RU2244100C1 - Paraffin deposit-preventing hydrophilic property imparting composition - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas production.

SUBSTANCE: invention is intended to protect inner surface of transmission pipelines against asphalt-tar-paraffin deposits and provides appropriate composition containing 0.5-10% polyvinyl alcohol, 0.01-1% nonionic surfactant (FK 2000 PLUS), and water.

EFFECT: prolonged pipeline protection effect of composition and manifested demulsification activity.

1 dwg, 5 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для защиты внутренней поверхности транспортных трубопроводов от асфальто-смоло-парафиновых отложений. Механизм защитного действия заключается в создании гидрофильной защитной пленки на поверхности оборудования, препятствующей прилипанию кристаллов парафина и образованию слоя отложений, прочно скрепленного с металлической поверхностью.The invention relates to the oil industry and can be used to protect the inner surface of transport pipelines from asphalt-resin-paraffin deposits. The mechanism of protective action is to create a hydrophilic protective film on the surface of the equipment, preventing the adhesion of paraffin crystals and the formation of a layer of deposits firmly bonded to the metal surface.

Известен состав для гидрофилизации внутренней поверхности трубопроводов, включающий,% мас.:A known composition for hydrophilization of the inner surface of pipelines, including,% wt .:

карбоксиметилцеллюлоза 32carboxymethyl cellulose 32

гексаметафосфат 60hexametaphosphate 60

оксиэтилированный спирт 8ethoxylated alcohol 8

используемый в рабочей концентрации 3,2 г/л воды. (В.Е.Губин, А.А.Емков. Перекачка высоковязких нефтей с пристенным слоем смачивающей композиции.//Транспорт нефти и нефтепродуктов." 1980 г. - №4. - С. 3-6).used in a working concentration of 3.2 g / l of water. (V.E. Gubin, A.A. Emkov. Transfer of high-viscosity oils with a near-wall layer of a wetting composition. // Transport of oil and oil products. "1980 - No. 4. - S. 3-6).

Недостатками данного состава являются:The disadvantages of this composition are:

- защита трубопровода от смолопарафиновых отложений на непродолжительное время;- protection of the pipeline from tar-paraffin deposits for a short time;

- отрицательное влияние на процессы первичной подготовки обводненных нефтей. Так, указанный состав способствует стабилизации водо-нефтяной эмульсии, усложняя таким образом процесс деэмульсации.- a negative impact on the processes of primary preparation of irrigated oils. So, this composition helps to stabilize the water-oil emulsion, thereby complicating the process of demulsification.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является состав для гидрофилизации внутренней поверхности трубопроводов, включающий, % мас.:Closest to the proposed invention is a composition for hydrophilization of the inner surface of pipelines, including,% wt .:

полиакриламид 0,02-2polyacrylamide 0.02-2

карбоксиметилцеллюлоза 0,1-0,5carboxymethyl cellulose 0.1-0.5

неионогенное поверхностно-активное вещество 0,001-0,01nonionic surfactant 0.001-0.01

вода остальноеwater rest

(Ф.А.Каменщиков, Я.Л.Смирнов, В.Е.Юпашевский, П.Н.Фомин. Состав для предотвращения отложения парафина// Авторское свидетельство СССР №794193, Е 21 В 43/00, 07.01.1981, 3 с).(F.A. Kamenshchikov, Ya.L. Smirnov, V.E. Yupashevsky, P.N. Fomin. Composition for preventing paraffin deposition // USSR Author's Certificate No. 794193, Е 21 В 43/00, 01/07/1981, 3 from).

Недостатками известного состава являются:The disadvantages of the known composition are:

- обеспечение защиты трубопроводов от смолопарафиновых отложений на непродолжительное время;- ensuring the protection of pipelines from tar-paraffin deposits for a short time;

- отрицательное влияние на процессы первичной подготовки обводненных нефтей. Указанный состав способствует стабилизации водонефтяной эмульсии, усложняя процесс деэмульсации.- a negative impact on the processes of primary preparation of irrigated oils. The specified composition helps to stabilize the oil-water emulsion, complicating the process of demulsification.

