28.03.2020

№220.018.1155

Результат интеллектуальной деятельности: Композиция для ликвидации гидратных пробок

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Юридическая информация Свернуть Развернуть

Авторы

Правообладатели

Терещенко Александр Владимирович

№ охранного документа

0002717860

Дата охранного документа

26.03.2020

Краткое описание РИД Краткое описание РИД Свернуть Развернуть

Аннотация: Изобретение относится к нефтяной и газовой промышлености, в частности к составам для обработки скважин, а именно к композиции для ликвидации гидратных пробок, применяемой на скважинах и в трубопроводах при добыче, а также транспортировке нефти и газа. Композиция для ликвидации гидратных пробок содержит галогенид двухвалентного металла, выбранный из группы, включающей хлорид цинка, бромид цинка и хлорид магния, многоатомный спирт, выбранный из группы, включающей этиленгликоль и глицерин, бетаин и воду, при следующих соотношениях компонентов, мас.%: Повышается эффективность ликвидации гидратных пробок, обеспечивается простота приготовления композиции, снижается токсичность. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Реферат Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области химии, в частности к составам для обработки скважин, а именно к композиции для ликвидации гидратных пробок, применяемой на скважинах и в трубопроводах при добыче, а также транспортировке нефти и газа.

Газовые гидраты представляют собой своеобразные твердые растворы, где растворителем выступает кристаллическая решетка, построенная из молекул воды, а молекулы газа, находящиеся во внутренних полостях решетки, рассматриваются как растворенное вещество. В общем виде газовые гидраты характеризуются формулой:

M⋅nH_2 O

где n≥5,67,

M - молекула, образующая гидрат.

Гидраты могут образовывать многие газы, летучие органические жидкости, а также их двойные или многокомпонентные смеси. По внешнему виду они похожи на спрессованный снег или лед и образуются при строго определенных температурах и давлениях.

Большинство технологических процессов, осуществляемых в газовой и нефтяной промышленности, сопровождаются образованием гидратов. Они могут образовывать отложения на внутренних стенках труб, что приводит к уменьшению их пропускной способности и повышению гидравлического сопротивления. Это приводит к увеличению энергетических затрат при добыче, а в некоторых случаях и к аварийной остановке эксплуатации скважины.

При эксплуатации газовых скважин, находящаяся там вода конденсируется из газа. Если при этом она не была отделена в сепараторе, то она переносится газовым потоком в виде взвеси. При возникновении определенных условий она может переходить в гидраты с быстрым нарастанием гидратной пробки.

Известна композиция для ингибирования образования отложений при добыче нефти на нефтепромыслах [1], включающая в водной среде: по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество, представляющее собой н-бутилтригликолевый эфир, в количестве 1-45 мас.% в пересчете на всю композицию; раствор водорастворимой соли металла, содержащей поливалентный катион; раствор смешивающегося с водой, ингибирующего образование отложений соединения в количестве 1-25 мас.% в пересчете на всю композицию, содержащего анионный компонент, способный при инжектировании в материнскую породу формации и в присутствии катионов компонента (д) формировать in situ осадок, ингибирующий образование отложений, характеризующаяся тем, что минимальная концентрация ионов ингибирующего образование отложений соединения (е) в композиции составляет, по меньшей мере, 5000 мас.част./млн в пересчете на общую массу композиции.

