СОСТАВ ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ ВЫСОКОВЯЗКИХ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ ПО ТРУБОПРОВОДУ Российский патент 1995 года по МПК C09K3/00 F17D1/17 

Изобретение относится к составам, улучшающим технологию сбора и перекачки многофазной жидкости по трубопроводу, в частности, к составам для снижения давления перекачки в действующих нефтепроводах, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности.

Известен состав для транспортирования высоковязких водонефтяных эмульсий, содержащий в качестве компонентов сульфонат, сульфонол, смачиватель ДБ, оксифос и нитрилотриметиленфосфоновую кислоту (НТФ) при следующем соотношении компонентов, мас. [1] Сульфонат 56,8-60,0 Сульфонол 28,0-31,0 Смачиватель ДБ 7,5-10,0 Оксифос 2,0-3,0 Нитрилотримети- ленфосфоновая кислота 0,2-1,5 Однако данный состав обладает недостаточно высокой эффективностью и требует большого расхода состав на 1 м³ перекачиваемой высоковязкой водонефтяной эмульсии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является применение в качестве соединения, облегчающего перекачку нефтепродуктов, продукта последовательного присоединения 1-3 мас.ч. окиси этилена и 3-9 мас. ч. окиси пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола ОП-10 (ТУ-38-1015511-78) [2] Однако этот состав обладает недостаточно высокой эффективностью и требует большого расхода на 1 м³ перекачиваемой высоковязкой водонефтяной эмульсии.

Целью изобретения является снижение вязкости водонефтяной эмульсии и снижение расхода состава.

Поставленная цель достигается тем, что состав для перекачки высоковязких водонефтяных эмульсий по трубопроводу дополнительно содержит продукт последова- тельного присоединения 1-3 мас.ч. окиси этилена и 3-9 мас.ч. окиси пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола (Превоцелл NCE 10/16), а в качестве добавки используют отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза при следующем соотношении компонентов, мас.

Продукт последовательного присоединения 1-3 мас.ч. окиси этилена и 3-9 мас. ч. окиси пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола 20-50 Отход производства изопропилового спир- та гидратацией про- пилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза 50-80
Характеристика превоцелла NCE 10/16. Превоцелл NCE 10/16 производится согласно ТУ комбината Chemishe Werke BUNA BN-P 5043-83 известным в промышленности способом получения продуктов присоединения окиси этилена и окиси пропилена к алкилфенолам и содержит 10-25 оксиэтильных и 14-16 оксипропильных звеньев (см. табл. 1).

Продукт последовательного присоединения 1-3 мас.ч. окиси этилена и 3-9 мас. ч. окиси пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола (Превоцелл NCE 10-16) применяется в нефтедобыче в качестве реагента для повышения нефтеотдачи пластов [3]
Отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза образуется на Орском ПО "Орскнефтеоргсинтез" при производстве изопропилового спирта, производство которого осуществляется по следующей схеме:
Первая стадия:
а) растворение пропилена в серной кислоте, происходит при барботировании газа через слой кислоты;
б) взаимодействие растворенного пропилена с водным раствором серной кислоты сопровождается образованием спирта и моносульфата
C₃H₆+H₂SO₄+H₂O
При изменении концентрации серной кислоты и пропилена возможно протекание ряда побочных реакций, одной из наиболее характерных является образование и накопление в реакционной массе диизопропилового эфира.

Образование эфира протекает по схеме
C₃H₇HSO₄+C₃H₇OH (C₃H₇)₂O+H₂SO₄
Наряду с указанными реакциями имеет место в некоторой степени связывание пропилена серной кислоты с образованием сульфонов в результате действия кислоты на метильную или соседнюю с двойной связью группу.

При взаимодействии пропилена с серной кислотой протекают реакции гидро-дегидрополимеризации, заключающиеся в сопряженном протекании процессов полимеризации, гидрирования и дегидрирования.

