Устройство для определения эффективности ингибиторов и удалителей асфальтено-смолопарафиновых отложений

 

Сущность изобретения: устройство содержит термостатируемую емкость 1 с крышкой, ячейку 3 с испытуемой жидкостью, соединенными с крышкой элементами для отложений и мешалку. Крышка состоит из двух частей - плотно соединенной 2а с термостатируемой емкостью и в которую встроены две и более ячеек 3, и второй части 2б с элементами для отложений 4, количество которых соответствует числу ячеек 3. Эта часть крышки установлена с возможностью вращательного движения относительно первой части посредством эксцентрика 12, установленного на валу 10 двигателя 7. Устройство содержит также контрольно-измерительный блок 6. 1 ил.

Изобретение относится устройствам для исследования или анализа материалов и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для определения эффективности ингибиторов и удалителей асфальтено-смоло-парафиновых отложений (АСПО).

Известно устройство для определения эффективности АСПО, включающее термостатическую емкость с испытуемой жидкостью с мешалкой, перистальтический насос, расходомер нефти и элемент для отложений, снабженный охлаждающей рубашкой, через которую циркулирует хладоагент, подаваемых из криостата [1] Недостатком данного устройства является невозможность одновременного испытания нескольких ингибиторов парафиноотложений, неприменимость его для оценки эффективности удаления АСПО, большой расход нефти, громоздкость устройства.

Известно устройство для определения эффективности ингибиторов АСПО, включающий элемент для отложений, снабженный охлаждающей рубашкой, термостатируемую водяную баню и помещенную в нее емкость с нефтью (в которую дозируют ингибитор) и мешалкой, криостат, перистальтический насос, соединенные в общий контур. Устройство снабжено дополнительными измерителями температур [2] Недостатками известного устройства являются невозможность одновременного определения эффективности нескольких ингибиторов: неприменимость его для оценки эффективности удалителей АСПО; большой расход нефти, циркулирующей в системе.

Наиболее близким к предлагаемому устройству являются устройство для определения эффективности ингибиторов АСПО, включающее ячейку с нефтью, термостатируемую водяную баню с крышкой, элемент для отложений и мешалку [3] Недостатками его являются: невозможность определения эффективности ингибиторов в строго идентичых гидродинамических условиях; необходимость неоднократного повторения эксперимента при определении эффективности ингибирования из-за воспроизводимости и неидентичности гидродинамических условий.

В основу нестоящего изобретения положена задача создания устройства для определения эффективности ингибиторов и удалителей асфальтено-смоло-парафиновый отложений, обеспечивающего идентичность условий проведения эксперимента и повышающего его точность.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для определения эффективности ингибиторов и удалителей асфальтено-смоло-парафиновых отложений, включающем термостатируемую емкость с крышкой, ячейку с испытуемой жидкостью и элементами для отложений, соединенными с крышкой, и мешалку, крышка выполнена из двух частей: нижней, которая жестко соединена с термостатируемой емкостью и в которую жестко встроены две и более ячеек с испытуемой жидкостью, и верхней части, к которой жестко встроены элементы для отложений, количество которых соответствует числу ячеек и которая имеет возможность вращательного движения относительно нижней части посредством эксцентрика, выполненного на валу 10 электродвигателя 7, а также дополнительно снабжено контрольно-измерительным блоком.

На рисунке изображен один из вариантов предлагаемого устройства.

Устройство состоит из термостатируемой емкости 1 с крышкой, состоящей из 2-х частей: нижней 2а, которая жестко соединена с термостатируемой емкостью 1 и в которую жестко встроены две и более ячеек 3 с испытуемой жидкостью, и верхней части 2б, к которой жестко встроены элементы для отложений 4, количество которых соответствует числу ячеек 3. Верхняя часть 2б имеет возможность вращательного движения относительно нижней части крышки 2а посредством эксцентрика 12, выполненного на валу 10 электропривода 7. Элементы для отложений 4 при движении верхней части 2б выполняют функцию смешения испытуемой жидкости в ячейках. Элементы для отложений соединены с распределителем охлаждающей жидкости 8 одним концом, а с контрольно-измерительным блоком 6 другим концом.

Охлаждающая жидкость вода из водопроводного крана или криостата. У распределителя охлаждающей жидкости имеется термометр, посредством которого определяют температуру пропускаемой через элементы охлаждающей жидкости.

Термостатируемая емкость снабжена нагревателем 11 и контактным термометром с регулятором температуры 9 и имеет вал с эксцентриком и мешалкой 10.

Устройство работает следующим образом: 1. Определение эффективности предотвращения АСПО для серии различных ингибиторов.

В 5 стальных ячеек помещают по 15 мкл различных ингибиторов. В шестую ячейку реагент не добавляют. Затем в каждую ячейку наливают по 100 мл нефти и помещают по 5 г в АСПО конкретного месторождения. Включают внешний термостат на t=75^oC.

