Обзор методов борьбы с сероводородом при добыче нефти



Статья посвящена вопросам обзора методов борьбы с сероводородом при нефтедобыче, приведена классификация методов борьбы с сероводородом и связанными с ним осложнениями при добыче нефти.

Ключевые слова: добыча нефти, сероводород, надежность, методы нейтрализации, вихревой эффект, вихревой аппарат

Известные в настоящее время способы борьбы с сероводородом и связанными с ним осложнениями в процессах добычи, сбора и подготовки нефти по их функциональной направленности рекомендовано делить на четыре группы [1]:

‒ удаление сероводорода из продукции скважин;

‒ профилактика образования биогенного сероводорода;

‒ профилактика сероводородной коррозии нефтепромыслового оборудования;

‒ профилактика образования отложений сульфида железа в продуктивном пласте и скважинном оборудовании.

Данные способы связаны между собой и могут применяться по отдельности или в комплексе как в отдельных элементах нефтепромысловой системы «пласт-скважина-наземное оборудование», так и во всей этой системе в целом. При выборе способов и методов борьбы с сероводородом в каждом конкретном случае необходимо, прежде всего, определить его происхождение и причину появления в продукции нефтяных скважин.

Если в составе пластовой нефти какого-то месторождения изначально присутствует реликтовый сероводород, бесполезно решать проблему борьбы с ним путем его удаления в продуктивном пласте или скважине. Тогда прежде всего необходимо максимально ограничить выделение и накопление газообразного сероводорода в скважине. При этом данные методы эффективнее использовать в системе сбора и подготовки скважинной продукции, а в системе «пласт-скважина» — очень редко, для обеспечения безопасных условий работы при проведении подземных ремонтов скважин.

Удаление сероводорода из продукции нефтяных скважин возможно двумя путями [2]:

‒ физическими способами (дегазацией нефти);

‒ химическими методами нейтрализации сероводорода.

Среди физических способов, основающихся на десорбции молекул сероводорода в газовую фазу, выделяют три основных:

‒ сепарацию;

‒ ректификацию;

‒ отдувку.

Физические способы извлечения сероводорода из продукции нефтяных скважин используют при промысловой подготовке нефти. При подготовке нефтей с небольшим содержанием сероводорода и при небольших газовых факторах процесс сепарации эффективен, так как удаляется основное количество сероводорода из продукции скважин. Для повышения степени извлечения сероводорода из нефти при ее сепарации, а также как самостоятельный способ очистки нефти от сероводорода применяют способ отдувки нефти углеводородным газом, реализуемый в специальных аппаратах колонного типа [3]. Для нефтей с высоким содержанием сероводорода его удаление может быть достигнуто применением способа ректификации нефти. Процесс ректификации нефти позволяет получать низкое содержание сероводорода в товарной нефти при малых ее потерях [1].

Химические методы удаления сероводорода в продукции нефтяных скважин основаны на его экстракции растворами химических реагентов (поглотителей сероводорода) и их условно делят на три основных [4]:

‒ нейтрализация с получением органических соединений серы (сульфидов, меркаптанов, дисульфидов);

‒ нейтрализация с получением неорганической соли (сульфида, сульфита, сульфата);

‒ окислительно-восстановительный метод с получением серы.

Выбор метода определяется с точки зрения технологической и экономической эффективности, доступностью химического реагента и отсутствием побочных явлений в процессах добычи, транспорта и подготовки нефти. Для удаления сероводорода в продукции добывающих скважин применение химических реагентов с получением органических соединений серы считается наиболее эффективным [4].

Для профилактики образования биогенного сероводорода в нефтепромысловых системах необходимо применять специальные методы подавления развития биоценоза. Известные способы борьбы с микроорганизмами, применяемые в различных промышленных и хозяйственных отраслях, можно разделить на физические и химические методы [1]. К физическим относятся: методы удаления биологических отложений (механическое удаление, гидромеханическая и гидропневматическая обработка поверхностей), нанесение на защищаемые поверхности необрастающих покрытий, различные обработки защищаемой среды (термообработка, электро- и ультразвуковая обработка, применение ультрафиолетового излучения и гамма-облучения, обработка коагулянтами). К химическим методам относятся: озонирование и обработка бактерицидами — веществами, подавляющими жизнедеятельность бактерий.

Наиболее надежным и широко применяемым методом подавления жизнедеятельности микроорганизмов и предотвращения образования биогенного сероводорода в нефтепромысловой системе «пласт-скважина-наземное оборудование» считается использование бактерицидов. В настоящее время известно большое множество химических соединений (органических и неорганических), обладающих бактерицидными свойствами: галогены, окислы азота, двуокись хлора, перекись водорода, медьсодержащие и другие соединения. Но на практике в нефтедобывающей отрасли используется сравнительно небольшое количество бактерицидов, что обусловлено, в первую очередь, ограниченностью сырьевой базы, высокой стоимостью производства бактерицидных соединений и повышенными требованиями к их качеству. До настоящего времени для подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ) в промысловых условиях часто используются раствор формалина и высокоминерализованные сточные воды хлоркальциевого типа.

