Способ получения тампонажных рассолов из природных минерализованных вод и установка для его осуществления

Способ получения тампонажных рассолов из природных минерализованных вод и установка для его осуществления

Реферат

 

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности и касается способа получения тампонажных рассолов из природных минерализованных вод и установки для его осуществления. Способ основан на электродиализном концентрировании природных вод, основным компонентом которых является хлорид натрия, с получением потока диализата и концентрированного рассола. Электродиализ проводят в гальваностатическом режиме при плотности тока 150 - 200 А/м² до плотности рассола 1100 - 1110 кг/м³. Поток диализата с содержанием солей 4,0 - 4,5 кг/м³ делят на два потока, количественное соотношение которых определяется содержанием карбонат- и бикарбонат ионов в составе исходной минерализованной воды. Меньший по объему поток направляют в трехтрактный электродиализатор, где осуществляют конверсию хлорида натрия с получением кислого и щелочного растворов. Щелочной раствор подают на стадию водоподготовки, включающую дегазацию и аэрацию воды. Поток кислого раствора смешивают с минерализованной водой перед ее гальваностатическим электродиализом. Полученный после электродиализа солевой рассол подвергают упариванию с получением насыщенного рассола, используемого для приготовления тяжелых тампонажных растворов. Упаривание солевых растворов осуществляют за счет тепла, полученного при сжигании попутного газа, путем прямого контакта с рассолом в пенном слое. В процессе дегазации на стадии водоподготовки осуществляют отделение из воды газовой фазы, в основном метана, который используют для сжигания и получения теплоносителя. В процессе аэрирования при использовании сеноманской воды осуществляют очистку воды от железа, а также от органических примесей при использовании подтоварной воды, добываемой попутно с нефтью. Установка включает обсадную колонну, насос для перекачки минерализованной воды, устройство, позволяющее получить рассол с высокой концентрацией солей, выполненное на базе электродиализного аппарата, емкость для сбора концентрированного солевого раствора и диализата, устройство для получения кислого и щелочного раствора и емкости для их сбора, выпарной аппарат для получения насыщенного солевого рассола, а также опреснительное устройство для дальнейшего потенциостатического обессоливания диализата, полученного при гальваностатическом электродиализе исходной воды. Предусмотрены дегазатор-отстойник, аэратор-флотатор, фильтр для отделения осадка гидроксида железа и твердых взвесей и шламовый накопитель. Все аппараты связаны между собой трубопроводами и арматурой и снабжены насосами для перекачки технологических растворов и рассола. Входящий в состав установки фильтр представляет собой металлический корпус с установленным внутри коллектором и вертикальными цилиндрическими фильтрующими элементами. Технический эффект - получение тампонажных рассолов максимального солесодержания из природных минерализованных вод при минимальных затратах энергии и без применения каких-либо химических реагентов. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 5 табл., 7 ил.

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, а более точно касается способа получения тампонажных рассолов из природных минерализованных вод (содержание солей 15-20 кг/м³) и установки для его осуществления.

Известен способ получения тампонажных рассолов, основанный на растворении твердых минеральных солей (NaCl, CaCl₂, MgCl₂) в воде с доведением получаемых рассолов до заданной плотности [1].

Растворение твердых минеральных солей осуществляют с использованием преимущественно сеноманской воды путем гидродинамического перемешивания компонентов в циркуляционном режиме.

Недостатком способа является его неэкономичность ввиду высокой стоимости применяемых солей, высокое содержание нерастворимых минеральных примесей в готовом рассоле, большая доля ручного труда при приготовлении рассола, а также дополнительное поступление привозных солей в экосистему нефтедобывающих регионов.

Известен способ обессоливания и концентрирования природных, сточных и других вод путем применения электродиализа [2], отличающийся тем, что, с целью предотвращения осадкообразования на мембранах, электродиализ ведут в электродиализаторе с чередующимися камерами концентрирования и обессоливания с подпиткой камер обессоливания, причем в камеры обессоливания через одну, начиная от электродных камер, подают раствор электролита, содержащий осадкообразующие ионы, в количестве меньшем, чем соответствующее их произведение растворимости в камерах концентрирования. Однако данный способ невозможно реализовать без применения чистых растворов NaCl, которые также необходимо готовить из привозной соли. К недостаткам данного способа следует также отнести малую производительность электродиализных аппаратов по рассолу и сложность технологической обвязки оборудования. Кроме того, способ не предусматривает удаления железа из минерализованных вод, что приводит к быстрому отравлению катионообменных мембран в электродиализных аппаратах в случае наличия железа в исходных водах. Этот способ выбран в качестве прототипа для поучения тампонажных рассолов.

