Методы предотвращения образования органических отложений

из "Органические нефтяные отложения и их утилизация"

Сказанное заставляет рассматривать органические нефтяные отложения не как неизбежные отходы процесса нефтеобеспечения народного хозяйства, а как следствие несовершенства технологии и техники добычи, транспортировки и хранения нефти. Поэтому наиболее экологически целесообразным и ресурсосберегающим следует считать то направление борьбы с органическими нефтяными отложениями, которое приводит к снижению образования их в результате усовершенствования технологии различных этапов нефтеобеспечения. Направление, ориентированное на утилизацию уже образовавшихся отложений, всегда приводит к дополнительному экологическому давлению на природу вне зависимости от степени совершенства предлагаемого способа. [c.132]
Методы борьбы с отложениями подразделяют на две категории профилактические и превентивные /43/. Первые служат для периодического удаления уже накопившихся отложений. Эти методы улучшают условия эксплуатации оборудования, однако не снижают количества образующихся отложений. Вторые предотвращают образование отложений и тем самым снижают общее количество образующихся отложений. [c.132]
Для больших товарных резервуаров этот метод экономически невыгоден /41/. При добыче вязкой нефти с большим содержанием песка образуются твердые отложения парафинов, трудно поддающиеся очистке обычными механическими методами. В таких случаях применяют термические методы и для предотвращения отстоя песка из расплавленного парафина используют специальные вибраторы. [c.133]
Надежным и эффективным методом удаления отложений являются химические способы очистки, сводящиеся к обработке объектов очистки различными растворителями. В качестве последних используются органические вещества, хорошо растворяющие парафины и смолистоасфальтеновые соединения, водные или органические растворы ПАВ. При обработке такими растворителями органические отложения растворяются или разрушаются с диспергированием в растворителе и в дальнейшем удаляются. Эффективность метода возрастает с повышением температуры. На практике часто химические методы удаления отложений применяются в сочетании с термическими и механическими методами. [c.133]
Химические методы применяются для депарафинизации насоснокомпрессорных труб фонтанных и насосных скважин, а также при очистке поверхности продуктивных пластов у забоя скважин. Процесс обработки сводится к закачке растворителя и выдержке определенное время, как правило, при интенсивном перемешивании. В качестве растворителей используются различные фракции нефти, их смеси или легкие нефти. Для повышения эффективности растворители часто содержат поверхностноактивные вещества, разрыхляющие и ускоряющие растворение отложений. [c.133]
Выбор методов удаления отложений определяется их составом и доступностью. Так, отмечается, что при наличии в составе осадков большого количества высокоплавких церезинов применение техшового воздействия нецелесообразно и более предпочтительно использование углеводородных растворителей /18/. [c.134]
Разработка преветивных методов предотвращения формирования органических отложений развивается в следующих двух направлениях путем воздействия на структуру нефти как дисперсной системы и модификацией поверхности подложки, на которой формируется отложение. Наиболее радикальным способом изменения дисперсной структуры нефти является превращение ее в молекулярный раствор. В таком случае образование отложений на поверхности оборудования будет определяться лишь адсорбцией асфальтенов и смол и толщина таких отложений, как видно из табл. 3.2,не будет превышать долей микрона. [c.134]
На практике нефть в состоянии, близком к молекулярному раствору, находится в пласте, поэтому любые отклонения физико-химических условий существования нефти от пластовых в сторону снижения растворяющей способности нефти увеличивают вероятность образования отложений. Такие отклонения, в основном, сводятся к двум изменению состава нефти, в частности, из-за дегазации, и снижению температуры. Изменение давления при этом не носит самостоятельный характер, а сказывается на парафино-отложении через эти два параметра. Поскольку дегазация нефти из-за снижения давления уменьшает содержание легкокипящих компонентов в нефти и приводит к ее охлаждению, постольку стремление при добыче и сборе нефти сохранить пластовое давление можно рассматривать как метод снижения образования отложений /22/. Хотя объективности ради следует отметить, что снижение содержания легких компонентов, как бьшо показано ранее (рис. 2.4), не всегда приводит к снижению растворяющей способности нефти по отношению к парафинам и особенно асфальтенам. [c.135]
