Состав для добычи и транспорта нефти

 

Изобретение относится к области нефти и нефтепродуктов и может быть использовано для повышения нефтеотдачи продуктивных пластов, вторичной добычи нефти вытесняющей водой, обработки призабойной зоны пласта, а также предотвращения образования на твердых поверхностях (стенках труб, насосах, скважинном оборудовании и т.п.) асфальто-смоло-парафиновых отложений (АСПО) и минеральных солей, для снижения гидравлических сопротивлений при транспортировании высоковязких нефтей и водонефтяных эмульсий по трубам, для внутрискважинной деэмульсации и промысловой подготовки нефти. Повышение эффективности его комплексного действия, а также расширение функций состава (улучшение нефтевытесняющей способности в пластовых условиях и увеличение охвата воздействием призабойной зоны пласта достигается составом для добычи и транспорта нефти, включающим неионное поверхностно-активное вещество, содержащее 6-13 оксиэтильных групп, натрий алкансульфонат, натрий алкилбензолсульфонат, спирт этиловый или изопропиловый, воду и бинарную смесь анионного и катионного полиэлектролитов, в соотношении 3-5:1 и этиленгликоль или пропиленгликоль. 2 табл.

Изобретение относится к области нефтедобычи и трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов и может быть использовано для повышения нефтеотдачи продуктивных пластов, вторичной добычи нефти вытесняющей водой, обработки призабойной зоны пласта, а также для предотвращения образования на твердых поверхностях (стенках труб, насосах, скважинном оборудовании и т.п.) асфальто-смоло-парафиновых отложений (АСПО) и минеральных солей, для снижения гидравлических сопротивлений при транспортировании высоковязких нефтей и водонефтяных эмульсий по трубам, для внутрискважинной деэмульсации и промысловой подготовки нефти.

Известен состав для предотвращения образования асфальто-смоло-парафиновых отложений [1] содержащий натрий алкансульфонат, натрий алкилбензолсульфонат, неионогенное поверхностно-активное вещество, с 6-13 оксиэтильными группами, оксиэтилированный алкилэфир фосфорной кислоты или его калиевую или этаноламиновую соль, углеводородный растворитель, а также алифатический спирт, этиленгликоль или пропиленгликоль, при следующем соотношении компонентов, мас.

Натрий алкилбензолсульфонат 10-30 Неионогенное поверхностно-активное вещество с 6-13 оксиэтильными группами 4-10 Оксиэтилированный алкилэфир фосфорной кислоты или его калиевая или этаноламиновая соль 1-5 Углеводородный растворитель 7,5-15 Алифатический спирт 10-20 Этиленгликоль или пропиленгликоль 5-15 Натрий алкансульфонат Остальное Недостатком этого состава является способность его водных растворов частично смешиваться с транспортируемой нефтью, что сокращает период эффективной защиты поверхностей от АСПО, уровень и длительность снижения гидравлических сопротивлений при движении нефти по трубам, и в то же время увеличивает остаточное содержание нефти в растворе.

Известен состав для предотвращения образования асфальто-смоло-парафиновых отложений и снижения гидравлических сопротивлений высоковязких нефтей при добыче и транспортировании их по трубам, включающий неионное поверхностно-активное вещество, содержащее 6-13 оксиэтильных групп, натрий алкилбензолсульфонат, натрий алкансульфонат и катионные полимеры четвертичных солей, N, N-диалкил, N,N-диаллиламмонийхлоридов или сополимеры этих мономеров с акриловой кислотой, при следующем соотношении компонентов, мас.

Неионное поверхностно-активное вещество, содержащее 6-13 оксиэтильных групп 5-10 Натрий алкилбензолсульфонат 20-24 Полимеры четвертичных солей N,N-диалкил, N,N-диаллиламмонийхлоридов или сополимеры этих мономеров с акриловой кислотой 1-10
Натрий алкансульфонат Остальное
Недостатком этого состава является его ограниченная эффективность при переходе из турбулентного режима течения (насос, скважина) в ламинарный (в призабойной зоне пласта), особенно при наличии в пластовой жидкости большого количества неорганических солей.

