Способ предотвращения отложения сульфата кальция в нефтепромысловом оборудовании

1214611 А и Б ИЬХ, ДС. К;КХ, ь ж;,где ХХ 2 О ЗО зИ35дс (1+ )К .Х 11)+и, К;Х 1 Хх ионов кальция с аминометиленфосфоновой кислотойи константы образованиямолекулярных форм аминометиленфосфоновой кислоты с зародьппем сульфатакальция, ингибирующихзародьппеобразование;константы, А=1,292, 8 ==2,643; Изобретение относится к нефтянойпромьппленности и может быть использовано для предотвращения отложениясульфата кальция в скважинах, промысловых системах сбора, транспортировки и подготовки нефти,Цель изобретения - сокращениерасхода ингибитора при одновременном сохранении высокого защитного эффекта.В качестве аминометиленфосфоновых кислот для ингибирования отложения сульфата кальция могут быть использованы нитрилотриметиленфосфоновая кислота ( НТФ), этилендиаминН,Ю,М ,Н -тетраметиленфосфоноваякислота (ЭДТФ), 2-оксипропилен-,3 диамино-М,Н,Н ,Ч -тетраметиленфосфоновая кислота ( ДПФ),П р и м е р. Создают пересьпценные растворы по сульфату кальциясмешением эквивалентных количествсульфата натрия и хлорида кальция( температура 40 С ). Начальная концентрация по сульфату кальция в опы -тах составляет 7,0; 7,5; 8,0 г/л, апересыщение соответственно составляет 2,33; 2,50, 2,66.Далее в пересьпценные растворысульфата кальция вводят добавки ингибиторов солеотложения(НТФ, ЭДТФ,ДИФ) в количествах, определенныхрасчетным путем иэ системы уравнений:есехр, (1) С, - исходная концентрациясульфата кальция в растворе, превьппающая насыщенную концентрацию сульфата кальция для данноготипа вод и конкретнойтемпературы, моль/л; р - равновесная концентрация сульфата кальция врастворе, моль/л. равновесные концентрации аминометиленфосфоновой кислоты и протона соответственно;исходная концентрацияаминометиленфосфоновойкислоты, необходимаядля увеличения индукционного периода кристаллизации сульфата кальция;основность аминометиленфосфоновой кислоты;количество молекулярных форм аминометиленфосфоновой кислоты сзародьппем сульфата кальция;количество всех молекулярных форм;индукционный периодкристаллизации сульфата кальция;стехиометрические коэффициенты реакций образования молекулярныхформ из компонентовсистемы;константы протонирования аминометнленфосфо1214611 4чества ингибитора, в качестве параметров входят константы комплексообразования аминометиленфосфоната с ионом кальция, зародышем кристаллической фазы сульфата кальция й вели- нина пересыщения по сульфату кальция. Производят введение под давле- О нием в продукцию скважины расчетного количества ингибитора, а в качестве ингибиторов используют соединения, выбранные из группы нитрилотриметиленфосфоновой, этилендиамин Ы,М,Х ,И -тетраметиленфосфоновой и12-оксипропилен 1,3-диамино-Я,Н,Н ,И -тетраметиленфосфоновой кислот. А иЬ с, -Числовые значения параметров, входящих в систему уравнений, приведены в табл,1.Таблица 1 В ющихсистемуопределе Реакции протонирования аминометнленфосфоновой кислоты Инги- битор Реакции образованиямолекулярных формаминометиленфосфоновой кислоты с зардышем сульфата кальция солеотло- жений ами- нометилен Фосфо новая кисло та) 4 86,20 2 2 44,663 3 58,15 44 58,83 НТФ 1 34,415 49,885 62,268 и =7) 5 15,02 2 33 69,89 4 84,94 5 б 78,80 89,94 5 9698=7) 99,58 ДПФ И"з=2 И =7) 1 5 116,93 3 4 89,035102,58 79,65 б 31,47 5 6 113,71 94,82 новой кислоты, констан - ты устойчивости комплексов ионов кальция с аминометиленфосфоновой кислотой и константы образования молекулярных форм аминометиленфосфоновой кислоты с зародышем сульфата кальция, ингибирующих