EA030154B1

EA030154B1 - Способ снижения вязкости товарных нефтей

Info

Publication number: EA030154B1
Application number: EA201600120A
Authority: EA
Inventors: Бейбала Таджи оглы Усубалиев; Эльмира Эмин гызы Рамазанова; Вели Ханага оглы Нуруллаев; Фикрет Сулейман оглы Гахраманов; Фируза Бахрам гызы Алиева; Метанет Махсуд гызы Гасанова; Аида Гулу гызы Рзаева
Original assignee: Нии "Геотехнологические Проблемы Нефти, Газа И Химия"
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2018-06-29
Also published as: EA201600120A1

Abstract

Изобретение относится к области транспортировки нефти, в частности к методу снижения кинематической вязкости углеводородных текучих сред, а также может быть использовано для уменьшения количества отложений в затрубном пространстве скважины или трубопроводе. Задача изобретения заключается в создании способа снижения вязкости товарных нефтей за счет улучшения реологических свойств. Поставленная задача достигается предложенным способом снижения вязкости товарных нефтей, включающим обработку нефтей композицией, имеющей состав, мас.%: 0,5-1,5 полимер, 0,08-0,15 сульфонол, остальное - вода; при этом в качестве полимера используют полимер формулы {Fe[CH(COO)]∙4HO}, где n=500-1000, при этом композицию смешивают с нефтью при соотношении композиция:нефть, равном 1-5:30. Предлагаемый способ выгодно отличается эффективностью использованных полимерсодержащих композиций, получение которых базируется на применении компонентов, производимых в промышленных масштабах: полимеров, не имеющих оптических и геометрических изомеров, а для достижения значительного улучшения реологических свойств углеводородной системы (снижения кинематической вязкости) достаточно применения незначительного количества указанного координационного полимера, что позволяет улучшить не только условия, но и экономичность транспортировки нефти.

Description

Изобретение относится к области транспортировки нефти, в частности к методу снижения кинематической вязкости углеводородных текучих сред, а также может быть использовано для уменьшения количества отложений в затрубном пространстве скважины или трубопроводе. Задача изобретения заключается в создании способа снижения вязкости товарных нефтей за счет улучшения реологических свойств. Поставленная задача достигается предложенным способом снижения вязкости товарных нефтей, включающим обработку нефтей композицией, имеющей состав, мас.%: 0,5-1,5 полимер, 0,08-0,15 сульфонол, остальное - вода; при этом в качестве полимера используют полимер формулы {Ре2[СбН4(СОО)2]з’4Н2О}п, где п=500-1000, при этом композицию смешивают с нефтью при соотношении композиция:нефть, равном 1-5:30. Предлагаемый способ выгодно отличается эффективностью использованных полимерсодержащих композиций, получение которых базируется на применении компонентов, производимых в промышленных масштабах: полимеров, не имеющих оптических и геометрических изомеров, а для достижения значительного улучшения реологических свойств углеводородной системы (снижения кинематической вязкости) достаточно применения незначительного количества указанного координационного полимера, что позволяет улучшить не только условия, но и экономичность транспортировки нефти.

030154

Изобретение относится к области транспортировки нефти, в частности к методу снижения кинематической вязкости углеводородных текучих сред, а также может быть использовано для уменьшения количества отложений в затрубном пространстве скважины или трубопроводе.

Согласно данным [1, 2] более половины всех мировых известных запасов составляет тяжелая нефть, которая в подавляющем большинстве представлена новыми месторождениями с быстроразвивающимися технологиями и новыми потребностями.

