состав для удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений
Классы МПК: | C23G5/032 кислородсодержащих соединений |
Автор(ы): | Лесничий В.Ф. (RU), Баженов В.П. (RU), Юрпалов И.А. (RU), Глущенко Виктор Николаевич (UA), Сухарев В.П. (RU), Кобяков Н.И. (RU), Шипигузов Л.М. (RU), Рахимкулов Р.С. (RU), Герин Ю.Г. (RU), Врублевский В.С. (RU) |
Патентообладатель(и): | Общество с ограниченной ответственностью "ФЛЭК" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-12-02 публикация патента:
10.05.2001 |
Изобретение относится к области нефтедобычи. Состав содержит в качестве полярного неэлектролита смесь метанола или этанола 5-20 об.% с алифатическими спиртами C3-C8 5-10 об.%, при их соотношении (1-2):1, неионное поверхностно-активное вещество 0,01-1,0 об.%, регулятор рН 0,01-1,0 об.%, ароматические 20-40 об. % и алифатические углеводороды - остальное. Использование предложенного состава позволит повысить скорость и емкость истинного растворения АСПО с одновременным увеличением агрегативной стабильности состава в присутствии воды. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Состав для удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений, содержащий полярный неэлектролит, неионное поверхностно-активное вещество, регулятор рН и ароматические и алифатические углеводороды, отличающийся тем, что в качестве полярного неэлектролита он содержит смесь метанола или этанола с алифатическими спиртами C3-C8 при соотношении (1 - 2) : 1 по объему соответственно при следующем соотношении ингредиентов, об.%:Метанол или этанол - 5 - 20
Алифатические спирты C3-C8 - 5 - 10
Неионное поверхностно-активное вещество - 0,01 - 1,0
Регулятор рН - 0,01 - 1,0
Ароматические углеводороды - 20 - 40
Алифатические углеводороды - Остальное
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве регулятора рН он содержит низкомолекулярные водорастворимые алифатические амины или аминоспирты.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к составам для удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений (АСПО), и может быть использовано для удаления и растворения отложений парафина и асфальтеносмолистых веществ из призабойной зоны пласта, нефтепромыслового оборудования, резервуаров и магистральных трубопроводов на нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятиях. Известен состав для растворения АСПО, содержащий гексановую и этиленбензольную фракцию (см. Авт.свид. СССР N 1620465, кл. C 09 K 3/00, от 1991 г.). Недостатком известного состава является недостаточно высокая скорость растворения АСПО, а также отсутствие гидрофилизирующей и деэмульгирующей функций. Известен также состав для удаления АСПО, включающий в об.%: алифатические 45-85 и ароматические углеводороды 5-45, алифатические спирты C1-C4 1-15 и эфир алифатического многоатомного спирта 0,5-6 (см. Патент США N 4090562, кл. E 21 B 43/25, от 1976 г.). Его недостаток заключается в невысокой емкости растворения АСПО и отсутствии гидрофилизирующей функции. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности является состав для удаления АСПО, включающий в об.%: алифатические 36-78 и ароматические углеводороды 20-60, полярный неэлектролит 1-4, поверхностно-активное вещество - деэмульгатор 0,01-1,0 и регулятор pH - остальное (см. Патент РФ N 2129583, кл. C 09 K 3/00, от 1998 г.). Однако указанный известный состав обладает ограниченной агрегативной стабильностью при попадании в него воды, не обеспечивает высокую скорость растворения АСПО и имеет низкую емкость истинного растворения АСПО. Целью настоящего изобретения является повышение скорости и емкости истинного растворения АСПО с одновременным увеличением агрегативной стабильности состава в присутствии воды. Поставленная цель достигается тем, что в известном составе для удаления АСПО, содержащем полярный неэлектролит, неионное поверхностно-активное вещество (ПАВ), регулятор pH и алифатические и ароматические углеводороды, новым является то, что в качестве полярного неэлектролита состав содержит смесь метанола или этанола с алифатическими спиртами C3-C8 при их соотношении (1-2):1 по объему, при следующем соотношении ингредиентов, об.%:Метанол или этанол - 5-20
