CZ297597B6

CZ297597B6 - Prostředek pro odstraňování vysokomolekulárních organických úsad z ropy a zemního plynu

Info

Publication number: CZ297597B6
Application number: CZ20050797A
Authority: CZ
Inventors: Buryan@Petr; Vošta@Jan; Vodrážka@Stanislav
Original assignee: Vysoká škola chemicko - technologická v Praze; Moravské naftové doly, a. s.
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2007-01-10
Also published as: CZ2005797A3

Abstract

Prostředek obsahuje minimálně 50 % hmotn. směsi uhlovodíků s destilační křivkou od 120 do 320 .degree.C při tlaku 101,325 kPa a 0,001 až 10 % hmotn. nejméně jedné povrchově aktivní látky na bázi reakčních produktů mastných kyselin a aminových organických sloučenin, která vedle reakčních produktů obsahuje ještě volnévýchozí aminy i mastné kyseliny. Dále s výhodou obsahuje 0,003 až 3 % hmotn. odpěňovače, vybraného ze skupiny alkoholů s 1 až 10 uhlíky v molekule. Dále může obsahovat 0,0002 až 5 % hmotn. antikorozní přísady, vybrané ze skupinytvořené propargylalkoholem a/nebo propargylalkoholem rozpuštěném v nejméně jednom alkoholu s1 až 10 uhlíky v molekule a/nebo dibenzosulfoxidem rozpuštěném v nejméně jednom alkoholu s 1až 10 uhlíky v molekule. Způsob odstraňování těchto úsad spočívá v tom, že se na úsadypůsobí vpředu uvedeným prostředkem při teplotě -20 až 130 .degree.C a při maximálním tlaku 21,00 MPa.

Description

Prostředek pro odstraňování vysokomolekulárních organických úsad z ropy a zemního plynu

Oblast techniky

Předmětem vynálezu je prostředek pro odstraňování vysokomolekulárních organických úsad vznikajících z ropy a zemního plynu, které omezují těžbu, skladování, transport a úpravu ropy, zemního plynu a plynných a kapalných produktů při jejich zpracování.

Úsady vznikají při těžbě, skladování, transportu, úpravě a zpracování ropy a zemního plynu. Vytvářejí se v různých formách, konzistencích a množstvích v závislosti na chemickém složení ropy a zemního plynu a v závislosti na okolních termodynamických a technologických podmínkách (při změnách teploty, tlaku, rychlosti toku, složení atd.). Usazují se v technologických zařízeních a tím způsobují nemalé problémy. Jejich odstraňování je obvykle techniky i ekonomicky náročné. Totéž se týká i těžby a uskladňování plynných a kapalných fosilních uhlovodíkových surovin.

Vlastní úsady jsou tvořeny zejména vysokomolekulámími a výše vroucími organickými látkami, které vzhledem ke své konzistenci mohou zachycovat i látky anorganické. Mohou proto omezovat nebo zcela vyloučit využití daného technologického aparátu či celku. Zejména však je jejich přítomnost nežádoucí v těžebních sondách a v drenážních kanálech ložiska nebo v kolektorech souvisejících s těžebním zařízením. Úsady vyloučené na výměnných plochách teplosměnných zařízení mohou plně omezit jejich funkčnost. Totéž se týká snímacích, regulačních či řídicích prvků. Penetrace úsad do jednotlivých prvků může být příčinou havarijních stavů.

Dosavadní stav techniky

Problém odstraňování úsad souvisí s jejich chemickým složením nebo typem technologie (sondy, produktovody, separátory, nádrže, výměníky atd.), ve které dochází k jejich usazení. V současné době je problém odstraňování úsad řešen mechanicky, chemicky, termicky nebo kombinací těchto metod.

Mechanický způsob odstraňování úsad je nejčastěji využíván v případě dlouhých, relativně přímých zařízení (sonda těžící samotokem - mechanické škrabání, produktovod - ježkování). Tedy tam, kde nehrozí problémy se zachycením mechanického čisticího elementu vlastním zařízením, resp. při aplikaci mechanického čisticího elementu, nelze očekávat poškození zařízení. Charakteristickým znakem mechanického čištění ve výše uvedených případech jsou nižší provozní náklady. Tento způsob odstranění úsad však způsobuje nemalé problémy s následným čištěním čisticího mechanického elementu, záchytem a transportem odstraňovaných úsad a s řadou nepříjemných ekologických dopadů na kvalitu pracovního prostředí. Pro zdárnou aplikaci tohoto způsobu odstranění úsad je nezbytné jednotlivá zařízení vybavit elementy umožňujícími vložení a vyjmutí čisticích mechanických prvků. Další nevýhodou je potřebná částečná nebo podstatná demontáž jednotlivých prvků čištěného technologického celku nebo zařízení, přičemž uvedené operace jsou časově velmi náročné, mnohdy nemohou být prováděny okamžitě, mohou vyžadovat technologické odstávky, které je nutno dlouhodobě plánovat a opětovné uvedení technologických celků a zařízení do provozu obvykle vyžaduje výměnu těsnění, provádění zkoušek těsnosti atd.

