Состав для подготовки и траспорта газа

 

Использование: технология добычи и транспортировки газа Сущность: состав включает, мас. %: продукт взаимодействия акриловой кислоты и полиакриламида, взятых в массовом соотношении (1,5-2,5):(0,6-2,5) соответственно в водной среде в присутствии 0,005-0,05 мас. персульфата аммония и 0,01-O,l мас. поверхностно-активного вещества, характеризующийся вязкостью от 0,3 до 20 Па·с, измеренной при 20^oC -2-6, диэтиленгликоль 8-40, вода-остальное. 1 табл.

Изобретение относится к xимии высокомолекулярных соединений и к теxнологии добычи, транспортировки газа и может быть использовано для осушки газа и удаления жидкости, выпавшей из газового потока и резко уменьшающем пропускную способность газопроводе.

Известен состав для удаления влаги и конденсата из газа методом низкотемпературной сепарации с применением этиленгликоля.

Недостатком известного /I/ состава является низкая степень поглощения влаги, высокая стоимость очистки и осушки газа, повышенные расходы реагентов, а также необходимость установки конденсатоотводных устройств во всех пониженных участках трассы газопровода.

Ближайшим по технической сущности к предлагаемому является вододиспергируемые композиции высокомолекулярных соединений, содержащие сополимер акриламида и акриловой кислоты с молекулярной массой не менее 50000, алифатический диод и поверхностно-активное вещество. Однако этот состав недостаточно технологичен.

Задачей настоящего изобретения состоит в разработке состава для подготовки газа к его транспортировке в начальном участке газопровода, который позволяет повысить степень очистки газа от жидких и твердых примесей, сократить потери газа при продувках газопровода и снизить гидравлические потери при последующей транспортировке газа.

Поставленная задача решается тем, что состав для подготовки и транспорта газа, включающий сополимер акриламида и акриловой кислоты, диэтиленгликоль и воду в качестве сополимера акриламида и акриловой кислоты содержит продукт взаимодействия акриловой кислоты и полиакриламида, взятых в массовом cooтношeнии (1,5-2,5): (0,6- 2,5), соответственно, в водной среде в присутствии 0,005-0,05 мас. персульфата аммония и 0,01-0,05 мас. поверхностно-aктивного вещества, характеризующийся вязкостью от 0,3 до 20 Па.с, измеренной при 20^oС, при следующем соотношении компонентов состава, мас.

вышеуказанный продукт взаимодействия акриловой кислоты и акриламида 2-6 диэтиленгликоль 6-40 вода остальное.

Контроль качества обработки стенки и активности состава во времени производится определением величины адгезионного давления.

Составов на основе водных растворов полимеров, которое должно быть не менее 20-60 г/см². При величине адгезионного давления выше 90-100 г/см² во всех случаях обеспечиваются требуемая устойчивость и продолжительность положительного влияния на точку росы и качество осушки газа и на пограничные процессы пристенного его скольжения по газопроводу.

Повышение сил сцепления и скорости смачивания водных растворов полимеров достигается незначительными добавками (0,02-0,0З) поверхностно-активных веществ (СЖК-окисленный парафин. ДС РАС сульфированный керосин) и неорганических солей одного или смеси из щелочно-земельных металлов, присутствующих в воде. Соль и окислы железа, имеющиеся в достаточном количестве (0,l-1%) в трубопроводе, увеличивают сцепление таких растворов на 26-30% а прибавление ПАВ более 0,5 на полимерный раствор нецелесообразно.

Пример N 1.

Технический полимер акриламида (ПАА растворяют в воде при линейной скорости в пределах 4-40 м/с при циркуляции мощным насосом. Загрузку ПАА производят через колосниковую решетку 5х35 см со скоростью 0,2-0,7 кГ в секунду до получения 1,2-1,3% -наго раствора с вязкостью в пределах 0,08-0,1 Па·с. В полученный раствор добавляют 0,03% ПAB, ДС РАС, 0,02 персульфата аммония, акриловой кислоты 1,8% до рН 0,1-0,2.

Нагревают до 60-70^oС в течение 4-6 часов при t=28^oС, при этом вязкость смеси повышается до 10 Па·с.

Для прекращения реакции сополимеризации и дальнейшего увеличения динамической реакции состава к смеси добавляют воду до содержания сшитого ПАА в количестве 0,7 мас. и 16% мас. диэтиленгликоля (ДЭГ). Поскольку исходная смесь и продукты реакции обладают синергизмом действия и взаимной растворимостью в воде и полной нерастворимостью в углеводородах (конденсате) они образуют пристенные скользкие гидрофильные слои, всасывающие влагу и устойчивые к потоку газа, конденсата эмульгированной воды и длительного сохранения своего положительного влияния (свыше 300 суток).

Полученный состав подают в емкость и закачивают далее через крышку фланца в выкидную линию резервного компрессора в начальном участке трубопровода и вводят в режим транспорта газа.

Состав наносится газовым потоком на стенку, а непрореагированная часть состава перемещается подобно поршню, распределяя равномерно состав по стенке и вынося все пристенные скопления. Последнее не достигается известными составами. Технологические приемы использования предложенного способа заключаются в совместной подаче в газопровод состава N 1-4 на основе полиакриламида, акриловой кислоты, диэтиленгликоля в смести мономеров-инициаторов полимеризации.

