Состав для добычи и транспорта нефти и способ его получения

 

Состав для добычи и транспорта нефти относится к нефтегазовой промышленности, а также к составам для борьбы с асфальтеносмолопарафиновыми отложениями в призабойной зоне нефтяных скважин, и в нефтепроводах. Предлагаемый состав для добычи и транспорта нефти содержит многокомпонентную смесь синтетических анионных и неионогенных поверхностно-активных веществ (АПАВ и НПАВ), оксиэтилированных эфиров фосфорной кислоты и углеводородного растворителя и дополнительно содержит в качестве добавки алифатический или ароматический спирт, или продукты, их содержащие, при следующем соотношении компонентов, мас. %: многокомпонентная смесь синтетических АПАВ и НПАВ, оксиэтилированных алкилэфиров фосфорной кислоты и углеводородного растворителя 50-90; алифатический или ароматический спирт, или продукты, их содержащие 10-50. Состав получают путем последовательного введения в готовую многокомпонентную смесь вышеуказанного состава алифатического или ароматического спирта, или продуктов, их содержащих. Технический результат - снижение вязкости состава с целью уменьшения гидравлических сопротивлений активных высоковязких нефтей при транспортировке их по трубам, повышение термостабильности состава при добыче нефти и возможности приготовления композиций в холодное время года (ниже 0^oС), что очень важно в промысловых условиях, например, в условиях Севера и Сибири, а также увеличение эффективности предотвращения образования асфальтеносмолопарафиновых отложений (АСПО). 2 с.п. ф-лы, 5 табл.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к составам для добычи и транспорта нефти, а также к составам для борьбы с асфальтеносмолопарафиновыми отложениями в нефтепромысловом оборудовании, в призабойной зоне нефтяных скважин, а также в нефтепроводах.

Известен содержащий алифатический спирт состав для добычи и транспорта нефти (патент RU N 2001090, 5 C 09 K 3/00, опубл. 15.10.93 г., Бюл. N 37-38), который содержит неионогенное поверхностно-активное вещество (НПАВ) в количестве 1-10 мас. %, имеющее 6-13 оксиэтильных групп, натрия алкилбензолсульфонат 5-15 мас.%, натрия алкансульфонат 3-30 мас.%, анионный полиэлектролит мол. м. •10⁴-5•10⁶ в количестве 1-10 мас.%, алифатический спирт 0,1-20 мас.%, кислота остальное.

Состав обладает высокой моющей способностью, широким спектром действия для предотвращения образования АСПО и снижения гидравлических сопротивлений вязких нефтей, однако он имеет ограниченную область применения, так как используется только для карбонатных коллекторов, вымывая крупные каналы и перетоки, а также гидрофилизирует призабойные зоны продуктивных пластов.

Известен, содержащий алифатический спирт, состав для удаления АСПО и способ его получения (SU с.N 1613471, 5 C 09 K 3/00, опубл. 15.12.90, Бюл. N 46), который содержит 17-18 мас.% газового бензина, 2-3 мас.% неонола, 50 мас.% этанола и 30 мас.% серной кислоты.

Хотя состав обладает хорошим растворяющим действием для АСПО, он имеет ограниченную область применения в скважинах с высокой пластовой температурой (90-100^oC и выше).

Известен очень близкий аналог - состав для предотвращения образования асфальтеносмолопарафиновых отложений (SU патент N 1706204, 5 C 09 K 3/00, E 21 B 37/00, опубл. 15.11.94, Бюл. N 21).

Этот состав эффективен при предотвращении образования АСПО, имеет низкие гидравлические сопротивления высоковязкой нефти при транспортировке их по трубопроводам, однако в этом составе не используются ароматические спирты, а также отходы производства алифатических и ароматических спиртов.

