Промысловая химия в нефтегазовой отрасли
Покупка
Издательство:
Профессия
Автор:
Келланд Малкольм А.
Пер. под. ред.:
Магадова Любовь Абдулаевна
Год издания: 2015
Кол-во страниц: 608
Дополнительно
Вид издания:
Практическое пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-91884-065-8
Артикул: 642877.02.99
В обновленном издании представлен широкий ассортимент промысловой химии для нефтегазовой отрасли на основе многочисленных разработок, патентов, стандартов SPE. Рассмотрены состав, структура, свойства и область применения реагентов в зависимости от решения задач для бурения, добычи и транспортировки. Даны рекомендации по анализу и выбору реагентов с целью увеличения отдачи пласта, минимизации экологических загрязнений, уменьшения общих затрат. В специальных главах рассмотрены использование пенообразователей для обезвоживания газовых скважин, применение ингибиторов коррозии, поглотителей кислорода и сероводорода, флокулянтов, улучшение составов реагентов и технологий для стимулирования извлечения и поддержания качества нефти и газа.
Книга предназначена специалистам по промысловой химии, добыче и транспортировке нефти и газа, сервисных компаний, разработчикам и поставщикам реагентов, студентам профильных специальностей.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 21.03.01: Нефтегазовое дело
- ВО - Магистратура
- 21.04.01: Нефтегазовое дело
- ВО - Специалитет
- 21.05.04: Горное дело
- 21.05.06: Нефтегазовые техника и технологии
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Санкт-Петербург 2015 Промысловая химия в нефтегазовой отрасли Перевод с английского языка 2-го издания под редакцией Л. А. Магадовой малкольм а. Келланд ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
УДК 665.62 ББК 33.36 Малкольм А. Келланд К34 Промысловая химия в нефтегазовой отрасли : пер. с англ. яз. 2-го изд.; под ред. Л. А. Магадовой. — СПб. : ЦОП «Профессия», 2015. — 608 с., ил. ISBN 978-5-91884-065-8 ISBN 978-1-4398-7379-3(англ.) В обновленном издании представлен широкий ассортимент промысловой химии для нефтегазовой отрасли на основе многочисленных разработок, патентов, стандартов SPE. Рассмотрены состав, структура, свойства и область применения реагентов в зависимости от решения задач для бурения, добычи и транспортировки. Даны рекомендации по анализу и выбору реагентов с целью увеличения отдачи пласта, минимизации экологических загрязнений, уменьшения общих затрат. В специальных главах рассмотрены использование пенообразователей для обезвоживания газовых скважин, применение ингибиторов коррозии, поглотителей кислорода и сероводорода, флокулянтов, улучшение составов реагентов и технологий для стимулирования извлечения и поддержания качества нефти и газа. Книга предназначена специалистам по промысловой химии, добыче и транспорти ровке нефти и газа, сервисных компаний, разработчикам и поставщикам реагентов, студентам профильных специальностей. УДК 665.62 ББК 33.36 ISBN 978-1-4398-7379-3 (англ.) ISBN 978-5-91884-065-8 © 2014 by Taylor & Francis Group, LLC © ЦОП «Профессия», 2015 © Перевод, оформление: ЦОП «Профессия», 2015 All Rights Reserved. Authorized translation from English language edition published by CRC Press, an imprint of Taylor & Francis Group LLC. Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав. Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Оглавление Предисловие к русскому изданию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Предисловие ко второму изданию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Предисловие к первому изданию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Об авторе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1. ВВеДение и ПрОБлеМы эКОлОгии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.1. Общие сведения о химическом составе добываемой нефти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 1.2. Факторы, влияющие на выбор нефтепромысловых реагентов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 1.2.1. Закачка реагента, участки закачки и другие способы введения реагента . . . . . . 27 1.2.1.1. При каком участке закачки реагента максимально увеличивается эффективность обработки? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30 1.2.1.2. Достаточно ли время пребывания реагента на линии процесса для качественной обработки? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30 1.2.1.3. Совместим ли реагент с температурой на участке закачки? . . . . . . . . .30 1.2.1.4. Совместим ли реагент с флюидами, в которые закачивается? . . . . . . .30 1.2.1.5. Не приведет ли реагент к нежелательным побочным эффектам в нагнетательном, сборном или нефтехимическом оборудовании . . .31 1.2.1.6. Повлияет ли реагент на эффективность других нефтепромысловых реагентов? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31 1.2.1.7. Вязкость и проблемы прокачки на линии нагнетания . . . . . . . . . . . . .32 1.3. Природоохранные и экотоксилогические нормативы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32 1.3.1. Экологические нормативы OSPAR для нефтепромысловых реагентов . . . . . . . . 33 1.3.2. Нормативы европейского регламента REACH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 1.3.3. Экологические нормативы США . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 1.3.4. Экологические нормативы в других регионах мира . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 1.4. Разработка более экологически безопасных реагентов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38 1.4.1. Накопление токсичных веществ живыми организмами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 1.4.2. Уменьшение токсичности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 1.4.3. Биохимическое разложение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 1.5. Ртуть и мышьяк . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47 2. БОрьБА с ВОДОПритОКОМ и гАзОВыДелениеМ . . . . . . . . . . . . . . . . 52 2.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52 2.2. Смолы и эластомеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53 2.3. Неорганические гели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54 2.4. Гели из сетчатых органических полимеров для длительной изоляции . . . . . . . . . . . . . . .56 2.4.1. Нагнетание полимера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2.4.1.1. Сшивание содержащих карбоксилат полиакриламидов и биополимеров ионами металлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58 2.4.1.2. Гели из натуральных полимеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60 2.4.1.3. Органическое сшивание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61 2.4.1.4. Гели на основе поливинилового спирта или поливиниламинов . . . . .64 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
