Композиция для удаления гипсосодержащих отложений с включениями сульфида и оксида железа

Композиция для удаления гипсосодержащих отложений с включениями сульфида и оксида железа

Реферат

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к композициям для удаления гипсосодержащих отложений с включениями сульфида и оксида железа, может быть использовано при добыче и транспорте нефти.

Из уровня техники известны составы для удаления неорганических отложений. Так, например, известен состав для удаления отложений гипса (авт. свид. СССР №628293, Е21В 43/00, 1977 г.), содержащий динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (Трилон Б), гидроксид натрия и воду.

Однако указанный известный состав не обладает достаточной растворяющей способностью сложных неорганических отложений, включающих соединения железа, и имеет высокую температуру застывания. Кроме того, он не обладает смазочными свойствами, благодаря которым исключается возможность прихвата погружного оборудования в эксплуатационной колонне при проведения спуско-подъемных операций.

Также известен реагент для удаления отложений с поверхности радиационного оборудования (патент РФ №2097853, G21F 9/28, 1995 г.), в качестве которого используют водный раствор, содержащий спирт, выбранный из группы многоатомных спиртов, в т.ч. этиленгликоль, диэтиленгликоль, глицерин и этилендиаминтетраацетат натрия, при этом реагент дополнительно подвергают облучению. При этом обеспечивается предотвращение вторичного осадкообразования.

К недостаткам известного реагента можно отнести его узкий спектр воздействия: растворение только оксидов железа и предотвращение их повторного осаждения. При этом реагент необходимо подвергнуть дополнительно облучению, что усложняет технологию его применения.

Известен состав для удаления минеральных и органических отложений из нефтяных скважин, содержащий гидроксид натрия, полиакриламид, воду, блок-сополимер окисей этилена и пропилена на основе тетракиса-проксиламин HP-71 (авт. свид. СССР №700525, С09К 3/00, 1978 г.).

Состав достаточно эффективно растворяет простые минеральные и органические соединения, однако в присутствии в отложениях сульфида и оксида железа растворяющая способность резко снижается. А учитывая, что подавляющее большинство отложений в скважинах имеет сложный химический состав, то эффективность удаления таких отложений известным составом будет недостаточна.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности признаков является состав для удаления отложений гипса в скважине и промысловом оборудовании (а.с. СССР №912744, С09К 3/00, 1979 г.), содержащий, мас.%: динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (Трилон Б) 6,3-21,6; гидроксид натрия 0,6-8,5; спиртовую добавку - метанол - 8,3-31,0 и воду - остальное. Указанный известный состав обеспечивает удаление отложений гипса в условиях образования газовых гидратов и работает в условиях низких температур.

Однако этот известный состав не обладает достаточными растворяющими свойствами в отношении неорганических отложений сложного состава и не способен переводить в водорастворимое состояние соединения трехвалентного железа. Также этот состав характеризуется недостаточными смазывающими свойствами. Кроме того, один из компонентов состава - метанол, обладает высокой токсичностью и летуч, что ограничивает круг как его использования, так и составов, его содержащих.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в повышении растворяющей способности предлагаемой композиции в отношении неорганических отложений сложного состава с включениями в них в широком диапазоне сульфида и оксида железа, при одновременном увеличении емкости растворения, обеспечении высокой смазывающей способности и придании свойства удерживать ионы железа в растворенном состоянии.

Указанный технический результат достигается предлагаемой композицией для удаления гипсосодержащих отложений с включениями сульфида и оксида железа, включающей динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, гидроксид натрия, спиртовую добавку и воду, при этом новым является то, что в качестве спиртовой добавки композиция содержит этиленгликоль при следующем соотношении компонентов, мас.%:

динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты	9-15
гидроксид натрия	2-6
этиленгликоль	17,5-40
вода	остальное

Достижение указанного технического результата обеспечивается, по-видимому, использованием эффективных, хорошо сочетающихся друг с другом компонентов, взятых в предложенном количественном соотношении. Использование в композиции гидроксида натрия способствует созданию щелочной среды ориентировочно до рН 12-13. В этих условиях вероятно депротонирование одной из гидроксильных групп этиленгликоля с образованием аниона. Благодаря введению в композицию совместно динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты и этиленгликоля в заявленном соотношении в щелочной среде происходят реакции комплексообразования с катионами металлов, входящих в состав неорганических отложений, а также - образование адсорбционных слоев на поверхности отложений и металла. В результате этих физико-химических процессов обеспечивается увеличение емкости растворения отложений, содержащих кальций и трехвалентное железо, а также повышение смазочных свойств композиции.

Для получения заявляемой композиции были использованы следующие вещества:

- соль динатриевая этилендиамин-N,N,N,N-тетрауксусной кислоты, 2-водная - далее Трилон Б (ГОСТ 10652-73);

- гидроксид натрия (ГОСТ 4328-77);

- этиленгликоль (ГОСТ 10164-75);

- вода техническая с жесткостью не более 5 мг-экв/л.

Возможность осуществления заявляемого изобретения подтверждается следующим примером.

