CC BY
53
УДК 622.276.72
DOI: 1033184/ЬиПе1т^и-2020А22
РАЗРАБОТКА ИНГИБИТОРА АСПО АСФАЛЬТЕНОВОГО ТИПА НА ОСНОВЕ а-ОЛЕФИНОВ
© Р. Р. Гумеров1, М. Н. Рахимов2, С. Р. Сахибгареев2*
1ООО «Салым Петролеум Сервиз Б.В.»
Россия, 123242 г. Москва, бульвар Новинский, 31.
2Уфимский государственный нефтяной технический университет Россия, Республика Башкортостан, 450062 г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.
*Тел.: +7 (967) 788 48 66.
*Етай: samat.sax2014@yandex.ru
Предупреждение образования асфальтосмолопарафиновых (АСПО) отложений является более предпочтительным, чем удаление образовавшихся отложений, так как нивелирует эффект «пилообразного» снижения дебита нефти. Одним из самых эффективных методов борьбы с отложениями асфальтенового типа на сегодняшний день является использование ингибиторов с целью их предупреждения.
Механизм действия ингибиторов основывается на процессах адсорбции, которые происходят на границе раздела фаз «жидкость/твердое вещество». По различию механизма действия можно выделить следующие разновидности ингибиторов: модификаторы, смачивающие агенты и депрессаторы.
Процесс образования АСПО можно ингибировать с использованием веществ-модификаторов, которые позволяют видоизменять и диспергировать парафиновые кристаллы, замедлять процесс кристаллизации. Следует отметить, что различается механизм действия этого типа ингибиторов. К этому можно отнести и воспрепятствование образованию «зародышей» кристаллов при дроблении ассоциатов молекулярного типа, а также предотвращение роста кристаллов из раствора из-за адсорбционных процессов и возможность поддержания их во взвешенном состоянии.
Предотвращение АСПО имеет большую актуальность для нефтехимии. На сегодняшний день самым перспективным направлением для предотвращения АСПО является разработка и применение новых модификаторов. Главное достоинство данных модфикаторов-ингибиторов АСПО — это способность удерживать молекулы АСПО во взвешенном состоянии на протяжении всего пути движения нефти. Модификаторы, которые вступают в химическое взаимодействие с кристаллами и парафинистыми молекулами, будут способствовать к уменьшению сил когезии. В некоторых случаях модификатор также уменьшает и силы адгезии между кристаллами парафина и другими поверхностями.
В этой связи целью работы явилась разработка ингибитора АСПО асфальтенового типа на основе а-олефинов.
В данной работе была показана высокая активность ингибирования а-олефинов по отношению к АСПО асфальтенового типа. Была выявлена зависимость эффективности ингибирования от количества атомов углерода в составе молекулы. Для этого были проведены сравнительные исследования эффективности опытных образцов и промышленных ингибиторов на примере нефти Приобского месторождения.
В условиях определенных концентраций было показано, что ингибиторы на основе тет-радекена-1 и олефинов С12—С14 эффективнее промышленных аналогов.
Ключевые слова: ингибирующая способность, модификаторы, а-олефины, борьба с твердыми асфальтосмолисто-парафиновые отложениями (АСПО).
вещества-модификаторы, которые позволяют видоизменять и диспергировать парафиновые кристаллы, замедлять процесс кристаллизации. А в случае смачивающих агентов механизм их действия заключается в следующем: образуется защитная гидрофильная пленка на поверхности нефтепромыслового оборудования, которая препятствует образованию отложений прилипшего парафина в виде слоя, который, в свою очередь, прочно связывается с поверхностью металла. По этой причине, выделившиеся из нефти молекулы парафина, а также и в случаях их осаждения на стенках труб, могут с легкостью смываться потоком нефти [5—9].
Введение
Для предотвращения образования АСПО используют ингибиторы, у которых механизм действия основывается на адсорбционных процессах. Они происходят на границе раздела фаз между жидкостью и твердым телом. Ингибиторы классифицируются на модификаторы, смачивающие ингибиторы и моющие. В настоящее время популярностью пользуются модификаторы и смачивающие ингибиторы из-за своей эффективной ингибирую-щей способности [1—4].
