СОСТАВ ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ ВЫСОКОВЯЗКИХ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ Российский патент 1999 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, нитрилотриметиленфосфоновую кислоту (НТФ) при следующем соотношении компонентов, мас.% (SU 1364827, 30.04.95) [1]:
Сульфонат - 56,8 - 60,0
Сульфонол - 28,0 - 31,0
Смачиватель ДБ - 7,5 - 10,0
Оксифос - 2,0 - 3,0
Нитрилотриметиленфосфоновая кислота (НТФ) - 0,2 - 1,5
Однако данный состав обладает недостаточно высокой эффективностью и требует большой расход состава на 1 м³ перекачиваемой высоковязкой эмульсии.

Известно также применение 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-38-101551-78) (SU 1118659, 15.10.84) [2].

Однако данный продукт обладает недостаточно высокой эффективностью и требует большой расход состава на 1 м³ перекачиваемой высоковязкой водонефтяной эмульсии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является состав для перекачки высоковязких водонефтяных эмульсий по трубопроводу включающий продукт последовательного присоединения 1 - 3 мас.ч окиси этилена и 3 - 9 мас. ч окиси пропилена к 1 мас.ч алкилфенола и отход производства изопропилового спирта 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 спирта со стадии гидролиза - 50 - 80
(RU 2034009, 30.04.95) [3].

Однако состав-прототип обладает недостаточно высокой эффективностью и требует большой расход состава на 1 м³ перекачиваемой водонефтяной эмульсии.

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

Поставленная цель достигается тем, что состав для перекачки высоковязких водонефтяных эмульсий по трубопроводу содержит 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), в качестве добавки используют отход производства втор-бутилового спирта процесса гидратации бутилена 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. проприлена к 1 мас.ч. алкилфенола - 15 - 30
Отход производства втор-бутилового спирта процесса гидратации бутилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза - 70 - 85
Характеристика Превоцелла NCE 10/16.

Превоцелл NCE 10/16 производится промышленным способом фирмой ВИР Osthanndelsgesellschait mbH (Германия) путем присоединения окиси этилена и окиси пропилена к алкилфенолам и содержит 10 - 25 оксиэтильных и 14 - 16 оксипропильных звеньев.

Физико-химические характеристики Превоцелла NCE 10/16 приведены в 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 качестве реагента для повышения нефтеотдачи пластов [2].

Отход производства втор-бутилового спирта процесс гидратации бутилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза образуется на Орском АО "Орскнефтеоргсинтез" при производстве втор-бутилового спирта, производство которого осуществляется по следующей схеме:
Первая стадия.

а) Растворение бутилена в серной кислоте, происходит при барботировании газа через слой кислоты:
б) взаимодействие растворенного бутилена с водным раствором серной кислоты сопровождается образованием втор-бутилового спирта и моносульфата.

При изменении концентрации серной кислоты и бутилена возможно протекание ряда побочных реакций, одной из наиболее характерных является образование и накопление в реакционной массе ацетона, изопропилового спирта.

Наряду с указанными реакциями имеет место, в некоторой степени, связывание бутилена серной кислоты с образованием сульфонов в результате действия кислоты на метильную группу или соседнюю с двойной связью метиленовую группу.

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

Вторая стадия.

Второй стадией получения втор-бутилового спирта является стадия гидролиза втор-бутилового экстракта-продукта взаимодействия бутилена с серной кислотой.

Реакция гидролиза протекает по схеме:
C₄H₉HSO₄+H₂O--->C₄H₉OH +H₂SO₄
Гидролиз экстракта в производственных условиях обычно сопровождается побочными реакциями, наличие и интенсивность которых зависит от условий гидролиза.

Гидролизат - продукт гидролиза экстракта представляет собой смесь втор-бутилового спирта, изопропилового спирта, ацетона и полимеров.

Третья стадия. Отмывка и нейтрализация спирта сырца.

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

Четвертая стадия. Ректификация спирта-сырца.

