Способ определения эффективности ингибитора солеотложений

 

Использование: определение эффективности ингибитора солеотложений. Сущность: продавку ингибитора осуществляют через модель пористой среды геометрически правильной формы с химически нейтральной поверхностью, снимают зависимости удельной адсорбции от времени контактирования, максимального числа объемов пор и тангенса угла между касательной к кривой десорбции и осью ординат от расхода раствора ингибитора. По максимальным значениям удельной адсорбции максимального числа объемов пор и тангенса угла судят об эффективности ингибитора. В качестве пористой среды используют кварцевые шарики. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к лабораторным способам оценки эффективности ингибиторов отложений солей.

Известен способ определения эффективности ингибитора отложения солей при обработке призабойной зоны скважины для предотвращения образования солей в нефтепромысловом оборудовании путем закачки в продуктивный пласт определенного объема водного раствора ингибитора солеотложений заданной концентраций. При этом часть ингибитора из раствора адсорбируется на поверхности породы [1] Для установления адсорбционного равновесия в порах пласта скважину вводят в эксплуатацию не сразу, а после выдержки. При пуске скважины в работу адсорбировавшийся ингибитор в небольшом количестве начинает выноситься (десорбироваться) из пласта, обеспечивая защиту оборудования от солеотложений. Чем длительнее протекает вынос ингибитора (в достаточных для ингибирования солей количествах) из пласта в результате десорбции молекул реагента с поверхности породы в работающей скважине, тем продолжительнее эффект ингибирования отложения солей. Десорбция молекул ингибитора с поверхности пористой среды при движении жидкости происходит из-за слабых сил электромолекулярного взаимодействия при физической адсорбции. Одновременно с этим в пласте происходит образование химических связей (хемосорбция) ингибитора с породой. Хемосорбция ингибитора столь сильна, что разрыва этих связей при фильтрации жидкости в пласте не происходит, т.е. связанный таким образом ингибитор теряется в пористой среде необратимо. Таким образом, на эффективность процесса ингибирования влияет физическая адсорбция.

Прототипом изобретения является способ определения эффективности ингибитора отложения солей [2] основанный на вытеснении водного раствора ингибитора водой из естественных пористых сред.

Однако естественные пористые среды имеют в своем составе химически активные минералы, которые неравномерно распределены в породе. Наличие химически активных минералов также приводит к хемосорбции, образованию полимолекулярных слоев. Адсорбционно-десорбционная способность ингибитора всецело зависящая от физической адсорбции искажается хемосорбцией. Поэтому известный способ определения эффективности солеотложений неточен.

Целью изобретения является повышение точности за счет определения его физической адсорбции на поверхности пор среды.

Цель достигается тем, что осуществляют периодическую продавку ингибитора через модель пористой среды и вытеснение его водой, продавку ингибитора осуществляют через модель пористой среды геометрически правильной формы с химически нейтральной поверхностью, затем снимают зависимости удельной адсорбции от времени контактирования, максимального числа объемов пор и тангенса угла между касательной к кривой десорбции и осью ординат от расхода раствора ингибитора, по максимальным значениям удельной адсорбции, максимального числа объемов пор и тангенса угла судят об эффективности ингибитора. В качестве пористой среды используют кварцевые шарики.

Параметрами, характеризующими динамику адсорбции и десорбции, являются максимальное число объемов пор n_mах, при котором обнаруживается ингибитор в воде в результате десорбции и тангенс угла между касательной к кривой десорбции и осью ординат k= tg α. Указанные параметры можно объединить, тогда формула, характеризующая эффективность ингибитора (А), имеет вид А= n_mах.+ k (1) С увеличением n_mах и k эффективность ингибитора возрастает. При отсутствии десорбции (α 90^о) формула теряет смысл.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, самым продавку ингибитора осуществляют через модель пористой среды геометрически правильной формы с химически нейтральной поверхностью, снимают зависимости удельной адсорбции от времени контактирования максимального числа объемов пор и тангенса угла между касательной к кривой десорбции и осью ординат от расхода ингибитора, по максимальным значениям удельной адсорбции, максимального числа объемов пор и тангенса угла судят об эффективности ингибитора, а в качестве пористой среды используют кварцевые шарики.

На фиг.1 показана схема осуществления способа, где 1 сосуд с водным раствором ингибитора (при адсорбции) или водой (при десорбции), колонка 2 с пористой средой, подводящий и отводящий шланги 3 и сосуды 4 для отбора проб воды.