оглавление 6 2.4.1.5. Проблемы, связанные с изоляцией водоносных горизонтов полимерными гелями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65 2.4.1.6. Другие улучшения гелей из сшитых полимеров . . . . . . . . . . . . . . . . . .66 2.4.2. Полимеризация мономеров в условиях пласта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 2.5. Гели на основе вязкоупругого поверхностно-активного вещества . . . . . . . . . . . . . . . . . .67 2.6. Уплотняющая добавка неравномерного распределения проницаемости или модификатор относительной проницаемости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68 2.6.1. Эмульсионные гели, используемые в качестве DPR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 2.6.2. Гидрофильные полимеры, используемые в качестве RPM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 2.6.2.1. Типы полимерных RPM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70 2.6.2.2. Гидрофобно модифицированные синтетические полимеры в качестве RPM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72 2.6.2.3. RPM из сшитых полимеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74 2.6.2.4. Вязкоупругие RPM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75 2.7. Борьба с водопритоками при помощи микрочастиц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75 2.8. Термически чувствительные водорастворимые полимеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77 2.9. Полимеры, набухающие в воде . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78 2.10. Изоляция газоносных горизонтов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79 3. БОрьБА с сОлеОтлОженияМи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 3.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91 3.2. Типы солеотложений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 3.2.1. Отложения карбоната кальция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 3.2.2. Сульфатные отложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 3.2.3. Сульфидные отложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 3.2.4. Отложения хлорида натрия (галита) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 3.2.5. Смешанные отложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 3.3. Нехимические методы борьбы с солеотложениями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97 3.4. Торможение образования солеотложений карбонатов и сульфатов группы II . . . . . . . .99 3.4.1. Полифосфаты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 3.4.2. Эфиры фосфорной кислоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 3.4.3. Неполимерные фосфонаты и аминофосфонаты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 3.4.4. Полифосфонаты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 3.4.5. Фосфинополимеры и полифосфинаты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 3.4.6. Поликарбоксилаты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 3.4.6.1. Биоразлагаемые поликарбоксилаты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .113 3.4.7. Полисульфонаты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 3.5. Замедление сульфидных солеотложений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117 3.6. Замедление галитных отложений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119 3.7. Методы применения ингибиторов солеотложений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121 3.7.1. Непрерывное дозирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 3.7.2. Обработка ингибитором солеотложений с закачиванием в пласт под давлением . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 3.7.2.1. Комбинирование обработки с закачкой под давлением ингибитора солеотложений с другими видами обработки скважин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
оглавление 7 3.7.3. Ингибиторы солеотложений в безводной или твердой фазе для закачки под давлением . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 3.7.3.1. Нефтесмешиваемые ингибиторы солеотложений . . . . . . . . . . . . . . .132 3.7.3.2. Полностью безводные ингибиторы солеотложений в смесях органических растворителей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132 3.7.3.3. Эмульгированные ингибиторы солеотложений . . . . . . . . . . . . . . . . .133 3.7.3.4. Твердофазные ингибиторы солеотложений (для закачки под давлением и иных способов обработки) . . . . . . . .133 3.7.4. Размещение ингибитора солеотложений при обработке пласта под давлением . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 3.8. Тестирование производительности ингибиторов солеотложений . . . . . . . . . . . . . . . . .136 3.9. Удаление солеотложений химическими способами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140 3.9.1. Удаление карбонатных отложений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 3.9.2. Удаление сульфатных отложений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 3.9.3. Удаление сульфидных отложений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 3.9.4. Удаление свинцовых солеотложений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147 4. БОрьБА с ОтлОженияМи АсфАльтенОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 4.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .174 4.2. Диспергенты и ингибиторы асфальтенов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .179 4.3. Низкомолекулярные неполимерные диспергенты асфальтенов . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183 4.3.1. Низкополярные неполимерные ароматические амфифильные (дифильные) вещества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 4.3.2. Неполимерные поверхностно-активные вещества на основе сульфоновой кислоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 4.3.3. Другие неполимерные диспергенты асфальтенов с кислотными головными группами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 4.3.4. Диспергенты асфальтенов на основе амидных и имидных неполимерных поверхностно-активных веществ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 4.3.5. Диспергенты асфальтенов на основе алкилфенолов и аналогичных веществ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 4.3.6. Ион-парные поверхностно-активные вещества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 4.3.7. Прочие неполимерные диспергенты асфальтенов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 4.4. Олигомерные (смолистые) и полимерные ингибиторы асфальтенов . . . . . . . . . . . . . .197 4.4.1. Олигомеры алкилфенольных/альдегидных смол . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 4.4.2. Полиэфирные и полиамидные/имидные ингибиторы асфальтенов . . . . . . . . . 201 4.4.3. Другие полимерные ингибиторы асфальтенов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 4.5. Общие сведения о диспергентах и ингибиторах асфальтенов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .208 4.6. Растворители асфальтенов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .208 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .212 5. КислОтнАя ОБрАБОтКА Для стиМУлирОВАния ПритОКА . . . . . 223 5.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .223 5.2. Кислотный гидравлический разрыв карбонатных пластов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .224 5.4. Кислоты, применяемые для кислотной обработки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .225 5.4.1. Кислоты для карбонатных пластов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
оглавление 8 5.4.2. Кислота для песчаных коллекторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 5.5. Потенциальное ухудшение эксплуатационных характеристик коллектора в результате кислотной обработки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .228 5.6. Добавки для кислотной обработки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .229 5.6.1. Ингибиторы коррозии для кислотной обработки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 5.6.1.1. Общие сведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .229 5.6.1.2. Ингибиторы коррозии на основе азота . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .230 5.6.1.3. Кислородосодержащие ингибиторы коррозии, включая ингибиторы с ненасыщенными связями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .232 5.6.1.4. Ингибиторы коррозии, содержащие серу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .236 5.6.2. Регуляторы содержания железа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 5.6.3. Гидрофильные агенты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 5.6.4. Другие реагенты, возможные для применения при кислотной обработке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 5.7. Размещение реагентов кислотной обработки в интервале скважины . . . . . . . . . . . . . .242 5.7.1. Отклонители потока на основе твердых частиц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 5.7.2. Отклонители потока на основе полимерных гелей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 5.7.3. Пенные отклонители потока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 5.7.4. Вязкоупругие поверхностно-активные вещества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 5.8. Размещение жидкостей кислотной обработки в пласте . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .254 5.8.1. Гидрофобные поверхностно-активные вещества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 5.8.2. Слабые органические кислоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 5.8.3. Слабые фторированные агенты для кислотной обработки терригенного пласта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 5.8.4. Буферные кислоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 5.8.5. Загущенные или вязкие кислоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 5.8.6. Пенокислоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 5.8.7. Термочувствительные кислотообразующие реагенты и ферменты . . . . . . . . . . 257 5.8.8. Эмульгированные кислоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .260 6. ПреДОтВрАщение ВынОсА ПесКА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 6.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .272 6.2. Предотвращение выноса песка химическими методами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .272 6.2.1. Укрепление пластов при помощи смол . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 6.2.2. Укрепление пластов посредством органосиланов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 6.2.3. Другие методы химического укрепления пластов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .276 7. МерОПриятия ПО ПреДОтВрАщению ОтлОжения сОлей нАфтенОВых КислОт и сОлей ДрУгих КАрБОнОВых КислОт . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .279 7.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .279 7.2. Предотвращение отложения солей нафтеновых кислот посредством использования кислот . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .281 7.3. Ингибиторы нафтената низкой дозировки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .282 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .285 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
