Гидрофилизирующий состав для предотвращения отложения парафина
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для защиты внутренней поверхности транспортных трубопроводов от асфальто-смоло-парафиновых отложений. Техническим результатом изобретения является создание гидрофилизирующего состава, обеспечивающего защиту трубопроводов от отложений парафина на более продолжительное время и одновременно проявляющего свойства деэмульгатора. Гидрофилизирующий состав для предотвращения отложений парафина в трубопроводах, содержащий полимер, неионогенное поверхностно-активное вещество НПАВ и воду, в качестве полимера содержит поливиниловый спирт, в качестве НПАВ – присадку ФК 2000 ПЛЮС при следующем соотношении компонентов, мас. %: поливиниловый спирт 0,5–10, присадка ФК 2000 ПЛЮС 0,01–1, вода остальное. 5 табл., 1 ил.
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для защиты внутренней поверхности транспортных трубопроводов от асфальто-смоло-парафиновых отложений. Механизм защитного действия заключается в создании гидрофильной защитной пленки на поверхности оборудования, препятствующей прилипанию кристаллов парафина и образованию слоя отложений, прочно скрепленного с металлической поверхностью.
Известен состав для гидрофилизации внутренней поверхности трубопроводов, включающий,% мас.:
карбоксиметилцеллюлоза 32
гексаметафосфат 60
оксиэтилированный спирт 8
используемый в рабочей концентрации 3,2 г/л воды. (В.Е.Губин, А.А.Емков. Перекачка высоковязких нефтей с пристенным слоем смачивающей композиции.//Транспорт нефти и нефтепродуктов." 1980 г. - №4. - С. 3-6).
Недостатками данного состава являются:
- защита трубопровода от смолопарафиновых отложений на непродолжительное время;
- отрицательное влияние на процессы первичной подготовки обводненных нефтей. Так, указанный состав способствует стабилизации водо-нефтяной эмульсии, усложняя таким образом процесс деэмульсации.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является состав для гидрофилизации внутренней поверхности трубопроводов, включающий, % мас.:
полиакриламид 0,02-2
карбоксиметилцеллюлоза 0,1-0,5
неионогенное поверхностно-активное вещество 0,001-0,01
вода остальное
(Ф.А.Каменщиков, Я.Л.Смирнов, В.Е.Юпашевский, П.Н.Фомин. Состав для предотвращения отложения парафина// Авторское свидетельство СССР №794193, Е 21 В 43/00, 07.01.1981, 3 с).
Недостатками известного состава являются:
- обеспечение защиты трубопроводов от смолопарафиновых отложений на непродолжительное время;
- отрицательное влияние на процессы первичной подготовки обводненных нефтей. Указанный состав способствует стабилизации водонефтяной эмульсии, усложняя процесс деэмульсации.
Задачей настоящего изобретения является создание гидрофилизирующего состава, обеспечивающего защиту трубопроводов от отложений парафина на более продолжительное время и одновременно проявляющего свойства деэмульгатора.
Поставленная задача решается за счет того, что в гидрофилизирующем составе для предотвращения отложения парафина, содержащем полимер, неионогенное поверхностно-активное вещество НПАВ и воду, в качестве полимера он содержит поливиниловый спирт, в качестве НПАВ – присадку ФК 2000 ПЛЮС при следующем соотношении компонентов, % мас.:
поливиниловый спирт 0,5–10
присадка ФК 2000 ПЛЮС 0,01–1
вода остальное
Присадка ФК 2000 ПЛЮС представляет собой композицию триглицеридов, природных ПАВ, омыленных едким калием растительных жирных кислот и полиэтиленгликолевых эфиров.