Также известна композиция для предотвращения гидратов [2], включающая поверхностно-активное вещество, спирт, минерализованную воду и полимер, при следующем соотношении компонентов, мас.%: ПАВ или смесь ПАВ 0,1-3,0, полимер 0,02-3,0, указанный ингибитор солеотложений 0,1-3,0, указанная смесь 5,0-30,0, минерализованная вода - остальное. В качестве полимера может быть выбран сополимер пирролидона или капролактама, терполимер на основе N-винил-2-пиролидона, полиакриламид, гипан, полипропиленгликоль, полиоксипропиленполиол, диметиламиноэтилметакрилат, простой эфир марки Лапрол, гидрокси-этилцеллюлоза. В качестве ингибитора солеоотложений может быть выбрана замещенная аминополикарбоновая или фосфоновая кислота, двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты и натриевая соль аминометиленфосфоновой кислоты, гексаметафосфат или триполифосфат натрия, хлорид или нитрат аммония. В качестве спирта может быть выбрана смесь формалина или уротропина, или карбамидоформальдегидного концентрата - КФК: одноатомный спирт C1-C4, кубовые остатки производства бутиловых спиртов методом оксосинтеза, эфироальдегидная фракция - побочный продукт при ректификации этилового спирта, двухатомный спирт C1-C3, низкомолекулярный полиэтиленгликоль и полигликоль марки Гликойл-1, многоатомный спирт: глицерин или продукт его содержащий - полиглицерин.

Вышеприведенные технические решения в первую очередь направлены на ингибирование образования гидратов, а не на ликвидацию гидратных пробок. Качественный и количественный состав известных решений не позволяет получить продукт, способный эффективно растворять уже образовавшиеся гидраты.

Предупреждение образования гидратов все еще обходится слишком дорого для промышленности. Например, затраты на борьбу с ними при добыче природного газа достигают 20% и более от промысловой себестоимости газа.

Существуют различные способы ликвидации уже образовавшихся гидратов на скважинах, например, с помощью ультразвуковой обработки в комбинации с обработкой раствором метанола [3] или с помощью спуска в скважину локального электронагревателя [4]. В газопроводах ликвидацию гидратов могут осуществлять с помощью снижения давления, повышения температуры, ввода ингибиторов гидратов, а также путем комбинации вышеуказанных методов [5].

На сегодняшний день наиболее популярным способом ликвидации гидратов, а для месторождений в условиях Крайнего Севера практически единственным, является применения метанола [6], что обусловлено его низкой стоимостью и достаточно высокой антигидратной активностью. При этом использование ингибиторов на основе метанола сопровождается следующими недостатками:

- высокая токсичность;

- возможность солеотложения при смешивании с сильноминерализованной пластовой водой;

- ускорение образования кристаллогидратов при недостаточной концентрации метанола;

- высокий удельный расход метанола, связанный с высокой растворимостью в сжатом природном газе.

Известно средство, используемое в способе разложения гидратов газа, представляющее собой горячий раствор хлорида аммония [7]. Для образования горячего раствора хлорида аммония, смешивают раствор содержащий аммиак и основание с водным раствором кислоты. Кислоту выбирают из группы, состоящей из соляной кислоты, серной кислоты, азотной кислоты, фосфорной кислоты и их смесей. При этом содержание водного раствора кислоты в композиции находится в диапазоне 4-30 мас. %.

Недостатками указанного средства является относительно низкая эффективность ликвидации гидратных пробок и необходимость приготовления композиции непосредственно перед ее применением.

Технический результат заключается в получении композиции для ликвидации гидратных пробок, обладающей высокой эффективностью, простотой в приготовлении и использовании, а также лишенной других вышеперечисленных недостатков.

Технический результат достигается тем, что композиция для ликвидации гидратных пробок содержит галогенид двухвалентного металла, выбранный из группы, включающей хлорид цинка, бромид цинка и хлорид магния, многоатомный спирт, выбранный из группы, включающей этиленгликоль и глицерин, бетаин и воду,

при следующих соотношениях компонентов, мас. %:

галогенид двухвалентного металла	25,0-75,0
многоатомный спирт	2,0-5,5
бетаин	0,5-5,5
вода	остальное

В наиболее предпочтительном варианте реализации изобретения композиция дополнительно содержит ингибитор коррозии. Кроме того, дополнительно композиция может включать сорастворитель, например, бутилцеллюлозу при содержании около 1 мас. %.