Кроме того, состав готовится непосредственно перед закачкой в скважину, что затрудняет его приготовление в холодное время года в условиях Сибири и Крайнего Севера.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является состав для добычи и транспорта нефти (RU патент N 1110152, 5 C 09 K 3/00, E 21 B 37/00, опубл. 30.08.94, Бюл. N 16), содержащий натрия алкансульфонат, натрия алкилбензолсульфонат, неионогенное поверхностно-активное вещество с 6-13 оксиэтильными группами, оксиэтилированный алкилэфир фосфорной кислоты или его калиевую, или этаноламиновую соль, углеводородный растворитель, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Натрия алкилбензолсульфонат - 15-35 НПАВ с 6-13 оксиэтильными группами - 3-12 Оксиэтилированный алкилэфир фосфорной кислоты или его калиевая или этаноламиновая соль - 1-4 Углеводородный растворитель - 5-15 Натрия алкансульфонат - Остальное Состав содержит углеводородный растворитель в отличие от двух предыдущих вышеописанных аналогов (см. патент N 2001090 и авт.св. N 1613471), поэтому в большей степени гидрофобизирует призабойные зоны продуктивных пластов. В качестве углеводородного растворителя состав содержит керосин, бензин, уайт-спирит, нефрас, петролейный эфир или др. углеводородные растворители.

В качестве неионогенного поверхностно-активного вещества состав содержит моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля на основе жирных спиртов фракции C₁₀-C₁₃ или фракции C₁₀-C₂₀ или моно- и диалкиловые эфиры полиэтиленгликоля, или полиэтиленгликолевые эфиры моноэтаноламидов жирных кислот фракции C₁₀-C₁₆.

Состав эффективно предотвращает образование асфальтеносмолопарафиновых отложений, замедляет газоотделение без ухудшения проницаемости призабойных зон продуктивных пластов. Однако состав имеет высокую вязкость, поэтому при транспортировке активных высоковязких нефтей наблюдаются высокие гидравлические сопротивления. При закачке его в скважины с высокой температурой пласта (100^oC и выше) состав в результате термодеструкции теряет моющие и растворяющие АСПО свойства. Кроме того, приготовление известного состава затруднено в холодное время года (при минусовой температуре) из-за довольно быстрого его застывания.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение вязкости состава для снижения гидравлических сопротивлений активных высоковязких нефтей при транспортировке их по трубам, повышение термостабильности состава при добыче нефти и возможности приготовления композиций в холодное время года (ниже 0^oC), что очень важно в промысловых условиях, например в условиях Севера и Сибири, а также увеличение эффективности предотвращения образования асфальтеносмолопарафиновых отложений.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемый состав для добычи и транспорта нефти содержит многокомпонентную смесь синтетических анионных и неионогенных поверхностно-активных веществ (АПАВ и НПАВ), оксиэтилированных эфиров фосфорной кислоты и углеводородного растворителя и отличается тем, что он дополнительно содержит в качестве добавки алифатический или ароматический спирт, или продукты, их содержащие, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Многокомпонентная смесь синтетических АПАВ и НПАВ, оксиэтилированных алкилэфиров фосфорной кислоты и углеводородного растворителя - 50-90 Алифатический или ароматический спирт, или продукты, их содержащие - 10-50 Заявляемый состав получают путем последовательного введения в готовую многокомпонентную смесь вышеуказанного состава алифатического или ароматического спирта, или продуктов их содержащих.

В качестве готовой многокомпонентной смеси используется композиция вышеуказанного состава, которая выпускается в г. Чапаевске Самарской области на ЗАО "Химсинтез" по ТУ 84-1051-85.

В качестве неионогенного поверхностно-активного вещества многокомпонентной смеси используют моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля на основе жирных спиртов фракции C₁₀-C₁₃ или фракции C₁₀-C₂₀, или моно- и диалкиловые эфиры моноэтаноламидов жирных кислот фракции C₁₀-C₁₆.

В качестве углеводородного растворителя используют керосин, бензин, нефрас, уайт-спирит, петролейный эфир и др.

В качестве алифатических спиртов используют как одновалентные спирты: метиловый, этиловый, изопропиловый и др., так и двойные спирты (диолы) - гликоли: этиленгликоль, диэтиленгликоль, пропиленгликоль, полигликоли и др., а также многоатомные спирты, например глицерин, а также продукты, их содержащие, например кубовый остаток от производства бутиловых спиртов, отходы производства гликолей: антиспекатель, полигликоли и другие отходы, содержащие гликоли; отходы производства - полиглицерины и др., а также их смеси.

В качестве ароматических спиртов используют фенол и продукты, его содержащие, например фенольную смолу - отход производства фенола и ацетона и др.

В отличие от прототипа заявляемый состав дополнительно содержит алифатический или ароматический спирт, или продукты, их содержащие.

