Маркин А.Н., Низамов Р.Э., Суховерхов С.В. Нефтепромысловая химия: практическое руководство

Подождите немного. Документ загружается.

Cyan Magenta Yellow Black

Ìàðêèí

Àíäðåé Íèêîëàåâè÷

Êàíäèäàò òåõíè÷åñêèõ íàóê,

íà÷àëüíèê îòäåëà íåôòåïðîìûñëî-

âîé õèìèè ôèëèàëà êîìïàíèè «Ñà-

õàëèí Ýíåðäæè Èíâåñòìåíò Êîìïà-

íè Ëòä.» (ã. Þæíî-Ñàõàëèíñê).

Ðàáîòàë ñòàðøèì íàó÷íûì ñî-

òðóäíèêîì, ãëàâíûì òåõíîëîãîì

íåôòåäîáûâàþùåãî ïðåäïðèÿòèÿ,

äèðåêòîðîì ðîññèéñêîãî îòäåëåíèÿ

êîìïàíèè «Baker Petrolite».

Îáëàñòü íàó÷íûõ èíòåðåñîâ – ðàçëè÷íûå òåîðåòè÷åñ-

êèå è ïðàêòè÷åñêèå àñïåêòû ïðèìåíåíèÿ õèìè÷åñêèõ ðåà-

ãåíòîâ â íåôòÿíîé ïðîìûøëåííîñòè. Àâòîð áîëåå 50 íàó÷-

íûõ ïóáëèêàöèé, â òîì ÷èñëå ñîàâòîð êíèãè «ÑÎ

-êîððîçèÿ

íåôòåïðîìûñëîâîãî îáîðóäîâàíèÿ».

Íèçàìîâ

Ðóñòýì Ýäãàðîâè÷

Ðåãèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé ìå-

íåäæåð êîìïàíèè «×àìïèîí Òåõíî-

ëîäæèñ».

Îêîí÷èë Óôèìñêèé íåôòÿíîé

èíñòèòóò â 1987 ãîäó. Ðàáîòàë èí-

æåíåðîì ïðîòèâîêîððîçèîííîé çà-

ùèòû íà ðîññèéñêèõ íåôòåäîáûâà-

þùèõ ïðåäïðèÿòèÿõ. Ñ 1996 ãîäà

ñïåöèàëèçèðóåòñÿ íà ïðèìåíåíèè

õèìè÷åñêèõ ðåàãåíòîâ äëÿ íåôòÿ-

íîé ïðîìûøëåííîñòè.

Àâòîð 9 íàó÷íî-òåõíè÷åñêèõ ñòàòåé â ðîññèéñêèõ ïå-

ðèîäè÷åñêèõ èçäàíèÿõ. Ñîàâòîð êíèãè «ÑÎ

-êîððîçèÿ

íåôòåïðîìûñëîâîãî îáîðóäîâàíèÿ».

Ñóõîâåðõîâ

Ñâÿòîñëàâ Âàëåðüåâè÷

Êàíäèäàò õèìè÷åñêèõ íàóê, çà-

âåäóþùèé ëàáîðàòîðèåé ìîëåêó-

ëÿðíîãî è ýëåìåíòíîãî àíàëèçà Èí-

ñòèòóòà õèìèè Äàëüíåâîñòî÷íî-

ãî îòäåëåíèÿ ÐÀÍ.

Îáëàñòü íàó÷íûõ èíòåðåñîâ –

èñïîëüçîâàíèå õðîìàòîãðàôèè è

ìàññ-ñïåêòðîìåòðèè äëÿ àíàëèçà

ñëîæíûõ ñìåñåé îðãàíè÷åñêèõ è íå-

îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé ïðèðîä-

íîãî è òåõíîãåííîãî ïðîèñõîæäå-

íèÿ, â òîì ÷èñëå íåôòè, íåôòåïðîäóêòîâ è ðåàãåíòîâ íåô-

òåïðîìûñëîâîé õèìèè. Àâòîð áîëåå 50 íàó÷íûõ ïóáëèêà-

öèé, 2 ïàòåíòîâ.

Не учите мНого, Не учите мало,

а учите средствеННо.