Оптимальный состав композиции обусловлен следующим. Так как газовые гидраты обладают высокой сорбционной способностью, они покрываются пленкой жидких и твердых углеводородов. Чтобы преодолеть такую пленку был разработан специальный состав - растворитель гидратов. В качестве растворителя было решено использовать воду, так как она не смешивается с углеводородами и может выступать носителем большого количества химических соединений. Кроме того, чтобы вода не смешивалась с пластовым флюидом, ее дополнительно утяжеляют с помощью соли. Кроме функции утяжелителя соль понижает температуру замерзания раствора. Выбор основывался на балансе между ее растворимостью и плотностью получившегося раствора.

Наиболее эффективными в ходе первоначальных экспериментов показали себя растворы, содержащие хлорид цинка (II), хлорид магния и бромид цинка. Композиции, включающие галогениды калия в концентрации, позволяющей достигать необходимой плотности, дали отрицательные результаты: большинство образцов расслоилось; некоторые слишком долго растворяли гидрат; при приготовлении некоторых наблюдалось выпадение мелкодисперсных частиц с последующим расслоением раствора. Таким образом, в заявляемой композиции было решено использовать галогенид двухвалентного металла, выбранный из группы, включающей хлорид цинка, бромид цинка и хлорид магния.

Многоатомный спирт в композиции увеличивает вязкость раствора, что необходимо для уменьшения перемешивания с пластовыми флюидами. При этом важно, чтобы вязкость раствора составляла до 400 сР, что регулируется путем подбора количественного состава. Наиболее подходящими для использования в композиции являются следующие многоатомные спирты: этиленгликоль и глицерин.

Бетаин в композиции играет роль загустителя. Система, включающая вышеприведенные компоненты и бетаин может пройти через любые жидкости, практически не изменяя при этом концентрации галогенида и спирта. В качестве бетаина в заявляемой композиции наиболее предпочтительно использовать эруциламидопропилбетаин и олеиламидопропилбетаин.

Предварительно проведенные испытания также показали, что оптимальный количественный состав композиции, позволяющий эффективно растворять гидрат, характеризуется следующим соотношением компонентов, мас. %

галогенид двухвалентного металла	25,0-75,0
многоатомный спирт	2,0-5,5
бетаин	0,5-5,5
вода	остальное

Заявляемую композицию готовят следующим образом. В емкость с предварительно взвешенной водой небольшими порциями добавляют навеску галогенида двухвалентного металла. Далее смесь тщательно перемешивают при охлаждении до полного растворения соли. Затем при перемешивании добавляют многоатомный спирт и бетаин. Наблюдается увеличение вязкости. Смесь охлаждают до комнатной температуры и проводят дальнейшее тестирование.

Для подтверждения работоспособности заявляемой композиции и достижения технического результата были проведены исследования основных параметров, характеризующих эффективность растворения гидратов, а именно на объем растворенного гидрата и скорость плавления. Для этого было приготовлено 107 образцов композиции с различным качественным и количественным составом и 107 образцов гидратов массой 102±0,5 г. Каждый образец гидратов помещали в отдельную емкость. К каждому из образцов гидратов, добавляли по 5 мл соответствующего образца заявленной композиции и измеряли объем растворенного гидрата и время растворения (растворения гидрата насквозь). Характеристики исследуемых образцов и результаты исследований приведены в Таблице.

Таблица - результаты исследования эффективности растворения гидратов с помощью различных составов заявляемой композиции

