Композиционный деэмульгатор

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ нефтяной продукции. Задачей изобретения является расширение ассортимента деэмульгаторов для обезвоживания и обессоливания нефти, повышение эффективности состава, улучшение реологических свойств нефтяной продукции, а также защита системы сбора, транспорта и подготовки нефти от коррозии. Поставленная задача решается новым составом, содержащим неионогенное и ионогенное ПАВ и ,-диэтил -- изоалкил (С 8-С 10) оксикарбонилэтил -- изононилфеноксиполи(этиленокси) карбонилметил аммоний хлорид,причем в качестве неиногенного ПАВ используются оксиэтилированные жирные кислоты (ОКЖ) госсиполовой смолы, ионогенного ПАВ цетилтриметиламмоний хлорид,в качестве растворителя - смесь изопропанола и воды. Анализ полученных результатов показывает, что использование заявляемого состава позволяет осуществлять эффективное обезвоживание и обессоливание нефти,а также улучшает реологические свойства нефтяной продукции и обеспечивает эффективную защиту от коррозии.(72) Надиров Казим СадыковичНифонтов Юрий АркадьевичИвахненко Александр ПетровичБимбетова Гульмира Жанкабыловна Садырбаева Айнур СламбековнаЖантасов Манап КурманбековичГолубев Владимир ГригорьевичБондаренко Вера ПавловнаСаипов Абдилла Абибуллаевич Надирова Жанна Казимовна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения ЮжноКазахстанский государственный университет имени М.Ауэзова Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для разделения водонефтяных эмульсий и ингибирования коррозии нефтепромыслового оборудования, улучшения реологических свойств Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для разделения водонефтяных эмульсий и ингибирования коррозии нефтепромыслового оборудования, улучшения реологических свойств нефтяной продукции. Задачей изобретения является расширение ассортимента деэмульгаторов для обезвоживания и обессоливания нефти, повышение эффективности состава, улучшение реологических свойств нефтяной продукции, а также защита системы сбора, транспорта и подготовки нефти от коррозии. Поставленная задача решается новым составом, содержащим неионогенное и ионогенное ПАВ и ,-диэтил -- изоалкил (С 8-С 10) оксикарбонилэтил -- изононилфеноксиполи(этиленокси) карбонилметил аммоний хлорид,причем в качестве неиногенного ПАВ используются оксиэтилированные жирные кислоты (ОКЖ) госсиполовой смолы, ионогенного ПАВ цетилтриметиламмоний хлорид,в качестве растворителя - смесь изопропанола и воды. Достигаемый технический результат расширение ассортимента композиций ПАВ для обезвоживания и обессоливания водонефтяных эмульсий, защита системы сбора, транспорта и подготовки нефти от коррозии, повышение деэмульгирующей активности при одновременном улучшении реологических свойств нефтяной продукции. Известен состав для обезвоживания и обессоливания нефтяной эмульсии на основе оксиэтилированных жирных кислот госсиполовой смолы (Инновационный патент РК 26778, МКИ 10 33/04, опубл. 15.04.2013 г.), однако он не обладают защитными свойствами от коррозии и не влияет на реологические свойства нефти. Известен состав для обезвоживания и обессоливания нефтяной эмульсии, содержащий 5055 водно-метанольный раствор неионогенного блоксополимера окиси этилена и пропилена, отход производства этиленгликолей и воду (Патент РФ 2091435, МКИ 10 33/04, опубл. 27.09.1997 г.). Также известен состав для обезвоживания,обессоливания и регулирования реологических свойств высоковязких нефтей и водонефтяных эмульсий,содержащий неионогенный блоксополимер окиси этилена и пропилена,полиалкилбензольную смолу и растворитель(Патент РФ 2383583, МКИ 10 33/04,опубл. 