Академик А.Н. К р ы л о в

ESTABLISHMENT OF THE RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES

INSTITUTE OF CHEMISTRY

FAR EASTERN BRANCH RAS

A.N. Markin, R.E. Nizamov, S.V. Sukhoverkhov

PRODUCTION CHEMISTRY:

Guidance Manual

Vladivostok

Dalnauka

2011

УчреждеНие российсКой АКАдемии НАУК

иНститУт химии

дАльНевосточНого отделеНия рАН

А.Н. Маркин, Р.Э. Низамов, С.В. Суховерхов

НЕФТЕПРОМЫСЛОВАЯ ХИМИЯ:

практическое руководство

владивосток

дальнаука

2011

УдК 622.276 + 620.193 + 661.17 + 543.6

маркин а.Н., Низамов р.Э., суховерхов с.в. Нефтепромысловая химия: практическое руковод-

ство. владивосток: дальнаука, 2011. – 288 с.

ISBN 978-5-8044-1246-4

Книга посвящена актуальным задачам нефтепромысловой химии, связанным с добычей,

транспортировкой и первичной подготовкой нефти. в книге впервые обобщены и объяснены с науч-

ной точки зрения основные проблемы, возникающие при добыче и транспортировке сырой нефти,

а также при ее первичной подготовке, которые могу быть решены путем применения химических

реагентов. изложены пути и методы решения этих проблем, даны практические рекомендации по

выбору необходимых реагентов нефтепромысловой химии.

Книга будет полезна для специалистов, связанных с добычей, транспортировкой и первичной

подготовкой нефти, работников научно-исследовательских институтов и промышленных предпри-

ятий, занимающихся разработкой и производством реагентов нефтепромысловой химии, и может

быть рекомендована в качестве учебного пособия для студентов нефтехимических и химических

вузов.

Markin A.N., Nizamov R.E., Sukhoverkhov S.V. Production Chemistry: guidance manual. Vladivоstok:

Dalnauka, 2011. – 288 p.

The book addresses to day-to-day topics of production chemistry, related to crude oil production,

transportation and processing. The book summarizes and scientically claries for the rst time the

main problems occurring during crude oil production, transportation and processing that can be resolved

by applying chemical technologies. Approaches and methods to resolve these problems and practical

recommendations for the choosing proper chemicals are provided.

The book is useful for the specialists involved in crude oil production, transportation and processing,

and for specialists of scientic research institutes involved in development of production chemistry reagents

and their manufacturing. It can be also recommended to students of petrochemical and chemical institutes.

рецензент

д.т.н. профессор А.Н. гУльКов

суховерхов с.в., 2011

ISBN 978-5-8044-1246-4 издательское оформление, 2011

От авторов

ефтепромысловая химия – это наука о причинах и ме-

тодах предотвращения и устранения проблем, возни-

кающих при добыче, транспортировке и первичной подготовке нефти и газа. во-

просы, решаемые нефтепромысловой химией, находятся на стыке нефтехимии,

аналитической, физической и коллоидной химии, а также ряда инженерных дис-

циплин. Как самостоятельное научное направление она сформировалась в послед-

ние годы. в частности, за рубежом были опубликованы книги Malcolm A. Kelland

«Oil eld chemicals» [2003], «Production Chemicals for the Oil and Gas Industry»

[2009], Tarek Ahmed «Working Guide to Reservoir Rock Properties and Fluid Flow»

[2009], Johannes Karl Fink «Petroleum Engineer's Guide to Oil Field Chemicals and

Fluids» [2011] и Bernt Aadnoy and Reza Looyeh «Petroleum Rock Mechanics: Drilling

Operations and Well Design» [2011].

в 2003 г. в россии авторами была опубликована книга А.Н. маркина, р.Э. Ни-

замова «со

-коррозия нефтепромыслового оборудования». в ней были рассмо-

трены физико-химические особенности нефтепромысловых систем, в которых

коррозия протекает по углекислотному механизму, описаны модели углекислот-

ной коррозии, предложен механизм развития мейза-коррозии. Кроме этого, были

описаны основные классы ингибиторов коррозии и способы их воздействия на

коррозионный процесс, даны рекомендации по выбору ингибиторов коррозии для

защиты конкретного вида оборудования, изложены экономические аспекты защи-

ты трубопроводов ингибиторами коррозии, показаны преимущества и недостатки

различных методов коррозионного мониторинга в добывающих скважинах и на

трубопроводах систем сбора нефти. в переработанном и дополненном виде эти

материалы вошли в новую книгу.

