Растворители для удаления асфальтено-смоло-парафиновых отложений тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.13 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Состав асфальтено-смоло-парафиновых отложений.

1.2 Механизм образования и накопления АСПО.

1.3 Способы и реагенты, применяемые для удаления АСПО.

1.4 Механизм удаления АСПО с применением углеводородных растворителей.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1 Определение состава асфальтено-смоло-парафиновых отложений.

2.1.1 Определение содержания неуглеводородной части.

2.1.2 Определение содержания асфальтенов.

2.1.3 Определение содержания смол, углеводородов и твердых парафинов.

2.1.4 Подготовка силикагеля.

2.2 Состав и основные физико-химические характеристики базовых растворителей АСПО.

2.3 Оценка эффективности действия углеводородных растворителей АСПО.

2.3.1 Экспериментальные данные по разрушению и растворению АСПО различного группового состава.

2.4 Коллоидно-химические свойства углеводородных растворителей АСПО.

2.4.1 Определение поверхностного и межфазного натяжения углеводородных растворов.

2.4.2 Определение смачивающей способности углеводородных растворов.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

Факторы, влияющие на эффективность действия углеводородных растворителей АСПО.

3.2 Свойства и эффективность действия прямогонных нефтяных фракций.

3.3 Состав АСПО и его влияние на эффективность действия углеводородных композитов с индивидуальными присадками.

3.4 Эффективность действия углеводородных составов с композиционными присадками.

3.5 Коллоидно-химические свойства углеводородных растворов.

3.5.1 Изотермы межфазного и поверхностного натяжения.

3.5.2 Смачивающая способность углеводородных растворов.

3.6 Приготовление раствора РК-1.

3.6.1 Приготовление присадки РК-1.

3.6.2 Приготовление технологического раствора РК-1.

3.6.2.1 Приготовление раствора РК-1 в стационарных условиях.

3.6.2.2 Приготовление раствора РК-1 в автоцистерне.

3.7 Лабораторные и опытно-промысловые испытания раствора РК-1 в НГДУ "Азнакаевскнефть".

3.7.1 Профилактическая обработка скважин раствором

РК-1 в НГДУ "Азнакаевскнефть".

3.7.2 Обработка скважин раствором РК-1 при подземном ремонте скважин в НГДУ «Азнакаевскнефть».

3.7.3 Проведение ОПЗ нагнетательных скважин раствором

РК-1 в НГДУ "Азнакаевскнефть".

3.8 Расчет экономического эффекта от применения присадки

РК-1 в НГДУ "Азнакаевскнефть" за 2000 год.

Актуальность проблемы. В процессе эксплуатации нефтедобывающих скважин при понижении температуры и давления, сопровождающихся разгазированием нефти, происходит резкое снижение растворимости в нефти парафинов и асфальтено-смолистых веществ (АСПО^). Это приводит к осаждению АСПО в призабойной зоне пласта (ПЗ), на поверхности насосно-компрессорных труб (НКТ) и другом нефтепромысловом оборудовании, что ухудшает фильтрационные характеристики ПЗ пласта, снижает приток нефти к забою и приводит к резкому повышению гидравлических сопротивлений при прохождении нефти по нефтепромысловому оборудованию.

Негативные последствия образования отложений, а также трудности, возникающие при их удалении, связаны со структурно-механическими, химическими и коллоидно-химическими свойствами АСПО. Эти трудности усугубляются широким разнообразием состава и свойств отложений.

Применяемые в настоящее время в нефтепромысловой практике механические, тепловые, химические и другие методы удаления АСПО имеют свои преимущества и недостатки.

Наиболее перспективным считается использование углеводородных растворителей. В настоящее время для удаления АСПО предложено большое количество растворителей. Однако, чаще всего используют углеводородные растворители с высоким содержанием индивидуальных ароматических углеводородов. Существенным недостатком этих растворителей является высокая стоимость. Кроме того, неизбежно образуются^ транспортные расходы, связанные с доставкой этих растворителей от предприятии производителен до нефтепромыслов.

