ФЛЮОРЕСЦИРУЮЩИЙ ИНДИКАТОР ДЛЯ МАРКИРОВКИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ И СПОСОБ МАРКИРОВКИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 2016 года по МПК G01N33/00 G01N21/64 

Изобретение относится к области маркирования нефти и нефтепродуктов, а именно к соединениям для маркирования нефти и нефтепродуктов, а также к способам идентификации нефтепродуктов, и может быть использовано для мониторинга транспорта нефти и нефтепродуктов, в частности для контроля потоков нефти в нефтепроводах, контроля автомобильного транспорта с углеводородной продукцией, для своевременного обнаружения утечки и хищения продукции, а также для локализации последствий происшествия. Кроме того, составляющей настоящего технического решения является сбор доказательной базы в случае обнаружения хищения нефти и нефтепродуктов для дальнейших следственных действий.

Областью применения технологии контроля нефти и нефтепродуктов являются нефтепроводы, пункты сбора и раздачи нефти и нефтепродуктов, автомобильный, железнодорожный и иной транспорт с углеводородной продукцией.

Известен (RU, 2149887, опубл. 27.05.2000) флуоресцентный маркер для нефтепродуктов, представляющий собой производное 2(3Н)фурана. Также в патенте раскрыты состав композиции, включающей нефтепродукт и определенное количество маркера, способ маркировки нефтепродукта, способы идентификации нефтепродукта и жидкий маркер для жидких нефтепродуктов.

Известное техническое решение недостаточно эффективно вследствие уменьшения флуоресценции маркера другими цветными добавками, поэтому необходимо использование дополнительной экстрагирующей среды, в состав которой входят разделители фаз и рН - буферные соли. Все это значительно усложняет и удлиняет процесс идентификации нефтепродукта.

Известна (US, патент 4735631, опубл. 12.10.1988) композиция, включающая нефтепродукт и определенное количество маркера, выбранного из группы, образованной 2-амино-1,4-дигидроксиантрахинонами.

Данное техническое решение недостаточно эффективно вследствие использования трудоемкого способа идентификации нефтепродуктов с использованием 2-амино-1,4-дигидроксиантрахинонами в качестве маркера.

Известны (RU, патент 2159269, опубл. 20.11.2000) композиция, включающая нефтепродукт и маркер, способ и раствор для маркирования нефтепродукта и способ идентификации нефтепродукта. В качестве маркера предложено использовать вещество, которое приобретает цвет при контакте с проявляющим реагентом. Маркер в нефтепродукт вводят в жидком состоянии в количестве от 0,5-100 м.д. Раствор для маркирования нефтепродукта содержит маркер и растворитель.

К недостаткам известного технического решения следует отнести сложный способ идентификации нефтепродукта, необходимость использования большого объема нефтепродукта для идентификации, а также использование в качестве маркера синтезированного химического соединения, растворимого в воде, что требует осторожности при использовании.

Наиболее близким аналогом разработанного технического решения можно признать статью (Н.М. Трунов, A.M. Никаноров и М.Г. Тарасов. Многоцветные флуоресцентные трассеры для исследования гидродинамических процессов в нефтяных пластах) (цит. по http://hydiOpetroleum.ru/conference/actual/ac36.pdf). Для исследования гидродинамических процессов в нефтяных пластах предложено использовать многоцветные флуоресцентные трассеры, представляющие собой квазиколлоиды - микроскопические дисперсионные полимерные частицы сферической формы с диаметром меньше одного микрона, способные генерировать флюоресцирующее излучение под действием излучения.

Недостатками известного технического решения следует признать непригодность для экспресс-контроля нефти и нефтепродуктов из-за сложности выделения трассера из нефти или нефтепродукта, а также аппаратурную сложность проведения анализа на обнаружение трассера.

Техническая задача, решаемая посредством разработанного технического решения, состоит в разработке методики технологии контроля нефти и нефтепродуктов.

