СОСТАВ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ АСФАЛЬТОСМОЛОПАРАФИНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2006 года по МПК E21B37/06 

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к составам для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО), и может быть использовано для удаления и растворения отложений парафина и асфальтосмолистых веществ в призабойной зоне пласта, с поверхности нефтепромыслового оборудования, в резервуарах и нефтесборных коллекторах, магистральных нефтепроводах.

Известен состав для растворения АСПО, содержащий этилбензольную и бутилбензольную фракции, легкую пиролизную смолу (пат. РФ №2098443). Недостатком указанного состава является относительно низкая эффективность удаления АСПО из добывающих скважин нефтяных месторождений, характеризующихся высоким содержанием смол, асфальтенов и высокомолекулярных парафинов. Кроме того, компоненты данного состава являются ценным дефицитным нефтехимическим сырьем.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является состав для удаления АСПО (пат. РФ №2228432), содержащий углеводородную фракцию 70-165°С - растворитель, полученную из бензиновой фракции процесса реформинга с добавлением в нее 15,9-17,3% дициклопентадиена или указанную фракцию, полученную ректификацией жидких продуктов пиролиза, в состав которой входит 15,9-17,3% смеси циклопентадиена и дициклопентадиена, а также неиогенные ПАВ ОП-7 и ОП-10 и ПАВ-неонолы и полярный неэлектролит, представленный алифатическими спиртами: метиловым, изопропиловым, н-бутиловым, изобутиловым. Компоненты состава взяты в соотношении, мас.%:

Растворитель98,8-99,2ПАВ0,3-0,5Полярный неэлектролит0,5-0,7

Недостатком указанного состава является низкая эффективность удаления АСПО в так называемых "жестких условиях" - когда при высоких температурах отложения образуют плотный слой на поверхности металла нефтепромыслового оборудования, магистральных нефтепроводов. Указанный состав характеризуется недостаточной эффективностью растворения АСПО с большим содержанием тугоплавких парафинов с высокой молекулярной массой.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение растворяющей способности состава в отношении АСПО в "жестких условиях", расширение сырьевой базы, в т.ч. и с привлечением отходов нефтехимического производства.

Состав для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений по первому варианту, включающий растворитель, поверхностно-активное вещество и полярный неэлектролит, содержит в качестве растворителя жидкий продукт пиролиза марки Е-1, Е-3, Е-5 или углеводородную фракцию 30-180°С, полученную ректификацией указанного жидкого продукта пиролиза, или их смесь в произвольном сочетании друг с другом, а в качестве полярного неэлектролита - кубовые остатки производства бутиловых спиртов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Растворитель67,0-98,9Полярный неэлектролит1-30Поверхностно-активное вещество0,1-3,0

Используемые в качестве углеводородной фракции жидкие продукты пиролиза выпускаются промышленностью по ТУ 38.402-62-144-93. В качестве углеводородной фракции с температурой кипения 30-180°С используют пироконденсат гидростабилизированный нефтяной ПЛ 1-2 в соответствии с ТУ 38.1011149-91Э или смесь этих продуктов.

Состав для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений по второму варианту, включающий растворитель, поверхностно-активное вещество и полярный неэлектролит, содержит в качестве растворителя углеводородную фракцию 145-180°С, полученную ректификацией жидкого продукта пиролиза марки Е-1, Е-3, Е-5, Е-13 или абсорбента марки А-8, или смеси жидких продуктов пиролиза марок Е-1 или Е-3,или Е-5 и Е-13,и абсорбента марки А-8, при этом указанные углеводородные фракции могут использоваться как в отдельности, так и в произвольном сочетании друг с другом, с добавлением к ним 2-7% винилбензола, а в качестве полярного неэлектролита - кубовые остатки производства бутиловых спиртов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Растворитель67,0-98,9Полярный неэлектролит1-30Поверхностно-активное вещество0,1-3,0

Состав для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений по третьему варианту, включающий растворитель, поверхностно-активное вещество и полярный неэлектролит, содержит в качестве растворителя жидкий продукт пиролиза марки Е-1, Е-3, Е-5 и/или углеводородную фракцию 30-180°С, полученную ректификацией указанного жидкого продукта пиролиза, а также углеводородную фракцию 145-180°С, полученную ректификацией жидкого продукта пиролиза марки Е-1, Е-3, Е-5,Е-13 или абсорбента марки А-8, или смеси жидких продуктов пиролиза марки Е-1 или Е-3, или Е-5 и Е-13, и абсорбента марки А-8, в произвольном сочетании друг с другом с добавлением к углеводородным фракциям 145-180°С винилбензола в количестве 2-7%, а в качестве полярного неэлектролита - кубовые остатки производства бутиловых спиртов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Растворитель67,0-98,9Полярный неэлектролит1-30Поверхностно-активное вещество0,1-3,0

В качестве полярного неэлектролита во всех вариантах используют кубовые остатки производства бутиловых спиртов (ТУ 2421-101-05766575-2001).