Одной из наиболее сложных проблем при добыче такой нефти является ее транспортировка - как высоковязких текучих сред. Транспортировка высоковязких текучих сред по трубопроводам в процессе добычи сырой нефти, доставки на нефтехранилища или нефтеперерабатывающие заводы имеет множество проблем [3, 4]. Транспортировке могут препятствовать множество переменных величин, в том числе скорость диффузии текучих сред, перепад давления по длине трубопроводов, предельно допустимые давления для оборудования, изменения температуры под действием окружающей среды и многое другое. Эти и другие факторы могут ограничивать производительность, быть причиной ухудшения производительности, способствовать необходимости применения дополнительного оборудования вследствие высокой интенсивности усталостных нагрузок и отказов. Это является причиной того, что на многих известных месторождениях из-за высокой вязкости нефти известными способами можно добыть лишь очень небольшую долю от имеющихся запасов. Однако даже после того, как вязкую нефть добыли из подземного пласта, возникают проблемы, связанные с необходимостью ее транспортировки от месторождения до морского терминала, нефтеперерабатывающего завода или до заграничного терминала.

Известны различные способы, способствующие добыче вязкой нефти и облегчающие ее транспортировку к другому месторасположению, нефтехранилищу или нефтеперерабатывающему заводу. К таким способам относятся, например, механические перекачивания в сочетании с нагнетанием водяного пара, добыча нефти шахтным методом, добавление разбавителей с низкой вязкостью, например дистиллятов тяжелой ароматической нафты [5-7].

При этом в качестве основных недостатков данных технологий необходимо отметить низкие значения объемного коэффициента полезного действия насосного оборудования (вследствие высокой вязкости углеводородной среды), высокий гидродинамический перепад давления, а применение водяного пара и разбавителей требует дополнительных затрат, связанных с их получением, транспортировкой и рециркуляцией.

Известен способ снижения вязкости углеводородов [8] путем приведения в контакт углеводородной текучей среды с эффективным эмульгирующим количеством композиции, содержащей по меньшей мере один гидрофобно-модифицированный неионогенный полимер, имеющий следующую общую формулу:

где заместитель К независимо выбран из группы, состоящей из водорода (Н), алкилов, арилов, гидроксиалкилов, фрагментов, имеющих алкоксигруппы, и их комбинаций; и η принимает значение от примерно 5 до примерно 5000 (прототип).

Недостатками данного метода являются использование высококонцентрированного (1,6%) раствора указанных полимеров, необходимость интенсивного перемешивания, а также сложность технологии получения полимеров (их массовое производство ограничено, так как они получаются из пищевых продуктов). Кроме того, необходимо отметить, что авторами была использована смесь полимеров, но не указано их соотношение, а также не изучены действия другого изомера, у которого гексагональные кольца имеют форму не ванны, а кресла, и эти формы при изменении условий синтеза легко переходят друг в друга, поэтому нет гарантий, что при наличии другого изомера композиция будут сохранять указанные свойства.

Задача изобретения заключается в создании способа снижения вязкости товарных нефтей за счет улучшения реологических свойств.

Поставленная задача достигается предложенным способом снижения вязкости товарных нефтей, включающим обработку нефтей композицией, имеющей состав, мас.%: 0,5-1,5 полимер, 0,08-0,15 сульфонол, остальное - вода; при этом в качестве полимера используют полимер формулы {Те₂[С₆Н₄(СОО)₂]₃-4Н₂О}_п, где η=500-1000, при этом нефть обрабатывают композицией при соотношении композиция:нефть, равном 1-5:30.

Новизной предлагаемого способа является использование в композиции координационного полимера, состоящего из аквакомплексов железа(111) с фталевой и терефталевой кислотами, общей формулы {Те₂[С₆Н₄(СОО)₂]₃-4Н₂О}_п, где п=500-1000, а также сульфонола.

Наблюдаемый эффект достигается за счет особенностей структуры координационных полимеров (центральными атомами является железо(111), а лигандами п- и о-фталевые кислоты), в каркасе которых образуются колонки, имеющие форму гексагональной призмы, диаметром около 2,5н. [9]. Контакт таких

- 1 030154

материалов, имеющих полимерно-слоистую каркасную 3Ώ структуру, с тяжелой нефтью, приводит к самопроизвольному образованию не валентных супрамолекулярных соединений с высокомолекулярными углеводородными и гетеросодержащими компонентами нефти, ответственными за повышенную вязкость углеводородной среды.

