Патент на изобретение №2346020

(54) ОСНОВА ДЛЯ ЭМУЛЬСОЛА НЕФТЯНОГО И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к эмульгаторам и может быть использовано при приготовлении эмульсолов нефтяных, а затем нефтяных эмульсий, применяемых в нефтедобывающей промышленности для повышения нефтеотдачи пластов. Технический результат – снижение температуры застывания при повышении температуры кипения основы, улучшение однородности и термостабильности эмульсола, увеличение способности эмульсий повышать нефтеотдачу пласта и приемистость скважин. Основа для эмульсола нефтяного является парафино-нафтеновой фракцией, полученной ректификацией гидрокрекингового керосина, – продуктом с температурой замерзания – 55-65°С и температурой начала кипения 210-230°С. В способе получения указанной основы ректификации подвергают гидрокрекинговый керосин, процесс осуществляют при пониженном или атмосферном давлении. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 табл.

Изобретение относится к эмульгаторам и может быть использовано при приготовлении эмульсолов нефтяных, а затем нефтяных эмульсий, применяемых в нефтедобывающей промышленности для повышения нефтеотдачи пластов.

Из патента 2230900 (RU МПК⁷ Е21В 43/32, опубл. 2004.06.20) известна основа битумной эмульсии, содержащейся в реагенте для повышения нефтеотдачи пластов. Основа представляет собой дисперсию битума.

Недостатком применения нефтебитумного продукта является низкая технологичность, связанная с высокой вязкостью продукта и сложностью приготовления составов на его основе в промысловых условиях, в необходимости использования углеводородных растворителей.

Из патентов 2153576 (RU МПК⁷ Е21В 43/22, опубл. 27.07.2000.) и 2110675 (RU МПК⁶ C09K 7/02, опубл. 10.05.1998.) известна основа – жидкий углеводород, которую применяют для приготовления инвертных эмульсионных составов, используемых для обработки нефтяных пластов.

В качестве жидкого углеводорода применяют гексановую фракцию – смесь предельных углеводородов С₆-C₈ и выше, которая является побочным продуктом нефтехимических производств (ТУ 3810381-77). Гексановая фракция представляет собой прозрачную жидкость. Плотность при 20°С 0,69-0,73 г/см³, вязкость при 20°С 0,57 сСт: фракционный состав: температура начала кипения 32°С, температура конца кипения 110°С. Кроме гексановой фракции предложено использовать прямогонный или стабильный бензин, газовый конденсат, дизельное топливо, а также маловязкие нефти.

Эмульсионные составы по патенту 2110675 (RU МПК⁶ C09K 7/02, опубл. 10.05.1998.) имеют достаточно высокую нефтевытесняющую способность.

Однако известные углеводороды являются низкокипящими продуктами, а полученные на их основе инвертные эмульсии имеют недостаточно высокую термостабильность. Последнее приводит к снижению эффективности действия состава при применении его на нефтяных месторождениях с высокой температурой пласта (70-80°С) и уменьшению продолжительности положительного эффекта от обработки нефтяного пласта.

Техническим результатом изобретения по патенту 2153576 (RU МПК⁷ Е21В 43/22, опубл. 27.07.2000.) является повышение термостабильности инвертной эмульсии при одновременном сохранении ее нефтевытесняющих свойств.

Недостатки известной основы для эмульсола нефтяного заключаются также в низкой температуре кипения, что сопряжено с пожаровзрывоопасностью и экологическими проблемами при ее реализации.

Из патента 2135754 (RU МПК⁶ Е21В 43/22, опубл. 27.08.1999.) известна основа эмульсии, которую используют в процессе обработки призабойной зоны нефтяного пласта с целью повышения нефтеотдачи. В качестве основы используют следующие жидкие углеводороды:

– жидкие продукты пиролиза фракции 85-230°С и 85-270°С, получаемые по ТУ 88.402-62-144-93;

– жидкие продукты пиролиза, смолы нефтяные типа Е для экспорта, получаемые по ТУ 38.402-62-130-92;

– фракция ароматических углеводородов, толуольная фракция, получаемая по ТУ 38.103579-85;

– топливо дизельное, получаемое по ГОСТ 305-82;

– фракция гексановая, получаемая по ТУ 38.10381-83;

– фракция широких легких углеводородов, получаемая по ТУ 38.101524-83.