Алифатические спирты C3-C8 - 5-10
Неионное поверхностно-активное вещество - 0,01-1,0
Регулятор pH - 0,01-1,0
Ароматические углеводороды - 20-40
Алифатические углеводороды - Остальное
При этом в качестве регулятора pH состав содержит низкомолекулярные водорастворимые алифатические амины или аминоспирты. Из патентной и научно-технической литературы нам неизвестны составы для удаления АСПО, содержащие совокупность указанных выше ингредиентов в предложенном количественном соотношении, что позволяет сделать вывод о новизне заявляемого решения. Достижение поставленной цели изобретения, по-нашему мнению, обеспечивается за счет прохождения следующих физико-химических процессов. За основу принимается следующая модель ассоциативного строения АСПО:
асфальтены являются цементирующим каркасом АСПО;
наиболее полярные омыляемые компоненты (металлопорфириновые комплексы, нефтяные кислоты) служат остовом асфальтенов;
кристаллические парафины мозаично вкраплены в АСПО;
смолы являются поверхностно-модифицирующим материалом АСПО;
наиболее кислые компоненты АСПО выполняют роль адгезионно связующей подложки на металлической поверхности;
минеральные составляющие (вода, мехпримеси, соли) придают АСПО пористую структуру. На первом этапе растворения АСПО происходит проникновение в их объем по поровым водонасыщенным каналам наиболее диффузионно-подвижных и малоразмерных молекул метанола или этанола. По ходу своего движения данные спирты поглощают влагу и расширяют диаметр поровых каналов для последующего незатрудненного проникновения в глубь АСПО большеобъемных молекул спиртов C3-C8, которые уже открывают доступ потоку алифатических и ароматических углеводородов и ПАВ. Одновременное растворение наиболее полярных компонентов АСПО и интенсивный "расклинивающий эффект" полярных неэлектролитов обеспечивают диспергирование конгломератов АСПО, увеличивая их площадь для диффузионного растворения. Ниже для сравнения приведены данные по диаметру молекул спиртов (d) и значениям их коэффициентов диффузии в воде (D) при +25oC, где для спиртов С1; C2; C3; C4; C5; C6 соответственно
d 1010, м 3,78; 4,38; 4,98; 5,30; 5,68; 5,94, а
D 109, м2/с 1,60; 1,28; 1,10; 0,96. В соответствии с диффузионной теорией, В.Нернста, скорость растворения Vр подчиняется следующей зависимости:
где m - масса АСПО, растворившаяся за единицу времени , кг/с;
D - коэффициент диффузии растворителя, м2/с;
- толщина диффузионного слоя на поверхности растворения, м;
S - площадь растворения, м2;
CН, C - концентрация насыщения растворителя АСПО и его текущая концентрация соответственно, кг/м3. Таким образом, скорость растворения АСПО прямо пропорциональна коэффициенту диффузии молекул растворителя, площади растворения образца и концентрации предельного насыщения растворителя. Благодаря указанным выше процессам, увеличивается скорость и одновременно емкость растворения АСПО предлагаемым составом. Кроме того, этот эффект достигается только при объемном соотношении метанола или этанола к алифатическим спиртам C3-C8 в пределах (1-2):1. Регулятор pH в предлагаемом составе выполняет функцию агента, омыляющего кислые компоненты АСПО, доля которых может достигать 12%. В результате этого происходит рост их полярности, усиление растворимости в спиртах и снижение прочности АСПО, что способствует их смыву с металлической поверхности в объем растворителя. Кроме того, использование в предлагаемом составе регулятора pH совместно со смесью алифатических спиртов, взятых в определенном соотношении, обеспечивает придание составу повышенной агрегативной устойчивости при дополнительном попадании в него воды, поскольку регулятор pH (преимущественно, водорастворимые амины или аминоспирты) может вводиться в безводной форме