ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы
Процессы добычи, сбора и подготовки нефти, осложняются комплексом проблем, связанных с асфальтосмолопарафиновыми отложениями (АСПО). Накопление АСПО в проточной части нефтепромыслового оборудования и на внутренней поверхности труб приводит к снижению добычи нефти, уменьшению межремонтного периода работы скважин и эффективности работы насосных установок. Размеры парафиновых отложений могут варьироваться от совсем небольших до таких размеров, которые повышают затраты на эксплуатацию и ремонт скважин, одновременно понижая их производительность. Многолетняя практика эксплуатации скважин, добывающих парафинистую нефть, показала, что без проведения работ по предотвращению и удалению АСПО в нефтепромысловом оборудовании, подъемных трубах и выкидных линиях нельзя эффективно решать вопросы оптимизации добычи нефти.
Существуют различные методы борьбы с парафиноотложениями. Одним из перспективных методов борьбы является химический способ с применением ингибиторов АСПО. Метод ингибиторной защиты технологичен. Однако эффективность ингибиторов АСПО недостаточно высокая, требуется большой расход реагента на тонну нефти. Заводы России производят ограниченный ассортимент ингибиторов АСПО. Зарубежные ингибиторы имеют высокую стоимость и не всегда доступны. Один из основных способов создания новых ингибиторов АСПО — целенаправленный синтез активных соединений. Этот способ является наукоемким и трудоемким. В связи с этим возникает необходимость в разработке новых реагентов - смесей ингибиторов парафиноотложения, обладающих высокой эффективностью ингибиторной защиты, по сравнению с эффективностью составляющих их компонентов.
Цель работы
Повышение производительности скважин путем разработки и применения многокомпонентных ингибиторов АСПО.
Основные задачи исследования
-
Анализ результатов исследования эффективности защиты ингибиторов АСПО и депрессорных присадок в модельной среде – авиакеросине и пробах нефти из скважин Южно-Харампурского, Приобского, Урненского и Усть-Тегусского месторождений для создания многокомпонентных композиций.
-
Изучение влияния порядка смешения исходных реагентов на физико-химические характеристики и анализ эффективности ингибирования полученных трехкомпонентных смесей с целью разработки способа создания смесей ингибиторов АСПО.
-
Разработка методики создания высокоэффективных смесей, определение принципов получения оптимальных рабочих составов и областей концентраций с целью разработки новых эффективных ингибиторов АСПО.
-
Оценка влияния депрессаторов, ингибиторов АСПО и их смесей на коррозионную агрессивность среды.
-
Оценка экономического эффекта при применении многокомпонентных смесей ингибиторов АСПО.
Научная новизна выполненной работы
-
Выявлен сверхаддитивный эффект взаимодействия ингибиторов АСПО и депрессорных присадок, имеющих разную химическую природу.
-
Разработана методика создания композиций ингибиторов АСПО, с учетом оптимальной последовательности введения компонентов в смесь.
Практическая ценность и реализация работы
Установлено, что порядок введения реагента в смесь оказывает существенное влияние на эффективность ингибирования.
Разработан способ получения состава для предотвращения образования асфальтосмолопарафиновых отложений (патент № 2316641), позволяющий значительно сократить затраты, время и повысить точность разработки составов смесей.
Разработан новый эффективный реагент - двухкомпонентный состав ингибиторов асфальтосмолопарафиновых отложений (патент № 2316642), позволяющий снизить расход реагентов при заданной величине эффективности ингибиторной защиты.
Разработан трехкомпонентный состав ингибиторов асфальтосмолопарафиновых отложений (патент № 2320695), обладающий высокой эффективностью защиты, что позволит снизить рабочую дозировку при его применении.
По основным положениям методики разработаны опытные образцы ингибиторов АСПО, обладающие высокой эффективностью, которые применяются при добыче нефти на Южно-Ягунском и Тевлино-Русскинском месторождениях ООО «ЛУКОЙЛ Западная Сибирь».
Апробация результатов исследования
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: 28-й Научно-практической конференции ОАО «Гипротюменнефтегаз» (Тюмень, 2004); IV Всероссийской научно-практической конференции «Нефтепромысловая химия» (Москва 2008); Международной академической конференции «Состояние, тенденции и проблемы развития нефтегазового потенциала Западной Сибири» (Тюмень, 2008); 32-й научно-практической конференции, посвященной 45-годовщине ОАО «Гипротюменнефтегаз» (Тюмень, 2009) и научно-методических семинарах ОАО «Гипротюменнефтегаз».
Публикации
По теме диссертации опубликовано 12 работ в т.ч. 5 статей в научно-технических журналах, рекомендованных ВАК РФ, 3 патента РФ.
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, четырех разделов, общих выводов и списка литературы, включающего 107 наименований. Диссертация изложена на 174 страницах, содержит 31 таблицу и 55 рисунков.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснованы актуальность темы, цель, основные задачи, научная новизна и практическая ценность проведенных исследований.
