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Verfahren zur Verhinderung und Behebung von Störungen durch Wachsabscheidung
bei der Gewinnung, Weiterleitung und Lagerung von Erdöl und Naturgas Die Erfindung
bezieht sich 'auf die Behandlung von paraffinwachshaltigem Erdöl und betrifft insbesondere
ein Verfahren zum Behandeln von Öl- und Gasbohrungen und den zugehörigen Einrichtungen,
um die Abscheidung von paraffinwachsartigen Stoffen zu vermeiden oder zu vermindern.
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Bisher stellte die Ablagerung von festem Paraffin in Bohrungen, Pumpen,
Ölleitungen und Lagerungseinrichtungen eine der hinderlichsten Störungen bei der
Gewinnung, Lagerung und Weiterleitung von Rohölen und Gasen dar. Der im folgenden
verwendete Ausdruck »Paraffinwachs« (= festes Paraffin) soll die verschiedenen Teere,
Wachse, Paraffine, Asphalte sowie die Abscheidungen einschließen, die Schwefel-
oder Kieselsäureverbindungen, Calcium-, Magnesium- und Natriumsalze und kleine Mengen
Rohöl enthalten. Diese Stoffe, und zwar lösliche und unlösliche, scheiden sich von
dem Öl oder Gas ab und verstopfen die Einrichtungen zur Gewinnung, Lagerung und
Weiterleitung.
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Die Geschwindigkeit und der Umfang, in dem sich diese Stoffe abscheiden,
schwanken von Bohrfeld zu Bohrfeld und sogar von einer Bohrung zur anderen auf demselben
Bohrfeld. In einigen Fällen treten derartige Störungen überhaupt nicht auf, während
in anderen die Abscheidung des Paraffinwachses einsetzt, sobald die Bohrung in Betrieb
genommen wird. Darüber hinaus gibt es Bohrungen, die jahrelang ohne wesentliche
Paraffinwachsabscheidung Erträge liefern und dann plötzlich von abgeschiedenen Wachsstoffen
verstopft werden. Die Störungen, deren Behebung wohl die meisten Kosten verursacht,
sind diejenigen, die durch Wachsabscheidungen in unterirdischen Einrichtungen entstehen;
z. B. kann sich, selbst wenn der normale Strömungsdruck 245 kg/m2 (3500 psi.) beträgt,
in einer Öl liefernden Bohrung innerhalb der Rohrleitung genügend Paraffinwachs
ansammeln, um den Öldurchfluß vollkommen zu unterbinden.
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Es ist schon früher versucht worden, eine Lösung zu finden, indem
man kreis- oder spiralförmige Messer an Drähten durch die Rohrleitungen führte,
um das Wachs abzuschaben und es mit dem gewonnenen Öl aus der Bohrung herauszuschwemmen.
Dieses Verfahren läßt jedoch viel zu wünschen übrig, da eine derartige Einrichtung
und Behandlung kostspielig und ein solches Säuberungsverfahren zudem noch recht
zeitraubend ist.
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Man hat auch schon viele sogenannte »Paraffinlösungsmittel« ausprobiert,
um das Paraffinwachs zu lösen. So wurde beispielsweise auch ein Bestandteil des
erfindungsgemäß zu benutzenden Gemisches schon früher zu ähnlichen Zwecken verwendet,
nämlich das Trichloräthylen. Die Wirkung dieser Komponente allein läßt sich jedoch
nicht mit der des erfindungsgemäß zu verwendenden Lösungsmittels vergleichen.
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Ein Gemisch aus Monochlorbenzol und Schwefeldioxyd wurde ebenfalls
schon zum Reinigen von Schwerölen angewendet, jedoch haben derartige Lösungsmittelgemische
bei den angewendeten Temperaturen keine lösende Wirkung auf die Anteile an festem
Paraffin. Das letztere wird bei derartigen Verfahren vielmehr durch Ausfrieren abgeschieden.
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Ferner ist die Verwendung bekannter wachslösender Mittel, wie Benzol,
Naphtha, Tetrachlorkohlenstoff, Schwefelkohlenstoff, Toluol, Xylol u. dgl., für
den gedachten Zweck vorgeschlagen und erprobt worden. Derartige Mittel sind auch
beim Verfahren nach der Erfindung als Hilfslösungsmittel vorgesehen, die jedoch
nur zusätzlich zu den weiter unten beschriebenen Hauptanteilen dem Gemisch beigefügt
werden sollen.