Отстоявшийся от полимеров спирт-сырец подают насосами в эпюрационную колонну. С верха колонны уходят пары спиртополимерной фракции и поступают в дефлегматор, где конденсируются.

Дистиллят втор-бутилового спирта поступает самотеком после холодильника в емкость спирта-ректификата.

Отход производства втор-бутилового спирта процесса гидратации бутилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза (не растворим в воде, удельный вес меньше единицы) самотеком сливают периодически в емкость для хранения.

Разделение втор-бутилового спирта и отхода производства втор-бутилового спирта процесса гидратации пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза происходит за счет разности плотностей данных жидкостей.

Плотность втор-бутилового спирта при 20^oC равна 0,808 г/см³
Плотность отхода производства втор-бутилового спирта процесса гидратации бутилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза при 20^oC равна 0,718 г/см³.

Свойства (показатели качества) отхода производства втор-бутиленового спирта процесса гидратации бутилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза приведены в таблице 2.

Краткая характеристика полимеров, входящих в состав отходов производства втор-бутилового спирта процесса гидратации бутилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза.

Полимеры - смесь нормального и изостроения, содержит три- и тетрамеры бутилена и другие низкомолекулярные полимеры.

Данный продукт в настоящее время образуется на Орском ОА от "Орскнефтеоргсинтез" при производстве втор-бутилового спирта.

Изобретение реализуется следующим образом.

Готовят составы для перекачки водонефтяных эмульсий путем последовательного смешения отхода производства втор-бутилового спирта процесса гидратации бутилена 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.

Затем полученный раствор в количестве 1 - 2 м³ прокачивают по нефтепроводу, находящемуся в длительной эксплуатации. Данный состав позволяет получить на стальной поверхности адсорбционную пленку с повышенной адгезией к ней.

После создания на внутренней поверхности адсорбционной пленки по нефтепроводу прокачивают высоковязкую водонефтяную эмульсию с добавкой в нее предлагаемого состава из расчета 40 г на тонну нефти.

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

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

Пример 1. Оценка эффективности известного и предлагаемого составов методом ротационной вискозиметрии.

Лабораторные исследования преследовали цель получить сравнительные данные по эффективности известного и предлагаемого составов на снижение статического напряжения сдвига и эффективной вязкости искусственно приготовленной эмульсии.

В качестве исходных нефтей были взяты нефти Карповского и Подольского месторождений нефти АО ОТ "Оренбургнефть" плотностью 0,882 и 0,876 г/см³, соответственно и пластовая вода плотностью 1,10 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-х минут. Все пробы диспергировали в одних и тех же условиях, чтобы полученная эмульсия имела одинаковую степень дисперсности.

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

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

Из данных приведенных в таблице 4 видно, что 50%-ные эмульсии Карповского и Подольского месторождений нефти характеризуются большими величинами вязкости и начального напряжения сдвига.

В таблице 5 приведены результаты опытов по влиянию добавок на реологические свойства высоковязких эмульсий Карповского и Подольского месторождений АО От "Оренбургнефть".

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

Начальное напряжение сдвига для Карповской высоковязкой фодонефтяной эмульсии составляло 60 дин/см², с применением состава прототипа N 3 при расходе добавки по прототипу 50 г/т, оно снизилось до 10 дин/см² (в 6 раз), а с применением предлагаемого состава N 9 начальное напряжение сдвига снизилось до 8 дин/см² (в 7,5 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, отхода производства изопропилового спирта процесса гидратации пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза и отхода производства втор-бутилового спирта процесса гидратации бутилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза не дает существенного уменьшения ни начального напряжения сдвига, ни вязкости эмульсии.

Пример 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 "LIGUIDAM".

В таблице 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 таблице 6, видно, что при введении в поток водонефтяной эмульсии известного состава при оптимальных концентрациях компонентов (состав N 3) в количестве 50 г/т для Карповской высоковязкой эмульсии получено увеличение расхода на 92%.

