Нейтрализатор сероводорода в высокоминерализованных водных средах

 

Изобретение относится к области нейтрализации сероводорода в высокоминерализованных водных средах химическими веществами и может быть использовано в нефтяной промышленности. С целью повышения эффективности нейтрализации сероводорода в высокоминерализованных водных средах и улучшения технологичности за счет снижения температуры застывания предложен нейтрализатор сероводорода. Состав нейтрализатора содержит 30-60% смеси моно-, ди-, триэтаноламина и аммиака, 15-45% смеси уротропина и формалина и до 100 - растворителя - водорастворимого спирта, или воды, или их смеси, эффективность нейтрализации повышается в 1,57-2,16 раза. Температура застывания нейтрализатора от -38 до -53^oС. 2 з.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области нейтрализации сероводорода в высокоминерализованных водных средах химическими веществами и может быть использовано в нефтяной промышленности.

Известно применение в качестве нейтрализатора сероводорода четвертичного аммония и водного раствора альдегида [1 - DЕ 3927763, В 01 D 53/34], смеси формальдегида и кетона [2 - А.c. СССР 1699546, 1990], вторичных аминов [3 - Япония 3-16164, В 01 D 53/14], неблокированных аминов с добавкой сильно блокированных солей аминов и (или) аминокислот [4 - США 4892674, С 09 К 3/00, 1990].

Однако перечисленные нейтрализаторы сероводорода слабо эффективны в высокоминерализованных водных средах, характерных для нефтепромыслов.

В качестве прототипа был взят нейтрализатор сероводорода [5 -Патент РФ 2099631, F 17 D 1/16, 1997], состоящий из органического амина или аммиака и альдегида-формалина или фурфурола. В качестве органического амина используют этаноламин, пропаноламин, N-диметилпропилендиамин, метиламин, этиламин или их смеси. Недостатком указанного нейтрализатора является невысокая эффективность и нетехнологичность.

Заявленное техническое решение направлено на повышение эффективности нейтрализации сероводорода в высокоминерализованных нефтепромысловых средах и улучшение технологичности, т.е. понижение температуры застывания реагента, что позволит применять его в зимнее время.

В заявленном технологическом решении это достигается составом для нейтрализации сероводорода, включающим смесь моноэтаноламина, диэтаноламина, триэтаноламина и аммиака; смесь уротропина (гексаметилентетраамина), продукта взаимодействия формальдегида с аммиаком, и формалина и в качестве растворителя - воду или водорастворимые спирты (метиловый, этиловый и пропиловый спирты) или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%: Смесь моно-, ди-, триэтаноламина и аммиака - 30-60 Смесь уротропина и формалина - 15-45 Растворитель (вода или водорастворимый спирт или их смесь) - до 100 Композицию готовят следующим образом. В емкость с мешалкой загружают рассчетные количества смеси моноэтаноламина, диэтаноламина, триэтаноламина и аммиака, уротропина и растворителя, перемешивают при температуре 35-40^oС в течение 2-3 часов. Далее в полученную смесь постепенно вводится расчетное количество формалина с последующим перемешиванием еще в течение 2-3 часов. Готовый продукт имеет следующие параметры: Жидкость от светло-коричневого до темно-коричневого цвета.

Плотность - 0,999-1,045 Температура застывания - от -38 до -53^oС Температуру застывания определяли по ГОСТ 20287-81.

Испытания эффективности нейтрализации сероводорода проводили по методике РД 39-0147276-018-94. Сероводородсодержащей средой служила модель пластовой воды (МПВ) с содержанием сероводорода 400-1500 мг/л. В качестве модели пластовой воды использовали модель состава, г/л: CaSO₄•2H₂O - 0,3; CaСl₂•6H₂O - 10,8; NaCl - 111,5; MgCl₂•6Н₂О - 6,0. Содержание сероводорода в испытуемой среде определяли с помощью индикаторной трубки производства компании Эксон Кемикл и титриметрическим методом. Об эффективности нейтрализации сероводорода по вышеуказанной методике судили по расходному коэффициенту реагента (К), т.е. расход реагента на 1 г сероводорода в испытуемой жидкости. Согласно этой методике на основе результатов определения концентрации сероводорода в жидкой фазе устанавливаются дозировки реагента, соответствующие 25, 50, 75, 100% нейтрализации сероводорода так, чтобы можно было построить графическую зависимость величины концентрации сероводорода от дозировки реагента. Из полученной графической зависимости устанавливается расходный коэффициент реагента (К), т.е. расход реагента на 1 г сероводорода в жидкости.

Эффективность нейтрализации сероводорода (γ) предлагаемой композицией определяли по формуле: (γ)=Кп/Кк Кп - расходный коэффициент для прототипа
Кк - расходный коэффициент для полученной композиции.

Сущность заявляемого технического решения поясняется примерами конкретного выполнения (количества компонентов приведены в расчете на 100 г композиции).