№ п/п	галогенид металла	содер-жание, мас %	многоатомный спирт	содер-жание, мас %	бетаин	содер-жание, мас %	вода, содер-жание, мас.%	плотность раствора, г/см³	вязкость раствора, сР	объем растворенного гидрата, мл	скорость растворения
1	хлорид цинка (II)	37,5	этиленгликоль	2,0	эруциламидопропилбетаин	0,5	62,0	1,3541	3	4,40	11’12”
2	2,5	61,5	1,3552	3	4,99	11’27”
3	4,0	60,0	1,3578	3	6,35	12’10”
4	5,0	59,0	1,3612	4	7,03	12’48”
5	5,5	58,5	1,3621	4	7,20	13’12”
6	глицерин	2,0	эруциламидопропилбетаин	0,5	62,0	1,3637	3	3,85	9’15”
7	2,5	61,5	1,3649	3	4,32	9’10”
8	4,0	60,0	1,3662	4	5,01	9’14”
9	5,0	59,0	1,3672	4	5,98	9’09”
10	5,5	58,5	1,3687	4	6,43	9’18”
11	хлорид цинка(II)	40,0	этиленгликоль	2,0	эруциламидопропилбетаин	0,5	57,5	1,3839	5	0,79	10’02”
12	2,5	57,0	1,3864	8	0,99	10’55”
13	4,0	55,5	1,3946	14	1,38	16’12”
14	5,0	54,5	1,4008	24	2,16	18’40”
15	5,5	54,0	1,4032	26	2,36	18’38”
16	глицерин	2,0	эруциламидопропилбетаин	0,5	57,5	1,3957	5	4.95	8’08”
17	2,5	57,0	1,3969	5	5,14	8’21”
18	4,0	55,5	1,4002	5	5,58	8’56”
19	5,0	54,5	1,4029	6	5,99	9’21”
20	5,5	54,0	1,4045	6	6,17	9’34”
21	хлорид цинка (II)	75,0	этиленгликоль	2,0	эруциламидопропилбетаин	0,5	22,5	1,9557	108	6,89	9’13”
22	2,5	22,0	1,9581	112	5,87	8’49”
23	4,0	20,0	1,9653	118	3,13	7’03”
24	5,0	19,0	1,9675	126	1,40	6’58”
25	глицерин	2,0	эруциламидопропилбетаин	0,5	22,5	1,9510	183	11,33	10’28”
26	2,5	22,0	1,9542	206	9,47	10’12”
27	4,0	20,0	1,9650	283	9,09	9’45”
28	5,0	19,0	1,9711	326	2,38	9’02”
29	5,5	18,5	1,9740	350	0,95	8’27”
30	хлорид цинка (II)	75,0	этиленгликоль	2,0	эруциламидопропилбетаин	5,0	18,0	1,9358	191	2,86	7’46”
31	2,5	17,5	1,9361	198	2,69	7’19”
32	4,0	16,0	1,9364	204	1,73	6’43”
33	5,0	15,0	1,9366	229	1,01	5’30”
34	5,5	14,5	1,9369	245	0,93	5’12”
35	глицерин	2,0	эруциламидопропилбетаин	5,0	18,0	1,9410	223	4,39	10’03”
36	2,5	17,5	1,9422	246	4,57	9’22”
37	4,0	16,0	1,9475	283	3,05	8’05”
38	5,0	15,0	1,9498	303	2,78	7’52”
39	5,5	14,5	1,9504	351	0,65	7’17”
40	хлорид цинка (II)	55,0	этиленгликоль	2,0	эруциламидопропилбетаин	0,5	42,5	1,6087	5	4,10	6’59”
41	2,5	42,0	1,6096	5	5,01	7’13”
42	4,0	40,5	1,6114	5	7,72	8’07”
43	5,0	39,5	1,6124	6	9,26	8’38”
44	5,5	39,0	1,6131	6	10,13	8’56”
45	глицерин	2,0	эруциламидопропилбетаин	0,5	42,5	1,5970	6	6,29	3’57”
46	2,5	42,0	1,6004	6	7,18	4’30”
47	4,0	40,5	1,6037	7	9,09	5’47”
48	5,0	39,5	1,6101	7	11,32	5’59”
49	5,5	39,0	1,6139	7	11,98	6’15”
50	хлорид цинка (II)	70,0	этиленгликоль	2,0	эруциламидопропилбетаин	0,5	23,0	1,8475	66	5,56	8’32”
51	2,5	22,5	1,8488	67	5,09	7’55”
52	4,0	21,0	1,8498	67	4,34	7’21”
53	5,0	20,0	1,8550	69	2,66	7’00”
54	5,5	19,5	1,8561	69	2,54	6’42”
55	хлорид цинка (II)	70,0	этиленгликоль	2,0	эруциламидопропилбетаин	5,0	23,0	1,8958	146	5,17	7’08”
