Ингибитор и удалитель асфальтеносмолопарафиновых отложений

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для борьбы с асфальтосмолопарафиновыми отложениями (АСПО) в оборудовании добывающих скважин, системах сбора, хранения и транспорта нефти. АСПО приводят к снижению дебита скважин, повышенному износу оборудования, дополнительным энергетическим и материальным затратам. Для борьбы с АСПО, а именно, дополнительного обеспечения работоспособности для предупреждения отложений, при одновременном расширении сырьевой базы и ассортимента реагентов для борьбы с АСПО предлагается использовать в качестве ингибитора и удалителя АСПО инвертную дисперсию Дисин - стабилизированный шлам производства многозольной кальциевой сульфонатной детергенно-диспергирующей присадки, состава, мас.: углеводородная фаза 10-30, сульфонаты кальция 20-30, карбонат кальция 15-30, гидроксид кальция 13-20, вода 7-30. 5 табл.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для борьбы с асфальтосмолопарафиновыми отложениями (АСПО) в оборудовании добывающих скважин, системах сбора, хранения и транспорта нефти, АСПО приводят к снижению дебита скважин, повышенному износу оборудования, дополнительным энергетическим и материальным затратам.

В настоящее время для удаления АСПО используется ряд сложных по составу композиций. Так, асфальтеновые и парафиновые отложения в трубопроводах, хранилищах и оборудовании НПЗ предложено удалять контактированием с композицией, содержащей углеводородный растворитель, органическое соединение и ПАВ. В качестве углеводородного растворителя используют бензол, ксилол, толуол (или их смесь), нафту или керосин. Органическим соединением в донной композиции являются органические соединения пиридин, морфолин, н-бутиламин, этилендиамин и другие. Однако, высокая стоимость компонентов, составляющих данную композицию, не позволяет ее широко использовать.

Американскими исследователями запатентован растворитель для удаления парафиновых отложений из нефтяных скважин, трубопроводов и нефтяных пород, состоящий из раствора концентрата нефтяного сульфоната кальция (примерно 2 об. ) в изопарафиновой фракции с пределами температуры кипения 168-221^oC; предпочтительна при этом фракция алкилата, полученного алкилированием изобутана C₄-олефинами. К недостаткам данного способа удаления отложения парафина следует отнести дороговизну и дефицитность изопарафиновой фракции.

Для предотвращения образования АСПО применяются водорастворимые алкиларисульфонаты. При дозе расхода алкиларилсульфонатов 0,5% от массы нефти, с содержанием в ней парафина от 8,7 до 21% эффективность ингибирования АСПО достигает 80-50% соответственно. К недостаткам данного способа ингибирования относится высокая стоимость ПАВ /алкиларилсульфонатов/.

Эффективными средствами предотвращения АСПО в нефтяном оборудовании являются нефтерастворимые кальциевые и бариевые соли амидосульфонатов, получаемые конденсацией высокомолекулярных СЖК C₂₁-C₂₅ с моноэтаноламином с последующим сульфированием продуктов конденсации. Однако, в связи с высокой стоимостью сырья и многостадийностью синтеза, данный способ ингибирования АСПО также неэкономичен.

Известны технические решения, направленные на одновременное предотвращение и удаление АСПО, однако по технической сущности они слишком далеки от заявляемого нами состава для борьбы с асфальтосмолопарафиновыми отложениями.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности техническое решение по авт. св. N 1488296 "Состав для борьбы с АСПО". Состав содержит 50-60 мас. газоконденсата (растворитель), 3-4% мас. отходов рафинации масел и жиров, обработанных хлористым кальцием (эмульгатор), 15-17 мас. отходов производства полиэтиленполиамина со стадии выпаривания аминов после обработки гидроксидом натрия (щелочесодержащий компонент), остальное вода. Эффективность прототипа для удаления АСПО составляет 91,05-98,4% Недостатком прототипа является необходимость использования в качестве основного компонента (50-60% от массы реагента) газоконденсата ценного сырья для нефтепереработки. Кроме того, данный состав может быть использован только для удаления АСПО, но не эффективен для предупреждения отложений.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение функциональных возможностей состава для борьбы с АСПО, а именно, дополнительное облегчение работоспособности для предупреждения отложений при одновременном удешевлении состава, расширения сырьевой базы и ассортимента реагента для борьбы с АСПО.

Поставленная цель достигается применением инвертной дисперсии Дисин-стабилизированного шлама производства многозольной кальциевой сульфонатной детергенно-диспергирующей присадки, состава, мас. углеводородная фаза 10-10, сульфонаты кальция 20-30, карбонат кальция 15-30, гидроксид кальция 13-20, вода 7-30, в качестве ингибитора и удалителя асфальтосмолопарафиновых отложений.

Шлам стабилизируется обработкой углекислым газом в присутствии низкомолекулярных СЖК и выпускается под наименованием Дисин предприятия "Уфанефтехим", представляя собой гидрофобную эмульсионно-суспензионную систему типа "вода в масле".

