DE3320937A1

DE3320937A1 - Schmierung von kolbenverdichtern fuer das wiedereinpressen von naturgas

Info

Publication number: DE3320937A1
Application number: DE19833320937
Authority: DE
Inventors: James Harold Thurston Brook; Peter Irlam Chester Cheshire Burkhill
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1982-06-11
Filing date: 1983-06-09
Publication date: 1983-12-22
Also published as: NL193147C; NL8301688A; DE3320937C2; CA1205794A; GB2121818B; NL193147B; GB2121818A

Description

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TELB3RAMM/CABLE: INVENT MÜNCHEN

PATENTANWÄLTE TELEX: S-S888S

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS TBLECOPIERER (FAX): (089) 3982 39 (GR. I

-S 390 C 0»Juni 1983

(J/su)

SHELL· INTERNATIONALE RESEARCH MääTSCHäPPXJ BoV. Den Haag«. Niederlande.

"Schmierung von Kolbenverdichtern für das Wiedereinpressen von Naturgas"

Beanspruchte Priorität? 11 „Juni 19-82, Großbritannien^,.821702.'

Auf manchen ölfeldern- ist @s notwendig, überschüssiges Naturgas zu komprimieren und wieder in die öllagerstätte einzupressen= Das Gasvolumen kann s@hr groß sein(10 m /Tag) und die Einpressdrücke sind hoch, ZoB. 300 bis 400 bar. Durch die Kombination von Gasbeschaffenheit, Strömung und Druck sind bei der Schmierung von Kolbenverdichtern Probleme aufgetreten, was zum Abrieb und zu hohen Äbnutzungsraten bei Kolbenringen und Gestängedichtungen führt=

Eine Untersuchung dieses Problems :ergab, daß ein unerwartet hoher Anteil an Schmiermittel in das Hochdruckgas verloren ging. 2um Beispiel zeigte sich, daß Spindelöl in einem Autoclaven bei einem Druck von 300 bar und einer Temperatur von 12O⁰C unter der Wirkung von Methan destilliert und in den kühleren Teilen des Autoclaven kondensiert; bei Zylinderöl war kein solches Ausmaß an Verdampfung zu beobachten, aber es wurde ein gewisser

POSTSCHECKKONTO; MONCHIM EOUS-GW · ÜANKKONTÖ: B6UTS6MG BANK Α.Θ. MÖNCHEN, kEOPOlDSTR. 71, KONTO-NR. «0/35794'

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Verlust an das Gas festgestellt. Um diesen Verlust auszugleichen, mußte die Schmiermittelversorgung der Zylinder und Dichtungen auf mindestens das 10-fache der vom Hersteller empfohlenen Einspeisungsmengen erhöht werden.

überraschenderweise wurde nun gefunden, daß sich diese Probleme durch Einsatz einer ausgewählten Art von.Polyglykolen als Schmiermittel lösen lassen*

Die Erfindung betrifft demgemäß ein Verfahren zum Schmieren eines Kolbenverdichters für das Wiedereinpressen von Naturgas, welches die Verwendung einer Polyglykolflüssigkeit mit der Formel

RO-(CH₉-CHR¹-0) -R"

als Schmiermittel vorsieht, wobei R und R" Wasserstoff oder C. rf-Alkylgruppen bedeuten, R¹ Wasserstoff oder eine C₁ .-Alkylgruppe ist und χ mindestens 15 und vorzugsweise niedriger als 150, insbesondere jedoch 25 bis .100 ist.

Aus der britischen Patentanmeldung 2,075,544 ist es bereits bekannt, für die Schmierung von Kolbenverdichtern, welche für die Verarbeitung von Naturgas eingesetzt werden, Polyglycol der oben genannten Art zu verwenden, wobei jedoch χ viel niedrigere Werte hat, nämlich vorzugsweise 2 bis 12. Die mit dem Wiedereinpressen von Naturgas in öllagerstätten verbundenen Schwierigkeiten werden jedoch nicht angesprochen und auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Polyglykole wird nicht erwähnt.

Die vorliegenden Polyglykole sind vorzugsweise ein Copolymerisat aus Äthylenoxid und Propylenoxid, vorzugsweise in einem Molverhältnis von etwa 50/50, wobei χ einen Wert zwischen 40 und 50 hat.

Die Molekulargewichte liegen zweckmäßig zwischen 1000 und 7000, vorzugsweise zwischen 2000 und 2500; die Viskosität beträgt .

mm Vs

zweckmäßig zwischen 100 und 2000 «St bei einer Temperatur von 38°C und vorzugsweise zwischen 125 und 250-eStbei"38°C*

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Obwohl bei dieser Frischölschmierung Zusatzmittel nicht von wesentlicher Bedeutung sind, können sie beispielsweise dazu verwendet werden/ die Lagerung und Handhabung der Flüssigkeiten zu verbessern. Diese Zusatzmittel sollten jedoch nicht zu einer Beschädigung der Ölbohrung führen(z.B. zu einer Verstopfung der porösen Gesteinsstruktur), da davon ausgegangen v/erden muß, daß etwas Schmiermittel zusammen mit dem Gas in die für das Wiedereinpressen benutzte Bohrung gelangt.

Es hat sich herausgestellt, daß bei dem erfindungsgemäß eingesetzten sauberen Schmiermittel keinerlei Probleme in bezug auf die Beschädigung der Bohrung aufgetreten sind, wie sie von der Verwendung von MineralSchmierölen her bekannt sind.

Die Erfindung wird durch die folgenden Versuche veranschaulicht.

Um den Schmiermittelverlust genau bestimmen zu können, wurde eine kleine Bombe mit einer Kapazität von 50ml und einer leichten Aluminiumauskleidung zur Aufnahme von 500mg des zu untersuchenden Schmiermittels angefertigt.