Chemický způsob čištění je využíván tam, kde není možné využívat výhod mechanického čištění. Týká se to sond těžících pomocí čerpadel, produktovodů postrádajících ježkovací komory, výměníků, skladovacích a dopravních zařízení atd. Obecně lze konstatovat, že chemické čištění je z pohledu provozních nákladů náročnější. Doposud známé kapalné prostředky pro tuto technologii však nejsou schopné zajistit úplné odstranění nežádoucích úsad. Používané chemické prostředky na bázi halogenuhlovodíků jsou toxické, jejich aplikace má nežádoucí ekologické dopady

- 1 CZ 297597 B6 a likvidace těchto použitých prostředků vyžaduje speciální spalovací a destrukční postupy a zařízení. Totéž se týká prostředků na bázi anorganických hydroxidů. Některé známé používané přípravky neodstraňují úsady úplně a proto jejich aplikace vykazují nedostatečnou účinnost.

Proto v mnoha případech jsou aplikovány termické metody, kdy ke ztekucení tuhých nebo vysoce viskózních úsad je využívána horká voda nebo horká surová ropa a/nebo výše zmíněné organické látky a směsi organických rozpouštědel. V obou případech tyto postupy vykazují nežádoucí vlivy na životní i pracovní prostředí. Z postupu odloučená voda je obtížně čistitelná, horká ropa nebo aplikovaná rozpouštědla rozpouští pouze části úsad a po zchladnutí směsi je velmi obtížné úsady oddělit.

Kombinace uvedených metod vede i k vyšší efektivitě celého čisticího procesu. Přesto odstranění všech vyloučených úsad a vyčištění technologických zařízení lze spíše chápat pouze jako částečné.

Obdobné problémy se vyskytují při těžbě, která je spojena se zanášením matečného prostředí ložisek úsadami. S těžbou spojený transport fosilní suroviny v ložisku narušuje v mnoha případech původní hydrodynamický režim ložiska, zejména pak v okolí těžebních a vtláčecích sond, a to do té míry, že dochází k zanášení matečné horniny. To vede ke zpomalení a/nebo až k omezení těžby natolik, že těžba musí být přerušena. V mezinárodní patentové přihlášce WO 2004111383 (US 3 276 519) se popisuje, že úsady při těžbě surové ropy lze rozpustit prostředkem, kde 90 % obj. představuje směs tří frakcí olejů ze zpracování karbonizačních produktů uhlí: 20 až 30 % fenolového oleje (s bodem varu 170 až 190 °C), 20 až 40 % absorpčního oleje (s teplotou varu 250 až 270 °C) a polymerního oleje (s teplotou varu 320 až 350 °C). Zbytek do 100 % tvoří reaktivní organické rozpouštědlo, povrchově aktivní látky a substance odloučené z těženého plynu. Nevýhodou tohoto přípravku je toxicita fenolového oleje.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje prostředek pro odstraňování vysokomolekulámích organických úsad vzniklých z ropy a zemního plynu podle vynálezu, který spočívá v tom, že obsahuje minimálně 50 % hm. směsi uhlovodíků s destilační křivkou od 120 do 320 °C při tlaku 101,325 kPa a 0,001 až 10 % hm. nejméně jedné povrchově aktivní látky na bázi reakčních produktů mastných kyselin a aminových organických sloučenin, která vedle reakčních produktů obsahuje ještě volné výchozí aminy i mastné kyseliny.

Hustota směsi uhlovodíků se při 20 °C pohybuje v rozmezí 880 až 980 kg/m³. Teplota tání směsi uhlovodíků je < 0 °C a teplota vzplanutí > 25 °C. Uhlovodíky jsou rozpustné v organických rozpouštědlech.

Prostředek může dále obsahovat odpěňovač, například n-alkanol s 1 až 10 uhlíky v molekule, v množství 0,003 až 3 % hm., vztaženo na prostředek.

Pro zamezení korose kovových zařízení, ze kterých jsou odstraňovány úsady, může prostředek obsahovat různé inhibitory koroze, s výhodou propargylalkohol a/nebo alkoholický roztok dibenzosulfoxidu, v množství 0,0002 až 5 % hm., vztaženo na prostředek.

Prostředek podle vynálezu kromě uvedených látek může obsahovat organická rozpouštědla a případně přídavek směsi uhlovodíků s nižší teplotou varu než 120 °C nebo vyšší teplotou varu než 320 °C při tlaku 101,325 kPa.