и не высаливает спирты. Ввиду неограниченной совместимости регулятора pH со спиртами в предлагаемом составе, последний остается агрегативно стабильным и не расслаивается даже при дополнительном введении в него до 10% водной фазы, что может иметь место в условиях его приготовления, транспорта, хранения в открытой емкости или контакта с АСПО в стволе скважины. Неионные водорастворимые ПАВ являются дополнительными расклинивающими агентами при диспергировании и растворении АСПО, гидрофилизаторами диспергированной части АСПО, что предотвращает слипание частиц АСПО между собой и повторное осаждение на металлической поверхности. Одновременно они препятствуют образованию стабильных водонефтяных эмульсий при смешивании насыщенного АСПО растворителя с пластовой и продавочной водой в стволе скважины, выкидных линиях и нефтесборных коллекторах, что устраняет сложности их последующего разрушения на установках подготовки нефти. Выбор именно водорастворимых неионных ПАВ обусловлен их преимущественным перераспределением в движущуюся вслед за растворителем водную фазу и на металлическую поверхность, что придает ей гидрофильные свойства и ингибирует некоторое время процесс отложения на ней АСПО в послеремонтный период. Из существующего уровня техники нам неизвестно, что ингредиенты, входящие в предлагаемый состав, обеспечивают в совокупности указанные выше свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень". Для получения предлагаемого состава в лабораторных условиях были использованы следующие вещества:
Ароматические углеводороды: бензол (ГОСТ 9572-93), толуол (ГОСТ 14710-78), этилбензол (ГОСТ 9385-77), или их фракции, или смола пиролизная гидрированная (СПГ) (ТУ 38.402-62-136-95), или сольвент нефтяной (ГОСТ 10214-78), или их смеси. Алифатические углеводороды: гексановая фракция (ГФ) по ТУ 38.10383-83; широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ) по ТУ 38.0014636-065; смесь нефтепродуктов отработанных (СНО) по ГОСТ 21046-86, прямогонный бензин (ПБ) по ТУ 38.001256-76, газовый конденсат (ГК) или их смесь между собой;
Бензины вторичных процессов переработки нефти, содержащие в своем составе смесь алифатических и ароматических углеводородов: бензин термокрекинга (БТК) по ТУ 0251-097-00148636-98 и бензин риформинга по ТУ 0251-079-00148636-96;
Метанол: по ГОСТ 2222-78 или этанол по ГОСТ 17299-78;
Пропанол и изопропанол по ГОСТ 9805-84;
Бутанол: по ГОСТ 5208-81, изобутанол по ГОСТ 9536- 79, амиловый спирт (пентанол) по ТУ 6-09-34-67-79, изоамиловый спирт (изопентанол) по ГОСТ 5830-70 или ОСТ 18-298-76, гексанол и 2-этилгексанол по ГОСТ 26624-85, или продукты, содержащие их в своем составе, например, эфирная фракция производства бутиловых спиртов, 2-этилгексанола и 2-этилгексановой кислоты (эфирная фракция) по ТУ 38-05767858-94, или кубовые остатки производства бутиловых спиртов (КОПБС) по ТУ 38.102167-85;
Неионные водорастворимые ПАВ: Синтерол-П (ТУ 2428-010-04643756095), Синтал-ВР, Синтал-ВРК (ТУ 2483-001-24084384-97), дипроксамин 157-65М (ТУ 38.40129928-80), Реапон-4В (ТУ 2226-005-10488057094), Неонол АФ9-12 (ТУ 38.103625-87) и др. Регулятор pH: метиламин (ТУ 6-09-2088-77), бутиламин, этилендиамин (ТУ 6-02-622-81), триэтиламин (ГОСТ 9966-88), моноэтаноламин (ТУ 6-02-915-84), триэтаноламин (ТУ 6-02-916-84) и др. Пример приготовления предлагаемого состава в лабораторных условиях
