ИНГИБИТОР КОМПЛЕКСНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ АСФАЛЬТЕНОСМОЛИСТЫХ И ПАРАФИНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ И КОРРОЗИИ Российский патент 2013 года по МПК C09K3/00 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к средствам для предотвращения образования асфальтосмолопарафиновых отложений и коррозии в нефтепромысловом оборудовании при добыче, сборе и транспорте нефти.

Известен состав для защиты от коррозии в кислых и водно-солевых сероводородсодержащих средах - ингибитор коррозии на основе производных 2-алкилимидазолина для нефтегазодобывающей и нефтехимической отраслей промышленности в процессах добычи, подготовки и переработки нефти, газа и продуктов нефтехимии, а также металлургии и энергетике при различных видах кислотной обработки изделий и оборудования (Патент РФ №2135483, 1997).

Однако указанный состав не защищает систему от образования асфальтосмолопарафиновых отложений.

Известен ингибитор асфальтосмолопарафиновых отложений для парафинистых нефтей, который представляет собой продукт конденсации стеариновой кислоты и меламина при мольном соотношении соответственно от 1,0:1,0 до 3,0:1,0 (Патент РФ №2392294, 2009).

Недостатком данного состава является низкая ингибирующая активность.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому служит состав для удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений, содержащий ароматический растворитель, алифатический углеводородный растворитель и смесь оксиэтилированных моноалкилфенолов и сульфокислоты (Патент РФ №2137796, 1999).

Недостатками состава являются его недостаточная ингибирующая эффективность в отношении асфальтеносмолопарафиновых отложений и отсутствие ингибирующей способности в отношении коррозии низкоуглеродистой стали.

Целью изобретения является достижение у заявляемого состава одновременно двойного эффекта - эффективности как ингибитора парафиноотложений и ингибитора коррозии низкоуглеродистой стали, т.е. получение ингибитора комплексного действия (ИКД).

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение ингибирующей активности в отношении асфальтеносмолопарафиновых отложений и защитных свойств от коррозии металлов.

Поставленная техническая задача решается тем, что в составе ингибитора используют растворитель в виде смеси спиртовых и углеводородных соединений в равных долях и присадку в виде четвертичной аммониевой соли алкилимидазолина растительного масла и бензилхлорида общей формулы:

где R - радикал кислоты растительного масла (мас.%), выбранной из группы: каприловая, каприновая, лауриновая, миристиновая, пальмитиновая, пальмитолеиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая, арахиновая, линоленовая, гондоиновая, бегеновая, эруковая, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

присадка - 1,0-30,0 растворитель - 70-99

Углеводородные соединения выбраны из группы: бензол, толуол, ксилол, легкая пиролизная смола, побочный продукт производства стирола, бутилбензольная фракция или их смеси, а спиртовые соединения выбраны из группы: метанол, этанол, пропанол, изопропанол, бутанол или их смеси.

Легкая пиролизная смола Казанского производственного объединения "Оргсинтез" содержит, вес.%: бензол - 27,4; толуол - 14,9; ксилолы - 17,8; этилбензол - 2,0; изопропилбензол - 1,8; стирол + кумол + псевдокумол - 10,6; этилметилбензол - 3,0; альфаметилстирол - 1,6; гексан-гептан - 5,3; изопарафины С7-С9 - 8,3; нонан - 7,3.

Побочный продукт производства стирола содержит, вес.%: толуол - 10,5; этилбензолы - 51-62; изопропилбензол - 8-12; метилэтилбензол - 3-4; 1,2-диметил-4-этилбензол - 2-5.

Бутилбензольная фракция Казанского объединения "Оргсинтез" содержит, вес.%: бутилбензол - 60-75; изопропилбензол - 9-15; полиалкилбензолы - 10-25; псевдокумол - 8-13.