Включают электродвигатель, который приводит во вращательное движение вал электропривода 7, а он посредством эксцентрика 12 или 12' приводит во вращательное движение верхнюю часть крышки, а значит и элементы для отложений. Происходит перемешивание содержимого каждой ячейки. По истечении 5 мин включают обогрев термостатируемой емкости посредством нагревателя 11. Элемент для отложений подключают на охлаждение к водопроводному крану или к криостату, предварительно выведенному на заданную температуру охлаждения. Продолжительность опыта задают от 10 до 30 мин в зависимости от типа нефти, АСПО и скорости охлаждения. В конце эксперимента регистрируют температуру жидкости в термостатируемой емкости. Отключают электродвигатель и блок электропривода отводят в боковое положение. Подвижную часть крышки поднимают и отводят в сторону. Под каждый элемент для охлаждений подставляются предварительно пронумерованные и взвешенные чашки Петри, отключается охлаждение и включается нагрев. При этом происходит плавление и стекание отложений. Чашки с отложениями взвешивают. По разнице масс определяют количество отложений в контрольном опыте и в опытах с различными ингибиторами, либо с одним ингибитором, но при различной его концентрации.

Расчет эффективности ингибитора парафиноотложений производится по известному соотношению где m_i масса выделившихся отложений в ячейке с ингибитором;
m_o масса выделившихся отложений в холостом опыте, без ингибитора.

2. Определение эффективности удаления АСПО.

В режиме оценки эффективности удалителей АСПО устройство работает следующим образом.

На предварительно очищенные элементы для отложений наносится по известной методике слой асфальтено-смоло-парафинов постоянной толщины и высоты (Рыбак Б.М. Анализ нефти и нефтепродуктов М: Гостоптехиздат, 1962, с. 888) в количестве 5-10 г. В каждую из ячеек установки наливаются испытуемые удалители. Термостируемая емкость включается на необходимую температуру. Охлаждение элементов для отложений в данном случае может не производиться. Подвижную крышку (2а с элементами 4, на которые нанесены отложения, устанавливают на термостатируемую емкость, вал с эксцентриком и мешалкой, стыкуют с блоком электропривода и включается перемешивание. По истечении заданного времени отключают электродвигатель, отводят блок электропривода и извлекается подвижная часть крышки 2а с элементами для отложений. По убыли веса отложений на каждом элементе судят об эффективности удалителей асфальтено-смоло-парафинов.

Эффективность удалителя АСПО определяют по формуле

m_o масса нанесенных отложений, г
m_i масса оставшихся отложений, г
Кроме приведенного способа оценки эффективности различных удалителей по отношению к одному виду АСПО, установка может быть использована в режиме определения эффективности одного удалителя по отношению к АСПО различных месторождений.

Для подтверждения идентичности гидродинамических и теплообменных процессов во всех ячейках периодически может проводиться контрольный опыт.

В ячейки установки наливается одинаковое количество жидкости (например керосин). Включается термостатирование емкости 1. По расходомерам контрольно-измерительного блока устанавливается одинаковый расход хладоагента через все элементы для отложений.

Подвижную часть 2б крышки с элементами для отложений устанавливают на неподвижную часть 2а электропривода, стыкуют с валом, включают перемешивание. После выхода установки на режим, сравнивают показания измерителей температуры (термометр и т. д. ) контрольно-измерительного блока между собой. Приемлемая сходимость показаний температуры содержимого всей ячеек указывает на исправность установки и готовность ее к эксплуатации.

Идентичность условий обеспечивается за счет создания одинаковых температурных условий в каждой из ячеек, а следовательно, и одинаковых условий кристаллизации парафиновых отложений. Кроме того, идентичность условий кристаллизации обеспечивается одинаковым расходом хладоагента (охлаждающей воды), пропускаемого через элементы для отложений и одинаковой интенсивности перемешивания, поскольку движение элементов для отложений полностью синхронизировано, благодаря жесткой связи между ними.

Таким образом, предложенное устройство позволяет осуществлять оценку эффективности ингибиторов и удалителей АСПО в строго контролируемых идентичных условиях проведения эксперимента, что обеспечивает его точность и надежность.

Формула изобретения

Устройство для определения эффективности ингибиторов и удалителей асфальтено-смолопарафиновых отложений, включающее термостатируемую емкость с крышкой, ячейку с испытуемой жидкостью и элементами для отложений, соединенными с крышкой, и мешалку, отличающееся тем, что крышка выполнена из двух частей, нижней, которая плотно соединена с термостатируемой емкостью и в которую жестко встроены две и более ячеек с испытуемой жидкостью, и верхней части, в которой жестко встроены элементы для отложений, количество которых соответствует числу ячеек и которая имеет возможность вращательного движения относительно нижней части посредством эксцентрика, выполненного на валу электродвигателя, а также дополнительно снабжено контрольно-измерительным блоком.

РИСУНКИ

Рисунок 1