В первом разделе приводится анализ существующих методов борьбы с АСПО; данные по составу и физико-химическим свойствам АСПО, рассмотрены факторы, определяющие процесс образования парафиновых отложений, а также механизм парафинизации. Более подробно рассмотрен химический метод предотвращения АСПО. Исследованиями в области данного подхода занимались: Данияров С. Н., Евтихин В.Ф., Оленев Л.М., Шамрай Ю.В., Сизая В.В., Рагулин В.В., Шершнев Н.И., Тертерян Р.Я., Горошко С.А., Мастобаев Б.Н., Глущенко В.Н. и др.
Приведена классификация депрессорных присадок к нефтям, ингибиторов парафиноотложения. Обобщен материал по механизмам действия. Рассмотрена технология их применения.
Во втором разделе представлены основные этапы разработки методики создания многокомпонентных ингибиторов АСПО и методы оценки их эффективности.
Приведены физико-химические свойства изучаемых объектов: модельной среды – авиакеросина; проб нефти из скважин Южно-Харампурского, Приобского, Урненского и Усть-Тегусского месторождений; асфальтосмолопарафиновых отложений и ингибиторов парафиноотложений. Описаны способы приготовления многокомпонентных композиций.
Эффективность ингибирования реагентов и их смесей определяли по методу «Холодного стержня» (РД 39-3-1273-85, п.2.8).
Оценку явления взаимного усиления эффективности ингибирования реагентов при их совместном применении наряду с использованием правила аддитивности определяли по разработанной нами методике количественной оценки синергетического эффекта.
Для количественной оценки сверхаддитивного эффекта взаимодействия реагентов в смесях ингибиторов АСПО используется соотношение:
(1)
где Эсм – эффективность ингибиторной защиты смесей, величина, определенная по методу «Холодного стержня» (формула 2), % масс.,
Эа - аддитивная эффективность смеси, величина расчетная, определяется по формуле 5, %масс.
Если Эсм/Эа>1, то проявляется синергетический эффект, а если Эсм/Эа<1, то эффект антагонистический.
Эффективность ингибиторов АСПО и их композиций определялась по формуле:
(2)
m0 – масса АСПО, отложившихся на стержне в контрольном опыте без добавления химического реагента (смеси ингибиторов АСПО), г;
mр – масса АСПО, отложившихся на стержнях в опытах с добавлением химического реагента, г.
Результаты трех параллельных определений (сходимость) колеблются относительно первого из них с разбросом 10 ÷15%.
Аддитивная масса двухкомпонентной смеси рассчитывается по правилу аддитивности (формула 3):
(3)
где .
Аддитивная масса трехкомпонентной смеси рассчитывается по формуле:
(4)
где ;
m1 – масса АСПО, отложившихся на стержне в опыте с добавлением первого реагента, г;
m2 - масса АСПО, отложившихся на стержне в опыте с добавлением второго реагента, г;
m3 - масса АСПО, отложившихся на стержне в опыте с добавлением третьего реагента, г;
n1 – массовая доля первого реагента в смеси;
n2 – массовая доля второго реагента в смеси;
n3 – массовая доля третьего реагента в смеси.
Аддитивная эффективность смеси рассчитывается по формуле:
(5)
Исследование механизма образования многокомпонентных смесей ингибиторов АСПО проводили путем регистрации спектров на спектрометре ИК-Фурье AVATAR 330 FT-IR ‘Thermo Nicolet‘ в волновой области 400 – 4000 см-1.
Влияние депрессаторов, ингибиторов и их смесей на коррозионную агрессивность среды и на эффективность действия ингибитора коррозии, при их совместной подаче в среду определяли по ГОСТ 9.514 – 99.
В третьем разделе приведены результаты исследования эффективности ингибиторов АСПО, депрессорных присадок и их композиций в модельной среде – авиакеросине и в пробах нефти из скважин Южно-Харампурского, Приобского, Урненского и Усть-Тегусского месторождений. Результаты расчета сверхаддитивного эффекта взаимодействия реагентов в созданных композициях. Результаты испытаний эффективности и механизма явления синергизма в трехкомпонентных смесях, различающихся порядком смешения реагентов.
Результаты исследования эффективности исходных депрессаторов, ингибиторов АСПО и некоторых их композиций, исследованных в авиакеросине, приведены в таблице 1, в пробах нефти из скважин ряда месторождений - в таблице 2.