Экономически более выгодным для удаления АСПО является использование прямогонных нефтяных фракций, которые могут быть получены на установках комплексной подготовки нефти (УКПН). Эти продукты вырабатываются в местах потребления, что делает их применение экономически выгодным. Указанные растворители в основном состоят из предельных углеводородов C5-Q, что делает их использование по удалению компонентов АСПО не всегда эффективным. Поэтому для повышения степени разрушения и отмыва АСПО в эти растворители предлагается вводить присадки. Однако, еще не найдена универсальная присадка, обладающая комплексным моющим и разрушающим действием по отношению к АСПО различного группового состава.

Таким образом, поиск новых эффективных присадок к прямогонным нефтяным фракциям, производимым на УКПН, остается актуальной задачей, осложненной многообразием и сложностью факторов, влияющих на процесс удаления АСПО с поверхностей ПЗ пласта и нефтепромыслового оборудования.

Цель работы Разработка композиционных растворителей на основе прямогонных дистиллятов с целью повышения их эффективности при удалении АСПО из ПЗ пласта, с поверхности НКТ и другого нефтепромыслового оборудования.

Научная новизна. Определены коллоидно-химические характеристики и закономерности изменения растворяющей и диспергирующей способностей композиционных растворителей на основе ПД ^|КПН в зависимости от состава и концентрации присадок по отношению к АСПО широкого группового состава. Установлено, что присадки, состоящие из концентратов ароматических углеводородов и неионогенных поверхностно-активных веществ (НПАВ), обладают положительным синергетическим эффектом, который проявляется в поверхностно-активных свойствах - снижении поверхностного (межфазного) натяжения, увеличении смачивающей и моющей способности, что приводит к повышению эффективности удаления АСПО |

Практическая ценность. Разработана присадка РК-1 и I технологический раствор РК-1 на базе прямогонного дистиллята УКПН НГДУ «Азнакаевскнефть». Реагент РК-1 использовался в следующих технологиях:

- профилактическая обработка действующих нефтяных скважин;

- реанимация простаивающих скважин;

- подземный ремонт скважин;

- обработка^ призабойной зоны нагнетательных скважин;

- обработка призабойной зоны добывающих скважин.

Во всех случаях присадка РК-1 показала высокую эффективность. Годовой экономический эффект от применения технологического раствора РК-1 в НГДУ «Азнакаевскнефть» за 2000 год при обработке ПЗ нагнетательных и добывающих скважин, а также по удалении] АСПО из нефтепромыслового оборудования и НКТ составил 1065800 рублей I

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на научной конференции в г. Альметьевске в 2001 году; на техническом совещании главных инженеров ОАО «Татнефть» в 2002 году; на отчетных научно-технических конференциях КГТУ в 1998-2002 годах.

Публикация работы. По материалам диссертационной работы

I г V к к л опубликовано 5 статей в центральной и местной печати, 1 тезис доклада, 2 патента Российской Федерации.

Работа выполнена в соотвествии с научным направлением -«Создание научных основ и разработка новых высокоэффективных технологий в химии и нефтехимии» по теме «Изучение природы синергизма межмолекулярных взаимодействий в растворах органических соединений». На период 1995-2000 г., код темы по ГАСНТИ 61.51.1'7.61.51.37.

Работа выполнена на кафедре химической технологии переработки нефти и газа Казанского Государственного технологического университета и в Нефтегазобобывающем управлении Азнакаевскнефть».

ВЫВОДЫ

1. Изучен групповой состав 28 образцов АСПО различных нефтяных месторождений России.

2. Установлено, что введение в состав прямогонных дистиллятов i I присадок, состоящих из концентратов ароматических углеводородов и неионогенных поверхностно-активных веществ усиливает их моющую i способность по отношению к АСПО широкого группового состава.

