ТЕРМОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ АСФАЛЬТЕНОСМОЛОПАРАФИНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ Российский патент 2003 года по МПК E21B37/06 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений (АСПО) из нефтепромыслового оборудования, трубопроводов и резервуаров.

При добыче, транспорте и хранении нефти на внутренней поверхности нефтепромыслового оборудования накапливаются нефтяные АСПО, уменьшающие рабочее сечение трубопроводов и полезную емкость резервуаров. АСПО, состоящие из асфальтенов, смол, парафинов, воды и механических примесей, мало растворимы в растворителях нефтяной природы. Удаление АСПО интенсифицируется при температурах, близких к температуре их плавления (50-80^oС).

Известен ряд составов для удаления твердых АСПО с помощью термохимических методов, близких к предлагаемому по технической сути.

Для удаления АСПО используются реакции кислых растворов солей аммония (хлорида, сульфата, нитрата) и водного раствора нитрита натрия, которые приводят к образованию солей натрия, воды и азота и сопровождаются выделением большого количества тепла, например:
NH₄Cl (р-р)+NaNO₂ (р-р)--> NaCl (р-р)+2Н₂О+N₂ (газ);
ΔН^o=-309 кДж/моль
Повышение температуры реакционной среды приводит к плавлению и отрыву АСПО со стенок нефтепромыслового оборудования. В качестве инициаторов реакции окисления использовались соляная кислота (патент US 4755230, C 23 G 005/036, C 23 G 005/024), уксусная кислота (патент RU 2106211, В 08 В 9/08; US 5891262, В 08 В 007/04, В 08 В 009/02; US 5183581, E 21 B 043/25, E 21 B 043/28) и сополиангидрид адипиновой кислоты и линейных алифатических дикарбоновых кислот (патент US 6003528, В 08 В 009/00). Недостатком составов является их недостаточная эффективность в отношении удаления высокоплавких АСПО.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является состав, состоящий из двух водных растворов: А - сульфаминовой кислоты (9-30 мас.%), технического водного аммиака (6-22 мас.%), остальное вода и Б - нитрита натрия (15-100 мас.%), остальное вода (патент RU 2186948 Cl, E 21 B 37/06, 10.08.2002). Сульфаминовая кислота содержит окисляемый амидный азот и кислотную функцию. Амидная группа сульфаминовой кислоты окисляется нитритом натрия с образованием гидросульфата натрия, воды и газообразного азота.

NH₂SО₃H (р-р)+NaNO₂ (р-р)-->NaHSO₄(р-р)+Н₂О+N₂ (газ);
ΔН^o=-400±20 кДж/моль.

Реакция окисления протекает только в кислой среде и сульфаминовая кислота одновременно выступает в качестве реагента термохимической композиции и инициатора процесса. Недостатком состава являются невысокий тепловой эффект взаимодействия, из-за чего плохо удаляются высокоплавкие АСПО, а также наличие кислоты, что способствует коррозии оборудования.

Решаемая предлагаемым изобретением задача - разработка состава для удаления АСПО в щелочных средах и повышение эффективности удаления АСПО за счет более высокой экзотермичности химического взаимодействия заявляемых в составе реагентов, сопровождающегося приростом количества тепла, приходящегося на единицу объема реакционной смеси.

Технический результат достигается тем, что используется термохимический состав для удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений из нефтепромыслового оборудования, трубопроводов и резервуаров, включающий водный раствор сульфаминовой кислоты и технического водного аммиака, а также водный раствор неорганического реагента окислителя, отличающийся тем, что в качестве неорганического реагента окислителя используют гипохлорит натрия, а водные растворы имеют следующее соотношение компонентов, мас.%:
Сульфаминовая кислота - 3-30
Технический водный аммиак - 18-70
Вода - Остальное
и
Гипохлорит натрия - 7-20
Вода - Остальное
Сульфаминовая кислота (NН₂SО₃Н), производимая по ТУ 6-03-381-75. широко используется в нефтяной промышленности, в частности для кислотной обработки призабойной зоны пласта. На ее применение есть разрешение НПО "Союзнефтепромхим" от 28.12.1988 г.

Технический водный аммиак и водный раствор гипохлорита натрия (NaOCl), используемые в составе, производятся в соответствии с ГОСТ 9-92 и ГОСТ 11086-76 либо ТУ 6-01-1287-81 соответственно.

