СОСТАВ ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ И ДЛЯ УДАЛЕНИЯ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ АСФАЛЬТОСМОЛОПАРАФИНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
COMPOSITION FOR DESTRUCTION OF OIL-WATER EMULSIONS AND FOR REMOVAL AND PREVENTION OF ASPHALT-RESIN-PARAFFIN DEPOSITS

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к составам для разрушения водонефтяных эмульсий и для удаления и предотвращения асфальтеносмолопарафиновых отложений (АСПО), и может быть использовано на нефтяных промыслах для защиты оборудования.
Известен состав для предотвращения АСПО, содержащее 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.%. (Патент РФ 2388785, опубл. 10.05.2010 г.)
Недостатком известного состава является дефицитность некоторых из компонентов, их дороговизна и отсутствие защиты оборудования от коррозии.
Известен состав для глушения и промывки скважин, позволяющий очистить призабойную зону пласта и подземное оборудование от АСПО, содержащее в своем составе пресную или минерализованную воду, полисахаридный загуститель, борный сшиватель, водорастворимое поверхностно-активное вещество - ПАВ и диэтаноламин, а в качестве борного сшивателя содержит сшивающий агент СП-РД, в качестве водорастворимого ПАВ - комплексный ПАВ - Нефтенол ВВД или Нефтенол К, или Нефтенол МЛ и дополнительно растворитель Нефрас АК при следующем соотношении компонентов, мас.%: полисахаридный загуститель 0,2-1,0, сшивающий агент СП-РД 0,2-1,0, указанное водорастворимое ПАВ 0,1-1,0, диэтаноламин 0-5,0, растворитель Нефрас АК 0,1-1,0, пресная или минерализованная вода остальное. Способ приготовления состава включает растворение в пресной или минерализованной воде водорастворимого ПАВ или последовательное растворение в воде диэтаноламина и водорастворимого ПАВ. Затем в полученный водный раствор вводят Нефрас АК и перемешивают до получения мицеллярной дисперсии с последующим растворением и гидратацией в ней полисахаридного загустителя. Далее добавляют сшивающий агент СП-РД и перемешивают до полной сшивки. [Патент РФ 2365611, опубл. 27.08.2009 г.]
Недостатком известного состава является дефицитность некоторых из компонентов смеси, их дороговизна.
120/200
2
4
Известен состав для обезвоживания и обессоливания нефти с одновременной защитой оборудования от АСПО, содержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена на основе глицерина, а также оксиалкилированную смолу L-5001 и растворитель. В качестве растворителя состав может содержать, например, смесь ароматических углеводородов - нефрас Ap или бутилбензольную фракцию, или алифатические спирты: метанол, или изопропанол, или этанол, или их смеси с водой или ароматическими углеводородами, или смеси ароматических углеводородов со спиртами и С-С-моноалкиловыми эфирами этилен- и диэтиленгликолей. В качестве С2-С4-моноалкиловых эфиров этилен- и диэтиленгликолей используют: моноэтиловый эфир диэтиленгликоля - этилкарбитол, или монобутиловый эфир диэтиленгликоля - бутилкарбитол.
Состав недостаточно эффективен при разрушении эмульсий нефтей угленосного горизонта с большим содержанием высокоплавких парафинов.
Известен состав для разрушения водонефтяных эмульсий и защиты нефтепромыслового оборудования от асфальтеносмолопарафиновых отложений, включающий блок-сополимер окисей этилена и пропилена, оксиалкилированную полиэфирную смолу и растворитель. Причем в качестве блок-сополимера он содержит блок-сополимер окисей этилена и пропилена на основе сорбита, а в качестве оксиалкилированной полиэфирной смолы - диэпоксид Н-101. В качестве растворителя могут быть использованы ароматические растворители или их смеси - сольвент нефтяной тяжелый нефрас А120/200, сольвент нефтяной нефрас А130/150, толуол, этилбензольная фракция, бутилбензольная фракция, метиловый спирт, смесь метилового спирта с ароматическими растворителями [Патент RU 2234526].