Поверхностно-активное вещество ПАВ представлено натриевой солью карбоксиметилированного этоксилата изононилфенола, выпускаемого по ТУ 2484-088-05766575-2001, или другими неионогенными ПАВ: ОП-7, ОП-10 (ГОСТ 8433-81), а также ПАВ - неонолы (ТУ 2483 077-05766801-98).

Повышение эффективности удаления АСПО предлагаемым составом обеспечивается, по-видимому, следующим механизмом его воздействия на отложения. При контактировании АСПО с растворителем 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, входящих в состав углеводородной части растворителя.

Содержащиеся в жидких продуктах пиролиза винилбензолы оказывают модифицирующее воздействие на смолистые компоненты АСПО. Эти углеводороды переходят и во фракцию 30-180°С, полученную ректификацией жидких продуктов пиролиза. В подтверждение этого вывода явилось создание составов с добавлением винилбензола к углеводородным фракциям, изначально его не содержащими (вариант 2). Благодаря этому удалось расширить сырьевую базу за счет использования малопригодных до этого отходов нефтехимического производства для производства высокоэффективных составов для удаления АСПО.

Такое заключение не вытекает с очевидностью из существующего уровня техники и поэтому может считаться соответствующим критерию патентоспособности "изобретательский уровень".

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 кубового остатка производства бутиловых спиртов с одной стороны позволяет расширить сырьевую базу, причем за счет использования отходов производства, с другой стороны увеличить в составе долю данного компонента и добиться тем самым более эффективного распределения ПАВ.

Процедура получения предлагаемого состава в каждом из примеров следующая. В колбу емкостью 150 мл последовательно добавляют углеводородную фракцию, содержащую винилбензол (вариант 1), или с предварительным его добавлением в углеводородную фракцию (вариант 2), или то и другое вместе (вариант 3), затем ПАВ и кубовый остаток производства бутиловых спиртов. Были приготовлены составы с различным соотношением компонентов по каждому варианту, данные сведены в таблицу 1, где примеры 1-18 относятся к первому варианту, примеры 19-34 ко второму варианту и примеры 35-40 к третьему варианту.

Для испытания были использованы три вида образцов АСПО, различающихся содержанием в них парафинов, смол и асфальтенов. Данные о составе испытуемых АСПО приведены в таблице 2.

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" (метод А и Б). Методика "А" предназначена для определения растворяющей и проникающей способностей в так называемых "жестких условиях" - когда при повышенной температуре отложения образуют плотный слой на поверхности металла. Методика "Б" предназначена для определения растворяющей и разрушающей способностей растворителя отложений, не подвергшихся термообработке.

Методика А. Отложения АСПО помещают в химический термостойкий стакан, который ставят в водяную баню с t=70-90°C (в зависимости от температуры плавления АСПО) и оставляют до полного расплавления отложений. Металлические пластины 10×55×2 мм из стали марки 20 обрабатывают шлифовальной бумагой №0, протирают ацетоном, высушивают и опускают в стакан с расплавленными отложениями так, чтобы пластина погрузилась в отложения на высоту 45 мм (Н). Затем вынимают пластину с нанесенными на нее отложениями и высушивают в течение 2 часов. Слой отложений должен быть толщиной 1,5-2,0 мм. В случае, если отложения наносятся тонким слоем, опускают пластину в расплавленные отложения в несколько приемов, при этом каждый слой предварительно высушивают в течение 20-30 минут. В стеклянный цилиндр наливают приготовленный состав в количестве 10 см³ и опускают туда пластину на % высоты (35 мм) нанесенного слоя (h). Через каждые 15-30 мин фиксируют изменения, которые происходят с отложениями в течение 2 часов: набухание, окрашивание растворителя, отслоение, очищенная поверхность в %. За 100% принимают поверхность отложений, нанесенных на высоту h. Для каждого образца проводят не менее двух параллельных испытаний.

Методика Б. В стеклянный цилиндр вместимостью 25 см³ наливают растворитель в количестве 10 см³. Из образцов АСПО формируют шарики диаметром 10-12 мм, которые после взвешивания на аналитических весах укладывают на металлическую сетку, которую помещают в стеклянный цилиндр с исследуемым растворителем. Испытания проводят 2 часа, при этом через каждые 15 минут фиксируют изменения физического состояния отложений. Если через 2 часа на сетке оставались отложения, то их вынимают из растворителя, высушивают и взвешивают на аналитических весах. Расчет эффективности растворителя проводят по следующей формуле:

где m - масса АСПО, взятая для эксперимента, г;

m_, - масса отложений после эксперимента, г.

