способ подготовки промывочных растворов на нефтяной основе для закачивания в скважину

Формула изобретения

Способ подготовки промывочных растворов на нефтяной основе для закачивания в скважину, включающий введение в нефтепродукты жидкого углеводородного разбавителя, отличающийся тем, что в качестве углеводородного разбавителя используют растворитель парафинов нефтяной в количестве 5-20 об.% с добавкой синтетического каучука СКД-Н в количестве 0,01-0,05 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам подготовки технологической жидкости на углеводородной основе для закачивания по колонне труб при ремонтных работах на скважине и может быть использовано при транспортировке высоковязкой нефти по трубопроводу.

Известен способ подготовки жидкости, способствующий снижению гидравлических сопротивлений, возникающих при ее прокачивании, осуществляющийся путем растворения в этой жидкости незначительных количеств высокомолекулярных полимеров [Артюшков Л.С. Динамика неньютоновских жидкостей. - Л.: ЛКИ, 1979]. Недостатком этого способа является то, что снижение гидравлических сопротивлений достигается только за счет снижения турбулентности при прокачивании жидкости, в то же время вязкость последней не уменьшается и при ламинарном режиме движения жидкости гидравлические сопротивления снижаться не будут.

Наиболее близким решением является способ подготовки высоковязкой нефти к транспортировке по трубопроводу, заключающийся во введении в нефть маловязких углеводородных разбавителей, например добавление в нефть жидких продуктов переработки попутных нефтяных газов [патент РФ № 2089778, МПК 6 F17D 1/16, опубл. 10.09.97 г. Бюл. № 25].

Существенным недостатком способа подготовки высоковязкой и парафинистой нефти к транспортировке по трубопроводу, заключающегося во введении в нефть маловязких углеводородных разбавителей, является то, что при их использовании не обеспечивается снижение гидравлического сопротивления потока нефти.

Технической задачей предложения является повышение эффективности прокачивания промывочных растворов на нефтяной основе по колонне труб при ремонтных работах на скважине и при транспортировке высоковязкой нефти по трубопроводу за счет одновременного снижения вязкости жидкости и снижения гидравлических сопротивлений в турбулентном режиме течения.

Поставленная задача решается способом подготовки промывочных растворов на нефтяной основе для закачивания в скважину, который включает введение в нефтепродукты жидкого углеводородного разбавителя.

Новым является то, что в качестве углеводородного разбавителя используют растворитель парафинов нефтяной в количестве 5-20 об.% с добавкой синтетического каучука СКД-Н в количестве 0,01-0,05 мас.%.

Растворитель парафинов нефтяной (РПН) производится по ТУ 0251-062-00151638-2006, представляет собой жидкость от желтого до черного цвета, вырабатывается цеховой установкой в процессе подготовки нефти и является бензиновой фракцией, выделяемой ректификацией или сепарацией нефти, с последующим добавлением стабильной нефти в количестве до 5% по объему. Применяется в качестве растворителя парафинов при промывке нефтяных скважин.

СКД-Н соответствует ТУ 2294-100-05766801-2003 и представляет собой каучук синтетический цис-бутадиеновый (СКД) неодимовый (Н), являющийся продуктом полимеризации бутадиена или бутадиена с изопреном в среде алифатических углеводородов в присутствии каталитической системы на основе соединений неодима. Предназначен для применения в шинной и резинотехнической промышленности и других отраслях народного хозяйства для изготовления изделий промышленно-технического назначения. Использование его в качестве противотурбулентной присадки из доступных авторам литературных источников неизвестно.

Улучшения транспортных свойств вязких нефтей можно добиться за счет их смешения с маловязкими нефтями, сжиженными газами или углеводородными разбавителями. Эти мероприятия позволяют снизить эффективную вязкость нефти.

Лабораторные испытания по определению условной вязкости нефти, содержащей РПН и СКД-Н, проводились с помощью воронки ВБР-1. В таблице 1 приведены результаты исследований вязкости двух образцов нефти, содержащей 5-20 об.% РПН и 0,01-0,05 мас.% СКД-Н. На основании данных таблицы можно сделать вывод, что добавление 5-20% РПН и 0,01-0,05 мас.% СКД-Н в нефть снижает ее вязкость: от 9,6-28,8% маловязкой до 18,5-60,7% для высоковязкой нефти.

Снижения гидравлических сопротивлений при течении углеводородных жидкостей по трубам в турбулентном режиме можно достичь дополнительным растворением даже незначительных количеств высокомолекулярных полимеров. Как правило, достаточно добавить в нефть 0,0001-0,01% полиизобутилена, полиметилметакрилата, алюминиевых мыл органических кислот (например, нафтеновых) и других высокомолекулярных маслорастворимых полимеров и ПАВ.