Задачей настоящего изобретения является создание гидрофилизирующего состава, обеспечивающего защиту трубопроводов от отложений парафина на более продолжительное время и одновременно проявляющего свойства деэмульгатора.The objective of the present invention is to provide a hydrophilizing composition that protects pipelines from paraffin deposits for a longer time and at the same time exhibits the properties of a demulsifier.

Поставленная задача решается за счет того, что в гидрофилизирующем составе для предотвращения отложения парафина, содержащем полимер, неионогенное поверхностно-активное вещество НПАВ и воду, в качестве полимера он содержит поливиниловый спирт, в качестве НПАВ – присадку ФК 2000 ПЛЮС при следующем соотношении компонентов, % мас.:The problem is solved due to the fact that in the hydrophilizing composition to prevent deposition of paraffin containing polymer, nonionic surfactant nonionic surfactants and water, it contains polyvinyl alcohol as a polymer, as an nonionic surfactant - an additive FC 2000 PLUS in the following ratio of components,% wt .:

поливиниловый спирт 0,5–10polyvinyl alcohol 0.5-10

присадка ФК 2000 ПЛЮС 0,01–1additive FC 2000 PLUS 0.01–1

вода остальноеwater rest

Присадка ФК 2000 ПЛЮС представляет собой композицию триглицеридов, природных ПАВ, омыленных едким калием растительных жирных кислот и полиэтиленгликолевых эфиров.Additive FC 2000 PLUS is a composition of triglycerides, natural surfactants, vegetable fatty acids and polyethylene glycol ethers saponified with potassium hydroxide.

В качестве основного компонента гидрофилизирующего состава используется поливиниловый спирт, молекулы которого образуют с молекулами воды прочные водородные связи. Этим объясняется более прочное удерживание водной пленки слоем гидрофилизирующей композиции на основе поливинилового спирта, что увеличивает защитные свойства состава. Вспомогательным компонентом, улучшающим смачиваемость металлической поверхности и отмывающие свойства состава, является НПАВ – присадка ФК 2000 ПЛЮС, не вызывающая образования осадков в воде любой минерализации. При этом предложенное соотношение компонентов обусловлено следующим. При концентрации основного компонента - поливинилового спирта - ниже 0,5% мас. затрудняется процесс его адсорбции на металлической поверхности и прочной полимерной защитной пленки на поверхности металла не образуется. Применение раствора поливинилового спирта с концентрацией выше 10% мас. нецелесообразно по экономическим соображениям. Растворы НПАВ – присадки ФК 2000 ПЛЮС в концентрациях ниже 0,01% мас. - не обладают заметными отмывающими свойствами; повышение же концентрации неионогенного ПАВ выше 1% мас. экономически нецелесообразно. Кроме того, концентрированные растворы присадки ФК 2000 ПЛЮС могут способствовать стабилизации водонефтяной эмульсии, что снизит деэмульгирующие свойства состава.Polyvinyl alcohol, the molecules of which form strong hydrogen bonds with water molecules, is used as the main component of the hydrophilizing composition. This explains the stronger retention of the aqueous film by a layer of a hydrophilizing composition based on polyvinyl alcohol, which increases the protective properties of the composition. An auxiliary component that improves the wettability of the metal surface and the washing properties of the composition is nonionic surfactant - an additive of FC 2000 PLUS, which does not cause the formation of precipitation in water of any mineralization. Moreover, the proposed ratio of the components is due to the following. At a concentration of the main component - polyvinyl alcohol - below 0.5% wt. the process of its adsorption on a metal surface becomes difficult and a strong polymer protective film does not form on the metal surface. The use of a solution of polyvinyl alcohol with a concentration above 10% wt. impractical for economic reasons. Solutions of nonionic surfactants - additives FC 2000 PLUS in concentrations below 0.01% wt. - do not have noticeable laundering properties; an increase in the concentration of nonionic surfactant above 1% wt. not economically feasible. In addition, concentrated solutions of the additive FC 2000 PLUS can help stabilize the oil-water emulsion, which will reduce the demulsifying properties of the composition.

Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достичь желаемого технического результата. А именно заявляемый состав обеспечивает защиту трубопроводов от отложений парафина на более продолжительное время и одновременно проявляет свойства деэмульгатора.Thus, the set of essential features set forth in the claims, allows to achieve the desired technical result. Namely, the claimed composition provides protection of pipelines from paraffin deposits for a longer time and at the same time exhibits the properties of a demulsifier.

Примеры конкретной реализацииSpecific implementation examples

Нами проведены лабораторные исследования по сравнению эффективности разработанного состава и его прототипа. Лабораторные исследования проводились на установке по изучению процесса парафинизации на основе известного метода “холодного стержня”.We conducted laboratory studies comparing the effectiveness of the developed composition and its prototype. Laboratory studies were carried out on the installation for the study of the waxing process based on the well-known method of “cold rod”.

Схема лабораторной установки для изучения процесса парафиноотложения методом "холодного стержня " представлена на чертеже: 1 - химический стакан; 2 - печь/магнитная мешалка; 3 - металлический "холодный стержень"; 4 - боек.A diagram of a laboratory setup for studying the process of paraffin deposition by the "cold rod" method is presented in the drawing: 1 - beaker; 2 - oven / magnetic stirrer; 3 - metal "cold rod"; 4 - firing pin.

В термостатируемый стакан 1 заливали 300 мл конденсата. Температуру поднимали до 70°С и на 20 мин включали перемешивание магнитной мешалкой 2. Затем снижали температуру до 60°С и опускали в конденсат стальной цилиндр 3, поверхность которого была предварительно отшлифована, обезжирена гексаном и спиртом, высушена и обработана исследуемым водным раствором полимера в течение 1 ч. Внутри цилиндр охлаждался льдом. Таким образом, создавали на стенке цилиндра перепад температур 60°С. Во время опыта конденсат в стакане перемешивался магнитной мешалкой в течение 15 мин, по истечении которых цилиндр вынимали из стакана, высыпали лед и наливали воду, имеющую температуру 25°С. Массу оставшихся на цилиндре отложений определяли весовым методом.300 ml of condensate were poured into a thermostatic cup 1. The temperature was raised to 70 ° C and stirring was switched on for 20 minutes with a magnetic stirrer 2. Then the temperature was reduced to 60 ° C and the steel cylinder 3, the surface of which was previously ground, degreased with hexane and alcohol, was dried and treated with the studied aqueous polymer solution in for 1 hour. Inside, the cylinder was cooled with ice. Thus, a temperature drop of 60 ° C was created on the cylinder wall. During the experiment, the condensate in the glass was stirred with a magnetic stirrer for 15 minutes, after which the cylinder was removed from the glass, ice was poured out and water was poured at a temperature of 25 ° C. The mass of deposits remaining on the cylinder was determined by the gravimetric method.

Для оценки эффективности гидрофилизирующего действия водных растворов полимеров используется следующая формула:To evaluate the effectiveness of the hydrophilizing effect of aqueous polymer solutions, the following formula is used:

где m₀ - масса отложений в контрольном опыте;where m ₀ is the mass of deposits in the control experiment;

m₁ - масса отложений на гидрофилизированной поверхности.m ₁ is the mass of deposits on a hydrophilized surface.

Для испытаний использовали 20%-ную водонефтяную эмульсию искусственно приготовленную из пластовой воды и газового конденсата месторождения "Прибрежное" Краснодарского края. Групповой состав газового конденсата и физико-химические показатели пластовой воды приведены ниже.For testing, we used a 20% water-oil emulsion artificially prepared from produced water and gas condensate from the Pribrezhnoye deposit in the Krasnodar Territory. The group composition of gas condensate and physicochemical parameters of produced water are given below.

Групповой углеводородный состав газового конденсата:Group hydrocarbon composition of gas condensate:

Наименование фракций Содержание фракций,% мас.Name of fractions Content of fractions,% wt.

