Підвищення надійності експлуатації газоконденсатних родовищ в умовах вуглекислотної корозії і гідратоутворення із застосуванням комплексного інгібітору на основі бішофіту - Автореферат

Для попередження процесів гідратоутворення і корозії у системах видобування, збирання і підготовляння газу використовують різноманітні технології інгібування газопромислового обладнання свердловин та наземних комунікацій. Реалізація такого методичного підходу дозволить виявити й усунути причини ускладнень, спричинених нераціональним використанням бішофіту, здійснити антикорозійний та антигідратний захист газопромислового обладнання, а також розробити нові технологічні прийоми, які дозволять скоротити витрати інгібітору. Дисертаційна робота є фрагментом науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт Полтавського відділення Українського державного геологорозвідувального інституту на 2005 рік за темою 28ПВ «Розробити кошторисні норми на монтаж (демонтаж) додаткового обладнання та технологічні операції, супутніх бурінню, і випробування свердловин на нафту і газ» (№ДР 0107U009696), на 2007 рік за темою 31ПВ «Аналіз фонду ліквідованих (законсервованих) пошукових та розвідувальних свердловин, пробурених за бюджетні кошти, та розробка рекомендацій щодо їх використання» (№ДР 0107U009697). За результатами лабораторних експериментів розроблено нову рецептуру комплексного інгібітору гідратоутворення і корозії на основі бішофіту, яка включає (масова частка, %): магній хлорид - 23-25, амфотерну ПАР КАПБ - 0,1-0,2, катіонну ПАР КІ-1М - 0,1-0,2 та лимонну кислоту - 0,2-0,5. Технологічні аспекти антигідратного та антикорозійного захисту обладнання в системах видобування та підготовляння вуглеводневої сировини до транспортування із застосуванням комплексного інгібітору на основі бішофіту, що включає технології приготування і регенерації комплексного інгібітору та технологічні схеми його використання.У першому розділі розглянуто причини зниження надійності експлуатації газоконденсатних родовищ в умовах гідратоутворення та вуглекислотної корозії; проведено аналіз відомих способів попередження та ліквідації гідратів у промислових умовах, методів захисту від корозії; аналіз існуючих інгібіторів гідратоутворення та корозії. Аналіз сучасних інгібованих систем сольових інгібіторів, які пропонуються для попередження гідратоутворення та корозії свідчить про такі напрямки їх удосконалення: досягнення необхідного зниження температури гідратоутворення та швидкості корозії газопромислового обладнання; забезпечення сумісності з мінералізованими пластовими водами; зниження вартості інгібітору за рахунок використання недорогих вітчизняних реагентів. Основними критеріями при розробленні рецептури комплексного інгібітору на основі природного бішофіту прийняті такі: здатність знижувати рівноважну температуру гідратоутворення ?Т > 25; ступінь захисту від корозії - більше 90% (ГОСТ 9.506-87); низька вартість; сумісність з пластовими водами; можливість регенерації інгібітору в промислових умовах з малими втратами; нетоксичність; вибухо-та пожежобезпечність. Установлено, що при введенні до складу комплексного інгібітору на основі бішофіту як антиагломератного інгібітору гідратоутворення катіоноактивної ПАР КАПБ та КІ-1М, масова частка яких у розчині становить 0,1%, температура відкладання гідратів знижується на 6°С, гідрат формується на поверхні розчину та на стінках реактора. Результати проведених досліджень захисної дії ПАР показали, що у складі комплексного інгібітору гідратоутворення та корозії замість високоякісних імпортних інгібіторів корозії цілком можливо використовувати ПАР вітчизняного виробництва, що суттєво зменшує вартість інгібітору і не погіршує його технологічні властивості.Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, в якій, на підставі результатів експериментальних досліджень процесів гідратоутворення та корозії, розроблено та впроваджено технологію захисту газопромислового обладнання в агресивних умовах із використанням комплексного інгібітору на основі бішофіту. Аналіз сучасного стану застереження гідратоутворення і корозії газопромислового обладнання показав, що основою комплексного інгібітору гідратоутворення та корозії можуть бути розчини бішофіту з добавками амфотерних та катіонних ПАР. Установлено, що введення в розчин бішофіту амфотерної ПАР КАПБ забезпечує зниження температури відкладання гідратів на 6 °С та збільшення ступеня осадження CASO4 на 76,86%; катіоноактивної ПАР КІ-1М - високий ступінь (99,6%) захисту металу від корозії; лимонної кислоти - ступінь утримування іонів заліза 96,5%. Розроблено на основі розчинів бішофіту нову рецептуру комплексного інгібітору гідратоутворення і корозії OV-07, що включає (масова частка, %): магній хлорид - 23-25, амфотерну ПАР КАПБ - 0,1-0,2, катіонну ПАР КІ-1М - 0,1-0,2 та лимонну кислоту - 0,2-0,5. Показано, що використання інгібітору OV-07 забезпечує ступінь захисту газопромислового обладнання від корозії 96,4-97,5%, зниження рівноважної температури гідратоутворення на 5,2-6,7°С та підвищення допустимого порога засолення комплексного інгібітору у 1,4-1,6 раза порівняно з бішофітом.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, в якій, на підставі результатів експериментальних досліджень процесів гідратоутворення та корозії, розроблено та впроваджено технологію захисту газопромислового обладнання в агресивних умовах із використанням комплексного інгібітору на основі бішофіту. Одержано наступні основні висновки.