Таблица 1 - Результаты исследования эффективности для различных многокомпонентных смесей ингибиторов и депрессорных присадок, исследованных в авиакеросине
-
Ингибиторы АСПО и их смеси
|
Эффективность ингибиторов и смесей при их разном расходе,%
|
50 г/т
|
100 г/т
|
250 г/т
|
500 г/т
|
Присадка ДП-65, ТюмИИ кафедра ТНХС
|
27,7
|
54,4
|
57,0
|
57,2
|
Ингибитор ХПП-004, «Когалымский завод химреагентов» ОАО «РДН Груп»
|
27,3
|
31,5
|
40,1
|
44,7
|
Присадка ТюмИИ-77, ТюмИИ кафедра ТНХС
|
23,7
|
30,6
|
47,2
|
69,1
|
ФЛЭК-ИП-101, ООО «Флэк» г. Пермь
|
27,7
|
28,6
|
33,3
|
55,5
|
ФЛЭК-ИП-102, ООО «Флэк» г. Пермь
|
24,5
|
27,5
|
41,4
|
58,8
|
ДП-65:ХПП-004 50:50
|
-
|
58,9
|
75,5
|
59,6
|
ТюмИИ-77:ХПП-004 50:50
|
60,3
|
59,4
|
66,6
|
78,8
|
ТюмИИ-77:ХПП-004 70:30
|
30,2
|
17,2
|
24,2
|
82,6
|
ТюмИИ-77:ФЛЭК-ИП-101 30:70
|
11,9
|
50,2
|
44,7
|
18,7
|
ТюмИИ-77:ФЛЭК-ИП-101 50:50
|
69,4
|
71,6
|
32,1
|
62,6
|
ДП-65:ФЛЭК-ИП-102 30:70
|
19,0
|
53,0
|
69,5
|
40,0
|
ДП-65:ФЛЭК-ИП-102 50:50
|
73,5
|
60,4
|
63,5
|
63,8
|
ДП-65:ФЛЭК-ИП-102 70:30
|
60,7
|
53,4
|
76,2
|
64,6
|
Трехкомпонентная смесь, состоящая из 80% смеси ДП-65:ХПП-004 (70:30) и 20% ФЛЭК-ИП-102
|
57,9
|
76,9
|
60,0
|
-
|
Трехкомпонентная смесь, состоящая из 60% смеси ДП-65:ФЛЭК-ИП-102 (50:50) и 40% ХПП-004
|
33,5
|
77,4
|
93,0
|
-
|
Трехкомпонентная смесь, состоящая из 80% смеси ДП-65:ФЛЭК-ИП-102 (50:50) и 20% ХПП-004
|
82,8
|
85,5
|
90,7
|
-
|
Трехкомпонентная смесь, состоящая из 90% смеси ДП-65:ФЛЭК-ИП-102 (50:50) и 10% ХПП-004
|
40,2
|
69,4
|
89,3
|
-
|
Продолжение таблицы 1
-
Ингибиторы АСПО и их смеси
|
Эффективность ингибиторов и смесей при их разном расходе,%
|
50 г/т
|
100 г/т
|
250 г/т
|
500 г/т
|
Четырехкомпонентная смесь, состоящая из 50% смеси ТюмИИ-77:ФЛЭК-ИП-101 (50:50) и 50% смеси ДП-65:ХПП-004 (50:50)
|
8,2
|
65,4
|
59,9
|
-
|
Таблица 2 - Результаты исследования эффективности ингибиторов, присадок и их смесей, исследованных в пробах нефти из скважин ряда месторождений
-
Месторождение
|
Ингибиторы АСПО и их смеси
|
Эффективность ингибиторов и смесей при их разном расходе, %
|
50 г/т
|
100 г/т
|
250 г/т
|
500 г/т
|
Южно-Харампурское
|
ДП-65
|
19,5
|
51,7
|
56,0
|
-
|
ХПП-004
|
21,3
|
38,7
|
49,7
|
-
|
ДП-65:ХПП-004 50:50
|
52,3
|
52,1
|
60,9
|
-
|
ДП-65:ХПП-004 70:30
|
53,0
|
64,3
|
55,2
|
-
|
Приобское
|
ТюмИИ-77
|
38,4
|
54,4
|
84,3
|
84,8
|
ХПП-004
|
38,0
|
54,7
|
70,7
|
73,7
|
ФЛЭК-ИП-101
|
25,7
|
28,6
|
41,1
|
-
|
ТюмИИ-77:ХПП-004 50:50
|
39,1
|
83,0
|
80,0
|
83,0
|
ТюмИИ-77:ХПП-004 70:30
|
46,6
|
83,9
|
76,7
|
85,7
|
ТюмИИ-77:ФЛЭК-ИП-101 50:50
|
79,2
|
51,3
|
62,1
|
-
|
60% (ТюмИИ-77:ФЛЭК-ИП-102 50:50) и 40% ХПП-004
|
45,3
|
38,6
|
54,5
|
-
|
80% (ТюмИИ-77:ФЛЭК-ИП-102 50:50) и 20% ХПП-004
|
43,6
|
42,2
|
51,2
|
-
|
Урненское
|
ТюмИИ-77
|
-10,8
|
39,2
|
42,1
|
49,4
|
ХПП-004
|
43,8
|
51,9
|
55,1
|
55,3
|
ТюмИИ-77:ХПП-004 50:50
|
14,2
|
89,3
|
65,6
|
47,1
|
ДП-65:ФЛЭК-ИП-102 70:30
|
43,0
|
51,2
|
54,9
|
47,7
|
Усть-Тегусское
|
ТюмИИ-77
|
29,4
|
34,0
|
52,0
|
55,9
|
ХПП-004
|
23,3
|
26,6
|
55,0
|
61,1
|
Продолжение таблицы 2
-
Месторождение
|
Ингибиторы АСПО и их смеси
|
Эффективность ингибиторов и смесей при их разном расходе, %
|
50 г/т
|
100 г/т
|
250 г/т
|
500 г/т
|
Усть-Тегусское
|
ФЛЭК-ИП-101
|
10,8
|
33,2
|
54,0
|
59,8
|
ТюмИИ-77:ХПП-004 30:70
|
85,6
|
66,7
|
17,1
|
73,0
|
ТюмИИ-77:ХПП-004 70:30
|
84,7
|
32,7
|
65,1
|
54,7
|
ТюмИИ-77:ФЛЭК-ИП-101 50:50
|
15,7
|
40,1
|
67,9
|
69,8
|
Была проведена обработка экспериментальных данных методом аппроксимации с получением логарифмических зависимостей и методом интерполяции с помощью программного обеспечения Hydraulic Symulator лаборатории разработки ПО SunEXe (свидетельство РОСПАТЕНТА № 2002611864).