Пример N 2.

Технический ПAA смешивают с водой и 2% мас. акриловой кислоты (АК) и 0,04% мас. персульфата и 0,06% мас. ПАВ (СЖК) в мощном центробежном насосе при скорости 10-60 м/с в течение 10 мин, до получения 1,4-1,8%-ного раствора ПАА с вязкостью не менее 0,06 Па·с. Затем смесь нагревают до температуры 50-70^oС соответственно в течение 6 часов npи любой величине рН и выдерживают в течение 20 часов до повышения вязкости до 20 Па·с. На этой стадии студнеобразования добавляют 20 ДЭГ и воду до 0,8%-ного содержания ПАА и с помощью вакуумной линии легко перемещают весь состав в емкость самотечно-напорным методом и далее его вводят в расчетную точку газового (конденсатного) потока любого сечения при большем расходе потока полимера.

Непрореагированную часть состава в виде очистной пробки вместе со всеми вынесенными скоплениями перемещают в потоке в конечный пункт и отделяют в расширителях при снижении скорости для многоразового использования.

Пример N 3.

В центробежном насосе типа 6к /4ф/ растворяют в воде технический ПАА до 3,0% концентрации, прибавляют 1,66% акриловой кислоты, 0,01% ПАВ ДC РАС и 0,006% персульфата.

Исходную смесь нагревают до 70-75^oС и в течение суток она повышает свою вязкостть с 0,1 до 3-5 Па·с и адгезионное давление с 0,1 до 30 кПа. На стадии баланса сил адгезии и когезии при появлении смешанного типа отрыва прекращают реакцию гелеобразования с добавлением 20% ДЭГ и воды до содержания ПАА 1,3-1,5% Получаемый состав в течение 1-10 суток дозируют на выкид компрессорные станции и в бойпасные линии при пониженной линейной скорости газового потока (0,1-2 м/с). Не изменяя положения линейных кранов, фиксируют снижение гидравлических потерь и точки росы транспортируемого газа.

Пример N 4.

При циркуляции воды насосом типа 4Ф (6К) через наклонную емкость со скоростью 2-10 м/с, засыпают гранулированный (гелеобразный) технический полимер в количестве 0,1-1 кг/с. Растворение продолжается до получения водного раствора вязкостью 0,1-2 Пa·c, что соответствует содержанию основного вещества ПАА b АК в воде 2,4- -2,5% Вследствие высокой вязкости циркуляция прекращается.

Основным оборудованием для получения и подачи исходной композиции полимерных гелей является мощный центробежный или поршневой насос (производительность 10-700 м³/ч, напор 45-350 м) и коническая цилиндрическая или прямоугольная наклонная емкость объемом 1-6 м³, обеспечивающая циркуляцию раствора вязкостью 1-20 Па·с.

Для протекания реакции гелеобразования и получения гелевого состава исходный раствор с вязкостью выше 0,1 Па·с, подкисляют 1,5% акриловой кислоты до величины рН 0,1-0,05, а затем нагревают до 60-80^oС, добавляют 0,0005% персульфата аммония, 0,01% ПАВ-СЖК и выдерживают не менее 1-2 суток.

Выдержку исходной композиции геля осуществляют после подачи 15% ДЭГ в емкости или частично опорожненную камеру запуска скобка выкидной отключенной линии компрессоров в течение периода продолжительностью 4-40 часов зимой и летом до саморегулирующего получения гелеобразного липкого материала вначале, и как растекающегося и перемещающегося при скорости более 5 м/с как одно целое. Пропуск геля совместим с действиями механических разделителей, так как он полностью разделяет поток к обеспечивает вынос последних.

Заполнение исходной смесью производят для всего объема наклонной части отключенного участка до перекрытия сечения потока согласно закону сообщающихся сосудов (напорным методом).

Сформированный в емкости гелеобразный материал передавливают, отсасывают вакуумной машиной и подают напорным методом при давлении 0,1-6 МПа в любую точку трубопровода диаметром Дм, длиной в объеме не менее ПД³. Необходимости полной остановки прекращения перекачки и заполнения всего отключенного участка нет. Данный состав снижает точку до -23^oС (табл.). Оптимальный объем состава N 4, содержащего 0,7% ПАА, 1,5% АК, 10% диэтиленгликоля (ДЭГ), 0,0005% персульфата и 0,01% ПАВ-СЖК (смачиватель) рассчитывают по формуле: V=π·d(d²+0,0002l), м³ Под влиянием одноразовой дозировки 860 л данного состава N 3 в промысловый газопровод диаметром 279 мм, длиной 9 км в течение 20 мин при снижении скорости газа до 2 м/с без каких-либо других реагентов и устройств были вынесены на свечу все конденсатные скопления с механическими примесями в количестве свыше 1785 кГ.

Предварительный запуск поролоновых поршней, непрерывная дозировка метанола не удаляла скопления и приводила к закупорке гидратами по истечении 20 суток после их дозировки. Ингибирующий эффект предложенного состава (N 1-4) составлял 120-130 суток и часто и более 1 года.