3. Выявлено, что эффективность моющего действия прямогонных I дистиллятов с данными присадками определяется положительным синергетическим [эффектом, выраженным в снижении поверхностного (межфазного) натяжения и увеличении смачивающей способности.

4. Установлено, что с увеличением в составе АСПО твердых j парафинов роль полиалкилбензольной смолы в процессе смачивания усиливается.

5. Определены оптимальные соотношения компонентов присадки. Для АСПО с | повышенным содержанием твердых парафинов максимальной моющей способностью обладает композиционная ! присадка, состоящая из полиалкилбензольной смолы (смолы тяжелой пиролизной) и Дйпроксамина-157 с соотношением компонентов 9:1 и I общей концентрацией в базовом растворителе 3-5 % мае.; по отношению к АСПО с повышенным содержанием асфальтено-смолистых веществ i большей моющей способностью обладает композиция, состоящая из j полиалкилбензольной смолы (смолы тяжелой пиролизной) и i

Дипроксамина-157 с соотношением компонентов 1:1 и общей концентрацией в базовом растворителе 0.5 % мае. I i s

6. На основе проведенных исследований разработана присадка РКI

1 и организовано ее промышленное производство на ОАО

Казаньоргсинтез" и применение в НГДУ "Азнакаевскнефть". j

7. С 1999 по 2001 годы в НГДУ "Азнакаевскнефть" проведены опытно-промысловые испытания присадки РК-1 по следующим j технологиям: профилактическая промывка скважин; подземный ремонт j скважин; обработка призабойной зоны добывающих и нагнетательных скважин; реанимация простаивающих скважин. Установлено, что j применение технологического раствора присадки РК-1 позволило: снизить общее число профилактических обработок скважин, сократить общее число простаивающих подземных ремонтов, снизить фонд скважин, в ожидании подземного ремонта, увеличить приемистость нагнетательных скважин и дебит добывающих скважин.

8. Экономический эффект от использования 30 тонн присадки РК-1 за 2000 год составил 1065800 рублей.

1. Проскуряков В.А. Химия нефти и газа / В.А. Проскуряков, А.Е. Драбкин. Л.: Химия, 1981. -359с.

2. Сюняев З.И. Химия нефти Л.: Химия, 1978. - 234с.

3. Химия нефти. Руководство к лабораторным занятиям И.Н. Дияров, И.Ю. Батуева, А.Н. Садыков, Н.Л. Солодова /Учебное пособие. Л. •.Химия, 1990. -240с.8.

4. Шерстнев Г скважин /Н. 1988. -124с.7. Химические

5. М. Применение композиций ПАВ при эксплуатации VI. Шерстнев, Л.М. Гурвич, И.Г. Булина. М. :Недра,методы борьбы с отложениями парафинов //Нефтепромысловое дело. Обзор зарубежной литературы. М.1. ВНИИОЭНГ, 1991. -40с.I

6. Казакова Л.П. Твердые парафины нефти М. :Химия, 1986. -171с.9. Рыбак Б.М. 1962. 880с.10. Тронов В.П.

7. Анализ нефти и нефтепродуктов. М. :ГНТИНГТЛ,

8. Жданов К. Т. Об образовании смолопарафиновых отложений в нефтепроводах //Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. -М. :ВНИИОЭНГ, РНТС, 1981. вып.З, - С.11-12.13. Губин В.Е.

9. Трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов

10. В.Е. Губин, В.В. Губин М. :Недра, 1982. - 167с.

11. Переверзев А.Н. Производство парафинов /А.Н. Переверзев, Н.Ф. Багданов, Ю.Н. Рощин. М. :Химия, 1973. - 234с.I

12. Мазепа Б.А. Изучение характера парафинизации нефтесборных систем и промыслового оборудования. М. :Недра, 1965. - 234с.

13. Александрова Э.А. Исследование модифицирующего действия ПАВ на процесс кристаллизации и структурообразования парафиносодержащих систем // Труды VII международного конгресса по поверхностно-активным веществам. -М. :Наука, 1978. т.З, С.46-5).

