Композиционный состав для очистки трубопроводов и разделения сред

Композиционный состав предназначен для очистки трубопроводов и разделения сред и относится к нефтяной промышленности, а именно к трубопроводному транспорту нефти и нефтепродуктов. Состав содержит полиакриламид, нефтепродукт, соль минеральной кислоты, сшивающий агент, порошкообразное производное формальдегида и пресную воду. Состав обеспечивает высокий уровень герметизации полости трубопровода переменного диаметра и с крутыми поворотами при их очистке и разделении сред. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к трубопроводному транспорту нефти и нефтепродуктов, и может быть использована для разделения сред при вытеснении одной среды с помощью другой среды и при последовательной перекачке нефти и нефтепродуктов, а также для очистки трубопроводов от асфальто-смоло-парафиновых отложений.

Известен композиционный состав для приготовления гелевого разделительного поршня (ГРП), который используется для разделения сред или очистки трубопроводов. Данный состав содержит полиакриламид, песок, нефтяное масло, хромовую смесь и воду (см. а.с. №1622038 по кл. В 08 В 9/04, 1991 г.).

Недостатком этого состава является неполное опорожнение трубопровода от нефти и недостаточно качественная очистка от отложений.

Известен композиционный состав для ГРП, который используют при разделении сред и очистке трубопровода на основе каучукосодержащего композиционного материала, растворителя (нефть, дизельное топливо, керосин), наполнителя (битум) и сшивателя (монохлористая сера), (см. РФ патент №2112179 по кл. F 17 Д 3/08, 1998 г., патент №2209364).

Недостатком данного состава является сложность технологического исполнения в полевых условиях, высокая токсичность монохлористой среды и низкий модуль упругости ГРП, изготовленного из данного состава.

Наиболее близким по составу и достигаемому результату является состав разделительного поршня для очистки трубопровода, разделения сред на основе (мас.%): полиакриламида - 0,5-10, нефтепродукта или легкой нефти - 0,5-10, сшивающего агента (соли поливалентного металла) - 0,005-0,05, соли щелочного или щелочноземельного металла или их смеси - 2-10, остальное - вода. Этот состав взят за прототип (см. решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2000131343/04 по кл. F 17 Д 1/12, C 08 L 33/26, В 08 В 9/053, С 08 К 13/02 от 19.08.2002 г.).

Недостатком состава является то, что он не обеспечивает высокий уровень герметизации полости трубы разделительным поршнем на основе этого состава, особенно для трубопроводов переменного диаметра и с крутыми поворотами, так как в этом случае происходит нарушение сплошности ГРП, неспособного в дальнейшем к саморегенерированию.

Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данного изобретения, является повышение качества герметизации полости трубопровода переменного диаметра с крутыми поворотами при его очистке и разделении сред за счет создания композиционного состава для разделительного поршня с повышенными технологическими свойствами.

Данный технический результат достигается тем, что композиционный состав для очистки трубопроводов и разделения сред, содержащий полиакриламид, нефтепродукт, соль минеральной кислоты, сшивающий агент - соль поливалентного металла и пресную воду, согласно изобретению дополнительно содержит порошкообразное производное формальдегида при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полиакриламид	5,0-10,0
нефтепродукт	5,0-8,0
соль минеральной кислоты	2,0-10,0
сшивающий агент - соль поливалентного металла	0,003-0,005
порошкообразное производное формальдегида	0,5-3,2
пресная вода	остальное.

В качестве порошкообразного производного формальдегида он содержит уротропин или параформальдегид.

В качестве нефтепродукта он содержит дизельное топливо.

В качестве соли минеральной кислоты он содержит хлорид натрия. Параформальдегид представляет собой смесь полиоксиметиленгликолей различной степени полимеризации, содержащую 93-98% формальдегида (остальное - химически связанная и адсорбированная влага) общей формулы НО(СН₂О)_п+1Н или гексаметилентетрамин (уротропин) - (CH₂)₆N₄.

Перед началом работы порошкообразное производное формальдегида растворяют в пресной воде и доводят рН раствора до 2,6-3,0 с помощью кислоты, например соляной.

В результате происходит их гидролиз по схемам:

Затем в раствор вводят последовательно остальные компоненты: сшивающий агент, соль минеральной кислоты - хлорид натрия и суспензию полиакриламида в нефтепродукте - дизельном топливе. Конкретные примеры использования приведены в таблице 1.

