Ингибирующая присадка полифункционального действия для парафинистых и высокопарафинистых нефтей
Владельцы патента RU 2467054:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет" (ТГУ) (RU)
Учреждение Российской академии наук Институт химии нефти Сибирского отделения РАН (ИХН СО РАН) (RU)
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Изобретение касается ингибирующей присадки полифункционального действия для транспортировки нефтей в промысловом оборудовании, содержащей талловое масло, экстракт фенольной очистки, триэтаноламин, едкий натрий и воду, при этом она дополнительно содержит алкенилсукцинимид мочевины при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Технический результат - предотвращение образования асфальто-смолопарафиновых отложений (АСПО) и снижения температуры застывания и вязкости при транспортировке парафинистых и высокопарафинистых нефтей в промысловом оборудовании. 3 пр., 4 табл.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для предотвращения образования асфальто-смолопарафиновых отложений (АСПО) и снижения температуры застывания и вязкости при транспортировке парафинистых и высокопарафинистых нефтей в промысловом оборудовании. Решать практические задачи трубопроводного транспорта парафинистых и высокопарафинистых нефтей позволяет применение полифункциональных присадок. Использование полифункциональных присадок снижает вязкостно-температурные свойства нефтей и отложения АСПО, что способствует увеличению производительности нефтепроводов, гарантирует снижение энергозатрат на перекачку нефти и надежность пуска нефтепровода после длительных остановок.
В последние годы создано много ингибирующих и депрессорных присадок композиционного характера, состоящих из двух и более компонентов, синергетически усиливающих свои свойства [Агаев С.Г. Парафиновые отложения в условиях добычи нефти и депрессорные присадки для их ингибиторования / Агаев С.Г. Землянский Е.О., Гребнев А.Н. и др. // Известия вузов. Нефть и газ. - 2009. - №1. - С.219-222].
Разработки 2-4-компонентных композиционных присадок имеют целью не только возможность использования синергетического эффекта, но и возможность достижения сбалансированных свойств присадки как по увеличению степени ингибирования парафиноотложения, так и по снижению реологических характеристик высокопарафинистых нефтей. В этой связи наиболее привлекательны композиционные присадки, содержащие поверхностно-активные вещества. Поверхностно-активные вещества составляют отдельный класс ингибиторов парафиноотложения. Среди новых разработок в этой области следует отметить, что наиболее часто в качестве ПАВ используются моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов («Синтанол»), оксиалкилированные аминосоединения («Дипроксамин», «Оксамин») и оксиалкилированные алкилфенолы. Предлагаемые ингибиторы не отличаются большим разнообразием, включая в свой состав различные синтетические ПАВ (или их смеси) или естественные ПАВ из отходов различных производств [Агаев С.Г., Гребнев А.Н., Землянский Е.О. Ингибиторы парафиновых отложений бинарного действия // Ж. прикладной химии. Химия природного топлива - 2006. - Т.79. - №8. - С.1373-1378; Прозорова И.В., Юдина Н.В., Небогина Н.А. и др. Подбор ингибирующей и депрессорной присадки для нефти Верхнечонского месторождения // Нефтяное хозяйство. - 2010. - №6. - С.68-70].
Применяемые в настоящее время ингибиторы парафиноотложения недостаточно эффективны, отличаются сложной технологией производства, дефицитны и дороги, а для некоторых типов нефтей (высокопарафинистых и высокосмолистых) отсутствуют.
Наиболее близким по технической сущности и по достигаемому эффекту является многофункциональный ингибитор парафиноотложений [Патент №2224778 РФ, БИ №6, 2004 г. Ингибирующая присадка комплексного действия].
Однако эта ингибирующая присадка недостаточно эффективна для парафинистых и высокопарафинистых нефтей с содержанием смолисто-асфальтеновых компонентов (САК) более 10% и мало влияет на реологические характеристики нефтей при температурах, наиболее близких к температурам застывания.
В этой связи актуальна задача разработки новых видов ингибиторов парафиноотложения, снижающих вязкостно-температурные характеристики для высокозастывающих и высоковязких нефтей, газовых конденсатов и расширение ресурсов сырья для этой цели.