Известна установка для водоподготовки [3], включающая трубопровод исходной воды, вентили для регулирования расхода воды, электродиализатор, декарбонизатор и механический фильтр, соединенные между собой посредством трубопроводов и арматуры. Установка позволяет обеспечить очистку воды от механических примесей и предотвратить образование карбонатных осадков на мембранах в камерах концентрирования. Однако недостатком данной установки является невозможность очистки воды от ионов железа и снижение солесодержания минерализованной воды перед электродиализом за счет осаждения плохо растворимых карбонатов и гидроокисей щелочноземельных элементов.

Известна промышленная опреснительная электродиализная установка ЭДУ-1 [4] , выполненная в виде агрегата, состоящего из электродиализных аппаратов, насосов, баков, источника питания и пульта управления, соединенных между собой посредством трубопроводов, арматуры и электрических кабелей. Установка позволяет из потока слабоминерализованной воды получать поток обессоленной воды и поток концентрата. К недостаткам данной установки следует отнести отсутствие в ее составе узлов, позволяющих очищать исходную воду от железа и механических примесей. Другим ее недостатком является невозможность получения концентрата плотностью более 1,05 т/м³ и невозможность ее работы с проектной производительностью при солесодержании исходной воды более 6 кг/м³.

Известны установки получения жидких солевых концентратов из солевых растворов методом выпаривания [5], включающие выпарные аппараты и конденсаторы отходящего пара с получением потока солевого концентрата и потока обессоленного конденсата. Однако установки данного типа очень энергоемки и эффективно работают при концентрации солей в исходной упариваемой жидкости не ниже 50 кг/м³.

Известна установка для добычи рассолов из буровых скважин [6], включающая обсадную колонну, подъемную трубу, насос для перекачки рассолов, утяжелитель рассолов, выполненный в виде устройства с выходами для утяжеленного рассола и легкой жидкости, снабженный двумя патрубками, подключенными к выходам. При этом утяжелитель рассолов может быть выполнен как в виде электродиализатора, так и в виде обратноосмотического фильтра. Однако данная установка не предусматривает в своем составе элементы очистки природных вод от механических примесей, ионов железа, остатков нефтепродуктов, что делает невозможным ее применение на практике. В установке также отсутствует узел дегазации воды, служащий для удаления горючих газов (метан, пропан), содержащихся, как правило, в сеноманской и подтоварных водах, что повышает риск создания взрывоопасной ситуации. Кроме того, с помощью данной установки невозможно получать концентраты с плотностью выше 1,12 т/м³. Описанные технические решения не могут служить прототипом заявляемого изобретения.

Сведения о способе получения тампонажных рассолов и установка для его реализации в литературе отсутствуют, т.е. предлагаемое изобретение не имеет прототипа.

Сущностью изобретения является способ получения тампонажных рассолов и установка для его осуществления, которые обеспечивают получение тампонажных рассолов максимального солесодержания из природных минерализованных вод при минимальных затратах энергии и без применения каких - либо химических реагентов.