10.03.2010 г.). Недостатком данных деэмульгаторов является то, что в них используются нестабильные по составу и молекулярно-массовому распределению отход производства этиленгликолей и побочный продукт производства изопропилбензолов. Из-за этого существенно ухудшаются поверхностно-активные свойства составов. При этом данные составы не обладают защитными свойствами от коррозии. Известен состав для обезвоживания и обессоливания нефти, содержащий неионогенный деэмульгатор - блоксополимер окисей этилена и пропилена на основе моноэтиленгликоля с молекулярной массой 4300 и растворитель,2 отличающийся тем, что он дополнительно содержит кубовый остаток производства бутиловых эфиров этиленгликоля и диэтиленгликоля, включающий,мас. моноэтиленгликоль 0,5-4,0,диэтиленгликоль 0,5-4,0,бутиловый эфир этиленгликоля 1,5-13,0,бутиловый эфир диэтиленгликоля 9,5-75,0, смесь бутиловых эфиров три-, тетра- и пентаэтиленгликолей 0,5-4,0 при следующем соотношении компонентов, мас.блоксополимер окисей этилена и пропилена - 15,050,0 кубовый остаток - 5,0-40,0 Растворитель(метанол) - до 100,0 (Патент РФ 2197513, МКИ 10 33/04, 08 63/66, опубл. 27.01.2003). Использование заявляемого состава позволяет осуществлять эффективное обезвоживание и обессоливание нефти,а также улучшает реологические свойства нефтяной продукции,однако при этом не обеспечивается защита системы сбора, транспорта и подготовки нефти от коррозии. В качестве прототипа (Патент РФ 2454449,опуб. 27.06.2012) выбран состав для обезвоживания и обессоливания водонефтяных эмульсий,включающего неионогенное ПАВ и растворитель,причем он дополнительно содержит ионогенное поверхностно-активное вещество, содержащее в своей структуре четвертичный атом азота,выбранное из группы олеиламидопропилбетаин,кокамидопропилбетаин,алкилбетаин,цетилтриметиламмоний хлорид,олеиламидопропилтриметиламмоний хлорид,олеиламидопропилдиметиламинооксид,при следующем содержании компонентов, масс. неиногенное ПАВ 35-49 ионогенное ПАВ, выбранное из указанной группы 1-15 растворитель остальное. В вариантах выполнения состав в качестве растворителя содержит метанол, изопропанол,пропиленгликоль или их смеси или их водные растворы. Изобретение относится к средствам для разрушения водонефтяной эмульсии при одновременной защите систем сбора, транспорта и подготовки нефти от коррозии. Недостатком состава прототипа является отсутствие у него функции регулятора реологических свойств нефтяной продукции, а также использование в качестве неиногенного ПАВ достаточно дорогих деэмульгаторов серии Лапрол. Задачей изобретения является расширение ассортимента деэмульгаторов для обезвоживания и обессоливания нефти, повышение эффективности состава,улучшение реологических свойств нефтяной продукции, а также защита системы сбора, транспорта и подготовки нефти от коррозии. Нами установлено,что синергизм деэмульгирующего действия разработанного композиционного деэмульгатора при обезвоживании нефтяных эмульсий в определенном диапазоне соотношений компонентов обусловлен экстремальным изменением поверхностного натяжения и смачивающего действия в области мицеллообразования, а динамика отделения воды в эмульсии зависит от скорости установления равновесного угла смачивания. Поставленная задача решается новым составом,содержащим неионогенное и ионогенное ПАВ и,-диэтилизоалкил(С 8-С 10) оксикарбонилэтил-изононилфеноксиполи(этиленокси) карбонилметил аммоний хлорид, причем в качестве неиногенного ПАВ используются оксиэтилированные жирные кислоты госсиполовой смолы, ионогенного ПАВ цетилтриметиламмоний хлорид,в качестве растворителя - смесь изопропанола и воды. Необходимость многофункционального действия деэмульгаторов обусловлена,прежде всего,разнообразием способов добычи и сложностью состава добываемых нефтей. Условия применения реагентов в системе сбора, транспорта и подготовки