Состав полимерной очистной пробки для депарафинизации нефтепроводов продолжительной эксплуатации Советский патент 1991 года по МПК C09K3/00 

Изобретение относится к физико-химическим средствам удаления парасЬино- смолистых и неорганических отложений и может быть применено в нефтяной промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Целью изобретения является повышение степени параллельного удалении парафиносмолистых и неорганических отложений из полости давно смонтированных эксплуатируемых нефтепроводов.

Поставленная цель достигается тем, что состав дополнительно содержит твердый абразивный наполнитель, связанный сплошной структурной полимер ной эластичной сеткой при следующем соотношении компонентов, мас.%: по- лиакриламид (ПАА) 0,8-2,5; формальдегид (CHjO) 0,3-0,6; соляная кислота

полняют состав 1 абра фракции 0,2-4 мм в к 80 мас.%. Получаемый ние 1-20 сут подают н ных станций и оставле линию или камеру скре вода. Полученный сост мас.%: ПАА 1; НС1 0,2

0,01-0,1; абразивный наполнитель (пе- Q песок 80 и вода 18,3,

сок) 40-80; вода остальное (до 100).

При использовании состава протекание реакции во времени происходит в течение сут на поверхности абразива, при этом вязкость повышается л 10-100 раз вследствие поперечной сшивки макромолекул ПАА до полимети- лолакримида (ПМАА) и абразива мети лольными мостиками. Дальнейшее повыПри повышении конц с 0,8 до 2,5 мас.% и с 0,8 до 0,6 мас.% по каемость, увеличивает )5 прочность и адгезия П также обеспечивается и обратимое подвижное ремещение в трубах, н сопротивлениях. Повыш

полняют состав 1 абразивом (песком) фракции 0,2-4 мм в количестве 80 мас.%. Получаемый состав в тече ние 1-20 сут подают на выкид насосных станций и оставленную выкидную линию или камеру скребков нефтепровода. Полученный состав 1 содержит, мас.%: ПАА 1; НС1 0,2;-СН20 0,6;

песок 80 и вода 18,3,

При повышении концентрации ПАА с 0,8 до 2,5 мас.% и формальдегида с 0,8 до 0,6 мас.% понижается расте- каемость, увеличивается эластичность, прочность и адгезия ПМАА-состава, а также обеспечивается высокая очистка и обратимое подвижное поршневое перемещение в трубах, насосах и местных сопротивлениях. Повышение содержания

Изобретение относится к ° тстятым на основе полилкриплмид i (ПАЛ) дпп очистки попосчи эксплуатируемых неЛ тепроводов и быть использовано в негЬтянон промышленности. С целью повышения степени параллельного удаления параЛиносмолистых и неорганических отложений из давно смонтированных нефтепроводов состав содержит. мас.%: ПАА 0,8-1,8; Лорчальдегид () 0,3-0,6; соляная кислота 0,01- 0,1; абразивный наполнитель (песок) +0-80; вода остальное. В составе токлет реакция хонденсаци п объеме с покрытием абразивной сплошной структурной сеткой ограниченно сшито го получаемого полиметилолакримзда. Опт мальное содержанУ € КОМПОНРНТОВ в вМР следующее, %: ПАА 1,2-1,4; СН40 0,35-0,45; НС1 0,02-0,05; абрт- зипный наполнитель 65-75. Состав го- товчт перемешиванием в центр бежном | ягосе или в полевых условиях с испод аованием существующей насосной техники, п песчаный наполнитель эасы- паки в ГОТОВУЮ вязкую смесь полимети- лолакримида, разбавленную водоГ на стадиям адгезионно-когезиоаного ба- танса и повышении вязкости с 0,I до 3 100 Пч С. гостар подают в сткаюче1 чын участок в течение 1-2О сут. Передав- лчвание в нефтяной поток 850 п опти- нального соегпва выносит 128 м смо- лоппрафинов и механических г.риме-сей, а 1150 л свыше 500 т осадков из ре зериных ниток нефтепровода диаметром 1220 мм; сокращает потери давления на 0,04-0,06 МПа, стабилизирует в течение 90 сут режим эксплуатации; на промысловом нефтепроводе диаметром 150 мм повышает пропускную способность до 20% подачей 450 л предлагаемого состава. 2 табч. а (Л С