Технический результат достигается тем, что ингибирующая присадка комплексного действия содержит экстракт фенольной очистки, триэтаноламин, едкий натрий, воду, талловое масло и дополнительно алкенилсукцинимид мочевины при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
| Триэтаноламин | - 2-3 |
| Едкий натрий | - 0,8-1,3 |
| Вода | - 1,0-1,5 |
| Талловое масло | - 11-12 |
| Алкенилсукцинимид мочевины | - 10-15 |
| Экстракт фенольной очистки | - остальное. |
Сукцинимидные соединения обладают способностью диспергировать и поддерживать во взвешенном состоянии дисперсные частицы и повышать коллоидную стабильность масел, обеспечивая удержание в объеме нефтяной дисперсной системы (НДС) примесей органического и неорганического происхождения, которые накапливаются в процессе эксплуатации нефтепродуктов (Патент RU №2203930, Способ получения сукцинимидной присадки).
Предлагаемая присадка ориентирована на парафинистые и высокопарафинистые нефти Западной Сибири с различным содержанием смолисто-асфальтеновых компонентов: от минимального (нефти, похожие по групповому составу на газоконденсаты) до повышенного (нефти смолистого типа - содержание смолисто-асфальтеновых компонентов (САК) превышает 20 мас.%).
Присадку готовят следующим образом: вначале смешивают экстракт фенольной очистки с талловым маслом (представляет собой ароматизированный продукт фенольной очистки масляной фракции, полученной при ректификации нефти на Омском НПЗ (табл.1) при температуре 30°С до получения однородной смеси.
| Таблица 1 | |
| Физико-химические свойства экстракта фенольной очистки марка А ТУ 38.101714-84 | |
| Наименование показателей | Содержание |
| Плотность при 20°С, кг/м3 | 974,0 |
| Вязкость кинематическая при 100°С, мм2/с | 8,39 |
| Показатель преломления при 50°С | 1,5409 |
| Температура вспышки, °С | 212 |
| Массовая доля фенола, % | 0,0018 |
| Массовая доля воды, % | Следы |
Расчет необходимого количества экстракта фенольной очистки (Gэфо) рассчитывают по формуле:
Gэфо=Gт.м.*(К.Ч.т.м. - 70)/70, где
Gт.м. - масса таллового масла, т;
К.Ч.т.м. - кислотное число таллового масла, мг КОН/г
После окончания перемешивания добавляют рассчитанное количество триэтаноламина и смесь перемешивают при температуре 50°С в течение 10 часов. Количество триэтаноламина (Gтэа), необходимого для омыления таллового масла, рассчитывается по формуле:
Gтэa=(К.Ч.(т.м.+эфо)*G.(т.м.+эфо)*0.6)/Щ.Ч.тэа, где
К.Ч.(т.м.+эфо) - кислотное число таллового масла после обработки экстрактом фенольной очистки, мг КОН/г;
G(т.м.+эфо) - масса таллового масла с экстрактом фенольной очистки, т;
Щ.Ч.тза - щелочное число триэтаноламина, мг КОН/г;
Затем в смеситель подают водный раствор едкого натра, количество которого (Gc) определяют по формуле:
Gc=(К.Ч.(т.м.+эфо)*G(т.м.+эфо)*0,75)/1000*С, где
С - концентрация водного раствора едкого натра, %
После омыления едким натром смесь выдерживают около 10 часов при температуре 50°С и затем добавляют необходимое количество алкенилсукцинимида мочевины и разбавляют полученный концентрат экстрактом фенольной очистки.
Количественную оценку процесса осадкообразования проводят на установке, разработанной на основе известного метода «холодного стержня», при следующих условиях испытаний: температура исследуемого образца нефти - 30°С, температура металлического стержня - 12°С и продолжительность единичного опыта - 60 минут. Ингибирующую способность присадок предотвращать образование нефтяного осадка на «холодном стержне» рассчитывают по формуле:
Sи=(W0-W1)*100/W0,
где Sи - степень ингибирования, мас.%;
W0 - выход осадка исходной нефти, г;
W1 - выход осадка нефти с присадкой, г.
Депрессорные свойства присадки были установлены по изменению значений кинематической вязкости (ГОСТ 1747-91) и температуры застывания (по ГОСТ 20287-74) исследуемых нефтей.
Примеры конкретного выполнения
Пример 1. Для нефти Южно-Табаганского месторождения (содержание парафиновых углеводородов (ПУ) и САК - 6,6 и 10 мас.% соответственно) исследованы ингибирующие и депрессорные свойства присадки состава мас.%:
| Триэтаноламин | - 2 |
| Едкий натрий | - 0,8 |
| Вода | - 1,0 |
| Талловое масло | - 11 |
| Алкенилсукцинимид мочевины | - 11 |
| Экстракт фенольной очистки | - остальное. |
Применение ингибирующей полифункциональной присадки для нефти Южно-Табаганского месторождения предотвращает процесс осадкообразования на 85-95% при концентрации присадки в нефти 0,03-0,07 мас.% (табл.1). Использование присадки приводит к снижению кинематической вязкости (при 20°С) и температуры застывания нефти на 25,5% и 12°С.