1. Аналіз сучасного стану застереження гідратоутворення і корозії газопромислового обладнання показав, що основою комплексного інгібітору гідратоутворення та корозії можуть бути розчини бішофіту з добавками амфотерних та катіонних ПАР.

2. Розроблено лабораторну установку та вдосконалено методику для дослідження гідратоутворення в динамічних умовах із використанням пропану як гідратоутворюючого газу, що дозволяє визначати ефективність інгібіторів гідратоутворення при низьких тисках (до 0,4 МПА).

3. Виконано комплекс лабораторних досліджень впливу поверхнево-активних речовин на антигідратні, корозійні та технологічні властивості розчинів бішофіту. Установлено, що введення в розчин бішофіту амфотерної ПАР КАПБ забезпечує зниження температури відкладання гідратів на 6 °С та збільшення ступеня осадження CASO4 на 76,86%; катіоноактивної ПАР КІ-1М - високий ступінь (99,6%) захисту металу від корозії; лимонної кислоти - ступінь утримування іонів заліза 96,5%.

4. Розроблено на основі розчинів бішофіту нову рецептуру комплексного інгібітору гідратоутворення і корозії OV-07, що включає (масова частка, %): магній хлорид - 23-25, амфотерну ПАР КАПБ - 0,1-0,2, катіонну ПАР КІ-1М - 0,1-0,2 та лимонну кислоту - 0,2-0,5. Показано, що використання інгібітору OV-07 забезпечує ступінь захисту газопромислового обладнання від корозії 96,4-97,5%, зниження рівноважної температури гідратоутворення на 5,2-6,7°С та підвищення допустимого порога засолення комплексного інгібітору у 1,4-1,6 раза порівняно з бішофітом.

5. Запропоновано технологічні схеми використання комплексного інгібітору гідратоутворення та корозії на основі бішофіту OV-07, які включають напівзамкнений і повний цикли застосування. Розроблено спосіб приготування комплексного інгібітору гідратоутворення та корозії OV-07. Для відновлення антигідратних, антикорозійних та технологічних властивостей комплексного інгібітору запропоновано використання теплового та хімічного способів його регенерації, що дозволяють знизити витрати інгібітору на 85%.

6. Технологічні схеми антигідратного та антикорозійного захисту впроваджено на Кавердинському газоконденсатному родовищі. Промислові випробування свідчать, що приготування комплексного інгібітору гідратоутворення та корозії запропонованим способом забезпечує скорочення терміну підготовки бішофіту у 4 рази, підвищення ступеня видалення кальцій сульфату у 7,5 рази, при цьому обєм осаду зменшився у 3 рази, ступінь захисту за даними корозійних досліджень становить 98,4%, ступінь утримування іонів заліза - 97,6%. Економія за прямими витратами у результаті хімічної регенерації інгібітору становить 280 грн./м3, теплової - 450 грн./м3. Економічний ефект від впровадження технологічних схем використання комплексного інгібітору на основі бішофіту на свердловині 2 Кавердинського ГКР становить 356,1 тис. грн.