Требования и нормы ТУ 38,302-03-3-90 на качество опытных партий присадки Дисин приведены в табл.1 Испытание товарных образцов Дисина на термическую стабильность показало, что при температуре 80^oC и атмосферном давлении, в течение 2 суток расслоения, выпадения осадка и фазового обращения не наблюдается.

Известно применение Дисина в качестве жидкости для глушения и заканчивания газовых и нефтяных скважин. В процессе промысловых работ нами неожиданно была обнаружена способность Дисина удалять АСПО, вероятно, за счет его отмывающих и абразивных свойств, что подтвердили и лабораторные эксперименты, которые, кроме того, выявили и ингибирующие свойства Дисина, возможно за счет его адгезии.

Эффективность Дисина для борьбы с АСПО определяли на нефтях с высоким содержанием асфальтосмолопарафиновых веществ. Содержание парафинов, смол и асфальтенов в нефтях, используемых в экспериментах, приведено в табл.2.

Методика эксперимента основана на определении эффективности действия реагентов на процесс парафиноотложения методом "холодного" стержня и состоит в следующем.

В химический стакан помещают навеску АСПО и заливают расчетное количество нефти так, чтобы концентрация АСПО в нефти составляла около 20% Стакан устанавливают в водяную баню и нагревают до 80^oC при непрерывном перемешивании. Затем в горячую нефть, насыщенную АСПО, погружают предварительно взвешенный "холодный" стержень, охлаждаемый водопроводной водой, при этом на стержне происходит осаждение АСПО. Опыт продолжают до тех пор, пока нефть не охладится до температуры 25^oC. После этого стержень с отложившимися на нем АСПО взвешивают и определяют массу отложений, которые в дальнейшем анализируют хроматографически.

Далее определяют растворяющую способность Дисина на выделенных АСПО. Для этого стержень с АСПО опускают в стакан с испытуемым Дисином и выдерживают в нем в течение 24 ч при температуре 25^oC и непрерывном перемешивании. По истечении заданного времени стержень вынимают, подставляют под него чистый стакан и при помощи термостата пропускают через стержень горячую воду. При этом происходит расплавление АСПО и стекание их в стакан. Стакан с АСПО взвешивают, определяя при этом массу нерастворившихся в Дисине АСПО.

Эффективность растворяющей способности Дисина определяют по формуле: где Э_у эффективность удаления АСПО, m₁ масса образца АСПО до растворения в Дисине, г; m₂ - масса образца АСПО после растворения в Дисине, г.

После этого определяют эффективность Дисина в качестве ингибитора асфальтосмолопарафиновых отложений. Сущность метода заключается в определении интенсивности отложения асфальтосполопарафиновых веществ на чистом "холодном" стержне и на стержне покрытом слоем Дисина. Для этого стержень на несколько секунд погружают в Дисин, извлекают его и помещают в насыщенную АСПО нефть, нагретую до 80^oC. Затем через стержень начинают пропускать водопроводную воду для осаждения на нем АСПО. Опыт продолжают до охлаждения нефти до температуры 25^oC. По окончании опыта стержень вынимают, подставляют под него чистый стакан и при помощи термостата пропускают через него горячую воду. Стакан с расплавленными АСПО взвешивают и по формуле определяют эффективность Дисина в качестве ингибитора АСПО: где Э_и эффективность ингибирования АСПО, m₁ масса образца АСПО, отложившихся на стержне без использования Дисина, г; m₃ - масса образца АСПО, отложившихся на стороне покрытом слоем Дисина, г.

Сущность заявляемого способа иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В химический стакан помещают 7 г АСПО и 100 г нефти Правдинского месторождения (содержание парафинов, смол и асфальтенов в данной нефти приведено в табл.2) и нагревают на водяной бане до температуры 80^oC. Затем в горячую нефть погружают стеклянный "холодный" стержень, через который пропускают холодную воду. По достижении температуры 25^oC стержень с отложившимися АСПО вынимают из стакана и взвешивают. Масса отложившихся АСПО равна 15,357 г, состав представлен в табл.3 (проба 1).

После этого определяют растворяющую способность Дисина. Для этого стержень с отложившимися АСПО помещают в стакан с Дисином и выдерживают в нем при постоянном перемешивании в течение 24 ч. По истечении заданного времени стержень вынимают, подставляют под него чистый стакан и пропускают через него горячую воду. Масса расплавленных и стекших в стакан АСПО равна 0,184 г. Таким образом, эффективность Дисина в качестве удалителя АСПО составляет 98,8% (табл.4, проба 1).

Для определения ингибирующей эффективности Дисина стеклянный "холодный" стержень с нанесенным на него слоем Дисина погружают в горячую нефть, насыщенную АСПО. Затем через стержень начинают пропускать холодную воду до тех пор, пока нефть не охладится до 25^oC. После этого стержень с отложившимися на нем АСПО извлекают из нефти и пропускают через него горячую воду. Расплавленные АСПО, стекшие в стакан, взвешивают. Масса АСПО равна 0,077 г, т.е. эффективность Дисина в качестве ингибитора АСПО составляет 99,5% (табл. 5, проба 1).