оглавление 9 8. ингиБирОВАние сКОрОсти КОррОзии МетАллА В ПрОцессе ДОБычи нефти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 8.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .287 8.2. Способы контроля за скоростью коррозии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .290 8.3. Ингибиторы коррозии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .291 8.4. Пленкообразующие ингибиторы коррозии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .293 8.4.1. Как действуют пленкообразующие ингибиторы коррозии . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 8.4.2. Тестирование ингибиторов коррозии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 8.4.3. Меры по разработке более экологически безопасных пленкообразующих ингибиторов коррозии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 8.4.4. Классы пленкообразующих ингибиторов коррозии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 8.4.4.1. Фосфатные эфиры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .300 8.4.4.2. Аминные соли (поли)карбоновых кислот . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .301 8.4.4.3. Четвертичный аммоний и иминиевые соли и цвиттерионные соединения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .301 8.4.4.4. Амидоамины и имидазолины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .306 8.4.4.5. Амиды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .311 8.4.4.6. Полигидроксильные и этоксилированные амины/амиды . . . . . . .312 8.4.4.7. Другие гетероциклические соединения азота . . . . . . . . . . . . . . . . . .313 8.4.4.8. Соединения серы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .313 8.4.4.9. Водорастворимые ингибиторы коррозии на основе полиаминокислот и других полимеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .316 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .318 9. ПреДОтВрАщение ОБрАзОВАния гАзОгиДрАтОВ . . . . . . . . . . . . . . 328 9.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .328 9.2. Химическое предотвращение гидратной закупорки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .331 9.2.1. Термодинамические ингибиторы гидратообразования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332 9.2.1.1. Эксплуатационные вопросы, связанные с термодинамическими ингибиторами гидратообразования . . . . .336 9.2.2. Кинетические ингибиторы гидратообразования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337 9.2.2.1. Введение в кинетические ингибиторы гидратообразования и механизмы их действия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .337 9.2.2.2. Кинетические ингибиторы гидратообразования на основе виниллактамных полимеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .341 9.2.2.3. Кинетические ингибиторы гидратообразования на основе сверхразветвленного полиамидоэфира . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .346 9.2.2.4. Совместимость кинетических ингибиторов гидратообразования с другими химическими веществами, используемыми при добыче . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .348 9.2.2.5. Полимерные кинетические ингибиторы гидратообразования на основе пироглутамата . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .349 9.2.2.6. Кинетические ингибиторы гидратообразования на основе поли(ди)алкил(мет)акриламида . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .349 9.2.2.7. Другие классы кинетических ингибиторов гидратообразования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .351 9.2.2.8. Тестирование производительности кинетических ингибиторов гидратообразования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .355 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
оглавление 10 9.2.2.9. Повторная переработка или утилизация кинетических ингибиторов гидратообразования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .358 9.2.3. Антиагломеранты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 9.2.3.1. Эмульсирующие антиагломеранты, используемые в трубопроводах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .360 9.2.3.2. Гидратофильные трубопроводные антиагломеранты . . . . . . . . . . . .361 9.2.3.3. Тестирование производительности трубопроводных антиагломерантов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .367 9.2.3.4. Природные поверхностно-активные вещества и не образующие гидратные пробки виды нефти . . . . . . . . . . . . . . .368 9.2.3.5. Антиагломеранты, используемые в газовых скважинах . . . . . . . . .369 9.3. Удаление газогидратных пробок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .370 9.3.1. Использование термодинамических ингибиторов гидратообразования . . . . . 371 9.3.2. Теплогенерирующие химические вещества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .372 10. ПреДОтВрАщение ОБрАзОВАния ОтлОжений ПАрАфинОВ (ПАрАфинОВОгО ВОсКА) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 10.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .389 10.1.1. Отложение парафинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391 10.1.2. Увеличение вязкости и гелеобразование парафинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392 10.2. Стратегии предотвращения образования отложения парафина . . . . . . . . . . . . . . . . . . .393 10.3. Удаление парафиновых отложений с помощью химических веществ . . . . . . . . . . . . . .396 10.3.1. Промывка скважины горячей нефтью и связанные с ней методы . . . . . . . . . . . 396 10.3.2. Растворители для удаления парафиновых отложений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 10.3.3. Наборы термохимических реагентов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398 10.4. Химическое предотвращение отложения парафинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .401 10.4.1. Методы испытания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401 10.4.2. Ингибиторы отложения парафинов и депрессорные присадки . . . . . . . . . . . . . 403 10.4.3. Полимеры и сополимеры этилена . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407 10.4.4. Гребенчатые полимеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408 10.4.4.1. Метакрилатные эфирные полимеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .408 10.4.4.2. Сополимеры малеинового ангидрида . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .411 10.4.5. Разные полимеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414 10.4.6. Диспергаторы парафинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417 10.4.7. Полярные фракции сырой нефти в качестве реагентов для снижения гидравлических потерь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419 10.4.8. Методы ввода в действие ингибиторов образования отложения парафинов и депрессорных присадок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .421 11. ДеэМУльгАтОры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431 11.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .431 11.2. Методы деэмульгирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .433 11.3. Деэмульгаторы нефтеводяных суспензий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .434 11.3.1. Теория и практика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434 11.3.2. Методы испытаний и параметры выбора деэмульгатора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436 11.3.3. Классы нефтеводяных деэмульгаторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
