Способ предотвращения отложения сульфата кальция в нефтепромысловом оборудовании
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
f г е !
t л
= ХО1, I=-l13+1
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3783457!23-26 (22) 30.05.84 (46) 28.02,86.Бюл. 11р 8 (7l) МГУ им. М.В.Ломоносова и Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственного ордена Трудового Красного Знамени объединения "Оренбургнефть" (72) А.М.Евсеев, Л.С.Николаева, P.Х.Самакаев, Л.Т.Дытюк, Н.М.Дятлова, Ю.А.Кирьянов, Г.П.Луцковская, Е.Ф.Смурыгин и Т.А.Матковская (53) 663.632.7(088.8) (56) Руководящий документ. Способ предотвращения отложения минеральных солей с применением ингибитора солеотложений ДПФ 1, РД-39-23-981-83, 1984.
Панов В.А. Ингибиторы отложений неорганических солей. M.: Недра, 1974, с.13. (54) (57) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОТЛОЖЕНИЯ СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ В НЕФТЕПРОMbICJI0B0N ОБОРУДОВАНИИ путем введения под давлением в продукцию сква— жин ингибитора — аминометиленфосфо1 натов, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода ингибитора при одновременном сохранении высокого защитного эффекта, ингибитор вводят в количестве, оп— ределяемом системой уравнений
Ас (+ К ° X,; X 1)+ 7 К,Х
=ее,е р1 ); ()
Чц o/ср н и
1 Х1+АСО,> К; 1 1 Х, + - ", ; Х; Х, i=1 1= М 3+1
"3 л Х1 АС. ; X„X,," Г К,Х.„Ф,„ т
1=1 1= he+1 (. ) (111 ) где Х,, Х вЂ” равновесные концентрации аминометиленфосфоновой кислоты и протона соответственно, Х „ — исходная концентрация аминометиленфосфоновой кислоты, необходимая для увеличения индукционного периода кристаллизации с ульфата кальция; основность аминометиленфосфоновой кислоты; — количество молекулярных форм аминометиленфосфоновой кислоты с зародышем сульфата кальция; — количество всех молекулярных форм; л — индукционный период кристаллизации сульфата кальция . м 1 — стехиометрические коэф > о 2> В фициенты реакций образования молекулярных форм из компонентов системы; ,1(- константы протонирования аминометиленфосфон вой кислоты, константы устойчивости комплексов
1214611
А и
i-- hei<
=i(1 a,1+ a ), где Х,, Х
XO1
2О
ЗО к;к ионов кальция с аминометиленфосфоновой кислотой и константы образования молекулярных форм аминометиленфосфоновой кислоты с зародышем сульфата кальция, ингибирующих зародьппеобразование; константы, A=1,292, 8 =
=2,643;
Изобретение относится к нефтяной промьппленности и может быть использовано для предотвращения отложения сульфата кальция в скважинах, промыс ловых системах сбора, транспортировки и подготовки нефти.
Цель изобретения — сокращение расхода ингибитора при одновременном сохранении высокого защитного эф фекта.
В качестве аминометиленфосфоновых кислот для ингибирования отложения сульфата кальция могут быть использованы нитрилотриметиленфосфоновая .кислота (НТФ), этилендиаминN,N,N,N -тетраметиленфосфоновая
I кислота (ЭДТФ), 2-оксипропилен- 1,3диамино-N,N,N,N -тетраметиленфосфоновая кислота (ДПФ), Пример. Создают пересыщенные растворы по сульфату кальция смешением эквивалентных количеств сульфата натрия и хлорида кальция (температура 40 С ). Начальная концентрация по сульфату кальция в опы— тах составляет 7,0; 7,5; 8,0 г/л, а пересыщение соответственно составляет 2,33; 2,50, 2,66.
Далее в пересыщенные растворы сульфата кальция вводят добавки ингибиторов солеотложения(НТФ, ЭДТФ, ДИФ) в количествах, определенных расчетным путем иэ системы уравне— ний з l1
Ас (1+) К; К Х 1)» и > ХХх
e ° ñ / (1) C — исходная концентрапия сульфата кальция в раст воре, превышающая насыщенную концентрацию сульфата кальция для данного типа aog и конкретной температуры, моль/л; равновесная концентрация сульфата кальция в растворе, моль/л.
"3 1
1Х»+Асо ) К 11 Х + К; Х; Х
1=1 41 з - (O1 ю (й) 11 р
И X +AC 7 (; к к, K х х Ф,g равновесные концентрации аминометиленфосфоновой кислоты и протона соответственно; исходная концентрация аминометиленфосфоновой кислоты, необходимая для увеличения индукционного периода кристаллизации сульфата кальция основность аминометиленфосфоновой кислоты; количество молекулярных форм аминометиленфосфоновой кислоты с зародышем сульфата кальция; количество всех молекулярных форм; индукционный период кристаллизации сульфата кальция; стехиометрические коэффициенты реакций образования молекулярных форм из компонентов системы, константы протонирования аминометнленфосфо1214611 4 чества ингибитора, в качестве параметров входят константы комплексообразования аминометиленфосфоната с ионом кальция, зародышем кристаллической фазы сульфата кальция и велинина пересыщения по сульфату кальция.
Производят введение под давле-!
О нием в продукцию скважины расчетного количества ингибитора, а в качестве ингибиторов используют соединения, выбранные из группы нитрилотриметиленфосфоновой, этилендиамин15 N,N,N,N -тетраметиленфосфоновой и
2-оксипропилен 1,3-диамино-N,N,N,N— тетраметиленфосфоновой кислот.