Приготовление композиции, содержащей полимер, сводится к следующему: в емкость с водой при постоянном перемешивании вводят отмеренное количество сульфонола, после растворения которого добавляют полимер, продолжая перемешивать в течение 5 мин. Процесс проводят при атмосферном давлении и комнатной температуре.

Таблица 1

Физико-химические характеристики нефти месторождения Мурадханлы

Показатели	Значение	Метод анализа
Плотность, кг/м⁰	876,7	ГОСТ 3900
Кинематическая вязкость, мм²/сек	83,32	ГОСТ 33
Количество смол, %	18,32	Хроматография
Количество асфальтенов, %	4,86	ГОСТ 11858
Количество парафинов, %	6,21	ГОСТ 11851
Давление насыщенного пара, кРа	23,4	ГОСТ 1756
Температура застывания, "С	+9	ГОСТ 20287
Механические смеси, %	0,0234	ГОСТ 6370
Количество солей, мг/л	47,3	ГОСТ 21534
Количество воды, %	0,15	ГОСТ 2477

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом: в нефть (месторождение Мурадханлы, Азербайджан, табл. 1) вводят композицию, представляющую собой водный раствор координационного полимера железа(111) с фталевой и терефталевой кислотами формулы {Ре₂[С₆Н₄(СОО)₂]₃-4Н₂О}_п, где п=500-1000, приготовленного по известной методике [9, 10]. Нефть обрабатывают водной композицией, полимер смешивается с нефтью при соотношении композиция:нефть, равном 1-5:30. Необходимо также обращать внимание, что место ввода реагента должно быть расположено по технологическому потоку выше той точки, в которой необходимо обеспечить уменьшение вязкости.

Пример 1. 300 мл (262,8 г) нефти обрабатывают композицией на основе полимера при соотношении композиции к нефти равном 1-5:30. В состав композиции на основе водного раствора полимера входит 0,1 мас.% сульфонола, 0,5 мас.% полимера, остальное - техническая вода. Сравнительные данные о влиянии соотношения композиции к нефти на показатели ее кинематической вязкости приведены в табл. 2. Как видно из полученных данных, наилучшие результаты были получены при соотношении композиции к нефти, равном 4:30. Исходя из этого, данное соотношение принимается в качестве оптимального для дальнейших примеров. При этом кинематическая вязкость нефти снижается до значения 44,71 мм²/с.

Таблица 2

Тенденция изменения вязкости нефти в зависимости от соотношении к сырью

Соотношение раствора к сырью	Кинематическая вязкость нефти, мм²/сек
-	83,32
1 : 30	72,18
2 : 30	50,43
3: 30	45,22
4 : 30	44,71
5: 30	51,42

Пример 2. Способ осуществляется как в примере 1, но отличается тем, что нефть обрабатывают композицией, имеющей состав, мас.%: 0,1 сульфонол, 1 полимер, остальное - техническая вода. При этом кинематическая вязкость нефти снижается до значения 40,98 мм²/с.

Пример 3. Способ осуществляется как в примере 1, но отличается тем, что нефть обрабатывают композицией, имеющей состав, мас.%: 0,1 сульфонол, 1,5 полимер, остальное - техническая вода. При этом кинематическая вязкость нефти составляла 43,32 мм²/с.

Данные, приведенные в примере 2, свидетельствуют о том, что использование композиции на основе раствора полимера следующего состава, мас.%: 0,1 сульфонол, 1 полимер, остальное - техническая вода, характеризуется наилучшими показателями по снижению кинематической вязкости нефти.