оглавление 11 11.3.3.1. Полиалкоксилатные блок-сополимеры и производные эфиров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .440 11.3.3.2. Алкоксилаты алкилфенолальдегидных смол . . . . . . . . . . . . . . . . . . .441 11.3.3.3. Полиалкоксилаты полиолов или глицидилэфиров . . . . . . . . . . . . .444 11.3.3.4. Полиаминполиалкоксилаты и связанные с ними катионные полимеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .445 11.3.3.5. Производные полиуретанов (карбаматов) и полиалкоксилатов . .446 11.3.3.6. Гиперразветвленные полимеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .447 11.3.3.7. Виниловые полимеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .447 11.3.3.8. Полисиликоны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .448 11.3.3.9. Деэмульгаторы с улучшенной способностью к биологическому разложению . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .449 11.3.3.10. Деэмульгаторы двойного назначения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .452 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .454 12. ПреДОтВрАщение ПенООБрАзОВАния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460 12.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .460 12.2. Антивспенивающие агенты и пеногасители . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .460 12.2.1. Силиконы и фторосиликоны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 12.2.2. Полигликоли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .465 13. флОКУлянты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468 13.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .468 13.2. Теория флокуляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470 13.3. Флокулянты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470 13.3.1. Проверка эксплуатационных параметров флокулянтов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 13.3.2. Катионные полимеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 13.3.2.1. Полимеры на основе диаллилдиметиламмонийхлорида . . . . . . . . .474 13.3.2.2. Катионные полимеры на основе акриламида или акрилатов . . . . .475 13.3.2.3. Другие катионные полимеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .477 13.3.2.4. Экологически чистые катионные полимерные флокулянты . . . . .479 13.3.2.5. Дитиокарбаматы: псевдокатионные полимерные флокулянты с хорошими экологическими свойствами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .481 13.3.3. Анионные полимеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482 13.3.4. Амфотерные полимеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .483 14. БиОциДы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488 14.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .488 14.2. Химические вещества для предотвращения образования бактерий . . . . . . . . . . . . . . .491 14.3. Биоциды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .493 14.3.1. Окисляющие биоциды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 14.3.2. Неокисляющие органические биоциды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496 14.3.2.1. Альдегиды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .497 14.3.2.2. Четвертичные фосфониевые соединения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .499 14.3.2.3. Четвертичные аммониевые соединения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .502 14.3.2.4. Катионные полимеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .503 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
оглавление 12 14.3.2.5 Органические бромиды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .504 14.3.2.6. Метронидазол . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .505 14.3.2.7. Изотиазолоны (или изотиазолиноны) и тионы . . . . . . . . . . . . . . . .505 14.3.2.8. Органические тиоцианаты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .506 14.3.2.9. Фенолы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .507 14.3.2.10. Алкиламины, диамины и триамины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .507 14.3.2.11. Дитиокарбаматы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .508 14.3.2.12. 2-децилтиоэтанамин и его гидрохлорид . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .508 14.3.2.13. Производные триазина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .509 14.3.2.14. Оксазолидины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .509 14.3.2.15. Особые классы поверхностно-активных веществ . . . . . . . . . . . . . .509 14.4. Биостаты (управление «биоцидами», или ингибиторами метаболизма) . . . . . . . . . . . .510 14.4.1. Антрахинон в качестве биоцидного контроля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510 14.4.2. Обработка нитратами и нитритами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511 14.4.3. Другие биостаты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513 14.5. Резюме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .514 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .514 15. ПОглОтители серОВОДОрОДА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524 15.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .524 15.2. Нерегенеративные поглотители H2S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .527 15.2.2. Окислители . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528 15.2.3. Альдегиды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529 15.2.4. Продукты реакции альдегидов и аминов, в особенности триазины . . . . . . . . . 