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Allein verwendet, bleibt die Wirkung dieser bekannten Mittel, abgesehen
von gewissen Nachteilen technischer oder wirtschaftlicher Art, jedoch weit hinter
derjenigen der gemäß dem Verfahren nach der
Erfindung zu benutzenden
Mittel zurück, was deutlich aus den weiter unten angeführten Vergleichsversuchen
zu ersehen ist.
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Es wurde nämlich gefunden, daß die bisherigen Schwierigkeiten bei
der Paraffinwachsabscheidung durch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung
ganz vermieden oder weitgehend herabgesetzt werden können, gemäß dem ein Gemisch
aus einer halogenierten olefinischen Verbindung und einer halogenierten aromatischen
Verbindung als Lösungsmittel für Paraffinwachs oder als Behandlungsmittel verwendet
wird.
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Insbesondere wird nach dem Verfahren der Erfindung ein Gemisch aus
einer chlorierten olefinischen Verbindung und einem Chlorbenzol verwendet, und zwar
vorzugsweise ein solches, das im wesentlichen aus Perchloräthylen oder Trichloräthylen
und Trichlorbenzol besteht. In den meisten Fällen werden hervorragende Ergebnisse
erzielt, wenn dem vorstehenden Gemisch eine kleine Menge eines nichtionischen Netzmittels
zugesetzt wird.
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Das obengenannte Stoffgemisch mit oder ohne nichtionisches Netzmittel
kann bei bestimmten Verwendungszwecken außerdem eine geringe Menge Schwefelkohlenstoff,
Kerosin, Tetrachlorkohlenstoff, Benzol, Benzin, Petroleumnaphtha, Mono- und Dichlorbenzol,
Äthylendichlorid, Mono- und Dichloräthylen und Mischungen dieser Stoffe enthalten.
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Welches Behandlungsmittel gemäß der Erfindung in der Praxis angewandt
wird, hängt natürlich von der jeweils vorliegenden Art der Störung durch Paraffinwachs
ab. In einer üblichen ölbohrung, die aus einem oft mehr als 1000 m unter die Erdoberfläche
reichenden Futterrohr und einem bis zum Ölspiegel reichenden Steigrohr besteht,
muß man z. B. im allgemeinen ein Stoffgemisch gemäß der vorliegenden Erfindung in
den ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Steigrohr und dem Futterrohr zunächst
mit einer so großen Anfangsgeschwindigkeit einspritzen, daß man die Bohrung langsam
von dem abgeschiedenen Paraffinwachsrückstand reinigen kann. Später kann die Einspritzgeschwindigkeit
dann für die jeweilige Bohrung so eingestellt werden, wie es zum laufenden Sauberhalten
der Einrichtung erforderlich ist. Derartige Einspritzungen eines Stoffgemischs der
vorliegenden Erfindung bringen ausgezeichnete Ergebnisse bei der Entfernung von
Paraffinwachsabscheidungen. Bei einem anderen Anwendungsverfahren wird die Behandlungsflüssigkeit
gemäß der Erfindung in die Durchflußleitungen der ; Ölbohrung eingeführt, wo man
sie für einige Zeit, insbesondere über Nacht, verbleiben läßt. Durch eine derartige
Behandlung werden Paraffinwachsabscheidungen erfolgreich entfernt.
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In der vorliegenden Erfindung ist selbstverständlich nicht nur die
Verwendung chemisch reiner Verbindungen, d. h. z. B. Perchloräthylen, Trichloräthylen
und Trichlorbenzol, vorgesehen, sondern auch die Verwendung der handelsüblichen
Verbindungen. Ein geeignetes Trichlorbenzol hat folgende Zusammensetzung 72,0 %
1, 2, 4-Isomer des Trichlorbenzols, 27,0% 1, 2, 3-Isomer des Trichlorbenzols, 0,2%
1, 2, 4, 5-Tetrachlorbenzol, 0,5% 1, 2, 3, 5-Tetrachlorbenzol, 0,3 % hochsiedende
Polychlorbenzole.
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Die folgenden, ebenfalls befriedigenden Trichlorbenzolprodukte haben
in ihrer Zusammensetzung einen weiteren Spielraum: 6 bis 8% Dichlorbenzol, 80 bis
85% Trichlorbenzol, 4 bis 6 % Tetrachlorbenzol, 1 bis 3 % höher- und niedrigersiedende
Anteile, kleine Mengen Monochlorbenzol, Penta- und Hexachlorbenzol.
