Способ получения состава для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений
Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности, может быть использовано для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) из призабойной зоны пласта, выкидных линий нефтесборных коллекторов, нефтепромыслового оборудования, нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий. Способ получения состава для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений включает приготовление состава путем смешения исходных реагентов в следующей последовательности: ингибитор ФЛЭК-ИП-102 и ингибитор ХПП-004 с образованием смеси и депрессорная присадка ДП-65 в виде 40%-ного раствора в авиакеросине, введенная в двухкомпонентную смесь ФДЭК-ИП-102: ингибитор ХПП-004 через 15 мин после приготовления смеси ингибиторов. Технический результат состоит в получении высокоэффективных составов ингибиторов АСПО. 2 табл.
Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности, может быть использовано для удаления АСПО из призабойной зоны пласта, выкидных линий нефтесборных коллекторов нефтепромыслового оборудования нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий.
Процесс АСПО ухудшает технико-экономические показатели нефтедобычи: снижается межремонтный период работы скважин, увеличиваются потери нефти и энергопотребление, повышается аварийность на объектах, создаются условия для распространения замазученности территории промысла и др. (Оленев Л.М., Миронов Т.П. Применение растворителей для предупреждения образований АСПО. М.: ВНИИОУЭНГ, 1994).
Известен способ получения состава для удаления АСПО с высоким содержанием асфальтенов и смол из ствола скважины и призабойной зоны пласта [SU, №1696449 А1, С09К 3/00, Е21В 37/06], содержащего кубовые остатки производства бутиловых спиртов и ингибитор коррозии Урал-2 - смесь ароматических и алифатических аминосоединений в толуоле, включающий смешение компонентов состава при следующем оптимальном соотношении компонентов мас.%:
| Кубовые остатки производства бутиловых спиртов | 45-55 |
| Ингибитор коррозии Урал-2 - смесь ароматических и | |
| алифатических аминосоединений в толуоле | 45-55 |
Заявленный способ отличается от известного тем, что включает приготовление состава путем смешения исходных реагентов в следующей последовательности: ингибитор ФЛЭК-ИП-102, ингибитор ХПП-004 и депрессорная присадка ДП-65, в виде 40%-ного раствора в авиакеросине. В заявленном способе выявлена зависимость эффективности ингибирования, а также эффекта синергизма от порядка смешения реагентов в смеси.
В настоящее время для предотвращения образования и удаления АСПО применяют различные ингибиторы, депрессорные присадки, как правило, однофункционального действия.
Так известен ингибитор ФЛЭК-ИП-102, который выпускается ООО «ФЛЭК» по ТУ 2483-007-24084384-01. Ингибитор представляет собой гелеобразную жидкость от бесцветного до темно-коричневого цвета. В состав ингибитора входят: толуол, этилбензол технический, ксилол нефтяной, сольвент нефтяной [РД 39-0148311-328-88, Подбор ингибиторов парафиноотложений].
Недостатком ингибитора ФЛЭК-ИП-102 является его низкая эффективность, которая не превышает 30% в области концентраций до 1000 г/т (исследования проведены на нефти Харампурского месторождения).
Ингибитор ХПП-004, предназначенный для предотвращения образования парафиновых отложений и удаления гидратоотложений в нефтепромысловом оборудовании и трубопроводах при добыче и транспортировке нефти, выпускаемый по ТУ 39-43122541-ОП-14-98, представляет собой смесь фосфорорганического соединения, моноэтаноламина и оксиалкилированных спиртов и уретановых производных в смеси растворителей: метанола, сольвента нефтяного (нефрас А-130/150 или А-120/200).
Внешний вид ингибитора ХПП-004: однородная прозрачная жидкость от светло-желтого до желтого цвета.
Недостатком ингибитора ХПП-004, как и ингибитора ФЛЭК-ИП-102, является его низкая эффективность, которая не превышает 47% в области концентраций до 1000 г/т (исследования проведены на нефти Харампурского месторождения).
Депрессорная присадка ДП-65 по ТУ 6-02-594 представляет собой твердое малотоксичное вещество от коричневого до темно-коричневого цвета.
ДП-65 - это полиамиды - продукты конденсации СЖК фракции С21-С25 и полиэтиленполиаминов в различных соотношениях. Присадка ДП-65, предназначенная для снижения температур застывания нефтей и нефтепродуктов, содержащих высокоплавкие твердые углеводороды, малоэффективна в дизельных топливах. Она также обладает ингибирующим действием по отношению к АСПО. Эффективность ингибирования составляет 33% в области концентраций до 1000 г/т (исследования проведены на нефти Харампурского месторождения).
Технической задачей, стоящей перед изобретателем, является разработка способа получения высокоэффективного трехкомпонентного состава ингибиторов АСПО путем смешения исходных реагентов.