533 15.2.5. Карбоксилаты металлов и хелаты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537 15.2.6. Другие продукты на основе амина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538 15.3. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .540 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .541 16. ПОглОтители КислОрОДА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547 16.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .547 16.2. Виды поглотителей кислорода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .547 16.2.1. Соли дитионита . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548 16.2.2. Гидразиновые и гуанидиновые соли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548 16.2.3. Гидроксиламины и оксимы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549 16.2.4. Активированные альдегиды и соединения полигидроксила . . . . . . . . . . . . . . . 550 16.2.5. Каталитическое гидрирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551 16.2.6. Энзимы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551 16.2.7. Реагенты на основе сульфидированного железа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551 16.2.8. Бисульфиты, метабисульфиты и сульфитные соли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .553 17. АнтифриКциОнные ПрисАДКи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556 17.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .556 17.2. Механизмы действия антифрикционных присадок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .559 17.3. Нефтерастворимые антифрикционные присадки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .561 17.3.1. История вопроса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
оглавление 13 17.3.2. Нефтерастворимые полимерные антифрикционные присадки . . . . . . . . . . . . . 561 17.3.2.1. Антифрикционные присадки на основе полиалкена (полиолефина) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .562 17.3.2.2. Антифрикционные присадки на основе эфира полиметакриловой кислоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .564 17.3.2.3. Другие нефтерастворимые полимерные антифрикционные присадки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .566 17.3.2.4. Преодоление трудностей, связанных с обращением, подачей с помощью насоса и закачкой сверхвысокомолекулярных полимерных антифрикционных присадок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .566 17.3.2.5. Нефтерастворимые полимерные антифрикционные присадки в многофазном потоке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .568 17.3.3. Нефтерастворимые поверхностно-активные антифрикционные присадки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568 17.4. Водорастворимые антифрикционные присадки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .569 17.4.1. Водорастворимые полимерные антифрикционные присадки . . . . . . . . . . . . . . 569 17.4.1.1. Полисахариды и производные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .570 17.4.1.2. Полиэтиленоксидные антифрикционные присадки . . . . . . . . . . . .571 17.4.1.3. Антифрикционные присадки на основе акриламида . . . . . . . . . . . .572 17.4.2. Водорастворимые поверхностно-активные антифрикционные присадки . . . 575 17.4.3. Снижение сопротивления и ингибирование коррозии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 579 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .580 18. хиМичесКие ВещестВА Для ПрОВеДения гиДрОисПытАний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587 18.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .587 18.2. Составы для гидроиспытаний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .588 18.2.1. Биоциды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590 18.2.2. Поглотители кислорода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591 18.2.3. Ингибитор коррозии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591 18.2.4. Красители . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591 18.2.5. Другие химические вещества, применяемые при гидроиспытаниях . . . . . . . . 592 18.2.6. Разработки, благоприятные для окружающей среды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593 19. ПенООБрАзОВАтели Для ОБезВОжиВАния гАзОВых сКВАжин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595 19.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .595 19.2. Свойства и классы пенообразователей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .595 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .597 ПрилОжение 1: эКОлОгичесКие нОрМы OSPAR Для нефтеПрОМыслОВых хиМичесКих ВещестВ . . . . . . . . . . . . . . . 599 A.1. Экотоксикологические правила Великобритании и Нидерландов в Северном море 603 А.2. Норвежские офшорные экотоксикологические нормативы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .604 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .606 ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Предисловие к русскому изданию В предлагаемой читателю книге собран актуальный на сегодняшний день материал по разработке и применению реагентов для нефтегазодобычи и транспорта углеводородов. Представлены основные классы химических веществ, применяющихся для этой цели, куда входят как простые соединения, например неорганические кислоты, необходимые для кислотных обработок, соли, используемые для глушения, спирты, известные как растворители или ингибиторы гидратообразования, так и востребованные для различных процессов сложные органические соединения, такие как поверхностно-активные вещества, полимеры, смолы и др. Уникальность издания в том, что автор предлагает читателю не только товарные на звания и характеристики реагентов, но и их химическую суть — представлены структурные формулы реагентов различных классов, показано как работают различные модификации и составы на их основе. Эти материалы автор получил в первую очередь при анализе огромного объема патентной информации по разработке и применению реагентов. Рассмотрен широкий ассортимент продуктов для нефтепромысловой химии, куда входят реагенты для борьбы с