Лекция 5

1. Лекция 5

Пластовые воды

2.

Пластовые воды (также известные как водоносные горизонты) —
подземные воды, находящиеся в порах и трещинах горных
пород, которые являются важными компонентами нефтяных и газовых
месторождений.
Некоторые типы пластовых вод:
Остаточные или молекулярно-связанные. Вода, связанная с
минеральными частицами породы и адсорбированная в капиллярных
и субкапиллярных пустотах нефтяных пластов. Такие воды являются
частью структуры породы и обычно не поддаются добыче вместе с
нефтью и газом.
Седиментационные. Воды, находящиеся в пласте с момента
осаждения осадочных пород. Они залегают синхронно с
формированием породы и обычно обладают низким уровнем
минерализации.
Инфильтрационные. Вода, проникающая в пласт извне за счёт
атмосферных осадков, водотоков и морских вод.
Элизионные. Воды, проникающие в пласты под действием

3. По месту залегания пластовые воды бывают:

По месту залегания пластовые воды
• бывают:
Краевые. Находятся в нижней части пласта и подпирают залежь
по его внутреннему и внешнему контурам.
Подошвенные. Поддерживают залежь по всей её площади,
включая сводовую часть, образуя сплошное зеркало водоносного
контакта.
Промежуточные. Залегают внутри нефтеносного пласта или
между пластами, объединёнными в один эксплуатационный
объект.
Верхние. Приурочены к чисто водоносным пластам, не
зависимым от продуктивных и залегающим выше последних.
Нижние. Приурочены к чисто водоносным пластам, не
зависимым от продуктивных и залегающим ниже последних.
Воды тектонических трещин. Циркулируют по плоскостям
разломов из высоконапорных (чаще всего более глубоко

4.

По химическому составу пластовые воды
характеризуются неоднородным составом.
Среди химических элементов, которыми
насыщены воды месторождений,
преобладают натрий, калий, магний, кальций,
железо, алюминий, хлор, сера, азот, бром,
йод, кислород, углерод, водород

5. Характеристики и состав пластовой воды

К базовым характеристикам пластовых вод, по которым следует ориентироваться при их
дальнейшей обработке, является общая минерализация воды, содержание основных ионов
и прочие показатели. Минерализация и химический состав воды в большой степени влияет
на ее физические свойства.
Плотность воды при 20
°С
1,121 г/см³
Na⁺ + K⁺
Высокая степень
минерализации придает
5,7
водам способность к
вымыванию, что делает их
172,3 г/дм³
особенно эффективными для
73,33 мг/дм³
закачивания обратно в пласт.
105506,12 мг/дм³
С другой стороны, высоко
267,58 мг/дм³
минерализованная вода
11664,78 мг/дм³ вызывает осадок солей в
3145,8 мг/дм³
призабойной зоне пласта, чем
снижает его проницаемость.
51413 мг/дм³
Fе общ.
1,30 мг/дм³
рН
Минерализация
HCO₃⁻
Cl⁻
SO₄²⁻
Са²⁺
Mg²⁺

6. Методы и технологии очистки

Очистка пластовых вод является актуальной задачей нефтедобывающего
комплекса. Как правило, пластовые воды весьма агрессивны, способны
вызывать активную коррозию оборудования, нарушать герметичность
скважин. оказывать негативное влияние на окружающую природную среду.
Для их очистки используются как специально разработанные методы, так и
методы, которые применяются в смежных отраслях производства.
Выбор методов и оборудования для очистки сточных пластовых вод базируются на
удалении из них нефтяной эмульсии и взвешенных частиц. Основными методами в
данном случае будут являться:
отстаивание;
фильтрация;
коалесценция;
флотация;
озонирование.
Сложность состава пластовых вод требует сочетания различных методов при
очистке.