Эффективность ингибиторов коррозии и ингибиторов асфальтосмолопарафиновых отложений зависит от состава и взаимосвязи входящих в ингибитор компонентов. Наиболее эффективное их сочетание базируется на совместном использовании поверхностно-активного вещества (ПАВ) и специально подобранного растворителя. Для достижения поставленной цели в данном изобретении в качестве ПАВ использована четвертичная аммониевая соль алкилимидазолина кислот растительного масла и бензил хлорида общей формулы:

где R - радикал кислоты растительного масла (мас.%), выбранной из группы: каприловая, каприновая, лауриновая, миристиновая, пальмитиновая, пальмитолеиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая, арахиновая, линоленовая, гондоиновая, бегеновая, эруковая.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Готовят растворитель смешиванием этанола и бензола в равных пропорциях. В растворитель вводят четвертичную аммониевую соль алкилимидазолина и бензилхлорида с радикалом на основе каприловой кислоты (присадка) при следующем соотношении компонентов: присадка - 30%, растворитель - 70%.

Пример 2

Заявляемый ингибитор готовят смешиванием толуола и метанола в равных пропорциях (растворитель) с добавлением четвертичной аммониевой соли алкилимидазолина и бензилхлорида с радикалом на основе лауриновой кислоты (присадка) при следующем соотношении компонентов: присадка - 1%, растворитель - 99%.

Пример 3

Состав готовят путем смешивания четвертичной аммониевой соли алкилимидазолина и бензилхлорида с радикалом на основе пальмитиновой кислоты (присадка) и растворителя, приготовленного из смеси равных частей ксилола и пропанола при следующем соотношении компонентов: присадка - 3%, растворитель - 97%.

Пример 4

Состав готовят путем смешивания четвертичной аммониевой соли алкилимидазолина и бензилхлорида с радикалом на основе пальмитолеиновой кислоты (присадка) и растворителя, приготовленного из смеси равных частей легкой пиролизной смолы и изопропанола при следующем соотношении компонентов: присадка - 10%, растворитель - 90%.

Пример 5

Состав готовят путем смешивания четвертичной аммониевой соли алкилимидазолина и бензилхлорида с радикалом на основе каприновой кислоты (присадка) и растворителя, приготовленного из смеси равных частей побочного продукта производства стирола и бутанола при следующем соотношении компонентов: присадка - 20%, растворитель - 80%.

Пример 6

Готовят растворитель смешиванием этанола и бутилбензольной фракции в равных пропорциях. В растворитель вводят четвертичную аммониевую соль алкилимидазолина и бензилхлорида с радикалом на основе миристиновой кислоты (присадка) при следующем соотношении компонентов: присадка - 30%, растворитель - 70%.

Пример 7

Заявляемый ингибитор готовят смешиванием бензола, толуола, этанола и метанола в равных пропорциях (растворитель) с добавлением четвертичной аммониевой соли алкилимидазолина и бензилхлорида с радикалом на основе стеариновой кислоты (присадка) при следующем соотношении компонентов: присадка - 15%, растворитель - 85%.

Пример 8

Ингибитор готовят смешиванием ксилола, легкой пиролизной смолы, побочного продукта производства стирола, бутилбензольной фракции, этанола, пропанола, изопропанола и бутанола, в равных пропорциях (растворитель) с добавлением четвертичной аммониевой соли алкилимидазолина и бензилхлорида с радикалом на основе олеиновой кислоты (присадка) при следующем соотношении компонентов: присадка - 8%, растворитель - 92%.

Пример 9

Готовят растворитель смешиванием этанола, пропанола, бутанола, легкой пиролизной смолы, побочного продукта производства стирола и бутилбензольной фракции в равных пропорциях. В растворитель вводят четвертичную аммониевую соль алкилимидазолина и бензилхлорида с радикалом на основе линолевой кислоты (присадка) при следующем соотношении компонентов: присадка - 20%, растворитель - 80%.

Пример 10

Готовят растворитель смешиванием бутанола и бутилбензольной фракции в равных пропорциях. В растворитель вводят четвертичную аммониевую соль алкилимидазолина и бензилхлорида с радикалом на основе линоленовой кислоты (присадка) при следующем соотношении компонентов: присадка - 10%, растворитель - 90%.

Пример 11

Растворитель готовят смешиванием метанола, бутанола, толуола и бутилбензольной фракции в равных пропорциях. В растворитель вводят четвертичную аммониевую соль алкилимидазолина и бензилхлорида с радикалом на основе гондоиновой кислоты (присадка) при следующем соотношении компонентов: присадка - 2%, растворитель - 98%.