Известен также состав для добычи и транспорта нефти, включающий неионное поверхностно-активное вещество, содержащее 6-13 оксиэтильных групп, натрий алкилбензолсульфонат, натрий алкансульфонат, спирт алифатический, комплексон и анионный полиэлектролит молекулярной массы 40000-5000000 при следующем соотношении компонентов (мас.):
Неионное поверхностно-активное вещество 1-10
Натрий алкилбензолсульфонат 5-15
Натрий алкансульфонат 3-30
Алифатический спирт 0,1-20
Комплексон 0-1
Анионный полиэлектролит 1-10
Кислота Остальное
Недостатком этого состава является низкая эффективность действия в слабокислой, нейтральной и тем более в щелочной среде, что существенно сокращает область его применения в пластовых условиях для стабильного повышения нефтеотдачи продуктивных пластов и при вторичной добыче нефти вытесняющей водой.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является состав для добычи и транспорта нефти, включающий неионное поверхностно-активное вещество, содержащее 6-13 оксиэтильных групп, натрий алкилбензолсульфонат, натрий алкансульфонат, неионный полиэтиленоксид молекулярной массы 40000-50000000, воду, а также этиловый, пропиловый или изопропиловый спирт, при следующем соотношении компонентов, мас.

Неионное поверхностно-активное вещество, содержащее 6-13 оксиэтильных групп 5-10
Натрий алкилбензолсульфонат 10-30
Полиэтиленоксид молекулярной массы 40000-50000000 1-10
Спирт этиловый, пропиловый или изопропиловый 0,1-30
Вода 1-10
Натрий алкансульфонат Остальное
Этот состав обладает более широким спектром действия (предотвращение образования АСПО, снижение гидравлических сопротивлений вязких нефтей при их движении в поровом пространстве и по трубам, внутрискважинная деэмульсия нефти), но, также как и первый, характеризуется неравномерностью охвата воздействием призабойной зоны пласта. Имея более высокую моющую способность по отношению к нефти и низкую растворяющую способность по отношению к карбонатным составляющим продуктивных коллекторов, он быстрее и качественнее вымывает нефть из крупных поровых каналов, оставляя необработанными мелкие, и не расширяет их. Другим недостатком этого состава является деструкция макромолекул неионного полиэтиленоксида при высокой пластовой температуре особенно в присутствии ионов железа, а также при механическом воздействии и длительном хранении. При этом разрушенные молекулы полиэтиленоксида могут адсорбироваться на поверхностях контакта с нефтью и породой раньше, чем ПАВ и блокировать тем самым их действие. Кроме того, полиэтиленоксид в этом случае может стабилизировать нефтеводяные и водонефтяные эмульсии, порождая последующие технические и экологические проблемы.

Целью изобретения является повышение эффективности его комплексного действия, а также расширение функций состава (улучшение нефтевытесняющей способности в пластовых условиях и увеличение охвата воздействием призабойной зоны пласта). Поставленная цель достигается составом для добычи и транспорта нефти включающим неионное поверхностно-активное вещество, содержащее 6-13 оксиэтильных групп, натрий алкилбензолсульфонат, натрий алкансульфонат, спирт этиловый или изопропиловый, воду и целевую добавку, отличающийся тем, что в качестве целевой добавки он содержит бинарную смесь анионного и катионного полиэлектролитов и, дополнительно, этиленгликоль или пропиленгликоль при следующем соотношении компонентов (мас.):
Неионное поверхностно-активное вещество 2-10
Бинарная смесь анионного полиэлектролита молекулярной массы 40000-5000000 с катионным полиэлектролитом молекулярной массы 600000-1000000 (3-5: 1) 1-7
Углеводородный растворитель 5-15
Спирт этиловый, или изопропиловый 0,1-20
Вода 1-10
Натрий алкилбензолсульфонат 5-15
Натрий алкансульфонат Остальное
Состав может содержать также комплексон в количестве 0,5-1,0%
В качестве анионного полиэлектролита в бинарной смеси используется натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы со степенью этерификации от 0,4 до 1,2 (Na-КМЦ), полиакрилат или полиметакрилат натрия (ПАК или ПМАК), полиакриламид (ПАА).

