Состав для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений
COMPOSITION FOR ASPHALTENE DEPOSITS REMOVAL

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к способам удаления и растворения асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) в призабойной зоне пласта (ПЗП), удаления с поверхности глубинного и устьевого нефтепромыслового оборудования, в резервуарах и нефтесборных коллекторах и магистральных нефтепроводах.
Известен состав для удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений (патент РФ №2129583, кл. Е21В 37/06, С09К 3/00, опубл. 27.04.1999 г. ), использующийся для удаления АСПО из призабойной зоны пласта, выкидных линий, нефтесборных коллекторов и нефтепромыслового оборудования нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий, содержащий, об.%: алифатические углеводороды - 36-78; ароматические углеводороды - 20-60; полярный неэлектролит - 0,5-4; поверхностно-активное вещество (ПАВ) - деэмульгатор - 0,01-1,0; регулятор рН - остальное. Растворяющая способность состава выше в 1,4-2,4 раза по сравнению с известными, причем для различных типов асфальтеносмолопарафиновых отложений при одновременном увеличении емкости растворения таких АСПО и обеспечении предотвращения их последующего осаждения.
Недостатком состава является низкая эффективность удаления АСПО в осложненных условиях, когда при высоких температурах отложения образуют плотный слой на поверхности металла нефтепромыслового оборудования, магистральных нефтепроводов, также указанный состав характеризуется недостаточной эффективностью растворения АСПО с большим содержанием парафинов с высокой молекулярной массой.
3
8
Известен состав для удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений (патент РФ №2166563, кл. C23G 5/032, опубл. 10.05.2001 г. ), содержащий в качестве полярного неэлектролита смесь метанола или этанола 5-20, с алифатическими спиртами С-C 5-10, при их соотношении (1-2):1, неионогенное поверхностно-активное вещество 0,01-1,0, регулятор рН 0,01-1,0, ароматические 20-40 и алифатические углеводороды - остальное.
Недостатком данного состава является недостаточная эффективность удаления АСПО при содержании в нем парафинов свыше 40%.
Известен состав для удаления АСПО (патент РФ №2183650, кл. С09К 3/00, Е21В 37/06, опубл. 20.06.2002 г. ), содержащий алифатические и ароматические углеводороды, полярный неэлектролит, неионогенное и катионное ПАВ, дополнительно содержит растворитель - абсорбент-А-2 тяжелый при следующем соотношении ингредиентов, об.%: алифатические углеводороды 50-85, полярный неэлектролит 2-5, неионогенное ПАВ 1-2, катионное ПАВ 1-2, растворитель - абсорбент-А-2 тяжелый 7-22, ароматические углеводороды остальное.
Недостатком указанного известного состава является низкая эффективность удаления АСПО различного углеводородного состава с высоким содержанием парафинов.
Известен состав для удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений (патент РФ №2546158, кл. С09К 8/524, Е21В 37/06, опубл. 10.04.2015 г. ), содержащий поверхностно-активное вещество на основе полимера окиси этилена и углеводородный растворитель - смесь алифатических и ароматических углеводородов, при этом в качестве поверхностно-активного вещества на основе полимера окиси этилена используют реагент ИТПС 806 марка Б, а в качестве углеводородного растворителя - реагент ИТПС 010 марка А, при следующем соотношении компонентов, мас. %: реагент ИТПС 806 марка Б 0,1-5,0, реагент ИТПС 010 марка А - остальное.
Недостатком данного состава является недостаточная эффективность удаления АСПО при содержании в нем парафинов свыше 40%, а также высокая стоимость состава.
Известен состав для удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений (патент РФ №2165953, кл. С09К 3/00, Е21В 37/06, опубл. 27.04.2001 г. ), принятый нами за прототип, содержащий: алифатические и ароматические углеводороды, полярный неэлектролит, неионогенное и катионное ПАВ, при следующем соотношении ингредиентов, об.%: алифатические углеводороды 25-85; полярный неэлектролит 2-5; неионогенное ПАВ 1-2; катионное ПАВ 1-2; ароматические углеводороды - остальное.
Недостатком указанного состава является относительно низкая эффективность удаления АСПО из добывающих скважин нефтяных месторождений, характеризующихся высоким содержанием смол, асфальтенов и высокомолекулярных парафинов.
Технической задачей изобретения является повышение растворяющей способности состава для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений в осложненных условиях, расширение сырьевой базы, в том числе и с привлечением отходов нефтехимического производства.
Поставленная техническая задача решается составом для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений, включающим в качестве ароматических углеводородов - гексан, неионогенное ПАВ и полярный неэлектролит, причем в качестве неионогенного ПАВ применяется реагент ОП-10, в качестве полярного неэлектролита - изобутанол, и дополнительно гидроксид натрия - NaOH и О-ксилол при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Состав для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - компоненты состава реагента;
фиг. 2 - эффективность применения растворителя в зависимости от температуры;
фиг. 3 - результаты оценки эффективности реагента.
