Разработка комбинированного способа улучшения текучести местных высоковязких нефтей



В настоящее время в нефтяной промышленности используют большое количество присадок, из которых наибольшее распространение получили высокомолекулярные полимерные соединения (сополимеры алкенов с винилацетатом, сополимеры алкенов с эфирами непредельных кислот) и т. п.

Сегодня потенциальная потребность рынка в присадках составляет 100 тысяч тонн в год, из них 30 % нефти добывается и перекачивается с использованием зарубежных присадок. Более того, 70 % нефти по-прежнему транспортируется с применением традиционных методов снижения их вязкости (подогрев и др.)

Следует отметить, что известные присадки-регуляторы реологических свойств высоковязких нефтей обладают рядом недостатков. Так, для высоковязких смолистых нефтей сополимеры проявляют слабую эффективность, или совсем не оказывают регулирующего действия. Поэтому, поиск в других классах органических соединений веществ, являющихся высокоэффективными регуляторами реологических свойств нефтей с механизмом действия, отличающимся от механизма действия известных присадок продолжается.

Сегодня в Узбекистане при переработке сырого хлопкового масла получают гидратационный осадок, который состоит в основном из фосфолипидов т. е. неионогенных ПАВ.

Концентрирование последнего методом выпаривания содержащегося в нём влаги позволяет получить технический хлопковый фосфатидный концентрат, (ТХФК) который содержит наряду с фосфолипидами госсипол, хлорофилл и их производные.

В табл 1 представлены основные физико-химические показатели ТХФК, присадки к высоковязким местным нефтям.

Таблица 1

Состав исвойства технического хлопкового фосфатидного концентрата (ТХФК)

Наименование показателя	Значения
Содержание, %:
-фосфолипидов	56 ÷64
-масла	35÷45
-влаги и летучих веществ	0,1÷1,4
-госсипола его производных	0,15÷1,5
Кислотное число масла, выделенного из фосфатидного концентрата, мг КОН/г	9,0÷15,0

Из табл.1 видно, что основную часть ТХФК составляют фосфалипиды (56÷64 %) и триацилглицериды (35÷45 %). Также имеется 4,5–7,5 % свободных жирных кислот, 15–1,5 % госсипола и его производных.

В Республике сегодня производят более 1,0 млн хлопкового масла, содержащего в среднем 2,0 % фосфолипидов. Следовательно, возможное количество получаемого технического хлопкового фосфатидного концентрата (ТХФК) будет равно более 20,0 тыс.тонн в год.

Изучено влияние количества (ТХФК) на показатели текучести высоковязких местных нефтей. Опыты по измерению динамического напряжения сдвига (Па) и динамической вязкости (Па.с) местных нефтей проводили при температуре 20⁰С.

Полученные результаты представлены в табл.2.

Из табл. 2 видно, что с увеличением содержания ТХФК в составе высоковязкой нефти Джаркакского месторождения её динамическое напряжение сдвига и динамическая вязкость понижаются. При добавке ТХФК 500 г/т значения динамического напряжения сдвига и динамическая вязкость нефти Джаркакского месторождения равняется 6,9 Па и 18,7 Па.с, соответственно. Для нефти месторождения Миршади эти показатели равны 13,6 Па и 70,4 Па.с, соответственно.

Дальнейшее увеличение содержания ТХФК в составе данных нефтей не целесообразно т. к. это отрицательно будет влиять на себестоимости их транспортировки.

Таблица 2

Изменение динамического напряжения сдвига идинамической вязкости местных высоковязких нефтей взависимости от количества вводимой присадки ТХФК

Реологические показатели нефти	При количестве технического хлопкового фосфатидного концентрата, г/т
	0	50			100	200			300			400		500
Высоковязкая нефть Джаркакского месторождения сплотностью 873 кг/м3, температурой застывания +50С исодержанием парафина 6,3%
Динамическое напряжение сдвига, Па	21,2		20,0	18,5			14,3	12,4			8,2				6,9
Динамическая вязкость, Па.с	50,1		48,4	46,3			40,0	32,5			24,4				18,7
Высоковязкая нефть месторождения Миршади сплотностью 960 кг/м3, температурой застывания +40С исодержанием силикагелевых смол 38,7%
Динамическое напряжение сдвига, Па	29,8		27,4	24,5			22,1	18,9		16,4			13,6
Динамическая вязкость, Па.с	112,4		103,2	96,8			90,3	84,5		79,6			70,4

Положительное влияние добавки ТХФК на улучшение текучести высоковязких местных нефтей можно объяснить тем, что он содержит фосфолипиды, моно-и диацилглицерины и другие вещества, которые имеют высокие поверхностно-активные свойства.

Известно, что фосфолипиды способны изменять фазовые и энергетические взаимодействия на поверхностях раздела полярной и неполярной фаз. Традиционно ПАВ имеют одну или несколько полярных (активных) групп. В предлагаемом фосфатидном концентрате полярные (активные) группы состоят из кислородосодержащих- эфирных, гидроксильных, карбоксильных: азотсодержащих-амино-и фосфорсодержа-щих групп. Причем, в составе таких активных групп могут быть и металлы.