А и с,—
Числовые значения параметров, входящих в систему уравнений, приведены в табл,1., Таблица 1
В ющих систему определе
Реакции протонирования аминометнленфосфоновой кислоты
Ингибитор
Реакции образования молекулярных форм аминометиленфосфоновой кислоты с зар дышем сульфата кальция солеотло1 жений (аминометилен фосфо новая кисло та) 4 86,20 2 2 44,66
3 3 58,15
4 4 58,83
НТФ 1
34,415
49,885
62,268 (n,=1
И =7) ЭДТФ (ъ=1
5 115 02 2
3 69,89
4 84,94
78,80
89,94
5 96>98
99,58
ДПФ
И"з=2
И =7) 1
5 116,93 3
4 89,03
5 102,58
79 i 65
6 131,47 5
6 113,71
94,82 новой кислоты, констан— ты устойчивости комплексов ионов кальция с аминометиленфосфоновой кислотой и константы образования молекулярных форм аминометиленфосфоновой кислоты с зародышем сульфата кальция, ингибирующих зародышеобразование; константы, A =1,292, Б =2,643; исходная концентрация сульфата кальция в растворе, моль/л, равновесная концентрация сульфата кальция в растворе, моль/л. уравнений, обеспечиваа ние необходимого колиРеакции комплексообразования аминометиленфосфоновой кислоты с ионами кальция
1214611
Таблица 2
Пересыщение
Са$0 ц
Ингибитор С о солеотло- Са$0 жений
С ингиЬ.. мг /л
0,25
НТФ
30
0,25
0,50
180
185
1,00
200
200
1,05
0,25
ЭДТФ
0,25
0,50 гоа
200
0,95
226
230
1,00
0,25
0 25
0,25
0,50
140
138
0,75
255
250
0,90
Расчет необходимого количества ингибитора для стабилизации пересыщенного раствора по сульфату кальция, приводимого по системе уравнений (I-III), не может быть осуществлен беэ учета влияния пересышения раствора по Са$0, типа использованного ингибитора и его комплексообраэующих свойств. Увеличение концент- 10 рации ингибитора в 10 раэ при пересыщении по сульфату кальция 2,66 при- водит к увеличению индукционного пе7,5 2,50
8,0 2,66
8,0 2,66
8,0 2,66
8,0 2,66
7,5 2,50
8,0 2,66
8,0 2,66
8,0 2,66
8,0 2,66
7,0 2,33
7,5 2,50
8,0 2,66
8,0 2,66
8,0 2,66
8,0 2,66
По заданным величинам индукционного периода кристаллизации сульфата кальция < столбеи 5) решением сисриода в 10 раз, а изменение пересыщения по сульфату кальция с 2,33 до
2,66 приводит к снижению индукционного периода в 2,5 раза.
Индукционный период кристаллизации определяют по изменению начальной концентрации сульфата кальция в растворе во времени методом химического (трилонометрического) анализа.
Полученные данные приведены в табл.2.
Индукционный период, мин
Заданный Определенный экспериментально темы уравнений (I-III) были рассчитаны концентрации добавок аминоме— тиленфосфонатов (столбец 4) для
l2I46ll
Таблица 3
Абсолютное пере- С„1,„, сыщение по CaS0 мг/л
Ингибитор Со солеотло- Са80 жения
Индукционный период, мин
Заданный
Определенный экспериментально
0,0457
0 ° 0457
0,0457
0,0457
0,0457
0,0457
НТФ
1,27
0,53
100
103
ИТФ
1,27
0,74
200
195
ЭДТФ
1,27
0,50
100
ЭДТФ
1,27
0,70
200
195
ДПФ
l,27
0,46!
110
ДПФ
1,27
0,63
200
208
Из данных, приведенных в табл.3, рова ния за видно, что предлагаемый способ обес- необходимого печивает оптимизацию процесса ингиби- Ра
Составитель,А.Богачев
Редактор Н.Киштулинец Техред Ж.Кастелевич Корректор А.Зимокосов счет обоснования расхода ингибито—
Заказ 846/31 Тираж 865 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035 Москва Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП "Патент", г ° Ужгород, ул.Проектная, 4 водных систем с различным пересыщением по сульфату кальция.
Правильность данных индукционных периодов приведена в столбце 6. табл. 2.
И з данных, прив еде нных в т а бл . 2, видно, что предлагаемый способ позволяет оптимизировать процесс ингиби— рования отложений сульфата кальция за счет обоснования необходимого to расхода ингибитора при заданном времени ингибирования.
В связи с тем, что увеличение индукционного периода кристаллизации сульфата кальция более 250 мин не имеет практической значимости в нефтепромысловой практике, опти— мальной концентрацией ингибирующих добавок из класса аминометиленфосфонатов является 1,0 мг/л минералиэованной пластовой воды.
Известное техническое решение предлагает использовать ингибирующие добавки в концентрации не менее
IO мг/л, т.е. необоснованно увели- 25 чена концентрация ингибитора солеотложений в IO раз.
Эффективность предлагаемого способа иллюстрируется на реальной минерализованной воде следующего состава, мг экв/л.
К Na 996,50
Са 129,77
1+
65,79
С! 1099,92
НСО э 0,79
S0ö 9l 36
Пересыщение данной воды по сульфату кальция составляет 1,2? (Co дачной воды по CaSO>=0,0457 моль/л
С данной воды по Са80 =0,0359 мольЦ, Далее, задав время, в течение которого указанная минерализованная пластовая вода должна быть в стабильном состоянии (100 и 200 мин, рассчитывают решением системы уравнений необходимое количество ингибиторов иэ группы НТФ, ЭДТФ; ДПФ.
Правильность расчетов была подтверждена экспериментами на минерали ованной пластовой воде.
Полученные данные приведены в табл.3.