Технический результат достигается тем, что по способу получения тампонажных рассолов из природных минерализованных вод, включающему механическую транспортировку минерализованной воды и ее электродиализное концентрирование с получением потока концентрированного рассола и потока диализата, согласно изобретению, перед электродиализом природную минерализованную воду дегазируют, аэрируют атмосферным воздухом, подвергают механической фильтрации, а электродиализ проводят в гальваностатических условиях при плотности тока 150-200 А/м² с получением потока рассола плотностью 1100 -1110 кг/м³ и потока диализата с солесодержанием 4,0 - 4,5 кг/м³, затем поток диализата делят на два потока в соотношении, определяемом по количественному содержанию в природной минерализованной воде карбонат- и бикарбонат-ионов, меньший из которых направляют в устройство для получения кислого и щелочного раствора, где получают поток щелочного раствора, смешиваемого с минерализованной водой на стадии дегазации или аэрации, и поток кислого раствора, смешиваемого с минерализованной водой перед ее электродиализом, и поток обессоленного диализата, смешиваемого с основным потоком исходного диализата, а их смесь подвигают электродиализу в потенциостатических условиях при напряжении 220-350 В с получением потока концентрата (солесодержание 15-20 кг/м³), смешиваемого с потоком кислого раствора и минерализованной воды (остаточное солесодержание 50-500 г/м³), а затем полученный методом электродиализа рассол подвергают упариванию с получением насыщенного рассола и потока конденсата при использовании в качестве хладагента опресненной воды, получаемой методом электродиализа.

Целесообразно, чтобы при использовании в качестве исходного сырья сеноманской воды, природную минерализованную воду для обеспечения глубокого окисления железа Fe⁺² в железо Fe⁺³ вначале дегазировали в течение 40-50 минут при атмосферном давлении и затем аэрировали атмосферным воздухом при соотношении потоков: 5-6 объемов воздуха на 1 объем воды, а при использовании в качестве исходного сырья подтоварной воды для обеспечения глубокой очистки ее от органических примесей, природную минерализованную воду вначале аэрировали атмосферным воздухом при соотношении потоков 25-30 объемов воздуха на 1 объем воды и затем дегазировали в течение 40-50 минут.

Использование в качестве фильтрующего материала, исключающего проскок железа, например, лавсанового нетканого материала типа дорнит при удельной нагрузке фильтрации под наливом 2,2-2,5 м³/м²ч позволяет обеспечить наиболее глубокую степень очистки воды от дисперсной фазы нерастворимых примесей при минимальных затратах и эксплуатационных расходах.

Применение операции упаривания рассола, осуществляемого путем прямого контакта в пенном слое рассола, полученного методом электродиализа, с высокотемпературным газообразным теплоносителем, полученным сжиганием попутного газа, например, газа, выделяющегося при дегазации природной минерализованной воды, позволяет повысить плотность тампонажного рассола до предельного для данной системы значения (насыщенный рассол) при минимальных эксплуатационных расходах и получение в качестве побочного продукта высокочистого конденсата, который может быть использован в хозяйственных целях на нефтяных месторождениях.

Проведение электродиализа минерализованных вод в гальваностатических установках при плотности тока 150-200 А/м² позволяет при минимальных энергозатратах обеспечивать максимальную производительность процесса получения рассола с оптимальной для данного метода плотностью в широком диапазоне концентраций солей в исходной минерализованной воде (от 4,5 г/л и выше), сводя при этом до минимума ее потребление.

Получение щелочного и кислого потоков и последовательное их смешивание с исходной минерализованной водой позволяет исключить образование нерастворимых осадков на мембранах в процессе электродиализа за счет предварительного удалении из исходной минерализованной воды карбонат-ионов в виде нерастворимого карбоната кальция при подщелачивании и разложения остаточных карбонат-ионов при последующем подкислении. При этом использование для получения щелочного и кислого потоков растворов диализата вместо исходной минерализованной воды снижает риск отложения в щелочном тракте аппарата нерастворимых соединений магния и кальция.

Проведение процесса электродиализа применительно к потоку диализата в потенциостатических условиях при напряжении 220-350 В, получаемого в качестве побочного продукта при электродиализе минерализованной воды в гальваностатических условиях, позволяет, во - первых, получать солевой концентрат, используемый в дальнейшем для поучения рассола, доводя таким образом коэффициент использования солей, содержащихся в исходной минерализованной воде, до максимально возможного значения, во - вторых, получать поток чистой опресненной воды, которая может быть использована на месторождении в зависимости от степени опреснения в качестве хозпитьевой воды или в качестве глубокоопресненной воды для подпитки в энергосистемы.