В качестве основного компонента гидрофилизирующего состава используется поливиниловый спирт, молекулы которого образуют с молекулами воды прочные водородные связи. Этим объясняется более прочное удерживание водной пленки слоем гидрофилизирующей композиции на основе поливинилового спирта, что увеличивает защитные свойства состава. Вспомогательным компонентом, улучшающим смачиваемость металлической поверхности и отмывающие свойства состава, является НПАВ – присадка ФК 2000 ПЛЮС, не вызывающая образования осадков в воде любой минерализации. При этом предложенное соотношение компонентов обусловлено следующим. При концентрации основного компонента - поливинилового спирта - ниже 0,5% мас. затрудняется процесс его адсорбции на металлической поверхности и прочной полимерной защитной пленки на поверхности металла не образуется. Применение раствора поливинилового спирта с концентрацией выше 10% мас. нецелесообразно по экономическим соображениям. Растворы НПАВ – присадки ФК 2000 ПЛЮС в концентрациях ниже 0,01% мас. - не обладают заметными отмывающими свойствами; повышение же концентрации неионогенного ПАВ выше 1% мас. экономически нецелесообразно. Кроме того, концентрированные растворы присадки ФК 2000 ПЛЮС могут способствовать стабилизации водонефтяной эмульсии, что снизит деэмульгирующие свойства состава.
Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достичь желаемого технического результата. А именно заявляемый состав обеспечивает защиту трубопроводов от отложений парафина на более продолжительное время и одновременно проявляет свойства деэмульгатора.
Примеры конкретной реализации
Нами проведены лабораторные исследования по сравнению эффективности разработанного состава и его прототипа. Лабораторные исследования проводились на установке по изучению процесса парафинизации на основе известного метода “холодного стержня”.
Схема лабораторной установки для изучения процесса парафиноотложения методом "холодного стержня " представлена на чертеже: 1 - химический стакан; 2 - печь/магнитная мешалка; 3 - металлический "холодный стержень"; 4 - боек.
В термостатируемый стакан 1 заливали 300 мл конденсата. Температуру поднимали до 70°С и на 20 мин включали перемешивание магнитной мешалкой 2. Затем снижали температуру до 60°С и опускали в конденсат стальной цилиндр 3, поверхность которого была предварительно отшлифована, обезжирена гексаном и спиртом, высушена и обработана исследуемым водным раствором полимера в течение 1 ч. Внутри цилиндр охлаждался льдом. Таким образом, создавали на стенке цилиндра перепад температур 60°С. Во время опыта конденсат в стакане перемешивался магнитной мешалкой в течение 15 мин, по истечении которых цилиндр вынимали из стакана, высыпали лед и наливали воду, имеющую температуру 25°С. Массу оставшихся на цилиндре отложений определяли весовым методом.
Для оценки эффективности гидрофилизирующего действия водных растворов полимеров используется следующая формула:
где m0 - масса отложений в контрольном опыте;
m1 - масса отложений на гидрофилизированной поверхности.
Для испытаний использовали 20%-ную водонефтяную эмульсию искусственно приготовленную из пластовой воды и газового конденсата месторождения "Прибрежное" Краснодарского края. Групповой состав газового конденсата и физико-химические показатели пластовой воды приведены ниже.
Групповой углеводородный состав газового конденсата:
Наименование фракций Содержание фракций,% мас.
Петролейная фракция (НК-60 С) 2,0
Ароматические углеводороды 13,2
Парафиновые углеводороды 58,0
Нафтеновые углеводороды 26,1
Непредельные углеводороды 0,7
Итого 100,0
Содержание твердых парафинов 4,3
Физико-химическиепоказатели пластовых вод:
Наименование показателей Величина показателей
Плотность 1,1709 г/см3
Водородный показатель, рН 7,52
Жесткость 1,4 ммоль/дм3
Сравнивали эффективность следующих составов:
Пример №1 (прототип) 1,5 г полиакриламида растворяют при постоянном перемешивании в 200 г подогретой до 50°С воды. 0,9 г карбоксиметилцеллюлозы растворяют при постоянном перемешивании в 97,6 г подогретой до 50°С воды. Полученные растворы объединяют, добавляют 0,015 г ОП-10, тщательно перемешивают до получения однородной жидкости.