Пример 12

Растворитель готовят смешиванием бензола, толуола, ксилола, пропанола, изопропанола и бутанола в равных пропорциях. В растворитель вводят четвертичную аммониевую соль алкилимидазолина и бензилхлорида с радикалом на основе бегеновой кислоты (присадка) при следующем соотношении компонентов: присадка - 10%, растворитель - 90%.

Пример 13

Смешивают побочный продукт производства стирола, бутилбензольную фракцию, этанол и метанол в равных пропорциях, получая растворитель. В растворитель вводят присадку в виде четвертичной аммониевой соли алкилимидазолина и бензилхлорида с радикалом на основе эруковой кислоты (присадка) при следующем соотношении компонентов: присадка - 5%, растворитель - 95%.

Пример 14

Смешивают легкую пиролизную смолу, бутилбензольную фракцию, пропанол и метанол в равных пропорциях, получая растворитель. В растворитель вводят присадку в виде четвертичной аммониевой соли алкилимидазолина и бензилхлорида с радикалом на основе арахиновой кислоты (присадка) при следующем соотношении компонентов: присадка - 12%, растворитель - 88%.

Предлагаемый состав испытывался на эффективность в качестве ингибитора коррозии - оценивалась степень влияния на скорость коррозии образца низкоуглеродистой стали в пластовой воде с реагентами-смесями.

Определение скорости коррозии образца

Использован гравиметрический метод определения защитной способности ингибиторов при сплошной коррозии. Метод заключается в выдерживании образцов в течение установленного времени в специально подготовленной технологической жидкости. Оценивалась потеря массы образцов-свидетелей из Ст 20 за 5 часов в минерализованной воде, насыщенной CO₂ и содержащей 100 мг сероводорода с ингибиторами и без них.

Подготовка поверхности образцов в соответствии с требованиями ГОСТ 9.506-87. Образцы взвешивались на аналитических весах с точностью ±0,00001. Одновременно использовалось четыре ячейки. В ячейки помещалось по 250 мл модельной среды и устанавливалось по три образца. Температура 20±2°C.

Ингибитор добавлялся в коррозионно-активную среду до установки образцов-свидетелей. Концентрация ингибиторов в минерализованной воде менялась от 100 мг/л.

Определяли среднюю скорость коррозии в фоне (минерализованная вода) V_o и скорость коррозии с ингибитором V_и:

V_p=Δm/S·τ,

где Δm - средняя потеря массы образцов, г;

S - площадь поверхности образца, м²;

τ - время испытаний, ч.

Скорость коррозии в мм/год вычисляли по формуле:

V_h=8,76 V_p/ρ,

где 8,76 - коэффициент пересчета;

ρ - плотность металла, г/см³.

Влияние реагентов на скорость коррозии оценивалось по показателю - коэффициент торможения γ:

γ=V_o/V_и.

Полученные результаты сравнительных испытаний приведены в таблице 1.

Таблица 1 Влияние ингибиторов на скорость коррозии образцов стали с заявляемым составом (ингибитором ИКД) С=100 мг/л, в минерализованной воде с pH 5,8, общей минерализации 246 г/л № смеси Ингибитор Скорость коррозии, мм/год γ 1 Фон 0,2500 - 2 Пример №1 0,0112 21 3 Пример №2 0,0132 19 4 Пример №3 0,0139 18 5 Пример №4 0,0275 9,1 6 Пример №5 0,0463 5,4 7 Пример №6 0,0156 16 8 Пример №7 0,0167 15 9 Пример №8 0,0192 13 10 Пример №9 0,0208 12 11 Пример №10 0,0179 14 12 Пример №11 0,0227 11 13 Пример №12 0,0187 14 14 Пример №13 0,0198 13 15 Пример №14 0,0200 11

Полученные данные указывают на то, что заявляемый состав по торможению коррозии стали показывает высокую эффективность.