шение вязкости в 100-1000 раз предуп- 20 абразива с 60 до 80 мас.% увеличивает

реждают дополнительным введением воды, абразивного наполнителя и снижением параметра рН. Состав имеет ограниченное число сшивок и межмолекулярных зацеплений на стадии равенства или незначительного превышения сил ко гезии над силами адгезии. Очистные свойства выражаются в коллоидно-химическом и поршневом действии состава.

По мере роста прочности осадков рыхлые, спресованные и прочные приме няртт в качестве депарафинизаторов нефтепроводов соответственно составы 1-3 при следующих граничных (составь1 1-3) и средних состав 2) значениях содержания компонентов, представленных в табл.1.

Пример 1. Получение и применение состава при нижних граничных однозначных значениях содержания компонентов.

Гранулированный или гелеобразный технический полиакриламид загружают в емкость, залитую до 0,3 высоты водой на набухание, а затем подключают мощный центробежный насос тит 6к.

В центробежном насосе типа 6к (4ф) растворяют в воде технический ПАА до 1,0% концентрации, прибавляют 0,1% соляной кислоты и 0,6% формальдегида. Исходная смесь в течение 6- 8 сут повышает свою вязкость с 0,1 до 20 Пл.с и адгезионное давление с 0,1 до 10 кПа. На стадии баланса сил адге тии и когезии при появлении когезионного типа отрыва прекращают реакции гелеооразования добавлением воды до солержчния ПАА 0,8-0,9% и на5

0

5

0

5

0

5

депарафинирующее дейс.твие, однако его большое содержание уменьшает проникновение в осадки и их последующее поглощение. Это повышение ограничено потерей текучести в течение 18-20 сут хранения исходного состава и трудностью перекачивания.

Сравнение очистного действия состава 1 проводят на стенде с различными осадками. Результаты показывают, что состав 1 выносит из труб диаметром 8-273 мм во всех случаях все типы осадков, однако, наиболее эффективное его влияние установлено для рыхлых парафино-смолистых (90-95%) и неорганических () осадков. Известный состав в тех же условиях удаляет эти осадки только на 15-65% (табл.2).

Технические условия на изготовление ПАА в виде 7%-ного водного геля и сухих гранул включают ограничения по содержанию сульфата аммония соответственно не выше 18 и 48 мас.% и железа не более 0,3 и 1,5 мас.%. Технический формальдегид для получения состава пригоден при его содержании не более 67 мас.%, а в товарном виде в пределах мас.% в исходном продукте. Соляная кислота для состава при концентрации 1,0-35 мас.% с ингибитором коррозии.

Пример 2. Получение состава 2 при оптимальных количествах каждого компонента, обеспечивающего послойную технологическую очистку от парафиновых и смешанных неорганических осадков из трубопроводов любой геометрии.

5162588

В одной емкости, обвязанной циркуляционным насосом, вначале растворяют в воде технический полимер ПАА до концентрации 1,3 мас.%, подкисляют соляной кислотой в количестве 0,05 мас.%, добавляют О,АО мас.% формальдегида , считая на основные вещества и 33,2 мас.%. Состав выдерживают I - 8 сут при температуре соответственно и 18 С до начала его гелеобраэова35

10

ния с нчзкости свыше 1 Па.с и загружают песок (65 мас.%) аналогично примеру I. Равновесное наполнение абразивом при данном оптимальном содержании компонентов состава предупреждает выпадение в осадок песка и эффективно удаляет все частицы различных пристенных осадков (на 96%). В тех же условиях все известные составы и способы, включая известный, неполностью очищает от них внутрит рубнуто полость - менее 30-65% (табл.2.).

