Спосіб очищення бурових стічних вод і пристрій для його реалізації

Реферат: Спосіб очищення бурових стічних вод та пристрій для його здійснення стосуються нафтогазової галузі і можуть бути використаними для утилізації стічних вод, які утворились при бурінні нафтових або газових свердловин. Стічну воду витримують у відстійнику, перемішують з розчином гідроксиду кальцію у ємності з лопатевою мішалкою. Через фільтраційний пристрій нагнітають у другий відстійник, у якому освітлюють оцтовою кислотою. Пристрій містить зв'язані послідовно відстійник, ємність з лопатевою мішалкою, помпу, фільтраційний пристрій і другий відстійник, а також другу ємність з лопатевою мішалкою. Другий відстійник зв'язаний з блоком формування лінійної струмини, виконаним з можливістю її плавного руху над поверхнею стічної води у відстійнику, потоку. Очищена вода придатна для приготування бурових розчинів, рідин для капітального ремонту свердловин та закачування в нагнітальну свердловину. 2 н. п. ф-ли, 3 іл. UA 106589 C2 (12) UA 106589 C2 UA 106589 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до нафтогазової галузі і може бути використаним для утилізації промислових стічних вод, які утворились при бурінні нафтових або газових свердловин. Відомий спосіб очищення бурових стічних вод (п. RU 2168468, C02F 1/56, C02F 11/14, B01D 21/01), за яким стічну воду механічно перемішують з хімічним реагентом, який має властивості флокулянту, у відстійнику і витримують до утворення осаду. Обробляють продуктом взаємодії пероксиду водню з вибраними із групи водорозчинних аміно-, боро- або силікатовмісних оксиз'єднань. Повторно перемішують з хімічним реагентом, який має властивості флокулянту, і витримують до утворення осаду, обробляють на центрифузі. Збігаються з суттєвими ознаками способу очищення бурових стічних вод ознаки, за якими стічну воду витримують у першому відстійнику до утворення осаду, механічно перемішують з хімічним реагентом, який має властивості флокулянту, у ємності з лопатевою мішалкою, витримують повторно до утворення осаду. Недоліком відомого способу очищення бурових стічних вод є надмірні витрати часу для вибору оптимальних реагентів для обробки бурових стічних вод. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу очищення бурових стічних вод, в якому шляхом зміни операцій технологічного процесу зменшено витрати часу для вибору оптимальних реагентів для обробки бурових стічних вод. Збігаються з суттєвими ознаками пристрою для очищення бурових стічних вод перший відстійник, фільтраційний пристрій, вихід якого зв'язаний з входом другого відстійника. Недоліком відомого пристрою для очищення бурових стічних вод є надмірне використання електроенергії. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення пристрою для очищення бурових стічних вод, в якому шляхом зміни операцій технологічного процесу зменшено використання електроенергії. Відомий пристрій для очищення бурових стічних вод (п. RU 2331455, BO ID 21/00, C02F 1/34, C02F 1/74), вибраний за прототип, який містить зв'язані перший і два додаткових відстійники, у яких розташовані багатоканальні генератори в діапазонах частот: звукового 2-10 кГц, верхнього звукового 10-20 кГц, ультразвукового - більше20 кГц, додатковий відстійник з генератором інфразвукового діапазонів частот від 20 Гц до 2 кГц. Вихід першого відстійника опосередковано зв'язаний з першим входом першої ємності з лопатевою мішалкою, другий вхід якої зв'язаний з виходом другої ємності з лопатевою мішалкою. Містить другий відстійник Збігаються з суттєвими ознаками пристрою для очищення бурових стічних вод перший відстійник, вихід якого зв'язаний з першим входом першої ємності з лопатевою мішалкою, другий вхід якої зв'язаний з виходом другої ємності з лопатевою мішалкою, і другий відстійник. Недоліком відомого пристрою для очищення бурових стічних вод є надмірне використання електроенергії та загроза негативного впливу потужного електромагнітного випромінювання на обслуговуючий персонал. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення пристрою для очищення бурових стічних вод, в якому шляхом зміни конструкції зменшено використання електроенергії та загрозу негативного впливу електромагнітного випромінювання на обслуговуючий персонал. Відомий спосіб очищення промислових стічних вод (п. RU 2331455, BO ID 21/00, C02F 1/34, C02F 1/74), вибраний за прототип, за яким стічну воду витримують у першому відстійнику до утворення осаду і періодично стимулюють осадоутворення впливом акустичних хвиль звукового, ультразвукового діапазонів частот, у додатковому відстійнику - впливом хвиль інфразвукового діапазону частот. Механічно перемішують стічну воду з хімічним реагентом, який має властивості коагулянту або флокулянту, у ємності з лопатевою мішалкою, який вводять поблизу зливу стічної води у другий відстійник. Витримують стічну воду у другому відстійнику до утворення осаду, Збігаються з суттєвими ознаками способу очищення бурових стічних вод ознаки, за якими стічну воду витримують у першому відстійнику до утворення осаду, механічно перемішують з хімічним реагентом, який має властивості коагулянту або флокулянту, у ємності з лопатевою мішалкою, витримують у другому відстійнику до утворення осаду. Недоліком відомого способу очищення бурових стічних вод є надмірне використання електроенергії та загроза негативного впливу потужного електромагнітного випромінювання на обслуговуючий персонал. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу очищення бурових стічних вод, в якому шляхом зміни операцій технологічного процесу зменшено використання електроенергії та загрозу негативного впливу електромагнітного випромінювання на обслуговуючий персонал. 1 UA 106589 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Відомий пристрій для очищення бурових стічних вод (п. RU 2100566, Е21В 21/06, C02F 9/00), який містить перший відстійник, вихід якого зв'язаний з першим входом центрифуги. Вихід центрифуги зв'язаний з камерою обробки бурових стічних вод озоном, вихід якої зв'язаний з входом фільтраційного пристрою. Вихід фільтраційного пристрою зв'язаний з входом другого відстійника, вихід якого зв'язаний з входом блока електродіалізаторів. Збігаються з суттєвими ознаками пристрою для очищення бурових стічних вод перший відстійник, фільтраційний пристрій, вихід якого зв'язаний з входом другого відстійника. Недоліком відомого пристрою для очищення бурових стічних вод є надмірне використання електроенергії. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення пристрою для очищення бурових стічних вод, в якому шляхом зміни операцій технологічного процесу зменшено використання електроенергії. Відомий пристрій для очищення бурових стічних вод (п. RU 2331455, B01D 21/00, C02F 1/34, C02F 1/74), вибраний за прототип, який містить зв'язані перший і два додаткових відстійники, у яких розташовані багатоканальні генератори в діапазонах частот: звукового 2-10 кГц, верхнього звукового 10-20 кГц, ультразвукового - більше20 кГц, додатковий відстійник з генератором інфразвукового діапазонів частот від 20 Гц до 2 кГц. Вихід першого відстійника опосередковано зв'язаний з першим входом першої ємності з лопатевою мішалкою, другий вхід якої зв'язаний з виходом другої ємності з лопатевою мішалкою. Містить другий відстійник Збігаються з суттєвими ознаками пристрою для очищення бурових стічних вод перший відстійник, вихід якого зв'язаний з першим входом першої ємності з лопатевою мішалкою, другий вхід якої зв'язаний з виходом другої ємності з лопатевою мішалкою, і другий відстійник. Недоліком відомого пристрою для очищення бурових стічних вод є надмірне використання електроенергії та загроза негативного впливу потужного електромагнітного випромінювання на обслуговуючий персонал. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення пристрою для очищення бурових стічних вод, в якому шляхом зміни конструкції зменшено використання електроенергії та загрозу негативного впливу електромагнітного випромінювання на обслуговуючий персонал. Задача вирішується тим, що в способі очищення бурових стічних вод, за яким стічну воду витримують у першому відстійнику до утворення осаду, механічно перемішують з хімічним реагентом, який має властивості коагулянту або флокулянту, у ємності з лопатевою мішалкою, витримують у другому відстійнику до утворення осаду, згідно з винаходом як хімічний реагент використовують розчин гідроксиду кальцію, після механічного перемішування стічну воду витримують у ємності з лопатевою мішалкою до утворення осаду і нагнітають у другий відстійник через фільтраційний пристрій, стічну воду у другому відстійнику освітлюють