зародышеобразование; константы, А =1,292, Б =2,643исходная концентрация сульфата кальция в растворе, моль/л; равновесная концентрация сульфата кальция в растворе, моль/л, уравнений, обеспечиваа ние необходимого колиРеакции комплексообразования аминометиленфосфоновойкислоты с ионами кальция,0 2,66 Расчет необходимого количества ингибитора для стабилизации пересы- щенного раствора по сульфату кальция, приводимого по системе уравнений (1-111), не может быть осуществлен беэ учета влияния пересышения раствора по СаБО, типа использованного ингибитора и его комплексообраэующих свойств. Увеличение концент О рации ингибитора в 10 раэ при пересыщении по сульфату кальция 2,66 при- водит к увеличению индукционного пеПо заданным величинам индукционного периода кристаллизации сульфата кальция ( столбец 5) решением сисриода в 10 раз, а изменение пересы- щения по сульфату кальция с 2,33 до 2,66 приводит к снижению индукционного периода в 2,5 раза.Индукционный период кристаллизации определяют по изменению начальной концентрации сульфата кальция в растворе во времени методом химического (трилонометрического) анализа.Полученные данные приведены в табл.2. Индукционный период, мин Заданный Определенный экспе- риментально темы уравнений (1-111) были рассчитаны концентрации добавок аминометиленфосфонатов (столбец 4) для2461 20 Таблица 3 Сиь 1мг/л Абсолютное пересыщение по СаБО Ингибитор Сосолеотло- СаЯОжения Индукционный период, мин Заданный Определенныйэкспериментально 0,0457 0,04570,0457 0,0457 0,0457 0,0457 НТФ 1,27 0,53 100 103 ИТФ 1,27 0,74 200 195 ЭДТФ 1,27 0,50 100 98 ЭДТФ 1,27 0,70 200 195 ДПФ 1,27 0,46 00 110 ДПФ 1,27 0,63 200 208 Из данных, приведенных в табл.3, рования завидно, что предлагаемый способ обес- необходимогопечивает оптимизацию процесса ингиби- РаСоставитель,А.БогачевРедактор Н.КиштулинецТехред Ж,Кастелевич Корректор А.Зимокосов счет обоснованиярасхода ингибито -Заказ 846/31 Тираж 865 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП "Патент", гУжгород, ул.Проектная, 4 водных систем с различным пересьпцением по сульфату кальция.Правильность данных индукционных периодов приведена в столбце 6. табл.2.5Из данных, приведенных в табл.2, видно, что предлагаемый способ позволяет оптимизировать процесс ингибирования отложений сульфата кальция за счет обоснования необходимого О расхода ингибитора при заданном времени ингибирования.В связи с тем, что увеличение индукционного периода кристаллизации сульфата кальция более 250 мин не имеет практической значимости в нефтепромысловой практике, оптимальной концентрацией ингибирующих добавок из класса аминометиленфосфонатов является 1,0 мг/л минералиэованной пластовой воды.Известное техническое решение предлагает использовать ингибирующие добавки в концентрации не менее 10 мг/л, т.е. необоснованно увели чена концентрация ингибитора соле- отложений в О раз. Эффективность предлагаемого способа иллюстрируется на реальной минерализованной воде следующего состава, мг экв/л:К Ма 996,50Са 129,771+65,79С 1099,92ИСОА 0,79801 91,36Пересыщение данной воды по сульфату кальция составляет 1,2 1,С 0 дачной воды по Са 80=0,0457 моль/л С данной воды по Са 80=0,0359 мольЦ, Далее, задав время, в течение которого указанная минерализованная пластовая вода должна быть в стабильном состоянии (100 и 200 мин, рассчитывают решением системы уравнений необходимое количество ингибиторов иэ группы НТФ, ЭДТФ; ДПФ. Правильность расчетов была подтверждена экспериментами на минералиэованной пластовой воде.Полученные данные приведены в табл.3.