Технический результат, получаемый при реализации разработанного технического решения, состоит в разработке экспресс-метода обнаружения утечки и хищения нефти и нефтепродуктов, а также для локализации места происшествия.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать флюоресцирующий индикатор для маркировки нефти и нефтепродуктов, представляющий собой суспензию дисперсионных полимерных частиц, содержащих флюоресцентный краситель, в форме квазиколлоидов в углеводородном растворителе, способных генерировать флюоресцирующее излучение под действием излучения, причем использованы флюоресцентные красители, способные генерировать флюоресцирующее излучение под действием УФ-излучения ближнего диапазона, размер квазиколлоидных частиц составляет от 10 до 500 мкм при содержании флюоресцентного красителя в частице от 3 до 90% масс. Полимерная составляющая квазиколлоида обычно представляет собой полиэтилен или полипропилен, хотя возможно использование полистирола и других нерастворимых в нефти и нефтепродуктах полимеров. Предпочтительно индикаторы маркируют различными флюоресцирующими красителями.

Использование в индикаторах (трассерах) флюоресцентных красителей, способных генерировать флюоресцирующее излучение под действием ближнего УФ, позволяет просто и быстро провести идентификацию индикатора с использованием всего лишь стандартной и широко доступной лампы УФ-освещения. Использование полимерных частиц размером от 10 до 500 мкм, предпочтительно порядка 100 мкм, облегчает и ускоряет процесс выделения идентификатора из нефти и нефтепродукта, поскольку отделение индикаторов от нефти или нефтепродукта с использованием фильтровального материала - достаточно простая и быстрая операция. Использование содержания флюоресцентного красителя в частице от 3 до 90% масс. независимо от размера частицы (и, следовательно, площади ее поверхности) обеспечивает достаточное флюоресцирующее свечение частицы.

Также для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ маркировки нефти и нефтепродуктов, включающий введение на стадии нефтедобычи, транспортировки или нефтепереработки в нефть или нефтепродукт флюоресцирующего индикатора с последующим контролем содержания в них флуоресцирующего индикатора, причем в качестве флюоресцирующего индикатора используют суспензию дисперсионных полимерных частиц в форме квазиколлоидов в углеводородном растворителе, способных генерировать флюоресцирующее излучение под действием УФ-излучения ближнего диапазона, размер квазиколлоидных частиц составляет от 10 до 500 мкм при содержании флюоресцентного красителя в частице от 3 до 90% масс., причем контроль содержания флюоресцирующего индикатора осуществляют путем отделения на фильтровальном материале флюоресцирующих индикаторов от нефти или нефтепродукта и освещения их УФ-излучением ближнего диапазона.

Введение флюоресцирующих индикаторов на стадии нефтедобычи, транспортировки или нефтепереработки в нефть или нефтепродукт обеспечивает возможность контроля наличия хищения или утечки нефти и нефтепродукта на всех стадиях транспортировки и хранения нефти и нефтепродукта.

Использование контроля содержания флюоресцирующего индикатора путем отделения его на фильтровальном материале от нефти или нефтепродукта и освещения их УФ-излучением ближнего диапазона позволяет значительно ускорить и упростить процесс определения хищения и утечки нефти и нефтепродукта.

В качестве флюоресцентного красителя могут быть использованы флуорисцин, диоксифлуоран, уранин А, флюорит и другие флуоресцентные или люминесцентные красители минерального или органического происхождения.

Основным преимуществом предлагаемой технологии является возможность быстро провести экспресс-анализ на наличие маркеров. Это позволит доказать принадлежность нефти заказчику и предоставит достаточно оснований для дальнейших действий.

Цветные маркеры вводятся в систему сбора и транспортировки нефти в любом месте:

- на устье отдельных скважин;

- на групповых замерных установках, дожимных насосных станциях, на центральных пунктах сбора нефти;

- отдельных участках трубопровода и т.д,

при этом разные участки транспорта нефти помечают маркерами разных цветов.