Полученные аналитические решения приведены на рисунках 1-4 на примере смеси ингибитора ХПП-004 и присадки ДП-65, исследованной в авиакеросине и пробе нефти Южно-Харампурского месторождения.
Рисунок 1 – Поверхность
Рисунок 2 – Зависимость эффективности смеси ингибитора ХПП-004 и присадки ДП-65 от содержания реагентов в авиакеросине
Рисунок 3 – Поверхность
Рисунок 2 – Зависимость эффективности смеси ингибитора ХПП-004 и присадки ДП-65 от содержания реагентов в нефти Южно-Харампурского месторождения
На рисунках 1 и 3 представлены поверхности, отражающие зависимости эффективности ингибирования от концентраций C 1 - присадки ДП-65, г/т; С 2 - ХПП-004, г/т в авиакеросине и в нефти Южно-Харампурского месторождения соответственно.
Графические зависимости, приведенные на рисунках 1-4, позволяют определить минимальные эффективные дозировки и соотношения реагентов при минимальном отклонении от значений разработанных составов.
Из приведенных выше результатов следует, что:
Композиции из ингибиторов и депрессорных присадок обладают сверхаддитивным эффектом взаимодействия исходных реагентов в смесях и являются достаточно эффективными по сравнению с самым активным исходным компонентом. Наибольшую активность из рассмотренных двухкомпонентных композиций проявляют смеси при соотношении реагентов (% масс.) 50:50, из рассмотренных трехкомпонентных – в соотношении 80% двухкомпонентной смеси и 20% ингибитора АСПО.
Исследования, проведенные в модельной среде - авиакеросине, подтверждены исследованиями в пробах нефти ряда месторождений.
Результаты проведенных исследований и количественная оценка сверхаддитивного эффекта взаимодействия реагентов в композициях позволили установить, что эффект увеличения ингибиторной защиты от АСПО проявляется в смесях, компоненты которых имеют разную химическую природу. При этом для смесей, обладающих этим эффектом в области малых концентраций, наблюдается снижение эффективности с повышением общей концентрации. Для антагонистических смесей, наоборот, возможно появление эффекта с ростом концентрации смеси. Эффективность смесей зависит как от состава смесей, так и от концентрации. При оптимальном выборе соотношений компонентов и концентрации смеси достигается повышение эффективности ингибирования в 1,2-8,2 раза по сравнению с эффективностью исходных ингибиторов АСПО.
Эффективность смеси за счет большого синергизма при низких концентрациях возрастает настолько, что становится сравнима с эффективностью смеси при больших концентрациях, но небольшом синергизме. Этот эффект обеспечивает снижение расхода ингибитора при заданной величине эффективности защиты.
Были исследованы составы смесей ингибиторов АСПО ФЛЭК-ИП-102, ХПП-004 и депрессорной присадки ДП-65, различающихся порядком введения реагентов в смесь.
Влияние очередности введения того или иного реагента в смесь проявляется в качественных отличиях физико-химических свойств при создании как двухкомпонентных, так и трехкомпонентных смесей, уже на стадии приготовления смесей из исходных компонентов.
