Состав для предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений
Владельцы патента RU 2388785:
Открытое акционерное общество "Салаватнефтеоргсинтез" (RU)
Изобретение относится к нефтяной и нефтеперерабатывающей отраслям промышленности и может быть использовано для удаления и предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений АСПО в скважинах, нефтепромысловом оборудовании и призабойной зоне пласта, нефтяных резервуарах-хранилищах. Технический результат - диспергирование кристаллов АСПО и предотвращение их роста, снижение адгезии кристаллов АСПО к металлической поверхности оборудования, утилизация отходов. Состав для предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений включает, мас.%: поверхностно-активное вещество - калиевую или калиево-натриевую соль карбоксиметилата оксиэтилированного алкилфенола 25-30, полярный электролит и амид кислоты 3-8, отход производства бутиловых спиртов - метанольно-альдегидную фракцию 1-30, воду 32-43, при содержании полярного электролита 1-4 мас.% и амида кислоты 1-6 мас.%. 4 табл.
Изобретение относится к нефтяной и другим отраслям промышленности, связанным с добычей, транспортом и хранением нефти (конденсата), и может быть использовано для удаления и предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) в скважинах, нефтепромысловом оборудовании и призабойной зоне пласта, нефтяных резервуарах-хранилищах.
Известен состав, включающий смесь водорастворимого блок-сополимера на основе моноэтаноламина и маслорастворимого пропоксилата и ароматического растворителя (а.с. СССР №1203098, МПК С09К 3/00, Е21В 37/00, 1986).
Недостатками данного состава являются его высокий расход и необходимость подогрева до 40-90°С при использовании в качестве ингибитора АСПО.
Известен состав, содержащий поверхностно-активное вещество (ПАВ) превоцел NGE 10/16 или дипроксамин - 157, синтафат - 912 и ароматический растворитель (а.с. СССР №1813778, МПК С09К 3/00, Е21В 37/00, 1993).
Недостатками данного состава являются высокая стоимость и дефицитность химреагентов, входящих в состав композиции.
Известен состав для удаления и предотвращения АСПО, включающий смесь превоцела NGE 10/16, нефраса АР 120/200 и алкамона Д с синтетическим каучуком и газовым конденсатом (а.с. СССР №1808853, МПК С09К 3/00, 1993).
Недостатком известного состава является низкая эффективность для предотвращения отложений, характеризующихся высоким содержанием высокомолекулярных парафинов, асфальтенов и смол.
Известен состав для предотвращения АСПО (пат. RU №2027730, МПК С09К 3/00, 1993), содержащий поверхностно-активное вещество, добавку и растворитель. В качестве ПАВ используют продукт последовательного присоединения оксидов этилена и пропилена к жирному спирту таллового масла. Добавкой служит моноалкиловый эфир полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов, а растворителем - алифатический спирт и/или ароматические углеводороды, взятые в соотношении 1:1.
Недостатком данного состава является низкая эффективность предотвращения АСПО в добывающих скважинах месторождений, характеризующихся высоким содержанием высокомолекулярных парафинов, асфальтенов и смол.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является состав для предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений (пат. RU №2265119, МПК 7 Е21В 37/06, 2004), который включает поверхностно-активное вещество, добавку и растворитель (табл.1).
| Таблица 1 | ||
| Данные о содержании ингредиентов в известном составе - прототипе. | ||
| Ингредиенты | Качественный состав ингредиентов | Количественный состав, мас.% |
| Поверхностно-активное вещество | Гликоли и/или моноалкилфениловые эфиры полиэтиленгликоля | 35-46 |
| Добавка | Полярный электролит и амид кислоты | 4-15 |
| Растворитель | Алифатические спирты, их смесь или смесь их водных растворов | 0-61 |
| Вода | 0-39 |
В качестве моноалкилфениловых эфиров полиэтиленгликоля используют вещества, выбранные из группы ОП-7; ОП-10; неонолы марок; АФ 9-4, АФ 9-6, АФ 9-9, АФ 9-10, АФ 9-12 или синтерол АФМ-12. В качестве гликолей используют этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, полигликоли. Амиды кислот представлены: формамидом, диметилацетамидом или карбамидом. В качестве полярного электролита используют кальцинированную соду, каустическую соду, тринатрийфосфат. Известный состав содержит растворитель - алифатические спирты: метиловый, изопропиловый, н-бутиловый, изобутиловый или смесь спиртов (метилового и изобутилового в соотношении 2/1 или метилового и н-бутилового в соотношении 4/1 или метилового и изобутилового в соотношении 2/1, 4/1, 6/1 или смесь алифатического спирта с водой в соотношении 6/1, 4/1, 2/1 или воду).
Недостатками известного состава являются: низкая эффективность предотвращения образования АСПО в добывающих скважинах месторождений, характеризующихся высокими содержаниями высокомолекулярных парафинов, асфальтенов и смол, а также высокая стоимость состава.