Технический результат достигается также тем, что установка для получения тампонажных рассолов из природных минерализованных вод снабжена дегазатором - отстойником, аэратором - флотатором с эжекторами и соединенным с воздуходувкой аэрационным устройством, фильтром, шламовым накопителем, соединенными между собой посредством трубопроводов и арматуры через насосы и напрямую с фильтром и баками электродиализного концентрационного устройства (17), соединенного посредством трубопровода и арматуры своим рассольным контуром через регулятор уровня (34) с выпарным аппаратом (33) и напрямую с накопителем насыщенного рассола (38), а своим диализным контуром с накопителем регенерационной жидкости (13) и через насос со сборником подогретой опресненной воды (37), напрямую с устройством для получения кислого и щелочного растворов (22), связанного посредством трубопровода и арматуры своим щелочным трактом с дегазатором - отстойником (3) и аэратором - флотатором (5), своим кислотным трактом с баками электродиализного концентрационного устройства (17), а диализным трактом с баком концентрата (27) электродиализного опреснительного устройства (24), соединенного своим концентрационным контуром с баком рассола (20) концентрационного электродиализного устройства (17), накопителем опресненной воды (29), соединенным посредством трубопровода и арматуры с опреснительным контуром (баки 27, 28) электродиализного опреснительного устройства (24), устройством для получения высокотемпературного газообразного теплоносителя (31), соединенного газоходами соответственно через компрессор с дегазатором - отстойником (3), через воздуходувку с атмосферным воздухом и напрямую с выпарным аппаратом (33), сборником насыщенного рассола (23), соединенного посредством трубопровода и арматуры с выпарным аппаратом (33), конденсатором пара (35), соединенного посредством газоходов с выпарным аппаратом (33) и атмосферой, а посредством трубопроводов с опреснительным контуром электродиализного опреснительного устройства (24), сборником конденсата (36) и сборником подогретой опресненной воды (37).

Входящий в состав установки фильтр представляет собой выполненный с уклоном корпус, снабженный патрубком для подачи воды на фильтрацию, расположенным в верхней части корпуса, патрубком для вывода сгущенной пульпы, расположенным в нижней точке днища корпуса, патрубком для вывода фильтрата, соединенным с установленным внутри корпуса коллектором, на котором с заданным шагом параллельно расположены вертикальные цилиндрические фильтрующие элементы, регулятором давления и уровня жидкости внутри корпуса фильтра, представляющим собой трубу, расположенную вертикально внутри корпуса, открытый конец которой находится на высоте, превышающей высоту верхней границы вертикальных цилиндрических фильтрующих элементов, а другой конец трубы выведен за пределы корпуса через его боковую поверхность и соединен через дроссель со шламовым накопителем, при этом вертикальные цилиндрические фильтрующие элементы выполнены в виде соосно установленных внутреннего и внешнего решетчатых цилиндрических каркасов, между которыми по торцам расположены нижние и верхние цилиндрические кольца, прикрепленные внутренними боковыми поверхностями выступов к каркасным элементам внутреннего каркаса с внешней его стороны, а торцами выступов соответственно к верхнему сплошному диску и нижнему диску с соосно закрепленным выходным патрубком, связывающим коллектор с внутренней полостью вертикального цилиндрического фильтрующего элемента, причем внутренний каркас выполнен таким образом, что его верхние и нижние части в местах соединения с кольцами расширены по диаметру относительно его основной средней части, кроме того, между цилиндрическими кольцами и внешним каркасом расположен рукав, выполненный из фильтрующего материала, а соосно внешнему каркасу с внешней его стороны установлен цилиндр, выполненный из мелкоячеистой сетки или металлотканного материала и закрепленный вместе с фильтрующим материалом в верхней и нижней частях фильтрующего элемента с помощью хомутов на уровне колец.

Предлагаемая установка для получения тампонажных рассолов из природных минерализованных вод, выполненная согласно изобретению, обеспечивает глубокую очистку исходного сырья от железа, дисперсной фазы примесей и нефтепродуктов, получение максимального количества рассола с предельной для метода электродиализа плотностью при минимальных затратах электроэнергии и сырья, получение опресненной воды в качестве побочного продукта, утилизацию содержащегося в исходном сырье природного газа с получением насыщенного рассола и конденсата водяного пара.

