фиг. 1 не показаны), к которому подведен трубопровод (17) нефтяного газа и трубопровод (18) отвода сероводородсодержащего нефтяного газа из обеих емкосте в факельную систему.

Предлагаемая система подготовки воды для поддержания пластового давления работает следующим образом (рассмотрен вариант подготовки сероводород содержащей воды).

Вода поступает в блок предварительной подготовки 16, где последовательно проходит емкость отдувки сероводорода нефтяным газом, который подводится по трубопроводу 17, а затем поступает в емкость разгазирования, где вследствие снижения давления выделяется основное количество растворенных газов. Сероводородсодержащий нефтяной газ из обеих емкостей по трубопроводу 18 отводятся в факельную систему.

Вода, очищенная от сероводорода, поступает в очистные сооружения 1 группы высокоприемистых скважин, где в сепараторе гравитационного или центробежного типа проходит грубую очистку от капельной нефти и крупных механических примесей. Уловленная капельная нефть выводится по трубопроводу 2 в линию подготовки нефти, механические примеси из сепаратора по трубопроводу 15 отводятся в скважину со сверхвысокой приемистостью, в линию товарной нефти (в случае возможности сохранения требуемого качества подготовки) или в общую дренажную линию месторождения.

После очистных сооружений 1 вода разделяется на 2 потока: часть воды по трубопроводу 5 подается на вход насоса 3, с помощью которого закачивается в высокоприемистые скважины, другая часть по трубопроводу 6 поступает на вход очистных сооружений 4 группы среднеприемистых скважин, где проходит очистку в устройствах флотационного и/или коагуляционного принципа действия. Уловленные механические примеси и остаточные углеводороды по трубопроводу 14 поступают на вход очистных сооружений 1.

После очистных сооружений 4 вода разделяется на 2 потока: часть воды по трубопроводу 9 подается на вход насоса 7, с помощью которого закачивается в среднеприемистые скважины, другая часть по трубопроводу 10 поступает на вход очистных сооружений 8 группы низкоприемистых скважин, выполненных с использованием фильтрации. Очищенная вода по трубопроводу 12 поступает на вход насоса 11, с помощью которого закачивается в скважины с низкой приемистостью.

Механические примеси, уловленные в очистных сооружениях группы скважин с низкой приемистостью, накапливаются в фильтрующих устройствах и удаляются в ходе регенерации при обратной промывке очищенной подогретой водой. Загрязненная вода регенерации подается по трубопроводу 13 на вход очистных сооружений 4.

Устройство очистки воды для поддержания пластового давления, включающее узел очистки с использованием поля гравитационных и/или центробежных сил, предназначенный для высокоприемистых нагнетательных скважин, узел очистки с использованием флотации и/или коагуляции, предназначенный для среднеприемистых нагнетательных скважин, узел очистки с использованием фильтрации, предназначенный для низкоприемистых нагнетательных скважин, причем вход в узел очистки среднеприемистых скважин соединен с выходом узла очистки высокоприемистых скважин, а вход в узел очистки низкоприемистых скважин соединен с выходом узла очистки среднеприемистых скважин, отличающееся тем, что выход загрязненной воды регенерации фильтров узла очистки низкоприемистых скважин соединен с входом узла очистки среднеприемистых скважин, выход шлама из узла очистки среднеприемистых скважин соединен со входом в узел очистки высокоприемистых скважин, который имеет выход для уловленной нефти, емкость для отдувки сероводорода и емкость разгазирования воды.