КОМПОЗИЦИОННЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ТРУБОПРОВОДОВ И РАЗДЕЛЕНИЯ СРЕД Российский патент 2008 года по МПК B08B9/02 F17D1/12 C08L33/26 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к трубопроводному транспорту нефти и нефтепродуктов, и может быть использовано для очистки внутренней поверхности трубопроводов от асфальтено-парафиновых отложений (АСПО), а также для разделения сред при вытеснении одной среды с помощью другой среды и при последовательной перекачке нефти и нефтепродуктов.

Известен состав гелевого разделительного поршня (ГРП) для очистки трубопровода, разделения сред на основе полиакриламида, нефтепродукта или легкой нефти, сшивающего агента (соли поливалентного металла), соли щелочного или щелочноземельного металла или их смеси и воды (см. RU 2209364, кл. F17D 1/12, оп. 2003).

Композиционный состав по аналогу хорошо зарекомендовал себя для трубопроводов постоянного диаметра, в том числе и большого, при непрерывном способе проведения процессов очистки внутренней поверхности трубопроводов от АСПО и разделении сред.

Недостатком состава является невысокая эффективность герметизации полости трубопроводов переменного диаметра, включающих повороты под прямым углом, так как в этом случае происходит нарушение сплошности ГРП, не способного в дальнейшем к самовосстановлению, а также проседание ГРП при остановках процесса вытеснения одной среды с помощью другой.

Наиболее близким аналогом по составу и достигаемому результату является композиционный состав для очистки трубопроводов и разделения сред, содержащий, мас.%: полиакриламида - 5,0-10,0, нефтепродукт - 5,0-8,0, соль минеральной кислоты (например, хлорид натрия) 2,0-10,0, сшивающий агент (соль поливалентного металла) - 0,003-0,005, порошкообразное производное формальдегида - 0,5-3,2, остальное - вода пресная (RU 2003112739, кл. В08В 9/027, оп. 2004).

Композиционный состав по прототипу хорошо зарекомендовал себя при непрерывном способе проведения процессов очистки внутренней поверхности трубопроводов переменного диаметра с поворотами под прямым углом от АСПО при использовании в качестве продавочного агента воды, подаваемой под давлением.

Недостатком состава является то, что он не обеспечивает высокий уровень герметизации полости трубы разделительным поршнем на основе этого состава, когда движение ГРП по трубе следует проводить с остановками (из-за большой протяженности нефтепровода, сложного рельефа местности, организационно-технических осложнений), т.е. при периодическом способе проведения процесса. При вынужденных остановках происходит проседание поршня, что ухудшает качество герметизации полости трубы.

Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данного изобретения, является повышение качества герметизации полости трубопровода переменного диаметра с поворотами под прямым углом при периодическом способе проведения очистки и разделении сред за счет использования вспенивающегося композиционного состава для разделительного поршня.

Данный технический результат достигается тем, что композиционный состав для очистки трубопровода и разделения сред, содержащий полиакриламид, нефтепродукт, соль минеральной кислоты, соль поливалентного металла, порошкообразное производное формальдегида и пресную воду, согласно изобретению он дополнительно содержит хлорид аммония и нитрит натрия при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

полиакриламид5,0-10,0нефтепродукт5,0-8,0соль минеральной кислоты2,0-10,0сшивающий агент (соль поливалентного металла)0,003-0,005порошкообразное производное формальдегида0,5-3,2нитрит натрия0,3-0,5хлорид аммония0,23-0,39вода преснаяостальное.

В качестве порошкообразного производного формальдегида могут быть использованы: параформальдегид и гексаметилентетрамин (уротропин).

В качестве нефтепродукта используют дизельное топливо.

В качестве соли минеральной кислоты - хлорид натрия.

В результате смешения компонентов образуется вспененный вязкоупругий материал, обладающий эффектом «памяти формы», который при движении по трубе полностью перекрывает ее «живое сечение» без нарушения сплошности ГРП при переходе из меньшего диаметра в больший и наоборот в случае крутых поворотов при использовании в качестве продавочных агентов воды и газа, подаваемых под давлением.

Поскольку технология формирования геля на основе указанного выше композиционного состава осуществляется таким образом, что вспенивание композиции завершается через 12-24 часа, то в течение этого времени не происходит усадки ГРП, что обеспечивает высокое качество герметизации трубопровода при периодическом способе проведения процессов разделения сред и очистки трубы от АСПО, которые продолжительны по времени и могут иметь остановки.

Конкретные примеры исполнения приведены в таблице 1.

Эксперименты по оценке эффективности предлагаемого композиционного состава по сравнению с аналогом и прототипом проводили на стенде, представляющем собой трубопровод переменного диаметра (15-25 мм) длиной 30 м, имеющий повороты под углом 90°.

До начала эксперимента на внутреннюю поверхность трубы наносили грязе-парафиновые отложения, предварительно отобранные из реальных магистральных нефтепроводов. Фиксировалась масса нанесенных отложений. Затем составляли композицию ингредиентов (состав и соотношение ингредиентов приведены в таблице 1) для формирования ГРП.

