Л.И. Бондалетова
Промышленная экология
Учебное пособие / Том. политехн. ун-т. — Томск, 2002. — 168 с.

Глава 3. Нефтедобывающая промышленность

3.6. Методы очистки сточных вод, образующихся при бурении и добыче нефти и газа

Основными загрязняющими веществами сточных вод на предприятиях нефтяной и газовой промышленности являются нерастворимые и органические примеси, обычно находящиеся в стоках во взвешенном состоянии.

Грубодисперсные минеральные и органические загрязняющие вещества выделяют из сточных вод с помощью механических методов очистки (процеживание, отстаивание, разделение в поле центробежных сил на гидроциклонах или в центрифугах). Для отделения мелкодисперсных загрязняющих частиц широко используется фильтрование. Основные сооружения для отстаивания нефтесодержащих сточных вод ‑ нефтеловушки, в которых нефть или нефтепродукты выделяются из воды и всплывают на поверхность, а значительное количество твердых механических примесей оседает. На крупных нефтебазах, перекачивающих станциях и других объектах нефтяной промышленности применяют также мазутоловушки, бензо- и маслоловушки ‑ аналоги нефтеловушек.

Физико-химические методы очистки сточных вод находят все более широкое применение в качестве самостоятельного метода и в сочетании с другими видами очистки. Обусловлено это все возрастающим использованием на нефтегазовых предприятиях оборотных систем водоснабжения, требующих глубокой очистки сточных вод, а также стремлением к максимальному извлечению из стоков полезных продуктов с целью их повторного использования. Наиболее широко используются методы коагуляции, флотации, экстракции и некоторые другие. Все остальные методы (электрохимические, сорбционные, дистилляция, ректификация, перегонка с паром) не являются универсальными и используются, как правило, в системах локальной очистки. Они энергоемки и имеют ограничения по производительности.

Из химических методов очистки в нефтяной и газовой промышленности используются озонирование, хлорирование и умягчение воды. Озонирование применяют для глубокой очистки сточных вод, прошедших механическую, физико-химическую или биологическую очистку от растворенных в них нефтепродуктов и других органических примесей, а также сероводорода, тетраэтилсвинца, дезодорации (устранения специфического запаха нефтепродуктов) и бактериального обеззараживания воды.

Эффективность очистки от тетраэтилсвинца сточных вод озонированием составляет 90 %. Более глубокая очистка (до 100 %) возможна при использовании катализатора (силикагель). Концентрация озона при этом должна быть не менее 15 мг/л, а время контакта очищаемой воды с озоновоздушной смесью ‑ 1 ч.

Для удаления из сточных вод растворенных в них органических веществ часто применяют биологическое окисление в природных или искусственно созданных условиях. В первом случае используются почвы, проточные и замкнутые водоемы, во втором ‑ специально построенные для очистки сооружения (биофильтры, аэротенки и другие окислители различных конструкций). Содержание нефтепродуктов в сточных водах после биологической очистки составляет 5-10 мг/л при начальном содержании их 20-50 мг/л.

Очистка буровых сточных вод, утилизация отходов бурения

Коагуляция ‑ один из наиболее доступных и дешевых методов очистки буровых сточных вод. Цель коагуляции ‑ освобождение воды от нефти, мути, взвешенных веществ, физико-химические свойства которых не позволяют или делают нерациональным удаление их отстаиванием. Высокая эффективность очистки сточных вод достигнута при использовании сернокислого алюминия в качестве коагулянта. Очищенные таким методом буровые сточные воды по коррозионной активности соответствуют чистым водам, в большинстве случаев прозрачны. Их можно повторно использовать в технологических процессах бурения скважин. Для улучшения очистки сточную воду перед подачей на коагуляцию необходимо предварительно отстаивать от нефти и взвешенных частиц в шламовых амбарах.

Методы очистки буровых сточных вод: фильтрация, центрифугирование, окисление органических примесей озоном с последующим использованием вод в оборотном водоснабжении не получили широкого распространения.

Методы очистки пластовых вод

Для очистки пластовых и в целом промысловых сточных вод наиболее широко в нефтяной и газовой промышленности применяют самый простой и дешевый способ ‑ отстой в резервуарах-отстойниках. Однако такой способ не всегда обеспечивает необходимую степень очистки. Дополнительно используют фильтры, гидроциклоны. С помощью флотации из сточных вод удаляют эмульгированные нефтепродукты и твердые частицы, которые не задерживаются в нефтеловушках. Для повышения эффективности флотационной очистки применяют различные коагулянты (водные растворы глинозема, хлорного железа и др.). Продолжительность нахождения сточной воды во флотаторах 10-20 мин.

Для очистки сильно эмульгированных стоков применяют электрофлотаторы ‑ в результате электролиза сточной воды под действием постоянного электрического тока очищаемая вода насыщается микропузырьками. Обработки сточных вод в электрическом поле микродуговыми разрядами позволяет разлагать органические соединения под действием образующегося при этом озона.

Использование на нефте- и газодобывающих предприятиях сооружений, включающие каскады биологической и механической очистки сточных вод, малоэффективно из-за их громоздкости и большой стоимости. Капитальные затраты на их строительство достигают 30 % от стоимости предприятий. Высокоэффективно сочетание различных методов очистки промысловых сточных вод, например отстаивания или электрофлотации и метода микродугового разряда.

Утилизация нефтепромысловых сточных вод для поддержания пластовых давлений на разрабатываемых нефтяных месторождениях позволит решить проблему защиты водоемов от загрязнения.

Кроме загрязнения окружающей среды пластовые воды вызывают интенсивную коррозию нефтепромыслового оборудования из-за наличия остаточного газа, механических примесей, растворенных солей, кислорода, химических реагентов, продуктов коррозии, а также появления в них на поздней стадии разработки месторождения сероводорода в результате жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий. Коррозия приводит к нарушению герметичности колонн, а попадающие в почву сточные воды вызывают засоление почвы и грунтовых источников питьевой воды. В связи с этим пластовые воды обрабатывают ингибиторами коррозии, на внутреннюю поверхность трубопроводов и рабочих органов насосов, предназначенных для перекачки сточных вод, наносят защитные полимерные покрытия, проводят мероприятия по предотвращению попадания в них кислорода, кислотных и щелочных стоков, отделению газа и песка.

Для борьбы с бактериальным заражением в пласты закачивают сильноминерализованные воды с добавлением в них бактерицидов ‑ химических реагентов, ядовитых для сульфатвосстанавливающих бактерий.

В целом для защиты окружающей среды от загрязнения пластовыми водами необходимо проведение следующих мероприятий: обеспечение глубокой очистки промысловых сточных вод; широкое применение антикоррозийных покрытий и химических реагентов для защиты от коррозии нефтедобывающего оборудования; полное использование получаемых на промыслах сточных вод в системе поддержания пластового давления; контроль за состоянием поверхностных вод и качеством сточных вод, используемых в системе поддержания пластового давления.