Предлагаемая вашему вниманию книга – это попытка обобщить и теоретиче-

ски объяснить основные проблемы, возникающие при добыче, транспортировке и

первичной подготовке нефти, наиболее характерные для месторождений россии и

стран сНг. Книга разбита на пять глав, каждая из которых посвящена определен-

ной проблеме: асфальтосмолопарафиновым отложениям; солям, содержащимся в

попутно добываемой воде, и проблемам, связанным с их отложениями; коррозии

нефтепромыслового оборудования и методам борьбы с ней; водонефтяным эмуль-

сиям и реагентам-деэмульгаторам; другим проблемам, решаемым с помощью реа-

гентов нефтепромысловой химии, в частности противотурбулентным присадкам,

поглотителям кислорода и сероводорода.

для того чтобы решить какую-либо проблему, необходимо знать ее причи-

ну. Поэтому в книге значительное внимание уделено аналитическим методам, ис-

от авторов

_________________________________________________________________________

пользуемым для выявления причины возникновения проблемы. так как книга –

это практическое руководство, то детально рассмотрены методы и способы реше-

ния проблем, возникающих при добыче, транспортировке и первичной подготов-

ке нефти с помощью химических реагентов. в приложениях приведены основные

уравнения, таблицы и методики анализа, необходимые для работы специалистам,

занимающимся нефтепромысловой химией.

Надеемся, наша книга будет интересна и полезна широкому кругу специали-

стов нефтегазовой отрасли, а также студентам химических и нефтехимических

вузов.

авторы выражают благодарность компании «Bruker» и корпорации

«Shimadzu» за финансовую поддержку, оказанную при издании книги.

Список сокращений

АсПо – асфальтосмолопарафиновые отложения

тНКП – температура начала кристаллизации парафинов

WAT – Wax Appearance Temperature

ASTM – стандарты американского общества ASTM (American Society for Testing

and Materials (ASTM International))

гжх – газо-жидкостная хроматография

Пид – пламенно-ионизационный детектор для хроматографии

НКт – насосно-компрессорные трубы

ссН – системы сбора нефти нефтяных месторождений

тт – температура текучести нефти по ASTM D 5853–09

SARA – анализ нефти, при котором ее разделяют на четыре группы химических

соединений (% масс.): насыщенные углеводороды, ароматические сое-

динения, смолы и асфальтены

вЭжх – высокоэффективная жидкостная хроматография

иПо – ингибитор парафиноотложений

УЭЦН – установка погружного электрического центробежного насоса для добы-

чи нефти механизированным способом

ШгН – штанговый глубинный насос для добычи нефти механизированным спо-

собом

тлт – термоизолированная лифтовая труба (НКт)

дУ – дозировочная установка

ПЗП – призабойная зона продуктивного пласта

ПАв – поверхностно-активное вещество

Пс – пункт (пункты) сбора нефти нефтяных месторождений

дНс – дожимная насосная станция

УПН – установка подготовки нефти

УПсв – установка предварительного сброса воды

КсП – кустовой сборный пункт

ЦПс – центральная перекачивающая станция или центральный пункт сбора

нефти

ППд – поддержание пластового давления

Кс – коррозивная среда

свБ – сульфатвосстанавливающие бактерии

гЗУ – групповая замерная установка

осК – остаточная скорость коррозии

ФхА – физико-химический анализ

УЗт – устройство зондирования трубопроводов

Ухв – устройство холодной врезки

тКм – точка коррозионного мониторинга

список сокращеНий

________________________________________________________________________

лПр – лицо, принимающее решение

мЭс – межфазный эмульсионный слой («ловушечная» эмульсия)

Эдг – электродегидратор

УПог – устройство предварительного отбора газа

КсУ – концевое сепарационное устройство

глБ – гидрофильно-липофильный баланс

АУ – агрегативная устойчивость эмульсии

рЭ – разрушенность эмульсии

лд – лабораторная дозировка – минимальная дозировка базового деэмульга-

тора, при которой для данных лабораторных условий (время, температу-

ра и интенсивность перемешивания) достигается обезвоживание нефти,

близкое к наблюдаемому в реальной системе

ПтП – противотурбулентная присадка

ПК – поглотитель кислорода

Список условных обозначений

P-v – пи-вэлью (P-value), параметр хейзаса (Heithaus parameter) – параметр,

характеризующий стабильность нефти по асфальтенам

мин.