оцтовою кислотою шляхом зрошування її поверхні. Задача вирішується тим, що в пристрої для очищення бурових стічних вод, який містить перший відстійник, вихід якого зв'язаний з першим входом першої ємності з лопатевою мішалкою, другий вхід якої зв'язаний з виходом другої ємності з лопатевою мішалкою, і другий відстійник, згідно з винаходом, вихід першої ємності з лопатевою мішалкою зв'язаний через помпу з входом додатково введеного фільтраційного пристрою, вихід якого зв'язаний з входом другого відстійника, верх якого зв'язаний з блоком формування лінійної струмини, виконаним з можливістю її плавного руху над поверхнею стічної води. Сукупність наведених основних ознак способу очищення бурових стічних вод вирішує поставлену задачу. Використання електроенергії зменшено завдяки заміни операцій стимулювання осадоутворення у великому об'ємі бурових стічних вод впливом акустичних хвиль звукового, ультразвукового діапазонів частот операціями, які містять оптимізовану хімічну обробку і фільтрування. Практично ліквідована загроза негативного впливу потужного електромагнітного випромінювання на обслуговуючий персонал. Хімічні реагенти, які використовуються, проявляють універсальні властивості для очистки у запропонованій послідовності їх застосування. Як додатковий позитивний ефект - це цілковита їх безпечність. Сукупність наведених основних ознак пристрою для очищення бурових стічних вод вирішує поставлену задачу. Використання електроенергії зменшено завдяки конструктивній заміні енергоємних блоків пристрою на нові менш енергоємні. Оптимізовано другий відстійник з блоком формування лінійної струмини. Це забезпечує ефективну реалізацію пропонованого способу очищення бурових стічних вод переважно з використанням хімічних реагентів. На фіг. 1 схематично зображено структурну схему пристрою для очищення бурових стічних вод, на фіг. 2 - загальний вид другого відстійника, у розрізі, фіг. 3 - загальний вид другого відстійника, вид зверху. 2 UA 106589 C2 5 10 15 20 25 Пристрій для очищення бурових стічних вод містить перший відстійник 1, вихід якого зв'язаний за допомогою мотопомпи 2 з першим входом першої ємності 3 з лопатевою мішалкою 4. Вихід другої ємності 5 з лопатевою мішалкою 6 зв'язаний за допомогою мотопомпи 7 з другим входом ємності 3. Вихід ємності 3 зв'язаний за допомогою мотопомпи 8 з входом фільтраційного пристрою 9, вихід якого зв'язаний з входом другого відстійника 10, який також зображений стрілкою 11. Бурова стічна вода 12 розділена перетинкою 13. Блок формування лінійної струмини містить короб 14 з освітлювальним розчином 15, які виконані з можливістю плавного руху вздовж напрямних 16 за стрілкою 17 і навпаки. Внизу короба 14 міститься щілина, закрита від освітлювального розчину 15 поворотним вентилем 18, виконаним як вал з пропускними отворами, з ущільнювачем і ручкою для його обертання, які на рисунку не показані. Штурвал 19 зв'язаний з механізмом переміщення короба 14 вздовж напрямних 16, який може бути зв'язаний з електроприводом. Стрілками 20 показано напрямки руху границі проникнення освітлювального розчину 15 в бурову стічну воду 12. Робота пристрою для очищення бурових стічних вод за запропонованим способом реалізується таким чином. Стічну воду витримують у першому відстійнику 1 до утворення осаду і за допомогою мотопомпи 2 перекачують у першу ємність 3 з лопатевою мішалкою 4. У другій ємності 5 приготовляють з використанням лопатевої мішалки 6 розчин гідроксиду кальцію у вигляді „вапняного молока" або „вапняної води". Цей розчин має властивості коагулянту або флокулянту в залежності від характеристик забруднень стічних вод і підібраної його концентрації. Розчин гідроксиду кальцію за допомогою мотопомпи 7 перекачують в ємність 3 у кількості, яка складає біля 3 % від об'єму стічної води в ємності 3. Лопатевою мішалкою 4 перемішують отриману суміш протягом 10-15 хв. і залишають відстоятись. Як універсальний очищувач гідроксид кальцію частково дисоціює з утворенням гідроксильної групи, вступає в реакцію і сприяє осіданню присутніх у бурових стічних водах іонів металів, солей та органічних сполук. Приклад реакцій: Ca(OH)2  Na 2SO3  CaSO3  H2O Ca(OH)2  Ca(HCO 3 )2  2CaCO3  2H2O (зменшує карбонатну жорсткість води). Також гідроксид кальцію взаємодіє з розчиненим у воді вуглецевим газом: 30 35 