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и предлагаемыми чертежами, на которых: - фиг. 1 изображает аппаратурно-технологическую схему способа и установки получения тампонажных рассолов из природных минерализованных вод; - фиг. 2 изображает фильтрующий элемент фильтра; - фиг. 3 изображает график зависимости изменения степени концентрирования солей от числа циклов динамических испытаний на сеноманской и подтоварной водах; - фиг. 4 изображает график зависимости выхода по току от плотности тока при получении рассола методом электродиализа в гальваностатическом режиме; - фиг. 5 изображает график зависимости плотности рассола, получаемого электродиализным методом в гальваностатическом режиме, от плотности тока; - фиг. 6 изображает график зависимости объемной производительности электродиализного аппарата по рассолу от плотности тока; - фиг. 7 изображает график зависимости суммарных энергозатрат, приходящихся на 1 м³ рассола, получаемого методом электродиализа в гальваностатическом режиме, от плотности тока.

Сведения, подтверждающие возможность реализации изобретения, относящиеся к способу получения тампонажных рассолов из природных минерализованных вод и установки для его осуществления, приводятся ниже.

Аппаратурно-технологическая схема способа и установки получения тампонажных рассолов из природных минерализованных вод представлена на фиг. 1. Установка в своем составе содержит: - обсадную трубу (1) с глубинным насосом (2) для подачи природной (сеноманской) минерализованной воды; - дегазатор - отстойник (3) для удаления остатков газа и дисперсной фазы из природной минерализованной воды; - высоконапорный насос (4) для подачи осветленной минерализованной воды на аэрацию - флотацию через эжектор (6); - аэратор - флотатор (5) с эжекторами (6 и 7) и аэрационным устройством (8) для удаления остатков природного газа, флотирования нефтепродуктов, окисления железа (Fe⁺²) и растворенной органической фазы кислородом воздуха; - воздуходувку (9) для подачи атмосферного воздуха в аэрационное устройство (8); - отстойник-накопитель подтоварной воды (10); - высоконапорный насос (11) для подачи природной (подтоварной) минерализованной воды на аэрацию - флотацию через эжектор; - фильтр (12), представляющий собой корпус (51) с патрубком для подачи воды на фильтрацию (54), коллектором (50), вертикальными цилиндрическими фильтрующими элементами (49), патрубком для вывода фильтрата (56), нижним патрубком для вывода сгущенной пульпы (55), трубопроводной системы (52) с вентилем (53) для периодического удаления легкой фазы примесей из верхней зоны фильтра; - накопитель регенерационной жидкости (13), используемой для противоточной регенерации фильтра; - насос (14) для подачи диализата на регенерацию фильтра; - шламовый накопитель (15) для сбора пульпы, образующейся после регенерации фильтра; - насос (16) для возврата осветленной минерализованной воды в дегазатор - отстойник; - электродиализное концентрационное устройство (17) с насосами (18) и (19) и баками (20) и (21) соответственно для рассола и диализата; - устройство для получения кислого и щелочного растворов (22); - сборник насыщенного рассола (23), полученного методом электродиализного концентрирования; - электродиализное опреснительное устройство (24) с насосами (25) и (26) и баками (27) и (28) соответственно для концентрата и опресненной воды; - накопитель опресненной воды (29); - компрессор (30) для удаления из дегазатора - отстойника и подвода попутного природного газа в устройство для получения высокотемпературного газообразного теплоносителя; - устройство для получения высокотемпературного газообразного теплоносителя (31); - воздуходувку (32) для подачи атмосферного воздуха в устройство для получения высокотемпературного газообразного теплоносителя; - выпарной аппарат (33) с регулятором уровня жидкости (34); - конденсатор пара (35); - сборник конденсата (36); - сборник подогретой опресненной воды (37); - накопитель насыщенного рассола (38); - насос для транспортировки подогретой опресненной воды (57); - запорную арматуру (58-79).