14. Сергиенко соеденения М. :Наука,

15. С.Р. Высокомолекулярные неуглеводородные нефти /С.Р. Сергиенко, Б.А. Таиманов, Е.И. Талатаев. -979.- 154с.

16. Борьба с органическими отложениями на морских месторождениях

17. Бразилии /JI.K. Маркес, Макадо А.Л., Гарсиа Р.Л., Солдан А.Р.,

18. Кампанолу Э.А. //Нефтегазовые технологии. -1998. №1, - С.27-31.

19. О механизме формирования отложений в призабойной зоне пласта при эксплуатации глубоких скважин //Труды VIII конференции «Добыча нефти и ее переработка»/ Грозный, 1989. - 13С.

20. Сургучев М.А Физико-химические микропроцессы в нефтегазовыхi Iпластах /М.А. Сургучев, Ю.В. Желтов, Э.М. Симишкин. М. :Недра, 198ft.- 171с.

21. Бабалян. Ivl. :Недра, 1965. -127с.

22. Абдуллин Р.А. Борьба с отложениями парафина. Казань. :Таткиноиздат, 1961.-57с.

23. Гуревич J1.M. Рекомендации по применению новых средств очистки1машин и деталей при ремонте. М. :ГОСНИТИ, 1975. -231с.

24. Lin ford H.R. Preparation and evalution of clean metal Surfaces

25. Corrosion". -1964. -c.20, -№7, -P. 213-217

26. Сизая B.B. Химические методы борьбы с отложениями парафина. -М. :ВНИИОЭНГ, 1977.-41с.

27. Разработка нефтяных месторождений с применением поверхностно-активных веществ /Г.А. Бабалян и др. М. :Недра, 1983. -152с.

28. А.С. СССР 715602, МКИ В 26 34/12. Реагент для удаления асфальтосмолистых и парафинистых отложений.

29. А.С. CCClj 662700, МКИ С 34 12/24. Реагент для удаления смолисто-асфальтеновых отложений.

30. Шехтер Ю.Н. Водорастворимые поверхностно-активные вещества. /Ю.Н. Шехтер, С.Э Крейн, Л.Н. Тетерина. М. :Химия, 1978. -183с.

31. ГОСТ 14710-78 Удалитель асфальтосмолопарафиновых отложений МЛ-72.

32. ТУ 84-348-73 Удалитель асфальтосмолопарафиновых отложений МЛ-52. I

33. А.С. СССР № 633887. Реагент асфальтосмолопарафиновых отложений.

34. Новый реагент для удаления парафиновых и асфальтосмолистых отложений /П.М. Мельник, М.И. Сенечко и др //Нефтепромысловое дел.-1985.-№3,-С.13-14.

35. Вгауп Timothy М., Dobbs Jams В. / New solvent improves acid job performance./ Word Oil, 1987, № 6, P 70-72

36. Патент USA. № 319797. Thierheimer Charles. -1974, -№23, -P.45-67.j

37. Новый подход к направленному подбору растворителей асфальто-смоло-парафиновых веществ. /М.Ю. Доломатов, А.Г. Телин, H.JL Халиутдинов, Т.А. Исмагилов. //Нефтепромысловое дело. -1995.8.10.-с!бЗ-67.

38. Новый подход к направленному подбору растворителей АСВ. /М.Ю. Доломатов, А.Г. Телин, Н.И. Хисамутдинов, Т.А. Исмалиев. //Нефтепромысловое дело. -1994. №3-5. С.78-79.