Цель предлагаемого изобретения заключается в создании на базе доступного сырья - метанольно-альдегидной фракции (отхода производства бутиловых спиртов) нового, эффективного и дешевого ингибитора АСПО для нефтей с высоким содержанием высокомолекулярных парафинов, асфальтенов и смол при одновременном решении экологической проблемы - утилизации метанольно-альдегидной фракции.
Указанная цель достигается тем, что состав для предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений, включающий поверхностно-активное вещество ПАВ, полярный электролит, амид кислоты, растворитель и воду, отличающийся тем, что он содержит в качестве ПАВ калиевую или калиево-натриевую соль карбоксиметилата оксиэтилированного алкилфенола, а в качестве растворителя - отход производства бутиловых спиртов - метанольно-альдегидную фракцию при следующем соотношении компонентов состава, мас.%:
| указанное ПАВ | 25-30 |
| полярный электролит и амид кислоты | 3-8 |
| указанный растворитель | 19-30 |
| вода | 32-43, |
при содержании полярного электролита 1-4 мас.% и амида кислоты 1-6 мас.%.
В качестве ПАВ используют калиевую или калиево-натриевую соль карбоксиметилата оксиэтилированного алкилфенола следующей структурной формулы:
R-С6Н4-O-(С2Н4O)n-СН2СООМе,
где R - алкильный радикал (CmH2m+1), где m=8-12;
n - степень оксиэтилирования алкилфенола (6, 9, 10, 12);
Me - калий или смесь калия и натрия.
Амиды кислот представлены: формамидом (ТУ 6-09-11-2152-94); диметилацетамидом (ТУ 6-09-07-1742-92) или карбамидом (ГОСТ 2081-92).
В качестве полярного электролита используют кальцинированную соду, каустическую соду (ГОСТ 2263-73, изм.1, 2), тринатрийфосфат (ГОСТ 201-76).
В качестве растворителя предлагаемый состав содержит метанольно-альдегидную фракцию (отход производства бутиловых спиртов), которая выпускается по ТУ 2421-111-05766575-2003.
Метанольно-альдегидная фракция имеет следующие характеристики:
| - плотность при 20°С, г/см3, не более | 0,830 |
| - температурные пределы перегонки, °С | |
| начало перегонки, не менее | 40 |
| конец перегонки, не более | 110 |
Метанольно-альдегидная фракция содержит следующие углеводороды и примеси, мас.%:
| - метанол | 59,7-76,4 |
| - изомасляный альдегид | 2,04-2,53 |
| - н-альдегид | 2,58-3,10 |
| - вода | 1,02-3,36 |
| - эфиры | остальное |
Техническим результатом использования предлагаемого состава является диспергирование кристаллов АСПО и, тем самым, предотвращение их роста. Одновременно снижается адгезия кристаллов АСПО к металлической поверхности оборудования.
Авторами экспериментально установлено, что достижение указанного технического результата является следствием синергетического эффекта ингредиентов предлагаемого состава. ПАВ в совокупности с эфирами, содержащимися в метанольно-альдегидной фракции, блокируют индивидуальные кристаллы АСПО и предотвращают их агломерацию (слипание). Мелкодисперсные кристаллы АСПО остаются в объеме жидкой фазы и не откладываются на металлической поверхности за счет ее гидрофилизации. Этому способствуют амиды кислот, полярные электролиты, метанол (содержащийся в метанольно-альдегидной фракции) и вода. Использование в качестве ингредиента предлагаемого состава метанольно-альдегидной фракции (отхода производства бутиловых спиртов) снижает себестоимость состава и одновременно решает экологическую проблему утилизации указанной фракции.
Таким образом, новые качественная и количественная совокупности ингредиентов предлагаемого состава позволяют получить новые - технический, экономический и экологический результаты:
- предотвратить образование АСПО в нефтяных резервуарах-хранилищах и в добывающих скважинах месторождений, характеризующихся высоким содержанием высокомолекулярных парафинов, асфальтенов и смол;
- снизить стоимость состава для предотвращения АСПО;
- решить экологическую проблему утилизации отхода производства бутиловых спиртов.
Для подтверждения качества предлагаемого состава проведены лабораторные исследования.
Эффективность предотвращения АСПО определяли по методике «Оценка эффективности ингибиторов парафиноотложений комплексного действия на отмыв пленки нефти, отмыв и диспергирование АСПО», разработанной в НИИнефтепромхим (г.Казань).