56	2,5	22,5	1,8992	186	4,95	7’02”
57	4,0	21,0	1,9083	241	3,58	7’16”
58	5,0	20,0	1,9151	299	2,66	7’00”
59	5,5	19,5	1,9173	320	2,07	7’05”
60	хлорид цинка (II)	72,5	этиленгликоль	2,0	эруциламидопропилбетаин	4,0	21,5	1,8918	73	2,91	12’58”
61	5,0	1,0	21,5	1,9047	88	4,51	7’50”
62	5,0	4,0	18,5	1,9094	138	5,86	16’58”
63	глицерин	2,0	эруциламидопропилбетаин	4,0	21,5	1,9027	123	4,86	15’04”
64	5,0	1,0	21,5	1,9099	91	6,34	9’45”
65	5,0	4,0	18,5	1,9128	187	7,01	19’21”
66	хлорид цинка (II)	67,5	этиленгликоль	2,0	эруциламидопропилбетаин	0,5	30,0	1,7978	47	7,04	8’13”
67	2,5	29,5	1,7989	47	6,65	7’52”
68	4,0	28,0	1,8021	48	6,11	6’22”
69	5,0	27,0	1,8052	48	4,65	6’02”
70	5,5	26,5	1,8064	48	4,39	5’49”
71	хлорид цинка (II)	67,5	этиленгликоль	2,0	эруциламидопропилбетаин	5,0	23,0	1,8899	127	8,23	8’10”
72	2,5	22,5	1,8932	132	7,86	8’22”
73	4,0	21,0	1,9017	154	6,38	8’21”
74	5,0	20,0	1,9094	201	6,06	8’19”
75	5,5	19,5	1,9117	279	5,30	8’23”
76	хлорид цинка (II)	65,0	этиленгликоль	2,0	эруциламидопропилбетаин	0,5	32,5	1,7657	26	4,26	7’33”
77	2,5	32,0	1,7656	26	4,37	7’02”
78	4,0	30,5	1,7659	27	5,02	6’43”
79	5,0	29,5	1,7660	27	5,40	5’11”
80	5,5	29,0	1,7660	27	5,52	4’58”
81	хлорид цинка (II)	65,0	этиленгликоль	2,0	эруциламидопропилбетаин	5,0	28,0	1,7640	320	11,45	26’07”
82	2,5	27,5	1,7638	320	12,39	25’45”
83	4,0	26,0	1,7621	320	13,87	24’26”
84	5,0	25,0	1,7617	320	14,54	23’57”
85	5,5	24,5	1,7613	320	14,88	23’42”
86	30,0	5,0	4,0	61,0	1,1235	26	0,95	17’21”
87	35,0	2,5	5,0	57,5	1,1360	110	0,65	16’52”
88	40,0	5,0	1,0	54,0	1,1689	21	0,72	17’09”
89	40,0	5,0	4,0	51,0	1,1597	26	1,02	17’15”
90	25,0	глицерин	2,0	эруциламидопропилбетаин	5,5	67,5	1,093	95	1,78	8’45”
91	30,0	2,0	5,0	63,0	1,117	103	1,03	12’51”
92	хлорид цинка(II)	40,0	этиленгликоль	2,5	олеиламидопропилбетаин	5,0	52,5	1,3710	127	1,18	19’05”
93	55,0	4,0	3,0	38,0	1,5882	320	0,50	10’01”
94	65,0	5,0	2,0	23,0	1,7635	124	9,45	16’27”
95	70,0	5,0	1,0	24,0	1,8266	52	0,11	5’05”
96	75,0	5,5	0,5	19,0	1,9350	163	0,50	7’23”
97	бромид цинка	35,0	этиленгликоль	2,0	эруциламидопропилбетаин	5,5	57,5	1,3899	38	0,79	8’51”
98	40,0	2,5	5,0	52,5	1,4618	29	1,33	4’02”
99	55,0	4,0	3,0	38,0	1,7456	67	1,01	11’28”
100	57,5	4,5	2,0	36,0	1,8095	59	1,24	9’54”
101	65,0	5,0	1,5	28,5	1,9951	135	0,98	19’48”
102	хлорид цинка(II)	55,0	этиленгликоль	4,0	эруциламидопропилбетаин	3,0	38,0	1,5820	288	1,25	10’30”
103	72,5	5,0	4,0	18,5	1,9194	138	5,86	16’58”
104	70,0	глицерин	5,0	1,0	24,0	1,8610	166	1,82	12’07”
105	хлорид цинка (II)	30,0	этиленгликоль	5,0	эруциламидопропилбетаин	4,0	60,0	1,2712	6	4,82	4’20”
106	32,5	58,5	1,3280	6	8,34	7’09”
107	32,5	олеиламидопропилбетаин	4,0	58,5	1,2793	5	1,35	8’10”