осложнениями при добыче углеводородов: деэмульгаторы, флокулянты, биоциды, ингибиторы коррозии, солеобразования, отложения парафинов, асфальтенов, газогидратов, поглотители кислорода и сероводорода, антифрикционные присадки, антивспениватели, а также реагенты, применяемые в технологиях стимуляции нефтегазодобычи, таких как кислотные обработки, ограничение водопритоков и газовыделения, крепление песка, удаление при помощи пенообразователей жидкости с забоя газовых скважин. Кроме того представлены экологические аспекты применения этих продуктов. Эта книга может быть полезна специалистам нефтяных и газовых компаний, сервис ных организаций, научно-исследовательских центров, разработчикам и поставщикам реагентов, а также студентам различных специальностей нефтяных и химических вузов, изучающим нефтепромысловую химию. Л. А. Магадова, доктор технических наук, профессор кафедры технологии химических веществ для нефтяной и газовой промышленности РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Предисловие ко второму изданию Я хотел бы поблагодарить читателей, приобретших первое издание этой книги. На деюсь, что она оказалась полезной. Выражаю благодарность и тем, кто прислал мне свои отклики, большинство из которых оказались положительными и сподвигли меня на выпуск обновленного издания. В втором издании содержатся библиографические ссылки вплоть до осени 2013 г. С момента выпуска первого издания прошло только четыре с половиной года, но за это время отмечен значительный прогресс в научных изысканиях и практическом применении нефтепромысловых реагентов. Например, количество библиографических ссылок возросло почти на 50%, и почти все они датированы 2009 г. и позднее. В своей работе (M. A. Kelland, «Production Chemicals and Their Future», Chemistry in the Oil Industry XIIINew Frontiers, Manchester, UK, November 2013) я отметил новые тенденции в разработке нефтепромысловых реагентов. Для более удобного поиска новых статей все новые ссылки добавлены после перечня ссылок предыдущего издания. Так, к примеру, в главе 1 ссылки 1–54 являются ссылками из первого издания, а ссылки 55–96 добавлены во второе. Кроме обновленных сведений в каждой главе был расширен и выделен в отдельную главу (19) раздел, посвященный вспенивателям для обезвоживания газовых скважин. По многочисленным просьбам добавлена глава о гидравлических испытаниях (18). В главе 1 появился раздел, посвященный нагнетанию реагентов. Меня просили добавить главы, посвященные заводнению поверхностно-активными веществами и/или полимерами для повышения нефтеотдачи пласта, транспортировке тяжелых нефтей, жидкостям для гидроразрыва и индикаторам. К сожалению, ввиду нехватки времени и условий публикации, я не смог этого сделать. Со времени выхода первого издания, появился ряд новых и информативных сайтов. Основную информацию касательно нефтепромысловых реагентов можно найти на сайте Oilfieldwiki, там же можно ознакомиться с нефтепромысловой терминологией. Посетите такие сайты как www.oilfieldwiki.com/w/Emulsion или www.oilfieldwiki.com/w/Scale_Inhibitor. На форумах Linkedin (www.Linkedin.com) можно обсудить терминологию, но качество статей там не однородно, и иногда они злоупотребляют рекламой. Примерами профессиональных форумов являются: Нефтепромысловая химия. Нефтепромысловые реагенты. Обеспечение потока. Газовые гидраты. Многофазный поток (без химии). Я хотел бы поблагодарить специалистов, которые особо помогли мне при работе над книгой. Это Алан Хантон (Alan Hunton) (Humber Technical Services), Генри Крэддок (Henry Craddock) (HC Oilfield and Chemical Consulting) и Ян Гилберт (Ian Gilbert) (M-I Swaco, a Schlumberger company), Ниал Флеминг (Niall Fleming) и Ларс Истанес (Lars Ystanes) (Statoil), Ойштейн Бах (Оystein Bache) (ConocoPhillips), Пол Барнс (Paul Barnes) (Clariant) и Чель-Бьерн Йохансен (Kolbjоrn Johansen) (BP Norge). Я также хочу поблагодарить Amor Nanas за выверку корректуры. И я благодарен моей супруге Эви за ее терпение во время написания второго издания. Мой e-mail для ваших комментариев: malcolm.kelland@uis.no. Малкольм Келланд (Malcolm Kelland) Университет г .Ставангер, Норвегия ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Предисловие к первому изданию Несколько лет назад я понял, что не хватает научной литературы, посвященной раз личным вопросам нефтепромысловой химии. Не было книги, подробно рассматривающей структуры нефтепромысловых реагентов и их воздействие на окружающую среду, которая могла бы помочь компаниям и производителям реагентов разрабатывать более качественные и экологически безопасные реагенты. Я был уверен, что есть специалисты, способные написать лучше, но все-таки взялся за эту работу. Прежде всего это пособие по нефтепромысловым реагентам, полезное для специали стов нефтяных и газовых компаний, сервисных организаций и поставщиков реагентов. Введение и основные темы каждой главы заинтересуют студентов, изучающих нефтепромысловую химию. Если вы работаете в компании, производящей реагенты и не знакомы с нефтяной и газовой отраслью, то стоит ознакомиться с основами процесса добычи нефти и газа, прежде чем углубляться в эту книгу. Я ограничился шестнадцатью главами, посвященными нефтепромысловым реаген там, и вступительной главой, в которой также поднимаются экологические вопросы. Некоторые из нефтепромысловых реагентов используются исключительно в забойных условиях, такие как реагенты для кислотной обработки пласта и изолирования водоносных и газовых горизонтов. Я не включил сюда все реагенты для стимулирования притока, например, расклинивающие наполнители, так как их обычно не относят к нефтепромысловым. Включены реагенты, применяемые в нагнетательных скважинах для увеличения нефтеотдачи пласта, такие как поглотители кислорода и биоциды, но не рассматриваются полимеры и поверхностно-активные вещества, которые используются для дальнейшего повышения нефтеотдачи пласта, или индикаторы. В настоящее время полимеры и поверхностно-активные вещества не распространены в качестве средств повышения нефтеотдачи. Однако, если цена на нефть будет оставаться очень высокой, их использование может оказаться более экономически целесообразным