Установка работает следующим образом. В случае использования в качестве исходной минерализованной воды сеноманской воды, не содержащей нефтепродуктов и другой органической фазы, технологический процесс реализуется путем подачи из обсадной трубы (1) сеноманской воды глубинным насосом (2) в дегазатор - отстойник (3), где осуществляется отделение водной фазы от содержащегося в ней природного газа - преимущественно метана, и от дисперсной фазы механических примесей. При этом для увеличения поверхности контакта дегазатор - отстойник может быть снабжен насадочными элементами (сетка, слой колец и т.д.). Поскольку метан существенно легче воздуха, то в процессе медленного течения водной фазы через отстойник (время пребывания не менее 40 минут) он самопроизвольно поднимается вверх и далее его удаляют из дегазатора - отстойника с помощью отсоса, производимого компрессором (30), с дальнейшей организованной подачей в устройство для получения высокотемпературного теплоносителя (31). Содержащаяся в сеноманской воде дисперсная фаза механических примесей за счет гравитационного эффекта осаждается, собираясь в нижней части дегазатора - отстойника в виде сгущенной пульпы, которую периодически самотеком выводят в шламовый накопитель (15). Далее осветленную и освобожденную от основного количества природного газа минерализованную воду высоконапорным насосом подают в эжектор (6), где ее смешивают с подсасываемым атмосферным воздухом. Данную операцию осуществляют с двойной целью: во - первых, в процессе контакта минерализованной воды с кислородом воздуха происходит быстрое окисление содержащейся в сеноманской воде растворимой формы железа (Fe⁺²) в нерастворимую форму железа (Fe⁺³), во - вторых, содержащийся в атмосферном воздухе инертный газ - азот способствует вытеснению из водной фазы остатков природного газа. Глубокое удаление природного газа из минерализованной воды обеспечивает, с одной стороны, полную взрывопожаробезопасность дальнейших технологических операций, с другой стороны, обеспечивает более полный перевод железа (Fe⁺²) в железо (Fe⁺³), поскольку природный газ является по химической природе достаточно сильным восстановителем и мешает протеканию окислительных процессов. Попадая после эжектора в аэратор-флотатор (5), газожидкостная смесь разделяется на три фазы: газо-воздушную, которая самопроизвольно удаляется из верхней зоны аэратора-флотатора в атмосферу, водную фазу и дисперсную фазу, состоящую из гидратированного оксида железа, карбоната кальция и гидроксида магния, которые частично осаждаются в нижней зоне аэратора - флотатора и периодически выводятся в виде пульпы в шламовый накопитель. Основное количество образовавшейся тонкодисперсной фазы примесей вместе с минерализованной водой подают на фильтрацию в фильтр (12) через верхний патрубок (54). Эффект удаления из природной минерализованной воды железа и осадкообразующих примесей усиливают, подавая генерируемый в устройстве для получения кислого и щелочного раствора (22) щелочной поток жидкости в дегазатор - отстойник (3) или аэратор - флотатор (5). При этом при подщелачивании исходной минерализованной воды протекают основные процессы, описываемые следующими химическими уравнениями: 2Fe²⁺+O₂+2OH^- ---> Fe₂O₃ +H₂O; (1) HCO₃^-+OH^---->CO₃^2-+ H₂O; (2) Ca²⁺+CO₃^2---->CaCO₃ ; (3) Mg²⁺+2OH^---->Mg(OH)₂ . (4) Таким образом, путем снижения жесткости минерализованной воды на данной стадии технологии снижается риск отложения нерастворимых соединений на мембранах электродиализных аппаратов.

Поступая во внутрь корпуса (51) фильтра (12), минерализованная вода проходит через вертикальные цилиндрические фильтрующие элементы (49), установленные на коллекторе (50), освобождается от дисперсной фазы примесей и через выходной патрубок (56) подается в баки (20) и (21) электродиализного концентрационного устройства (17). По мере накапливания примесей на поверхности вертикальных фильтрующих элементов они стекают в нижнюю часть фильтра в виде сгущенной пульпы и через патрубок (55) выводятся в шламовый накопитель (15). В случае использования в качестве исходной минерализованной воды подтоварной воды, содержащей до 400 г/м³ нефтепродуктов, технологический процесс водоподготовки перед электродиализным концентрированием несколько отличается. При этом подтоварную воду из емкости (10) высоконапорным насосом (11) подают в эжектор (7), где ее смешивают с подсасываемым атмосферным воздухом. Попадая после эжектора в аэратор - флотатор (5), газожидкостная фаза также разделяется на три фазы: газо-воздушную, которая самопроизвольно удаляется из верхней зоны аэратора - флотатора, фазу нефтепродуктов, образующуюся за счет напорной флотации в процессе движения воздуха через слой жидкости и накапливающуюся в верхней части аэратора - флотатора, и фазу освобожденной от основного количества нефтепродуктов подтоварной воды. Для усиления эффекта флотирования нефтепродуктов и эффекта окисления растворенной в подтоварной воде органики (снижение показателя ХПК) предусматривают дополнительное аэрирование подтоварной воды атмосферным воздухом, подаваемым воздуходувкой (9) через аэрационное устройство (8) в нижнюю зону аэратора - флотатора.