В качестве катионного полиэлектролита в бинарной смеси состав содержит поли N, N-диалкил, N,N-диаллиламмонийхлорид (ВПК-402, ТУ 6-05-231-238-83), сополимер N, N-диалкил, N, N-диаллиламмонийхлорида с акриловой кислотой (сополимер АТ-2, СТП 01-22-81), полиэтиленимин (ПЭИ), или полимеры пиридиновой соли (ППС).

Бинарную смесь готовят смешением вышеуказанных компонентов до гомогенного состояния.

Смесь выдерживают при температуре 20 С в течение не менее 3 часов.

Об изменении структуры бинарной смеси анионных и катионных полиэлектролитов по сравнению с исходными компонентами свидетельствует их ИК-УФ-спектры.

В бинарной смеси увеличивается интенсивность полос поглощения групп С=О вблизи 1700 см и 1250-1280 см (колебания связей С-О), аддитивно уменьшено поглощение сульфоксидных (1050 см) групп. Прослеживаются характеристические полосы производных пиррола (3460 см).

В качестве неионного поверхностно-активного вещества состав содержит моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля на основе жирных спиртов фракции С₁₀-С₁₃ (Синтанол ДТ-7, ТУ 6-14-1037-79) или фракции С₁₀-С₂₀ (Синтанол ДС-10, ТУ 6-14-577-77), моно- и диалкиловые эфиры полиэтиленгликоля (Смачиватель ДБ, МРТУ 6-02-530-80), полиэтиленгликолевые эфиры моноэтаноламидов жирных кислот фракции С₁₀-С₁₆ (Синтамид 5, Синтамид 10, ТУ 6-02-640-80), оксиэтилированные алкилэфиры на основе тримеров пропилена (Неонол 9-12, Неонол 9-10, ТУ 38-1036-25-87).

В качестве натрий алкилбензолсульфоната используется Сульнол с 10-18 атомами углерода (ТУ 6-01-1043-79 или ТУ 6-01-1001-73 или ТУ 38-9-35-69), натрий алкансульфоната-Сульфонат, содержащий 12-18 атомов углерода (ОСТ 6-01-35-79) или Волгонат, содержащий 11-17 атомов углерода (ОСТ 6-01-32-77).

В качестве углеводородного растворителя состав содержит керосин, уайт-спирит или бензин.

В качестве алифатических спиртов группы С₁-С₃ используется спирт этиловый технический (ГОСТ 17299-78), спирт пропиловый (ГОСТ 69-95-77) или спирт изопропиловый (ТУ 6-09-402-75). Возможно использование смеси этих спиртов с этиленгликолем.

В качестве комлексонов используется 2 окси-1,3 диаминпропантетраметиленфосфоновая кислота (ДПФ-1, ИУ-09-4915-80) или ее натриевая соль (ДПФ-1Н, ТУ 6-09-20-36-80), оксиэтилендифосфоновая кислота (ОЭДФ) или нитрилотриметиленфосфоновая кислота (НТФ).

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав для добычи транспорта нефти отличается от известного введением новых компонентов. Таким образом заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных применяющихся в нефтяной промышленности составов для добычи и транспорта нефти показал, что совместное введение бинарной смеси анионного и катионного полиэлектролитов со спиртом, композицией анионных и неионных ПАВ и комплексоном для повышения эффективности действия и увеличения нефтеотдачи пласта не проводилось. Откуда следует, что заявляемый состав соответствует критерию "изобретательский уровень".