7. Отстаивание

Отстаивание является первым этапом механической очистки пластовых вод.
Процесс происходит под действием гравитационных сил, когда тяжелые фракции
(твердые взвешенные частицы) осаждаются, а легкие (капли нефти и нефтяная
эмульсия) поднимаются к поверхности потока, который находится в состоянии покоя
или медленно движется по резервуару. Очистка от нефти осуществляется в
нефтеловушках, которые используются в случае содержания нефти в сточных
пластовых водах более 100 мл/л.
Перед поступлением в нефтеловушку, где нефтяные загрязнения отделяются от
очищаемой воды, предварительно необходимо избавиться от крупных минеральных
примесей. Такие частицы снижают качество очистки от нефти, затрудняют работу
очистных агрегатов, приводят к быстрому износу оборудования. Процесс осаждения
происходит в песколовках, которые задерживают песок с размером частиц 0,26 мм и
более. Скорость потока должна находится в пределах 0,3 - 0,15 м/с, чтобы дать
возможность осесть только крупным минеральным фракциям, а органическим
примесям позволить свободно двигаться в потоке.
Вода, прошедшая отстаивание и очищенная от нефти, называется подтоварной.

8. Коалесценция

Коалесценция - укрупнение частиц дисперсной
фазы путем их слияния. Существует несколько
видов коалесценции. Для деэмульгирования
нефтяных эмульсий применяют воздействие
внешнего электрического поля и
коалесцирующие фильтры.
В фильтровальном оборудовании явление
коалесценции используется для создания
условий, которые способствуют укрупнению
капель нефти и более эффективному их
дальнейшему удалению. Коалесцирующие
фильтры устанавливаются, как правило, на входе
воды в нефтеловушку.

9. Флотация

Для очистки загрязнений из сточных пластовых
вод применяются методы механической и
химической флотации. На первом этапе
механической флотации с помощью пузырьков
газа удаляются нефтяные остатки, а также, при
добавлении коагулянта, прочие растворенные
углеводороды, сероводород и углекислый газ.
Второй этап - химическая коагуляция с
образованием хлопьевидного осадка и
последующего его удаления.

10. Фильтрация

Фильтрацию применяют для доочистки пластовых вод,
прошедших предварительную очистку. Для этого
используют установки с зернистым фильтром, как правило,
кварцевым песком. Он эффективно задерживает
взвешенные частицы и нейтрален по отношению к железу.
Чтобы очистить воду от примесей железа, на
фильтрующие элементы наносят слой катализатора, либо
они сами изготавливаются из материалов с
каталитическими свойствами.
Подтоварные воды пропускают через ультрафильтры уже
после флотации для удаления взвешенных частиц и
остатков нефтяных включений.

11. Озонирование

Озонирование является заключительным этапом
глубокой очистки пластовых вод. Данные метод
позволяет эффективно удалять бактериальное
загрязнение, тетраэтилсвинец и улучшать
органолептические качества очищенной воды.
Возврат очищенной воды в продуктивный нефтяной
пласт возможен только после дегазации и пропускании
через фильтр с песчаной загрузкой. При этом не
требуется удаления кислорода из пластовой воды, но
очистка от нефтяных загрязнений должна быть
наиболее полной.

12. Очистка от загрязнений нефтью

Очистка сточных пластовых вод от капель нефти и нефтяных
эмульсий осуществляется последовательно в резервуарахотстойниках, нефтеловушках с применением коалесцентных
фильтров, и напорных флотаторах. Степень очистки зависит
от качества нефти, ее концентрации в пластовых водах и
достигает 40 мл/л.
При интенсификации технологий существует возможность
добиться качества очистки с содержанием нефти 10-20 мл/л.
Для достижения такого результата дополнительно применяют
коалесценцию с воздействием внешнего электрического поля
или тонкослойные фильтры.

13. Очистка от сероводорода, сернистых соединений

Существует несколько испытанных способов очистки сточных пластовых вод
от сероводорода и сернистых соединений, в частности, сульфидов и
гидросульфидов, но все они имеют ряд недостатков, которые делают очистку
экономически невыгодной. Это громоздкое реагентное хозяйство, сложность
процесса очистки, затруднение с утилизацией образовавшихся отходов,
продолжительный по времени процесс очистки и прочие.
Оптимальным способом считается насыщение потока кислородом в
присутствии катализатора на основе железа. В этом случае образуется
элементарная сера, которая отделяется от очищенной воды с помощью
фильтра или центрифуги.
При отсутствии в воде нефти или нефтепродуктов образовавшаяся сера
может являться готовым продуктом. Если же загрязненная вода имеет в
своем составе нефтяные эмульсии и взвешенные частицы, то
образовавшаяся сера поглощает загрязняющие вещества. Таким образом,
происходит дополнительная очистка сточной пластовой воды от других
сопутствующих примесей.