нефти требуют оценки их влияния на реологические свойства нефтяных эмульсий и коррозионную активность сопутствующих пластовых вод. Исходя из современных представлений о роли отдельных компонентов в стабилизации нефтяной эмульсии, а также в соответствии с общепринятым механизмом их разрушения реагенты - деэмульгаторы должны обладать высокой поверхностной активностью при адсорбции как из водной, так и из нефтяной фазы, а также смачивающей и пептизирующей способностью в отношении коллоидно - дисперсных частиц природных стабилизаторов. Заявленную многофункциональность действия деэмульгатора обеспечивают именно компоненты данного состава. Госсиполовая смола (ОСТ 1-114-73) - это отход производства хлопкового масла из семян хлопчатника (гудрон дистилляции жирных кислот),однородная вязкотекучая масса от темнокоричневого до черного цвета. В госсиполовой смоле содержится от 52 до 64 сырых жирных кислот и их производных, остальная частьпродукты конденсации и полимеризации госсипола и его превращений, образующиеся при извлечении масла, главным образом, в процессе дистилляции кислот из соапстоков. Госсиполовую смолу применяют, в основном, в дорожном строительстве. Известно также применение госсиполовой смолы в качестве реагента для удаления твердых парафиновых отложений в нефтяных скважинах(А.с. СССР 1157044, опубл. в 1985 г.). Выполненные лабораторные и промысловые исследования смазочного действия госсиполовой смолы показали,что она считается перспективной смазочной добавкой к буровым растворам (Конесев Г.В.,Мавлютов М.Р., Спивак А.И., Мулюков Р.А. Смазочное действие сред в буровой технологии. М. Недра, 1993. - 272 с.). Выделенная из госсиполовой смолы жировая часть имеет темнокоричневый цвет, удельный вес - 0,981 т/м 3,кислотное число - 112,8 мг КОН/г, число омыления 228,3 мг КОН/г, эфирное число - 155,43 мг КОН/г,йодное число - 1,44 г 2/100 г, температура застывания 57 С. Для установления жирнокислотного состава жировой части смолы применялся метод газожидкостной хроматографии. Результаты анализа показали, что в составе жировой фракции содержатся 11 ЖК, в основном,ненасыщенные - 7 кислот (86,8 мас.д., ),преимущественно линолевая (30,5 мас.д., ) и олеиновая кислоты(ОКЖК) госсиполовой смолы впервые проведено авторами данного предполагаемого изобретения(Надиров К.С. и др. Деэмульгатор для обезвоживания и обессоливания сырой нефти. Инновационный патент (19)(13) А 4(11)26788. Бюл. 4. опубл. 15.04.2013). В таблице 1 приведены основные показатели ОКЖК госсиполовой смолы. Таблица 1 Основные показатели ОКЖК госсиполовой смолы Внешний вид при комнатной температуре Плотность, г/см 3 при 20 С Температура застывания, С Вязкость, мПас при 20 С,при - 20 С Значение(1 в дистиллированной воде при 20 С) Температура вспышки, С Гидроксильное число, мг КОН/Г, не более Содержание,оксиэтильных групп золы полиэтиленгликолей, не более Биоразложение,В качестве ионогенного ПАВ в новом составе предлагается использовать цетилтриметиламмоний хлорид (ЦТАХ) по ТУ 2482-004-04706205-2005,который является катионоактивным ПАВ. Это четвертичная аммонийная соль,которая применяется в качестве сырья для производства дезинфицирующих средств и кожных антисептиков,выпускается промышленно в виде порошка (99) и водного раствора (30). Это продукт светложелтого цвета, хорошо растворимый в изопропаноле и в воде. Имеют хорошую совместимость с неионогенными и амфотерными ПАВ. 3 Для снижения температуры застывания и улучшения реологических характеристик добываемой нефти на месторождениях с тяжелой,высоковязкой нефтью используют целый ряд технологий термическая обработка и другие методы физического воздействия, разбавление легкими фракциями нефти или различными растворителями, а также введение присадок,регулирующих вязкоупругие свойства нефти. , диэтил -- изоалкил (С 8-С 10) оксикарбонилэтил(этиленокси) карбонилметил аммоний хлорид,как функционально замещенное четвертичное аммониевое соединения с кислородсодержащими фрагментами, обладает свойствами присадокрегуляторов реологического поведения нефтяных дисперсных систем (Фахретдинов П.