Предлагаемая добавка при оптимальных соотношениях компонентов (состав N 9) в количестве 40 г/с позволила получить увеличение расхода 50%-ной Карповской высоковязкой водонефтяной эмульсии до 98%.

Таким образом, эффективность предлагаемого состава при оптимальных соотношениях компонентов (состав N 9) превышает эффективность известного состава также при оптимальных соотношениях компонентов согстав N 3) на 6% при сокращении удельного расхода предлагаемого состава на 20%.

Опыты по увеличению расхода 50%-ной высоковязкой водонефтяной эмульсии Подольского месторождения с добавкой известного и предлагаемого составов также показали преимущества предлагаемого состава.

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 3 - 9 мас.ч. окиси пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола (состав N 12), отхода производства изопропилового спирта процесса гидратации пропилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза (состав N 13) и отхода производства втор-бутилового спирта процесса гидратации бутилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза (состав N 14) не дает существенного увеличения расхода 50%-ной высоковязкой водонефтяной эмульсии.

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

Применение в предлагаемом составе продукта последовательного присоединения 1 - 3 мас.ч. окиси этилена и 3 - 9 мас.ч. окиси пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола менее 15 мас.% и отхода производства втор-бутилового спирт процесса гидратации бутилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза менее 70 мас.% нежелательно, так как уменьшается эффективность состава (см. табл. 5 и 6).

Применение в предлагаемом составе продукта последовательно присоединения 1 - 3 мас.ч. окиси этилена и 3 - 9 мас.ч. окиси пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола более 30 мас.% и отхода производства втор-бутирлового спирта процесса гидратации бутилена в присутствии серной кислоты более 85 мас.% также нежелательно из-за резкого уменьшения эффективности состава (см. табл.5 и 6).

Таким образом нижняя и верхняя границы приведенного соотношения компонентов выбрана из условий требуемой эффективности.

В табл. 7 и 8 приведены рецептуры состава для перекачки высоких водонефтяных эмульсий по трубопроводу при оптимальных соотношениях компонентов и его физико-химические характеристики (состав N 9).

Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого состава на Карповском, Саврушенском, Ново-кудринском и Северо-Красноярском месторождении АО ОТ "Оренбургнефть" составит не менее 150 млн. рублей в год за счет сокращения количества ремонтов трубопроводов от порывов. С учетом внедрения предлагаемого состава на других месторождениях области экономический эффект составит 350 - 400 млн. рублей.

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. Состав содержит продукт последовательного присоединения 1-3 маc.ч. окиси этилена и 3-9 маc.ч окиси пропилена к 1 мас. ч. алкилфенола (Превоцелл NCE 10/16) и отход производства втор-бутилового спирта процесса гидратации бутилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза при следующем соотношении компонентов, мас.%: продукт последовательного присоединения 1-3 маc.ч окиси этилена и 3-9 маc. ч, пропилена к 1 маc. ч алкилфенола 15-30, отход производства втор-бутилового спирта процесса гидратации бутилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза 70-85. Состав позволяет снизить вязкость водонефтяной эмульсии, снижается его расход. 1 з.п.ф-лы, 8 табл.

Состав для перекачки высоковязких водонефтяных эмульсий по трубопроводу, включающий продукт последовательного присоединения 1 - 3 мас.ч. окиси этилена и 3 - 9 мас.ч. окиси пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит отход производства втор-бутилового спирта процесса гидратации бутилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Ацетон - 5,0 - 42,0
Изопропиловый спирт - 0,1 - 1,0
втор-Бутиловый спирт - 0,1 - 1,5
Полимеры - 40,0 - 88,0
Механические примеси - 0,001 - 0,01
Вода - 0,1 - 0,5
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 - 15 - 30
Отход производства втор-бутилового спирта процесса гидратации бутилена в присутствии серной кислоты со стадии гидролиза - 70 - 85
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве продукта последовательного присоединения 1 - 3 мас.ч. окиси этилена и 3 - 9 мас.ч. окиси пропилена к 1 мас.ч. алкилфенола он содержит превоцелл NCE 10/16.