Технология мониторинга, базирующаяся на использовании флуоресцентных частиц в качестве маркеров, обладает высокой чувствительностью, а также простым и удобным способом обнаружения частиц.

Узловые точки системы транспортировки нефти (такие как пункты приема нефти, пункты налива нефти, маршруты следования нефтевозов с нефтью и др.) наиболее интересны с точки зрения контроля за возникающими хищениями нефти и незаконными врезками в нефтепроводы, а также работой неконтролируемых мини-НПЗ, не представляющих отчетность по своей производственной деятельности. Поэтому в таких точках следует производить контроль маркеров, включающий в себя качественный либо количественный анализ на содержание маркеров. Подобный анализ позволит определить:

- хищение нефти на участке между вводом маркеров и пунктом контроля;

- произошло ли хищение нефти;

- объем утечек.

Анализ наличия маркеров производят экспресс-методом и, при необходимости, подтверждают лабораторными исследованиями.

Экспресс-анализ производят непосредственно на месте с минимальным набором необходимых средств. Пробу отфильтровывают через фильтровальный материал (бумагу, мембрану и т.д.), после чего определяют количество частиц в осадке визуально с использованием ближнего УФ источника изучения (стандартный УФ фонарь). Для более точного определения количества частиц в пробе возможно проведение лабораторных исследований.

При этом экспресс-анализ позволяет определить и количественные показатели, то есть количество частиц в пробе, что напрямую связано с объемами промаркированной нефти.

Разработанное техническое решение может быть использовано следующим образом.

Во время измельчения полиэтилена добавляют флюоресцентный краситель (или смесь флюоресцентных красителей) и известным образом (http://www.ngpedia.ru/id287991p3.html) формируют квазиколоидные частицы. Полученные квазиколлоиды суспендируют в углеводородном раствортеле (бензине) при содержании квазиколлоидов от 0,01 до 90% масс. с получением маркера (трассера) для нефти и нефтепродуктов.

Использование маркеров для мониторинга трубопроводных систем приведено ниже.

На одном из участков трубопроводной системы производят дозированный впрыск маркирующего вещества, в основе которого флуоресцентный мелкодисперсный маркер со средним размером частиц 100 мкм. Маркирующую смесь предпочтительно добавляют к веществам (ингибиторы, ПАВ и т.д.), которые уже вводят в нефтепровод с используемых имеющихся на данном участке трубопровода дозирующих систем. Возможно также создание отдельной вставки в нефтепровод со входом под дозирующий насос (например, гидропоршневой мембранный дозирующий насос DMH компании «Grundfos Alldos», или мембранно-поршневой насос серии R 409-КМ компании «Sera»), который будет осуществлять дозацию только маркирующей смеси.

В дальнейшем приведен пример конкретного использования разработанного способа на участке трубопровода - «СП-X» - «СП XX» - «Цех XXX».

Количество используемой индикаторной смеси составляет примерно 20 литров в сутки. При этом концентрация частиц квазиколлоидов в нефтепроводе на выходе из «СП-Х» - 70 частиц/литр, при расходе нефти на выходе из «СП-Х» 756 м³/сут. Поскольку на участке между «СП-Х» и «СП-ХХ» происходит слияние двух трубопроводов, расход нефти на выходе из «СП-ХХ» увеличивается до 1057 м³/сут, вследствие чего концентрация частиц квазиколлоидов уменьшается до 50 частиц/литр на участке между «СП-XX» и «Цех XXX».

В случае, если произошло хищение нефти из трубопровода, и нефть привезли на пункт сдачи, то после проведения экспресс-анализа (объем пробы - 0.2-0.5 л) непосредственно на пункте сдачи легко доказать, что эта нефть ворованная и принадлежит заказчику. Это будет достаточным основанием для дальнейшего задержания и принятия действий. Также по количеству маркеров можно определить участок, на котором произошло хищение.