Петролейная фракция (НК-60 С) 2,0Petroleum fraction (NK-60 C) 2.0

Ароматические углеводороды 13,2Aromatic hydrocarbons 13.2

Парафиновые углеводороды 58,0Paraffin hydrocarbons 58.0

Нафтеновые углеводороды 26,1Naphthenic hydrocarbons 26.1

Непредельные углеводороды 0,7Unsaturated hydrocarbons 0.7

Итого 100,0Total 100.0

Содержание твердых парафинов 4,3Paraffin content 4.3

Физико-химическиепоказатели пластовых вод:Physical and chemical indicators of formation water:

Наименование показателей Величина показателейName of indicators Value of indicators

Плотность 1,1709 г/см³ Density 1,1709 g / cm ³

Водородный показатель, рН 7,52PH value, pH 7.52

Жесткость 1,4 ммоль/дм³ Hardness 1.4 mmol / dm ³

Сравнивали эффективность следующих составов:The efficacy of the following formulations was compared:

Пример №1 (прототип) 1,5 г полиакриламида растворяют при постоянном перемешивании в 200 г подогретой до 50°С воды. 0,9 г карбоксиметилцеллюлозы растворяют при постоянном перемешивании в 97,6 г подогретой до 50°С воды. Полученные растворы объединяют, добавляют 0,015 г ОП-10, тщательно перемешивают до получения однородной жидкости.Example No. 1 (prototype) 1.5 g of polyacrylamide is dissolved with constant stirring in 200 g of water heated to 50 ° C. 0.9 g of carboxymethyl cellulose is dissolved with constant stirring in 97.6 g of water heated to 50 ° C. The resulting solutions are combined, add 0.015 g of OP-10, mix thoroughly until a homogeneous liquid.

Пример №2 (предлагаемый) 3 г. сухого порошка поливинилового спирта растворяют при постоянном перемешивании в 295,5 г подогретой до 50°С воды, добавляют 1,5 г неионогенного поверхностно-активного вещества ФК 2000 ПЛЮС. Смесь тщательно перемешивают до получения однородной жидкости.Example No. 2 (proposed) 3 g of a dry polyvinyl alcohol powder is dissolved in 295.5 g of water heated to 50 ° C with constant stirring, 1.5 g of nonionic surfactant FC 2000 PLUS are added. The mixture is thoroughly mixed until a homogeneous liquid is obtained.

Физико-химические характеристики реагентов приведены в таблице 1.Physico-chemical characteristics of the reagents are shown in table 1.

Примеры №3-5 выполняют аналогично примеру №2, изменяя количественное соотношение компонентов, входящих в предлагаемый состав.Examples No. 3-5 perform analogously to example No. 2, changing the quantitative ratio of the components included in the proposed composition.

Конкретные составы гидрофилизирующей композиции и результаты испытаний представлены в таблице 2. Влияние изучаемых композиций на процесс разделения водонефтяной эмульсии представлено в таблице 3.The specific compositions of the hydrophilizing composition and the test results are presented in table 2. The influence of the studied compositions on the process of separation of oil-water emulsions is presented in table 3.

Как видно из приведенных результатов испытаний заявляемого состава, предлагаемая композиция более эффективно защищает оборудование от отложений парафина. Кроме того, она оказывает положительное влияние на процесс разделения добываемой эмульсии, то есть проявляет свойства деэмульгатора. Достоинством заявляемого состава является использование компонентов, выпускаемых отечественной промышленностью.As can be seen from the above test results of the claimed composition, the proposed composition more effectively protects the equipment from paraffin deposits. In addition, it has a positive effect on the process of separation of the extracted emulsion, that is, it exhibits the properties of a demulsifier. The advantage of the claimed structure is the use of components manufactured by domestic industry.

