Изучение влияния ингибиторов коррозии на эффективность реагентов-деэмульгаторов

А. Р. Фархутдинова, Н. И. Мукатдисов, А. А. Елпидинский,

А. А. Гречухина

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕАГЕНТОВ-ДЕЭМУЛЬГАТОРОВ

Ключевые слова: нефть, обезвоживание, деэмульгатор, ингибитор коррозии.

В статье рассматриваются реагенты-деэмульгаторы и ингибиторы коррозии, их совместимость и влияние композиции на деэмульгирующие свойства. Изучено влияние функциональной группы ингибиторов коррозии на процесс обезвоживания. Проведенные совместные испытания на деэмульгирующую способность двух различных деэмульгаторов с ингибитором коррозии показали, что эффективность композиции не зависит от применения деэмульгатора.

Keywords: oil, dehydration, demulsifier, corrosion inhibitor.

The article deals with agents, demulsifiers and corrosion inhibitors, their compatibility and the effect of composition on the separation properties. The influence of the functional group of corrosion inhibitors on the dehydration process. The joint test demulsibility two different demulsifiers with corrosion inhibitor have shown that the composition efficiency does not depend on the application of demulsifier.

Введение

Добываемая в настоящее время на промыслах нефть существенно обводнена, содержание минеральной воды в ней достигает 80% мас. [1] Применение внутритрубной деэмульсации в системе сбора и транспортировки водонефтяной эмульсии позволяет быстро и эффективно отделить воду от нефти. Для этого предусматривается ранний ввод в поток нефтяной эмульсии реагентов-деэмульгаторов. За счет их действия при определенном режиме транспортировки в трубопроводе образуется движущиеся нефтяная и водная фаза. Однако агрессивная водная среда приводит к усиленной коррозии нижней части трубопроводной системы. Поэтому на промыслах в систему транспортировки продукции скважин одновременно с реагентом-деэмульгатором

вводится ингибитор коррозии (ИК) [2]. Но

некоторые деэмульгаторы, обладая хорошими моющими свойствами, смывают с внутренних стенок труб не только пленку нефти, но и защитную пленку адсорбированного на них ингибитора

коррозии. В свою очередь, некоторые

отечественные ингибиторы коррозии являются эмульгаторами и добавка их в систему внутритрубной деэмульсации ухудшает процесс отделения воды от нефти. В связи с этим весьма актуальна тема совместимости реагентов-деэмульгаторов с ИК.

Поэтому для решения указанных

технологических проблем наиболее целесообразно заранее подбирать композиции реагентов деэмульгатор-ингибитор коррозии, не снижающих друг у друга эффекты защиты металла и

обезвоживания нефти.

В данной работе изучена одна сторона указанной проблематики: изучено влияние ряда ИК на эффективность промышленных реагентов-деэмульгаторов в процессе обезвоживания нефти.

Идентификация испытуемых ингибиторов коррозии

Применяемые на нефтепромыслах ингибиторы коррозии в основном являются азотсодержащими соединениями, однако состав их, по коммерческим соображениям, обычно закрыт. Но наиболее часто встречающимися группами в структуре ИК являются пиридиновые,

имидазолиновые соединения, амины и их соли. В данной работе в качестве ингибиторов коррозии испытаны 12 различных реагентов, из них восемь -являются отечественными реагентами,

применяемых на промыслах страны, два - являются импортными реагентами, два - являются лабораторными образцами, синтезированными на кафедре ХТПНГ.

Для того, чтобы разделить исследованные ИК по функциональным группам были сняты их инфракрасные спектры.

Характеристическим частотами для пиридина являются полосы в области 3350-3200 см-1 (N№1, 1690-1640 см-1(C-N), 1580 см-1 (С-С), 1470 см-1 (ароматическое кольцо). Для имидазолинов характерны полосы в области 1690-1640 см-1 (С-Ы), 1550 см-1 (-ЫН-), 1470 см-1 (ароматическое кольцо), 750-710 см-1 (СН2)2. Характерными частотами для аминов являются полосы в области 3500 см-1 (Я-ЫН2), 3400 см-1 (Аг-ЫН2), 3350-3310 см-1 (Я-ЫН-Я). Подтверждением присутствия аминовых соединений являются полоса или полосы в области 1100 см-1.

Идентификация позволила выяснить, что три реагента (№ 5, № 6, № 7) имеют пиридиновую функциональную группу, три реагента (№ 4, № 9, № 12) относятся к ингибиторам коррозии с имидазолиновой функциональной группой, пять реагентов (№ 1, № 2, № 3, № 8, № 11) относятся к ИК на аминовой основе, причем два из них (№ 2, № 8), помимо азота, содержат фосфорную группу. ИК №10 в своем составе не содержит соединений азота,

но, предположительно, в его структуре присутствует фосфор.

Таким образом, распределение групп в реагентах можно представить следующим образом:

№ 1 - аминовая группа;

№ 2 - аминовая + фосфорная группы;

№ 3 - аминовая группа;

№ 4 - имидазолиновая группа;

№ 5 - пиридиновая группа;

№ 6 - пиридиновая группа;

№ 7 - пиридиновая группа;

№ 8 - аминовая + фосфорная группа;

№ 9 - имидазолиновая группа;

№ 10 - фосфорная группа;

№ 11 - аминовая группа;

№ 12 - имидазолиновая группа.