Результаты испытаний эффективности созданных композиций, имеющих одинаковый конечный состав, но различающихся порядком введения регентов приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Результаты определения эффективности и синергетического эффекта для трехкомпонентных композиций в зависимости от порядка смешения реагентов при расходе 50 г/т
-
Состав трехкомпонентной смеси
|
Порядок смешения реагентов в смеси
|
ЭДП-65
|
ЭХПП-004
|
ЭФЛЭК-ИП-102
|
Эсмеси экспериментальнаяя)
|
Эа
|
Эсм/Эа
|
20% ДП-65
26,7% ХПП-004
53,3% ФЛЭК-ИП-102
|
I.(ФЛЭК-ИП-102+ХПП-004)+ДП-65
|
29,0
|
21,3
|
24,7
|
75,4
|
39,7
|
1,90
|
II.(ФЛЭК-ИП-102+ДП-65) +ХПП-004
|
28,2
|
23,4
|
25,4
|
31,2
|
38,1
|
0,81
|
III.(ХПП-004+ДП-65) +ФЛЭК-ИП-102
|
26,8
|
25,2
|
27,3
|
36,0
|
43,0
|
0,84
|
40% ДП-65
20% ХПП-004
40% ФЛЭК-ИП-102
|
I.(ФЛЭК-ИП-102+ХПП-004) +ДП-65
|
29,0
|
21,3
|
24,7
|
47,0
|
37,0
|
1,27
|
II.(ФЛЭК-ИП-102+ДП-65) +ХПП-004
|
28,2
|
23,4
|
25,4
|
49,9
|
32,5
|
1,54
|
III.(ХПП-004+ДП-65) +ФЛЭК-ИП-102
|
26,8
|
25,2
|
27,3
|
41,3
|
39,0
|
1,06
|
60% ДП-65
13,4% ХПП-004
26,6% ФЛЭК-ИП-102
|
I.(ФЛЭК-ИП-102+ХПП-004)+ДП-65
|
29,0
|
21,3
|
29,0
|
51,0
|
33,5
|
1,52
|
II.(ФЛЭК-ИП-102+ДП-65)+ХПП-004
|
28,2
|
23,4
|
28,2
|
49,0
|
30,0
|
1,64
|
III.(ХПП-004+ДП-65)+ФЛЭК-ИП-102
|
26,8
|
25,2
|
26,8
|
32,0
|
55,4
|
0,58
|
80% ДП-65
6,7 % ХПП-004
13,3% ФЛЭК-ИП-102
|
I.(ФЛЭК-ИП-102+ХПП-004)+ДП-65
|
29,0
|
21,3
|
24,7
|
70,2
|
31,7
|
2,21
|
II.(ФЛЭК-ИП-102+ДП-65)
+ХПП-004
|
28,2
|
23,4
|
25,4
|
48,4
|
21,3
|
2,27
|
III.(ХПП-004+ДП-65) +ФЛЭК-ИП-102
|
26,8
|
25,2
|
27,3
|
5,0
|
30,9
|
0,16
|
Из результатов, приведенных в таблице 3, установлено следующее:
Структура и окраска смесей ингибиторов АСПО ХПП-004, ФЛЭК-ИП-102 и депрессорной присадки ДП-65 зависят от порядка смешения реагентов. При разном порядке смешения образуются как истинные окрашенные растворы, так и эмульсии белого цвета при одинаковом конечном составе смеси. При изменении структуры от эмульсии до раствора при повышении содержания ДП-65 эффективность и синергетический эффект увеличиваются.
Эффективность смесей изменяется от 5 до 70%, а синергизм - от 0,2 (антагонизм) до 2,2 при одном и том же конечном составе смеси. Причем, наибольшую эффективность и синергизм имеют смеси, образующие истинный раствор, а смеси в состоянии эмульсии имеют наиболее низкую эффективность и проявляют антагонизм.
С целью исследования механизма образования трехкомпонентных смесей ингибиторов АСПО, различающихся порядком смешения, были сняты ИК-спектры трехкомпонентных смесей и исходных реагентов.
Трёхкомпонентные смеси, приготовленные по способам I и III имеют близкие ИК-спектры, но показывают совершенно противоположные результаты. По способу I - высокую эффективность и синергизм, по способу III - низкую эффективность и антагонизм.
Выявлены общие закономерности в изменении ИК-спектров при приготовлении трёхкомпонентных смесей различными способами, отличающимися порядком смешения компонентов.
Новые линии ИК-спектров в смесях не появляются. Это свидетельствует о том, что химические реакции с образованием новых химических соединений при смешении ингибиторов АСПО не протекают. ИК-спектры двух- и трёхкомпонентных смесей не являются аддитивной суммой ИК-спектров исходных компонентов. В смеси происходит достаточно сильное межмолекулярное взаимодействие, в результате которого образуются устойчивые комплексы из молекул исходных компонентов. ИК-спектр трёхкомпонентной смеси зависит от порядка смешения компонентов и определяется, во многом, ИК-спектром последнего компонента, вводимого в композицию, несмотря на величину его содержания в смеси. Это свидетельствует об устойчивости промежуточных комплексов в двухкомпонентных смесях.
