УДК 665.61.035.6
> Коллектив авторов, 2012
Композиционная присадка для парафинистых и высокопарафинистых нефтей
И.В. Прозорова, к.х.н., Г.И. Волкова, к.х.н., Ю.В. Лоскутова, к.х.н., Н.В. Юдина, к.т.н., Е.В. Кирбижекова (Учреждение РАН Институт химии нефти Сибирского отделения РАН)
Pour-point depressant for paraffinic and highly paraffinic crude oils
I.V. Prozorova, G.I. Volkova, Yu.V. Loskutova, N.V. Yudina, E.V. Kirbizhekova (Institute of Petroleum Chemistry, Siberian Branch of RAS)
Depressants are used in petroleum production operations to reduce pour point and viscosity of paraffinic and highly paraffinic crude oils. A new ethylene-vinyl acetate co-polymer based depressant with succinimide additive is tested. The depressant performance can be estimated based on resin-asphaltene-paraffin components ratio.
Ключевые слова: депрессорные присадки, полимеры, сукцинимидные присадки, высокопарафинистые и па-
рафинистые нефти.
Адрес для связи: piv@ipc.tsc.ru
В настоящее время запасы тяжелых и выажопарафинистых нефтей оцениваются в 700 млрд. т и в несколько раз превышают запасы средних и легких нефтей [1]. Так как эти нефти будут основным сырьем энергетики XXI века, большое внимание уделяется освоению и вводу в промышленную разработку новых месторождений таких нефтей [2]. Повышенное содержание высокомолекулярных парафиновых углеводородов (ПУ) в добываемой нефти осложняет технологические процессы и существенно увеличивает экономические затраты на добычу, сбор, транспорт и их переработку. Кроме того, подобные нефти характеризуются более высокой температурой застывания, что ухудшает их подвижность и вязкость.
Реологическое поведение нефтей в условиях переменных температур во многом определяется содержанием асфальтенов, смол и высокомолекулярных парафинов, увеличение доли которых вызывает структурирование и неньютоновское поведение нефтей [3]. Одним из способов улучшения реологических свойств высокопарафинистых и парафинистых нефтей является применение полимерных депрессорных присадок. В связи с этим задача разработки новых видов депрессорных присадок для высокозастывающих нефтей в настоящее время является особенно актуальной. Несмотря на многообразие предлагаемых эффективных депрессорных присадок, в научной литературе нет обобщающих рекомендаций по их применению в зависимости от химического состава нефти, поэтому в каждом конкретном случае путем лабораторных и производственных испытаний подбирается соответствующая присадка, что требует значительных затрат времени [4].
Наиболее перспективным является использование в качестве активной составляющей депрессорных присадок сополимеров этилена с винилацетатом (СЭВА), характеризующихся высокими
адгезионными свойствами и хорошей совместимостью с высокомолекулярными парафиновыми углеводородами [5]. В табл. 1 представлены физико-химические характеристики полимеров, входящих в состав присадки СЭВА - промышленных полимеров марки Sevilen (НПО «Пластмасс», г. Москва). Sevilen - это высокомолекулярный продукт сополимеризации этилена, обладающий высокими адгезионными свойствами, полученный при высоких давлениях и температурах [6, 7].
Таблица 1
Полимер Массовое содержание, % Кинематическая вязкость 1%-ного раствора Характеристическая вязкость в толуоле при
С Н N при температуре 25 °С, м2 /с температуре 25 °С, см3/г
Sevilen 28800 76,7 11,5 0,4 11,4 1,12-10-6 6,19
Sevilen 3345 75,6 12,2 0,5 11,7 1,41-10"6 10,62
Характерной особенностью новых разработок в области де-прессорных присадок к нефтям являются композиционный характер их состава (два или более компонента активного вещества) и многофункциональность действия. В связи с этим наиболее привлекательными представляются композиционные присадки с ПАВ, составляющие отдельный класс ингибиторов пара-финоотложения. Чаще всего в качестве ПАВ используются моно-алкиловые эфиры полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов («Синтанол»), оксиалкилированные аминосо-единения («Дипроксамин», «Оксамин») и сукцинимидные при-
86 02'2012 НЕФТЯНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Таблица 2
Таблица 4
Образец Т1эф, мПас, (температура Депрессорный эффект
20 °С, скорость сдвига 80 с-1) Лпр, %
Исходная нефть 251 - -
Нефть с присадкой СЭВА3 с массовой долей, %: 0,03 13,5 245 2,0 2,4
0,05 10,7 240 4,5 4,4
0,1 15,8 260 -0,6 -3,7
Нефть с присадкой СЭВА2 с массовой долей, %: 0,03 5,3 1 90 9,9 24,3
0,05 2,9 143 12,6 43,6
0,1 7,5 228 7,7 9,0
садки (СИП) [8]. Присадка СИП обеспечивает стабильность коллоидной нефтяной дисперсной системы (НДС), удерживая в объеме органические и неорганические примеси, которые накапливаются в нефтепродуктах при эксплуатации оборудования. Технические характеристики СИП приведены ниже.