39. Патент Франранции, кл.Е21В 21/00, № 2058614, опуб. 28/V, 1971i

40. Патент США, кл. 166-302, № 367021, опуб. 25/1, 1972

41. Патент США, кл. 166-303, № 377021, опуб. 26/ХИ, /1972

42. Обработка! призабойной зоны пластов добывающих скважин растворителем без подъема подземного оборудовния. /И.З. Зарипов, А.А. Сивухин, А.И. Иванов. //Нефтепромысловое дело. -1981. №6, -С.31-32. |

43. А.С. 1562432. Состав для борьбы с асфальтосмолопарафиновымиотложениями.I

44. Мамедов Т.М. Добыча нефти с применением углеводородных растворителей. М. :Недра, 1984. -112с.

45. Доломатов М.Ю. Физико-химические основы направленного выбора растворителей АСПО. М. :ЦНИИТЭнефтехим, 1991. 147с.

46. ТУ 38.10285-77 Растворитель асфальтосмолопарафиновых отложений СНПХ-7Р-1.

47. ТУ 39-01-12-428-79. Растворитель асфальтосмолопарафиновыхотложении.

48. ТУ 38.10381-77. отложений.

49. ГОСТ 102214-62. отложений.

50. Растворитель асфальтосмолопарафиновых

51. Растворитель асфальтосмолопарафиновых

52. ТУ 38.103349-78. Растворитель асфальтосмолопарафиновых отложений.

53. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. М. :Химия, 1972. - 234с.

54. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия. М. :Наука, 1978. - 265с.

55. Щенфельд Н. Неиногенные моющие средства-продуктыприсоединения окиси этилена. М. :Химия, 1965. 145с.j

56. Рахманкулов Д.Л. Химические реагенты в добыче и транспортенефти. /Д.Л. Рахманкулов, С.С. Злотский, В.И.Мархасин, О.В.

57. Пешкин, В.Я. Щекотурова и др. М. -.Химия, 1987. - 145с.

58. Применение вторичных ресурсов нефтехимических производств в качестве растворителей для борьбы с асфальтосмолопарафиновыми отложениями. /С.Н. Головко, М.И. Каширский, Ю.В. Шамрай.

59. Тезисы докладов V-й республиканской межотраслевой научноjтехнической конференции. Проблемы использования химических средств и методов увеличения нефтеотдачи пластов. Уфа. :УНИ, 1980. - т.2.1- С.34-38.

60. Выбор реагентов для борьбы с отложениями в добыче нефти по результатам лабораторного тестирования /Е.Ф. Смолянец, а.г. Телин, Л.а!. Мамлеева, О.Э. Кузнецов и др. //Нефтепромысловоедело. 1995. -№8-10. - С.74-77.

61. Кузьмин А.В. О механизме формирования органических отложенийiв призабойной зоне при эксплуатации глубоких скважин. М.1. Химия, 1978.-221с.I

62. Применение избирательных растворителей в процессахiдепарафинизации и обесмасливания /A.M. Лариков и др. //Тематический обзор, серия «Переработка нефти». М. :ЦНИИТЭнефтехими, 1977, -38с.

63. Применение углеводородных композиций ПАВ дляинтенсификации добычи нефти и повышения нефтеотдачи /О.Б. Сабанова, Г.Б. Фридман, Н.Н. Брагина, И.Л. Федерова, О.Г Любимцева//Нефтяное хозяйство, 1998. -№2, -С. 35-38.

64. Углеводородные композиции ПАВ для обработки призабойных зоннефтяныхскважин /Ю.Л. Верденевский, Н.Х. Борисова, Г.Б.1.i

65. Фридман, О.Б. Сабанова //Нефтепромысловое дело. 1992. - вып.2, -С. 8-14.

66. Применение композиций углеводородов и ПАВ для ограниченияводопритока добывающих скважин /Г.Б. Фридман, О.Б. Сабанова,

67. Ю.Н. Анефьев //Нефтепромысловое дело. -1995. -№2-3, -С. 34-37.

68. Казакова Н.Д. Участие твердых парафиновых углеводородов нефтей в процессах смолообразования //Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук. Алма-ата. Казах, гос. ун-т, 1966. |232с.