В опытно-промышленных тксперимена

тах 6м состава 2, содержащего, мае.% ПАА 1,2; НС1 0,05; СП20 0,4; песок 65, вода 13, позволяют очистить технологические коммуникации перекачивающих станций в старых нефтзпротзодах переменного сечения значительной протяженности (0,01-9500 км) причем после отстаивания состава в резервуарах установлено его многоразовое продолжительное действие. Полученного состава достаточно для выноса всех рыхлых и пластичных скоплений из нефтепровода переменного сечения (НПС) (0,2-1,3 м2), включая резервные нитки и технологические линии промежуточных перекачивающих станций, при сокращении расхода электроэнергии на 3,5% на перекачку нефти ;s течение 55 сут. Пропускная способность всего нефтепровода переменного диаметра 529-1220 мм при движении приготовленного состава 2 повышается на 2502-3200 т/сут, потери давления по длине нефтепровода - на 0,05-0,08 МПа, а в коммуникациях НПС - на 0,06-1,0 МПа, В тех же условиях применение известного состава выносит только смолопарафины на 30- 60% и частично скопления воды, а прочные осадки остаются в полости нефте- провода, упрочняясь по времени и спрессовываясь скребками.

Пример 3. Получение состава 3.

Посредством интенсивного (1440- 129990 об/мин) и кратковременного (325-35 мин) контакта товарного ПАА

0

Ь

0

5

6

в циркуляционном потоке с годой получают однородный 1 ,8%-ный ж.,,чнй раствор ПАА. Затем в полученный рзстюр при циркуляции одним из центробежных насосов вводят технический формалт-де- гид в количестве 0,35 мас.% (но не более 0,6 мас.%) и подкисляют сопя- кой кислотой (0,06 млс.%). Текучую смесь состава 3 на осноне ГТМАА перекачивают любым нагосом, а затем заполняют состав 3 при перемешивании насосом просеянным песком фракции 1- Д мм на стадии повышения вязкости состава от 2 до 120 Па-с в количестве 60 мас.%. Длльчсмшре повышение содержания песка уменьшает объем поглощения частиц отрываемых осадков вследствие уменьшения количества необходимого числа межмолек лярных зацеплений ПМАА со стенкой потока. Уменьшение содержания песка снижает прочность состава, увеличирлет его растекаемость и допустимо при наличии большого количества внутрнтрубных сксппений окислов железа, глины, солей, пгска и других твердых включений. Состан 3 содержит, маг.%: вода 37,34; ПАА 1,8; СН20 0,35; НС1 0,06; песок 60. В более простом случае песчаный наполнитель засыпают Б готовую вязкую смесь ПМАА, ра°бавленную водой на стадии адгезионно-когеэионного баланса при повышении вязкости с 0,1 до 100 Па с. Состав подают в отключенный участок в течение 1-20 сут. Передавпи- вание в нефтяной поток 850 л оптимального состава выносит I28 м смолопара- финов и механических примесей, а 2250 л - свыше 300 т осадков из резервных ниток нефтепровода диаметром 1220 мм; сокращает потери давления на 0,04-0,06 МПа; стабилизирует в течение 90 сут режим эксплуатации. На

5 промысловом нефтепроводе диаметром 150 мм повышают пропускную способность до 20% подачей 450 л предлагаемого состава. Степень очистки от смо- лопарафинов достигает 75%, от неорга0 нических отложений 87%. В тех же усло0

5

0

виях известный состав удаляет 15--30% тех же отложений (табл.2), а известные способы во всех случаях оставляют основное количество отложения на стенках (не менее 2-3 ми).

Пример 4. Получение состава 3 полимерной очистной пробки на максимальное содержание каждого компонента.