1. Дмитренко В.І. Технологічні основи підготовки розчину бішофіту до застосування в процесах видобування та підготовки газу до транспортування / В.І. Дмитренко // Нафтова і газова промисловість. - 2008. - №2. - С. 38-39.

2. Можливість використання природних пластових розсолів як інгібіторів гідратоутворення / В.І. Дмитренко, І.Г. Зезекало, В.М. Світлицький [та ін.] // Інтегровані технології та енергозбереження. - Харків: НТУ «ХПІ». - 2006. - №4. - С. 75-79.

3. Дмитренко В.І. Підвищення надійності експлуатації газоконденсатних родовищ шляхом використання комплексних інгібіторів корозії і гідратоутворення / В.І. Дмитренко, І.Г. Зезекало, О.О. Іванків // Проблеми нафтогазової промисловості: зб. наук. праць. Вип. 5./ гол. редактор Д.О. Єгер. - К.: «Науканафтогаз», 2007. - С. 307-311.

4. Використання промивальної рідини для підвищення якості розкриття покладів газу / В.І. Дмитренко, І.Г. Зезекало, О.О. Іванків [та ін.] // Зб. наукових праць Українського державного геологорозвідувального інституту. - 2007. - №4. - С. 227-229.

5. Дмитренко В.І. Перспективи створення нових інгібіторів гідратоутворення на основі бішофіту / В.І. Дмитренко, І.Г. Зезекало, О.О. Іванків // Нафтова і газова промисловість. - 2008. - №3. - С. 41-43.

6. Патент №32753 Україна, МПК(2006) Е21В 43/11. Спосіб підготовки та приготування комплексного інгібітору гідратоутворення та корозії OV-07 // Дмитренко В.І.; заявник і власник Український державний геологорозвідувальний інститут. - №u2008 01113; заявл. 30.01.2008 р.; опубл. 26.05.2008, Бюл. №10.

7. Пат. №32435 Україна, МПК(2006) Е21В 37/00 Е21В 43/11. Спосіб антигідратного та антикорозійного захисту обладнання газових та газоконденсатних свердловин // Дмитренко В.І., Зезекало І.Г., Іванків О.О.; заявник і власник Український державний геологорозвідувальний інститут. - №u2008 01114; заявл. 30.01.2008 р.; опубл. 12.05.2008, Бюл. №9.

8. Пат. №32436 Україна, МПК(2006) Е21В 43/11. Комплексний інгібітор гідратоутворення та корозії OV-07 / Дмитренко В.І., Зезекало І.Г., Іванків О.О.; заявник і власник Український державний геологорозвідувальний інститут. - №u2008 01115; заявл. 30.01.2008 р.; опубл.12.05.2008, Бюл. №9.

9. Зезекало І. Дослідження динаміки зміни швидкості корозії в розчинах бішофіту різної концентрації в залежності від температури / І. Зезекало, В. Дмитренко // Збірник наукових праць регіонального семінару «Менделєєвські читання», 28 березня 2007. - Полтава : ПДПУ, 2007. - С.74-77.

10. Дмитренко В.И. Комплексный ингибитор гидратообразования и коррозии на основе бишофита / В.И. Дмитренко, И.Г. Зезекало, О.А. Иванкив // Nauka, technika i technologia w rozwoju poszukiwan i wydobycia weglowodorow w warunkach ladowych i morskich : wydanie konferencyjne [Geopetrol 2008], (Zakopane, 15.09-18.09 2008) / Instytut Nafty I Gazu w Krakowie. - Krakow, 2008. - S. 967-972.

11. Дмитренко В.І. Вплив поверхнево-активних речовин на кристалізацію кальцій сульфату / В.І. Дмитренко // Тези доповідей ІІІ Міжнародної науково-технічної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Хімія і сучасні технології», 22-24 травня 2007. - Дніпропетровськ : УДХТУ, 2007. - С. 29.

12. Дмитренко В.І. Вплив поверхнево-активних речовин на умови гідратоутворення пропану / В.І. Дмитренко // Тези доповідей IV Міжнародної науково-технічної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Хімія і сучасні технології», 22-24 квітня 2009. - Дніпропетровськ : УДХТУ, 2009. - С. 43.