Варианты состава приведены в таблице 1, а их рабочие характеристики в таблице 2. При введении в нефть состав растворяют в пресной, морской или пластовой воде до содержания 0,05-100%
Эффективность состава определялась в лабораторных и промысловых условиях по следующим показателям:
1. Снижение гидравлических сопротивлений высоковязких нефтей при их движении по трубам (увеличение полезной производительности трубопровода).

2. Гидродинамическая устойчивость кольцевого потока.

3. Эффективность предотвращения образования АСПО.

4. Стабилизирующая способность (остаточное содержание нефти в растворе).

5. Нефтевытесняющая способность и коэффициент нефтевытеснения.

Примеры конкретного использования:
При использовании аналогов, прототипа и примера N 14 исходные компоненты, взятые в определенном массовом соотношении, вводят в состав в указанной последовательности и перемещают до образования однородной маловязкой массы.

При изготовлении предлагаемого состава сначала анионный полиэлектролит смешивают с катионным полиэлектролитом при массовом соотношении от 5:1 до 3: 1. После выдержки в течение 3 или более часов в эту бинарную массу добавляют остальные компоненты состава и перемешивают до образования однородной маловязкой массы. При использовании вязких полиэлектролитов возможно введение воды в количестве, не превышающем 1-10% от массы изготовляемого состава, непосредственно в бинарную смесь полиэлектролитов.

Пример 1 (N 5 по табл.1). Готовят 1 г бинарной смеси, смешивают 0,8 г Na-КМЦ с 0,2 г ВПК-402. Через 3 часа в нее при постоянном перемешивании вводят 1 г воды, 2 г неионного ПАВ (Синтанол ДТ-7), 0,1 г этилового спирта, 5 г этиленгликоля, 5 г уайт-спирита, 5 г натрий алкилбензолсульфоната (Сульфонол), 80,9 г Сульфоната. По достижении однородности смеси полученные 100 г композиции используют согласно принятой технологии.

Пример 2 (N 6 по табл.1). Готовят 4 г бинарной смеси, смешивая 3 г Na-КМЦ с 1 г ВПК-402 в присутствии 5 г воды. Через 3 часа в нее при постоянном перемешивании вводят 6 г неионного ПАВ (Синтанол ДТ-7), 10 г этилового спирта, 7,5 г этиленгликоля, 10 г уайт-спирита, 10 г натрий алкилбензолсульфоната (Сульфонол), 47,5 г Сульфоната. По достижении однородности смеси полученные 100 г композиции используют согласно принятой технологии.

Пример 3 (N 7 по табл.1). Готовят 7 г бинарной смеси, смешивая 5,83 г Na-КМЦ с 1,17 г ВПК-402. Через 5 часов в нее при постоянном перемешивании вводят 10 г воды, 10 г неионного ПАВ (Синтанол ДТ-7), 20 г этилового спирта, 10 г этиленгликоля, 15 г уайт-спирита, 15 г натрий алкилбензолсульфоната (Сульфонол), 13 г Волгоната. По достижении однородности смеси полученные 100 г композиции используют согласно принятой технологии.

Примеры 8-13 готовят аналогично. Соотношение компонентов указано в таблице 1.

Коэффициент нефтевытеснения и нефтевытесняющую способность определяли на модели пористой среды по экспресс-методике СибНИПИ. Составы при фиксированном давлении пропускали через термостатируемый насыпной керн, предварительно насыщенный водой и высоковязкой Узеньской нефтью с известной вязкостью и плотностью. Коэффициент нефтевытеснения КВ рассчитывался по формуле
КВ V_н2/V_н1,
где V_н2 объем нефти, вытесненной испытуемым составом из керна, мл;
V_н1 объем нефти, взятый для предварительного насыщения керна, мл.

Нефтевытесняющая способность состава НВС рассчитывалась по формуле
НВС V_н2/V_пор,
где V_пор предварительно определенный поровый объем керна, мл.

