Состав для предотвращения неорганических солеотложений

 

Изобретение предназначено для предотвращения неорганических солеотложений в насосном и нефтепромысловом оборудовании. Состав содержит следующее соотношение компонентов, вес.%: от 0,1 до 0,125 полиаминометилфосфоновой кислоты, от 0,375 до 0,9 натриевой соли полиакриловой кислоты, остальное - вода или водный раствор этиленгликоля. Состав является эффективным и имеет более низкую удельную стоимость, обеспечивает подачу композиционного раствора в условиях добычи нефти из скважины с любым давлением, любой проницаемостью пласта, любой степенью обводненности. 3 табл.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для борьбы с отложениями труднорастворимых неорганических солей, накапливающихся в насосном и нефтепромысловом оборудовании в процессе добычи, подготовки и транспортировки нефти.

Отложение солей на стенках скважинного и насосного оборудования осложняет добычу нефти, приводит к порче дорогостоящего оборудования. Главный источник солеотложений - минерализованная вода, сопутствующая нефтедобыче. Ее химический состав постоянно меняется по мере выработки запасов нефти.

Известен состав [1. Патент РФ №2070910, МКИ⁶ С 09 К 3/00, 1996] для предотвращения солеотложений при добыче нефти и газа из скважин, содержащий, мас.%:

нитрилотриметиленфосфоновая кислота 0,2-0,5

соляная кислота 8,0-13,0

кремнефтористо-водородная кислота 1,0-3,0

вода остальное

Действие состава направлено в основном на предотвращение отложений сульфатных солей и совершенно неэффективно в отношении карбонатных солей. Наличие в смеси соляной кислоты делает состав коррозионно-активным. Кроме того, данный состав невозможно использовать в условиях низких температур.

В настоящее время для предотвращения отложений солей применяют различные ингибиторы, содержащие фосфорорганические соединения, как правило, однофункционального действия.

Так, хорошо известен ингибитор ПАФ-13А (далее ПАФ-13), который выпускается ОАО “Химпром” по ТУ-6-02-1346-87. Ингибитор представляет собой водный раствор соединений полиаминометилфосфоновой кислоты от светло-оранжевого до коричневого цвета [2. РД 39-0148070-003ВНИИ-86, Руководство по технологии применения ингибитора отложения солей ПАФ-13-зимний в добывающих скважинах, Тюмень, СибНИИНП, 1986].

Недостатком ПАФ-13 зимний является его низкая эффективность, которая не превышает 50% в области концентраций от 0-60 мг/л.

Химический анализ проб солевых отложений, образующихся при эксплуатации нефтяных скважин, показал, что в их состав входят карбонаты кальция, магния и органические примеси.

Технической задачей, стоящей перед изобретателем, является разработка состава для предотвращения образования солей на стенках скважинно-насосного оборудования при любой степени обводненности скважины.

Для решения поставленной задачи в состав, предназначенный для предотвращения неорганических солеотложений в скважинах, содержащий по-лиаминометилфосфоновую кислоту, дополнительно введена натриевая соль полиакриловой кислоты при следующем соотношении вес.%:

полиаминометилфосфоновая кислота 0,1-0,125

натриевая соль полиакриловой кислоты 0,375-0,9

вода или водный раствор этиленгликоля остальное

Следует отметить, что известно применение ингибитора Нарлекс-Д54, выпускаемого фирмой “Нэшнл Старч” (Великобритания) на основе натриевой соли полиакриловой кислоты. Этот ингибитор не нашел широкого применения в отечественной нефтедобывающей промышленности в силу своей дороговизны.

Каждый из компонентов (исходных ингибиторов) нового состава оказывает свое специфическое действие на определенный вид солевого осадка. Ингибитор Нарлекс-Д54 (натриевая соль полиакриловой кислоты) оказывает действие на предотвращение отложений, состоящих из карбонатов и сульфатов кальция, ингибитор ПАФ-13А предотвращает отложение в основном карбонатных солей. Раствор компонентов образует однородную композицию, эффективность которой по предотвращению образования солей на нефтепромысловом оборудовании повышается за счет явления синергизма разработанного состава.

Для использования состава в зимних условиях в него добавляют этиленгликоль в количестве 50-60 вес.%.

Оптимальное соотношением компонентов, вес.%:

полиаминометилфосфоновая кислота (ПАФ 13) 0,125

натриевая соль полиакриловой кислоты (Нарлекс-Д54) 0,375

вода или водный раствор (55-60%) этиленгликоля остальное

Исследование эффективности составов проведено в лабораторных условиях по известной методике, изложенной в РД 39-0148070-026ВНИИ-86. На основании экспериментальных данных построена таблица 1.