Způsob odstraňování vysokomolekulámích organických úsad vzniklých z ropy a zemního plynu podle vynálezu spočívá v tom, že se na tyto úsady působí prostředkem podle tohoto vynálezu při teplotě -20 až 130 °C při maximálním tlaku 21 MPa.

Základní výhodou prostředku podle vynálezu je, že přítomnost povrchově aktivní látky snižuje mezifázové napětí použité směsi uhlovodíků a úsad a zvyšuje jejich rozpustnost v uhlovodíkovém podílu prostředku. Svou chemickou stálostí působí na odstraňování látek omezujících transport fosilních surovin a produktů jejich zpracování. Svou přítomností neomezuje další využití fosilních surovin. Svou přítomností nevylučuje aplikaci prostředku v přítomnosti vody, protože napomáhá i stabilizaci emulzí a/nebo disperzí, což je významná výhoda v případě odstraňování úsad obsahujících vedle organických látek i anorganické horniny, jakými jsou např. písek, jíl, kaolin, úlomky vápenců atd. Protože povrchově aktivní látka je stabilní v kyselém, neutrálním i slabě alkalickém prostředí, lze prostředek aplikovat i v případech přítomnosti ložiskových vod s vysokou solností. Přítomnost zvolené povrchově aktivní látky významně snižuje redispozici úsad na čištěném povrchu a omezuje tvorbu statických nábojů.

Další výhodou prostředku podle vynálezu je, že při promísení prostředku s vytěženými kapalnými či velmi viskózními a/nebo tuhými fosilními surovinami za normálních podmínek a/nebo po zahřátí vzniklé směsi se zvýší sedimentační rychlost nerozpuštěných látek stržených těženým médiem.

Prostředek a způsob jeho přípravy a použití je blíže popsán v příkladech provedení vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Prostředek podle vynálezu se připraví v kovové nádobě vybavené míchadlem za pokojové teploty smícháním 95 kg směsi uhlovodíků s destilační křivkou od 150 do 250 °C s obsahem aromatických uhlovodíků vyšším než 50 % hmotn. a 5 kg netoxické povrchově aktivní látky na bázi reakčního produktu ethanolaminu s mastnými kyselinami s obsahem volného aminu 15 % hmotn. a 7 % hmotn. volných mastných kyselin, rozpustných v alkoholech.

Příklad 2

Prostředek podle vynálezu se připraví v kovové nádobě vybavené míchadlem smícháním 96,8 kg směsi uhlovodíků zahřáté na 30 °C, s destilační křivkou od 140 do 260 °C s obsahem aromatických uhlovodíků vyšším než 70 % hmotn., a 3 kg povrchově aktivní látky s pH 1% roztoku 8, na bázi netoxického reakčního produktu ethanolaminu s mastnými kyselinami s obsahem volného aminu 14 % hmotn. a 5 % hmotn. volných mastných kyselin, rozpustných v alkoholech. Dále se přidá 0,2 kg n-dekanolu.

Příklad 3

Prostředek podle vynálezu se připraví v plastovém reaktoru vybaveném okružním čerpadlem za pokojové teploty smícháním 95 kg směsi uhlovodíků s destilační křivkou od 150 do 250 °C s obsahem aromatických uhlovodíků jako v příkladu 1, a 3 kg povrchově aktivní látky jako v příkladu 1 a 0,02 kg propargylalkoholu rozpuštěného v 1,96 kg ethanolu a 0,2 kg 10% roztoku dibenzosulfoxidu.

-3CZ 297597 B6

Příklad 4

Prostředek podle vynálezu se připraví smícháním 90 kg směsi uhlovodíků s destilační křivkou od 5 122 do 289 °C s obsahem aromatických uhlovodíků 80 % hmotn. a 5 kg povrchově aktivní látky, jako v příkladu 1, a 3 kg technického xylénu a 2 kg odloučeného kondenzátu ze surového zemního plynu v kovové nádobě vybavené míchadlem za pokojové teploty.

io Příklad 5

Tepelný kovový výměník využívaný pro snížení viskozity surové ropy o vnitřním objemu

0,03 rn , ve kterém jako teplonosné médium je využívána ropa o teplotě 70 °C, byl úsadami z těžené ropy natolik zanesen, že průtok chladné surové ropy o teplotě maximálně 15 až 20 °C, 15 zajišťovaný čerpadlem, byl max. 2 1/min. Přes takto neprůtočný výměník po jeho odpojení bylo prostřednictvím vnějšího čerpadla postupně přečerpáno za dvě hodiny za normálních podmínek 100 1 prostředku získaného podle příkladu 1. Podruhé byl k vyčištění tohoto výměníku použit prostředek podle příkladu 4. V obou případech po aplikaci prostředku tlaková ztráta výměníku klesla na nepatrnou hodnotu a průtok surové ropy po odpovídajícím připojení vzrostl v prvém 20 případě na 29,5 1/min a ve druhém na 30 1/min. Optickou kontrolou výměníku po demontáži jeho čelní stěny bylo zjištěno, že jeho povrch byl zcela bez úsad.