Для замедления процесса образования АСПО, то есть его ингибирования, можно использовать
Аналитический обзор
Из литературы [7; 10-15] известно, что а-олефины способны увеличивать диспергирующее действие растворителей АСПО [16]. Данное явление объясняется тем, что у а-олефинов благодаря наличию двойной связи наблюдается повышенная адсорбционная способность к молекулам АСПО. Исходя из этого была рассмотрена возможность применения а-олефинов в качестве ингибиторов АСПО. Исследования, проведенные с этой целью, показали, что компаунды (полимерные смолы) на основе а-олефинов проявляют более эффективную ингибирующую способность к АСПО асфальтено-вого типа. Такое свойство а-олефинов, скорее всего, обусловлено наличием в а-положении двойной связи, которая обеспечивает большее сродство к полярным частям АСПО. К таким молекулам можно отнести асфальтены.
Обсуждение результатов
В качестве ингибиторов АСПО были исследованы а-олефины - гексен-1 (СвН^), тетрадекен-1 (С14Н28), эйкозен-1 (С20Н40), а-олефины С12-С14 в толуольной смеси, а также олефины С16-С18.
Таблица 1
Эффективность опытных образцов ингибиторов, %
Наименование ингибитора
Дозировка ингибитора, мг/л_
100
200
500
15.4 36.3
№1 Ингибитор (гексен-1) 11.1 3.6 №2 Ингибитор (а-олефины С12-С14 в толуольной смеси)
№3 Ингибитор (тетрадекен-1) 24.1 35.1
№4 Ингибитор (эйкозен-1) 13.8 18.1
№5 Ингибитор (олефины С16-С18)_35.8 17.3
2.3
7.0
8.1 25.0 10.6
Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что а-олефины проявляют эффективную способность ингибирования по отношению к АСПО асфальтенового типа (табл. 1). Было установлено, что такая высокая эффективность зависит от наличия и расположения двойной связи в составе молекул а-олефинов.
Из табл. 1 видно, что для а-олефинов симбат-ность в зависимости эффективного ингибирования от концентрации не наблюдается. При взятых концентрациях у гексена и фракции С16-С18 с увеличением концентрации эффективная ингибирующая способность уменьшается, а абсолютно другое действие наблюдается для эйкозена, для которого с повышением концентрации способность к ингиби-рованию увеличивается. Для оставшихся олефинов эта зависимость имеет максимальное значение при средних концентрациях. Зависимости такого рода, мы предполагаем, связаны тем, что в единичном объеме содержится разное количество молекул а-олефинов. Таким образом, для каждого а-олефина необходимо подбирать свои предельные значения концентрация в каждой конкретной ситуации.
В ходе исследований была выявлена зависимость эффективного ингибирования а-олефинов к отложениям асфальтенового типа от их молекулярной массы (рис. 1). Из рисунка видно, что зависимость эффективного ингибирования от числа атомов углерода в молекуле а-олефинов имеет экстремумы.
В связи с полученными результатами исследований для опытного ингибитора, который показал наибольшую ингибирующую эффективность (а-олефины С12-С14 в 50% толуольном растворе), были проведены дополнительные экспериментальные исследования с изменяющимися концентрациями (шаг 50 мг/л). Полученные результаты представлены в табл. 2 и на рис. 2.
Рис. 1. Зависимость эффективности ингибирования различных а-олефинов от числа атомов углерода в их составе
Эффективность ингибирования опытного образца №2, %
§ 50
Е2 ^ 40 30
„20
и о
10
ш
® а
й
36.3
41.2
184 15.4
I I
23.9
I I
15.5
8.3
50
100
150 200 250 300 Концентрация ингибитора, мг/л
350
Таблица 2
Дозировка ингибитора, мг/л
Наименование ингибитора 50 100 150 200 250 300 350 400
Ингибитор № 4 (олефины С12-С14) + толуол 18.4 15.4 23.9 36.3 41.2 15.5 8.3 7.0
400
7
0
Рис. 2. Зависимость эффективности ингиб
Из рис. 2 видно, что зависимость эффективности ингибирования от концентрации имеет свой экстремум при концентрации 250 мг/л.
Вследствие того, что первоначально для №1 ингибитора (гексен-1) были получены низкие результаты эффективности ингибирования, провели дополнительные экспериментальные испытания при дозировке ингибитора 50, 100, 150 мг/л. Необходимы маленькие значения дозировки ингибитора, поскольку в единице объема число молекул меньше (табл. 3).