Известно применение гипохлорита натрия в термохимических пенообразующих составах для вызова притока скважины (US 4178993, Е 21 В 043/25) и составах для гидроразрыва пласта (US 4846277, Е 21 В 043/262). Наряду с компонентами термоокислительной системы (азотсодержащим соединением и окислителем) в составах присутствуют пенообразователи и полимеры для загущения водных растворов. Термодинамические расчеты по энтальпиям образования веществ /Карапетьянц М.Х., Карапетьянц М.Л. Основные термодинамические константы неорганических и органических веществ. -М.: Химия, 1968, - 470 с./ показывают, что приведенные реакции с участием гипохлорита натрия не сопровождаются значительным тепловыделением. Так тепловые эффекты реакций
2NH₄Cl+3NaOCl+2NaOH=N₂+5H₂O+5NaCl;
CO(NH₂)2+3NaOCl+2NaOH=Na+3Н₂О+3NaCl+Na₂CO₃
составляют соответственно 242 и 249 кДж/моль.

В заявляемом составе используется избыток аммиака, что позволяет полностью нейтрализовать сульфаминовую кислоту и перевести рН раствора из кислой в щелочную среду. Гипохлорит натрия взаимодействует с сульфаминовой кислотой, нейтрализованной аммиаком, а также с избытком аммиака, что сопровождается выделением большого количества тепла:
NH₂SO₃H+NH₄OH=NH₂SO₃NH₄+Н₂О
NH₂SO₃NH₄+3NaOCl+2NH₂OH=N₂+4Н₂O+3NaCl+(NH₄)₂SO₄;
ΔН^o=-(1700±200) кДж/моль
Тепловой эффект реакции определяли по стандартной методике /Физическая химия. Теоретическое и практическое руководство / Под ред. Б.П. Никольского. - 2 изд., перераб. и доп.- Л.: Химия, 1987, - с. 361-364/.

Согласно уравнениям реакций на 1 моль сульфаминовой кислоты расходуется 3 моль раствора аммиака и 3 моль гипохлорита натрия. В случае избытка последних реагентов также возможна следующая реакция:
2NH₄OH+3NaOCl=3NaCl+N₂+5Н₂O.

Для определения эффективности заявляемого состава на стальную пластину массой 1,5 г равномерным слоем наносили АСПО, определяли вес нанесенного АСПО и помещали пластину в цилиндрический сосуд, содержащий раствор А. Затем к нему в течение 20-30 секунд приливали раствор Б. Реакционная смесь не перемешивалась. Интенсивная реакция продолжалась 2-3 мин. За это время происходила очистка стальной пластины от АСПО. Температура разогрева реакционной смеси составляла 65-90^oС в зависимости от концентрации реагентов. После окончания реакции взвешивали сухую пластину для определения веса не отмытого АСПО и рассчитывали эффективность удаления. Использовали АСПО с температурами плавления 63-73^oС. Опыты проводили при температуре 20^oС.

Примеры составов и результаты удаления АСПО с различными температурами плавления приведены в табл. 1 (в скобках указаны концентрации взаимодействующих веществ в мас.%), из которой видно, что заявляемый состав эффективно удаляет высокоплавкие АСПО.

В сравнимых условиях был испытан состав прототипа. Результаты удаления АСПО приведены в табл. 2 (в скобках указаны концентрации взаимодействующих растворов в мас.%), из которой видно, что составы по прототипу менее эффективно удаляют высокоплавкие АСПО при большем количестве реагентов.

Таким образом, заявляемый состав имеет следующие преимущества по сравнению с известным по прототипу составом:
эффективно удаляет высокоплавкие АСПО в щелочных средах;
выделяет большее количество тепла, расплавляя высокоплавкие АСПО;
не образует в ходе химического превращения труднорастворимых химических соединений;
образующиеся в ходе химического превращения продукты реакции экологически безопасны;
участвующие реагенты и образующиеся в ходе химического превращения продукты реакции не вызывают коррозии оборудования.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений (АСПО) из нефтепромыслового оборудования, трубопроводов и резервуаров. Техническим результатом является повышение эффективности удаления АСПО за счет более высокой экзотермичности химического взаимодействия реагентов, сопровождающегося приростом количества тепла, приходящегося на единицу объема реакционной смеси. Термохимический состав для удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений из нефтепромыслового оборудования, трубопроводов и резервуаров, включающий водный раствор сульфаминовой кислоты и технического водного аммиака, а также водный раствор неорганического реагента окислителя, в качестве неорганического реагента окислителя содержит гипохлорит натрия, а водные растворы имеют следующее соотношение компонентов, мас.%: сульфаминовая кислота 3-30; технический водный аммиак 18-70; вода остальное; и гипохлорит натрия 7-20, вода остальное. 2 табл.

Термохимический состав для удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений из нефтепромыслового оборудования, трубопроводов и резервуаров, включающий водный раствор сульфаминовой кислоты и технического водного аммиака, а также водный раствор неорганического реагента окислителя, отличающийся тем, что в качестве неорганического реагента окислителя используют гипохлорит натрия, а водные растворы имеют следующее соотношение компонентов, мас. %:
Сульфаминовая кислота - 3-30
Технический водный аммиак - 18-70
Вода - Остальное
и
Гипохлорит натрия - 7-20
Вода - Остальное