Беттік активті заттардың қолданылуы

Беттік активті заттардың қолданылуы

Қанықтыратын флюидтары  бар тау жынысы фазаларының бөліну бетінің ауданы жетілген болып келеді. Қабатқа сулы ерітінділер түрінде берілетін беттік активті заттардың әрекеті БАЗ-дың сол берілген беттерде адсорбциалануына негізделген. Бұл тау жынысының, қабат суы мен мұнайдың молекулярлық-беттік қасиеттерінің анағұрлым өзгеруіне алып келеді. БАЗ-ға қойылатын талаптар төмендегідей: ығыстырғыш судың майлағыштық қабілетін жоғарылату; мұнай-газ шекарасындағы фаза аралық керілуді төмендету; жыныс бетінен мұнайды ығыстыру; мұнайды сулы фазада диспергирлеу.

Жалпы, мұнайды БАЗ суларымен ығыстыру механизмінің белгілі түсініктемелеріне сәйкес, айдалатын су құрамындағы БАЗ су-мұнай қоспалар қозғалысының каппилярлы кедергісін төмендету қажет және байланысқан мұнайды еркін, қозғалатын қабатта таратылған ағында тасымалдау қажет.

Әдістің техникалық-экономикалық көрсеткіштері БАЗ-дың кеуекті  ортада сіңірілу (адсорбция) белсенділігімен анықталады. Адсорбцияның жоғарғы мәні әдістің тиімділігін төмендетеді. Өйткені ол  реагент концентрациясын айдау ұңғыларының түп аймағына алып келеді. Сонымен қатар, қабат көлемінің көп бөлігі реагент әсерінен тыс қалады. Төменде кейбір реагенттер (қабат үлгісі – меншікті беті 1м²/г кварц құмы) үшін зертханалық жағдайларда анықталған адсорбция мәндері келтірілген (мг/г тау жынысына).

ОП-4    .   .   .   .   .         0,8                     Неонол    В     1020-30...... 0,3

ОП-7    .   .   .   .   .         1,6                     Неонол    В     1020-40....... 0,4

ОП-10       .   .   .   .      0,4-06                  Аркополь     .   .   .   .   .      1,7

Превоцел FO      . .          2,3                    Саополь       .   .   .   .   .      1,4

Превоцел WOFP-100      0,25                   Дисолван 1738   .   .   .     0,34

Неонол  2В  1315-9          0,7                     Катапин       .   .   .   .   .        6

Неонол   В 1416-12          0,6                    Проксанол  18     .   .   .      1,5

Негізгі БАЗ қасиеттері және оларды қолдану жағдайлары

 Мұнай бергіштікті арттыру мақсатында негізінен ионогенсіз және кейде анион класты БАЗ қолданылады. Кей жағдайда синергетикалық нәтиже алу үшін, не болмаса дефицит (тапшы) жоғары тиімді реагенттерді үнемдеу үшін олардың қоспасын айдайды, ол үшін тұрақты ығыстыру көрсеткішін сақтап қалу мақсатында анағұрлым қол жетімді заттарды қосады.

Синтезделген  БАЗ

ОП-10 р е а г е  н т і  - полимердистиллят негізіндегі полиэтиленгликольдің моноалкилфенилді эфирі, мұнай бергіштікті арттыру үшін қабатқа айдауға арналған. БАЗ-дың ионогенсіз класына, оксилэтилденген алкилфенол (полиэтиленгликольдің моноалкилфенилді эфирі) тобына жатады. Заттардың бұл тобын катализатор қатысында, мысалы сілті, этилен тотығының алкилфенолдармен конденсациясы нәтижесінде алады:

Химиялық формуласы  , мұндағы m=10-12, n=8-10.

Өнеркәсіптік БАЗ құрамындағы  негізгі заттың мөлшері шамамен 99%, ылғал – 0,5%.

1-кестеде ОП-10 реагентінің  сулы ерітіндісінің температура мен құрамына тәуелді тұтқырлық (мПа·с) мәндері келтірілген.

Кесте  1

Кестеден мынаны көруге болады: реагент мөлшері 40-60% болған кезде тұтқырлық күрт жоғарылайды, бұл өндірісте концентрлі ерітінділерді қыздыру қажеттілігін туғызады.

ОП-7 р е а г е  н т і – ОП-10 реагенті жататын топтың ионогенсіз БАЗ. Бұл олардың физикалық қасиеттерінің сапалық ұқсастығын көрсетеді. Сандық айырмашылықтар этилен тотығы тобының санында болып табылады. 2-кестеде ОП-7 мен ОП-10 салыстырмалы көрсеткіштері келтірілген.