Недостатком известного состава является необходимость обеспечения определенного температурного режима при его использовании, дороговизна исходного сырья.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является состав для удаления асфальтенов, смол и парафинов из промыслового оборудования, включающий нитрит натрия 15-40 мас.%, хлорид аммония 10-35,0 мас.%, хлористый алюминий 1,0-10,0 мас.%, ПАВ - 0,01-0,5 мас.%, вода - остальное (Патент РФ 2146725, опубл. 20.03.2000 г.). Известный состав используется для удаления уже образовавшихся отложений на стенках трубопроводов и резервуаров.
Известный состав содержит хлористый алюминий, который под воздействием воды гидролизуется уже на стадии приготовления с выделением тепла. Химическая неустойчивость реагентов состава препятствует использованию его непосредственно в скважине и призабойной зоне.
Добыча нефти сопровождается неизбежным изменением термодинамических условий и изменением свойств нефтяной эмульсии от пластовых условий к поверхностным. При этом понижаются давление и температура. Нарушается фазовое равновесие отдельных углеводородов в смеси и происходит их выделение в виде углеводородных газов того или иного состава, с одной стороны, и твердых или мазеобразных тяжелых фракций в виде парафина, смол и асфальтенов, с другой стороны. Охлаждение нефти при подъеме, выделение из нее газообразных фракций при понижении давления уменьшает ее растворяющую способность по отношению к таким тяжелым фракциям, как парафины и смолы, которые выделяются в виде кристаллов парафина, образуя новую твердую фазу.
Обычно начало отложений тяжелых фракций углеводородов на стенках труб отмечается на глубинах 300-700 м. Эти отложения, как правило, представляют собой вязкую массу, состоящую из смеси смол, церезинов, асфальтенов и парафинов. Как правило, их толщина достигает максимума на глубинах от 50 до 200 м. Отложению парафина способствуют шероховатость поверхности, малые скорости потока и периодическое обнажение поверхности в результате пульсации.
Целью изобретения является разработка высокоэффективного состава для разрушения водонефтяных эмульсий и для предотвращения и удаления АСПО для защиты нефтепромыслового оборудования в скважинах, в призабойной зоне пласта, нефтяных резервуарах-хранилищах.
Технический результат при использовании изобретения выражается в повышении производительности и степени защиты нефтепромыслового оборудования, а также в расширении ассортимента составов.
3
Указанный технический результат достигается составом для разрушения водонефтяных эмульсий и для удаления и предотвращения АСПО, включающим в свой состав хлористый алюминий (AlCl), растворитель, поверхностно-активное вещество (ПАВ), а именно его особенностью, заключающейся в том, что в качестве растворителя используют смесь толуола, бензола и ацетона при их соотношении в смеси, равном 4,2:1,0:1,3-2,6 соответственно, или смесь толуола и ацетона при их соотношении в смеси, равном 1,27-1,65:1,0 соответственно, или о-ксилол, а в качестве ПАВ используют синтанол, или оксинол, или неонол, или синтерол, и при этом состав содержит в качестве ингибитора коррозии аминоамид, или имидазолин, или полиэтиленполиаминобензиламмонийхлорид, при следующем соотношении компонентов мас.%:
хлористый алюминий
15,0-50,0
растворитель
45,0-79,9
ПАВ
0,01-1,00
ингибитор коррозии
0,5-5,0
При добыче нефти, транспортировке, хранении на стенках нефтепромыслового оборудования неизбежно накапливается нефтяной конгломерат, ухудшающий эффективность оборудования. АСПО, на 40-60% состоящие из асфальтенов, смол и парафинов, практически не растворяются в растворителях нефтяной породы (бензин, керосин, дизельное топливо). Разрушение отложений (растворение, диспергирование, деэмульсация) интенсифицируется при температурах, близких к температуре плавления парафинов (50-60°С).
Заявляемый состав для разрушения водонефтяных эмульсий и для удаления и предотвращения АСПО содержит в своем составе хлористый алюминий, который при контакте с водной фазой нефтяной эмульсии гидролизуется с выделением большого количества тепла. Благодаря тепловому эффекту реакции происходит повышение температуры среды до температуры 60-80°С и выше в зависимости от количества хлористого алюминия в составе. При такой высокой температуре происходит плавление АСПО и приводит к разрушению их кристаллов в эмульсии или уже образовавшихся отложений на стенках нефтепромыслового оборудования.