Для решения поставленной задачи были изучены составы трехкомпонентных смесей ингибиторов парафиноотложений, различающиеся порядком смешения исходных реагентов. Составы предназначены для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений в скважинах и нефтепромысловом оборудовании.
В ходе приготовления трехкомпонентного состава визуально получены различные результаты.
Исследование эффективности составов, различающихся порядком смешения реагентов, проведено в лабораторных условиях на установке «Холодный стержень» на авиакеросине с добавлением АСПО Харампурского месторождения в количестве 10 мас.% по известной методике, изложенной в РД 39-0148070-003ВНИИ-86.
Растворы готовили непосредственно перед испытанием.
Результаты исследования приведены в таблице 1.
Каждый из компонентов исходных ингибиторов оказывает свое специфическое действие на определенный вид АСПО.
Оптимальное соотношение компонентов, определяющее высокую эффективность, мас.%:
| ингибитор ФЛЭК-ИП-102 | 53,3 |
| ингибитор ХПП-004 | 26,7 |
| депрессорная присадка ДП-65, | |
| в виде 40%-ного раствора | |
| в авиакеросине | 20,0 |
(I способ смешения).
Зависимость эффективности ингибирования трехкомпонентного состава от содержания ДП-65 (40%-ного раствора в авиакеросине) в зависимости от порядка смешения реагентов при расходе 50 г/т (табл.2) позволяет сделать вывод о том, что порядок смешения действительно влияет на эффективность ингибирования. Состав, приготовленный по I способу смешения [(ФЛЭК-ИП-102+ХПП-004)+ДП-65] намного активнее составов, приготовленных по II и III способам. Максимальная эффективность (75,4%) достигается при содержании 20% присадки ДП-65 (40-процентный раствор в авиакеросине) в составе, приготовленном по первому способу.
Проведена количественная оценка синергизма путем сравнения с кривой аддитивности. Согласно правилу аддитивности масса смеси компонентов равна сумме масс компонентов, составляющих эту смесь, умноженных на соответствующие им массовые доли в смеси.
где m1 - масса АСПО, отложившихся на стержне в опыте с добавлением одного ингибитора, г;
m2 - масса АСПО, отложившихся на стержне в опыте с добавлением второго ингибитора, г;
m3 - масса АСПО, отложившихся на стержне в опыте с добавлением третьего ингибитора, г;
n1 - массовая доля первого ингибитора в трехкомпонентной смеси;
n2 - массовая доля второго ингибитора в смеси;
n3 - массовая доля третьего ингибитора в смеси.
Эффективность аддитивности смеси (Эа) находим расчетным способом:
где mo - масса АСПО в контрольном опыте, г;
mа - аддитивная масса АСПО, рассчитанная по формуле (1), г.
Обозначим эффективность, полученную таким образом, как эффективность аддитивности. Для количественной оценки используем соотношение S=Эсм/Эа. Если Эсм/Эа>1, то проявляется синергетический эффект, а если Эсм/Эа<1, то эффект антагонистический.
Полученные результаты приведены в таблице 2.
По результатам табл.2 можно отследить зависимость Эсм/Эа от содержания ДП-65 (40%-ный раствор в авиакеросине) для трехкомпонентных составов, различающихся порядком смешения реагентов. Составы, приготовленные по I и II способам, обладают синергетическим эффектом. Причем для состава, приготовленного по I способу, на всей области содержания ДП-65 наблюдается явление синергизма, а для состава (ФЛЭК-ИП-102+ДП-65)+ХПП-004 [II способ] - в области 27-100%. Для состава (ХПП-004+ДП-65)+ФЛЭК-ИП-102 на всей области получена сравнительно низкая эффективность ингибирования смесей, что свидетельствует о получении состава, с худшими физико-химическими свойствами, т.е. обусловлено получением эмульсии.
Физико-химические свойства составов ингибиторов АСПО ХПП-004, ФЛЭК-ИП-102 и депрессорной присадки ДП-65 (40%-ного раствора в авиакеросине) зависят от порядка смешения реагентов. Структура смеси изменяется от идеального раствора до устойчивой эмульсии. Цвет смесей изменяется от прозрачного до коричневого (растворы) и до белого (эмульсии).
Наибольшую эффективность имеют трехкомпонентные составы с хорошей взаимной растворимостью, наименьшую - эмульсии. При этом синергетический эффект характерен для истинных окрашенных растворов, для эмульсий белого цвета, в общем случае, наблюдается снижение эффективности и явление антагонизма, за исключением смеси с содержанием раствора присадки в тройной смеси в количестве 40 мас.% (III способ, Табл.2, с.12).
Таким образом, на основании выше изложенных данных можно сделать вывод о том, что порядок смешения реагентов оказывает существенное влияние на эффективность и синергетический эффект. Это, возможно, объясняется образованием ассоциативных связей между реагентами в смеси. Этот факт необходимо учитывать при разработке и составлении различных композиций.
