Способ предотвращения отложения сульфата кальция в нефтепромысловом оборудовании Советский патент 1986 года по МПК C02F5/14 C02F103/06 

ионов кальция с аминоме- тиленфосфоновой кислотой и константы образования молекулярных форм амино- метиленфосфоновсй кислоты с зародышем сульфата кальция, ингибирующих зародышеобразование; и Б - константы, ,292, 8 2,643;

Изобретение относится к нефтяной промьшшенности и может быть использовано для предотвращения отложения сульфата кальция в скважинах, промысловых системах сбора, транспортировки и подготовки нефти

Цель изобретения - сокращение расхода ингибитора при одновременном сохранении высокого защитного эффекта.

В качестве аминометиленфосфоновых кислот для ингибирования отложения сульфата кальция могут быть использованы нитрилотриметиленфосфоно- вая кислота (НТФ), этилендиамин- N,N,N ,N -тетраметиленфосфоновая кислота (ЭДГФ), 2-рксипропилен-1,3- диамино-К,Ы,Ы ,N -тетраметиленфосфоновая кислота (ДПФ),

Приме р. Создают пересьпцен- ные растворы по сульфату кальция смешением эквивалентных количеств сульфата натрия и хлорида кальция (температура 40°С). Начальная концентрация по сульфату кальция в опытах составляет 7,0; 7,5; 8,0 г/л, а пересьлдение соответственно составляет 2,33; 2,50, 2,66.

Далее в пересыщенные растворы сульфата кальция вводят добавки ингибиторов солеотложения(НТФ, ЭДТФ, ДМФ) в количествах, определенных расчетным путем из системы уравнений

Ac l IlKi-Ki- l ).

i-t| Пз 1

1)

-

Uu с„/с„ )

исходная концентрация

сульфата кальция в раст-/ воре, превьшающая насыщенную концентрацию сульфата кальция для данного типа вод и конкретной температуры, моль/л;

равновесная концентрация сульфата кальция в

растворе, моль

/л.

tx,- ACoK i.

x- i-x/ t

f,

tx

01

Ct

гх,.,,Хг «|:

S1

10 t(P XO,MO- ) ,

cy)

0

5

0

где X,,X - равновесные концентра-- ции аминометиленфосфо- новой кислоты и протона соответственно; Хо, - исходная концентрация аминоме тиленфосфоновой кислоты, необходимая для увеличения индукционного периода кристаллизации сульфата кальция;

Р - основность аминомети- ленфосфоновой кислоты;

h - количество молекулярных форм аминометилен- фосфоновой кислоты с зародьпием сульфата кальция;

h - количество всех молекулярных форм;

I - индукционный период

кристаллизации сульфата кальция;

V( u стехиометрические коэф- QI ,0 1 п-

фициенты реакции образования молекулярных форм из компонентов системы;

1 С 1 - константы протонирова- ния аминометиленфосфоновой кмслоты, константы устойчивости комплексов ионов кальция с аминометиленфосфоновой кислотой и константы образования молекулярных форм аминометиленфосфоновой кислоты с зародьппем сульфата кальция, ингибирующих зародышеобразование; А и Е) - константы, Л 1,292,

,643;

Со- исходная концентрация сульфата кальция в растворе,-моль/л; Ср - равновесная концентрация сульфата кальция в растворе, моль/л. В систему уравнений, обеспечиващих определение необходимого коли-

I

I

115,02

5116,93 3 4 89,03

4 5 102,58

6131,47 5 6 113,71

2U61 , 4

чества ингибитора, в качестве параметров входят константы комплексо- образования аминометиленфосфоната с ионом кальция, зародьшем кристалли- J веской фазы сульфата кальция и вели- «ина пересыщения по сульфату кальция.

Производят введение под давле- 10 :нием в продукцию скважины расчетного количества ингибитора, а в качестве ингибиторов используют соединения, выбранные из группы нитрило- триметиленфосфоновой, этилендиамин- 15 N,N,N ,N -тетраметиленфосфоновой и 2-оксипропилен 1,3-диамино-Н,К,Н ,N - тетраметиленфосфоновой кислот.

Числовые значения параметров, 20 входящих в систему уравнений, приведены в табл.1.

; Т а б л и ц а 1

79,65

94,82

Расчет необходимого количества ингибитора для стабилизации пересыщенного раствора по сульфату кальция, приводимого по системе уравнений (I-III), не может быть осуществлен без учета влияния пересыщения раствора по СаЗОц, типа использованного ингибитора и его комплексообра- эующих свойств. Увеличение концентрации ингибитора в 10 раз при пере- сьпцении по сульфату кальция 2,66 приводит к увеличению индукционного пеПо заданным величинам индукционного периода кристаллизации сульфата кальция ( столбец 5) решеннем сисриода в 10 раз, а изменение пересыщения по сульфату кальция с 2,33 до 2,66 приводит к снижению ивдукцион- него периода в 2,5 раза.

Индукционный период кристаллизации определяют по изменению начальной концентрации сульфата кальция в растворе во времени методом химического (трилонометрического) анализа.

Полученные данные приведены в табл.2.

Таблица 2

темы уравнений (I-III) бьти рассчитаны концентрации добавок аминоме- тиленфосфонатов (столбец 4) для

водных систем с различным пересьпце- нием по сульфату кальция.

Правильность данных индукционных периодов приведена в 6. табл.2.

Из данных, приведенных в табл.2, видно, что предлагаемый способ позвляет оптимизировать процесс ингиби- рования отложений сульфата кальция за счет обоснования необходимого расхода ингибитора при заданном врени ингибирования.

В связи с там, что увеличение индукционного периода кристаллизации сульфата кальция более 250 мин не имеет практической значимости в нефтепромысловой практике, оптимальной концентрацией ингибирую- щих добавок из класса аминометилен- фосфонатов является 1,0 мг/л мине- рализованной пластовой воды.

Известное техническое решение предлагает использовать ингибирую- щие добавки в концентрации не менее 10 мг/л, т.е. необоснованно увели- чена концентрация ингибитора соле- отложений в IО раз.

Эффективность предлагаемого способа иллюстрируется на реальной минерализованной воде следующего состава, мг-экв/л:

К- Na- ,

Mg

сг

НСОа

sor

996,50 129,77 65,79 1099,92 0,79

-,91,36

Пересыщение данной воды по сульфату кальция составляет 1,27 (Сц данной воды по СаЗОц 0,0457 моль/л Со данной воды по CaSOj,0,0359 моль Далее, задав время, в течение которого указанная минерализованная пластовая вода должна быть в стабилном состоянии (100 и 200 минУ, рас- считьтают решением системы уравнений необходимое количество ингибиторов из группы НТФ, ЭДТФ; ДПФ.

Правильность расчетов была подтверждена экспериментами на минерализованной пластовой воде.

Полученные данные приведены в

табл.3.

Таблица 3