Исследования показали, что при введении алифатического или ароматического спирта, или продуктов, их содержащих, в заявляемый состав, вязкость состава снижается в 3-5 раз, при этом увеличивается стабильность заявляемого состава в условиях высоких температур.

Однако с повышением температуры благоприятное действие одноатомных спиртов уменьшается.

Известно, что низшие одноатомные спирты имеют температуру кипения ниже 100^oC (этанол - 78,3^oC, изопропанол - 82,4^oC и др.). С повышением температуры стабильность составов уменьшается. Благоприятное действие одноатомных спиртов на стабильность состава, содержащего одноатомные спирты, сказывается до 70-80^oC. Поэтому в условиях высоких пластовых температур (100^oC) повышается роль многоатомных спиртов, т.к. они имеют высокую температуру кипения, которая составляет у низших диолов 188-224^oC, у глицерина (триола) - 290^oC. В условиях высоких температур это способствует повышению стабильности составов, содержащих многоатомные спирты. Важным свойством спиртов, особенно гликолей, а также глицерина является их способность понижать температуру замерзания, так, например, при различном содержании этиленгликоля (ЭГ) температура замерзания растворов понижается: 20% ЭГ до -8,3^oC; 30% ЭГ до -16^oC; 40% ЭГ до -26^oC; 50% ЭГ до -37^oC; 60% ЭГ до -40^oC; 66,7% ЭГ до -75^oC, а глицерин остается жидким до -100^oC.

Поэтому заявляемые составы, содержащие гликоли или глицерин, или продукты, их содержащие, можно использовать на промысле в холодное время года для приготовления композиций. Применение органического антифриза позволит готовить незамерзающие композиции по заявляемому составу в условиях минусовых температур.

Применение заявляемого состава позволит за счет понижения вязкости его снизить гидравлические сопротивления активных высоковязких нефтей при транспортировке их по трубам, повысить термостабильность состава при добыче нефти и дает возможность приготовления композиций в холодное время года (ниже 0^oC), что очень важно в промысловых условиях, например в условиях Севера и Сибири, а также увеличить эффективность предотвращения образования асфальтеносмолопарафиновых отложений.

Пример 1. Вязкость известного и заявляемого составов определяют на вискозиметре Хеплера по времени погружения шарика (t, с) под действием приложенной нагрузки (P, г/см²), которая вычисляется по формуле
M=kPt,
где k - постоянная вискозиметра.

Приготовление композиции по заявляемому и известному составам осуществляют так.

По составу-прототипу берут готовую многокомпонентную смесь, выпускаемую по ТУ 84-1051-85.

По заявляемому составу готовят композиции путем последовательного введения в готовую многокомпонентную смесь вышеуказанного состава алифатического или ароматического спирта, или продуктов, их содержащих.

В качестве алифатического спирта используют метиловый (МС), этиловый (ЭС), изопропиловый (ИПС) спирты, кубовый остаток от производства бутиловых спиртов (ОКБС), этиленгликоль (ЭГ), диэтиленгликоль (ДЭГ), отходы производства - полигликоли (ПГ), антиспекатель (АС), глицерин (ГЛ), отходы производства - полиглицерины (ПГЛ), в качестве ароматических спиртов - фенол (Ф), в качестве отходов производства - фенольная смола (ФС).

После тщательного перемешивания определяют вязкости составов на реовискозиметре Хеплера.

Результаты замеров вязкости композиций составов как заявляемых, так и состава-прототипа и близких аналогов приведены в табл. 1.

Данные табл. 1 показывают, что при введении алифатического или ароматического спирта в известный состав вязкость состава понижается по сравнению с известным составом в 3 - 5 раз (сравни синтез 1 с синтезами 2 - 20).

Однако при содержании в заявляемом составе спирта менее 10 мас.% вязкость состава мало отличается от вязкости состава-прототипа, поэтому нижним пределом содержания спирта в заявляемом составе является 10 мас.%.

Верхний предел содержания спирта в заявляемом составе - 50 мас.% обусловлен элементом достаточности достигаемого результата, при которой достигается повышение термостабильности состава при добыче нефти и возможности приготовления состава в холодное время года (до - 40^oC).

Таким образом, введение алифатического или ароматического, или продуктов, его содержащих, в известный состав существенно понижает его вязкость.

Пример 2. Термостабильность заявленного состава и состава-прототипа определяли путем выдерживания композиций при 70 и 100^oC в термошкафу в течение нескольких суток. При этом после каждых суток выдержки составов замеряли вязкость их на реовискозиметре Хеплера.