С., Борисов Д.Н.,Романов Г.В. Новые регуляторы реологических свойств высокосмолистой нефти/Нефтегазовое дело. - 2007). Имеющиеся экспериментальные данные позволяют рекомендовать его для применения в нефтяной промышленности в качестве активной основы для создания высокоэффективных композиционных присадок-регуляторов вязкостных характеристик при добыче и транспортировке высокосмолистой нефти. При этом необходимо учитывать, что вязкость является наиболее важным свойством эмульсии и она, в зависимости от условий образования, значительно превышает вязкости жидкостей, образующих ее, т.е. вязкость эмульсии не подчиняется закону аддитивности. Вязкость водонефтяных эмульсий зависит, во-первых, от наличия эмульгаторов и создания прочной межфазной поверхностной пленки, т.е. состава и свойств вод и нефтей, образующих эмульсию, и, вовторых, от процентного соотношения дисперсной фазы и дисперсионной среды,степени дисперсности, внешних условий образования эмульсии (давление и температура) и от градиента скорости. В качестве растворителя используют смесь изопропанол по ГОСТ 9805-84 вода в соотношении 11, которая в совокупности с остальными компонентами обеспечивает образование синергетической композиции,регулирующей реологические свойства (вязкость) нефтяной продукции. Как следует из результатов таблицы 1, только сочетание заявляемых компонентов в заявляемых количествах позволяет обеспечить синергетический эффект, который приводит к достижению технического результата. Возникновение синергетического эффекта между оксиэтилированными жирными кислотами госсиполовой смолы,цетилтриметиламмоний хлоридом, , - диэтил -- изоалкил (С 8-С 10) оксикарбонилэтил -- изононилфеноксиполи(этиленокси) карбонилметил аммоний хлоридом в растворителе изопропанолвода - 11, в результате которого образуется новый наноструктурный монослой благодаря адсорбции на границе бронированного слоя,образованного 4 асфальтосмоло-парафинистыми соединениями,входящими в состав стойкой эмульсии, который непосредственно воздействуя на реологические параметры стойкой нефтяной эмульсии, разрушает сложную коллоидную структуру и усиливает процесс деэмульсации, ранее не описано, нами установлено впервые. Деэмульгатор готовят путем смешения заявляемых реагентов в заявляемых количествах. Приводим примеры приготовления заявляемых составов. Пример 1 (заявляемый состав). В конической колбе объемом 100 мл смешивали 45 г ОКЖ, 4,0 г цетилтриметиламмоний хлорида(этиленокси) карбонилметил аммоний хлорида ( АХ) и 50,85 г растворителя - смеси изопропанолвода (ИВ) при соотношении 11. Перемешивание проводили при температуре 20-25 С в течение 5 минут до образования однородного гомогенного раствора (см. таблицу 1, пример 1). Примеры 2-10 реализовали аналогично примеру 1, меняя количественное соотношение компонентов в пределах заявляемого (примеры 1-3) и за пределами заявляемого (примеры 4,5), примеры 6-10 показывают результаты анализов действия составов при отсутствии отдельных компонентов. Примеры 6-10 наглядно подтверждают возникновение синергетического эффекта, так как отсутствие любого из компонентов снижает все характеристики состава. Композиционные составы испытывали на деэмульгирующую эффективность с использованием стандартного метода бутылочных проб. В нефтяную эмульсию вводили испытываемый состав, смесь встряхивали на лабораторном встряхивателе Вагнера в течение 20 мин при комнатной