Таблица 3
Эффективность опытного ингибитора №1, %
Наименование Дозировка ингибитора, мг/л
ингибитора
50 100 150
Ингибитор №1(гексен-1) 24.1 10.9 15.1
Из вышеприведенных табл. 1—3 можно отметить, что самую высокую ингибирующую способность, в зависимости от концентрации ингибитора, при принятых на сегодняшний день промышленных пределах расхода ингибиторов, показывают а-олефины, у которых число атомов углерода от 12 до 14. Это объясняется теорией мономолекулярной адсорбции Ленгмюра, где говорится, что существует момент предельного насыщения адсорбционного слоя.
Выводы
Показана высокая эффективность ингибирования а-олефинов по отношению к АСПО асфальте-нового типа. Выявлена зависимость эффективности ингибирования от количества атомов углерода в составе молекулы. Проведены сравнительные исследования эффективности опытных образцов и
я опытного образца №2 от концентрации.
промышленных ингибиторов на примере нефти Приобского месторождения.
В условиях определенных концентраций было показано, что ингибиторы на основе тетрадекена-1 и олефинов С12-С14 в толуольном растворе эффективнее промышленных аналогов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Прозорова И. В. Комплексное воздействие виброструйной магнитной активации и присадок различного типа для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений // Нефтяное хозяйство. 2000. №11. С. 102-104.
2. Мазепа Б. А. Защита нефтепромыслового оборудования от парафиновых отложений. М.: Недра, 1972. 119 с.
3. Персиянцев М. Н. Добыча нефти в осложненных условиях. М.: Недра, Бизнесцентр. 2000. 653 с.
4. Лялин С. В. Использование твердых ингибиторов асфаль-тосмолопарафиновых отложений // Нефтяное хозяйство. 2001. №2. С. 77-78.
5. Кудашева Ф. Х. Моющая композиция от органических загрязнителей на основе отходов химического производства // Нефтегазовое дело. 2010. №1. С. 18.
6. Ибрагимов Н. Г. Повышение эффективности добычи нефти на месторождениях Татарстана. М.: Недра. 2005. 316 с.
7. Лутфуллин Р. Р. Обзор методов борьбы с АСПО в скважинах при добыче нефти // Мат-лы конф. АО «Татнефть» по вопросам борьбы с асфальтосмолопарафиновыми отложениями при добыче нефти, Альметьевск. 1999. С. 19-22.
8. Минеев Б. П. Два вида парафина, выпадающего на подземном оборудовании скважин в процессе добычи нефти // Нефтепромысловое дело. 2004. №12. С. 41-43.
9. Оленев Л. М. Исследование оксиалкилированных алкил-фенолов в качестве ингибиторов парафиноотложений // Нефтепромысловое дело. 1983. №8. С. 15-16.
10. Шаров А. Г. Применение ингибитора отложений парафина на основе сополимера этилена с винилацетатом // Нефтепромысловое дело. 1981. № 7. С. 21-25.
11. Кулиев А. М. Опытно-промысловые испытания нефтерас-творимых диалкилдиамидодитиофосфатов для предовра-щения отложений парафина // Нефтепромысловое дело. 1976. №1. С. 30-31.
12. Лебедев Н. А. Разработка реагента комплексного действия на основе фенолформальдегидных смол // Нефтепромысловое дело. 2002. №4. С. 34-38.
13. Рахматуллина Г. М. Применение реагента комплексного действия СНПХ-7963 на нефтяных месторождениях России // Нефтяное хозяйство. 2000. №11. С. 36-38.
14. Смолянец Е. Ф. Исследование возможности использования отходов нефтехимии и нефтепереработки в качестве ингибиторов парафиноотложения // Нефтепромысловое дело. 1994. №1. С. 31-33.
15. Рагулин В. А. Влияние попутно добываемой воды на эффективность работы реагентов-ингибиторов парафиноот-ложения // Нефтепромысловое дело. 1996. №1. С. 44-45.
16. Рагулин В. В. Исследование свойств асфальтосмолопара-финовых отложений и разработка мероприятий по их удалению из нефтепромысловых коллекторов // Нефтепромысловое дело. 2001. №5. С. 33-36.
Поступила в редакцию 21.12.2020 г.
DOI: 10.33184/bulletin-bsu-2020.4.22
DEVELOPMENT OF INHIBITOR BASED ON A-OLEFINS
FOR INHIBITON OF FORMATION OF ASPHALT-RESIN-PARAFFIN DEPOSITS OF ASPHALTEN-TYPE
© R. R. Gumerov1, M. N. Rakhimov2, S. R. Sahibgareev2*
1Salym Petroleum Service B. V.
31 Novinsky Boulevard, 123242 Moscow, Russia.
2Ufa State Petroleum Technological University 1 Kosmonavtov Street, 450062 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.