Состав для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений осуществляется следующим образом.
Состав содержит реагент ОП-10 - неионогенное ПАВ. Поверхностно-активные вещества, вводимые в составы в количестве до 3%, повышают поверхностную активность растворителей и эффект диспергирования АСПО. Уменьшая поверхностное натяжение, раствор смачивает отложения, проникая в трещины и поры, при этом снижается сцепляемость частиц АСПО.
3
Реагент ОП-10 выпускается по ГОСТ 8433-81, является продуктом обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена, относится к ПАВ неионогенного типа. Реагент ОП-10 представляет собой маслообразную вязкую жидкость от светло-коричневого до темно-коричневого цвета с плотностью 1,05 г/см, хорошо растворимую в воде любой минерализации без образования осадка. Водный раствор ОП-10 0,1%-ной концентрации имеет рН=6-8 и сохраняет поверхностно-активные свойства при температуре до 90°С.
В качестве полярного неэлектролита используется изобутанол. Введение полярных неэлектролитов обеспечивает снижение деструкции неионогенных ПАВ, усиление «расклинивающего» эффекта и ускорение капиллярной пропитки АСПО.
Повышение эффективности удаления АСПО предлагаемым составом обеспечивается следующим механизмом его воздействия на отложения. При контактировании реагента с отложением процесс взаимодействия начинается на границе раздела растворитель - АСПО, поэтому в первую очередь химическому воздействию подвергаются смолы и асфальтены, расположенные на поверхности отложений, образующие каркас отложений. Разрушение каркасообразующих элементов происходит за счет действия ароматических углеводородов (О-ксилол), входящих в состав углеводородной части растворителя.
Механизм воздействия ПАВ в данном составе является традиционным, направленным на создание расклинивающего эффекта по отношению к АСПО, что увеличивает доступную для растворения площадь и эффективность удаления АСПО с поверхности оборудования.
Полярный неэлектролит обеспечивает распределение и удержание ПАВ в объеме состава и выполняет функцию сорастворителя. Использование в качестве полярного неэлектролита изобутанола позволит добиться более эффективного распределения ПАВ.
Дополнительное введение щелочных агентов обеспечивает растворение АСПО, предотвращение повторного осаждения и гидрофилизацию поверхности. В качестве щелочного агента был выбран NaOH.
При проведении лабораторных испытаний исследовали эффективность растворения АСПО предлагаемого состава с использованием методики СТП-03-153-2001 "Методика лабораторная по определению растворяющей и удаляющей способности растворителей АСПО".
Эффективность растворителя оценивалась гравиметрическим методом в статических условиях на пробах скважинных отложений, отобранных с внутренней стенки насосно - компрессорных труб (НКТ).
Для определения эффективности растворителя исследуемый образец АСПО нагревался до температуры размягчения, перемешивался до однородного состояния с последующим приготовлением из него шариков диаметром 10 мм. Образец взвешивался и помещался в заранее взвешенные корзинки из стальной сетки с размером ячейки 1,0×1,0 мм. Диаметр корзинки 20 мм, высота - 20 мм. Корзинки с образцом АСПО взвешивались с точностью до 0,005 г.
3
Корзинка с навеской АСПО помещалась в герметичную ячейку объемом 150 см, куда наливался изучаемый растворитель в соотношении 10 г на 1 г АСПО, так, чтобы растворитель полностью покрывал образец АСПО. Растворитель взвешивался с точностью до 0,005 г. Через определенные промежутки времени корзинки извлекались из растворителя и выдерживались на воздухе до постоянства массы.
Через 24 часа содержимое ячейки отфильтровывалось с помощью воронки Бюхнера, а фильтр с остатком высушивался до постоянной массы. Далее определялась масса остатка на фильтре по разности масс фильтра и фильтра с остатком АСПО с точностью 0,005 г.
Масса фильтрата (растворителя и растворенной части АСПО) рассчитывалась с точностью 0,005 г по разности:
фильтрата
AСПО
p
ф
кор
G=(G+G) - (G+G)
AСПО
где G - исходная масса образца АСПО с корзинкой;
p
G - масса растворителя;
ф
G - масса остатка АСПО на фильтре;
кop
G - масса остатка АСПО на корзинке.
РЧ
Масса АСПО, растворенного в растворителе (G), рассчитывалась с точностью 0,005 г по разности:
РЧ
AСПО
ф
кop
G=G - (G+G),
AСПО
где G - масса образца АСПО;
ф
G - масса остатка АСПО на фильтре;
кор
G - масса остатка АСПО на корзинке;
РЧ
G - масса АСПО, растворенных в растворителе.