По аналогичным методикам были проведены эксперименты с металлическим "холодным" стержнем. Эффективность Дисина в качестве удалителя АСПО составила 97,9% а в качестве ингибитора АСПО 100,0% (табл. 4, 5, проба 1).

Пример 2. В химический стакан помещают 7 г АСПО и 100 г нефти Южно-Сургутского месторождения (содержание парафинов, смол и асфальтенов в данной нефти приведено в табл. 2). Далее эксперимент проводят аналогично примеру 1.

Состав отложившихся АСПО представлен в табл.3 (проба 2). Эффективность Дисина в качестве удалителя АСПО составляет 93,7% на стеклянном стержне и 92,6% на стальном "холодном" стержне.

Эффективность Дисина в качестве ингибитора АСПО составляет 98,9% на стеклянном стержне и 100,0% на стальном "холодном" стержне.

Пример 3. В химический стакан помещают 7 г АСПО и 100 г нефти Усть-Балыкского месторождения (содержание парафинов, смол и асфальтенов в данной нефти приведено в табл.2). Далее эксперимент проводят аналогично примеру 1.

Состав отложившихся АСПО представлен в табл. 3 (проба 3). Эффективность Дисина в качестве удалителя АСПО составляет 95,1% на стеклянном стержне и 93,2% на стальном стержне.

Эффективность Дисина в качестве ингибитора АСПО составляет 99,3% на стеклянном стержне и 100,0% на стальном "холодном" стержне.

Результаты экспериментов по определению удаляющей и ингибирующей способности Дисина представлены в табл.4 и 5.

Как видно из табл.4, эффективность удаления АСПО Дисином составляет 92,6 98,8% и не уступает эффективности прототипа.

По результатам лабораторных исследований были проведены опытно-промысловые обработки нефтедобывающих скважин.

Технология применения инвертной дисперсии Дисин для предотвращения и удаления АСПО в скважинах заключалась в следующем. Закачку Дисина проводят через затрубное пространство при помощи продавочного агрегата (например ЦА-320) одной порцией 6-8 м³ при работающем насосе (станке-качалке). После прекращения закачки скважину закрывают на 16-24 ч для реагирования Дисина с АСПО. Затем скважину открывают, продукты очистки выносятся на поверхность потоком добываемой жидкости и поступают в систему нефтесбора.

Для удаления и ингибирования АСПО в трубопроводе Дисин прокачивают через него одной порцией (6-8 м³).

По вышеописанной технологии были проведены обработки Дисином скважин 5038 и 6042 Южно-Сургутского месторождения. По данным цеха добычи нефти и газа дебит обработанных скважин изменился следующим образом. Дебит скв. 5038 до обработки Дисином составлял в среднем 5,0 м³/сутки, а после обработки - в среднем 7,1 м³/сутки, т.е. увеличился на 42% Дебит скв. 6042 до обработки составлял в среднем 2,2 м³/сутки, а после обработки 4,05 м³/сутки, т.е. увеличился на 84%
Использование инвертной дисперсии Дисин позволяет удалять АСПО из нефтепромыслового и нефтеперекачивающего оборудования посредством растворяющего, отмывающего и абразивного эффекта и затем ингибировать выпадение АСПО, видимо, за счет адгезии Дисина на поверхности оборудования.

Таким образом, применение Дисина позволяет:
расширить функциональные способности состава, не только удаляя, но и ингибируя выпадение АСПО;
сохранять высокую эффективность удаления и ингибирования АСПО при низкой стоимости реагента;
расширить ассортимент и сырьевую базу реагентов для борьбы с АСПО.

Формула изобретения

Ингибитор и удалитель асфальтеносмолопарафиновых отложений при 20 - 80^oС, содержащий инвертную дисперсию, отличающийся тем, что в качестве инвертной дисперсии он содержит Дисин-шлам производства многозольной кальциевой сульфонатной детергентно-диспергирующей присадки, содержащий углеводородную фазу, сульфонат кальция, карбонат кальция, гидроксид кальция и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.

Углеводородная фаза 10 30
Сульфонаты кальция 20 30
Карбонат кальция 15 30
Гидроксид кальция 13 20
Вода 7 30

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 21-2003

(73) Патентообладатель:
ООО "ЮганскНИПИ-нефть" (RU)

Договор № 16474 зарегистрирован 08.04.2003

Извещение опубликовано: 27.07.2003        

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:
ООО "Центр исследований и разработок ЮКОС"

(73) Патентообладатель:
Ковентри Лимитед (WS)

Договор № РД0002515 зарегистрирован 04.10.2005

Извещение опубликовано: 20.12.2005        БИ: 35/2005