Комплексний інгібітор гідратоутворення та корозії ov-07

Корисна модель відноситься до нафтогазовидобувної промисловості, а саме до комплексних інгібіторів гідратоутворення вуглеводневих газів та корозії обладнання, які можуть бути використані для запобігання і боротьби з газовими гідратами та корозією в системах збору і промислової підготовки газу в умовах помірного клімату. Відомий інгібітор гідратоутворення метанол - ректифікат [1]. До недоліків використання метанолу відносять його високу отруйність та, при подачі в затрубний простір, здатність руйнувати цементний камінь у привибійній зоні. Метанол руйнує також і цементуючу речовину гранулярних порід привибійної зони, що супроводжується інтенсивним виносом піску і води до свердловини. Відомий комплексний інгібітор гідратоутворення та корозії, який містить метанол та інгібітор корозії. Недоліком даного складу, крім наведених вище, є можливість солевідкладення в присутності мінералізованої пластової води [2]. Відомий комплексний інгібітор гідратоутворення та корозії, який включає розчин хлориду магнію (бішофіту) та інгібітор корозії СТ-1, вибраний в якості найближчого аналога [3]. Недоліком даного складу є недостатня антигідратна характеристика та антикорозійна захисна дія до металу. В основу корисної моделі поставлена задача створення комплексного інгібітору гідратоутворення та корозії OV-07, який дозволяє одночасно ефективно захищати свердловинне обладнання від корозії та гідратоутворення особливо в умовах відсутності можливості подачі двох окремих інгібіторів. Поставлена задача вирішується наступним чином: комплексний інгібітор гідратоутворення та корозії OV-07, який включає водний розчин хлориду магнію (бішофіту), згідно корисної моделі додатково містить хлорид кальцію, антиагломератний інгібітор гідратоутворення, інгібітор корозії та стабілізатор іонів заліза при наступному співвідношенні компонентів, % мас: Хлорид магнію 23-25 Хлорид кальцію 1,5-3 Антиагломератний інгібітор гідратоутворення 0,1-0,2 Інгібітор корозії 0,1-0,2 Стабілізатор іонів заліза 1-3 Вода решта. Як хлорид магнію використовують природний бішофіт, як антиагломератний інгібітор гідратоутворення амфотерну поверхнево-активну речовину, наприклад, кокамідпропілбентаїн, як інгібітор корозії - катіонну поверхнево-активну речовину, наприклад, КІ-1М, як стабілізатор іонів заліза - органічну кислоту, наприклад лимонну. Сутність корисної моделі полягає в наступному. Хлорид магнію та хлорид кальцію с електролітами, які за рахунок іонів Mg2+, Сa2+ і Cl- притягують до себе диполі води. Взаємодія між диполями води і йонами інгібітора має електростатичний характер, вона більш сильна, ніж взаємодія між молекулами газу і води [4|. Поверхнево-активні речовини - амфотерні та катіонні, які додатково вводяться до складу інгібітора, є антиагломератними інгібіторами гідратоутворення, тобто попереджують скупчення кристалів гідрату та сприяють формуванню транспортабельного рідкого розчину. В присутності поверхнево-активних речовин утворюються пористі гідрати. [5, 6]. Одночасно амфотерна поверхнево-активна речовина є каталізатором осадження сульфату кальцію: Na2SO4+СаСl2→CaSO4↓+2NaCl, а катіонна поверхнево-активна речовина є інгібітором вуглекислотної корозії металу. Стабілізатор іонів заліза, наприклад лимонна кислота, вводиться для утримання іонів заліза в розчині інгібітора, тобто попереджає їх окиснення та випадання у вигляді оксидів, для запобігання погіршення технологічних властивостей комплексного інгібітора. Процес утримування іонів заліза відбувається згідно реакції: R-СООH+FeO→(R-COO)2Fe+H2O Запропонований склад випробувано в лабораторних умовах. Таблиця 1 Склад комплексного інгібітору № складу розчину 1 2 