Phone: +7 (967) 788 48 66.
*Email: samat.sax2014@yandex.ru
Prevention of formation of asphalt-resin-paraffin deposits is more preferable than removing the formed ones, since it eliminates the effect of the "sawtooth" decrease in oil production. The most effective method for dealing with asphaltene-type deposits is to prevent their formation by the use of inhibitors. The action of ARPD inhibitors is based on adsorption processes occurring at the interface of liquid/solid phases. According to the mechanism of action, the wetting agents, modifiers, and depressants are distinguished. To inhibit formation of ARPD, modifier substances can be used that modify and disperse wax crystals, slowing down the process of its crystallization. The mechanism of action of inhibitors of this type can differ. They can prevent formation of crystallization centers due to fragmentation of molecular associates or block the growth of crystals when they emerge from the solution by adsorption and thus keeping them in suspension. The development and application of modifiers to prevent formation of ARPD has recently been considered the most promising direction in solving this problem. The main advantage of ARPD inhibitors with modifying action is the retention of ARPD molecules in a suspended state along the entire path of oil movement. Modifiers interacting with crystals and paraffin molecules help to reduce cohesion forces. In many cases, the modifier also reduces the adhesion forces between the wax crystals and other surfaces. In this regard, the aim of the work was to develop an inhibitor based on a-olefins for inhibition of formation of asphaltene-type ARPD. In this work, a high inhibitory activity of a-olefins with respect to asphaltene-type ARPD was revealed. It was found that the number of carbon atoms in a molecule affects the inhibitory effect. Comparative study of the effectiveness of prototypes and industrial inhibitors was carried out using the samples of oil from the Priobskoye oilfield. It was shown that inhibitors based on tetradequene-1 and C12-C14 olefins in certain concentrations are superior to industrial analogs and can be recommended for commercial use.
Keywords: inhibitory ability, modifiers, a-olefins, heavy oil deposits, asphalt-resin-paraffin deposits (ARPD).
Published in Russian. Do not hesitate to contact us at bulletin_bsu@mail.ru if you need translation of the article.
REFERENCES
1. Prozorova I. V. Neftyanoe khozyaistvo. 2000. No. 11. Pp. 102-104.
2. Mazepa B. A. Zashchita neftepromyslovogo oborudovaniya ot parafinovykh otlozhenii [Protection of oilfield equipment from paraffin deposits]. Moscow: Nedra, 1972.
3. Persiyantsev M. N. Dobycha nefti v oslozhnennykh usloviyakh [Oil production in difficult conditions]. Moscow: Nedra, Biznestsentr. 2000.
4. Lyalin S. V. Neftyanoe khozyaistvo. 2001. No. 2. Pp. 77-78.
5. Kudasheva F. Kh. Neftegazovoe delo. 2010. No. 1. Pp. 18.
6. Ibragimov N. G. Povyshenie effektivnosti dobychi nefti na mestorozhdeniyakh Tatarstana [Improving the efficiency of oil production of the fields of Tatarstan]. Moscow: Nedra. 2005.
7. Lutfullin R. R. Mat-ly konf. AO «Tatneft'» po voprosam bor'by s asfal'tosmoloparafinovymi otlozheniyami pri dobyche nefti, Al'met'evsk. 1999. Pp. 19-22.
8. Mineev B. P. Neftepromyslovoe delo. 2004. No. 12. Pp. 41-43.
ISSN 1998-4812
BecTHHK BamKHpcKoro yHHBepcureTa. 2020. T. 25. №4
839
9. Olenev L. M. Neftepromyslovoe delo. 1983. No. 8. Pp. 15-16.
10. Sharov A. G. Neftepromyslovoe delo. 1981. No. 7. Pp. 21-25.
11. Kuliev A. M. Neftepromyslovoe delo. 1976. No. 1. Pp. 30-31.
12. Lebedev N. A. Neftepromyslovoe delo. 2002. No. 4. Pp. 34-38.
13. Rakhmatullina G. M. Neftyanoe khozyaistvo. 2000. No. 11. Pp. 36-38.
14. Smolyanets E. F. Neftepromyslovoe delo. 1994. No. 1. Pp. 31-33.
15. Ragulin V. A. Neftepromyslovoe delo. 1996. No. 1. Pp. 44-45.
16. Ragulin V. V. Neftepromyslovoe delo. 2001. No. 5. Pp. 33-36.
Received 21.12.2020.