Органические растворители (толуол, бензол, ацетон и о-ксилол) выполняют двойную функцию в составе.
Во-первых, они являются инертными носителями хлористого алюминия до момента начала использования состава по назначению. Во-вторых, после воздействия предлагаемого состава на АСПО расплавленные АСПО растворяются в указанных органических растворителях, что предотвращает их повторную кристаллизацию и их отложение на стенках оборудования даже при понижении температуры окружающей среды.
3
Способ приготовления состава включает последовательное растворение сухого AlCl в растворителях с последующим вводом ПАВ и ингибитора коррозии.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.
3
3
Пример 1. В реактор, снабженный перемешивающим устройством, обратным холодильником, термометром и рубашкой теплообмена при комнатной температуре, загружают 30 г (0,22 моль) сухого AlCl и 48,6 г (0,53 моль) толуола. Включают перемешивание и реакционную смесь нагревают до 100°С в течение 1,5-2 ч. Затем температуру снижают до 75°С и вводят 9,9 г (0,12 моль) бензола при перемешивании выдерживают 0,5 ч. Далее температуру снижают до 50°С и вводят 10 г (0,17 моль) ацетона и перемешивают в течение 0,5 ч. После чего вводят неонол в количестве 0,5 г и 1 г аминоамида и перемешивают в течение 0,5 ч. После охлаждения выгружают. Получают состав с массовой долей AlCl, равной 30%.
3
3
Пример 2. В условиях примера 1 загружают 45 г (0,34 моль) AlCl и 39,49 г (0,43 моль) толуола. Включают перемешивание и реакционную смесь нагревают до 100°С в течение 1,5-2 ч. Затем температуру снижают до 50°С и вводят 15 г (0,26 моль) ацетона и перемешивают в течение 0,5 ч. После чего вводят синтанол в количестве 1 г и 1 г имидазолина и перемешивают в течение 0,5 ч. После охлаждения выгружают. Получают состав с массовой долей AlCl, равной 45%.
3
3
Пример 3. В условиях примера 1 загружают 20 г (0,15 моль) AlCl и 76,95 г (0,72 моль) о-ксилола. Включают перемешивание и реакционную смесь нагревают до 130°С в течение 2-3 ч. Затем температуру снижают до 50°С вводят оксинол в количестве 0,05 г и 3 г полиэтиленполиаминобензиламмонийхлорида и перемешивают в течение 0,5 ч. После охлаждения выгружают. Получают состав с массовой долей AlCl, равной 20%.
3
3
Пример 4. В условиях примера 1 загружают 50 г (0,37 моль) AlCl и 30 г (0,33 моль) толуола. Включают перемешивание и реакционную смесь нагревают до 100°С в течение 1,5-2 ч. Затем температуру снижают до 50°С и вводят 15 г (0,26 моль) ацетона и перемешивают в течение 0,5 ч. После чего вводят синтерол в количестве 1 г и 4 г аминоамида и перемешивают в течение 0,5 ч. После охлаждения выгружают. Получают состав с массовой долей AlCl, равной 50%.
3
3
Пример 5. В условиях примера 1 загружают 15 г (0,11 моль) сухого AlCl и 50 г (0,54 моль) толуола. Включают перемешивание и реакционную смесь нагревают до 100°С в течение 1,5-2 ч. Затем температуру снижают до 75°С и вводят 9,9 г (0,13 моль) бензола при перемешивании выдерживают 0,5 ч. Далее температуру снижают до 50°С и вводят 20 г (0,34 моль) ацетона и перемешивают в течение 0,5 ч. После чего вводят неонол в количестве 0,1 г и 5 г полиэтиленполиаминобензиламмонийхлорида и перемешивают в течение 0,5 ч. После охлаждения выгружают. Получают состав с массовой долей AlCl, равной 15%.
3
3
Пример 6. В условиях примера 1 загружают 30 г (0,22 моль) сухого AlCl и 48,6 г (0,53 моль) толуола. Включают перемешивание и реакционную смесь нагревают до 100°С в течение 1,5-2 ч. Затем температуру снижают до 75°С и вводят 9,9 г (0,12 моль) бензола при перемешивании выдерживают 0,5 ч. Далее температуру снижают до 50°С и вводят 10 г (0,17 моль) ацетона и перемешивают в течение 0,5 ч. После чего вводят неонол в количестве 0,5 г и 1 г имидазолина и перемешивают в течение 0,5 ч. После охлаждения выгружают. Получают состав с массовой долей AlCl, равной 30%, и защитным действием 98%.