Пример 1
В емкость с мешалкой загружается 50 г (50%) моноэтаноноламина, 10 г (10%) аммиака, 10 г (10%) уротропина и 15 г (15%) растворителя и перемешивается при температуре 35-45^oС в течение 2 часов. Далее в полученную смесь постепенно вводится 15 г (15%) формалина с последующим перемешиванием еще в течение 2 часов. Полученный продукт имеет следующие параметры:
Жидкость темно-коричневого цвета.

Плотность - 1,011 г/см³
Температура застывания - -38^oС
Испытания эффективности нейтрализации сероводорода полученной композицией проводили по вышеописанной методике [6]. Расходный коэффициент этой композиции (Кк), полученный экспериментальным путем в сероводородсодержащей (С=400 мг/л) модели пластовой воды составил Кк=3,05, а в прототипе Кп=4,8 т. е. полученная композиция в γ=Кп/Кк=1,57 раза эффективнее нейтрализует сероводород по сравнению с прототипом.

Пример 2
В емкость с мешалкой загружается 36 г (36%) триэтаноламина, 15 г аммиака (15%), 1,6 г (16%) уротропина и 19 г (19%) растворителя и перемешивается при температуре 35-45^oС в течение 2 часов. Далее в смесь вводится 14 г (14%) формалина с последующим перемешиванием еще в течение 2 часов. Полученный продукт имеет следующие параметры:
Жидкость темно-коричневого цвета.

Плотность - 1,045 г/см³
Температура застывания - -43^oС
Испытание эффективности нейтрализации сероводорода полученной композицией показали, что расходный коэффициент этой композиции (Кк) в сероводородсодержащей (С=400 мг/л) модели пластовой воды составил Кк=2,91, в прототипе Кп=4,8, т.е. полученная композиция в γ=Кп/Кк=1,65 раза эффективнее нейтрализует сероводород по сравнению с прототипом.

В таблице 1 представлены остальные примеры приготовления композиций для нейтрализации сероводорода и ее показатели.

В таблице 2 представлены результаты испытаний с применением заявленных композиций.

Результаты испытаний свидетельствуют о высокой эффективности заявляемых композиций в качестве нейтрализаторов сероводорода в высокоминерализованных водных средах. Наиболее высокая эффективность достигается при содержании смеси моно-, ди-, триэтаноламина, в дальнейшем - смеси аминов, и аммиака от 30 до 60 мас. % и при содержании смеси уротропина и формалина от 15 до 45 мас.%. Снижение содержания смеси аминов и аммиака ниже 30 мас.% и смеси уротропина и формалина ниже 15 мас.% приводит к резкому снижению эффективности нейтрализации сероводорода. Увеличение содержания смеси уротропина и формалина выше 45 мас.% не повышает эффективности нейтрализации сероводорода, т.е. повышение содержания этой смеси выше 45 мас.% нецелесообразно. При увеличении содержания смеси аминов и аммиака выше 60 мас.% эффективность нейтрализации сероводорода повышается незначительно, но при этом резко повышается температура застывания, т. е. увеличение содержания смеси аминов и аммиака выше 60 мас.% нецелесообразно.

Количественное и качественное соотношение аминов в смеси в композиции не регламентируется, т. е. соотношение аминов в смеси может колебаться в самых широких пределах.

Для смеси уротропина и формалина соотношение компонентов может колебаться в широких пределах за исключением содержания уротропина, снижение которого в композиции ниже 10 мас.% недопустимо, так как приводит к резкому снижению эффективности нейтрализации сероводорода в высокоминерализованных водных средах.

В растворителе соотношение воды и спиртов также может колебаться в широких пределах за исключением спиртов, повышение содержания которых в композиции выше 13% нецелесообрано, так как не влияет на технологические свойства композиции, т.е. на температуру застывания.

Преимущества заявленного нейтрализатора сероводорода по сравнению с прототипом состоят в следующем.

1. Высокая эффективность нейтрализации сероводорода в высокоминерализованных водных средах: заявляемая композиция в 1.57-2.16 раза эффективнее нейтрализует сероводород по сравнению с прототипом.

2. Высокая технологичность заявленного нейтрализатора: температура застывания от минус 38^oС до минус 53^oС.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что заявляемая композиция является эффективным нейтрализатором сероводорода в высокоминерализованных водных средах, содержащих сероводород, т.е. может найти применение в нефтяной промышленности.

Формула изобретения

1. Нейтрализатор сероводорода в высокоминерализованных водных средах, содержащий смесь моно-, ди-, триэтаноламина с формалином, отличающийся тем, что он дополнительно содержит аммиак, уротропин и растворитель - водорастворимый спирт, или воду, или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Смесь моно-, ди-, триэтаноламина и аммиака - 30-60
Смесь уротропина и формалина - 15-45
Водорастворимый спирт, или вода, или их смесь - До 100
2. Нейтрализатор по п.1, отличающийся тем, что содержит уротропин в количестве не ниже 10 мас.%.

3. Нейтрализатор по п.1, отличающийся тем, что содержит водорастворимый спирт в количестве не выше 13 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2