При циркуляции воды мощным центробежным насосом Зф или 6к растворяют технический ПАА до получения 2,5%-но- го водного раствора, подкисляют соляной кислотой 0,02 мас.%. На прием насоса засасывают водный раствор формальдегида СНаО, смешивают путем циркуляции весь раствор до концентрации последнего 0,35 мас.%. Через воронку на всасывающей линии циркуляционного насоса загружают твердый абразив (просеянный песок с содержанием глины менее 2%) в количестве 55 мас.%. Дальнейшее повышение содержания абра- зива и полимера ПАА ограничено потерей текучести состава и появление закупорки всасывающей линии насосов. Полученный состав содержит, мас.% : вода 42,12; ПАА 2,5; НС1 0,03; 0,35, песок 55. Опытно-промышленное применение состава 3 проведено на участке нефтепровода, находящемся в эксплуатации свыше 20 лет, переменного диаметра в пределах 450 - 1020 мм длиной 450 км в количестве 2350 л. Путем его трехкратного пропуска удалены все прочные парафиносмолис- тые отложения и скопления водной суспензии механических примесей из коммуникаций перекачивающих станций, параллельных и резервных тупиковых линий без выполнения операций по сопровождению скребков и опасности закупорки. Состав легко отделяется в резервуаре от выносимых отложений и много раз использован по всей длине этого участка, снижая потери давления на 0,03- 0,4 МПа и увеличивая максимальную производительность при допустимом давле- нии на 240-1200 т/сут.

Состав 3 полимерной пробки оказывает уш версальное очистное действие на все основные типы внутритрубных осад- ков различного химического состава и отрывной прочности. В тех же условиях известные составы неполностью удаляют, старые парафиновые спрессованные или перекристаллизованные осадки, а толь- ко на 15-65% (табл.2). Механические очистные устройства и щеточные скребки часто застревают и ограничены на практике трудоемкими приемами поиска, обнаружения и извлечения деталей, закупоривающих полость.

Пример 5. Состав 1 пробки (нижние значения концентраций компонентов) .

g 0 5

5

Для предварительного удаления верхнего или рыхлого слоя осадков из коммуникаций нефтеперекачивающих станций получают текучий состав по примерам I и 3, содержащий, мас.%; ПАА 0,8; СН20 0,6; НС1 0,1; просеянный песок 80; вода 18,4. Преимущество состава 1 в сохранении текучести и предупреждении закупорки трубопровода при любом содержании осадков. Известный состав имеет большую стоимость и меньшее положительное связывание и удаляет осадки только на 15- 35% (табл.2). При данном соотношении компонентов состав сохраняет очистные свойства при разбавлении водой, водными выносимыми скоплениями и наиболее дешевый.

В отключенный участок магистрального трубопровода диаметром 1220 мм промежуточной насосной станции (ПНС) через штуцер и задвижку диаметром 100 мм заливают 1160 л состава 1, содержащего, мас.%: ПАА 0,8; 0,6; НС1 0,10; крупный песок с 10% мелкого гравия 8,0. После выдержки состава в течение 40 ч его вытесняют нефтяным потоком по резервным ниткам параллельно и подводным переходом диаметром 1020 мл. Под действием состава снижаются потери давления на 0,02-0,03 МПа, происходит отрыв и вынос свыше 500 мэ суспензии смолопарафинов, окислов железа и других неорганических осадков.

Пример 6. Готовят состав 3 при концентрации компонентов, выше верхнего предела интервалов. Данный состав предназначен для депарафини- зации нефтепроводов продолжительной эксплуатации и большего диаметра в пределах 529-1420 мм, а также для удаления газовых, воздушных и конден- сатных скоплений вместе с механическими примесями из трубопроводов переменного сечения, изменяющегося более чем в 1,5 раза. Такой состав содержит, мас.%: ПАА 2,8; СНгО 0,4; НС1 0,1; песок 70; вода 26,7.. Получение такого состава осуществляют путем заливки технического ПАА водой до равновесного набухания, последующего перемешивания циркуляцией центробежным насосом с образованием текучего водного раствора вязкостью свыше 0,2- 0,1 Па.с в зависимости от минерализации воды при содержании солей 0,8- 1%. Преимущество данного состава в его эффективном действии (60-96%) при

наименьших его расходах и минимальных объемах дозировок. Недостаток этого состава в плохой прокачиваемости, недолгой текучести живучести, предупреждение наступления которых достигается периодически добавлением воды по мере высыхания при хранении. При тех же концентрациях известный состав растекается и не выносит газожидкостные (водные) скопления и неполностью (15-890%) удаляет осадки (табл.2).

