Состав для предотвращения неорганических отложений

Состав для предотвращения неорганических отложений

Реферат

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, в частности к составам, предназначенным для предотвращения неорганических отложений в скважинах и на скважинном оборудовании, системе сбора, хранения, подготовки и транспорта нефти.

Известен состав для предотвращения неорганических солеотложений по патенту РФ №2417954 от 05.10.2009, МПК C02F 5/14, включающий оксиэтилидендифосфоновую кислоту, метиловый спирт, моноэтаноламин или смесь моноэтаноламина и гидроксида аммония и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксиэтилидендифосфоновая кислота - 16,1-24,9; метиловый спирт - 36-44; моноэтаноламин или смесь моноэтаноламина и гидроксида аммония - 8,1-19,9; вода - остальное.

Известен состав для предотвращения кальциевых отложений по патенту РФ №2179625, МПК E21B 37/00, C02F 5/10, при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксиэтилидендифосфоновая кислота - 4-15; моноэтаноламин - 5-15; нитрилотриметилфосфоновая кислота - 15-25; гидроксилсодержащее соединение - 25-30; вода - остальное.

Недостатками известных составов являются их недостаточно высокая эффективность и образование сульфатных и карбонатных отложений.

Наиболее близким к предлагаемому составу является состав для предотвращения отложений неорганических солей по патенту РФ №2447197 от 12.10.2010, МПК C23F 11/10, C09K 8/54, включающий фосфоновый компонент, водорастворимый полимер, аминный компонент, ингибитор коррозии, гидроксилсодержащее соединение и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: фосфоновый компонент - 5,0-30,0; водорастворимый полимер - 0,1-5,0; аминный компонент - 5,0-20,0; ингибитор коррозии - 0,1-0,5; гидроксилсодержащее соединение - 5,0-30,0; вода - остальное.

Недостатком данного состава является невысокая ингибирующая способность по отношению к неорганическим отложениям кальция.

Задача изобретения заключается в создании состава, обладающего высокой ингибирующей способностью по отношению к неорганическим отложениям кальция.

Технический результат заключается в том, что фосфоновые компоненты адсорбируются (осаждаются) на поверхности зародышевых кристаллов и тем самым препятствуют застраиванию ячеек кристаллической решетки, примыкающих к ступеням роста. За счет этого рост кристаллов соли оказывается невозможным. Если вследствие блокирования движения ступеней роста процесс роста зародыша кристалла прекращается прежде, чем зародыш укрупнится до размеров, обеспечивающих его устойчивость, зародыш остается неустойчивым и разрушается. Введение в воду указанных фосфоновых компонентов приводит к ингибированию солеотложений.

Поставленная задача решается тем, что состав для предотвращения неорганических отложений включает фосфоновый компонент, моноэтаноламин, метиловый спирт и воду. Состав содержит в качестве фосфонового компонента - композицию фосфоновых кислот и производных при следующем общем содержании компонентов, мас.%: 1-гидроксиэтан-1,1-дифосфоновая кислота - 0,5-4,5; 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновая кислота - 0,5-25,0; динатриевая соль диэтилентриаминпентаметиленфосфоновой кислоты - 0,2-12,0; моноэтаноламин - 0,5-22,0; метиловый спирт - 20,0-35,0; вода - до 100.

Кроме того, в отличие от аналога применение в составе ингибитора динатриевой соли диэтилентриаминпентаметиленфосфоновой кислоты (динатриевой соли ДТПФ) обусловлено следующей причиной. ДТПФ кислота в виде 50%-ного водного раствора в отличие от раствора ее динатриевой соли склонна к самопроизвольной кристаллизации при хранении и транспортировке, что усложняет ее использование.

Коррозионные свойства ингибитора солеотложений можно компенсировать корректировкой кислотности продукта.

Для приготовления заявляемого состава используют следующие реагенты.

1-Гидроксиэтан-1,1-дифосфоновая кислота (ОЭДФ) - известный промышленный продукт, выпускаемый в форме кристаллов или 60%-ного раствора. Твердое соединение представляет собой белый порошок с легким бежевым или сероватым оттенком. Химическая формула - C₂H₈O₇P₂. ОЭДФ хорошо растворяется в кислотах, щелочах, этаноле, метаноле и воде. Кристаллическая форма может быть изготовлена, например, по ТУ 2439-363-05763441-2002. Товарный раствор ОЭДФ представляет собой прозрачную бесцветную или светло-желтую жидкость с плотностью 1,40-1,45 г/см³ при 20°C, смешиваемую с водой во всех соотношениях.

Динатриевая соль ДТПФ - промышленный продукт, выпускаемый в промышленности в виде 55%-ного раствора основного вещества. Химическая формула - C₉H₂₆O₁₅P₅N₃Na₂. Раствор представляет собой коричневую жидкость плотностью 1,39-1,41 г/см³ при 20°C, смешиваемую с водой во всех соотношениях. Продукт производится рядом компаний, например Shandong Taihe Water Treatment CO, LTD (Китай) и др.

2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновая кислота (ФБТК) - промышленный продукт, выпускаемый в промышленности в виде 50%-ного раствора основного вещества. Химическая формула - C₄H₁₃O₇P₂N. Раствор представляет собой прозрачную жидкость с цветом от бесцветной до светло-желтой, плотностью 1,3 г/см³ при 20°C, смешиваемую с водой во всех соотношениях. Продукт производится рядом компаний, например Shandong Taihe Water Treatment CO, LTD (Китай) и др.