Способ получения названных продуктов по известным технологиям включает процесс ректификации.

Технический результат заключается в облегчении извлечения нефти, выравнивании профиля приемистости призабойной зоны и повышении охвата пласта воздействием.

Недостатки известных продуктов заключаются в пожароопасности и экологических проблемах при использовании высокоароматизированных легколетучих углеводородов.

Из патента (прототип) 2126884 (RU МПК⁶ Е21В 43/22, опубл. 27.02.1999) известна основа состава для обработки нефтяных пластов, представляющая собой жидкий углеводород, в качестве которого используют фракции углеводородов, получаемые в процессах первичной и вторичной переработки нефти по известным технологиям с использованием ректификации. Фракции включают 15% и более ароматических углеводородов.

Технический результат заключается в повышении эффективности состава в условиях минерализованных пластовых вод и повышенной вязкости нефти и повышении нефтеотдачи.

Недостатки известной основы заключаются в:

– высоком содержании ароматических углеводородов,

– загрязнении окружающей среды легколетучими веществами,

– пожаровзрывоопасности,

– экологических проблемах,

– низкой скорости растворения реагентов при приготовлении эмульсола.

Задача рассматриваемой группы изобретений заключается:

– в расширении ассортимента основ для эмульсолов нефтяных,

– в разработке способа получения основы для эмульсола нефтяного, представляющей собой низкозастывающий и одновременно высококипящий жидкий углеводород,

– в расширении ассортимента сырьевой базы (основа эмульсола нефтяного) для приготовления высокотехнологичных – однородных, стабильных, низкозастывающих эмульсолов, пригодных для использования в регионах с пониженными температурами и в зимнее время.

Технический результат группы изобретений заключается в:

– снижении содержания ароматических углеводородов в основе,

– понижении температуры застывания и одновременном повышении температуры кипения основы,

– улучшении однородности, агрегативной устойчивости (стабильность) и термостабильности полученного на рассматриваемой основе эмульсола,

– повышении скорости растворения ингредиентов в процессе приготовления эмульсола,

– увеличении способности полученной на рассматриваемой основе эмульсий повышать нефтеотдачу пласта и приемистость скважин,

– предотвращении пожаровзрывобезопасности работ при реализации рассматриваемой основы,

– предотвращении загрязнения окружающей среды легколетучими углеводородами,

– проведении процесса получения основы в мягких условиях.

Устранение указанных недостатков и достижение технического результата от реализации основы для эмульсола нефтяного, представляющей собой фракции углеводородов, содержащие ароматические соединения, достигают за счет того, что основой является малоароматизированная парафинонафтеновая фракция – низкотемпературный высококипящий продукт, полученный в результате ректификации гидрокрекингового керосина при пониженном либо при атмосферном давлении.

Устранение указанных недостатков и достижение технического результата от реализации способа получения основы для эмульсола нефтяного, включающего процесс ректификации, достигают за счет того, что в качестве сырья используют гидрокрекинговый керосин, процесс ректификации осуществляют при пониженном или атмосферном давлении. Технологические параметры процесса ректификации указанны в таблицах 1, 2.

Полученный в результате ректификации гидрокрекингового керосина жидкий углеводород является низкотемпературным высококипящим продуктом, который практически не содержит ароматические углеводороды и представляет собой парафино-нафтеновую фракцию. Это прозрачная жидкость, имеющая следующие физико-химические параметры: плотность при 20°С 0,800-0,850 г/см³, вязкость кинематическая при 20°С 2,0-3,5 мм²/с, температура вспышки в закрытом тигле 75-80°С, температура застывания минус 55 – минус 65°С, массовая доля сульфирующихся углеводородов 2-5%, фракционный состав: температура начала кипения в пределах 210-230°С.

Сопоставительный анализ прототипа и рассматриваемого изобретения показывает, что основа для эмульсола представляет собой фракции углеводородов, содержащие ароматические соединения.

Общим для способов получения основы является процесс ректификации.