Способ осуществляют следующим образом.

Колонку 2 заполняют кварцевыми шариками, являющимися моделью пористой среды геометрически правильной формы с химически нейтральной поверхностью, через которую продавливают водный раствор ингибитора, подаваемый через шланг 3 из сосуда 1. Начальная концентрация ингибитора (С_о). Профильтрованный через пористую среду раствор отбирают в сосуды 4 с помощью шланга 3. Фиксируют концентрацию (С) с учетом объема профильтрованного раствора. По изменению концентрации (С_о-С) с учетом объема профильтрованного раствора находилась масса ингибитора, потерянного на адсорбцию. Продавку раствора производят до уравнивания концентраций в закачиваемом и профильтрованном растворах. После этого раствор в сосуде 1 заменяют водой, которую вновь продавливают через пористую среду. Профильтрованную воду с отмытым с поверхности среды ингибитором отбирают в сосуды 4 и вновь измеряют концентрацию в воде. Опыт проводят до полного исчезновения ингибитора в профильтрованном растворе. Это свидетельствует о полном удалении адсорбированного ингибитора с поверхности пористой среды. Снимают зависимости удельной адсорбции от времени контактирования, максимального числа объемов пор и тангенса угла между касательной к кривой десорбции и осью ординат от расхода раствора ингибитора, по максимальным значениям удельной адсорбции максимального числа объема пор и тангенса угла судят об эффективности ингибитора (формула).

На фиг. 2 приведены кривые изменения удельной адсорбции ИСБ-1 (исходная концентрация реагента С_о=0,05%) в зависимости от времени контактирования с поверхностью кварцевого стекла в статических условиях после окончания адсорбции при фильтрации. Из приведенных графиков видно, что удельные величины предельной динамической адсорбции (А_уд), равновесной статической адсорбции (А_уд^ст) и остаточной адсорбции после доотмыва (А_уд) имеют максимальные значения при статическом контактирования раствора ингибитора с адсорбентом в течение 40 ч. Уменьшение или увеличение времени контактирования раствора и твердой поверхности по сравнению с указанным приводит во всех случаях к уменьшению величины удельной адсорбции ИСБ-1.

На фиг. 3 приведены кривые изменения n_mах и k в зависимости от расхода 0,05% -ного раствора ИСБ-1 при фильтрации через пористую среду. Из приведенных графиков видно, что существует расход жидкости, равный 3 л/ч, при котором наблюдается резкий рост n_mах. При этой скорости активные центры, адсорбирующие молекулы ингибитора, по-видимому, имеют наиболее благоприятные условия для удержания молекул ингибитора. При скоростях, меньших оптимальной, замедлена доставка молекул ингибитора к активным центрам из-за сравнительно невысокой диффузии молекул ингибитора в растворе; при скоростях, превышающих 3 л/ч, очевидно, адсорбционные слои между молекулами ингибитора и активными центрами недостаточно прочны, чтобы удержать на поверхности кварцевого стекла молекулы ИСБ-1 и предельная адсорбция уменьшается. Здесь n_mах. объем воды (в числе объемов порового пространства адсорбента), при котором происходит максимальная десорбция ингибитора, характеризует продолжительность процесса десорбции ингибитора, угол между осью ординат и касательной к кривой десорбции. С увеличением n_mах и α эффективность ингибитора возрастает.

Предлагаемый способ определения эффективности ингибитора позволяет находить и улучать свойства ингибиторов отложения солей, обладающих именно физической адсорбцией. Идеализированная же пористая среда (кварцевые шарики) позволяет "вычислить" этот процесс, т.е. производить контроль за воспроизводимостью опытов, оценивать соблюдение материального баланса и т.д.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНГИБИТОРА СОЛЕОТЛОЖЕНИЙ, включающий периодическую продавку ингибитора через модель пористой среды и вытеснение его водой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем определения его физической адсорбции на поверхности пор среды, продавку ингибитора осуществляют через модель пористой среды геометрически правильной формы с химически нейтральной поверхностью, снимают зависимости удельной адсорбции от времени контактирования, максимального числа объемов пор и тангенса угла между касательной к кривой десорбции и осью ординат от расхода раствора ингибитора, по максимальным значениям удельной адсорбции, максимального числа объемов пор и тангенса угла судят об эффективности ингибитора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пористой среды используют кварцевые шарики.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3