Практическая важность данного эффекта для нефтяной промышленности заключается в возможности многоразового снижения затрат мощности при турбулентном режиме движения жидкостей по трубам, но в литературе отсутствует единое мнение о его природе. Наиболее правдоподобной выглядит точка зрения о гашении утолщенными пристенными слоями турбулентных пульсаций жидкости. Этому способствует линейное расположение длинных полимерных цепей вдоль стенки, которые и препятствуют образованию беспорядочных пристенных вихрей, т.е. свертыванию слоев жидкости [Хойт Дж.В. Влияние добавок на сопротивление трения в жидкости. // Теоретические основы инженерных расчетов. 1972, т.94, сер.D, № 2, с.1-31].

Пример конкретного применения. Приготовление промывочного раствора на нефтяной основе и промывка скважины с использованием колтюбинга (гибкой трубы). Набрали в автоцистерну 0,3 м³ РПН (10 об.%), затем в эту же автоцистерну прилили товарную нефть в объеме 2,7 м³ и перемешали. Привезли полученную смесь на скважину. Перед спуском гибкой трубы установили на нагнетательную линию насосного агрегата датчики (преобразователи) расходомера Panametrics PT 878.

В процессе спуска закачали в гибкую трубу товарную нефть в объеме 3 м³, при этом контролировали следующие параметры: расходомером Panametrics PT 878 - расход товарной нефти, манометром агрегата СИН-35 - давление закачки. В процессе спуска гибкой трубы после закачивания товарной нефти закачали приготовленную смесь нефти и РПН в объеме 3 м³. После закачивания смеси в объеме, равном объему «гибкой трубы», приступили к контролю параметров промывки. Сравнивали параметры закачки товарной нефти и товарной нефти с 10 об.% растворителя парафинов. При промывке скважины через «гибкую трубу» товарной нефтью с 10 об.% растворителя парафинов нефтяного расход жидкости увеличился на 24%, при этом давление на агрегате снизилось на 29% (таблица 2, п.4).

Через «гибкую трубу» с целью одновременного снижения вязкости нефти и снижения гидравлического сопротивления жидкости в турбулентном режиме течения прокачивалась смесь нефти и 10 об.% РПН, содержащего синтетический каучук СКД-Н. В 2,7³ м нефти было добавлено 0,3 м³ РПН, содержащего 100 г синтетического каучука СКД-Н (0,04 мас.% СКД-Н в РПН). Результаты замеров на расходомере Panametrics PT 878 и манометров агрегата СИН-35, приведенные в таблице 2, п.5, показали, что расход прокачиваемого раствора увеличился на 30%, при этом давление на агрегате снизилось на 39%.

Результаты промывки через «гибкую трубу» нефтью с добавлением РПН и синтетического каучука СКД-Н представлены в таблице 2.

Таким образом, в данном предложении достигается результат - повышается эффективность транспортировки высоковязких нефтепродуктов и ремонтных работ за счет одновременного снижения вязкости нефти и снижения гидравлического сопротивления жидкости в турбулентном режиме течения.

Результативность способа достигается за счет добавления растворителя парафинов нефтяного и каучука СКД-Н в нефть и нефтепродукты, что увеличивает их проходящую способность при прокачивании по трубопроводу или через «гибкую трубу», при этом растворитель парафинов играет роль разбавителя и снижает вязкость нефти и нефтепродуктов, а добавка каучука СКД-Н способствует снижению гидравлического трения нефти в турбулентном режиме.

Таблица 1 Условная вязкость нефти, содержащей РПН и СКД-Н при 20°С
Объем нефти, %	Объем РПН, %	Условная вязкость исходной нефти и нефти с добавлением РПН и СКД-Н, с	Понижение вязкости состава относительно исходной вязкости нефти, %
Образец 1
100	0	26	-
0	100	15	-
95	5	23,5	9,6
90	10	21,2	18,5
80	20	18,5	28,8
Образец 2
100	0	105	-
0	100	15	-
95	5	79	24,8
90	10	56	46,7
80	20	45	57,1

Таблица 2 Результаты использования растворителя парафинов нефтяного (РПН) и каучука СКД-Н
№	Вид технологической жидкости с добавляемыми присадками	Параметры промывки
Обороты двигателя, об/мин	Давление на агрегате, МПа	Расход жидкости, л/сек
1	Нефть товарная	700	22	0,8
1000	35	0,99
2	Нефть товарная с 5 об.% РПН	700	18	0,9
1000	29	1,05
3	Нефть товарная с 5 об.% РПН и 0,05 мас.% СКД-Н в РПН	700	16	0,95
1000	27	1,1
4	Нефть товарная с 10 об.% РПН	700	15	1,08
1000	26	1,12
5	Нефть товарная с 10 об.% РПН и 0,04 мас.% СКД-Н в РПН	700	13	1,15
1000	22	1,16
6	Нефть товарная с 20 об.% РПН	700	14	1,13
1000	23	1,25
7	Нефть товарная с 20% РПН и 0,01 мас.% раствора СКД-Н в РПН	700	15	1,24
1000	25	1,43