Подщелачивание исходной подтоварной воды осуществляют подачей щелочного потока из устройства для получения кислого и щелочного растворов непосредственно в аэратор - флотатор. При этом предусматривают непрерывный слив верхнего слоя обогащенной нефтепродуктами жидкой фазы из аэратора - флотатора с возвратом в емкость с подтоварной водой (10). Предусматривают также периодический автономный вывод в шламовый накопитель легкой фазы примесей из фильтра (12) через установленную в верхней его части трубопроводную систему (52) с вентилем (53). Установка также может работать с использованием одновременно обоих видов сырья (сеноманской и подтоварной минерализованных природных вод). По мере снижения пропускной способности фильтра (12) предусматривают его противоточную регенерацию водной фазой, предварительно накопленной в емкости для хранения диализата или обессоленной воды (13). Регенерацию фильтра осуществляют подачей с помощью насоса (14) очищенной от механических примесей и нефтепродуктов воды в коллектор фильтра (56) при закрытой арматуре (65) и (79), арматура (62), (63) и (53) при этом открыта. Регенерационную воду подают мощным импульсом длительностью 2-3 минуты, обеспечивая условия, при которых происходит встряхивание фильтрующего материала. Далее подачу регенерационной воды прекращают и переводят фильтр в режим фильтрации не 2-3 минуты, после чего импульсную регенерацию повторяют. Обычно для полной регенерации требуется не более трех импульсов. При использовании в качестве исходного сырья подтоварной воды для повышения эффективности удаления нефтепродуктов с таких фильтрующих элементов предусматривают возможность противоточной регенерации фильтров горячей водой, подаваемой насосом (57) в емкость (13) из сборника (37). Фильтрующий элемент (49) фильтра (12) представлен на фиг. 2 и в своем составе содержит соосно установленные внутренний (80) и внешний (81) решетчатые цилиндрические каркасы, между которыми по торцу расположены нижние (82) и верхние (83) цилиндрические кольца, прикрепленные внутренними боковыми поверхностями выступов к каркасным элементам внутреннего каркаса с внешней его стороны, а торцами выступов соответственно к верхнему сплошному диску (84) и нижнему диску (85) с соосно закупленным выходным патрубком (86), связывающим коллектор (50) с внутренней полостью вертикального цилиндрического фильтрующего элемента. В свою очередь внутренний каркас выполнен таким образом, что его верхние и нижние части в местах соединения с кольцами расширены по диаметру относительно основной средней части, а между цилиндрическими кольцами и внешним каркасом расположен рукав (87), выполненный из фильтрующего материала. Кроме того соосно внешнему каркасу с внешней его стороны установлен цилиндр (88), выполненный из мелкоячеистой сетки или металлотканного материала и закрепленный вместе с фильтрующим материалом в верхней и нижней частях вертикального цилиндрического фильтрующего элемента с помощью хомутов (89) на уровне верхних и нижних цилиндрических колец. Такая конструкция вертикальных цилиндрических фильтрующих элементов позволяет существенным образом повысить эффективность регенерации фильтрующей ткани, что не трудно обосновать, исходя из следующих рассуждений. При работе фильтра в режиме фильтрации фильтрующий материал обжимает внутренний решетчатый цилиндрический каркас, образуя свободное пространство между собой и внешним решетчатым цилиндрическим каркасом. Последнее обстоятельство приводит к тому, что во время работы фильтра в режиме противоточной регенерации расправленный потоком регенерационной жидкости фильтрующий материал резко ударяет своей внешней поверхностью по внешнему решетчатому цилиндрическому каркасу, способствуя тем самым более эффективному удалению примесей с поверхности фильтрующего материала.