Для определения эффективности заявляемого состава по воздействию на АСПО проводили испытания по методике, приведенной ниже по тексту.
На предварительно взвешенную стальную пластину из стали марки Ст3 равномерным слоем толщиной 3-4 мм наносят АСПО. Пластину с АСПО взвешивают и помещают в цилиндрический сосуд. Заливают раствор одного из составов, полученных по примерам 1-6, до покрытия пластины в цилиндре. Измеряют температуру среды в цилиндре с пластиной и продолжительность протекания реакции воздействия состава на пластину с АСПО. После окончания реакции пластину обрабатывают согласно требований ГОСТ 9.905-82. Пластину взвешивают и рассчитывают эффективность очистки от АСПО, скорость коррозии пластины и степень защиты. Результаты испытаний приведены в таблице 1.
Воздействие заявляемого состава на водно-нефтяную эмульсию определяют по следующей методике.
Эмульсию нефть-вода помещают в цилиндрический сосуд. В цилиндр с водно-нефтяной эмульсией помещают предварительно обработанную согласно ГОСТ 2789-73 и взвешенную пластину из стали марки Ст3. В сосуд заливают один из растворов состава, приготовленного по примерам 1-6. Измеряют температуру реакции и продолжительность протекания реакции. По окончании реакции наблюдают расслаивание - нефть ровным слоем всплывает на поверхность, откуда известными способами извлекается и направляется на регенерацию. После окончания реакции пластину обрабатывают согласно требованиям ГОСТ 9.905-82, взвешивают и рассчитывают скорость коррозии и степень защиты. Результаты испытаний приведены в таблице №1.
Таблица 1
№ п/п
Наименование компонента состава
Примеры состава, % масс.
1
2
3
4
5
6
1
AlCl<sub>3</sub>
30,0
45,0
20,0
50,0
15,0
30,0
2
Бензол
9,9
0
0
0
9,9
9,9
3
Толуол
48,6
39,49
0
30,0
50,0
48,6
4
Ацетон
10,0
15,0
0
15,0
20,0
10,0
5
O-ксилол
0
0
76,95
0
0
0
6
Синтанол
0
0,01
0
0
0
0
7
Оксинол
0
0
0,05
0
0
0
8
Неонол
0,5
0
0
0
0,1
0
9
Синтерол
0
0
0
1,0
0
0,5
10
Аминоамид
1,0
0
0
4,0
0
0
11
Имидазолин
0
0,5
0
0
0
1,0
12
Полиэтилеполиамибензиламмонийхлорид
0
0
3,0
0
5,0
0
ИТОГО, % мас.
100
100
100
100
100
100
Результаты испытаний пластины с АСПО
№ п/п
Показатели
Температура реакции, °С
82,0
85,0
80,0
90,0
78,0
82,0
Продолжительность реакции, мин
1-2
1
1-2
1
1-2
1-2
Эффективность очистки, %
99,0
99,0
99,0
99,0
99,0
99,0
Степень защиты, %
98,0
98,0
99,0
95,0
99,0
98,0
Результаты испытаний пластины в среде эмульсии нефть-вода
№ п/п
Показатели
Температура реакции, °С
66
74
54
80
48
65
Продолжительность реакции, мин
1-2
1
1-2
1
1-2
1-2
Эффективность очистки, %
99,0
99,0
99,0
99,0
99,0
99,0
Степень защиты, %
98,0
97,0
98,0
97,0
98,0
98,0
Преимущество заявляемого состава выражается в повышении производительности и степени защиты нефтепромыслового оборудования, так как под воздействием состава растворяются кристаллы АСПО и предотвращается их рост в водно-нефтяной эмульсии, снижается адгезия кристаллов АСПО к металлической поверхности стенок внутрискважинного и прочего нефтепромыслового оборудования, включая оборудование для хранения и транспортировки продуктов нефтедобычи, кроме того, эффективно разделяется эмульсия нефть-вода и обеспечивается защита оборудования от коррозии.