Второй стадией получения изопропилового спирта является стадия гидролиза изопропилового экстракта-продукта взаимодействия пропилена с серной кислотой.

Реакция гидролиза протекает по схеме
C₃H₇OSO₂OH+HOH C₃H₇OH+H₂SO₄
Гидролиз экстракта в производственных условиях обычно сопровождается побочными реакциями, наличие и интенсивность которых зависят от условий гидролиза.

Гидролизат продукт гидролиза экстракта, представляющий собой смесь изопропилового спирта, кислоты, диизопропи- лового эфира, воды и полимеров.

Третьей стадией является отмывка и нейтрализация спирта сырца.

Гидролизат подвергается обработке острым паром с целью завершения гидролиза в верхней части отпарной тарельчатой колонны.

Четвертой стадией является ректификация спирта-сырца. Отстоявшийся от легких полимеров спирт-сырец подают насосами в эпюрационную колонну. С верха колонны при температуре не более 80^оС уходят пары спирто-эфирополимерной фракции и поступают в дефлегматор, где конденсируются.

Дистиллят изопропилового спирта поступает самотеком после холодильника в емкость спирта-ректификата.

Отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза (не растворим в воде, удельный вес менее единицы) самотеком сливается периодически в емкость для хранения. Разделение изопропилового спирта и отхода производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза происходит за счет разности плотностей данных жидкостей.

Плотность изопропилового спирта при 20^оС г/см³ 0,7837. Плотность отхода производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза при 20^оС г/cм³ 0,8-0,9.

Свойства (показатели качества) отхода производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза приведены в табл. 2.

В настоящее время отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза выпускается Орским ПО "Орские теоргсинтез" согласно ТУ 38-30215-87.

Изобретение осуществляют следующим образом.

Приготавливают составы для перекачки водонефтяных эмульсий путем последовательного смешения отхода производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза и продукта последовательного присоединения 1-3 мас.ч. окиси этилена и 3-9 мас.ч. окиси пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола. Полученный раствор в количестве 1-2 м³ прокачивают по нефтепроводу, находящемуся в длительной эксплуатации. Состав позволяет получить на стальной поверхности адсорбционную пленку с повышенной к ней адгезией.

После создания на внутренней поверхности адсорбционной пленки по нефтепроводу прокачивают высоковязкую водо- нефтяную эмульсию с добавкой в нее предлагаемого состава из расчета 50 г на 1 т нефти.

Действие предлагаемого состава основано на его высокой поверхностной активности и смачивающей способности, что приводит к снижению удельного расхода состава и лучшему скольжению перекачиваемой высоковязкой водонефтяной эмульсии по трубопроводу.

Приготавливают составы для перекачки водонефтяных эмульсий путем последовательного смешения компонентов состава в соответствии с табл. 3.

В лабораторных условиях эффективность известного и предлагаемого составов оценивали двумя способами:
1) методом ротационной вискозиметрии;
2) методом оценки эффективности на трубчатом реометре разомкнутого типа.

П р и м е р 1. Оценка эффективности известного и предлагаемого составов методом ротационной вискозиметрии.

Лабораторные исследования преследовали цель получить сравнительные данные о эффективности известного и предлагаемого составов на снижение статистического напряжения сдвига и эффективной вязкости искусственного приготовленной эмульсии.

В качестве исходных нефтей были взяты нефти Карповского и Подольского месторождений ПО "Оренбургнефть" плотностью 0,882 г/см³ и 0,876 г/см³, соответственно и пластовая вода плотностью 1,1 г/см³.

Готовили 50%-ную эмульсию следующим образом.

Смесь нефти и воды заливали в стакан-смеситель. Диспергирование проводили при постоянном числе оборотов мешалки типа "Размельчитель тканей" (4000 об/мин) в течение 3 мин. Все пробы диспергировали в одних и тех же условиях, чтобы полученная эмульсия имела одинаковую степень дисперсности. В приготовленную эмульсию добавляли известный и предлагаемый составы в количестве 60 г/т для прототипа и 50 г/т для предлагаемого состава.