Сопоставление изменений эффективности и синергизма, физико-химических свойств и ИК-спектров трёхкомпонентных смесей, приготовленных в разном порядке смешения показывает, что эффективность, синергизм, физико-химические свойства и ИК-спектры трёхкомпонентных смесей имеют сильную зависимость от порядка смешения компонентов. Высокая эффективность и синергизм характерны для трёхкомпонентных смесей, представляющих собой однородный раствор. Низкая эффективность и антагонизм – для смесей в состоянии эмульсии.
На основании полученных экспериментальных данных и обобщения выведенных закономерностей была разработана методика создания многокомпонентных композиций ингибиторов парафиноотложения, обладающих высокой эффективностью.
Главные положения и этапы методики заключаются в следующем:
-
для составления смесей необходимо использовать реагенты с различной химической природой или с различными активными химическими группами;
-
интервал изменения содержания исходных реагентов при разработке составов смесей, с целью повышения точности подбора, не должен превышать 20%;
-
при разработке трех- и более компонентных смесей, а также при промышленном производстве серийных реагентов необходимо проводить оценку влияния порядка смешения компонентов на эффективность ингибиторной защиты композиций оптимизацию состава смеси по порядку смешения компонентов;
-
отбор перспективных смесей необходимо проводить уже на стадии смешения реагентов. Для дальнейшего изучения следует отбирать смеси, образующие истинный раствор и исключить смеси в виде эмульсии;
-
на первом этапе исследование эффективности и сверхаддитивного эффекта взаимодействия исходных компонентов в смесях ингибиторов проводить в наиболее перспективной области - в области низких концентраций: 50 - 250 г/т. Далее, при необходимости, концентрацию следует увеличить до 500 г/т;
Окончательный выбор смесей производить по результатам расчета и сравнения их технико-экономических показателей, то есть по удельной стоимости обработки ингибиторной смесью 1 т нефти при заданной величине эффективности защиты. К промышленному применению следует рекомендовать смеси с минимальными значениями удельной стоимости ингибиторной обработки.
Необходимым условием эффективного использования синергетических композиций ингибиторов АСПО является соблюдение их состава и концентрации в обрабатываемой среде. Поэтому для достижения максимальной технико-экономической эффективности рекомендуется применять смеси ингибиторов АСПО в технологии постоянной подачи ингибиторов в систему.
В четвертом разделе приводятся результаты влияния депрессаторов, ингибиторов и их смесей на коррозионную агрессивность среды и оценка ориентировочного экономического эффекта от их применения. Испытания депрессаторов, ингибиторов и их смесей на коррозионную агрессивность среды и на эффективность действия ингибитора коррозии, при их совместной подаче в среду, проводились на имитате пластовой воды Урненского месторождения.
Индекс агрессивности среды рассчитывался по формуле (6):
, (6)
где V0 - среднее значение скорости коррозии в среде, не содержащей химический реагент (ингибитор АСПО, депрессорную присадку, их смеси), мм/год;
V1 - среднее значение скорости коррозии в среде, содержащей химический реагент заданной концентрации, мм/год.
Принимается, что если:
IАГР 0,1 – химический реагент заданной концентрации не влияет на коррозионную агрессивность среды;
IАГР –0,1 – химический реагент заданной концентрации повышает коррозионную агрессивность среды;
IАГР 0,1 – химический реагент заданной концентрации снижает коррозионную агрессивность среды (обладает ингибирующим действием).
При оценке влияния ингибиторов АСПО и их смесей на эффективность действия ингибитора коррозии при их совместной подаче в среду первоначально в ячейку дозировали ингибитор парафиноотложения (смесь ингибиторов АСПО), затем добавляли ингибитор коррозии Scimol WS-2111, при концентрации, равной 20 мг/дм3.
Степень защиты от коррозии (Z, %) определялась по формуле:
(7)
где V0/ - среднее значение скорости коррозии в среде, не содержащей химический реагент (ингибитор коррозии Scimol WS-2111 при концентрации 20 мг/дм3 с ингибитором АСПО, депрессорной присадкой, их смесью), мм/год;
V1/ - среднее значение скорости коррозии в среде, содержащей химический реагент (ингибитор коррозии Scimol WS-2111 при концентрации 20 мг/дм3 с ингибитором АСПО, депрессорной присадкой, их смесью), мм/год.
Результаты проведенных исследований приведены в таблицах 4 и 5.