Поэтому ТХФК можно отнести к неионогенным ПАВ, хорошо раство-ряющимся в нефти и его продуктах переработки.

Молекулы ТХФК в нефти существуют в истинно растворенном виде в виде ассоциатов-димеров, мицелл различной формы и размеров с образованием полярного ядра из определенным образом ориентированных к центру полярных формировании системы. Механизм действия ТХФК на разжижение и повышение текучести высоковязких нефтей можно объяснить подобно роли ПАВ в рассматриваемом продукте.

С целью сравнения известной присадки (марки АБС, Россия и придлагаемой ТХФК мы определяли динамическую вязкость исходной нефти и нефти с присадками при различных скоростях деформирования (течения) или, так называемой скорости сдвига при температуре+5. Температура +5 выбрана как наиболее характерная для условий, в которых приходится транспортировать высоковязкие и аномальные нефти.

Полученные результаты при скорости сдвига 4 сек^-1, 8 сек^-1, 10 сек^-1 и 20 сек^-1 приведены в табл.3

Таблица 3

Влияние известного (АБС) ипредлагаемого (ТХФК) присадок на динамическую вязкость местной нефти при дозировке 200 г/т

Ско­рость сдвига	Вязкость нефти мПа.с при температуре
γ. с-1	Исх.нефть (контроль)			Присадка марки АБС (Россия)			ТХФК
	400С	500С	600С	400С	500С	600С	400С	500С	600С
9	97,00	6,29	4,92	74,81	54,265	40,36	44,10	5,59	4,55
48	33,70	6,48	5,12	29,78	25,78	16,46	23,70	5,65	4,65
81	23,30	6,33	5,01	19,01	17,01	12,29	15,34	5,78	4,76
243	15,80	6,37	4,76	11,36	10,36	8,54	8,80	5,79	4,45
437	14,31	6,36	4,82	8,52	8,02	7,55	7,32	5,79	4,46

Для оценки эффективности подобранных присадок, регулирующих вязкость нефти индекс эффективности (J_эфф) рассчитывается по формуле:

J_эфф = (1)

где J_эфф- индекс эффективности присадок;

μ_н и μ_пр — динамическая вязкость исходной нефти и с добавкой присадки, соответственно, Па*с.

Индекс эффективности присадки (J_эфф) показывает во сколько раз динамическая вязкость нефти с присадкой отличается от динамической вязкости исходной нефти. Так например, использование известной присадки марки АБС (Россия) в среднем 1,2–1,25 раза уменьшает динамическую вязкость исходной нефти, а предлагаемой присадки ТХФК в среднем 1,25–1,3 раза, что подтверждает высокую эффективность использования последнего.

По-видимому, ТХФК воздействует на нефть, внедряясь в структуру и направляет кристаллизацию парафинов по пути образования мелких не связанных между собой кристаллов. В тоже время, учитывая данные других исследователей, можно предположить, что ТХФК играет важную роль и в механизме построения асфальтенового ядра, выполняя функцию регулятора структуры, обеспечивая молекулам асфальтенов соответствующие места.

Таким образом установлено, что ТХФК оказывает положительное воздействие на вязкостные характеристики высокопарафинистой нефти при разных температурах. Особенно важным является факт снижения вязкости нефтей при малых скоростях сдвига, что представляет интерес при их транспортировке по трубопроводу.

В качестве доступной и депрессорной присадки для улучшения текучести местных высоковязких нефтей предложено использовать технический хлопковый фосфатидный концентрат (ТХФК), получаемый путем гидратации хлопкового масла и являющийся побочным продуктом масложировой промышленности, который по физико-химическим свойствам представляет собой неионогенный ПАВ. Установлено влияние ТХФК на реологические свойства и текучесть местных высоковязких нефтей. Показано, что введение предлагаемой присадки ТХФК оказывает депрессорную активность на высокопарафинистые нефти, переводя тугоплавкие парафины из твердого состояния в жидкое. При этом образуется новая нефтяная система, которая застывает при более низких температурах

Литература:

1. Набиев А. Б., Абдурахимов С. А. Классификация местных нефтей с позиции их текучести // Кимё ва Кимё технологияси журнали.- Ташкент,2009.. № 4. Б.63–64.
2. Набиев А. Б., Абдурахимов С. А. Комбинированный способ повышения текучести высоковязкой местной нефти. // Композиционные материалы, Тошкент, 2009.- № 4.Б. 40–43.
3. Абдурахимова Д. С., Набиев А.Б, Султонов А.С, Тураев А. С. Технический хлопковый фосфатидный концентрат-ценное ПАВ для повышения текучести высоковязких нефтей. //Узбекский журнал нефти и газа. Ташкент, 2010.- № 2. с.35–36.