Удаление сероводорода в продукции добывающих скважин дает возможность уменьшить развитие сероводородной коррозии и образование отложений сульфида железа в нефтепромысловом оборудовании, а применение бактерицидов для снижения сульфатредукции позволяет уменьшить или полностью устранить микробиологическую составляющую коррозионных разрушений и повышает эффективность антикоррозионных работ на нефтяных промыслах.

Существующие методы противокоррозионной защиты нефтепромысловых объектов можно условно разделить на технологические и технические. Технологические методы заключаются в направленном изменении технологии добычи, подготовки и транспортирования нефти, газа и воды, способствующем снижению коррозии оборудования. Технические методы включают в себя применение специальных средств и материалов для защиты оборудования от коррозии (ингибиторов коррозии [5], бактерицидов, защитных покрытий, коррозионно-стойких материалов, металлов и сплавов, электрохимической защиты). Указанные методы можно применять отдельно или комплексно, исходя из конкретных условий эксплуатации оборудования. При этом на месторождениях сероводородсодержащих нефтей наибольшее распространение среди известных методов борьбы с коррозией получило применение ингибиторов коррозии и оборудования из коррозионно-стойких материалов.

Применение волновых воздействий позволяет повысить эффективность массообмена в химико-технологических процессах и создавать компактные аппараты на их основе. При этом энергия потока, для этих аппаратов, бывает достаточной для создания эффективного кавитационно-вихревого режима.

Таким образом, можно схематично изобразить общую классификацию методов борьбы с сероводородом и связанными с ним осложнениями при добыче нефти (рис.1).

Рис. 1. Классификация методов борьбы с сероводородом и связанными с ним осложнениями при добыче нефти

При добыче сероводородсодержащих нефтей проблема повышения эффективности эксплуатации и экологической безопасности нефтепромысловых систем, включающих в себя продуктивные пласты, скважины и наземное оборудование, является актуальной и на сегодняшний день.

В создавшихся условиях развития рыночных отношений наблюдается тенденция к применению малогабаритных автоматизированных установок в блочно-агрегатном исполнении, что диктуется экономией энергетического потенциала. Использование вихревого эффекта при совершенствовании существующих систем нефтесбора и промысловой подготовки нефтяного газа, разработке новых, энергосберегающих технологий все более актуальна.

Как и во всех других отраслях промышленности, интенсификация нефтехимических производств характеризуется увеличением выпуска конечного продукта. Интенсификация производства достигается как за счет роста скоростей химических реакций, температур, нагрузок, давления (параметров технологического процесса), так и за счет применения принципиально новых технологий и воздействий на ход технологических процессов [5].

Современные прогрессивные технологические процессы должны быть непрерывными и протекать с большими скоростями при условии эффективности и комплексного использования сырья и энергии. С исключением возможности загрязнения окружающей среды. Необходимо, чтобы повышение эффективности процессов проходило за счет уменьшения затрат рабочего времени на получение единицы продукции и сопровождалось снижением материальных и энергетических затрат при одновременном улучшении качества. Широкие возможности для интенсификации ряда существующих процессов создает применение вихревых аппаратов.

Литература:

1. Эксплуатация залежей и подготовка нефти с повышенным содержанием сероводорода / Г. Н. Позднышев, Т. П. Миронов, А. Г. Соколов, В. М. Глазова, С. П. Лесухин, В. Г. Янин //Обзор, информ. Сер. Нефтепромысловое дело. -М: ВНИИОЭНГ. -1984. -Вып. 16 (88). -84с.

2. Резяпова И. Б. Сульфатвосстанавливающие бактерии при разработке нефтяных месторождений / И. Б. Резяпова. -Уфа: Гилем, 1997. -51с.

3. Афанасьев А. И. Энергосберегающая технология очистки газа / А. И. Афанасьев и [др.] // Повышение эффективности процессов переработки газа и газового конденсата: Сборник научных трудов. М.: ВНИИГАЗ, 1995. — Ч. 1. -С. 19–26.

4. Масланов А. А. Предотвращение осложнений при добыче высокосернистой нефти /А. А. Масланов // Современные наукоемкие технологии. -2005. -№ 11.-С.59.

5. Шаймарданов В. Х. Разработка высокоэффективной технологии очистки нефти от газа. / В. Х. Шаймарданов, Е. П. Масленников, У. Е. Усанов // Роснефть. — 2007. — № 4. — С. 59–61.