Таблица 4 - Результаты электрохимических испытаний ингибиторов АСПО и их смесей в имитате пластовой воды Урненского месторождения
№ п/п
|
Реагент
|
Концентрация, г/т
|
Средняя скорость коррозии, мм/год
|
Iагр
|
V0
|
V1
|
1
|
ТюмИИ-77
|
100
|
1,158
|
1,048
|
0,095
|
500
|
1,187
|
0,938
|
0,210
|
2
|
ФЛЭК-ИП-102
|
100
|
1,208
|
1,312
|
-0,086
|
500
|
1,180
|
1,307
|
-0,108
|
3
|
ХПП-004
|
100
|
1,182
|
1,190
|
-0,007
|
500
|
1,123
|
1,147
|
-0,021
|
4
|
Смесь ТюмИИ-77 : ФЛЭК-ИП-102 30 : 70
|
100
|
1,262
|
1,271
|
-0,007
|
500
|
1,154
|
1,202
|
-0,042
|
5
|
Смесь ТюмИИ-77 : ФЛЭК-ИП-102 50 : 50
|
100
|
1,244
|
1,236
|
0,006
|
500
|
1,243
|
1,184
|
0,047
|
6
|
Смесь ТюмИИ-77 : ФЛЭК-ИП-102 70 : 30
|
100
|
1,245
|
1,177
|
0,055
|
500
|
1,167
|
0,977
|
0,163
|
7
|
Смесь ТюмИИ-77 : ХПП-004 30 : 70
|
100
|
1,178
|
1,153
|
0,021
|
500
|
1,212
|
1,128
|
0,069
|
8
|
Смесь ТюмИИ-77 : ХПП-004 50 : 50
|
100
|
1,137
|
1,081
|
0,049
|
500
|
1,166
|
1,059
|
0,092
|
9
|
Смесь ТюмИИ-77 : ХПП-004 70 : 30
|
100
|
1,114
|
1,046
|
0,061
|
500
|
1,103
|
0,961
|
0,129
|
10
|
Смесь 80% ТюмИИ-77:ХПП-004(70:30)+20% ФЛЭК-ИП-102
|
100
|
1,163
|
1,066
|
0,083
|
500
|
1,107
|
0,952
|
0,140
|
Таблица 5 - Результаты испытаний эффективности защитного действия ингибитора коррозии Scimol WS-2111 в присутствии ингибиторов АСПО и их смесей
№ п/п
|
Реагент
|
Концентрация ингибиторов АСПО, г/т
|
Средняя скорость коррозии, мм/год
|
Z, %
|
V0/
|
V1/
|
1
|
Scimol WS-2111, 20 мг/дм3
|
-
|
1,117
|
0,014
|
98,7
|
2
|
ТюмИИ-77
|
100
|
1,129
|
0,020
|
98,2
|
500
|
1,184
|
0,015
|
98,7
|
3
|
ФЛЭК-ИП-102
|
100
|
0,917
|
0,034
|
96,3
|
500
|
1,031
|
0,051
|
95,1
|
4
|
ХПП-004
|
100
|
0,818
|
0,011
|
98,7
|
500
|
0,983
|
0,015
|
98,5
|
5
|
Смесь ТюмИИ-77 : ФЛЭК-ИП-102 50 : 50
|
100
|
0,851
|
0,012
|
98,6
|
500
|
0,795
|
0,010
|
98,7
|
6
|
Смесь ТюмИИ-77 : ХПП-004 70: 30
|
100
|
1,030
|
0,013
|
98,7
|
500
|
0,976
|
0,012
|
98,8
|
7
|
Смесь 80% ТюмИИ-77:ХПП-004(70:30)+20% ФЛЭК-ИП-102
|
100
|
0,895
|
0,010
|
98,9
|
500
|
0,830
|
0,009
|
98,9
|
По результатам исследований, приведенным в таблицах 4, 5 установлено следующее:
При концентрациях 100 г/т и 500 г/т ингибиторы ФЛЭК-ИП-102, ХПП-004, двухкомпонентная смесь ТюмИИ-77 : ФЛЭК-ИП-102 в любых соотношениях и смесь ТюмИИ-77 : ХПП-004 в соотношении 30:70 и 50:50 не влияют на коррозионную агрессивность среды. При дозировке 500 г/т присадка ТюмИИ-77, двухкомпонентная смесь ТюмИИ-77 : ХПП-004 в соотношении 70:30 и трехкомпонентная смесь, состоящая из 80% двухкомпонентной смеси ТюмИИ-77:ХПП-004 (70:30) и 20% ФЛЭК-ИП-102 обладают слабым ингибирующим действием, то есть незначительно снижают коррозионную агрессивность среды.
Ингибиторы АСПО и их композиции не оказывают влияния на защитные свойства ингибитора коррозии Scimol WS-2111.
Расчетным путем установлено, что применение разработанного состава ДП-65 и ХПП-004 в соотношении 50:50 % масс., (патент №2316642) для защиты от АСПО нефтепровода ЦПС «Харампурский» - ЦПС «Тарасовский» ОАО «Роснефть-Пурнефтегаз» позволит в 2-4 раза снизить их расход по сравнению с расходом исходных ингибиторов при одной и той же заданной величине эффективности защиты. Так, годовой экономический эффект при применении указанной композиции составит 4,84 млн. руб. по сравнению с применением входящего в нее реагента ДП-65.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ -
Исследована эффективность ингибирования депрессорных присадок, ингибиторов АСПО и их смесей в модельной среде – авиакеросине и пробах нефти из скважин Южно-Харампурского, Приобского, Урненского и Усть-Тегусского месторождений. Проведена количественная оценка синергетического эффекта.