Освобожденный от примесей фильтрат минерализованной воды поступает одновременно в бак рассола (20) и бак диализата (21). Электродиализное концентрационное устройство (17) в основе своей содержит электродиализный аппарат фильтрпрессного типа с рамками из диэлектрического материала, чередующимися катионо- и анионообменными мембранами и электродами, скомпонованными таким образом, что данная система в общей сложности образует два первичных тракта - тракт рассола и тракт диализата (частично обессоленная минерализованная вода). Насосы 18 и 19 служат для обеспечения гидродинамического режима циркуляции рассола и диализата между трактами электродиализного аппарата и баками. По каждому тракту электродиализное концентрационное устройство работает в противоточно-циркуляционном режиме. При этом часть готового концентрата (плотность 1100-1110 кг/м³) постоянно выводится либо в сборник рассола (23), либо на упаривание в выпарной аппарат (33) через регулятор уровня жидкости (34), а часть диализата (остаточное солесодержание 4,0-4,5 кг/м³) также постоянно выводится из системы и может поступать в емкость для хранения диализата (13) с использованием последнего для противоточной регенерации фильтра, в бак концентрата (27) и бак опресненной воды (28)опреснительного диализного устройства (24), в устройство для получения кислого и щелочного растворов (22). При этом полученный в устройстве (22) поток кислого раствора попадает в смеситель (90), где при смешении снижают щелочность исходного диализата и разрушают остаточное количество карбонат- и бикарбонат-ионов в соответствии с процессом, описываемым следующими химическими уравнениями: OH^-+H⁺-->H₂O; (5) CO₃^2-+2H⁺--->CO₂ +H₂O; (6) HCO₃^-+H⁺--->CO₂ +H₂O. (7) Удаление карбонат- и бикарбонат-ионов из минерализованной воды исключает в дальнейшем образование нерастворимых осадков на мембранах в процессе электродиализного концентрирования. Экспериментально установлено, что разрушение карбонат-ионов в минерализованной воде до остаточного содержания, не приводящего к отложению осадка на мембранах, наблюдается при pH < 6,0.

Устройство для получения кислого и щелочного растворов (22) может представлять собой либо трехтрактный электродиализатор с чередующимися мембранами МК-40 (МК-41), МА-40 (МА-41) и биполярными мембранами МБ-1 (МБ-2, МБ-3) фильтрпрессного типа, либо двухтрактный мембранный электродиализатор также фильтрпрессного типа. При использовании в качестве устройства для получения кислого и щелочного растворов электродиализатора с биполярными мембранами кроме кислого и щелочного трактов имеется тракт диализата, раствор которой постоянно выводят из системы и направляют в бак концентрата (27) электродиализного опреснительного устройства (24). В свою очередь в основе опреснительного электродиализного устройства также лежит двухтрактный электродиализный аппарат, отличающийся от электродиализного концентратора конфигурацией рамок и режимом эксплуатации. Данный аппарат работает в потенциостатическом режиме (постоянное напряжение между электродами).

Режим работы опреснительного электродиализного устройства - проточно-циркуляционный и реализуется с помощью насосов (25) и (26), обеспечивающих соответственно тракт концентрата (бак 27) и тракт опресненной воды (бак 28). При этом часть концентрированного потока постоянно отводят в рассольный бак (20) электродиализной концентрационной установки, а часть опресненной воды используют в качестве хладагента, подавая ее в трубное пространство конденсатора (35) для конденсации в межтрубном пространстве сокового пара, отходящего от циклонно-пенного выпарного аппарата (33). В циклонно-пенном аппарате производят упаривание рассола, поступающего через регулятор уровня (34) из рассольного тракта концентрационной электродиализной установки, путем прямого контакта с газообразным теплоносителем, выводимым из теплогенератора (31). Газообразный теплоноситель получают путем сжигания в теплогенераторе (31) смеси попутного природного газа, отводимого с помощью компрессора (30) из дегазатора - отстойника (3), и подаваемого с помощью воздуходувки (32) атмосферного воздуха. Предельно упаренный рассол постоянно выводят из нижней части выпарного аппарата в накопитель насыщенного рассола (38), а конденсат сокового пара с остаточной минерализацией 5-10 г/м³ и температур