Полученные результаты связаны с механизмами, происходящими при образовании смеси.
С целью исследования механизма образования трехкомпонентных составов ингибиторов АСПО, различающихся порядком смешения, были изучены спектры трехкомпонентных составов и исходных реагентов.
Исследование проводили методом инфракрасной спектроскопии на спектрометре ИК-Фурье AVATAR 330 FT-IR "Thermo Nicollet" в волновой области 400-4000 см-1.
Была получена зависимость оптической плотности от волнового числа для отдельных ингибиторов и их смесей, приготовленных разными способами, но имеющих одинаковый состав.
ИК-спектры смесей зависят как от состава смесей, так и от порядка смешения реагентов. Чем сильнее отличаются эффективности смесей, приготовленных разными способами, тем четче выражены отличия в их спектрах.
Структура смесей и их окраска зависят от порядка смешения исходных реагентов. При разном порядке смешения образуются как истинные окрашенные растворы, так и эмульсии белого цвета при одинаковом конечном составе смеси.
Эффективность и величина синергизма трехкомпонентных смесей зависят от порядка смешения исходных реагентов. Эффективность смесей изменяется от 5 до 70%, а синергизм - от 0,2 (антагонизм) до 2,2 при одном и том же конечном составе смеси. Причем наибольшую эффективность и синергизм имеют смеси, образующие истинный раствор, а смеси в состоянии эмульсии имеют наиболее низкую эффективность и проявляют антагонизм.
Выявлены отличия в ИК-спектрах смесей, имеющих одинаковый состав, но различающихся порядком смешения реагентов. Спектры синергетических смесей и их изменения указывают на то, что между реагентами идет взаимодействие, которое повышает эффективность и усиливает проявление синергетического эффекта.
Состав, структура и энергия межмолекулярных связей образовавшихся комплексов в смеси ингибиторов АСПО, по всей вероятности, определяет величину синергизма исходных реагентов и, в конечном итоге, эффективность смеси.
Разработанный способ смешения исходных реагентов с целью получения высокоэффективных ингибиторов АСПО может быть использован на предприятиях по производству реагентов и на предприятиях по добыче и перекачке нефти для повышения технологической и экономической эффективности ингибиторной защиты от асфальтеносмолопарафиновых отложений в скважинах, нефтепроводах и другом нефтепромысловом оборудовании.
Реализация полученных результатов позволит решить проблему смешения различных ингибиторов в хаотичном порядке, т.е. даст возможность получать высокоэффективные составы при правильном порядке смешения реагентов.
Составы готовят следующим образом.
I способ Двухкомпонентная смесь ФЛЭК-ИП-102:ХПП-004 готовится в четырех бюксах с притертыми пробками в процентном соотношении 67:33 на водяной бане (Тбани = +35-40°С), периодически перемешивается в течение 15 мин. Затем в три бюкса с двойной смесью добавляют 40-процентный раствор ДП-65 в авиакеросине в количестве 20, 40, 80 мас.% в пересчете на активную часть. Выдерживают еще 15 мин на водяной бане, перемешивая через каждые 2 минуты.
II способ. Сначала в бюксах смешивают ФЛЭК-ИП-102 и 40-процентный раствор ДП-65 в авиакеросине, нагревают на водяной бане и периодически перемешивают в течение 15 минут, затем добавляют ингибитор ХПП-004, нагревают и перемешивают в течение 15 минут.
III способ. Двухкомпонентная смесь готовится из ингибитора ХПП-004 и 40-процентного раствора присадки в авиакеросине, затем добавляют ингибитор ФЛЭК-ИП-102.