Гидравлические сопротивления при движении по трубам высоковязких нефтей определяли на трубчатом реометре разомкнутого типа с двумя оттарированными параллельными трубками. Испытуемый состав вводили в одну из трубок непосредственно в объем продавливаемой нефти. Расход нефти определяли при равном перепаде давления с помощью жидкостных расходомеров.

Гидродинамическую устойчивость периферийного кольцевого потока используемого состава определяли на том же приборе по длительности периодов релаксации и последействия, определяемых с момента прекращения введения в трубку реагента.

Эффективность защиты поверхностей от отложений АСПО определялась методом "холодного цилиндра" и рассчитывалась по формуле:
Э (m₀ m_i) 100%/m₀,
где m₀ масса АСПО, отложившаяся на стенках "холодного цилиндра" из контрольной пробы (без введения в нефть состава);
m_i масса АСПО, отложившаяся на стенках "холодного цилиндра" в присутствии испытуемого состава.

Стабилизирующая способность состава характеризовалась остаточным содержанием нефти в его водном 0,1%-ном растворе после введения в 1 л этого раствора 100 г нефти, дозированного механического диспергирования и семисуточного отстоя.

Содержание нефти в растворе определялось методом инфракрасной спектроскопии после удаления с поверхности раствора всплывшей нефти.

Как видно из приведенных в таблице 2 данных, дополнительное введение в состав бинарной смеси анионного и катионного полиэлектролитов молекулярной массы 40000-10000000 и этиленгликоля обеспечивает в отличие от прототипа улучшение коллекторских свойств и увеличение охвата воздействием призабойной зоны пласта, а также повышает эффективность защиты поверхностей от АСПО, дает более значительное и длительное по сравнению с прототипом снижение гидравлических сопротивлений при движении высоковязкой нефти по трубам и предотвращает образование двухфазной водовоздушной системы при снижении пластового давления. Низкая стабилизирующая способность состава позволяет использовать его многократно, что способствует предотвращению загрязнения окружающей среды при проведении технологических операций интенсификации работ добывающих и нагнетательных скважин и трубопроводов.

Формула изобретения

1. Состав для добычи и транспорта нефти, включающий неиогенное поверхностно-активное вещество, электролит, многоатомный спирт, углеводородный растворитель и воду, отличающийся тем, что в качестве электролита содержит бинарную смесь анионного полиэлектролита мол.м. 40000 5000000 с катионным полиэлектролитом мол.м. 600000 1000000, при их соотношении (3 5):1 по массе и дополнительно натрия алкилбензолсульфонат, натрия алкансульфонат и спирт этиловый или изопропиловый, при следующем соотношении компонентов, мас.

Неионное поверхностно-активное вещество 2 10
Бинарная смесь анионного полиэлектролита мол.м. 40000 5000000 с катионным полиэлектролитом мол.м. 600000 1000000 при их соотношении (3 - 5):1 по массе 1 7
Углеводородный растворитель 5 15
Спирт этиловый или изопропиловый 0,1 20
Многоатомный спирт 5 10
Вода 1 10
Натрия алкилбензолсульфонат 5 15
Натрия алкансульфонат Остальное
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве катионного полиэлектролита в бинарной смеси используют поли-N,N-диалкилN,N-диаллиламмонийхлорид (ВПК-402), сополимер N,N-диалкил, N,N-диаллимонийхлорид с акриловой кислотой (сополимер АТ-2), полиэтиленимин (ПЭИ), полимеры пиридиновой соли (ППС).

3. Состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве анионного полиэлектролита в бинарной смеси используется натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы со степенью этерификации от 0,4 до 1,2 (Na КМЦ), полиакрилат или полиметакрилат натрия (ПАК или ПМАК), полиакриламид (ПАА).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.05.2007

Извещение опубликовано: 10.05.2007        БИ: 13/2007

---