Отличительная особенность заявляемой основы для эмульсола заключается в том, что основой является малоароматизированная парафино-нафтеновая фракция – низкотемпературный высококипящий продукт, полученный в результате ректификации гидрокрекингового керосина при пониженном или атмосферном давлении.

Полученная основа, представляющая собой жидкий углеводород, практически не содержит ароматические углеводороды и представляет собой парафино-нафтеновую фракцию. Это прозрачная жидкость, имеющая следующие физико-химические параметры: плотность при 20°С 0,800-0,850 г/см³, вязкость кинематическая при 20°С 2,0-3,5 мм²/с, температура вспышки в закрытом тигле 75-80°С, температура застывания минус 55 – минус 65°С, массовая доля сульфирующихся углеводородов 2-5%, фракционный состав: температура начала кипения в пределах 210-230°С.

Отличительной особенностью способа получения основы является то, что в качестве сырья используют гидрокрекинговый керосин, процесс ректификации осуществляют в колонне непрерывного действия при пониженном или атмосферном давлении, при технологических параметрах, приведенных в таблицах 1, 2.

Реализация рассматриваемой группы изобретений и возможность получения заявляемого технического результата иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Технологический процесс производства основы для эмульсола нефтяного реализуют в одну стадию. Он включает ректификацию гидрокрекингового керосина на вакуумной колонне непрерывного действия. Подогретый керосин подают в верхнюю часть первой царги насадочной колонны, в которой поддерживают пониженное давление. Царги колонны заполнены насадкой Зульцера, которая представляет собой цилиндрические пакеты из металлической гофрированной сетки. Данная насадка хорошо смачивается орошающей жидкостью и равномерно распределяет ее. Характерной особенностью названной насадки является высокая стойкость к химическому воздействию, малое гидравлическое сопротивление газовому потоку и высокая механическая прочность.

Создание парового потока в колонне осуществляют за счет кипения кубовой жидкости в кубе-испарителе. Пары нагретой до кипения жидкости, поднимаясь вверх по колонне через насадку, контактируют с сырьем, находящимся в виде жидкой фазы и поступающим противотоком. В результате тепло- и массообмена с верха колонны в дефлегматор поступают пары, содержащие легкокипящую фракцию (головная фракция), которые, конденсируясь в дефлегматоре, охлаждаемом промышленной водой, поступают из него в делитель флегмы. Из последнего часть их подают на орошение вверх колонны, а другую часть, дополнительно охлажденную, направляют в сборник головной фракции. Количество флегмы, подаваемое на орошение, регулируют флегмовым числом, которое устанавливается делителем флегмы.

Вакуум в системе создают вакуумным насосом. Пары углеводородов, попавшие в вакуумную линию, конденсируются в холодильнике и скапливаются в сборнике. Не сконденсировавшиеся в холодильнике пары углеводородов дополнительно улавливают в каплеотбойнике, который охлаждают водой.

Технологические параметры процесса ректификации представлены в таблице 3.

Из сырья (гидрокрекинговый керосин) с температурой конца кипения не выше 290°С в результате разгонки выделяют 60-65 об.% целевого продукта – основу для эмульсола нефтяного.

Пример 2. По примеру 1 с тем отличием, что процесс ректификации осуществляют при параметрах, представленных в таблице 4.

Из сырья (гидрокрекинговый керосин) с температурой конца кипения выше 290°С в результате разгонки выделяют 45-50 об.% целевого продукта – основу для эмульсола нефтяного.

Пример 3. По примеру 1 с тем отличием, что процесс ректификации осуществляют в колонне непрерывного действия при атмосферном давлении. Параметры процесса ректификации представлены в таблице 5.

В данном случае из сырья (гидрокрекинговый керосин) в результате разгонки выделяют 60-65 об.% целевого продукта – основу для эмульсола нефтяного.

Пример 4. По примеру 3 с тем отличием, что процесс ректификации осуществляют при параметрах, представленных в таблице 6.

В данном случае из сырья (гидрокрекинговый керосин) в результате разгонки выделяют 45-50 об.% целевого продукта – основу для эмульсола нефтяного.