Пробы тщательно перемешивали с реагентом на автоматической лабораторной мешалке типа ЛЕ-203 в течение 10 мин. Затем пробы помещали в ячейку ротационного вискозиметра типа "Реотест" и определяли их реологические характеристики.

В табл. 4 приведены данные зависимости эффективной вязкости от градиента скорости и величины начального напряжения сдвига искусственно приготовленных эмульсий без добавки.

Из табл. 4 видно, что исходные 50%-ные эмульсии Карповского и Подольского месторождений характеризуются большими величинами вязкости и начального напряжения сдвига.

В табл. 5 приведены результаты опытов по влиянию добавок на реологические свойства высоковязких водонефтяных эмульсий Карповского и Подольского месторождений ПО "Оренбургнефть".

Из табл. 5 видно, что введение в 50%-ные водонефтяные эмульсии составов по известному и предлагаемому техническому решению приводит к уменьшению начального напряжения сдвига и к эффективной вязкости системы. Однако предлагаемый состав позволяет более существенно по сравнению с прототипом снизить эти параметры.

Так, если известный состав N 1 при расходе 60 г/т снизил вязкость Карповской высоковязкой водонефтяной эмульсии при градиенте скорости 81 с^-1 до 220 сПз (2,0 раза), то предлагаемый состав N 4 при расходе 50 г/т cнизил вязкость той же эмульсии до 90 сПз (4,88 раз).

Исходная вязкость водонефтяной эмульсии без добавок при градиенте скорости 81 с^-1 была 440 сПз (см. табл. 4).

Начальное напряжение сдвига для Карповской высоковязкой водонефтяной эмульсии составляло 60 дин/см², с применением состава по прототипу N 4 при расходе добавки по прототипу 60 г/т оно снизилось до 32 дин/см² (в 1,86 раза), а с применением предлагаемого состава N 4 начальное напряжение сдвига снизилось до 10 дин/см² (в 6 раз).

Аналогичные данные получены и для 50%-ной высоковязкой водонефтяной эмульсии Подольского месторождения.

Следует отметить, что применение одного продукта последовательного присоединения 1-3 мас.ч. окиси этилена и 3-9 мас.ч. окиси пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола и отхода производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза не дает существенного уменьшения ни начального напряжения сдвига, ни вязкости эмульсии.

П р и м е р 2. Определение эффективности известного и предлагаемого составов проводили на трубчатом реометре разомкнутого типа с двумя параллельно соединенными оттарированными трубками длиной 150 см и диаметром 0,5 см каждая. Введение состава осуществляли через перфорированную зону в пристенный слой одной из трубок на начальном его участке.

Наличие второй трубки избавляло от необходимости проведения сравнительных опытов. Расход 50%-ной водонефтяной эмульсии из каждой трубки определяли при помощи расходомеров "Ligvidam".

В табл. 6 приведены результаты опытов по изучению изменения расходов 50% -ной водонефтяной эмульсии Карповского и Подольского месторождений в зависимости от количества вводимой добавки и ее состава.

Из данных, приведенных в табл. 6, видно, что при введении в поток водонефтяной эмульсии известного состава N 1, в количестве 60 г/т для Карповской 50%-ной высоковязкой водонефтяной эмульсии расход увеличивается на 42% Предлагаемая добавка (состав N 4) в количестве 50 г/т позволила увеличить расход 50%-ной Карповской водонефтяной эмульсии до 92%
Таким образом, эффективность предлагаемого состава N 4 превышает эффективность известного состава на 50% при сокращении удельного расхода предлагаемого состава на 16,6%
Опыт по увеличению расхода 50%-ной высоковязкой водонефтяной эмульсии Подольского месторождения с добавкой известного и предлагаемого составов также показал преимущества предлагаемого состава.

