способ регенерации нефте- и химически загрязненного проппанта

Формула изобретения

Способ регенерации нефте- и химически загрязненного проппанта на существующем оборудовании, включающий обжиг проппанта при температуре 350-500°C с последующим охлаждением до 30-35°C и отмыванием в смеси бензола-толуола, используемой последовательно в соотношениях 1:1, 1:2, 1:3, 3:1, 2:1, а затем в водно-спиртовом растворе с содержанием спирта 45-50%, сушку при температуре 70-95°C с последующим охлаждением до температуры 30-35°C и делением на фракции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при регенерации нефте- и химически загрязненного проппанта и последующем использовании в качестве расклинивающего агента при гидравлическом разрыве пласта (ГРП).

После ГРП часть проппанта остается в стволе скважины (в случае неуспешных работ или выноса проппанта из трещины). Проппант, извлеченный из ствола скважины, загрязнен нефтепродуктами и химическими реагентами разной природы. Для повторного использования в качестве расклинивающего агента данный проппант не пригоден в силу отрицательного влияния на рабочую жидкость ГРП. Таким образом, вопрос регенерации нефте- и химически загрязненного проппанта является актуальным.

Известен способ переработки нефтяных шламов (патент РФ № 2026831, опубл. 20.01.1995 г.), включающий забор, подготовку, перекачивание нефтешлама и измельчение механических примесей.

Известен также способ подготовки нефтяного шлама к переработке (патент РФ № 2261894, опубл. 10.10.2005 г.) на известных промышленных установках с использованием центробежного разделения шлама в декантере, включающий разогрев шлама до температуры не менее 70°C, подачу нагретого шлама на вибросито и отделение механических примесей размером более 0,15 мм, направление стока очищенной нефтесодержащей жидкости в промежуточную емкость и подачу подготовленного к переработке шлама в сырьевую емкость известных установок или непосредственно в декантер.

Известные способы не предназначены для переработки и утилизации твердых нефтяных отходов, к которым относится нефтезагрязненный проппант.

Известен способ утилизации нефтезагрязненного проппанта (патент РФ № 2344006, опубл. 20.01.2009 г.) на существующем оборудовании, включающий пропаривание проппанта при температуре не менее 100°C для отделения его от нефтепродуктов, отмывку в моющем растворе с использованием поверхностно-активных веществ при вращательном перемешивании до полного очищения от нефтепродуктов, сушку при температуре 50-300°C, использование очищенного проппанта в качестве заполнителя в смеси для приготовления кирпича или бетонной смеси для заливки полов при производстве шлакоблоков.

Известный способ не предназначен для регенерации нефте- и химически загрязненного проппанта с целью дальнейшего использования в качестве расклинивающего агента при ГРП.

Известен способ утилизации проппанта (патент РФ № 2353642, опубл. 27.04.2009 г.), включающий отмывку проппанта в моющем растворе с использованием поверхностно-активных веществ при вращательном перемешивании до полного очищения от нефтепродуктов, сушку при температуре 100-300°C, нанесение на прогретые до температуры 120-180°C гранулы проппанта покрытия фенолформальдегидной смолы новолачной с последующим остыванием, отверждением, фракционированием и использование полученного проппанта при гидравлическом разрыве пласта.

Недостатками данного изобретения являются сложность процесса регенерации загрязненного проппанта, его высокая стоимость, обусловленные тем, что:

- необходим четкий контроль процесса отмывки проппанта, для чего нужно встроенное в производственную линию оборудование для контроля нефтепродуктов на поверхности проппанта;

- для получения «безвредного» для окружающей среды и людей, которые далее по производственной цепочке будут работать с конечным продуктом, необходим точный подбор мономеров для получения из них смолы и опять же контроль содержания остатков этих мономеров в конечной смоле. Оборудование для контроля мономеров должно находиться как можно ближе к производству, при этом стоимость этого оборудования составляет десятки, а порой и сотни миллионов рублей.