Пример 4. Способ осуществляется как в примере 2, но отличается тем, что нефть обрабатывают композицией, имеющей состав, мас.%: 0,08 сульфонол, 1 полимер, остальное - техническая вода. При этом кинематическая вязкость нефти снижается до значения 42,86 мм²/с.

Пример 5. Способ осуществляется как в примере 2, но отличается тем, что нефть обрабатывают композицией, имеющей состав, мас.%: 0,12 сульфонол, 1 полимер, остальное - техническая вода. При этом кинематическая вязкость нефти снижается до значения 41,92 мм²/с.

Приведенные в примерах 4 и 5 данные свидетельствует о том, что повышение концентрации сульфонола представляется нецелесообразным вследствие более высоких значений кинематической вязкости.

Как видно из представленных примеров, предлагаемый способ выгодно отличается эффективно- 2 030154

стью использования полимерсодержащих композиций, получение которых базируется на применении компонентов, производимых в промышленных масштабах, полимеров, не имеющих оптических и геометрических изомеров, а для достижения значительного улучшения реологических свойств углеводородной системы (снижения кинематической вязкости) достаточно применения незначительного количества координационного полимера формулы {Ре₂[С_бН₄(СОО)₂]₃-4Н₂О}_п, где п=500-1000, что позволяет улучшить не только условия, но и экономичность транспортировки высоковязких нефти.

Литература.

1. Сажин В.В., Селдинас И., Сажин В.Б. Трудноизвлекаемые заносы и "тяжелые нефти" России// Успехи в химии и химической технологии, 2008, т. XXII, № 12(92), с. 5б-б8.

2. Жуйко П.В. Разработка принципов управления реологическими свойствами аномальных нефтей: Автореф. докт. диссертации. - Ухта: УГТУ, 2003, 43 с.

3. Мастобаев Б.Н., Хайбуллин Р.Я. Влияние асфальтосмолистых веществ на процесс парафинизации нефтепроводов// Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов, 1981, № 8, с. 9.

4. Надиров Н.К., Тугунов П.И. Трубопроводный транспорт вязких нефтей. Серия: Новые нефти Казахстана и их использование. - Алмата: Наука, 1985, 285 с.

5. Тронов В.П. Механизм образования смоло-парафиновых отложений и борьба с ними. М.: Недра, 1970, 192 с.

6. Пат. РФ 2073696, опуб. 20.02.1997.

7. Иванова Л.В., Буров Е.А., Кошелев В.Н. Асфальтосмолопарафиновые отложения в процессах добычи, транспорта и хранения// Нефтегазовое дело, 2011, № 1, с. 2б8-290.

8. Пат КИ 2528344 С2 МПК Е 21В 43/22,37/06, С09К 8/588. Способ снижения вязкости углеводородов// Фауст Маркус Д., мл. (ИЗ), Везерс Томас М., мл. (ИЗ), Нгуен Дуй Т. (ИЗ).

9. Усубалиев Б.Т., Алиева Ф.Б., Муншиева М.К. и др. Синтез и физико-химическое исследование комплексного соединения тетрааква тритетрафталато дижелеза (III)// Журнал общей химии, 2015, т. 85, № б, с. 1000.

10. Усубалиев Б.Т., Рамазанова Э.Э., Нуруллаев В.Х. и др. Использование наноструктурных координационных соединений для снижения вязкостей тяжелых товарных нефтей при транспортировке// Научно-технический журнал "Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов", 2015, № 3 (101), с. 117-12б.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ снижения вязкости товарных нефтей, включающий обработку нефтей композицией, содержащей полимер, отличающийся тем, что обработку нефтей осуществляют композицией, имеющей состав, мас.%: 0,5-1,5 полимер, 0,08-0,15 сульфонол, остальное - вода; при этом в качестве полимера используют полимер формулы {Ре₂[С_бН₄(СОО)₂]₃-4Н₂О}_п, где п=500-1000, и обработку проводят при соотношении композиция:нефть, равном 1-5:30.

О