При обработке результатов проводился расчет моющей, диспергирующей и растворяющей способностей растворителя по соответствующим формулам.
Моющая способность растворителя определяется как отношение разности между исходной и конечной массой АСПО к исходной массе образца в процентах:
М
где Э - моющая способность растворителя;
AСПО
G - масса образца АСПО;
коp
G - масса остатка АСПО на корзинке.
Диспергирующая способность растворителя определяется как отношение массы остатка АСПО на фильтре к исходной массе образца АСПО:
Д
где Э - диспергирующая способность растворителя;
AСПО
G - масса образца АСПО;
ф
G - масса остатка АСПО на фильтре.
Растворяющая способность растворителя определяется как отношение разности между массой разрушенных и диспрегированных отложений к массе взятого на анализ образца в процентах:
Р
где Э - растворяющая способность растворителя;
AСПО
G - масса образца АСПО;
ф
G - масса остатка АСПО на фильтре;
кop
G - масса остатка АСПО на корзинке.
Эффективность растворителя АСПО (Э, %) оценивается по формуле:
AСПО
где М - масса АСПО на стержне до проведения исследований;
AСПО+раств
М - масса АСПО на стержне после проведения исследований.
Для подтверждения соответствия изобретения критерию "промышленная применимость" и иллюстрации разработанного состава ниже приведены примеры его получения при различных концентрациях реагентов. Диапазон выбранных компонентов состава представлен на фиг.1.
3
Пример 1. Исследуемый образец АСПО нагревают до температуры размягчения, перемешивают до однородного состояния с последующим приготовлением из него шариков диаметром 10 мм. Корзинку с навеской АСПО помещают в герметичную ячейку объемом 150 см. Далее готовят растворитель. К гексану (80,0%) добавляют О-ксилол (10,0%) и изобутанол (7,5%). К растворителю на основе гексана, О-ксилола и изобутанола приливают реагент ОП-10 (2,4%). После этого добавляют в растворитель на основе гексана, О-ксилола, изобутанола и неионогенного ПАВ ОП-10 щелочной агент NaOH (0,1%).
3
Пример 2 (предлагаемый). Образец АСПО, так же как по примеру 1, нагревают до размягчения, после этого приготавливают из расплавленного АСПО шарики диаметром 10 мм. Шарики помещают в стальные корзинки, затем корзинки опускают в герметичную колбу объемом 150 см. Приготовление растворителя состояло в следующем: к гексану (65,0%) добавляли О-ксилол (17,0%) и изобутанол (15,0%). К растворителю на основе гексана, О-ксилола и изобутанола приливают реагент ОП-10 (2,2%). После этого добавляют в растворитель на основе гексана, О-ксилола и изобутанола и неионогенного ПАВ ОП-10 щелочной агент NaOH (0,8%).
3
Пример 3. Навеску АСПО нагревали до температуры размягчения, далее готовили шарики диаметром 10 мм. Навеску АСПО в виде шариков помещали в стальные корзинки, которые затем опускали в герметичные емкости объемом 150 см. После этого готовили растворитель: гексан (65,0%), О-ксилол (17,0%), изобутанол (15,0%), неионогенный ПАВ ОП-10 (2,1%), щелочной агент едкий натр NaOH (0,9%). Все составляющие растворителя последовательно добавляли до получения однородной жидкости.
Как показали результаты исследований пример 2 оказался наиболее эффективным по сравнению с примером 1 и примером 3.
По результатам исследования был выявлен оптимальный состав реагента растворителя АСПО парафинистого типа, который описан в примере 2.
Далее исследования проводились для оптимального состава реагента растворителя АСПО по примеру 2.
Исследование влияния температуры на эффективность растворителя проводилось при температурах 37, 45, 50 и 55°С. Результаты исследования приведены на фиг.2.
Также были определены основные параметры эффективности при 20°С: моющая, диспергирующая и растворяющая способности (фиг. 3).
Установлено, что повышение эффективности до полного растворения достигается при температуре 53°, а оптимальное время обработки составляет около 6 часов.
Согласно фиг. 2 и 3 установлено, что разработанный растворитель повышает растворяющую, диспергирующую и моющую способности состава.
Технический результат - повышение растворяющей, диспергирующей, моющей способностей состава при высоких температурах в отношении АСПО, а именно удаления и растворения асфальтосмолопарафиновых отложений в призабойной зоне пласта, удаления с поверхности глубинного и устьевого нефтепромыслового оборудования, в резервуарах и нефтесборных коллекторах, магистральных нефтепроводах. Применение предложенного состава позволит повысить эффективность борьбы с асфальтосмолопарафиновыми отложениями, увеличить межремонтный период скважин и пропускную способность трубопроводов, а значит рентабельность работы скважин и трубопроводов.