Приведенные в Таблице образцы показали достаточно высокую эффективность растворения гидратов и могут быть использованы в промышленности для ликвидации гидратных пробок на скважинах и в трубопроводах при добыче и транспортировке нефти и газа. При этом вышеприведенные образцы не расслоились при хранении более 30 суток.

Список источников

1. Способ ингибирования образования отложений при добыче нефти на нефтепромыслах и композиция для его осуществления»: патент № 000901, Евразийская патентная организация, заявка № EA19980000801; заявл. 24.12.1997; опубл. 26.06.2000.

2. Состав для предотвращения гидратных, солевых отложений и коррозии: патент № 2504571, Российская Федерация, заявка № RU2011138812; заявл. 21.09.2011; опубл. 20.01.2014.

3. Способ ликвидации гидратных, газогидратных и гидратоуглеводородных отложений в скважине: патент № 2320851, Российская Федерация, заявка № RU 2006127259; заявл. 27.07.2006; опубл. 27.03.2016.

4. Способ разрушения парафиновых, гидратных, гидратопарафиновых и ледяных отложений в эксплуатационных скважинах для поддержания их рабочего режима: патент № 2655265, Российская Федерация, заявка № RU2017129542; заявл. 18.08.2017; опубл. 24.05.2018.

5. Макогон Ю.Ф. Газовые гидраты, предупреждение их образования и использование - М.: Недра, 185, 232 с. [Электронный доступ: https://chem21.info/page/191043144169080050120092244203238181104018013030/, дата обращения - 11.09.2019].

6. Грунвальд А.В. Использование метанола в газовой промышленности в качестве ингибитора гидратообразования и прогноз его потребления в период до 2030 г.

- ВНИИГАЗ/Газпром [Электронный доступ: http://ogbus.ru/files/ogbus/authors/ Grunvald/Grunvald_1.pdf, дата обращения - 11.09.2019].

7. Метод разложения газовых гидратов: патент № 5713416, Соединенных Штатов Америки, заявка № US19960720825; заявл. 02.10.1996; опубл. 03.02.1998.

Источник поступления информации: Роспатент

‹ › ×

Авторы
Правообладатели

Показаны записи 31-35 из 35.

26.08.2017

№217.015.e06c

Способ определения показаний к первичной витреоретинальной хирургии при задней агрессивной ретинопатии недоношенных

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для определения показаний к первичной витреоретинальной хирургии при задней агрессивной ретинопатии недоношенных. Проводят цифровую ретиноскопию сетчатки и оценивают клиническую картину глазного дна. Выполняют...

Тип: Изобретение

Номер охранного документа: 0002625298

Дата охранного документа: 12.07.2017