В предыдущем тексте мы систематически описали механизм загрязнения и различия ПАМ на неорганических мембранах. Среди различных сценариев промышленного применения попутная вода нефтегазовых месторождений (включая попутную воду полимерного заводнения и жидкость обратного потока гидроразрыва) представляет собой воду типичного качества с наиболее выраженным загрязнением мембраны ПАМ и самой высокой сложностью очистки.
I. Природный ПАМ: уникальный источник загрязнения на нефтяных месторождениях.
В отличие от ПАМ, используемого для флокуляции при очистке воды, ПАМ обычно используется в качестве агента вытеснения нефти, добавки к жидкости гидроразрыва, водо-изоляционного агента и кондиционера для бурового раствора, впрыскиваемого в пластовую воду на нефтяных месторождениях. Этот тип ПАМ гидролизуется и разлагается под воздействием высокой температуры и давления пласта, равномерно диспергируясь в воде в растворенном состоянии, таким образом воздействуя на мембранную систему двумя способами:
Снижение эффективности предварительной-очистки: гидролизованный ПАМ диспергирует сырую нефть и взвешенные твердые частицы в воде, что затрудняет эффективное разделение капель и частиц нефти путем коагуляции и седиментации, что косвенно увеличивает нагрузку на мембранный блок, вызывающую загрязнение;
Это непосредственно вызывает глубокую закупорку: молекулы ПАМ имеют тот же порядок величины, что и размер пор мембраны, что позволяет им проникать в обычные устройства предварительной обработки. Попав внутрь мембранных каналов, они запутываются и затвердевают, образуя необратимую глубокую закупорку. Это основная причина, почему, даже когда масло и мутность соответствуют стандартам, мембранный поток продолжает снижаться.
Рисунок - Схематическая диаграмма микроскопического механизма, посредством которого ПАМ усугубляет загрязнение мембраны.
Источник: «Применение керамических мембран при очистке пластовой-воды месторождений: влияние полиакриламида и неорганических солей»
Между тем, вода для обратной закачки на нефтяных месторождениях обычно имеет характеристики высокой жесткости и высокой минерализации. Ионы неорганических солей сжимают гидратный слой молекул ПАМ, изменяют конформацию молекулярных цепей, благодаря чему они легче накапливаются на поверхности мембраны и образуют более плотный слой загрязнения; в то же время активные группы ПАМ комплексуют ионы кальция и магния, способствуя образованию органического-неорганического комплексного накипи, значительно улучшая стабильность слоя загрязнения и значительно снижая эффективность обычной кислотной и щелочной очистки.
Рисунок - Влияние концентрации неорганической соли на снижение потока керамических мембран, загрязненных ПАМ-
Источник: «Применение керамических мембран при очистке пластовой-воды месторождений: влияние полиакриламида и неорганических солей»
II.Преимущества керамических пленок из карбида кремния при адаптации к различным сценариям
Ранее мы внедрили технологию комбинирования мембран из карбида кремния и керамики в системах обратной закачки воды на месторождениях.[узнать больше]По характеристикам пластовой воды с высокой минерализацией и содержанием полимеров керамические мембраны из карбида кремния обеспечивают превосходную адаптируемость к различным условиям эксплуатации по сравнению с обычными неорганическими мембранами.
Высокая коррозионная стойкость: отличная химическая стабильность, устойчивость к широкому диапазону pH и средам с высоким содержанием солей, а также отсутствие риска коррозионного повреждения материала при длительной-работе в воде сложного качества, что делает его пригодным для суровых условий работы на нефтяных месторождениях.
Методы ремонта являются комплексными: при регулярном техническом обслуживании можно использовать горячий щелочной раствор при температуре 60 градусов в сочетании с циркуляционной очисткой ЭДТА для разложения геля ПАМ и хелатных ионов накипи, что может восстановить 90% флюса; в случае сильного загрязнения его можно регенерировать путем-прокаливания при высокой температуре, чтобы полностью разложить затвердевший ПАМ в порах мембраны, восстановить рабочие характеристики мембранного элемента и продлить срок его службы.
Важно пояснить, что очистка и регенерация являются мерами по исправлению положения. Оптимизация процесса предварительной очистки и снижение нагрузки ПАМ на воду – это основные способы обеспечения долгосрочной-стабильной работы системы.
Резюмеy
Основная проблема при эксплуатации неорганических мембран для добываемой на нефтяных месторождениях воды заключается в стойком, глубоком-загрязнении, вызванном растворенным гидролизом фосфорной кислоты (PAM). Его негативное воздействие на мембранный поток намного превосходит влияние сырой нефти и взвешенных твердых частиц, и оно взаимодействует с сильно соленой водой, образуя более сложные-комплексные-засорения, с которыми трудно справиться. Керамические мембраны из карбида кремния, обладающие высокой коррозионной стойкостью и способностью к регенерации при высоких-температурах, лучше подходят для таких сложных сценариев глубокой очистки воды. Тем не менее, при борьбе с загрязнением мембран по-прежнему необходимо придерживаться принципа «контроль источника в качестве основного подхода, а очистка на конце-трубы — в качестве дополнения», сочетая снижение нагрузки на входной-конец со стандартизированной эксплуатацией и техническим обслуживанием для достижения долгосрочной-стабильной работы системы.
Мы приглашаем профессионалов в области водоочистки для обмена опытом по контролю загрязнения мембран и инженерным работам.
Для получения технической консультации и подбора решений относительно керамических мембран из карбида кремния, пожалуйста, свяжитесь с нами через личное сообщение.
Наша компания постоянно ведет набор на соответствующие должности, и мы приветствуем заявки от профессионалов отрасли.