ГРП формировали на начальном участке трубы, при этом процессы сшивания и вспенивания проводили в статике. Время формирования поршня до кратности 1,1-1,15 составляло в зависимости от марки полиакриламида и температуры окружающей среды от двух до восьми часов.

После формирования поршня начинали его перемещение с помощью продавочных агентов: воздуха, подаваемого под давлением 0,3МПа или воды, подаваемой с расходом 1,7 литра в минуту.

Непрерывный способ проведения процессов разделения сред и очистки внутренней поверхности трубопровода от АСПО заключался в том, что движение ГРП по трубе происходило без остановок.

При периодическом способе после прохождения половины пути по трубопроводу движение ГРП останавливали на четыре часа, а затем продолжали с прежней скоростью.

Эффективность очистки стенок трубы от грязепарафиновых отложений после пропускания по ней ГРП определяли по количеству вынесенных из трубы отложений, отнесенных к количеству отложений в трубе до очистки.

Эффективность разделения сред оценивали по факту прорыва выталкивающих поршень воды или воздуха и по состоянию сплошности ГРП после прохождения его по трубопроводу.

Эффективность вытеснения нефти водой оценивали с помощью химического анализа проб воды на содержание остаточной нефти.

Из рассмотрения таблицы 1 следует:

1. Композиция по аналогу (п.1) при непрерывном способе проведения процесса на трубопроводах переменного диаметра с поворотами на 90° не обеспечивает высокого качества очистки нефтепровода от АСПО при использовании воды и воздуха в качестве продавочных агентов (эффективность очистки 28 и 8% соответственно).

2. Композиция по прототипу (п.2) обеспечивает достаточную эффективность при непрерывном способе очистки трубопровода с помощью воды (69-79%). При использовании в непрерывном процессе в качестве продавочного агента воздуха и при периодическом проведении процесса очистки и разделении сред происходит нарушении сплошности ГРП, прорыв продавочных агентов из-за нарушения герметичности вследствие проседания ГРП во время остановок.

3. Предлагаемая композиция (пп.3-7) является достаточно прочной и эластичной системой. Она обеспечивает высокую эффективность разделения сред при непрерывном и периодическом способах ведения процесса: в вытесненной ГРП воде нефть не обнаружена при использовании любого из продавочных агентов. Композиция обеспечивает высокую эффективность очистки трубопровода от АСПО: при непрерывном процессе - 68-90%, при периодическом процессе - 60-88%.

4. Отклонение от заявленного состава композиции в сторону уменьшения (п.8) или увеличения (п.9) приводит к прорыву воздуха, нарушению сплошности ГРП, ухудшению качества очистки и разделения сред.

Кроме этого, на реальном трубопроводе диаметром 500 мм и длиной 6 км была проведена работа по освобождению трубопровода от нефтепродукта.

Освобождение трубопровода с использованием ГРП по прототипу привело к прорыву воды при временной остановке за счет проседания геля.

Очистка трубопровода с использованием ГРП по настоящей заявке даже при временной остановке перекачки была качественной (прорыва выталкивающей воды не наблюдалось).

Проведенный заявителем поиск по научно-технической и патентной литературе и выбранный при этом прототип позволяет выявить отличительные признаки в заявленном техническом решении, следовательно, заявленное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения «новизна», а проведенный заявителем дополнительный поиск известных технических решений с целью обнаружения в них признаков, сходных с признаками отличительной части формулы заявленного технического решения, показал, что введение дополнительных компонентов позволяет получить свойства у заявленного технического решения, которые не совпадают со свойствами, проявленными указанными признаками в известных технических решениях, чем обуславливается достижение заявленного положительного эффекта, следовательно, заявленное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения «изобретательский уровень». Сочетание только всех предложенных компонентов (мас.%) позволяет получить композицию ГРП, которая эффективно работает при периодическом способе очистки трубопроводов и разделении сред.

Состав предназначен для очистки трубопроводов и разделения сред и относится к нефтяной промышленности, а именно к трубопроводному транспорту нефти и нефтепродуктов. Композиционный состав содержит: полиакриламид, нефтепродукт, соль минеральной кислоты, сшивающий агент, порошкообразное производное формальдегида, нитрит натрия, хлорид аммония и пресную воду. Техническим результатом является повышение качества герметизации полости трубопровода переменного диаметра с поворотами под прямым углом при периодическом способе проведения очистки и разделении сред. 1 табл.

Композиционный состав для очистки трубопроводов и разделения сред, содержащий полиакриламид, нефтепродукт, соль минеральной кислоты, соль поливалентного металла, порошкообразное производное формальдегида и пресную воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хлорид аммония и нитрит натрия при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

полиакриламид5,0-10,0нефтепродукт5,0-8,0соль минеральной кислоты2,0-10,0сшивающий агент (соль поливалентного металла)0,003-0,005порошкообразное производное формальдегида0,5-3,2нитрит натрия0,3-0,5хлорид аммония0,23-0,39пресная водаостальное