Příklad 6

Kovová potrubí přípojka pro dopravu surové ropy v délce 700 m a vnitřním průměru 80 mm byla zanesena souvislou vrstvou úsad o tloušťce stěny 8 až 20 mm z transportované surové ropy a bylo proto potřebné ji vyčistit. V minulosti se promývala horkou surovou ropou zahřátou na teplotu 75 až 80 °C. Nyní do takto zaneseného potrubí bylo postupně napuštěno 1000 1 prostřed3o ku připraveného podle příkladu 3 o teplotě cca 20 °C. Po 4 hodinách byl prostředek spolu s rozpuštěnou ůsadou otevřením ventilu vypuštěn. Optickou kontrolou po ukončení proplachu prostředkem bylo zjištěno, že vnitřní povrch potrubí je zbaven úsad z těžené surové ropy. Stejného účinku bylo dosaženo použitím přípravku smíchaného podle příkladu 2, zahřátého na teplotu 80 °C při tlaku 5 MPa za dvě hodiny.

Příklad 7

Kolona ocelových čerpacích trubek sondy pro těžbu surové ropy, vybavená čerpadlem zapuště40 ným do hloubky 800 m a o vnitřním průměru 7,3 cm (2% in), byla úsadami natolik zanesena, že tok surové ropy klesl na hodnotu < 0,25 m³/h. Do takto neprůtočné trubky sondy bylo vysokotlakým čerpadlem během 3,5 hodiny zatlačeno 5 m³ prostředku připraveného podle příkladu 1 zahřátého na 40 °C a po uzavření hlavního uzávěru byla sonda ponechána v klidu 24 hodin. Vtláčecí tlak činil 3,6 MPa. Po uplynutí této doby byl hlavní uzávěr sondy otevřen. Působením 45 ložiskového tlaku nejprve nastalo vytlačení použitého prostředku s úsadami a poté již nastal samotok surové ropy s průtokem 5,25 m³/den.

Příklad 8

Čištění perforací a oblasti za perforacemi kolem těžebního vrtu v hloubkovém intervalu 875 až 909 m. Vrt vlivem úsad ztrácel produkční kapacitu. Z původní těžby 4 až 5 m³/den surové ropy vlivem nahromaděných úsad postupně klesla denní těžba na hodnotu cca 1,5 m³/den. Do tohoto vrtu bylo zatlačeno 8,0 m³ prostředku namíchaného dle příkladu 1 a za tímto množstvím bylo 55 zatlačeno 20 m³ ropy. K zatlačování bylo použito vysokotlakého plunžrového čerpadla - maxi

-4CZ 297597 B6 mální tlak byl 19 MPa. Doba zatlačování byla 6 hodin. Po zatlačení následovala 48 hodinová pauza, kdy byl vrt uzavřen. Poté byl vrt uveden opět do režimu těžby. Po odtěžení zatlačeného množství a ustálení ložiskových podmínek vykázala denní produkce opět 5 m³/den surové ropy.

Průmyslová využitelnost

Prostředek podle vynálezu je využitelný při těžbě surové ropy a zemního plynu, při jejich transportu, skladování a dalším zpracování.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Prostředek pro odstraňování vysokomolekulámích organických úsad z ropy a zemního plynu, vyznačený tím, že obsahuje minimálně 50 % hmotn. směsi uhlovodíků s destilační křivkou od 120 do 320 °C při tlaku 101,325 kPa a 0,001 až 10 % hmotn. nejméně jedné povrchově aktivní látky na bázi reakčních produktů mastných kyselin a aminových organických sloučenin, která vedle reakčních produktů obsahuje ještě volné výchozí aminy i mastné kyseliny.
2. Prostředek podle nároku 1, vyznačený tím, že obsahuje 0,003 až 3 % hmotn. odpěňovače, vybraného ze skupiny alkoholů s 1 až 10 uhlíky v molekule.
3. Prostředek podle nároků 1 a 2, vyznačený tím, že obsahuje 0,0002 až 5 % hmotn. antikorozní přísady, vybrané ze skupiny tvořené propargylalkoholem a/nebo propargylalkoholem rozpuštěném v nejméně jednom alkoholu s 1 až 10 uhlíky v molekule a/nebo dibenzosulfoxidem rozpuštěném v nejméně jednom alkoholu s 1 až 10 uhlíky v molekule.
4. Způsob odstraňování vysokomolekulámích organických úsad z ropy a zemního plynu, vyznačený tím, že se na úsady působí prostředkem podle nároků 1 až 3 při teplotě -20 až 130 °C a při maximálním tlaku 21,00 MPa.