Термостабильность композиций (ТС) оценивали по следующей формуле:

где V_о и V_t - вязкость композиций исходной (при 20^oC) и после выдержки ее при требуемой температуре в течение определенного времени.

Чем больше термостабильность (ТС), тем выше термостабильность композиции состава.

Результаты исследования термостабильности композиций после 3-х суток выдержки их при 70 и 100^oC приведены в табл. 2, после 5 суток при температуре 120^oC - в табл. 2А.

Из приведенных данных по термостабильности композиций состава видно, что введение алифатических или ароматических спиртов, или продуктов, их содержащих, резко повышает термостабильность составов с 28 до 92,6% при 70^oC; с 2,5 до 88,8% при 100^oC (сравни синтезы 1 и 3, 16 и 18).

Пример 3. Возможность приготовления композиций по заявляемому составу в условиях низких температур (ниже 0^oC) определяют путем выдержки композиций в морозильной камере при температуре - 18^oC в течение 5-ти суток. При этом после каждых суток выдержки композиций определяли состояние реакционной массы.

Результаты исследований термостабильности композиций после 5-ти суток выдержки их при - 18^oC приведены в табл. 3.

Результаты данных табл. 3 показывают возможность приготовления композиций по заявляемому составу в условиях минусовых температур.

Композиции по составу-прототипу быстро замерзают в отличие от заявляемых составов, содержащих алифатический или ароматический спирт, или продукты, его содержащие (сравни с. 6 и с. 1-5 табл.З).

Гидравлические сопротивления определяли на трубчатом реометре разомкнутого типа с двумя оттарированными параллельными трубками. При движении по трубам высоковязких активных нефтей, содержащих водные растворы заявляемого состава и состава-прототипа, нефти, содержащие водные растворы заявляемого состава, показали более низкие гидравлические сопротивления по сравнению с составом-прототипом.

Данные исследований представлены в табл.4.

Эффективность предотвращения образования АСПО (асфальтеносмолопарафиновых отложений) определяли по количеству АСПО, которое откладывалось из нефти на поверхность металлического цилиндра с температурой ниже температуры кристаллизации парафина.

Эффективность определяли по формуле

где M_o - масса отложения из контрольной пробы (без добавок состава);
M - масса отложения из пробы нефти с добавкой состава.

Таким образом, введение в состав алифатического или ароматического спирта, или продуктов, их содержащих, снижает вязкость заявляемого состава, что очень важно для снижения гидравлических сопротивлений активных высоковязких нефтей при транспортировке их по трубам, повышает термостабильность заявляемого состава при добыче нефти и дает возможность приготавливать композиции составов в холодное время года (ниже 0^oC), а также увеличить эффективность предотвращения образования асфальтеносмолопарафиновых отложений.

Технология приготовления композиции по заявляемому составу проста.

В готовую вышеуказанную многокомпонентную смесь в количестве 50 - 90 мас.% добавляют алифатический или ароматический спирт, или продукты, его содержащие, в количестве 10-50 мас. %, тщательно перемешивают и заявляемый состав готов к употреблению.

Возможно приготовление заявляемого состава в промышленных условиях, что поможет избежать трудностей при приготовлении его в холодное время года в промысловых условиях, особенно в условиях Сибири и Крайнего Севера.

Приготовленный состав закачивают в пласт как в готовом виде, так и в виде его водных растворов разных концентраций.

Формула изобретения

1. Состав для добычи и транспорта нефти, содержащий многокомпонентную смесь синтетических анионных и неионогенных поверхностно-активных веществ, оксиэтилированных алкилэфиров фосфорной кислоты, углеводородного растворителя и добавку, отличающийся тем, что в качестве добавки состав содержит алифатический спирт или ароматический спирт или продукты их содержащие при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Многокомпонентная смесь синтетических анионных и неионогенных поверхностно-активных веществ, оксиэтилированных алкилэфиров фосфорной кислоты и углеводородного растворителя - 50-90
Алифатический спирт или ароматический спирт или продукты их содержащие - 10-50
2. Способ получения состава для добычи и транспорта нефти на основе многокомпонентной смеси по п.1, отличающийся тем, что в многокомпонентную смесь вводят алифатический спирт или ароматический спирт или продукты их содержащие.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5