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Ebensowenig ist es erforderlich, daß das verwendete Perchloräthylen
oder Trichloräthylen chemisch rein ist. Es kann ein Stabilisierungsmittel, wie Nitropropan
oder andere Nitro- oder Chlorderivate des Äthans oder Propans, enthalten. Ein Beispiel
für eine befriedigende Zusammensetzung von rohem Perchloräthylen ist die folgende:
75 % Perchloräthylen, 10 bis 15%Leichtanteile, 4 bis 10% Schweranteile. Das im einzelnen
verwendete Netzmittel wird von einer Anzahl von Faktoren abhängen, unter gnderem
von dem jeweils der Behandlung unterworfenen Erdöl und der vorliegenden Störung.
Beispiele für geeignete, öllösliche, nichtionische Stoffe sind neben Diglykolo-leat
Diglykollaureat, Diglykolstearat, Alkylarylpolyätheralkohole, Fettsäurekondensationsprodukte
mehrwertiger Alkohole, langkettige Fettsäureester und Polyäthylenglykolester der
Ölsäure.
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Zur Erläuterung werden folgende Gemische in Gewichtsteilen als Beispiele
für Behandlungsmittel.gemäß der Erfindung angeführt: Beispiel 1 Perchloräthylen
(spez. Gew. 1,62) .... 50 Trichlorbenzol ...................... 50 Beispiel 2 .,
Perchloräthylen ..................... 50 Trichlorbenzol ...................... 50
Diglykololeat ........................ 0,5 Beispiel 3 Perchloräthylen ......................
40(@ Trichlorbenzol ...................... 40 Kerosin .............................
20' Beispiel 4 Perchloräthylen ...................... 40 Trichlorbenzol ......................
40
Kerosin ............................. 20 Alkyl-arylpolyätheralkohol (nichtionisches
Netzmittel) . ............ .. ... 0,5 Beispiel 5 Perchloräthylen ......................
40 Trichlorbenzol ....................... 50 Tetrachlorkohlenstoff ................
10 Beispiel 6 Perchloräthylen ...................... 60 Trichlorbenzol ..................:...
40 Beispiel ? Trichloräthylen ...................... 50 Trichlorbenzol .......................
50 Beispiel 8 Trichloräthylen ...................... 50 Trichlorbenzol ... .. ..
.. .............. 50 Nichtionisches Netzmittel ... .. .. .. ... 0;5
Selbstverständlich
sind die Beispiele erläuternd gemeint, und die Mischungen können, je nach dem besonderen
Verwendungszweck, abgeändert werden. Das gegenwärtig bevorzugte Stoffgemisch besteht
aus 50 Gewichtsprozent Perchloräthylen und 50 Gewichtsprozent Trichlorbenzol, zusammen
mit einer kleinen, aber wirkungsvollen Menge - nicht über 40/0, insbesondere 0,5
bis 2%; bezogen auf das Gewicht des Perchloräthylens und Trichlorbenzols - eines
öllöslichen, nichtionischen Netzmittels, wie Diglykololeat.
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Im allgemeinen ist es wünschenswert, eine Mischung zu verwenden, in
der die halogenierte olefinische Verbindung und die halogenierte aromatische Verbindung
ungefähr im gleichen Verhältnis stehen. Wenn ein dritter Stoff verwendet wird, soll
er im allgemeinen einen verhältnismäßig kleinen Teil der Endmischung ausmachen,
d. h. bis zu etwa 40 Gewichtsprozent. Ebenso soll das zu verwendende Netzmittel,
dessen Menge von dem jeweils angewendeten Gemisch und dem vorgesehenen Verwendungszweck
abhängt, nicht mehr als 4 Gewichtsprozent des Stoffgemisches betragen, wobei in
vielen Fällen schon so geringe Mengen wie 0,200/a ausreichen.
