МЕХАНИЗМЫ ФЛОКУЛЯЦИИ И КОАГУЛЯЦИИ В ПРОЦЕССЕ ПОДГОТОВКИ ВОДЫ ДЛЯ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ

FLOCCULATION AND COAGULATION MECHANISMS IN THE PROCESS OF WATER PREPARATION FOR RESERVOIR PRESSURE MAINTENANCE SYSTEM

Artem Leshchenok

student, Chair of fuel supplies, fuel and lubrication materials, Institute of Petroleum and Natural Gas Engineering, Siberian Federal University,

Russia, Krasnoyarsk

Vyacheslav Shram

scientific supervisor, candidate of Sciences in Technical, associate professor, Chair of fuel supplies, fuel and lubrication materials, Institute of Petroleum and Natural Gas Engineering, Siberian Federal University,

Russia, Krasnoyarsk

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрена проблема подготовки подтоварной воды для системы поддержания пластового давления и одно из возможных решений данной проблемы, а именно механизмы действия флокулянтов и коагулянтов в процессе водоподготовки.

ABSTRACT

The article discusses the problem of preparing produced water for the reservoir pressure maintenance system and one of the possible solutions to this problem, namely the flocculants and coagulants mechanisms in the water preparation.

Ключевые слова: флокулянт, коагулянт, нефть, подготовка воды.

Ключевые слова: flocculant, coagulant, oil, water treatment.

Одним из ключевых аспектов, оказывающих влияние на экологическую сторону нефтедобычи, является качество подтоварной воды, используемой для поддержания пластового давления на месторождениях.

Современные методы добычи нефти предполагают использование воды в качестве среды для поддержания пластового давления и стимуляции добычи. При этом, часто возникает проблема несовершенной подготовки воды, заключающаяся в значительном остаточном содержании в ней нефти.

Некачественная подготовка воды для системы поддержания пластового давления не только влияет на эффективность процесса добычи, но также оказывает негативное воздействие на окружающую среду. Например, остаточные нефтяные примеси в воде могут привести к загрязнению почвы, водных ресурсов и повышенному риску для здоровья человека и экосистем в целом.

В настоящее время подготовка воды для системы поддержания пластового давления в основном включает в себя исключительно механические методы воздействия на эмульсию. К этим методам относятся: фильтрация, центрифугирование и осаждение [2]. Несмотря на их широкое применение и относительную простоту, эти методы могут оказывать ограниченное воздействие на стойкие водонефтяные эмульсии. Это связано с тем, что ранее требования к подготовке воды были менее строгими, и качественная подготовка достигалась преимущественно за счет механических методов разделения эмульсии. Однако, с течением времени и эксплуатации месторождений, количество эмульсии, образующейся в процессе добычи, значительно возросло. Сегодня даже при применении высокоэффективных механических методов они могут быть неэффективными для разделения частиц эмульсии меньшего размера. Мелкая эмульсия обладает высокой степенью стойкости и может образовывать устойчивые коллоидные системы, затрудняющие её разделение механическими методами. Данная проблема может быть решена с применением химических методов разделения.

В данной статье особое внимание уделяется флокулянтам и коагулянтам, как эффективным химическим реагентам, способным улучшить процесс разделения водонефтяных эмульсий.

Флокулянт для очистки воды — это вещество, предназначенное для объединения мелких частиц загрязнителей в более крупные и стабильные флокулы, которые легко осаждаются/всплывают и отделяются от воды механическим способом. Механизм флокуляции в случае водоподготовки предполагает укрупнение капель нефти в воде посредством формирования полимерных мостиков, рисунок 1 [3].

Рисунок 1. Механизм флокуляции

Для улучшения работы флокулянтов применяются дополнительные вещества, называемые коагулянтами. Коагулянты – вещества, способствующие объединению частиц дисперсионной фазы в среде. Сам механизм коагуляции представляет собой нейтрализацию заряженных частиц и последующее их сближение силами Вандер-Ваальса (силы межмолекулярного притяжения, действующие между электрически нейтральными частицами [4]). Механизм коагуляции показан на рисунке 2 [3].

Рисунок 2. Механизм коагуляции

Таким образом процессы коагуляции и флокуляции являются дополнением друг друга и могут быть применены для очистки воды от нефти. Коагулянт позволит образовывать нефтяные флоки путем нейтрализации дисперсной фазы (нефти), а флокулянт будет способствовать объединению нефтяных флок, делая их структуру более прочной. Вследствие чего будут образовываться укрупненные хлопья нефти, которые будет легче удалить из воды [1]. Механизм очистки воды от нефти с использованием коагулянта и флокулянта представлен на рисунке 3.

Рисунок 3. Механизм очистки воды с использованием коагулянта и флокулянта

Применение флокулянтов и коагулянтов представляет собой эффективный химический метод, который может быть успешно применен в процессе водоподготовки на нефтедобывающих месторождениях. Однако для их практического внедрения необходимо провести обоснованный подбор по заданным параметрам конкретной эмульсии и произвести усовершенствование технологии подготовки воды путем внедрения нового оборудования.

Список литературы:

1. Коагуляция и флокуляция в водоподготовке: ключевые аспекты и методы обработки // Экодар : официальный сайт. – 2024. – URL: https://www.ekodar.ru/prom/water-wiki/interesno-pochitat/.
2. Образование, свойства и методы разрушения нефтяных эмульсий : метод. указ. / РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина; [под ред. Б. П. Туманян]. Москва : Изд-во РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2007. – 22 с.
3. Химические технологии подготовки подтоварной воды для закачки в пласт / Т. В. Ключенок // Российский нефтегазовый журнал о технологиях и оборудовании. Инженерная практика. – 2015. – № 1. – С. 88.
4. Шахпаронов М. И. Введение в молекулярную теорию растворов : учебное пособие / М. И. Шахпаронов. Москва : ГИТТЛ, 1956. – 502 с.