3 СПОЛУКА Хлорид магнію Хлорид кальцію Антиагломератний інгібітор гідратоутворення Інгібітор корозії Стабілізатор іонів заліза Вода Хлорид магнію Хлорид кальцію Антиагломератний інгібітор гідратоутворення Інгібітор корозії Стабілізатор іонів заліза Вода Хлорид магнію Вміст, % мас. 22 1 0,05 0,05 0,5 76,49 23,5 1,5 0,1 0,1 1,5 73,3 24,5 Хлорид кальцію Антиагломератний інгібітор гідратоутворення Інгібітор корозії Стабілізатор іонів заліза Вода Хлорид магнію Хлорид кальцію Антиагломератний інгібітор гідратоутворення Інгібітор корозії Стабілізатор іонів заліза Вода Хлорид магнію Хлорид кальцію Антиагломератний інгібітор гідратоутворення Інгібітор корозії Стабілізатор іонів заліза Вода Найближчий аналог Хлорид магнію Хлорид кальцію Антиагломератний інгібітор гідратоутворення Інгібітор корозії, СТ-1 Стабілізатор іонів заліза Вода 4 5 6 2 0,2 0,2 2,5 70,6 25,0 3 0,25 0,25 3 68,5 26 4 0,4 0,4 4 65,2 24 0,4 75,6 Дослідження з визначення інгібуючої здатності складу щодо утворення газових гідратів проводили на лабораторній установці наступним чином. Готували суміш газу пропану з таким об'ємом води, що забезпечує безгідратний режим при 20°С та активне гідратоутворення при 0°С. Готову суміш загружали в гідратну камеру, вводили в неї запропонований склад, потім, знижуючи температуру системи, визначали температуру початку гідратоутворення. Результати досліджень наведені в таблиці 2. Таблиця 2 Умови утворення гідратів пропану при їх інгібуванні складом інгібітору, який пропонується, і складом за прототипом Склад 1 2 3 4 5 Найближчий аналог Рівноважна температура утворення гідратів, °С мінус 1 8,6 мінус 19,8 мінус 19,9 мінус 20,0 мінус 20,1 мінус 13,4 Одержані результати досліджень свідчать про зниження температури гідратоутворення в присутності запропонованого складу більше на відміну від найближчого аналога на 5,2-6,7°С. Швидкість корозії та ступінь захисту від корозії визначали за загальноприйнятою гравіметричною методикою (ГОСТ 9.506-87) на зразках сталі (Р-110), виготовлених з матеріалу насосно-компресорних труб. Паралельно з дослідженням зразків сталі в розчинах запропонованого інгібітору проводили дослідження в розчині природного бішофіту (контроль). Показники ефективності інгібітора наведені в таблиці 3. Таблиця 3 Визначення швидкість корозії сталі ( Склад 1 2 3 4 5 прототип w CO2 = 6%, T = 80o C, t = 2год Швидкість корозії г/м2·год 0,937 0,401 0,345 0,34 0,32 1,764 , турбулентний режим) Степінь захисту, % 90,08 96,12 96,34 96,4 96,6 80,07 Результати досліджень показують, що оптимальний вміст інгібітори корозії міститься в складі 2-3, що відповідає концентрації 0,1-0,2% мас. Подальше підвищення його концентрації не суттєво впливає на ефективність захисної дії, але приводить до підвищення вартості інгібітору. Досліджено вплив стабілізатору іонів заліза на утримання іонів заліза в розчиненому стані у розчині інгібітора. В розчин інгібіторf додатково вводили надлишок іонів заліза та перекис водню, суміш кип'ятили протягом 1год кожної доби. Вміст іонів заліза у розчині визначали через 7 діб колориметричним методом. Результати досліджень, наведені в таблиці 5. Таблиця 5 Ступінь утримання іонів заліза в запропонованому інгібіторі у порівнянні з найближчим аналогом Склад 1 3 4 5 Найближчий аналог Вміст іонів заліза у розчині, мг/мл 829,53 973,15 978,17 984,19 990,22 15,06 Ступінь утри мантія, % 82,6 96,9 97,4 98,0 98,6 1,5 Дані таблиці 3 показують, що вміст стабілізатора іонів заліза у вказаних межах забезпечує ступінь утримання іонів заліза 96%, що в 65,3 разів перевищує ступінь утримання іонів заліза, яку досягають в умовах найближчого аналога. Вихід за нижні межі концентрації погіршує властивість інгібітору утримувати іони заліза, а