Вместе с тем, процесс поликонденсации (процесс получения фенолформальдегидных смол) сложно контролировать на остатки мономера. Мономеры же, участвующие в процессе получения новолачной смолы, являются токсическими веществами. Такие мономеры и частично сам полимер - фенолформальдегидная смола влияют на качество жидкости ГРП, и в конечном итоге с подобным готовым продуктом будет сложно работать конечному потребителю - сервисным компаниям. Кроме того, необходимо разрешение на работу с токсическими веществами и утилизацию жидкости после отмывки, что экономически невыгодно.

Задачей, на решение которой направлено предполагаемое изобретение, является упрощение процесса регенерации загрязненного проппанта, повышение эффективности, снижение стоимости производства.

Технический результат заключается в простоте, доступности, эффективности предлагаемого способа регенерации нефте- и химически загрязненного проппанта, в применении недорогих оборудования и компонентов и улучшении экологической обстановки окружающей среды.

Технический результат достигается тем, что способ регенерации нефте- и химически загрязненного проппанта на существующем оборудовании включает обжиг проппанта при температуре 350-500°C с последующим охлаждением до 30-35°C, отмыванием в смеси бензола-толуола, используемой последовательно в соотношениях 1:1, 1:2, 1:3, 3:1, 2:1, а затем в водно-спиртовом растворе, содержащем спирта 45-50%, сушку при температуре 70-95°C с последующим охлаждением до температуры 30-35°C и делением на фракции.

Совокупность признаков, характеризующих заявляемое изобретение, позволяет получить указанный выше технический результат, а именно: обжиг при температуре 350-500°C с последующей отмывкой различными легкокипящими растворителями упрощают процесс регенерации загрязненного проппанта, делают его доступным и эффективным. Исключение из процесса дорогостоящих оборудования и компонентов снижает его стоимость. Кроме того, отсутствие в процессе производства токсичных веществ, отрицательно влияющих на жидкость ГРП, оказывает положительное влияние на окружающую среду.

Способ регенерации нефте- и химически загрязненного проппанта осуществляется следующим образом.

После гидравлического разрыва пласта (ГРП) использованный нефте- и химически загрязненный проппант обжигают от нефтепродуктов в печах типа УЗГ-1М с поддержкой температуры 360°C (±10°C) для обжига нефтесодержащих загрязнений. После обжига проппант охлаждают до температуры 30-35°C, далее охлажденный проппант отмывают в противоточном теплообменнике при комнатной температуре и атмосферном давлении, где последовательно добавляют смесь бензола и толуола в соотношениях: вначале 1:1, затем 1:2, 1:3 и далее 3:1, 2:1, после чего добавляют водно-спиртовой раствор с содержанием спирта 45% до полного очищения от химических примесей нефтепродуктов и остатков обжига. После отмывания проппант по конвейеру поступает в сушильный барабан, где его досушивают при температуре 80°C, затем вновь охлаждают до температуры 30-35°C и направляют на вибросито, где проппант делится по фракциям. После деления на фракции проппант используют как расклинивающий агент при ГРП, не влияющий на качество жидкости ГРП.

Таблица
Проппант	Характеристики проппанта по стандартам API
НВ, г/см3	Прочность на 7,5 psi, %
Регенерированный	1,6	6,33
Новый	1,6-1,62	6-12

Исходя из данных таблицы, следует, что регенерированный проппант полностью отвечает требованиям качества проппанта по стандартам API (American Petroleum Institute - неправительственная организация США, занимающаяся исследованиями всех аспектов и обеспечивающая деятельность по регулированию вопросов в области нефтяной и газовой промышленности) и пригоден к закачке в скважину.

Использование заявляемого способа позволяет с максимальным качеством и наименьшими затратами, на существующем оборудовании, регенерировать нефте- и химически загрязненный проппант и снизить стоимость производства проппанта, используемого при ГРП, что позволяет производство ГРП сделать практически безотходным, значительно улучшить состояние окружающей среды.

Заявляемое изобретение опробовано в Обществе с ограниченной ответственностью «Газпромнефть-Хантос». Предполагаемая годовая экономия от использования составляет 15,5 млн. рублей.