Результаты испытаний сведены в таблицу 3.

Как видно из таблицы 3, все составы, и которые содержат винилбензол (вариант 1, примеры №1-18), и в которые он дополнительно вводится (вариант 2, примеры №19-34), и то и другое вместе (вариант 3, примеры №35-40), обладают высокой эффективностью удаления АСПО. Значительно худший результат показывает состав по прототипу (пример по прототипу см. в начале таблицы 3). По прототипу за тот же промежуток времени (согласно методике А) удаляется лишь 50-55% отложений.

Взаимозаменяемость компонентов для приготовления составов положительно сказывается на гибкости процесса их приготовления исходя из наличия (или отсутствия) того или иного продукта.

Для иллюстрации влияния винилбензола на растворяющую способность растворителей они были взяты в чистом виде (примеры 1, 2, 7, 8, 13, 14 вариант 1; примеры 19, 20, 29, 30 вариант 2; примеры 35, 36 вариант 3). Содержание в растворителе (вариант 1) или добавление к нему (вариант 2) уже 2% винилбензола значительно повышает эффективность удаления отложений в сравнении с прототипом, который не содержит винилбензола. Дальнейшее увеличение доли винилбензола слабо сказывается на повышении качества растворителя, см. примеры 2, 8, 14, 20, 30, где его содержание достигает 7% (максимальное содержание в жидких продуктах пиролиза), а эффективность удаления повышается только на 1-5%.

Из данной таблицы 3 также видно, что на эффективность составов сильное влияние оказывает доля содержащегося в них полярного неэлектролита. В примере №4, 6, 10, 12, 16 и 18 (таблица 1) его доля составляет 30%, при этом наблюдается самое эффективное удаление отложений практически со всех образцов. Если учесть, что полярный неэлектролит по данному изобретению является отходом нефтехимического производства, то помимо эффективности улучшаются и экономические показатели процесса удаления отложений в целом.

Таким образом, предлагаемые составы успешно решают задачу удаления АСПО при одновременном расширении сырьевой базы и улучшении технико-экономических показателей процесса за счет вовлечения отходов производства и повышения гибкости процесса приготовления составов.

Таблица 1
Данные о содержании ингредиентов в исследуемых составах№Содержание ингредиентов, мас. %Содержание винилбензолав углеводородной фракции, мас. %примераЖидкий продукт пиролиза
марки Е-1, Е-3, Е-5Углеводородная фракция 30-180°C, полученная ректификацией жидкого продукта пиролиза
марки Е-1, Е-3, Е-5Смесь жидких продуктов пиролиза марки Е-1, Е-3, Е-5 и углеводородной фракция 30-180°С, полученной ректификацией жидкого продукта пиролиза
марки Е-1, Е-3, Е-5ПАВПолярный неэлектролит, кубовые остатки производства бутиловых спиртов1100- --22100- --7398,9- 0,112467- 3302598,9- 0,117667- 33077-100 ---8-100 --79-98,9 0,11210-67 330211-98,9 0,11712-67 330713--100--214--100--715--98,90,11216--67330217--98,90,11718--673307

Таблица 1 (продолжение)
Данные о содержании ингредиентов в исследуемых составах№ примераСодержание ингредиентов, мас. %Содержание винилбензола в углеводородной фракции, масс %.Углеводородная фракция 145-180°С, полученная ректификацией жидких продуктов пиролиза марки Е-1, Е-3, Е-5Углеводородная фракция 145-180°C, полученная ректификацией абсорбента марки А-8Углеводородная фракция 145-180°С, полученная ректификацией жидкого продукта пиролиза марки Е-13Углеводородная фракция 45-180°С, полученная ректификацией смеси жидких продуктов пиролиза марок Е-1, Е-3, Е-5 и Е-13, и абсорбента марки А-8ПАВПолярный неэлектролит, кубовые остатки производства бутиловых спиртов19100   --220100   --72198,9   0,1122267   33022398,9   0,1172467   330725 67  330226 67  330727  67 330228  67 330729   100--230   100--731   98,90,11232   67330233   98,90,11734   673307

Таблица 1 (продолжение)
Данные о содержании ингредиентов в исследуемых составах№ примераСодержание ингредиентов, мас. %  Смесь углеводородной фракции 145-180°С, полученной ректификацией жидких продуктов пиролиза марки Е-1, Е-3, Е-5,Е-13, абсорбента марки А-8 и углеводородной фракции 30-180°С, полученной ректификацией жидких продуктов пиролиза марки Е-1, Е-3, Е-5ПАВПолярный неэлектролит, кубовые остатки производства бутиловых спиртовСодержание винилбензола в углеводородной фракции, мас. %35100--236100--73798,90,112386733023998,90,11740673307