температуре. Затем термостатировали в течение 3 часов при 25 С и 2 часов при 50 С и измеряли количество выделившейся воды. При исследовании оценивали кинетику отделения водной фазы из эмульсии, а также определяли остаточное содержание воды в нефтяной фазе. Замер объема выделившейся воды производили через каждые 30 минут в течение 4-5 часов. Определение деэмульгирующей эффективности состава проводилось на искусственных эмульсиях нефтей Кумкольского месторождения с обводненностью 30 мас Определение остаточного содержания воды в нефти проводили в соответствии с ГОСТ 14870-77 методом Дина-Старка. Затем пересчитывали полученные величины относительно аналогичного показателя прототипа, . Состав прототипа готовили по методике, описанном в патенте РФ 2454449, опубл. 27.06.2012. Реологические исследования проводили на ротационном вискозиметре Реотест-2 с коаксиальным измерительным устройством. Определяли зависимость изменения динамической вязкости (,мПас) водонефтяных эмульсий от температуры(,С) при скорости сдвига (, с-1) 38 с-1,соответствующей линейной скорости (, м/с) движения жидкости в трубопроводе приблизительно 0,95 м/с. Затем рассчитывали комплексную (вязкую и упругую) вязкость, мПаС при 20 С и сравнение значений проводили только в рамках изобретения,т.к. состав прототипа не влияет на реологические свойства и, соответственно, эти показатели не исследовали. Размер частиц эмульсии определяли с помощью спектров светопропускания растворов деэмульгаторов, которые регистрировали на цифровом спектрофотометре. Испытания заявляемых составов на коррозионную защиту проводили на модельной пластовой воде согласно ГОСТ 9.502-82. В качестве коррозионной среды использовали модель пластовой воды, аналогичной по составу пластовой воде Кумкольского месторождения. Эффективность заявляемых составов на коррозионную активность оценивали по их защитному эффекту по формуле образце в коррозионной среде без состава, г 1 коррозионные потери на образце в коррозионной среде с составом, г., а затем пересчитывали полученные величины относительно аналогичного показателя прототипа, . Дозировка реагентов составила 150 г/т нефти для того, чтобы обеспечить сравнение результатов с показателями эффективности состава прототипа. Анализ полученных результатов показывает,что использование заявляемого состава позволяет осуществлять эффективное обезвоживание и обессоливание нефти,а также улучшает реологические свойства нефтяной продукции и обеспечивает эффективную защиту от коррозии. Из данных таблицы следует также, что заявляемый состав более эффективен по сравнению с прототипом. Таблица 1 Сравнительные результаты эффективности составов Компоненты состава, масс Показатели качества,от прототипа Деэмульгирующая активность 100 180 175 178 102 93 57 68 23 124 79 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Композиционный деэмульгатор для обезвоживания и обессоливания водонефтяных эмульсий, обладающий защитным эффектом от коррозии,включающий неионогенное поверхностно-активное вещество,ионогенное поверхностно-активное вещество и растворитель,отличающийся тем, что он в качестве неионогенного поверхностно-активного вещества содержит оксиэтилированные жирные кислоты госсиполовой смолы и дополнительно содержит ,-диэтилизоалкил (8-10) оксикарбонилэтил Защитный эффект от коррозии 100 210 206 215 98 89 34 45 28 110 150 изононилфеноксиполи(этиленокси)карбонилметил аммоний хлорид в качестве регулятора реологических свойств нефти, при следующем содержании компонентов, мас. оксиэтилированные жирные кислоты госсиполовой смолы 40-50 цетилтриметиламмоний хлорид 3-5,-диэтилизоалкил(8-10) оксикарбонилэтил-изононилфеноксиполи(этиленокси) карбонилметил аммоний хлорид 0,1-0,2 изопропанолвода - 11 остальное.