Кесте 2

ОП-4 р е а г е н т і - ОП-10 реагенті жататын топтың ионогенсіз БАЗ. Этилен тотығы тобының саны  m=3-4.  Ол тығыздығы 1,03 г/см³ қоңыр түсті май тәрізді сұйықтық болып табылады. Минералды майларда, этанолда, бензолда жақсы ериді; диэтилді эфирде, уайт-спиртте, төртхлорлы көміртегінде еруі төмен; 20⁰С температурадағы суда ерігіштігі 0,01% құрайды.

Уфа мұнай институтының мәліметтері бойынша ОП-4 және ОП-10 реагенттерін мұнайда еріткен кезде, олар мұнайдың реологиялық қасиеттеріне елеулі әсер етеді – жылжудың шекті динамикалық кернеуін төмендетеді, құмтастарда сүзілу кезінде мұнайдың қозғалғыштық параметрін арттырады.

ОП-4 және ОП-10 сулы ерітінділерімен  байланысқан кездегі мұнай қасиеттерінің  өзгеруі, осы БАЗ-дың ерітіндіден  мұнай фазасына диффузиялануымен түсіндіріледі.

Превоцел W-ON, превоцел W-OF, конокс  J-109, тержитол реагенттері – ионогенсіз классты БАЗ-ы – мұнай бергіштікті арттыру мақсатында сулы ерітінді түрінде қабатқа айдау мүмкіндігіне сыналған. 3–кестеде осы реагенттер мен керосин ерітінділері шекарасындағы фаза аралық керіліс (мДж/м²) мәндері келтірілген.

Кесте 3

Аз ғана концентрация аймағында тержитол және превоцел W-OF реагенттері ең жоғарғы беттік активтілікке ие.

4-кестеде осы реагенттердің  физикалық-химиялық көрсеткіштері  келтірілген.

Кесте  4

Қарастырылып отырған реагенттер ОП-10 қарағанда анағұрлым жоғары адсорбция көрсеткішіне ие. 5-кестеде осы БАЗ ерітінділерінің тұтқырлық мәндері (мПа·с) келтірілген.

Кесте  5

ДС-РАС  реагенті – детергент рафинирленген алкиларилсульфонат – анион класты БАЗ, алкан- және алкилароматты сульфоқышқылдар тобының тұздары. Ол алкилароматты сульфоқышқылдардың натрий тұздарының ерітіндісі болып табылады.

С у л ь ф а н о л  НП-1 – пропилен тетрамерлеріне негізделген натрийалкилбензолсульфонат – анион класының БАЗ болып табылады және ДС-РАС реагенті жататын түрге жатады. Негізгі сипаттамалары төменде келтірілген.

Сульфанол НП-3 – парафиндердің  термиялық крекингісінің α-олефиндері негізіндегі натрий алкилбензолсульфонат – анион класының БАЗ және ДС-РАС  реагенті жататын түрге жатады. Химиялық формуласы НП-1 формуласына ұқсас.

ДС-РАС және НП-1 мен  НП-3 сульфанолдарының көрсеткіштері 6-кестеде  келтірілген

Кесте  6

1-суретте ионогенсіз  БАЗ ОП-7-мен  салыстырғандағы  ДС-РАС реагенті және сульфанолды сулау изотермалары көрсетілген.

Сурет 1. Парафин – ауа – сулы ерітінді – бу жүйесінде сулау изотермалары:

                           1 – ДС-РАС;        2 – сульфанол;       3 – ОП -77

ДС-РАС реагенттерін және сульфанолдарды, әдетте ионогенсіз класты БАЗ-мен араластырады. Төменде БАЗ  және олардың қоспаларының кварц  құмда адсорбциялану мәндері  келтірілген.

Келтірілген мәліметтер келесіні көрсетеді: аионды және ионогенсіз класстардың реагенттерін нақты  үйлестіру синергетикалық тиімді болып табылады. Бұл адсорбция белсенділігін төмендетуге және  беттік активтілікті арттыруға да алып келеді. Осы тиімділікті қолдану, мұнай ығыстыру дәрежесін сақтап қалып немесе оны арттыра отырып, қабаттағы БАЗ шығындарын төмендетуге мүмкіндік береді.

АФ9-10, АФ9-12  р е а  г е н т т е р і –  неонол деп аталатын пропиленнің  тримері негізіндегі оксоэтилденген моноалкилфенолдар. Мұнай бергіштікті арттыру мақсатында сулы ерітінді түрінде қабатқа берілетін ОП-10 реагентінің аналогі ретінде қолданылады. Реагенттердің сипаттамалары 7-кестеде келтірілген.