Таблица 1
Физико-химические характеристики реагентов.Table 1
Physico-chemical characteristics of the reagents. Поливиниловый спирт (ТУ 2215-018-00203766-98)Polyvinyl alcohol (TU 2215-018-00203766-98) Наименование показателяName of indicator Величина показателяIndicator value Динамическая вязкость, Па·с 10³, не болееDynamic viscosity, Pa · s 10 ³ , no more 30thirty Массовая доля летучих веществ, %, не болееMass fraction of volatiles,%, no more 66 Массовая доля ацетатных групп, %, не болееMass fraction of acetate groups,%, no more 11 Растворимость в воде, %, не менееSolubility in water,%, not less than 99,099.0 Массовая доля ацетата натрия, %, не болееMass fraction of sodium acetate,%, no more 1212 Гарантийный срок храненияWarranty period of storage 1 год.1 year. ФК 2000 ПЛЮС (ТУ 2458-001-49472578-98)FC 2000 PLUS (TU 2458-001-49472578-98) Наименование показателяName of indicator Величина показателяIndicator value Внешний видAppearance темноватая вязкая жидкостьdarkish viscous liquid Массовая доля влагиMoisture content Не более 15%No more than 15% рНpH 8-98-9 Пенообразующая активностьFoaming activity не более 60 см³ no more than 60 cm ³ Снижение поверхностного натяжения 0,5% водного раствора на границе с керосиномReducing the surface tension of a 0.5% aqueous solution at the border with kerosene не менее 70%not less than 70%

Таблица 2
Изучение эффективности гидрофилизирующих составовtable 2
The study of the effectiveness of hydrophilizing compounds РеагентReagent Масса отложений, гThe mass of deposits, g Эффективность, %Efficiency% НегидрофилизированнаяNon-hydrophilized 2,7312,731   металлическая поверхностьmetal surface     Пример 1 (прототип)Example 1 (prototype) 0,520.52 8181 Пример 2 (предлагаемый)Example 2 (proposed) 0,340.34 87,587.5 Пример 3 (0,5% мас. ПВС, 0,01%Example 3 (0.5% wt. PVA, 0.01% 0,490.49 8282 мас. ФК 2000 ПЛЮС)wt. FC 2000 PLUS)     Пример 4 (10% мас. ПВС, 1% мас.Example 4 (10% wt. PVA, 1% wt. 0,300.30 8989 ФК 2000 ПЛЮС)FC 2000 PLUS)     Пример 5 (5,25% мас. ПВС, 0,5%Example 5 (5.25% wt. PVA, 0.5% 0,380.38 8686 мас. ФК 2000 ПЛЮС)wt. FC 2000 PLUS)    

Таблица 3
Влияние растворов полимеров на разделение водонефтяной эмульсииTable 3
The effect of polymer solutions on the separation of oil-water emulsions Марка полимераPolymer grade Время, минTime min   55 1010 20twenty 4040 6060 9090 Эмульсия без добавкиEmulsion without additives Эмульсия не разделиласьThe emulsion is not divided Пример 1 (прототип)Example 1 (prototype) 00 00 00 1010 15fifteen 30thirty Пример 2 (предлагаемый)Example 2 (proposed) 50fifty 8888 100100 100100 100100 100100 Пример 3Example 3 50fifty 8888 100100 100100 100100 100100 Пример 4Example 4 7575 9090 100100 100100 100100 100100 Пример 5Example 5 50fifty 9090 100100 100100 100100 100100 В таблице указан % об. отделившейся воды.The table shows% vol. separated water.

Claims (1)

Гидрофилизирующий состав для предотвращения отложений парафина в трубопроводах, содержащий полимер, неионогенное поверхностно-активное вещество НПАВ и воду, отличающийся тем, что в качестве полимера он содержит поливиниловый спирт, в качестве НПАВ – присадку ФК 2000 ПЛЮС при следующем соотношении компонентов, мас. %:A hydrophilizing composition for preventing paraffin deposits in pipelines, containing a polymer, nonionic surfactant, nonionic surfactants and water, characterized in that it contains polyvinyl alcohol as a polymer, and an additive FK 2000 PLUS in the following ratio of components, wt. %: Поливиниловый спирт 0,5 – 10Polyvinyl alcohol 0.5 - 10 Присадка ФК 2000 ПЛЮС 0,01 – 1Additive FC 2000 PLUS 0.01 - 1 Вода ОстальноеWater Else