за верхні межі приводить до незначного його підвищення. Таким чином, за даними досліджень встановлено, що склад, який містить хлориду магнію - 23-25%, хлориду кальцію 1,5-3%, антиагломератний інгібітор гідратоутворення - 0,1-0,2%, інгібітор корозії - 0,1-0,2% та стабілізатор іонів заліза 1-3% забезпечує досягнення поставленої мети - підвищення антигідратної та антикорозійної ефективності комплексного інгібітору, підвищення технологічних властивостей інгібітору в умовах інтенсивної корозії обладнання при підвищеному вмісту іонів заліза в розчині та попередження їх випадання в тверду фазу. Приклад промислового застосування. Заявлений склад комплексного інгібітору гідратоутворення та корозії OV-07 випробувано на свердловині №9 Південно-Луценківського газоконденсатного родовища. Робочі параметри свердловини: дебіт газу 115тис. м3/добу, кількість води 2,1м3/добу, вміст CO2 4,8% об., вміст іонів заліза - 187мг/л; пластова температура 116°С, швидкість корозії - 2,7г/м2×год, пластова вода хлоркальцієвого типу і при застосуванні прототипу як інгібітора гідратоутворення відмічено періодичне відкладання осаду сульфату кальцію насиченого карбонатами заліза в шлейфових трубопроводах. З метою попередження гідратоутворення, збільшення ступеню захисту металу насосно-компресорних труб від корозії та попередження випадання заліза в тверду фазу в свердловину подавали інгібітор заявленого складу. На установці комплексної підготовки газу за рецептурою 4 приготовлено 18м3 розчину з використанням природного бішофіту 17,7м3, кокамідпропілбентаїну - 0,055кг, КІ-1М - 0,055кг, лимонної кислоти - 0,66кг. Умови гідратоутворення відповідали наступним показникам: Руст.=12МПа, Туст.=20,5°С. Розчин інгібітора протягом 6 місяців закачувався перед подачею флюїду по шлейфові на установку комплексної підготовки газу, де під час сепарації інгібітор відділявся від конденсату та газу. Після застосування комплексного інгібітору заявленого складу досягнуто зниження швидкості корозії до 0,7г/м2·год, вміст іонів заліза - 45мг/л. Умови гідратоутворення відповідали наступним показникам: Руст.=14,2МПа, Туст.=20,5оС, що вказує на достатні антигідратні та антикорозійні властивості запропонованого складу. Протягом всього періоду застосування проводили щомісячний контроль за наявністю відкладів у тубопроводах - осаду не відмічено. Даний факт підтверджує безпечність запропонованого складу щодо утворення осадів в шлейфі та промисловому обладнанні. Таким чином, застосування запропонованого складу комплексного інгібітору дозволить за рахунок синергетичної дії складових ефективно знизити рівноважну температуру гідратоутворення, додаткового введення інгібітору корозії - забезпечити безкорозійну експлуатацію свердловини, та попередити осадоутворення в трубопроводах. Література: 1. Грюнвальд А.В. Использование метанола в газовой промышленности в качестве ингибитора гидратообразования и прогноз его потребления в период до 2030 г. //Нефтяное дело, 2007 (http://www.ogbus.ru). 2. Бухгалтер Э.Б. Метанол и его использование в тазовой промышленности. - М.: Недра, 1986. – 238с. 3. Писаренко А.А., Зезекало І.Г., Артьомов В.І. Дослідження бішофіту як інгібітору гідратоутворення //Нафтова і газова промисловість. - 1995. - №3. - С.28-29. 4. Макогон Ю.Ф. Газовые гидраты, предупреждение их образования и использование. - М.: Недра, 1985. 232с. 5. Mechanism of Kinetic Hydrate inhibitors Taras Y. Makogon, H. Dendy Sloan, Jr. - Colorado School of Mines, Golden, Colorado 80401$ USA March 11-12, pp.115-120. 6. Гидратообразование в присутствии добавок ПАВ /Мельников В.П., Нестеров А.Н., Феликсов В.В. //Тез. докл. Рос. семинара «Газовые гидраты в экосистеме Земли». Новосибирск. - 1997. С.27.