Полученная в процессе ректификации гидрокрекингового керосина (примеры 1-4) основа – жидкий углеводород является низкотемпературным высококипящим продуктом, который практически не содержит ароматические углеводороды и представляет собой парафино-нафтеновую фракцию. Это прозрачная жидкость, имеющая следующие физико-химические параметры: плотность при 20°С 0,800-0,850 г/см³, вязкость кинематическая при 20°С 2,0-3,5 мм²/с, температура вспышки в закрытом тигле 75-80°С, температура застывания минус 55 – минус 65°С, массовая доля сульфирующихся углеводородов 2-5%, фракционный состав: температура начала кипения в пределах 210-230°С.

Данную высоко термостабильную основу используют для приготовления эмульсола нефтяного. Полученный эмульсол характеризуется хорошей текучестью, агрегативной устойчивостью в процессе хранения и эксплуатации (не расслаивается при хранении в течение 20 суток), низкой температурой застывания, однородностью, хорошими органолептическими свойствами. При приготовлении эмульсола наблюдается высокая скорость растворения компонентов, которые быстро (легко) и равномерно распределяются по массе основы. В сравнении с аналогами скорость растворения ингредиентов увеличивается на 10-15%. Предлагаемая основа и приготовленный с ее использованием эмульсол пригодны для реализации в широком интервале температур, т.к. одновременно являются высококипящими и низкозастывающими продуктами. Реализация основы и высоко технологичного эмульсола не сопряжена с взрывопожароопасностью.

Эмульсия, приготовленная из эмульсола на предлагаемой основе, сохраняет стабильность в течение 48 часов, что обеспечивает соответствие времени стабильности и необходимого времени закачки ее в пласт. Использование эмульсии для обработки нефтяного пласта позволяет повысить его нефтеотдачу и улучшить приемистость скважины.

Реализация описываемого способа получения основы для эмульсола нефтяного позволяет получить значительный выход (45-65 об.%) малоароматизированного целевого низкотемпературного, высококипящего продукта с улучшенными вязкостно-температурными характеристиками и расширить ассортимент хорошо востребованного с повышенным качеством сырья для получения эмульсола нефтяного. Рассматриваемая основа для эмульсола нефтяного обеспечивает технологичность эмульсола. Данный продукт более экологичен, т.к. имеет довольно высокую температуру кипения. Низкая температура застывания обеспечивает возможность его реализации в северных регионах и в зимний период.

Технологические параметры процесса ректификации позволяют осуществлять его на имеющемся оборудовании действующих установок.

Характеристика эмульсола, полученного с использованием заявленной основы и прототипа, приведена в таблице 7.

Формула изобретения

1. Основа для эмульсола нефтяного, представляющая собой жидкие углеводороды, отличающаяся тем, что является парафино-нафтеновой фракцией, полученной ректификацией гидрокрекингового керосина, – продуктом с температурой замерзания – 55-65°С и температурой начала кипения 210-230°С.

2. Основа по п.1, отличающаяся тем, что гидрокрекинговый керосин имеет плотность при 20°С 0,800-0,834 г/см³ и температуру конца кипения 290-310°С.

3. Основа по п.1, отличающаяся тем, что указанный продукт имеет параметры: плотность при 20°С 0,800-0,850 г/см³, вязкость кинематическую при 20°С 2,0-3,5 мм²/с, температуру вспышки в закрытом тигле 75-80°С.

4. Способ получения основы для эмульсола нефтяного, включающий ректификацию, отличающийся тем, что ректификации подвергают гидрокрекинговый керосин при пониженном или атмосферном давлении с получением парафино-нафтеновой фракции – продукта с температурой замерзания – 55-65°С и температурой начала кипения 210-230°С.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что гидрокрекинговый керосин имеет плотность при 20°С 0,800-0,834 г/см³ и температуру конца кипения 290-310°С.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что давление составляет 1,0-140,0 и 700-760 мм рт.ст., при пониженном давлении расход указанного керосина составляет 50-220 дм³/ч, температура указанного керосина 170-200°С, при ректификации температура в кубе – 150-350°С, температура флегмы 30-100°С, флегмовое число 0,5-6,0, а при атмосферном давлении расход указанного керосина составляет 200-500 дм³/ч, температура указанного керосина 100-250°С, температура в кубе – 200-450°С, температура флегмы 100-210°С, флегмовое число 0,5-10,0.