69. Люшин С.Ф. Иксанова P.P. О влиянии состава твердых углеводородов при формировании парафиновых отложенийI

70. Сборник «Борьба с отложениями парафина». М. :Недра, 1970. -114с.

71. Зрелов В.Н. Хроматография в нефтяной и нефтехимической промышленности /В.Н. Зрелов, Г.И Качкин и др. М. :Химия, 1968. -267с.

72. ГОСТ 51069-97. Нефть и нефтепродукты. Метод определения относительной плотности и плотности в градусах API пикнометроми ареометром/ Государственный комитет РФ по стандартам.i

73. ГОСТ 18995.2-73 . Продукты химические жидкие. Метод определения показателя преломления.I

74. ГОСТ 2177-99. Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава.

75. ГОСТ 6994-74. Нефтепродукты светлые. Метод определенияiароматических углеводородов.

76. ГОСТ 6793-73. Консистентные смазки. Способ определения температуры каплепадения.

77. ГОСТ 10214-78. Сольвент нефтяной.

78. ТУ 38.101809-80. Растворитель нефтяной. 3285-77 Растворитель асфальтосмолопарафиновых77. ТУ 38.1 отложений1. СНПХ-7„-11.

79. ТУ 38.122743-86 Растворитель нефтяной «Стабикар».

80. Путилова И.Н. Руководство к практическим занятиям по коллоидной химии. М. :Высшая школа, 1961. -360с.I

81. Лаврова И.С. Практикум по коллоидной химии. М. :Высшая школа, 1983.-206с.

82. Джейкок М. Химия поверхностей раздела фаз. Перевод с английского /Джейкок М, Парфидт Дж. М. Мир, 1984. -269с.

83. Washartz A.M. Ind.Eng.Chem., 61,10 (1969).

84. Scharburn E.D. Phys.rev., 17, 374 (1921).

85. A.3. Биккулов Растворимость компонентов нефти. Уфа. :Из-во УНИ, 1979.-90с

86. Исследование растворимости АСПО в побочных продуктах газового конденсата /А.В. Тариров, P.P. Фаппахов. //Нефтепромысловое дело. 1993. -№1, -С. 19-22.

87. Щюкин Е.Д. Коллоидная химия /Е.Д. Щюкин, А.В. Перцев, Е.А. Амелина. -| М. :Изд-во Моск. ун-та, 1982. -348с.

88. Избрагимов Г.З. Применение химических реагентов дляIинтенсификации добычи нефти. Справочник /Г.З. Избрагимов, К.С. Фазлутдинов, Н.И. Хисамутдинов и др. М. :Недра, 1991. - 384с.

89. Шарифуллин А.В. Нагимов Н.М. Козин В.Г. Изучение эффективных композитов на основе прямогонных нефтяных фракций при удалении АСПО // Нефтепромысловое дело. 2001. -№ 9, -С.25-29.

90. Нагимов Н.М., Ишкаев Р.К., Шарифуллин А.В., Козин В.Г. Эффективность действия на асфальтосмолопарафиновыеотложения хозяйство.различных углеводородных композитов // Нефтяное -2002.-№2,-С.68-71

91. Шарифуллин А.В., Нагимов Н.М., Козин В.Г. Углеводородные композиты для удаления асфальтено-смолопарафиновыхотложений j // Геология, геофизика и разработка нефтяных игазовых месторождений. 2002. -№ 1, -С.51-57.

92. Нагимов Н.М., Шарифуллин А.В., Козин В.Г. Коллоиднохимические свойства углеводородных растворителей АСПО //S

93. Нефтяное хозяйство. -2002. -№ 11, -С.79-81.

94. Патент РФ № 2163916 от 01.06.1999. Бюл. №7 от 10.03.2001 Состав|для удаления асфальтено-смолопарафиновых отложений.94. Патент РФ2172817 от 27.06.2000. Бюл. №24 от 27.08.2001

95. Состав для удаления асфальтено-смолопарафиновых отложений.