40 45 Ca(OH)2  CO 2  CaSO3  H2O . Ця реакція є екзотермічною, що позитивно впливає на протікання інших реакції. Особливість очищення бурових стічних вод гідроксидом кальцію полягає в тому, що в результаті з'являється помутніння, викликане присутністю солі CaCO3 , яка утворює колоїдний розчин, що важко піддається очищенню фізичними методами. Через 1,5-2 год. бурову стічну воду за допомогою мотопомпи 8 прокачують через фільтраційний пристрій 9 в другий відстійник 10. Перетинка 13 слугує бар'єром для затримки вірогідних важких домішок при заливанні бурової стічної води згідно з напрямком 11. При цьому воду практично повністю очищають від продуктів реакції та домішок, які ще залишились. Якість цієї операції забезпечують оптимальним підбором фільтруючих елементів та типу фільтраційного пристрою. Для фінішного очищення бурову стічну воду в другому відстійнику 10 освітлюють додаванням розчину оцтової кислоти 15 концентрацією біля 10 %. Короб 14 розташовують біля перетинки 13 і наливають у нього цей розчин при закритому поворотному вентилі 18, який відкривають одночасно з плавним переміщенням короба 14 штурвалом 19 вздовж напрямних 16 за напрямком 17. Розчин оцтової кислоти у вигляді лінійної струмини зрошує поверхню бурової стічної води 12 і завдяки порівняно більшої щільності проникає в її об'єм. Разом з рухом границі проникнення освітлювального розчину 15 в бурову стічну воду 12 відбувається хімічна реакція оцтової кислоти з карбонатом кальцію: CH3COOH  CaCO3  H2CO3  2Ca(CH3COO)2 50 55 Експериментально встановлено, що цей рух границі проникнення за напрямками 20 більш ефективно освітлює бурову стічну воду 12, ніж перемішування компонентів реакції механічною мішалкою 6. Оцтова кислота 15 взаємодіє також з основними оксидами і основами з утворенням солей, іонами активних металів і осаджує білкові компоненти суспензії. В процесі очищення є можливість відрегулювати потрібний показник pH розчину, оскільки при додаванні гідроксиду кальцію він підвищується, а при додаванні оцтової кислоти - знижується. Використання гідроксид кальцію і оцтової кислоти у запропонованих способі і пристрої у сукупності ознак винаходу дозволяють досягти ступеня очищення бурових стічних вод з такими показниками: 1) наявність полімерів 0-0,2 %; 2) наявність глинистої фази 0-3 кг/м3; 3) наявність механічних домішок - 0 %; 4) pH 5-9; 5) нафтопродукти - до 50 мг/л; 6) прозора. 3 UA 106589 C2 5 Основне обладнання, яке при цьому використовують, може бути мобільно перевезено від одної свердловини до іншої, яка накопичила в амбарах бурові стічні води. Результати дослідної експлуатації вказаних способу і пристрою показали, що очищена бурова стічна вода відповідає нормам стандарту СОУ 73.1-41-11.00.01:2005 „Охорона довкілля. Природоохоронні заходи під час споруджування свердловин на нафту і газ". Очищена вода придатна для приготування бурових розчинів, рідин для капітального ремонту свердловин та закачування в нагнітальну свердловину. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 1. Спосіб очищення бурових стічних вод, за яким стічну воду витримують у першому відстійнику до утворення осаду, механічно перемішують з хімічним реагентом, який має властивості коагулянту або флокулянту, у ємності з лопатевою мішалкою, витримують у другому відстійнику до утворення осаду, який відрізняється тим, що як хімічний реагент використовують розчин гідроксиду кальцію, після механічного перемішування стічну воду витримують у ємності з лопатевою мішалкою до утворення осаду і нагнітають у другий відстійник через фільтраційний пристрій, стічну воду у другому відстійнику освітлюють оцтовою кислотою шляхом зрошування її поверхні. 2. Пристрій для очищення бурових стічних вод, який містить перший відстійник, вихід якого зв'язаний з першим входом першої ємності з лопатевою мішалкою, другий вхід якої зв'язаний з виходом другої ємності з лопатевою мішалкою, і другий відстійник, який відрізняється тим, що вихід першої ємності з лопатевою мішалкою зв'язаний через помпу з входом додатково введеного фільтраційного пристрою, вихід якого зв'язаний з входом другого відстійника, верх якого зв'язаний з блоком формування лінійної струмини, виконаним з можливістю його плавного руху над поверхнею стічної води. 4 UA 106589 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5