Кесте 7

Бұл реагенттер судА еритін реагенттер класына жататын болса да, олар органикалық ерітінділерде және мұнайда ери алады. Егер осы реагенттерді алдын-ала суда ерітіп алатын болсақ, онда олардың органикалық орталарда еру қасиеті күрт төмендейді. Еріткіштікті 50⁰С дейін қыздыру арқылы жоғарылатуға болады.

 АФ9-10, АФ9-12 реагенттері бұрғылау процесстерінде, соның ішінде майлағыш-салқындатқыш сұйықтықтар құрамында, сонымен қатар экономиканың басқа салаларында қолданылуы мүмкін. Улылығы бойынша өте қауіпті заттарға жатады, асқазанға тигенде жүйке жүйелері мен асқазан-ішек жолдарында қолайсыздық тудырады. Төгіп алғанда және реагент бүркілген жағдайда противогаз немесе ФА, ШБ-1, «Лепесток» шаңға қарсы маскаларын қолдану қажет. Реагент қасында ашық отты қолдануға тыйым салынады.

Өндірістің қосымша өнімдері мен қалдықтарынан алынған реагенттер

Бұндай реагенттерді қолдану, олардың қол астында болуымен, қабатқа ірі масштабты түрде әсер етуді ұйымдастыру мүмкіндігімен және өндіріс қалдықтарын утилизациялау проблемаларының шешілуімен ерекшеленеді. Қазіргі заманғы химиялық, мұнай химиялық және басқа да салалар, құрамында белгілі мөлшерде БАЗ-ы бар өнімдердің кең жиынтығын ұсынып отыр. Қиыншылық – оларды мұнай өндірудің нақты жағдайларына сәйкес таңдау болып тұр. Төменде, нақты зертханалық және өндірістік сынаулардан өткен төрт өнім қарастырылған.

ТОҚ (НОК) ө н і м і (төмен молекулалы органикалық қышқылдар) – құрамындағы негізгі зат – суда еритін карбонатты қышқылдар қоспасы болып табылады. Бұл мұнай өңдеу зауыттарының біреуінің синтетикалық майлы қышқылдар цехының қышқыл ағыны. Құрамындағы негізгі зат мөлшері 25% , өнімнің тығыздығы шамамен 1 г/см³.

ҚА (КС) ө н і м і (қышқыл ағындар)  - құрамындағы негізгі зат – шамамен 15% жоғары молекулалы органикалық қышқылдар, спирттер, альдегидтер мен кетондар қоспалары болып табылады.

2-суретте құрамында  ТОҚ және ҚА өнімдері бар  жүйелердің адсорбция изотермалары  келтірілген. ОП-10 реагентімен салыстыру келесіні көрсетеді: фаза аралық керілісті төмендетуде тең тиімділікті қамтамасыз ету үшін сулы ерітіндідегі ТОҚ және ҚА өнімдерінің концентрациялары анағұрлым жоғары (5-15 есе) болуы тиіс. Бұдан, ТОҚ және ҚА өнімдерін қабатқа айдау процесі тасымалдау, сақтау және қабат жүйесіне беру жұмыстарының  ірі масштабты технологиясын ұйымдастыруды талап етеді.

Жоғары концентрациялы жиек ретінде кеуекті кеңістік көлемінің 5-10% мөлшерде қабатқа айдалады.

Сурет 2. Химиялық реагенттің сулы ерітіндісі – мұнай жүйесіндегі беттік керіліс изотермалары:

1 – ТОҚ – Кудинов кен орнының мұнайы (t=60⁰C); 2 – ТОҚ – Мелекесс кен орнының мұнайы (t=20⁰C); 3 – ОП-10 – Кудинов кен орнының мұнайы (t=60⁰C); 4 – ҚА – Кудинов кен орнының мұнайы (t=60⁰C); 5 – ҚА – Мелекесс кен орнының мұнайы (t=20⁰C).

ОКМ ө н і м і – құрамында 55-тен 65%-ке дейін полиоксиэтилені бар жеңіл майлардың полиоксиэтиленді туындысы. Өнімнің активті бөлігі, қасиеттері бойынша ОП-10 реагентіне ұқсас, ионогенсіз класстың БАЗ болып табылады. ОКМ алу үшін қажетті бастапқы шикізат – этилен тотығын алу өндірісінің қосымша өнімі.

ОКМ – қату температурасы  төмен, салыстырмалы аз тұтқырлы сұйықтық. ОКМ-ң кварц құмында шекті адсорбциялану көрсеткіші ОП-10 қарағанда анағұрлым төмен болып келеді және ол 0,48-0,51 мг/м² құрайды.