Наиболее значимым фактором, определяющим структуру нефти, является температура. В процессе добычи температура нефти постепенно снижается и, как правило, достигает значений ниже температуры насыщения парафинами, тем самым превращая нефть в дисперсную систему. Предотвратить такое снижение температуры можно путем подогрева нефти непосредственно в призабойной зоне пласта до 90-140°С. Сообщается /41/, что для этих целей может быть использовано тепло специально осуществляемых в призабойной зоне экзотермических реакций. При этом в качестве реагентов рекомендуются следующие пары соляная кислота - керосиновая гель магния, вода - карбид кальция, каустик - металлический алюминий, барий - вода и др. Следует, однако, отметить, что нагрев всей добываемой нефти скважины любым способом энергетически нецелесообразен, поэтому термообработка используется лишь как профилактический метод для усфз-нения уже образовавшихся отложений. [c.135]
Ввиду экономических ограничений к применению теплового воздействия для регулирования фазовой структуры нефти, широкое применение нашли различные химические методы воздействия на дисперсное состояние нефти с использованием разнообразных растворителей и композиций химических веществ. По механизму воздействия на структуру нефти как дисперсной системы предлагаемые растворители и композиции можно разделить на две группы растворители, повышающие растворяющую спо-собностъ дисперсионной среды, и композиции, модифицирующие дисперсную фазу. К первой группе относятся, как правило, органические растворители, обладающие более высокой растворяющей способностью по отношению к твердым парафинам и асфальтенам, чем сама нефть. При добавлении растворителей этой группы к нефтям предотвращается или существенно снижается образование дисперсной фазы, что уменьшает образование отложений. При смешении этих растворителей с нефтью растворяющая способность образующейся смеси повышается практически аддитивно, поэтому для существенного повышения растворяющей способности дисперсионной среды требуется добавлять растворители в соотношениях, сопоставимых с количеством самой нефти. Это обстоятельство делает энергетически маловыгодным широкое применение веществ этой фуппы, поэтому они находят применение лишь в профилактических методах, когда объем растворов незначителен. [c.136]
Ко второй группе относятся композиции на органической основе, содержащие в своем составе ПАВ в различных концентрациях. Э. композиции не снижают количество образующейся дисперсной фазы, они лишь способствуют ее диспергированию и беспрепятственному выносу дисперсных частиц потоком жидкости, снижая тем самым вероятность формирования от южений. Большим преимуществом композиций этой группы, способствующим широкому применению их на практике, является то, что добавляются они в весьма малых дозах, не превышающих, как правило, долей процента. [c.136]
Эти композиции различаются по механизму воздействия на формирование дисперсной фазы нефти. Некоторые из них предотвращают образование центров кристаллизации путем дробления формирующихся молекулярных групп, другие - задерживают рост кристаллов, обволакивая центры кристаллизации при их появлении и создавая на их поверхности энергетический барьер, затрудняющий сближение и объединение частиц. Все эти композиции непосредственно участвуют в формировании частиц дисперсной фазы, т.е. они вступают во взаимодействие с твердой фазой на стадии фазового перехода компонентов из жидкого состояния в твердое, поэтому обязательным условием их успешного применения является введение их в систему до начала формирования дисперсной фазы, т.е. начала кристаллизации парафина. Неэффективность введения депрессорных присадок к уже сформировавшимся системам бьша установлена давно /27/. Ввиду уникальности каждой нефти, целесообразность использования той или иной композиции в условиях конкретного месторождения и эффективные дозы их добавления могут бьггь установлены только экспериментально. При этом можно ожидать, что композиции окажутся более эффективными при использовании на месторождениях с низким содержанием асфальтеносмоли-стых соединений в нефтях. Основным достоинством способа регулирования фазовой структуры нефти является удержание парафина в диспергированном состоянии на всем пути движения нефти от забоя до перерабатывающего завода. [c.137]