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Als Beispiel für die Wirksamkeit von Stoffgemischen gemäß der vorliegenden
Erfindung wurde ein Gemisch aus 50 Gewichtsprozent Perchloräthylen, 50 Gewichtsprozent
Trichlorbenzol und 0,5% @iglykofoleat, bezogen auf das Gewicht des Lösungsmittelgemisches,
in eine 2 Zoll (etwa 5 cm) weite hydraulische Ölleitung eingespritzt. Die Ölleitung
ist ungefähr 3,2 km (2 miles) lang, arbeitet unter einem Arbeitsdruck von etwa 455
kg/m2 (6500 psi.) und dient dazu, den Ertag einer Gas- bzw. Destillatbohrung einem
zentralen Separator- und Regulatorsystem zuzuleiten.
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Die durch die Leitung geführte Normalmenge beträgt etwa 70 800 ms
(2,5 million cubic feet) Gas pro Tag und außerdem eine unbekannte Menge Destillat.
Unter normalen Arbeitsbedingungen wird die Leitung ein- oder zweimal am Tag durch
Paraffinwachs verstopft, und zahlreiche frühere Paraffinlösungsmittel übten selbst
dann keine das Verstopfen herabmindernde Wirkung aus, wenn sie mit hohen Geschwindigkeiten
eingespritzt wurden. Das Stoffgemisch nach der vorliegenden Erfindung verhinderte
jedoch das Verstopfen der Leitung für mindestens 3 Tage, wobei die Zeitdauer von
der richtigen Steuerung der Einspritzung abhängt.
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Das gleiche Gemisch nach der vorliegenden Erfindung ist auch wirksam
bei der Behandlung sogenannter Behälterrückstände (Tankrückstände), die aus Rohöl,
Paraffin, Schmutz und Bohrungsrückständen in fester Verbindung bestehen. Zum Beispiel
wurden auf einem bestimmten Bohrfeld Behälterrückstände erfolgreich behandelt, indem
man 8,9 bis 11,9 m3 (75 bis 100 Barrels) Tankrückständen etwa 191 (5 Ballons) einer
Mischung aus 50 Gewichtsprozent Trichlorbenzol, 50 Gewichtsprozent Perchloräthylen
und 0,50/0 Diglykololeat, bezogen auf das Gewicht der vorstehenden Mischung, zusetzte.
Man rührte die entstehende Masse mit Gas durch und ließ sie sich über Nacht absetzen,
worauf das Wasser, das sich auf dem Boden abgeschieden hatte, abgeleitet wurde.
Die in dieser Weise behandelten Tankrückstände wurden mit Rohöl vermischt und bildeten
ein i befriedigendes verkäufliches Rohöl.
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Zum Vergleich mit einigen der eingangs erwähnten bekannten Wachslösungsmittel,
die zum Reinigen von Ölen Anwendung finden, wurden folgende Versuche durchgeführt:
Ein Eisenrohr von 5 cm Länge mit 16 mm innerem Durchmesser wird mit rohem, festem
Paraffin gefüllt. Die Füllung wird in der Mitte mit einer Bohrung von etwa 6 mm
Weite versehen. Derartige Prüfröhrchen werden in das jeweils zu prüfende Lösungsmittel
eingetaucht. Nach 2 Stunden wird die Probe herausgenommen und überschüssiges Lösungsmittel
entfernt. Das Proberohr wird dann visuell untersucht, um die Wachsmenge zu bestimmen,
die herausgelöst ist.
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Die Auswertung derartiger Vergleichsversuche mit verschiedenen Lösungsmitteln
führte zu den aus der Tabelle ersichtlichen Ergebnissen. Die Zahlen bedeuten eine
Benotung der Mittel mit den »Noten« 1 bis 7, wobei beispielsweise der Wirkungsgrad
von Perchloräthylen ungefähr dreimal schlechter war als derjenige des Gemisches
nach der Erfindung.
| Lösungsmittel |
| Benotung der |
| Wirksamkeit |
| Perchloräthylen ................ 3 |
| Trichloräthylen ................ 2 |
| Trichlorbenzol ................. 7 |
| Monochlorbenzol ............... 5 |
| 50% Trichloräthylen -I- 50% Tri- |
| chlorbenzol .................. 1 |
Aus der Beschreibung ist ersichtlich, daß die Erfindung ein brauchbares Behandlungsverfahren
zur Entfernung von Paraffinwachsabscheidungen aus Ölbohrrohren, Ölleitungen und
damit zusammenhängender Einrichtungen und zur Vorbeugung des Abscheidens darin darstellt
sowie ein Behandlungsverfahren für Behälterrückstände, das die Gewinnung von verkäuflichem
Öl aus einem bisher unverkäuflichen Stoff erlaubt.