Данные о составе нефтей и АСПО приведены в таблице 2. Данные о содержании ингредиентов в предлагаемых составах приведены в таблице 3. В таблице 4 приведены данные об эффективности предотвращения АСПО предлагаемым составом.
| Таблица 2 | ||||||
| Данные о составе нефтей и АСПО | ||||||
| № | Состав нефти, % | Состав АСПО, % | ||||
| парафины | смолы | асфальтены | парафины | смолы | асфальтены | |
| нефть 1 | 1,79 | 13,87 | 3,93 | 33,58 | 12,13 | 4,67 |
| нефть 2 | 2,10 | 11,20 | 6,90 | 25,84 | 13,02 | 26,14 |
| нефть 3 | 1,13 | 4,26 | 1,51 | 51,20 | 14,30 | 2,60 |
Пример 1
При перемешивании к 42 г воды (42 мас.%) добавляют 30 г метанольно-альдегидной фракции (30 мас.%), 25 г ПАВ - калиевой соли карбоксиметилата оксиэтилированного алкилфенола (25 мас.%), 1 г кальцинированной соды (1 мас.%) и 2 г формамида (2 мас.%).
Аналогичным образом готовили и другие составы с различным соотношением ингредиентов. В таблице 3 приведены примеры предлагаемых составов.
Как видно из таблицы 4, предлагаемый состав по сравнению с прототипом более эффективен при отмыве пленки нефти и диспергировании АСПО с образованием более мелких частиц, которые не обладают способностью к повторному укрупнению и легко выносятся с потоком добываемой нефти.
Снижение содержания воды в предлагаемых составах менее 32 мас.%, даже при увеличении содержания метанольно-альдегидной фракции свыше 30 мас.% приводит к неполному растворению полярного электролита и амида кислоты и, тем самым, к неоднородности состава раствора (пример №9 - сравнительный).
Увеличение содержания воды в предлагаемых составах свыше 43 мас.%, при снижении содержания ПАВ менее 25 мас.% снижает эффективность предотвращения АСПО (пример №10 - сравнительный).
Снижение содержания ПАВ в предлагаемых составах менее 25 мас.% даже при увеличении метанольно-альдегидной фракции свыше 30 мас.% снижает эффективность предотвращения АСПО (пример №11 - сравнительный).
Снижение содержания полярного электролита и амида кислоты в предлагаемых составах менее 3 мас.% снижает эффективность предотвращения АСПО (пример №12 - сравнительный).
Увеличение содержания полярного электролита и амида кислоты в предлагаемых составах свыше 8 мас.% может вызвать коррозию оборудования (пример №13 - сравнительный).
| Таблица 4 | ||||||
| Эффективность предотвращения АСПО | ||||||
| Примеры | Нефть 1 | Нефть 2 | Нефть 3 | |||
| отмыв пленки нефти, % | средняя величина дисперсии, % | отмыв пленки нефти, % | средняя величина дисперсии, % | отмыв пленки нефти, % | средняя величина; дисперсии, % | |
| прототип | 90 | 2,0/100 | 91 | 1,5/100 | 92 | 1,4/100 |
| 1 | 95 | 1,5/100 | 95 | 1,0/100 | 95 | 1,5/100 |
| 2 | 100 | 1,0/100 | 100 | 1,0/100 | 100 | 1,0/100 |
| 3 | 92 | 1,5/100 | 94 | 1,4/100 | 94 | 1,2/100 |
| 4 | 95 | 1,0/100 | 100 | 1,0/100 | 95 | 1,5/100 |
| 5 | 90 | 2,0/100 | 95 | 2,0/100 | 95 | 2,0/100 |
| 6 | 93 | 1,5/100 | 95 | 1,4/100 | 95 | 1,2/100 |
| 7 | 100 | 1,0/100 | 100 | 1,0/100 | 100 | 1,0/100 |
| 8 | 100 | 1,0/100 | 100 | 1,0/100 | 100 | 1,0/100 |
| 9* | 80 | 5,0/80 | 80 | 5,0/80 | 80 | 5,0/80 |
| 10* | 85 | 3,0/90 | 87 | 2,0/95 | 85 | 3,0/90 |
| 11* | 85 | 2,0/95 | 86 | 3,0/90 | 84 | 3,0/90 |
| 12* | 80 | 5,0/80 | 80 | 4,0/80 | 80 | 5,0/80 |
| 13* | 70 | 6,0/70 | 70 | 7,0/70 | 70 | 8,0/70 |
| Примечание: примеры №9*, 10*, 11*, 12*, 13* - сравнительные. |
Состав для предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений, включающий поверхностно-активное вещество (ПАВ), полярный электролит, амид кислоты, растворитель и воду, отличающийся тем, что он содержит в качестве ПАВ калиевую или калиево-натриевую соль карбоксиметилата оксиэтилированного алкилфенола, а в качестве растворителя - отход производства бутиловых спиртов - метанольно-альдегидную фракцию при следующем соотношении компонентов состава, мас.%:
| указанное ПАВ | 25-30 |
| полярный электролит и амид кислоты | 3-8 |
| указанный растворитель | 19-30 |
| вода | 32-43, |
при содержании полярного электролита 1-4 мас.% и амида кислоты 1-6 мас.%.