Кислотное число, мг КОН на 1 г присадки, не более......................8
Массовая доля механических примесей, %...........................................0,1
Массовая доля влаги, %..................................................................................Следы
Температура вспышки, определяемая
в открытом тигле, °С...............................................................................................195
Депрессорный эффект действия присадок на основе образцов СЭВА, отличающихся характеристической вязкостью, приведен на примере высокопарафинистой нефти Майского месторождения (массовое содержание ПУ составляет 9,4 %, и смолоасфаль-теновых компонентов (САК) - 4,6 %) (табл. 2). Для присадки на основе более вязкого сополимера СЭВА3 наблюдается незначительное снижение температуры застывания Тз и эффективной
вязкости нефти Лэф: ДТ = Тзн - Тз.н+П ® 4 °С (Тз.н, Тз.н+П - температура застывания соответственно нефти и нефти с присадкой, °С), приведенная вязкость лпр = (лн - лн+п)/лн ~ 4 % (лн, Лн+п - вязкость нефти соответственно без присадки и с присадкой). При использовании присадки на основе менее вязкого сополимера СЭВА2 заметно снижаются температуры застывания (на 12,6 °С) и приведенная вязкость (более чем на 43 %). В связи с этим в дальнейшем для улучшения вязкостно-температурных характеристик высокопарафинистых нефтей использовали сополимер СЭВА2. Его применение для высокопарафинистых неф-тей Арчинского, Фестивального и Мамуринского месторождений (табл. 3) менее значительно снижает температуру застывания (6-11 °С) и приведенную вязкость (13-22 %) (табл. 4). Для увеличения эффективности действия депрессорных присадок на высокозастывающие нефти было предложено использовать добавку СИП. Дополнительный ввод в состав присадки СЭВА 0,5 %
Таблица 3
Месторождение Массовое содержание в нефти, % Скорость сдвига, с-1
ПУ САК
Арчинское 6,6 7,8 78
Фестивальное 8,2 9,0 30
Мамуринское 16,1 10,7 22
Образец Т" °С Депрессорный эффект
Лпр, %
Арчинское месторождение
Исходная нефть 9 39,0
Нефть с присадкой с массовой долей, %: 0,03 2,5 37,5 6,5 3,8
0,05 0,5 30,5 8,5 19,2
0,1 4,0 37,4 5,0 4,0
Нефть с присадкой + СИП с массовой долей, %: 0,03 -8,2 20,3 17,2 48,0
0,05 -15,0 16,4 24,0 58,2
0,1 -10,5 19,8 19,5 49,0
Фестивальное месторождение
Исходная нефть 4,5 333,0
Нефть с присадкой с массовой долей, %: 0,03 0,5 300,5 4,0 9,8
0,05 -6,5 260,2 11,0 22,0
0,1 5,0 342,0 -0,5 -3,0
Нефть с присадкой + СИП с массовой долей, %: 0,03 -10,5 204,8 14,5 39,0
0,05 -15,0 161,3 19,5 52,0
0,1 0,5 296,3 4,0 11,0
Мамуринское месторождение
Исходная нефть 20,5 157,0
Нефть с присадкой с массовой долей, %: 0,03 18,5 155,5 2,0 1,0
0,05 14,5 136,5 6,0 13,1
0,1 24,0 168,8 -3,5 -7,5
Нефть с присадкой + СИП с массовой долей, %: 0,03 8,5 110,0 12,0 30,0
0,05 0 76,0 20,5 52,0
0,1 10,5 117,5 10,0 25,2
СИП снижает температуру застывания и приведенную вязкость исследуемых нефтей соответственно на 19,5-24 °С и 52-58 %.
Были проведены исследования влияния депрессорной присадки на температуру застывания 24 нефтей, которые различаются массовым содержанием ПУ (2-17 %) и САК (4-20 %). Полученные результаты представлены на рисунке.
Зависимость изменения температуры застывания нефтей ДТзот отношения САК/ПУ:
ВПН, ПН - соответственно высокопарафинистые и парафинистые нефти
НЕФТЯНОЕ ХОЗЯЙСТВО
02'2012
87
Отношение САК/ПУ характеризует вклад нефтяных компонентов в формирование дисперсной фазы в НДС [9]. Если САК/ПУ <1, то ядро дисперсной частицы представлено ПУ, при САК/ПУ = 1 в зависимости от условий (температуры, состава ПУ, дисперсионной среды и др.) в составе ядра сложной структурной единицы (ССЕ) могут быть как САК, так и ПУ. Основными компонентами ядра ССЕ в нефтяной дисперсной системе при САК/ПУ > 1 являются САК. Из рисунка видно, что с уменьшением значения САК/ПУ снижается температура застывания и, следовательно, эффективность присадок для высокопарафинистых неф-тей. Полученные результаты показывают, что исходя из снижения температуры застывания нефтей в присутствии присадок в зависимости от отношения САК/ПУ исследуемые нефти можно разделить на несколько групп. К группе 1 отнесены высокопара-финистые нефти (массовое содержание ПУ более 9 %), для которых 0,23 < САК/ПУ < 1 и ДГз = 6-12 °С.
Группу 2 (1,1 < САК/ПУ < 2,5) представляют парафинистые и высокопарафинистые нефти с массовым содержанием ПУ от 4 до 8 %. Применение присадок к нефтям этой группы снижает температуру застывания на 12-16 °С.
В группу 3 (САК/ПУ > 2,7) входит большинство парафинистых и малопарафинистых нефтей с массовым содержанием ПУ, равным 2-3 %. Для таких нефтей применение присадок наиболее эффективно: ДT3 =20-30 °С.
Таким образом, эффективность применения депрессорной присадки может быть оценена, исходя из отношения САК/ПУ па-рафинистых и высокопарафинистых нефтей.
Работа выполнена в рамках Госконтракта № 02.740.11.0645 от 29.03.10 г. (ФЦП «Кадры», Мероприятие 1.1).
Список литературы
1. Реологические свойства сырой русской нефти/О.М. Елашева, Т.Н. Шабалина, К.М. Бадыштова [и др.]//Химия и технология топ-лив и масел.- 2001. - №2. - С. 33-34.
2. Специфические особенности добычи вязких нефтей/
A.И. Бажал, О.В. Борозняк, А.С. Зотов [и др.]//Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. - 2007. -№11. - С. 36-39.
3. Подб
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.