Добавка известного состава N 1 в количестве 60 г/т позволила увеличить расход 50% -ной водонефтяной эмульсии Подольского месторождения на 43% в то время как добавка предлагаемого состава N 4 при расходе 50 г/т позволила увеличить расход той же эмульсии на 96% Увеличение расхода составило 53%
Таким образом, установлено, что введение предлагаемого состава в поток позволяет увеличить расход перекачиваемой эмульсии по трубопроводу (что равносильно снижению гидравлических потерь или давления перекачки жидкости по трубопроводу) и снизить его удельный расход.

Применение одного продукта последовательного присоединения 1-3 мас.ч. окиси этилена и 3-9 мас.ч. окиси пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола (состав N 7) и отхода производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза (состав N 8) не дает существенного увеличения расхода 50%-ной водонефтяной эмульсии.

Только совместное применение компонентов в предлагаемом составе дает резкое снижение вязкости водонефтяной эмульсии, статического напряжения сдвига и увеличение пропускной способности трубопровода.

Применение в составе продукта последовательного присоединения 1-3 мас.ч. окиси этилена и 3-9 мас.ч. окиси пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола в количестве менее 20 мас. и отхода производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза в количестве менее 50 мас. нежелательно, так как уменьшается эффективность состава (см. табл. 5 и 6).

Применение в составе продукта последовательного присоединения 1-3 мас.ч. окиси этилена и 3-9 мас.ч. окиси пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола в количестве свыше 50 мас. и отхода производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза в количестве более 80 мас. также нежелательно из-за резкого уменьшения эффективности составов (см. табл. 5 и 6).

Таким образом, нижняя и верхняя границы приведенного соотношения компонентов в составе выбраны из условий требуемой эффективности.

В табл. 7 и 8 приведены рецептура состава для перекачки высоковязких водонефтяных эмульсий по трубопроводу и его физико-химические показатели (состава N 8).

Использование: снижение давления перекачки в действующих нефтепроводах. Сущность изобретения: состав содержит продукт последовательного присоединения 1 - 3 мас.ч. окиси этилена и 3 - 9 мас.ч. окиси пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола и дополнительно - отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%: спирт изопропиловый 1,0 - 1,6, диизопропиловый эфир 10,0 - 20,0, вода 0,1 - 1,0, ароматические соединения 0,2 - 0,35, сера 0,1 - 0,2, механические примеси 0,001 - 0,01, смесь углеводородов нормального и изостроения - остальное, при следующем соотношении компонентов состава, мас.%: продукт последовательного присоединения 1 - 3 мас.ч. окиси этилена и 3 - 9 мас.ч. окиси пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола 20 - 50, отход производства изопропилового спирта гидратацией пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза 50 - 80. 1 з.п. ф-лы, 8 табл.

1. СОСТАВ ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ ВЫСОКОВЯЗКИХ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ ПО ТРУБОПРОВОДУ, включающий продукт последовательного присоединения 1 3 мас.ч. оксида этилена и 3 9 мас.ч. оксида пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола, отличающийся тем, что, с целью понижения вязкости эмульсии и снижения расхода, состав дополнительно содержит отход производства изопропилового спирта со стадии гидролиза процесса гидратации пропилена в присутствии серной кислоты, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.

Изопропиловый спирт 1,0 1,6
Диизопропиловый эфир 10 20
Вода 0,1 1,0
Ароматические соединения 0,2 0,35
Сера 0,1 0,2
Механические примеси 0,001 0,01
Смесь углеводородов нормального и изостроения Остальное
при следующем соотношении компонентов состава, мас.

Продукт последовательного присоединения 1 3 мас.ч. оксида этилена и 3 - 9 мас.ч. оксида пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола 20 50
Отход производства изопропилового спирта 50 80
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве продукта последовательного присоединения 1 3 мас.ч. оксида этилена и 3 9 мас.ч. оксида пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола он содержит превоцел NCE 10/16.