Пример №2 (предлагаемый) 3 г. сухого порошка поливинилового спирта растворяют при постоянном перемешивании в 295,5 г подогретой до 50°С воды, добавляют 1,5 г неионогенного поверхностно-активного вещества ФК 2000 ПЛЮС. Смесь тщательно перемешивают до получения однородной жидкости.
Физико-химические характеристики реагентов приведены в таблице 1.
Примеры №3-5 выполняют аналогично примеру №2, изменяя количественное соотношение компонентов, входящих в предлагаемый состав.
Конкретные составы гидрофилизирующей композиции и результаты испытаний представлены в таблице 2. Влияние изучаемых композиций на процесс разделения водонефтяной эмульсии представлено в таблице 3.
Как видно из приведенных результатов испытаний заявляемого состава, предлагаемая композиция более эффективно защищает оборудование от отложений парафина. Кроме того, она оказывает положительное влияние на процесс разделения добываемой эмульсии, то есть проявляет свойства деэмульгатора. Достоинством заявляемого состава является использование компонентов, выпускаемых отечественной промышленностью.
| Таблица 1 Физико-химические характеристики реагентов. | |
| Поливиниловый спирт (ТУ 2215-018-00203766-98) | |
| Наименование показателя | Величина показателя |
| Динамическая вязкость, Па·с 103, не более | 30 |
| Массовая доля летучих веществ, %, не более | 6 |
| Массовая доля ацетатных групп, %, не более | 1 |
| Растворимость в воде, %, не менее | 99,0 |
| Массовая доля ацетата натрия, %, не более | 12 |
| Гарантийный срок хранения | 1 год. |
| ФК 2000 ПЛЮС (ТУ 2458-001-49472578-98) | |
| Наименование показателя | Величина показателя |
| Внешний вид | темноватая вязкая жидкость |
| Массовая доля влаги | Не более 15% |
| рН | 8-9 |
| Пенообразующая активность | не более 60 см3 |
| Снижение поверхностного натяжения 0,5% водного раствора на границе с керосином | не менее 70% |
| Таблица 2 Изучение эффективности гидрофилизирующих составов | ||
| Реагент | Масса отложений, г | Эффективность, % |
| Негидрофилизированная | 2,731 | |
| металлическая поверхность | ||
| Пример 1 (прототип) | 0,52 | 81 |
| Пример 2 (предлагаемый) | 0,34 | 87,5 |
| Пример 3 (0,5% мас. ПВС, 0,01% | 0,49 | 82 |
| мас. ФК 2000 ПЛЮС) | ||
| Пример 4 (10% мас. ПВС, 1% мас. | 0,30 | 89 |
| ФК 2000 ПЛЮС) | ||
| Пример 5 (5,25% мас. ПВС, 0,5% | 0,38 | 86 |
| мас. ФК 2000 ПЛЮС) |
| Таблица 3 Влияние растворов полимеров на разделение водонефтяной эмульсии | ||||||
| Марка полимера | Время, мин | |||||
| 5 | 10 | 20 | 40 | 60 | 90 | |
| Эмульсия без добавки | Эмульсия не разделилась | |||||
| Пример 1 (прототип) | 0 | 0 | 0 | 10 | 15 | 30 |
| Пример 2 (предлагаемый) | 50 | 88 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Пример 3 | 50 | 88 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Пример 4 | 75 | 90 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Пример 5 | 50 | 90 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| В таблице указан % об. отделившейся воды. |
Гидрофилизирующий состав для предотвращения отложений парафина в трубопроводах, содержащий полимер, неионогенное поверхностно-активное вещество НПАВ и воду, отличающийся тем, что в качестве полимера он содержит поливиниловый спирт, в качестве НПАВ – присадку ФК 2000 ПЛЮС при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Поливиниловый спирт 0,5 – 10
Присадка ФК 2000 ПЛЮС 0,01 – 1
Вода Остальное