| Таблица 1 Результаты эффективности трехкомпонентных составов ингибиторов ФЛЭК-ИП-102, ХПП-004 с добавлением 40-процентного раствора ДП-65 в авиакеросине в количестве 20, 40, 80 мас.%, различающихся порядком смешения реагентов | |
| Ингибиторы АСПО и их смеси в различных соотношениях | Эффективность действия ингибиторов и их смеси (%) при мас. расходе 50 г/т |
| I способ приготовления | |
| Смесь ФЛЭК-ИП-102:ХПП-004 67,0:33,0* | 42,3 |
| 40-процентный раствор ДП-65 в авиакеросине | 29,0 |
| ФЛЭК-ИП-102:ХПП-004:р-р ДП-65 53,3:26,7:20,0 | 75,4 |
| ФЛЭК-ИП-102:ХПП-004:р-р ДП-65 40,0:20,0:40,0 | 47,0 |
| ФЛЭК-ИП-102:ХПП-004:р-р ДП-65 13,3:6,7:80,0 | 70,2 |
| II способ приготовления | |
| Смесь ФЛЭК-ИП-102:ХПП-004=67,0:33,0* | 45,8 |
| 40-процентный раствор ДП-65 в авиакеросине | 28,2 |
| ФЛЭК-ИП-102:р-р ДП-65:ХПП-004 53,3:20,0:26,7 | 31,25 |
| ФЛЭК-ИП-102:р-р ДП-65:ХПП-004 40,0:40,0:20,0 | 49,9 |
| ФЛЭК-ИП-102:р-р ДП-65:ХПП-004 13,3:80,0:6,7 | 48,4 |
| III способ приготовления | |
| Смесь ФЛЭК-ИП-102:ХПП-004-67,0:33,0* | 47,1 |
| 40-процентный раствор ДП-65 в авиакеросине | 26,8 |
| ХПП-004:р-р ДП-65:ФЛЭК-ИП-102 26,7:20,0:53,3 | 36,0 |
| ХПП-004:р-р ДП-65:ФЛЭК-ИП-102 20,0:40,0:40,0 | 41,3 |
| ХПП-004:р-р ДП-65:ФЛЭК-ИП-102 6,7:80,0:13,3 | 5,0 |
| Примечание* Различия в показателях эффективности действия смеси ФЛЭК-ИП-102:ХПП-004 в соотношении 67,0:33,0 и 40%-ного раствора ДП-65 в авиакеросине указанных по п.I, II, III обусловлены тем, что результаты получены в условиях внутрилабораторной прецизионности (в условиях варьирования времени), при этом эксперименты по каждому способу приготовления проводились в разное время независимо друг от друга. |
| Таблица 2 Результаты определения синергетического эффекта для трехкомпонентных составов ингибиторов ФЛЭК-ИП-102, ХПП-004 с добавлением 40-процентного раствора ДП-65 в количестве 20, 40, 80 мас.%, различающихся порядком смешения реагентов при расходе 50 г/т | ||||||
| Порядок смешения реагентов | Показатель | Содержание 40-процентного раствора ДП-65 в смеси, % | ||||
| 0 | 20 | 40 | 80 | 100 | ||
| I способ | Цвет и структура двойной смеси | Прозрач. раствор | Прозрач. раствор | Прозрач. раствор | Прозрач. раствор | - |
| ФЛЭК-ИП-102+ХПП-004 | ||||||
| (ФЛЭК-ИП-102+ХПП-004)+ДП-65 | Цвет и структура тройной смеси | Прозрач. раствор | Оранж.-коричн. раствор | Светло-коричн. раствор | Коричн. эмульсия | Темно-коричн. эмул. |
| Эсм | 42,3 | 75,4 | 47 | 70,2 | 29,0 | |
| Эа | 42,3 | 39,7 | 37,0 | 31,7 | 29,0 | |
| S=Эсм/Эа | 1 | 1,9 | 1,3 | 2,2 | 1 | |
| II способ | Цвет и структура двойной смеси | Светло-оранж. раствор | Светло-оранж. раствор | Оранж. раствор | Коричн. раствор | - |
| ФЛЭК-ИП-102+ДП-65 | ||||||
| (ФЛЭК-ИП-102+ДП-65)+ХПП-004 | Цвет и структура тройной смеси | Светло-оранж. раствор | Белая эмульсия | Светло-оранж. раствор | Светло-коричн. раствор | Темно-коричн. эмул. |
| Эсм | 45,8 | 31,2 | 49,9 | 48,4 | 28,2 | |
| Эа | 45,8 | 38,1 | 32,5 | 21,3 | 28,2 | |
| S=Эсм/Эа | 1 | 0,8 | 1,5 | 2,3 | 1 | |
| III способ | Цвет и структура двойной смеси | Белая эмульсия | Белая эмульсия | Белая эмульсия | Белая эмульсия | - |
| ХПП-004+ДП-65 | ||||||
| (ХПП-004+ДП-65)+ФЛЭК-ИП-102 | Цвети структура тройной смеси | Белая эмульсия | Белая эмульсия | Белая эмульсия | Белая эмульсия | Темно-коричн. эмул. |
| Эсм | 47,1 | 36,0 | 41,3 | 5 | 26,8 | |
| Эа | 47,1 | 43,0 | 39,0 | 30,9 | 26,8 | |
| S=Эсм/Эа | 1 | 0,8 | 1,1 | 0,2 | 1 |
Способ получения состава для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений, включающий приготовление состава путем смешения исходных реагентов в следующей последовательности: ингибитор ФЛЭК-ИП-102 и ингибитор ХПП-004 с образованием смеси и депрессорная присадка ДП-65 в виде 40%-ного раствора в авиакеросине, введенная в двухкомпонентную смесь ФДЭК-ИП-102: ингибитор ХПП-004 через 15 мин после приготовления смеси ингибиторов.
