CC BY
444
УДК 622.276.8
Р. Р. Мингазов, О. Ю. Сладовская, Н. Ю. Башкирцева,
В. П. Нефедов, А. В. Кулагин
ИСПЫТАНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ДЕЭМУЛЬГАТОРА СТХ-9 НА ОБЪЕКТАХ НГДУ «ТАТРИТЭКНЕФТЬ»
Ключевые слова: поверхностно-активное вещество, деэмульгатор, деэмульгирующая способность, нефть,
подготовка нефти.
Разработаны композиционные деэмульгаторы на основе неионогенных и ионогенных ПАВ.
При проведении лабораторных испытаний на водонефтяных эмульсиях месторождений НГДУ «ТатРИТЭКнефть» высокую деэмульгирующую эффективность проявил состав на основе олигоуретанового соединения ОУ-1 и кокоамидопропилбетаина. Совместно с ЗАО «Среднетоннажная химия» проведены опытно-промышленные испытания данного композиционного состава на ЦДНГ-2 НГДУ «ТатРИТЭКнефть» под промышленной маркировкой СТХ-9. В результате опытно-промышленных испытаний установлено, что применение деэмульгатора СТХ-9 обеспечивает высокую степень разрушения эмульсии на стадиях внутритрубной деэмульсации и при подготовке нефти.
Keywords: surfactant, an emulsion breaker, demulsifying ability, oil, oil preparation.
Composite emulsion breakers on the basis of non-ionique and ionogenic drilling mud surfactants are designed. At conducting of lab tests on oil-in-water emulsions offields Tatritekneft high demulsibility efficiency showed the composition based on oligouretan compounds OU-1 and rncamidopropyl betaine. Together with Srednetonnagnaya chimiya trials of the given composite under industrial marking STH-9 are conducted on Tatritekneft. As a result of trials it is stated, that application of emulsion breaker STH-9 provides a high extent of demulsifying at stages intratrumpet demulsification and at oil preparation.
В последние годы увеличился ассортимент композиционных реагентов для разрушения водонефтяных эмульсий с применением импортных компонентов [1]. Однако, высокая цена на импортные составляющие повышает конечную стоимость композиций на их основе. В связи с этим актуальным становиться разработка новых композиционных деэмульгаторов на основе недорогих и доступных поверхностно-активных веществ (ПАВ) отечественного производства.
С целью создания высокоэффективных деэмульгаторов комплексного действия нами были разработаны композиционные составы на основе неионогенных и ионогенных ПАВ отечественного производства.
В качестве неионогенных ПАВ в композициях использовались блоксополимеры окиси этилена и окиси пропилена (Лапрол 6003-2Б-18, Лапрол 5003-2Б-10, простой полиэфир СТХ-2124, Реапон-4В, Дипроксамин-157), оксиэтилированные алкилфенолформальдегидные смолы и сшитые деэмульгаторы олигоуретанового типа. Деэмульгаторы олигоуретанового типа условной маркировкой ОУ-1, ОУ-2, ОУ-3, ОУ-4, ОУ-5 были получены в результате взаимодействия различных простых полиэфиров и 2,4-толуилендиизоцианата [2].
В качестве ионогенных поверхностно-активных веществ применяли ПАВ взаиморастворяемые с неионогенными ПАВ и содержащие в своей структуре четвертичный атом азота. К таким ионогенным ПАВ относятся бетаины, алкилтриметиламмоний хлориды, алкилдиметиламинооксиды и др. (рис. 1). В нашей работе были использованы
олеиламидопропилбетаин (ОАПБ), кокамидопропилбетаин (КАПБ), алкилбетаин (АБ), цетилтриметиламмоний хлорид (ЦТАХ), олеиламидопропилтриметиламоний хлорид (ОАПТАХ) и олеиламидопропилдиметиламинооксид (ОАПДАО).
В результате первичных испытаний установлено, что в ряде случаев наблюдается существенное увеличение деэмульгирующей эффективности разработанных композиций по сравнению с индивидуальными компонентами составов. Максимальный синергетический эффект наблюдается в составах на основе деэмульгаторов олигоуретанового типа и
ионогенных ПАВ (независимо от типа ионогенного ПАВ), при оптимальном массовом соотношении активных основ неионогенных и ионогенных ПАВ - 94:6 (табл. 1). Высокая эффективность при данном соотношении компонентов характерна для всех применяемых ионогенных ПАВ [3].
Я—N II I О н
СНз О
N "
СНз
О-
Я1-С12 - Сі4
Еї еаі еаї ї бї ї ееааоаеі (ЕАЇ А)
СН3 І + \, Я3— N—N1 3 І
СНз
С1-
Кз-Сіб
Оаоееобеі аоееаі і ї і ее беї беа (ООАО)
Н3С
СН3 І 3
N-►0
СН3
I ёаеёа! еа! 1 б! 1 еёае! аоеёа! е111 ёпеа (I А1 АА1 )
Рис. 1 - Некоторые представители ионогенных ПАВ содержащие в своей структуре четвертичный атом азота
Таблица 1 - Определение оптимального соотношения компонентов композиции на нефтяной эмульсии скв. №471 Лугового месторождения НГДУ «ТатРИТЭКнефть»
Состав деэмульгатора Степень обезвоживания (% об.) за время (мин.) при температуре Остаточ ное содержан ие воды, % об.