– минимальный объем n-гептана (мл), который нужно прилить к 1 г неф-

ти, чтобы вызвать флокуляцию асфальтенов

CII – индекс нестабильности по асфальтенам (Colloidal Instability Index)

ΔT

хс

– переохлаждение холодного стержня относительно тНКП, °с

f – функция

t – время

АсПо

– вес АсПо, выделяющихся на холодном стержне, г/см

АсПо

– мгновенная скорость образования АсПо на холодном стержне, г/(см

∙ч)

R – универсальная газовая постоянная

T – температура Кельвина

m – вес

иПо

– защитный эффект ингибирования ингибитора парафиноотложений

иППЗП

– масса (вес) ингибитора парафиноотложений для нагнетания в ПЗП, кг

иПо

– концентрация ингибитора парафиноотложений в добываемой (или

перекачиваемой) жидкости, обеспечивающая в данной системе требуе-

мый (заданный) защитный эффект

сж

– дебит скважины по жидкости, м

/сут (≈ т/сут)

– планируемое время выноса ингибитора из пласта, сут

иПЗт

– масса (вес) ингибитора парафиноотложений для подачи в затрубное

пространство скважины, кг

– периодичность обработок скважины при подаче раствора ингибитора в

затрубное пространство, сут

ΔP – потери давления на трение, Па

λ – безразмерный коэффициент трения в формуле дарси–вейсбаха

L – длина трубопровода, м

тж

– расход (объемная скорость жидкости, дебит), м

/с

d – внутренний диаметр трубопровода, м

ρ – плотность жидкости, кг/м

________________________________________________________________________

список сокращеНий

гП – гидравлический параметр трубопровода (отношение перепада давления

к расходу во второй степени)

ф – коэффициент трения Фэннинга

Re – число рейнольдса

μ – динамическая вязкость

АсПо

– толщина слоя АсПо на стенке трубопровода

мин.

– минимальный объем АсПо, который, накапливаясь перед скребком

при его движении по трубопроводу («пробка» АсПо), может привести

к остановке скребка

Δp – перепад давления (перед скребком и за ним), под действием которого

движется скребок

тр.

– сила трения

τ – напряжение сдвига при внутреннем скольжении слоев АсПо

– время контакта растворителя с АсПо при обработке трубопровода

«пробкой» растворителя

– показатель эффективности диспергирования АсПо диспергатором па-

рафинов

– парциальное давление углекислого газа

C – концентрация вещества

G – константа генри

ΔH – изменение энтальпии

t – температура, °с

I – ионная сила раствора, моль/л

Z – заряд иона в элементарных зарядах

M – общая минерализация раствора (общее количество растворенных со-

лей)

a – активность иона в растворе

f – коэффициент активности иона в растворе

, в

– константы уравнения дебая–хюккеля

– эффективный радиус гидратированного иона

П – величина пересыщения раствора малорастворимой солью

Пр

– произведение растворимости малорастворимой соли Kt

SI – индекс насыщения раствора малорастворимой солью (Saturation Index)

X – избыточная концентрация осадкообразующего иона

p – давление

ис

– защитный эффект ингибирования ингибитора солеотложений

исПЗП

– масса (вес) ингибитора солеотложений для нагнетания в ПЗП, кг

ис

– концентрация ингибитора солеотложений в водной фазе продукции

скважины (или перекачиваемой жидкости), обеспечивающая в данной

системе требуемый (заданный) защитный эффект

св

– дебит скважины по воде, м

/сут (≈ т/сут)

исЗт

– масса (вес) ингибитора солеотложений для подачи в затрубное про-

странство скважины, кг

– скорость коррозии

Нв

– коэффициент распределения ингибитора коррозии между нефтью и водой

иК

– защитный эффект ингибирования ингибитора коррозии