Пример. Для получения предлагаемой композиции в лабораторных условиях брали 60,0 мл воды, смешивали ее с 40,0 мл этиленгликоля (плотность 1155 кг/м³), вводили в полученную смесь при перемешивании 18,0 г Трилона Б и 6,84 г гидроксида натрия. В результате получили композицию следующего состава, мас.%: Трилон Б - 13,7; гидроксид натрия - 5,2; этиленгликоль - 35,3; вода - 45,8.

Композиции с другим содержанием компонентов готовили аналогичным образом.

В ходе лабораторных испытаний определяли следующие свойства предлагаемой композиции:

- растворяющую способность по отношению к неорганическим отложениям сложного состава, включающим как минимум гипс и соединения железа;

- емкость растворения;

- температуру застывания;

- эффективность смазывающего действия.

Растворяющая способность композиции оценивалась следующим способом: к 2,00 г порошкообразного гипса (CaSO₄) или твердых отложений из подземного оборудования скважин приливалась аликвота состава объемом 20 мл с дальнейшим выдерживанием в статических условиях при 23°С в течение 24 ч. Степень растворения рассчитывалась как 100% × [2,00 - m_ост(г)]/2,00, где m_ост - масса высушенного не растворившегося остатка в граммах.

Также определялась емкость композиции по отношению к твердым отложениям из подземного оборудования скважин. Для этого в корзинку из металлической сетки с площадью ячейки 2-4 мм² помещали 2,00 г отложений. Затем корзинку опускали в мерный цилиндр на 100 мл, в который заливали 20 мл композиции и оставляли на 12 ч при 23°С, после чего корзинку доставали из цилиндра и осматривали. Если осмотр показывал наличие не растворившегося остатка, корзинка снова на 12 ч помещалась в цилиндр, в который добавлялось 2 мл состава. Эксперимент продолжался до полного растворения отложений. Емкость состава определяли как объем состава, необходимый для полного растворения 1 кг отложений: V (мл)/2,00/1000 л/м³, где V - объем полного растворения.

Эффективность смазывающего действия композиции определяли на машине трения (OFI EP/LUBRICITY TESTER фирмы OFI) путем расчета коэффициента трения К_тр при взаимодействии металлической пары «вращающееся кольцо - неподвижная призма» в среде исследуемой композиции при стандартных условиях:

где

Данные о составе неорганических отложений, используемых при проведении опытов, приведены в таблице 1.

Данные о компонентном содержании предлагаемой композиции и известного состава приведены в таблице 2.

Данные о свойствах композиции по сравнению со свойствами известных составов приведены в таблице 3.

Анализ результатов, приведенных в таблицах 2, 3, показал, что предлагаемая композиция характеризуется следующими преимуществами перед аналогами:

- повышенной в 8-9 раз растворяющей способностью по отношению к сульфату кальция (гипсу);

- повышенной на 10-45% емкостью растворения отложений сложного состава с включениями гипса и соединений железа;

- повышенной на 7-31% растворяющей способностью по отношению к неорганическим отложениям сложного состава, в т.ч. с включениями сульфида и оксида железа;

- улучшенными в 1,4-2,4 раза смазывающими свойствами.

Благодаря указанным свойствам заявляемая композиция позволяет эффективно удалять различные неорганические отложения, включающие в себя сульфат кальция (гипс), продукты кислородной и сероводородной коррозии железа, а повышение смазывающего действия дает возможность для широкого применения композиции с целью устранения прихватов подземного оборудования в условиях образования неорганических отложений в скважине.

Таблица 1
Данные о составе неорганических отложений, используемых при проведении опытов (мас.%)
№№	Гипс (CaSO4)	Кальцит (СаСО3)	Продукты кислородной и сероводородной коррозии железа, входящие в состав отложений
Fe2O3	FeS
1	100	0	0	0
2	0	55-60	40-45	0
3	1-2	0	85-90	10-15

Таблица 2
Данные о компонентном содержании предлагаемой композиции и известного состава
№№	Компоненты композиции, мас.%
Трилон Б	Гидроксид натрия	Этиленгликоль	Вода
Для предлагаемой композиции
1	9,0	3,0	40,0	48,0
2	14,2	5,4	17,5	62,9
3	14,0	5,3	26,1	54,6
4	13,9	5,3	34,5	46,3
Для известного состава по авт. свид. №912744 (прототип)
№№	Трилон Б	Гидроксид натрия	Метанол	Вода
5	15,4	5,9	27,4	51,3

Таблица 3
Свойства предлагаемой композиции по сравнению с известными составами
№№ опыта из табл.2	Свойства композиции
Степень растворения, % (Емкость, м3/кг) в отношении отложений из табл.1	Коэффициент трения	Температура застывания, °С
ос. №1	ос. №2	ос. №3
1	34	30 (0,062)	11 (0,080)	0,14	-44
2	57	38 (0,045)	16 (0,060)	0,17	-43
3	59	34 (0,050)	15 (0,065)	0,24	-29
4	61	31 (0,060)	13 (0,070)	0,30	-19
5	6,7	29 (0,065)	10 (0,085)	0,41	-44

Композиция для удаления гипсосодержащих отложений с включениями сульфида и оксида железа, включающая динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, гидроксид натрия, спиртовую добавку и воду, отличающаяся тем, что в качестве спиртовой добавки композиция содержит этиленгликоль при следующем соотношении компонентов, мас.%:

динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты	9-15
гидроксид натрия	2-6
этиленгликоль	17,5-40
вода	остальное