В результате смешения компонентов образуется резиноподобный вязкоупругий состав, обладающий эффектом «памяти формы», который при движении по трубе полностью перекрывает ее живое сечение без нарушения сплошности разделительного поршня даже при переходе из меньшего диаметра в больший и наоборот, а также в случае крутых поворотов.

Используемые твердые дисперсные производные формальдегида не ухудшают условия труда работающих и экологию, так как они гидролизуются в кислой среде с выделением гидратов формальдегида непосредственно в трубопроводе при формировании ГРП ( время смешения компонентов и заливки в трубопровод не превышает получаса).

Эксперименты по оценке эффективности композиционного состава по сравнению с аналогом и прототипом проводили на стенде, представляющем собой трубопровод переменного диаметра (15-25 мм), длиной 30 м, включающем в себя повороты под углом 90°.

До начала эксперимента на внутреннюю поверхность трубы наносились грязепарафиновые отложения, предварительно отобранные из реальных магистральных нефтепроводов. Фиксировался вес нанесенных отложений. Затем составляли композицию ингредиентов (состав и соотношение ингредиентов приведены в таблице 1) для формирования гелевого разделительного поршня (ГРП).

Гелевый разделительный поршень формировали непосредственно в трубе, закачивая в нее перемешанную композицию, доведенную до вязкости, обеспечивающей удержание частиц полиакриламида от оседания. Процесс набухания и сшивания полиакриламида при формировании ГРП проводили в статике непосредственно в трубе. Время формирования поршня - 60-80 минут.

После формирования разделительного поршня начинали его перемещение с помощью продавочной воды, подаваемой с расходом 1,7 литра в минуту.

Для всех исследуемых композиций был определен модуль упругости получаемого геля, что позволило в определенной степени связать прочностную характеристику геля с уровнем эффективности очистки от АСПО, разделения нефти и вытесняющей воды.

Результаты экспериментов приведены в таблице 1. Эффективность очистки стенок трубы от грязепарафиновых отложений после пропускания по ней ГРП определялась по количеству вынесенных из трубы отложений, отнесенных к количеству отложений в трубе до ее очистки.

Эффективность разделения сред оценивалась по факту прорыва выталкивающей поршень воды и по состоянию сплошности поршня после прохождения его по трубопроводу.

Из рассмотрения таблицы следует:

1. Композиция по аналогу (п.1) сохраняет сплошность при движении по трубе постоянного диаметра без резких поворотов, но, обладая невысоким модулем упругости, не обеспечивает полноту удаления АСПО и не может быть предложена для очистки трубопроводов.

2. Композиция по прототипу (п.2) имеет достаточно высокую эффективность при очистке трубопровода постоянного диаметра, но не сохраняет сплошности при движении по трубопроводу с резкими поворотами и переменным сечением.

3. Предлагаемая композиция (пп.5-10) является достаточно прочной системой (модуль упругости 1,5-2,8 Па), эффективность очистки трубопроводов сложной конфигурации 67-79%, причем прорыв воды при движении поршня не наблюдается, а сплошность поршня не нарушается.

4. Отклонения от заявленного состава композиции (п.3) приводят к снижению эффективности очистки трубопровода от грязепарафиновых отложений или к повышению материальных затрат при равном эффекте (п.4).

Композиционный состав для очистки трубопроводов и разделения сред, содержащий полиакриламид, нефтепродукт, соль минеральной кислоты, сшивающий агент - соль поливалентного металла и пресную воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит порошкообразное производное формальдегида при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиакриламид	5,0-10,0
Нефтепродукт	5,0-8,0
Соль минеральной кислоты	2,0-10,0
Сшивающий агент - соль
поливалентного металла	0,003-0,005
Порошкообразное производное
формальдегида	0,5-3,2
Пресная вода	остальное

2. Композиционный состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве порошкообразного производного формальдегида он содержит уротропин.

3. Композиционный состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве прошкообразного производного формальдегида он содержит параформальдегид.

4. Композиционный состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве нефтепродукта он содержит дизельное топливо.

5. Композиционный состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве соли минеральной кислоты он содержит хлорид натрия.