Таблица 2
Данные о составе АСПО№образцаСостав АСПО, мас.%ПарафиныСмолыАсфальтеныАСПО-140,714,311,2АСПО-211,545,312,8АСПО-315,612,243,8

Таблица 3
Данные о свойствах известного и предлагаемого составов№ примера (по
табл.2)Эффективность растворения(метод А), %Эффективность растворения (метод Б), %АСПО-1АСПО-2АСПО-3АСПО-1АСПО-2АСПО-3По прототипу55655083,580,273,4161695884,382,075,1260716285,283,478.2365746583,689,182,5470796984,590,184,1566736684,789,783,0675817087,490,485,3781847982,685,379,4884868182,086,780,2983858381,785,481,71091898294,288,185,21198969099,195,694,7121001009510010097,51380837881,884,378,11482857781,184,279,11581838079,484,779,51693878193,286,484,31797957897,393,692,818100989910099,196,41963726086,785,077,82065736787,585,980,52167766785,490,484,42274827187,993,583,92369756886,590,385,72477847289,192,687,32573807186.592,984,22676837388,991,386,92771786985,692,183,82873807289,093,285,42963736086,284,578,13066726887,985,181,3

Таблица 3 (продолжение)
Данные о свойствах известного и предлагаемого составов№ примера (по табл.2)Эффективность растворения (метод А), %Эффективность растворения (метод Б), %АСПО-1АСПО-2АСПО-3АСПО-1АСПО-2АСПО-3По прототипу55655083,580,273,43168776586,289,985,33275837387,594,584,63370746885,991,185,43476847390,190,388,73583858183,585,279,13685877884,286,481,63783858381,586,781,53895898395,288,486,23998968098,395,694,84099978910097,296,9

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к составам для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО), и может быть использовано для удаления и растворения отложений парафина и асфальтосмолистых веществ в призабойной зоне пласта, с поверхности нефтепромыслового оборудования, в резервуарах и нефтесборных коллекторах, магистральных нефтепроводах. Технический результат - повышение растворяющей способности состава в отношении АСПО при высоких температурах, расширение сырьевой базы, в том числе и с привлечением отходов нефтехимического производства. Состав для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений содержит, мас.%: растворитель 67,0-98,9, полярный неэлектролит - кубовые остатки производства бутиловых спиртов 1-30, поверхностно-активное вещество 0,1-3,0. Состав по первому варианту содержит в качестве растворителя жидкий продукт пиролиза марки Е-1, Е-3, Е-5 или углеводородную фракцию 30-180°С, полученную ректификацией указанного жидкого продукта пиролиза, или их смесь в произвольном сочетании друг с другом. Состав по второму варианту содержит в качестве растворителя углеводородную фракцию 145-180°С, полученную ректификацией жидкого продукта пиролиза марки Е-1, Е-3, Е-5, Е-13 или абсорбента марки А-8, или смеси жидких продуктов пиролиза марок Е-1 или Е-3, или Е-5 и Е-13,и абсорбента марки А-8, при этом указанные углеводородные фракции могут использоваться как в отдельности, так и в произвольном сочетании друг с другом, с добавлением к ним 2-7% винилбензола. Состав по третьему варианту содержит в качестве растворителя жидкий продукт пиролиза марки Е-1, Е-3, Е-5 и/или углеводородную фракцию 30-180°С, полученную ректификацией указанного жидкого продукта пиролиза, а также углеводородную фракцию 145-180°С, полученную ректификацией жидкого продукта пиролиза марки Е-1, Е-3, Е-5, Е-13 или абсорбента марки А-8, или смеси жидких продуктов пиролиза марки Е-1 или Е-3 или Е-5 и Е-13 и абсорбента марки А-8, в произвольном сочетании друг с другом с добавлением к углеводородным фракциям 145-180°С винилбензола в количестве 2-7%. 3 н.п. ф-лы, 3 табл.

1. Состав для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений, включающий растворитель, поверхностно-активное вещество и полярный неэлектролит, отличающийся тем, что он содержит в качестве растворителя жидкий продукт пиролиза марки Е-1, Е-3, Е-5 или углеводородную фракцию 30-180°С, полученную ректификацией указанного жидкого продукта пиролиза, или их смесь в произвольном сочетании друг с другом, а в качестве полярного неэлектролита - кубовые остатки производства бутиловых спиртов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Растворитель67,0-98,9Полярный неэлектролит1-30Поверхностно-активное вещество0,1-3,0

Растворитель67,0-98,9Полярный неэлектролит1-30Поверхностно-активное вещество0,1-3,0