Эффективность реагентов как ингибиторов асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) определялась методом «холодного стержня». Перед экспериментом блок со стержнями выдерживается в морозильной камере при t -5-20°C. В предварительно взвешенные стаканы наливали по 50 мл нефти, стаканы с нефтью взвешивали и прогревали до 40-55°C в течение 30 минут, затем вводили реагент - ингибитор парафиноотложения из расчета 300 г/т нефти, интенсивно перемешивали в течение 1 минуты и выдерживали при температуре 40-55°C в течение 30 минут. Аналогично готовили контрольную пробу без реагента. Затем металлические образцы постепенно охлаждают до температуры 15-18°C. Стальные стержни перед испытаниями обезжиривали петролейным эфиром и ацетоном, затем помещали в морозильную камеру холодильника на 3-5 часов. В стаканы с предварительно подготовленными пробами опускали охлажденные стержни на 2-10 минут. Затем блок со стержнями и выделенными на них АСПО вынимали и взвешивали стаканы с нефтью, определяя по разности массу отложений на каждом стержне.

Расчет эффективности ингибитора АСПО (h) в процентах вычисляли по формуле:

h(%)=((m₀-m_i)·100)/m₀,

где m₀ - масса отложений на стержне в контрольном опыте (без реагента);

m_i - масса отложений на стержне в опыте с реагентом.

Определение эффективности ингибиторов асфальтосмолопарафиновых отложений проводилось методом "холодного цилиндра" на отложениях, отобранных со скважин Чутырско-Киенгопского месторождения Удмуртии.

Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 2 Сравнительная оценка ингибирующих свойств составов в отношении асфальтеносмолопарафиновых отложений Состав Степень эффективности, % Пример №1 81 Пример №2 79 Пример №3 83 Пример №4 89 Пример №5 85 Пример №6 81 Пример №7 82 Пример №8 91 Пример №9 84 Пример №10 87 Пример №11 89 Пример №12 82 Пример №13 78 Пример №14 80

Из таблицы видно, что эффективность предлагаемых составов высокая.

Применение предлагаемого ингибитора комплексного действия позволяет эффективно предотвращать образование высокомолекулярных отложений на поверхности нефтепромыслового оборудования, значительно продлевать межочистной и межремонтный периоды работы скважины и одновременно предотвращать коррозию оборудования.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может использоваться при эксплуатации нефтяных месторождений, осложненных образованием асфальтосмолопарафиновых отложений. Ингибитор состоит из смеси растворителя из спиртовых и углеводородных соединений и присадки в виде четвертичной аммониевой соли алкилимидазолина растительного масла и бензилхлорида общей формулы:

,

где R - радикал кислоты растительного масла, выбранной из группы: каприловая, каприновая, лауриновая, миристиновая, пальмитиновая, пальмитолеиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая, арахиновая, линоленовая, гондоиновая, бегеновая, эруковая. Соотношение компонентов в смеси, мас.%: присадка - 1,0-30,0; растворитель - 70-99. Изобретение позволяет предотвратить образование высокомолекулярных отложений на поверхности оборудования и коррозию металлов. 2 табл., 14 пр.

1. Ингибитор комплексного действия для предотвращения асфальтеносмолистых и парафиновых отложений и коррозии, включающий присадку и растворитель, отличающийся тем, что в качестве присадки используют четвертичную аммониевую соль алкилимидазолина растительного масла и бензилхлорида общей формулы:
,
где R - радикал кислоты растительного масла (мас.%), выбранной из группы: каприловая, каприновая, лауриновая, миристиновая, пальмитиновая, пальмитолеиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая, арахиновая, линоленовая, гондоиновая, бегеновая, эруковая, а в качестве растворителя используют смесь спиртовых и углеводородных соединений в равных долях при следующем соотношении компонентов, мас.%:
присадка 1,0-30,0 растворитель 70-99

2. Ингибитор по п.1, отличающийся тем, что углеводородные соединения выбраны из группы: бензол, толуол, ксилол, легкая пиролизная смола, побочный продукт производства стирола, бутилбензольная фракция или их смеси, а спиртовые соединения выбраны из группы: метанол, этанол, пропанол, изопропанол, бутанол или их смеси.