АСҚ (АСС) ө н і м і – алкилсульфатты қоспа – дивинил (пенореагент) өндіру өнеркәсібінің қалдығы және бутан-бутиленді фракцияның көмірсутектерін алкилдеу өнеркәсібінің қалдығы болып табылатын алкилденген күкірт қышқылының өзара әрекеттесуі нәтижесіндегі өнім болып табылады. Бастапқы шикізаттар тапшы емес және арзан болып келеді. АСҚ-ның құрамы %, шамамен: алкилсульфаттар – 7-9%; сульфоқышқылдар – 4-6,2%.

Ығыстыру тиімділігі, АСҚ өнімінің құрамында болатын сульфоқышқылдардың су – мұнай шекарасында фаза аралық керілісті төмендету қабілетімен байланысты. Зертханалық зерттеулер келесіні көрсеткен: 100%-тік өнімді қабат моделінің кеуекті көлемінің 80-100% көлемінде жиек ретінде айдаған кезде максималды тиімділікті алуға болады.

АСҚ өнімін Ромашкинский кен орнының Миннибаев алаңына  айдаудың өнеркәсіптік тәжірибесінен келесіні көруге болады: бір мезгілде параллельді түрде 50м³ көбікті реагентті және 90м³ алкилденген күкірт қышқылын жібере отырып, АСҚ-ны айдау ұңғысының сағасында синтездеуге болады. Тәжірибе бір айдау ұңғысын және жеті мұнай ұңғыларын қамтыған. Көлемі 140м³ жиекті айдау нәтижесінде айдау ұңғыларының жұмысы жақсарған және мұнай ұңғыларының дебиті артып, сулану төмендеген. АСҚ-ның мұнай ығыстырғыш қасиетін бағалау жүргізілмеген, өйткені нақты қабаттар үшін анағұрлым ұзақ, әрі кең сынаулар қажет.

СНПХ-911 ө н і м  і – күкірт қышқылының жоғарғы майлылықты спирттермен өзара әрекеттесу өнімі. Кен орындарды игерудің бастапқы және соңғы кезеңдерінде мұнай бергіштікті арттыруға арналған. Реагенттің сипаттамасы төменде келтірілген:

СНПХ-911 ө н і м  і – күкірт қышқылы мен құрамында ароматты көмірсутектері  көп органикалық ерітінділердің өзара әрекеттесуінің өнімі. Суландыру әдістерін жетілдіруге, мұнай бергіштікті арттыруға арналған. Реагенттің сипаттамасы төменде келтірілген:

БАЗ ерітінділерін айдау технологиясы

Беттік активті заттарды айдаудың техникасы, технологиясы мен  оны ұйымдастыру анағұрлым қарапайым  болып келеді. Жалпы күрделі салымдардағы БАЗ айдау және сақтау жүйесіне салынған күрделі салымның үлесі бірнеше проценттен аспайды, ал өндірілетін мұнайдың өзіндік құнының өзгеруі пайдалану шығындарының жалпы қосындысының шамамен 15% құрайтын реагентке кеткен шығындарға тәуелді. БАЗ енгізу процесіне байланысты келесі технологиялық кезеңдер мен үрдістерді көрсетуге болады:

• реагент пен оны құраушыларды магистралды тасымалдау;
• орталықтандырылған сақтау жүйесі;
• мөлшерлеуіш қондырғыларға немесе ұңғыларға жеткізу;
• ұңғыларды, су құбырларын және басқа жабдықтарды БАЗ ерітінділерін айдауға дайындау;
• ұңғылар мен қабаттарды зерттеу;
• реагенттерді мөлшерлеуіш қондырғыда, ұңғыда, не болмаса басқа да өндірістік объектілерде араластыру және қыздыру;
• БАЗ-ын мөлшерлеу және оны айдалатын суға беру;
• БАЗ ерітіндісін мұнай қабатына айдау;
• айдау үрдісін бақылау және оны басқару.

Сонымен қатар, өндірістік жағдайларда айдалатын реагенттерді зертханалық сынаулардан өткізеді: БАЗ-дың суда ерігіштігі анықталады; БАЗ ерітіндісі – мұнай шекарасындағы  беттік керілістің өзгеруі; БАЗ-дың  жыныс бетінде адсорбциялануы анықталады. Сонымен бірге, пайдалану ұңғыларының өнімдеріндегі БАЗ концентрациясын бақылауды ұйымдастыру маңызды болып табылады.