НПА В ИПА В Массов ая доля ИПАВ, % мас.
20 °С
10 20 30 60 120 180 240
- 0 0 0 2 3 5 7 46,3
3 0 3 5 8 15 19 22 42,0
4 8 19 31 38 42 44 45 33,6
ОУ - КАП 5 13 31 45 51 55 59 63 25,7
4 Б 6 21 52 59 61 65 67 71 21,2
7 13 48 52 54 58 63 69 22,4
8 4 9 13 21 27 30 32 38,6
9 0 6 8 13 16 17 19 42,9
Без реагента - 0 0 0 0 0 0 0 48,0
Сравнительный анализ деэмульгирующей эффективности разработанных композиционных составов на основе олигоуретановых соединений и ионогенных ПАВ был
проведен на свежеотобранных эмульсиях при лабораторных испытаниях на месторождениях НГДУ «ТатРИТЭКнефть» наряду с промышленными образцами деэмульгаторов ЗАО «Среднетоннажная химия» (г. Нижнекамск).
Целью лабораторных испытаний на объектах НГДУ «ТатРИТЭКнефть» являлось повышение эффективности процесса подготовки нефти за счет подбора более эффективного реагента-деэмульгатора марки «СТХ»
Лабораторные испытания по оценке эффективности деэмульгаторов проводились по стандартной методике «бутылочной пробы» в условиях максимально приближенных к реальным условиям предварительной подготовки нефти на естественных эмульсиях, время старения которых не превышало 3 - 4 часа [4]. В качестве реагента сравнения использовался базовый реагент Пральт-11А. Расчёт дозировок деэмульгаторов производился исходя из дозировки базового реагента. Температуры проведения лабораторных испытаний были выбраны исходя из средней температуры продукции скважин на устье в зимний период и температуры подготовки нефти на УПН «Луговое».
В ходе анализа результатов лабораторных испытаний было определено, что:
• применение добавок ионогенных ПАВ в составе композиций обеспечивает увеличение их деэмульгирующей эффективности в два раза;
• композиции с добавками ионогенных ПАВ эффективнее индивидуальных олигоуретанов как по динамике обезвоживания нефтяной эмульсии, так и по количеству остаточной воды в обезвоженной нефти;
• деэмульгирующая эффективность исследуемых образцов композиционных деэмульгаторов выше эффективности базового реагента Пральт-11 А (рис. 2 и 3);
• эффективность составов на основе ионогенных ПАВ и олигоуретанов очень высокая даже при низких температурах (рис. 3), что особенно важно при организации промыслового сбора нефти с применением реагента-деэмульгатора [5].
Рис. 2 - Деэмульгирующая эффективность реагентов при дозировке 100 г/т и температуре 10 °С на нефтяной эмульсии Лугового месторождения
Рис. 3 - Деэмульгирующая эффективность реагентов при дозировке 100 г/т и температурах 10 и 25°С на нефтяной эмульсии Дружбинского месторождения
По результатам лабораторных испытаний реагентов в ЦДНГ-2 НГДУ «ТатРИТЭКнефть» установлено, что наиболее оптимальным и эффективным для всей системы сбора и подготовки нефти является композиционный состав «ОУ-1+КАПБ», который в итоге был рекомендован для проведения опытно-промышленных испытаний в ЦДНГ-2 НГДУ « ТатРИТЭКнефть».
Совместно с ЗАО «Среднетоннажная химия» была разработана документация на данный состав под маркой СТХ-9 и произведена опытная партия реагента. Опытнопромышленные испытания реагента в промысловых условиях проводились в течение 1 месяца без изменений технологической схемы, распределения сырьевых потоков системы сбора, технологических параметров подготовки нефти и дозировки применяемого реагента-деэмульгатора. При этом, испытания деэмульгатора СТХ-9 проводились в два этапа, при летних и зимних нормах дозирования. Начальный удельный расход СТХ-9 соответствовал удельному расходу базового реагента Пральт-11 А в летний период.
Подача деэмульгатора СТХ-9 осуществлялась на Мензелинском, Луговом, Дружбинском, Кучуковском и Озерном месторождениях, а также на УПН «Луговое». Замена базового реагента на реагент СТХ-9 проводилась поэтапно. Изначально был заменен реагент на Мензелинском месторождении, так как оно расположено на наиболее удаленном расстоянии от УПН, далее на всех остальных месторождениях. Замену базового реагента на УПН «Луговое» произвели по истечении 5 суток стабильной работы всех объектов ЦДНГ-2 НГДУ «ТатРИТЭКнефть».
В результате замены реагента Пральт-11 А на СТХ-9, по всем месторождениям наблюдалось незначительное снижение средних значений содержания воды и солей в нефти (рис. 4) и давления на выкидном трубопроводе скважин (рис. 5).