Пример. В химический цилиндр емкостью 100 см3 последовательно вливают 5 см2 метанола, 5 см3 бутилового спирта, 1 см3 Синтерола-П, 0,01 см3 метиламина и тщательно взбалтывают до полного взаиморастворения ингредиентов. Затем прибавляют 40 см3 толуола и доводят до метки 100 см3 гексановой фракцией. Потом цилиндр закрывают притертой пробкой и перемешивают путем взбалтывания 2-3 раза. Составы с другим содержанием ингредиентов готовят аналогичным образом. При проведении лабораторных испытаний исследовали следующие свойства предлагаемого состава: скорость растворения, емкость истинного растворения и агрегативную стабильность к расслаиванию при дополнительном введении воды. Данные о составе использованных АСПО приведены в таблице 1. Данные об ингредиентном содержании исследуемых составов приведены в таблице 2. Стабильность к расслаиванию предлагаемого состава при дополнительном введении воды оценивали следующим образом. К 100 см3 предлагаемого состава, помещенного в химический цилиндр емкостью 100 см3, вводили 1 см3 водопроводной воды, закрывали притертой пробкой и перемешивали путем взбалтывания 2-3 раза. Помутнение состава вследствие образования эмульсии или резкое отделение полярной фракции в нижней части цилиндра свидетельствовало об агрегативной нестабильности состава. Полученные результаты представлены в таблице 3. Скорость растворения АСПО испытывали по методике НИИнефтепромхима за 0,5; 1,0; 2,0; 3,0 и 6,0 ч. Для испытания образцы АСПО, характеристика которых приведена в таблице 1, набивали в полиэтиленовый шприц диаметром 10 мм, выдавливали и отвешивали полученную цилиндрическую форму АСПО массой около 3,3 г. Затем ее помещали в заранее взвешенную корзинку цилиндрической формы из нержавеющей стали с размером ячеек сетки 1,5х1,5 мм. Размер корзинок 70х15х15 мм. По разности масс корзинки с АСПО и чистой корзинки определяли исходную массу АСПО (m0). Затем корзинки с АСПО помещали в герметичную колбу объемом 200 см3 и заливали 100 см3 предлагаемого состава, выдерживали при (200,5)oC в течение 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 6,0 ч. По истечении данного времени корзинки вынимали, помещали в эксикатор, соединенный с водоструйным насосом при остаточном давлении 0,25 мм рт.ст. Сушку продолжали до достижения постоянной массы корзинки с АСПО. Эффективность растворения АСПО Эр рассчитывали по формуле:
где m - не растворившийся остаток АСПО в корзинке, г. Полученные результаты приведены в таблице 3. Емкость истинного растворения АСПО предлагаемым составом оценивали следующим образом. 50 см3 состава известной плотности заливали в химические конические колбы с притертой пробкой емкостью 100 см3. В них помещали АСПО массой около 10 г и выдерживали при (20 0,5)oC в течение 24 ч. Затем из верхней трети насыщенного АСПО состава микропипеткой отбирали около 1 см3 его объема и заливали точно взвешенный на электронных весах бюкс. Регистрировали массу состава с точностью до четвертого знака после запятой. Бюкс помещали в термостат и сушили до постоянной массы при (40 5)oC. Расчет емкости растворения АСПО Eр производили по формуле
где m0 - масса остатка АСПО в бюксе после высушивания, кг;
mр - масса испарившегося из бюкса растворителя, кг;
c - плотность исходного состава для растворения АСПО, кг/м3. Полученные результаты также приведены в таблице 3. Кроме того, проведенные лабораторные эксперименты свидетельствуют о том, что предлагаемый состав не уступает известному по прототипу составу по своим деэмульгирующим и гидрофилизирующим свойствам. Данные, приведенные в таблице 3, подтверждают более высокую эффективность предлагаемого состава по сравнению с известным по прототипу, так как:
емкость истинного растворения АСПО предлагаемым составом выше в 1,2 - 1,4 раза, что позволяет снизить настолько же объем растворителя для промывки скважин;
эффективность растворения АСПО заявляемым составом за 0,5 ч выше в 1,6 - 3,9 раза, за 1 ч - в 1,6 - 3,1 раза, за 2 ч - в 1,3 - 2,4 раза, за 3 ч - в 1,2 - 1,8 раза и за 6 ч - в 1,3 - 1,6 раза. Практически за 2 ч предлагаемый состав обладает такой же эффективностью растворения, как состав по прототипу за 6 ч. Следовательно, в производственных условиях время удаления АСПО из ствола скважин может быть сокращено примерно в 3 раза, что в совокупности позволит значительно снизить себестоимость ремонтных работ;
предлагаемый состав является агрегативно стабильным при дополнительном попадании в него воды, что придает ему улучшенные эксплуатационные свойства при получении, транспортировке и хранении.