Пример 2. Для нефти Урманского месторождения (содержание ПУ и САК 10,3 и 9 мас.% соответственно) исследовано комплексное действие полифункциональной присадки состава, мас.%:
| Триэтаноламин | - 2,5 |
| Едкий натрий | - 1,1 |
| Вода | - 1,3 |
| Талловое масло | - 11,5 |
| Алкенилсукцинимид мочевины | - 13 |
| Экстракт фенольной очистки | - остальное. |
Применение присадки для нефти Урманского месторождения предотвращает процесс осадкообразования на 60-80% при концентрации присадки в нефти 0,05-0,07 мас.% (табл.2). Использование присадки приводит к снижению кинематической вязкости (30°С) и температуры застывания нефти в 1,6 раза и на 18°С соответственно.
Пример 3. Для нефти Верхне-Салатского месторождения (содержание ПУ и САК 16,5 и 4,1 мас.% соответственно) исследовано комплексное воздействие ингибирующей полифункциональной присадки состава, мас.%:
| Триэтаноламин | - 3 |
| Едкий натрий | - 1,3 |
| Вода | - 1,3 |
| Талловое масло | - 11,8 |
| Алкенилсукцинимид мочевины | - 15 |
| Экстракт фенольной очистки | - остальное. |
Применение комплексной присадки снижает осадкообразование на 77-86% (табл.4), кинематическая вязкость (30°С) уменьшается почти в 2 раза, и температура застывания снижается на 20°С.
Таким образом, предлагаемая присадка позволяет значительно снижать количество АСПО и вязкостно-температурные характеристики парафинистых и высокопарафинистых нефтей.
| Таблица 2 | ||||
| Влияние присадки на реологические свойства нефти Южно-Табаганского месторождения | ||||
| Концентрация присадки в нефти, мас.% | Количество АСПО в нефти, г/100 г нефти | Ингибирующая способность, Sи, мас.% | Кинематическая вязкость, мм2/c | Температура застывания, °C |
| 0,00 | 9,7 | 110,3 | +2,5 | |
| 0,03 | 1,2 | 85,1 | 76,7 | -2,8 |
| 0,05 | 0,5 | 94,8 | 67,5 | -14,5 |
| 0,07 | 0,8 | 91,8 | 71,6 | -10,2 |
| Таблица 3 | ||||
| Влияние присадки на реологические свойства нефти Урманского месторождения | ||||
| Концентрация присадки в нефти, мас.% | Количество АСПО в нефти, г/100 г нефти | Ингибирующая способность, Sи, мас.% | Кинематическая вязкость, мм2/с | Температура застывания, °С |
| 0,00 | 19,7 | 97,3 | +8,5 | |
| 0,03 | 9,2 | 53,3 | 86,7 | +0,8 |
| 0,05 | 7,5 | 63,0 | 77,5 | -2,5 |
| 0,07 | 3,8 | 80,7 | 61,6 | -10,2 |
| 0,1 | 8,5 | 56,8 | 90,3 | +1,0 |
| Таблица 4 | ||||
| Ингибирующая способность присадки для нефти Верхне-Салатского месторождения | ||||
| Концентрация присадки в нефти, мас.% | Количество АСПО в нефти, г/100 г нефти | Ингибирующая способность, Sи, мас.% | Кинематическая вязкость, мм2/с | Температура застывания, °С |
| 0,00 | 50,7 | 109,3 | +15,5 | |
| 0,03 | 19,2 | 62,1 | 100,7 | +9,8 |
| 0,05 | 11,5 | 77,3 | 77,5 | +3,5 |
| 0,07 | 6,8 | 86,6 | 61,6 | -5,2 |
| 0,1 | 15,5 | 69,4 | 90,3 | +1,0 |
Ингибирующая присадка полифункционального действия для транспортировки нефтей в промысловом оборудовании, содержащая талловое масло, экстракт фенольной очистки, триэтаноламин, едкий натрий и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алкенилсукцинимид мочевины при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Триэтаноламин | 2-3 |
| Едкий натрий | 0,8-1,3 |
| Вода | 1,0-1,5 |
| Талловое масло | 11-12 |
| Алкенилсукцинимид мочевины | 10-15 |
| Экстракт фенольной очистки | Остальное |