Пример 7. Состав 1 при концентрации компочентов ниже нижних -значений. Готовят состав, содержащий, мас.%: ПАЛ 0,7; СН20 0,7; НС1 0,2; песок 82; вода 16,4. Состав во всех случаях сохраняет текучесть, растекается и формирует очистную пробку только скорости выше 2 м/с и не выносит подобно поршмю гаэоподяные скопления, при этомои пригоден для поспой- ной очистки (на 85Z) от рыхлых и непрочных ослабленных осадков и по -эффективности сравним с известтим (табл.2). Дальнейшее понижение содержания компоненч-ов оказывает итвегт- ное колоидно-очистное и незначительное выносное действие и применимо дли

циркуляционных замкнутых трубных гиг- 30 проводах общем прот ;: -чпюс

тем перед сбросом состава на стоков.

Сравнительные данные параметров -эффективности составов очистной пробки для нефтепроводов с внутренними осадками различного типа приведены в табл.2.

Предлагаемый состав очистной пробки во всем диапазоне содержания компонентов оказывает послойное очистное действие для трубных потоков малого диаметра в широком пределе концелтра- ций каждого компонента, что обеспечи- чает во всех случаях разрыхление и захват и перевод во взвешенное состояние отдельных частиц и кусков различных типов пристенных осадков.

Независимо от химического состава осадков во всех случаях комбинации выбранных компонентов предлагаемого состава наблюдается проникновение, дезинтеграция, пептизация, отрыв и захват составом частиц и кусков осадков и перевод в легкоподвижное взвешейное перемещение. Приведен пт-. меры конкретных применений отдельных составов и параметров их формирования, их свойств показывают доступность их приготовления обслуживающему персоналу без специальной под стопки. Преим - ществом предлагаемых составов является возможность передозировки каждого

компонента и широкие пределы иэменегч их концентраций без снижения качества и эффективности. Во всех случаях при среднем и максимальном содержании компонентов достаточно состав разба-5 вить вчдой свыше 10-157 (лопускаетсс разбавгенир в 1,5 раза) для сохранения его эксплуатационных свойств. Г1о- бавпение воды сохраняет очистные свойства состава вгем диапазоне

0 концентраций его компонентов при продолжительном хранении в течение 1- 5 лет по мере естественного ис,;арент водь .

5 Предлагаемый состав быть получен в полевых и любых межсезонных условиях прошен МНОГОЛРПП.Р (8-° лот) опытно-промышленные испытания п различных районах нашей страны на nedji счыше

9500 км.

Формула ичобрс гения

Состав полимерной очистной пробки для депарафинизлпии нефтепроводов ПРОДОЛ и- тельной -эксплуатации на основе поли- акрнламида, отлич ающийся тем, что, с целью повышения степени параллельного удаления парафчносмо- листых и неорганических отложений из полости давно смонтированных эксплуатируемых нефтепроводов, состав дополнительно содержит твердый абразивный наполнитель, связанный сплошной структурной полимерной эластичной сеткой при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиакриламид 0,8-1,8 Формальдегид Г 3-0,6 Соляная кислота 0,01-0,1 Абразивный наполнитель (песок) 50,0-80,1 ВодаОстальное.

Прочные перекристаллиэованные осадки

Составитель Г.Сальникова

Редактор И.Дербак

Техред М.Дидык

Заказ 26 Тираж 376Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-15, Раушская наб., д, 4/5

Т а б л

а 2

50-60 60-65 75-80 82-85 85-87 70-80

30-40

65-70 75-78 80-82 87-90 82-85

65-7t)

90-92 92-93 94-96 96-98 91-92

75-80

Корректор А.Обручар