Aus zu 95% Methan bestehendes Gas wurde Zylindern entnommen und durch einen kleinen ölfreien Kompressor _;auf 400 bar komprimiert. Das Gas wurde über eine 5mm-Röhre, die oberhalb der öloberflache endete, in die Bombe geleitet und durch ein mit einem Meßinstrument verbundenes Druckregelungs-Nadelventil herausgeführt. Die Gasströmung betrug ca. 20g/min. und die Dauer der Strömung etwa 10 Minuten.

Die Wirkung des Drucks an sich sollte nicht für den Verlust des Testöls durch Verdampfen verantwortlich sein; Die Wirkung muß vielmehr auf einer Änderung der Dichte des Hochdruckgases beruhen. Aus diesem Grund wurden Versuche durchgeführt, um die Wirkung des Drucks(Dichte) bei konstanter Temperatur und die Wirkung der Temperatur bei konstanter Gasdichte zu beobachten. Die Ergebnisse sind in der Tabelle aufgeführt.

TABELLE I Verdampfung von Öl in Hochdruck-Methan

Temperatur	Druck	Gasdichte	Ölverlust	öl in
(⁰C)	(bar) :	(g/ml)	mg	Gas (Gewichtsteile pro Million)
Spindelöl
39	239	0,173	12	40
	293	0,197	28	87
	408	0,238	148	840
62	286	0,173	12	73
	408	0,218	152	730
100	276	0,144	25	120
	340	0,172	89	360
	408	0,194	340	1700
Brightstock-öl
100	408	0,194	8,7	37

Bel einer gegebenen Temperatur steigt der Verlust an Spindelöl steil mit dem Druck bzw. der Dichte an und ist auch noch bei so niedrigen Temperaturen wie 39⁰C sehr bemerkenswert. Es~. treten hingegen keine Verluste auf, wenn anstatt Methan Stickstoff verwendet wird. Dabei ist die Temperaturabhängigkeit in bezug auf den Ölverlust bei konstanter Gasdichte wesentlich geringer als diejenige des normalen Dampfdruckes(1,6 χ 10 mm Hg bei 40⁰C, 4 χ 10~³ mm· Hg bei 10O⁰C).

Bei Verwendung des weniger flüchtigen HVI Brightstock-Öls(normaler Dampfdruck 6,4 χ 10~ mm Hg bei 100^eC) /treten nur geringfügige Verluste in das Hochdruck-Methan auf.

Der Versuch wurde daraufhin wiederholt unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Schmiermittels, nämlich eines Copolymerisate aus Äthylenoxid und Propylenoxid in einem Molverhältnis von 50/50 und mit einer Viskosität von 210 el*bei 38⁰C(Schmiermittel A). Überraschenderweise traten bei diesem Schmiermittel keine Verluste auf, mit Ausnahme von 3% an leichtflüchtigen Bestandteilen, welche jedoch durch 2 Vorbehandlungen mit Methan bei einem Druck von 400 bar entfernt werden können.

Meben der Tatsache, daß. Verdampfungsverluste nicht mehr auftreten, wodurch das Erhöhen der vom Hersteller empfohlenen Einspeisüngsmengen vermieden werden kann, hat dieses Schmiermittel Ä die Effektivität der vorliegenden Verdichter in hohem Maße verbessert, die Abnutzungsraten der Druckdichtungen und Kolbentrimmungen wesentlich verringert und dadurch bewirkt, daß die Verdichter zwischen den Wartungen wesentlich länger in Betrieb sein können. Die Lebensdauer der Dichtungen, einer der entscheidensten Faktoren, wurde z.B. von 600 Stunden (mit einem handelsüblichen zusammengesetzten Mineralschmiermittel für Kompressoren! auf 4000 Stunden(mit dem erfindungsgemäßen Schmiermittel A) verlängert.

Claims

ELISABETH JUNG m.PHiu.DiPL-&UEfl. .." \*° \,° \ „" \ ,ßOOö MÜNCHEN 40. JÖHGEN SCHIROEWAHN dr. rer. nat., dipl-phys. clemensstrasIe 30 CLAUS GERNHARDT dipl-ing. telefon: (os9) 3450 67 TELEGRAMM/CABLE: INVENT MÖNCHEN PATENTANWÄLTE TELEX: 5-29 686 EUROPEAN PATENT ATTORNEYS TELECOPIERER (FAX): (089) 39 92 39 (GR. I 9.Juni 1983 S 390 C Shell Internationale Reseach Maatschappij B.V. (J/su) Patentansprüche

1. Verfahren zur Schmierung von Kolbenverdichtern für das Wiedereinpressen von Naturgas, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polyglykolflüssigkeit mit der Formel

' RO-(CH₀-CHR'-O) -R"

in der R und R" Wasserstoff oder eine C₁, ₄~Alkylgruppe sind, R¹ Wasserstoff oder eine C, .-Alkylgruppe ist und χ mindestens den Wert 15 hat, als Schmiermittel verwendet wird.

2. Verfahren . gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyglykol der angegebenen Formel verwendet wird, in welcher χ kleiner als 150 ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyglykol der angegebenen Formel verwendet wird, in welcher χ einen Wert zwischen '25 und 100 hat.

ο Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyglykol ein Copolymerisat aus Ä'thylenoxid und Propylenoxid ist.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein

POSTSCHECKKONTO: MÖNCHEN 601 78 - BOB · BANKKONTO: DHUTSCHE BANK A.G. MONCHSN₁ LEOi⁵OLDSTR. 71, KONTO-NR. 60/35

Polyglykol mit einem Molverhältnis von Äthylenoxid und Propylenoxid von etwa 50/50 verwendet wird.