Применение защитных покрытий является надежным и универсальным средством борьбы с отложениями парафина. При этом важно, чтобы защитное покрытие удерживалось на поверхности подложки в течение длительного времени, в пределе, определяемом сроком службы оборудования. Следовательно, материал защитного покрытия должен, с одной стороны, показывать низкую сцепляемость с парафином и,с другой-обладать высокой сцепляемостью с материалом подложки. При подборе материала защитного покрытия основным требованием, определяющим критерий подбора, является первое из указанных, поэтому второе требование обеспечивается, как правило, различными техническими приемами, основным из которых является тщательная подготовка защищаемой поверхности. Сцепляемость между контактирующими телами определяется не только межмолекулярными силами взаимодействия между ними, но также и плотностью соприкосновения поверхностей контактов, поэтому подготовка защищаемой поверхности сводится прежде всего к удалению любых загрязнений. Способы удаления загрязнений с поверхности, предназначенной под покрытие, определяются особенностями загрязнения и располагаемыми приспособлениями и различны загрязнения смывают, растворяют, химически модифицируют, удаляют механически. В общем случае поверхность очищают комбинированными приемами. Техника и технология очистки поверхностей и нанесения защитных покрытий на них подробно рассмотрена в работе /43/. [c.138]
При выборе материа гщя защитных покрытий важнейшим критерием является способность материала образовать гладкие поверхности. Гладкость поверхности, согласно ГОСТ 2789-59, характеризуется 14-ю классами чистоты. С повышением класса чистоты снижаются высота неровностей, а также расстояние от выступов неровностей до средней линии. Характеристика размеров неровностей в зависимости от чистоты поверхности приведена в табл. 3.3. [c.138]
При уровне шероховатости, допускающем первый предельный режим течения, все поверхности гребней шероховатости целиком находятся в диффузионном подслое и мо1 ут участвовать в процессе парафиноотложения. Поэтому в этих пределах увеличение шероховатости приводит к увеличению истинной поверхности контакта на едшшцу номинальной поверхности и соответственно к пропорциональному росту интенсивности парафиноотложения. [c.140]
В работе /43/ бьша исследована способность различных материалов, потенциально пригодных для создания защитных покрытий, образовывать гладкие поверхности. Было установлено, что поверхности различных лаковых пленок достаточно гладки и микрогеометрия этих поверхностей зависит от технологии нанесения покрытия, дисперсности наполнителя, а также условий сушки. Показано, что различные стекла (щелочное стекло, стекло-эмаль, глазурь), а также бакелитовый лак, эпоксидная смола и некоторые другие полимерные пленки образуют поверхности высокой гладкости, отвечающие классу чистоты 13 и выше. Известно, что именно эти материалы нашли широкое применение в качестве защитных покрытий в промысловом оборудовании. [c.141]
Результаты исследования влияния природы пленкообразующих материалов на интенсивность парафиноотложений представлены в работе /30/. По интенсивности запарафинирования исследованные материалы автор разделяет на две группы. К первой группе, с низкой степенью запарафинирования, отнесены пленки на полиамидной основе и отвердевший бакелитовый лак. Поверхности пленок, образованных этими материалами, при выдержке в скважине покрывались тонким слоем вязких, смолистых отложений мазеобразной консистенции, резко отличающихся от парафиновых отложений на металлических поверхностях. Наблюдались на общем фоне мазеобразной массы разбросанные включения более твердых точечных отложений парафина. Сцепляемость этих отложений с пленкой очень слабая. [c.141]
Во-вторых, нанесение полимерного защитного покрытия резко меняет природу материала подложки место кристаллического атомного соединения - металла - занимает аморфное атомное соединение - полимер, т.е. происходит замена типа электронной структуры материала подложки. Замена кристаллического атомного соединения, у которого каждый электрон взаимодействует сразу со всей системой в целом, на аморфное атомное соединение, электронная структура которого представляет собой набор дискретных уровней, разделенных высокими потенциальными барьерами, препятствующими распределению электронных волн за границу каждой данной межатомной связи, меняет механизм взаимодействия подложки с такими типичными молекулярными твердыми соединениями, какими являются кристаллические парафиновые частицы. В результате такой замены более интенсивная адгезионная связь, основанная на образовании двойного электрического слоя, возникающего в результате контактной электризации поверхностей металла и парафиновой частицы, с энергией более 65 кДж/моль /56/, сменяется адгезионной связью, определяемой ван-дер-ваальсовыми силами, энергия которых не превышает 50 кДж/моль. Поэтому смена металлической поверхности на полимерную уже сама по себе должна привести к ослаблению адгезионной связи. Действительно, как бьшо показано экспериментально /30/, сила прилипания парафина к поверхности такого наиболее интенсивно парафинирующегося полимера, как полиэтилен, в 2,3 раза ниже, чем у стали. [c.143]

Вернуться к основной статье

Справочник химика 21

Химия и химическая технология