Моноэтаноламин (МЭА) - промышленный продукт, выпускаемый, например, по ТУ 2423-065-05807977-2004. МЭА представляет собой вязкую бесцветную маслянистую жидкость, смешиваемую с водой во всех отношениях, плотностью 1,01-1,13 г/см³ при 20°C. Химическая формула - C₂H₇NO. МЭА является регулятором кислотности в композиции ингибитора солеотложения, так как вступает в реакцию нейтрализации с фосфоновыми кислотами и их кислыми солями.

Метиловый спирт (метанол) - промышленный продукт, выпускаемый, например, по ГОСТ 2222-95. Химическая формула - CH₃OH. Метанол представляет собой ядовитую бесцветную подвижную жидкость, смешиваемую с водой в любых соотношениях. Плотность метанола 0,79 г/см³ при 20°C. Метанол применяется в композиции ингибитора солеотложения для снижения температуры застывания и уменьшения вязкости ингибитора.

Предлагаемый состав готовят смешением компонентов.

Пример 1

К 48 г воды добавляют при перемешивании 19 г ФБТК, 0,5 г кристаллической ОЭДФ, 0,5 г динатриевой соли ДТПФ, 12 г моноэтаноламина и 20 г метанола. Во время приготовления состава каждый из компонентов добавляют в смесь только после полного растворения или смешения предыдущего.

Примеры 2-6 готовят аналогично примеру 1, изменяя количественное содержание компонентов.

Пример 7 (аналог)

К 15,5 г ОЭДФ добавляют при перемешивании 1,5 г водорастворимого полимера СМКАК, 15 г аминного компонента - МЭА, 0,1 г ингибитора коррозии - ИВВ-1, 30,0 г гидроксилсодержащего соединения - метанола и 35,4 г воды.

Полученные по примерам 1-6 растворы представляют собой однородные жидкости, обладающие высокой эффективностью по отношению к неорганическим отложениям сульфата кальция и карбоната кальция. В ходе лабораторных исследований определяют эффективность по ингибированию отложений карбоната кальция и сульфата кальция в соответствии со Стандартом Компании ОАО НК «Роснефть» № П1-01 СЦ-080 «Порядок проведения лабораторных и опытно-промысловых испытаний химических реагентов: деэмульгаторов, ингибиторов коррозии, ингибиторов бактерицидов, ингибиторов солеотложений на объектах добычи углеводородного сырья Компании» при температуре теститрования 75°C в следующей последовательности.

Приготавливается раствор ингибитора солеотложения путем растворения 100 мг реагента в небольшом количестве дистиллированной воды с последующим доведением объема раствора до 100 мл в мерной колбе таким образом, чтобы в 1 мл полученного раствора содержался 1 мг ингибитора.

В серию колб емкостью 250 мл помещалось соответствующее количество раствора хлористых солей, добавлялось требуемое количество ингибитора, затем в колбу приливалось соответствующее количество раствора гидрокарбоната натрия или сульфата натрия для создания модельного раствора.

Пробы с ингибитором и без него - «холостая» проба, термостатировались при температуре 75°C в течение 5 часов. После охлаждения проб отфильтровывался выпавший осадок. Остаточное содержание в растворе катионов кальция определялось трилонометрическим титрованием.

Эффективность ингибирования (Э, %) рассчитывалась по формуле:

Э=(С_p-С_x)·100/(С₀-С_x), %, где

С_р - содержание ионов кальция в пробе с ингибитором после термостатирования, мг/л; С_х - содержание ионов кальция в «холостой» пробе, мг/л; С₀ - содержание ионов кальция в исходном растворе, мг/л.

Проводилось два параллельных определения эффективности соответствующего ингибитора при каждой дозировке. Рассчитывалось среднее арифметическое из результатов параллельных измерений.

Для сравнения одновременно тестировался состав, приготовленный по примеру 7 (аналог). Результаты экспериментов по тестированию ингибиторов на эффективность предотвращения выпадения карбоната кальция и сульфата кальция из растворов представлены в таблице.

В примере 7 вместо компонентов динатриевой соли ДТПФ и ФБТК добавляют 1,5 г водорастворимого полимера СМКАК и 0,1 г ингибитора коррозии ИВВ-1.

Данные, приведенные в таблице, свидетельствуют о высокой эффективности заявляемых составов по предотвращению выпадения осадков сульфата кальция и карбоната кальция.

Таблица
Состав для предотвращения неорганических отложений
Пример	Содержание компонентов, мас.%	Эффективность предотвращения отложений, %
ОЭДФ	ДТПФ 2Na	ФБТК	МЭА	Метанол	Вода	CaCO3	CaSO4
1	4,5	11,75	0,5	6	20	45,5	92,9	58,7
2	0,5	0,2	22,5	15	34	27,8	85,7	91,3
3	0,5	5	15	14	30	35,5	100,0	100,0
4	2,5	6	12	12	30	37,5	83,3	96,9
5	0,5	10	20	19,5	20	30	100,0	96,9
6	4,5	0,2	25	15	20	35,3	91,7	93,8
7* (аналог)	15,5	-	-	15,0	30,0	35,4	83,3	7,7

Состав для предотвращения неорганических отложений, включающий фосфоновый компонент, моноэтаноламин, метиловый спирт и воду, отличающийся тем, что он содержит в качестве фосфонового компонента композицию фосфоновых кислот и производных при следующем содержании компонентов, мас.%:

1-гидроксиэтан-1,1-дифосфоновая кислота	0,5-4,5
2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновая кислота	0,5-25,0
динатриевая соль
диэтилентриаминпентаметиленфосфоновой кислоты	0,2-12,0
моноэтаноламин	0,5-22,0
метиловый спирт	20,0-35,0
вода	до 100