Контрольные данные эффективности действия предложенного состава N 1-5 на гидравлику транспорта влажного газa по стендовому трубопроводу диаметром 202 мм, длиной 2 км от группы газовых скважин приведены в таблице.

Образование сплошного гидрофильного слоя на внутренней стенке газопровода можно достичь увеличением объема подаваемого полимера и поочередным двукратным пропуском полимерных пробок 2-3% -ных растворов полиакриламида и заполимеризованных с мономером и дозировками менее вязких непрореагированных водных растворов этого жe состава.

Регенерация полимерных растворов, выносимых из газопровода, производится путем отстоя и фильтрации от твердых частиц и упариванием влаги на установках по дистиляции этиленгликолей.

Пример 6.

При циркуляции центробежным насосом заданного количества воды в приемный бак загружают заранее набухший водный гель технического полиакриламида, непрерывно циркулируя полимерный раствор до отсутствия комков. Непосредственно перед подачей в газопровод заливают в приготовленный 0,7%-ный водный раствор полиакриламида (ПАА), заливают 1,5% акриловой кислоты (АК), засыпают порошок персульфата аммония в количестве 0,00005% мас. заливают 10% диэтиленгликоля (ДЭГ) и добавляют 0,01 ПАВ ДС РАС (ОЖК). При этих нижних концентрациях реакция сополимеризации идет медленно и начинается только после нагрева состава до 65-85^oС. Состав сохраняет текучесть в течение продолжительного периода 1-9 сут. а порядок прибавления реагентов, кроме ПAA может быть изменен в любом порядке и состав подается в газопровод в течение 2-6 часов после нагрева без опасности закупорки труб. В отличие от известных составов и способов данный состав наиболее технологичен и активен при транспортировке неочищенного газа, требует наименьшего расхода реагентов, легко дозируется в течение наиболее продолжительного периода (до 9 сут) полностью осушает газ при подаче в количестве 0,1 л на 1 кв. метр поверхности его стенки, однако неэффективно выносит большие скопления конденсата, вследствие непоршневого перемещения и его следует применять с пробками более вязкого состава поршневого вытеснения скоплений.

Пример 7.

Для вытеснения больших количеств влаги, конденсата и механических примесей из газопроводов большого диаметра (529-1440 мм) изготавливают более вязкий состав, составленный из 3% ПАА, 2,2% АК /±0,2%/, 25% ДЭГ /±2%/, ПAB (ДС РАС/ -0,1% /± 0,05%/ и персульфата 0,04% /± 0,01/ в воде. Технологические приемы последовательности прибавления здесь следует точно выдержать, так как реакция начинается незамедлительно при 45^oС через 3 часа, при 80^oС через 15 мин с получением наиболее устойчивых очистных пробок и пристенных покрытий наиболее продолжительного поглощающего действия. Растворение и смешение компонентов производят в циркуляционном насосе, выполняя все ранее изложенные операции в примере 5. В течение индукционного периода реакции данный состав непосредственно после нагрева в течение 50 и 18 мин соответственно при его температуре 65 и 85^oС закачивают в отключенный байпас газопровода в объеме до заполнения всего отключенного участка и придвигают газом в его конечный пункт, в котором отделяют состав до повторного вытеснения скоплений и нанесения на стенку других газопроводов.

Пример 8.

Для очистки от жидких скоплений и пристенных осадков и образования на газопроводной стенке осушающего африкционного покрытия приготавливают по ранее изложенным приемам следующий оптимальный сорбционный состав: 1,5% полириламида (ПАА), 1,7% акриловой кислоты (АК, 15% ДЭГ, 0,05% ПАВ (ОЖК) и в последнем приеме вводят 0,02% персульфата аммония. По сравнению с известными составами для подготовки газа, данный состав не только не замерзает, а сохраняет в течение 130-180 сут устойчивость и поглощение влаги и мехпримесей соответственно при скорости газа 5-7 и 2-4 м/сек, не требует дозировки других реагентов и выполнения других операций по подготовке газа. Во всех случаях применения состава передозировка ПАВ в пределах 0,001-0,2% допускается, обеспечивая полное смачивание стенки газопровода, также как ПАА в пределах 1-4% АК 1-2% и только персульфата следует вводить точно.

Формула изобретения

Состав для подготовки и транспорта газа, включающий сополимер акриламида и акриловой кислоты, диэтиленгликоль и воду, отличающийся тем, что в качестве сополимера акриламида и акриловой кислоты он содержит продукт взаимодействия акриловой кислоты и полиакриламида, взятых в массовом соотношении 1,5 2,5:0,6-2,5 соответственно, в водной среде в присутствии 0,005-0,05 мас. персульфата аммония и 0,01-0,1 мас. поверхностно-активного вещества, характеризующийся вязкостью 0,3 20,0 Па·с, измеренной npи 20°С, npи следующем соотношении компонентов состава, мас.

Продукт взаимодействия акриловой кислоты и полиакриламида 2 6 Диэтиленгликоль 8 40 Вода Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1