-
Выявлена зависимость структуры, окраски, эффективности ингибирования, ИК-спектров трехкомпонентных смесей от порядка смешения исходных реагентов при одинаковом конечном составе смеси. Разработан способ получения состава для удаления АСПО, который рекомендуется для создания комплексных реагентов - ингибиторов парафиноотложений.
-
По разработанной методике созданы новые реагенты: двух- и трехкомпонентные составы ингибиторов АСПО на основе сверхаддитивного взаимодействия реагентов в композициях. Данная методика внедрена для применения в филиале «Когалымский завод химреагентов» ОАО «РДН Груп» и используется в настоящее время для создания новых реагентов: деэмульгаторов, ингибиторов коррозии, ингибиторов парафино- и солеотложения.
-
Установлено, что ингибиторы АСПО и их смеси не влияют на коррозионную агрессивность среды.
-
Рассчитан ориентировочный годовой экономический эффект применения разработанного состава ингибиторов ДП-65 и ХПП-004 (патент №2316642) при перекачке товарной нефти Южно - Харампурского месторождения.
Расчетный суммарный экономический эффект при внедрении разработанного состава смеси ингибиторов АСПО ТюмИИ-77 и ХПП-004 филиалом «Когалымский завод химреагентов» ОАО «РДН Груп» составит около 500 тыс. руб. год.
Основные положения диссертационной работы нашли отражение в следующих печатных работах:
-
Пат. 2316642 РФ, С1, МПК С09К 3/00 Е21В 37/06. Cостав для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений / Перекупка А.Г., Пензева Т.В. (ОАО «Гипротюменнефтегаз»). 2006119077, Заявлено 31.05.06. Опубл.10.02.2008, бюл.№4.
-
Пат. 2316641 РФ, С1, МПК С09К 3/00 Е21В 37/06. Способ получения состава для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений/ Перекупка А.Г., Пензева Т.В. (ОАО «Гипротюменнефтегаз»). 2006119076, Заявлено 31.05.06. Опубл.10.02.2008, бюл.№4.
-
Пат. 2320695 РФ, С1, МПК С09К 8/524. Cостав для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений/ Перекупка А.Г., Пензева Т.В. (ОАО «Гипротюменнефтегаз»). 2006119071, Заявлено 31.05.06. Опубл.27.03.2008, бюл.№9.
-
Юрецкая Т.В., Перекупка А.Г. Способ получения высокоэффективных составов смесей ингибиторов парафиноотложения.- Москва: Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции. Нефтепромысловая химия, 26-27.06.2008 г.- С. 144.
-
Юрецкая Т.В., Перекупка А.Г. Эффективность многокомпонентных смесей ингибиторов АСПО.- Москва: Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции. Нефтепромысловая химия, 26-27.06.2008 г.- С. 146.
-
Юрецкая Т.В., Перекупка А.Г. Разработка высокоэффективных составов ингибиторов АСПО. Тюмень: тез. докл. международной академической конференции «Состояние, тенденции и проблемы развития нефтегазового потенциала Западной Сибири», 2009 г.- С. 36.
-
Зараева Ю.С., Юрецкая Т.В., Перекупка А.Г. Разработка синергетических смесей реагентов для добычи нефти.- Тюмень: тез. докл. 32-й научно-практической конференции, посвященной 45-й годовщине ОАО «Гипротюменнефтегаз», 2009 г.- С. 54.
-
Юрецкая Т.В. Влияние порядка смешения компонентов на эффективность и синергизм композиций ингибиторов АСПО / Т.В. Юрецкая, А.Г. Перекупка // Нефтяное хозяйство. - 2010. - № 1. – С. 103-107.
-
Юрецкая Т.В. Оценка эффективности двухкомпонентных композиций ингибиторов асфальтосмолопарафиновых отложений с депрессорными присадками / Юрецкая Т.В., Волынец И.Г. // Известия вузов. Нефть и газ. – 2010. - № 2. – C. 43-50.
-
Юрецкая Т.В. Разработка композиций ингибиторов АСПО и исследование их эффективности / Т.В. Юрецкая, А.Г. Перекупка, Ю.Н. Абдрашитова // Нефтяное хозяйство. - 2010. - № 3. – C. 100-103.
-
Юрецкая Т.В. Исследование свойств композиции ингибиторов асфальтосмолопарафиновых отложений. - Территория «НЕФТЕГАЗ». – 2010. - № 4. – С. 44-47.
-
Юрецкая Т.В. Исследование эффективности трех- и четырехкомпонентных композиций ингибиторов асфальтосмолопарафиновых отложений с депрессорными присадками. / Т.В. Юрецкая, C.И. Грачев// Нефтепромысловое дело. - 2010. - № 6. – C.
Поделитесь с Вашими друзьями: |