В случае хищения нефти на участке между «СП-Х» и «СП-ХХ» концентрация частиц маркера в похищенной нефти будет 70 частиц/литр, в случае хищения нефти на участке между «Цех XXX» и «СП-ХХ» концентрация частиц маркера в похищенной нефти будет 50 частиц/литр.

Использование маркеров для мониторинга автомобильного транспорта приведено ниже.

При заполнении нефтевозов нефтью, взятой из транспортной системы, дополнительная маркировка не требуется. В противном случае в нефтевоз добавляется маркирующая смесь из расчета 0,025 литров на 1 м³ нефти. Для контроля принадлежности нефти к маркированной проводят такой же отбор пробы объемом 0.2-0.5 литр непосредственно на месте с последующим отделение маркировочной смеси от нефти и определением наличия частиц маркера самым простым методом - визуально, с помощью подсветки осадка ближним УФ источником света. Также впоследствии возможно проведение лабораторных исследований.

Преимущества и особенности флуоресцентных дисперсионных индикаторов:

- Высокая чувствительность метода определения новых маркеров (не хуже, чем у метода радиоизотопов).

- В одном эксперименте можно использовать несколько различающихся по цвету флуоресценции маркеров.

- Расходы трассирующих веществ в обычных экспериментах чрезвычайно малы.

- Экологическая и санитарно-гигиеническая безопасность.

- Полимерные материалы, из которых приготавливаются дисперсионные индикаторы, обладают устойчивостью к действию флюидов в термобарических условиях транспортировки.

Группа изобретений относится к области маркирования нефти и нефтепродуктов и может быть использована для мониторинга транспорта нефти и нефтепродуктов, в частности для контроля потоков нефти в нефтепроводах, контроля автомобильного транспорта с углеводородной продукцией, для своевременного обнаружения утечки и хищения продукции, а также для локализации последствий происшествия. Флюоресцирующий индикатор представляет собой суспензию дисперсионных полимерных частиц, содержащих флюоресцентный краситель в форме квазиколлоидов в углеводородном растворителе, способных генерировать флюоресцирующее излучение под действием излучения. Использованы флюоресцентные красители, способные генерировать флюоресцирующее излучение под действием УФ-излучения ближнего диапазона, размер квазиколлоидных частиц составляет от 10 до 500 мкм при содержании флюоресцентного красителя в частице от 3 до 90% масс. Также представлен способ маркировки нефти и нефтепродуктов. Достигается возможность экспресс-контроля нефти и нефтепродуктов, а также повышение надежности. 2 н.п. ф-лы.

1. Флюоресцирующий индикатор для маркировки нефти и нефтепродуктов, представляющий собой суспензию дисперсионных полимерных частиц, содержащих флюоресцентный краситель в форме квазиколлоидов в углеводородном растворителе, способных генерировать флюоресцирующее излучение под действием излучения, отличающийся тем, что использованы флюоресцентные красители, способные генерировать флюоресцирующее излучение под действием УФ-излучения ближнего диапазона, размер квазиколлоидных частиц составляет от 10 до 500 мкм при содержании флюоресцентного красителя в частице от 3 до 90% масс.

2. Способ маркировки нефти и нефтепродуктов, включающий введение на стадии нефтедобычи, транспортировки или нефтепереработки в нефть или нефтепродукт флюоресцирующего индикатора с последующим контролем содержания в них флуоресцирующего индикатора, отличающийся тем, что в качестве флюоресцирующего индикатора используют суспензию дисперсионных полимерных частиц в форме квазиколлоидов в углеводородном растворителе, способных генерировать флюоресцирующее излучение под действием УФ-излучения ближнего диапазона, размер квазиколлоидных частиц составляет от 10 до 500 мкм при содержании флюоресцентного красителя в частице от 3 до 90% масс., причем контроль содержания флюоресцирующего индикатора осуществляют путем отделения на фильтровальном материале флюоресцирующих индикаторов от нефти или нефтепродукта и освещения их УФ-излучением ближнего диапазона.