В исследованиях использованы 0,5%-ные растворы ингибиторов и смесей ингибиторов солеотложения. Растворы готовили непосредственно перед испытанием.

Результаты лабораторных испытаний показали, что наиболее активным компонентом является ингибитор Нарлекс-Д54. Результаты по определению оптимального состава смеси показали, что наиболее активной является смесь, где содержание компонентов Д54:ПАФ=0,375:0,125.

Проведена количественная оценка синергизма путем сравнения с кривой аддитивности. Согласно правилу аддитивности эффективность смеси компонентов (Эсм) равна сумме эффективностей компонентов составляющих эту смесь. Эффективность аддитивности смеси находим расчетным образом. Обозначим эффективность, полученную таким образом, как эффективность аддитивности (Эа). Для количественной оценки используем соотношение Эсм/Эа. Если Эсм/Эа>1, то проявляется синергетический эффект, а если Эсм/Эа<1, то эффект антагонистический.

По полученным результатам построена таблица 2.

Зависимость Эсм/Эа от содержания Нарлекс-Д54 представляет собой кривую с экстремальными точками. Она позволяет определить допустимое содержание Нарлекс-Д54 в смеси, при котором эффективность ингибирования смеси (Эсм) будет превышать аддитивную эффективность (Эа) при различных удельных расходах.

Одним из критериев при выборе ингибитора и величины его дозировки является обеспечение необходимого уровня эффективности ингибирования. Таблица 2 позволяет выбрать состав смеси и удельный расход, при которых смесь показывает наибольшую эффективность, а также позволяет численно оценить эффект синергизма.

Результаты, представленные в таблице 2, можно разбить на три части, каждая из которых соответствует определенному содержанию Нарлекс-Д54 в смеси:

в области 0-0,35 вес. % содержания Нарлекс-Д54 в смеси наблюдается явление антагонизма, так как эффективность смеси гораздо ниже эффективности аддитивности;

в области 0,35-0,425 вес. % эффективность смеси или выше эффективности аддитивности или равна ей, а при соотношении Д54:ПАФ13 - 0,375:0,125 наблюдается максимум, который характеризует наиболее активную смесь. Эффективность смеси в этой точке выше эффективности аддитивности в 1,42 раза (для концентрации смеси 5 мг/л);

область 0,425-0,5 вес. % - область антагонизма.

Эффект синергизма зависит от общей концентрации смеси. С повышением концентрации он уменьшается, тогда как эффект антагонизма увеличивается (смеси с концентрацией 30 и 60 мг/л не обладают синергетическим эффектом на всем диапазоне содержания Нарлекс-Д54 в смеси).

Проведенные исследования показали, что оптимальное соотношение компонентов в смеси составляет Нарлекс-Д54:ПАФ-13=0,375:0,125, а рабочая область концентраций до 30 мг/л.

Важным фактором при выборе ингибиторов является величина удельных затрат. Для рекомендуемых композиций ингибиторов, для ингибиторов Нарлекс-Д54 и ПАФ-13, были рассчитаны затраты на закупку каждого ингибитора, необходимого для обработки 1000 м³ воды при различном уровне эффективности ингибирования. Стоимость ингибитора Нарлекс-Д54 при расчетах принималась 5040 USD /т, а ПАФ-13А 36000 руб./т. На основании расчетных данных составлена таблица 3.

Предлагаемый состав смеси ингибиторов солеотложения по сравнению с известными составами обладает новыми свойствами, не являющимися простым суммированием их известных свойств. По сравнению с прототипом и отдельно взятыми компонентами ингибиторов предлагаемый состав обладает большей эффективностью и имеет более низкую удельную стоимость. Обеспечивается подача композиционного раствора в условиях добычи нефти из скважины с любым давлением, любой проницаемостью пласта, любой степенью обводненности.

Указанные преимущества позволяют:

использовать более эффективный способ периодической закачки заявляемой композиции в затрубное пространство добывающих скважин;

препятствовать отложению солей и в эксплуатационной колонке;

проводить технологический процесс обработки скважин при величине обводненности выше 50%;

экономно и рационально использовать раствор композиции с определением оптимального содержания ее в попутно добываемой воде;

компоненты, входящие в состав композиции, не оказывают влияния на качество подготовки нефти.

Формула изобретения

Состав для предотвращения неорганических солеотложений, включающий производное фосфоновой кислоты, отличающийся тем, что дополнительно содержит натриевую соль полиакриловой кислоты при следующем соотношении вес.%:

Полиаминометилфосфоновая кислота 0,1-0,125

Натриевая соль полиакриловой кислоты 0,325-0,9

Вода или водный раствор этиленгликоля Остальное