В ходе опытно-промышленных испытаний реагента СТХ-9 контролировались все промежуточные и основные параметры работы УПН «Луговое», качество подготовки нефти по основным параметрам и качество подтоварной воды (табл. 2).
□ Остаточное содержание воды в нефти, % масс Ш Содержание солей в нефти, мг/л
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
Дружбинское месторождение
Озерное месторождение
Рис. 4 - Среднемесячные значения содержания остаточной воды и содержания солей в нефти при работе на реагентах Пральт-11 А и СТХ-9 по месторождениям Дружбинское и Озерное
Рис. 5 - Среднесуточные значения давления на выкиде СП-895 (Мензелинское месторождение) при работе на реагенте Пральт-11 А и СТХ-9
Исходя из средних значений показателей сбора и подготовки нефти, можно сделать вывод, что реагент СТХ-9 обеспечивает высокую степень разрушения эмульсии на стадиях
внутритрубной деэмульсации и при подготовке нефти на УПН «Луговое» как при летних нормах расхода деэмульгатора, так и при зимних.
Таблица 2 - Технологические показатели работы УПН «Луговое»
Периоды Содержание воды (% мас.) и солей (мг/л) в нефти Содержание нефтепродуктов, мг/л КВЧ, мг/л
I ступень II ступень эдг
соли вода соли вода соли вода
Работа УПН «Луговое» на реагенте Пральт-11А
01.10.2010 -18.10.2010 1169 0,43 317 0,27 151 0,17 46,7 45,8
Начало подачи деэмульгатора СТХ-9 на УПН «Луговое»
19.10.2010 -31.10.2010 1043 0,36 266 0,22 125 0,14 46,8 45,4
Переход на зимнюю норму дозирования деэмульгатора СТХ-9
01.11.2010 -15.11.2010 1557 0,42 235 0,21 113 0,13 46,3 45,5
В период проведения опытно-промышленных испытаний регента СТХ-9 на всех объектах было произведено снижение и оптимизация расхода реагента-деэмульгатора. В результате этих мероприятий средние технологические показатели работы объектов ЦДНГ-2 не ухудшились, и отклонений в технологических параметрах работы УПН «Луговое» не наблюдалось. В итоге, удельный расход деэмульгатора СТХ-9 для системы сбора нефти удалось снизить в среднем на 15%, для подготовки нефти - на 40%.
По результатам проведенных лабораторных и опытно-промышленных испытаний установлено, что разработанный новый композиционный деэмульгатор СТХ-9, за счет проявления синергизма действия компонентов, входящих в состав композиции, показывает хорошую динамику отстоя по сравнению с базовым реагентом и обеспечивает высокую степень разрушения эмульсии. Применение нового композиционного реагента-деэмульгатора СТХ-9 позволяет эффективно осуществлять подготовку нефти и подтоварной воды на ЦДНГ-2 НГДУ «ТатРИТЭКнефть». Учитывая положительный результат применения данный реагент может быть рекомендован при подготовке нефтей и других регионов.
Литература
1. Космачева, Т.Ф. Особенности механизма действия деэмульгаторов при разрушении эмульсий / Т.Ф. Космачева и др.// Нефтяное хозяйство. - 2005. - № 12. - С. 114-117.
2. Дияров, И.Н. Синтез и исследование олигоуретанов для процессов подготовки тяжелых высоковязких нефтей / И.Н. Дияров и др.// Вестник Казан. технол. ун-та. - 2009. - №5. - С. 343 - 348.
3. Мингазов, Р.Р. Синергизм в композиционных составах на основе неионогенных и ионогенных поверхностно-активных веществ / Р.Р. Мингазов, О.Ю. Сладовская, Н.Ю. Башкирцева // В материалах Всерос. науч. школы для молодежи «Проведение научных исследований в области инноваций и высоких технологий нефтехимического комплекса». - Казань, 2010. - С.40.
4. Фахрутдинов, Б.Р. Опытно-промышленные испытания деэмульгатора СНЛХ-4315Д в НГДУ «Ямашнефть» ОАО «Татнефть» / Б.Р. Фахрутдинов и др.// Нефтяное хозяйство. - 2006. - № 11. - С. 99-101.
5. Мингазов, Р. Р. Применение композиционных деэмульгаторов при разрушении нефтяных эмульсий месторождений НГДУ «ТатРИТЭКнефть» / О.Ю. Сладовская и др.// В материалах 1-ого Российского нефтяного конгресса. - Москва, 2011. - С. 268.
© Р. Р. Мингазов - асп. каф. химической технологии переработки нефти и газа КГТУ; О. Ю. Сладовская -канд. хим. наук, доц. той же кафедры, [email protected]; Н. Ю. Башкирцева - д-р техн наук, проф., зав. каф. химической технологии переработки нефти и газа КГТУ, [email protected]; В. П. Нефедов -зам. ген. дир. по науке ЗАО «Среднетоннажная химия»; А. В. Кулагин - зам. ген. директора -начальник НГДУ "ТатРИТЭКнефть", [email protected].