Каждый из двенадцати ИК был испытан с реагентами-деэмульгаторами производства ОАО "Казаньоргсинтез" - с Реапоном-4В (Р-4В) и с Дипроксамином-157 (Д-157) на деэмульгирующую способность с целью определения их совместимости в моделированных условиях, соответствующих условиям внутритрубной деэмульсации. Реапон-4В -это прямоцепочный блоксополимер оксида пропилена и оксида этилена. Дипроксамин-157 -разветвленный блоксополимер оксида пропилена и этилена.

Исследование смесей на деэмульгирующую способность

Испытания смесей на деэмульгирующую способность проводили на искусственной нефтяной эмульсии, содержащей 20% минерализованной воды. Для моделирования условий внутритрубной деэмульсации нефтяную эмульсию в смеси с деэмульгатором эффективно перемешивали, после чего ставили смесь на отстой в мерных цилиндрах без подогрева. Степень разрушения эмульсии определяли при различных дозировках (25-200 г/т). Отмечено, что оптимальная степень обезвоживания использованной эмульсии для Реапона-4В достигается при 50 г/т, а для Дипроксамина-157 -при 100 г/т.

Результаты испытаний на

деэмульгирующую способность представлены на рисунках 1-4.

1:1 1:1.5 1:2

Массовое соотношение Д-157 : И К —♦—Д-157 + №5 —Д-157 + №6 —А—Д-157 + №7

Рис. 1 - Зависимость степени обезвоживания нефти композицией "деэмульгатор Д-157 : ИК на пиридиновой основе"

Результаты совместного действия ИК на пиридиновой основе с Реапоном-4В и Дипроксамином-157 практически идентичны. Как видно на рисунке 1, добавки подобных ингибиторов к тому или иному деэмульгатору улучшают процесс обезвоживания нефти. С возрастанием дозировки ИК в паре с деэмульгатором степень обезвоживания нефти увеличивается с 60% до 95-100%.

Таким образом, эффективность композиции не зависит от применяемого реагента-деэмульгатора.

Совместное применение ИК на имидазолиновой основе с деэмульгаторами представлено на рисунке 2 и 3.

1:1 1:1.5 1:2

Массовое соотношение Р-4В : ИК

Реагент 9 И Реагент 4 А Реагент 12

Рис. 2 - Зависимость степени обезвоживания нефти композицией "деэмульгатор Р-4В : ИК на имидазолиновой основе"

. 90

и Л

5 80

ге 60

т

| 50 т 40 01 ю

° 30

го

= 20 ю

£ 1:1 1:1.5 1:2

Массовое соотношение Д-157 : ИК

♦ Реагент 9  Реагент 4 А Реагент 12

Рис. 3 - Зависимость степени обезвоживания нефти композицией "деэмульгатор Д-157 : ИК на имидазолиновой основе"

Совместное действие деэмульгатора с ИК приводит к снижению эффективности действия композиции при соотношении реагент-деэмульгатор:ИК - 1:1. Однако с возрастанием количества ингибитора в смеси наблюдается повышение степени обезвоживания нефти и она становится выше, чем при применении одного реагента-деэмульгатора.

Интересно, что в случае Реапона-4В последовательное увеличение доли ИК в композиции ведет к такому же последовательному росту деэмульгирующей активности последней, а в случае Дипроксамина-157 при соотношении 1:1,5

наблюдается падение эффективности

обезвоживания нефти. В дальнейшем - резкий рост.

На рисунке 4 представлены результаты испытаний с ингибиторами, содержащими

аминовые группы.

Рис. 4 - Зависимость степени обезвоживания нефти композицией "деэмульгатор Д-157:ИК с аминовыми группами"

В случае использования ИК №1 и №11 наблюдается ухудшение процесса обезвоживания при любых соотношениях реагентов.

Следовательно, в данном случае они выступают в дополнительной роли эмульгаторов нефти. При применении ИК №2, №3 и №8, особенно в случае последнего, заметно улучшается процесс обезвоживания. Но если у первых это улучшение более заметно в средней области, то для №8 характерно поступательное усиление

деэмульгирующей активности композиции. Как указано выше, основным явным отличием ИК №2 и

№8 являются присутствующие в них фосфорные группы.

Ингибитор под номером 10, в котором обнаружены только фосфорные группы, ухудшает деэмульгирующую эффективность композиции при увеличении своей доли в ней. Однако, при соотношении 1:1 композиция с ним показывает одно из самых высоких, в данной серии экспериментов, значение глубины обезвоживания нефти.

В заключении отметим, что проведенные совместные испытания на деэмульгирующую активность двух различных деэмульгаторов в смеси с ИК различного типа показали, что эффективность для них зависит не столько от типа деэмульгатора, сколько от типа ингибитора коррозии и от соотношения деэмульгатор : ИК. В случае ИК пиридинового и имидазолинового типа предпочтительно соотношение 1:2, а в случае аминовых - 1:1, за исключением ИК с фосфорными группами, где также предпочтителен массовый избыток ИК.

Литература

1. Заббаров, Р.Р. Разрушение высокоустойчивых эмульсий комбинированным методом [Текст] / Р.Р. Заббаров, И.Н. Гончарова // Вестник Казанского Государственного Технологического Университета. -2012. - №11. - С.199-200

2. Чижова, М.А. Экологическое сопровождение ингибиторной защиты [Текст] / М.А. Чижова // Вестник Казанского Государственного Технологического Университета. - 2012. - №10. - С. 271-272

© А. Р. Фархутдинова - асп. каф. химической технологии переработки нефти и газа КНИТУ, alfa105@mail.ru; Н. И. Мукатдисов - магистр той же кафедры; А. А. Елпидинский - канд. техн. наук, доц. той же кафедры, sinant@yandex.ru; А. А. Гречухина - канд. техн. наук, доц. той же кафедры.