методом повышения нефтеотдачи пласта. Каждая глава начинается с представления задачи, для которой требуется нефтепро мысловый реагент (например солеотложения, коррозия). Затем вкратце рассматриваются все способы решения этой задачи — химические и нехимические. Далее идет подробное обсуждение структурных классов нефтепромысловых реагентов, обычно с последующим кратким анализом испытаний производительности. При наличии данных упоминаются экологические свойства известных реагентов. Отмечается, были ли реагент или технология успешно протестированы в условиях месторождения. В конце глав приведены многочисленные ссылки, чтобы читатели могли ознако миться с данными производства, испытания, теории или практического применения каждого типа нефтепромыслового реагента. Я старался привести как можно более подробный список новейшей литературы, не желая пропускать какой-либо структурный класс нефтепромысловых реагентов, независимо от того, были они протестированы в условиях месторождения или нет. Это ссылки на патенты и патентные заявки, книги, периодические издания и материалы научных конференций. Многие патенты и заявки касаются широкого спектра структур нефтепромысловых реагентов. Из-за конкуренции стандартной практикой является нежелание сервисных организаций и поставщиков реагентов публиковать химию их лучших продуктов, поэтому я упоминал только предпочтительные химические структуры в патенте, особенно синтетизированные и/или испытанные. ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Предисловие к первому изданию 17 Я не упоминаю в тексте каждой главы имена авторов или компаний и институтов — правообладателей статей и патентов, чтобы оставаться по возможности беспристрастным. При этом всю эту информацию можно почерпнуть из ссылок. Практически всю патентную информацию, за исключением нескольких старых патентов, можно извлечь из Интернета. Имеется ряд статей, посвященных нефтепромысловым реагентам, в которых не упоминаются химические названия или структуры; приводятся лишь данные лабораторных и/или полевых испытаний и иногда экологические характеристики реагента. Эти статьи я считаю менее полезными для читателя и их нельзя соотносить с любыми патентами, в которых приводятся химические структуры, и, следовательно, не упоминаю большинство из них в библиографических ссылках. Приведенные ссылки обычно содержат полезную информацию о методиках испыта ний и/или данные по экологическим характеристикам. Эта книга является обзором нефтепромысловых реагентов и в ней не рассматривает ся практическая работа и применение реагентов в лабораторных или полевых условиях. Таким образом, автор не несет ответственности за последствия применения любых реагентов, рассматриваемых в книге. Я надеюсь, что эта книга окажется полезной в вашей работе или учебе. По крайней мере, таково было мое намерение. С удовольствием выслушаю ваши отклики по поводу прочитанного. Я хочу выразить благодарность Барбаре Глунн (Barbara Glunn) (CRC Press) за ее по мощь и поддержку в реализации этого проекта. Также хочу поблагодарить Джима МакГоверна (Jim McGovern) за помощь на этапе редактирования. Выражаю особую благодарность Алану Хантону (Alan Hunton) из Humber Technical Services за его вклад в работу и комментарии по ходу книги. Выражаю благодарность Нику Вольфу (Nick Wolf) из ConocoPhillips за комментарии к вступительной главе, Абелю де Оливейре (Abel De Oliveira) из Dow Brazil S.A. за комментарии по теме деэмульгаторов, Роальду Коммедалю (Roald Kommedal) из Университета г. Ставангера (Норвегия) за информацию по испытаниям на биодеструкцию и Жан-Луи Пейтави (Jean-Louis Peytavy) и Рено Кадуру (Renaud Cadours) из Total за данные по аминоочистке. И наконец, благодарю свою супругу Эви за ее терпение, пока я проводил вечера за компьютером. Мой e-mail для комментариев: malcolm.kelland@uis.no. Малкольм Келланд (Malcolm Kelland) Университет г. Ставангер, Норвегия ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
Об авторе Малкольм Келланд закончил Whitgift School в Великобритании. С отличием закончил химический факультет Оксфордского университета и получил звание кандидата наук по металлоорганической химии. С 1991 по 2000 г. он работал в институте RF-Rogaland Research (г. Ставангер) (в настоящее время International Research of Stavanger, IRIS), в основном на проектах, связанных с нефтепромысловой химией; в течение трех лет возглавлял исследовательскую группу. Участвовал в работе ряда научно-исследовательских проектов, посвященных газовым гидратам, солеотложениям, коррозии, парафинам и химическим реагентам для снижения гидравлических потерь. В частности, он принимал участие в разработке и испыта нии слабодозируемых ингибиторов гидратообразования и является автором и соавтором ряда патентов в этой области. В 2001 г. после краткосрочного опыта работы в небольшой сервисной компании нефтепромысловых реагентов он перешел на работу в Университет г. Ставангер (UiS), Норвегия, где в настоящее время является профессором неорганической химии. М. Келланд преподает химию, энвиронику и неорганическую химию, работает над разработкой и тестированием более экологически безопасных слабодозируемых ингибиторов гидратообразования, а также над другими проектами по разработке новых ингибиторов солеотложений и ингибиторов роста кристаллов. Он является главным директором по науке Eco Inhibitors (подразделения UiS), которое оказывает консультации по поводу нефтепромысловых реагентов и владеет лицензией на ряд новых слабодозируемых ингибиторов гидратообразования. М. Келланд женат, имеет троих детей, любит заниматься садоводством, устраивает представления «химической магии», увлекается бадминтоном и геокэшингом. ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru
1. ВВедение и ПрОблемы экОлОгии 1.1. общие сведения о химическом составе добываемой нефти В результате химических и физических изменений скважинных флюидов при транспортировке их из пласта-коллектора через систему переработки возникают проблемы, связанные с химическим составом добываемой нефти. Скважинные флюиды могут состоять из смеси жидких углеводородов (нефть или конденсат), газообразных углеводородов (пластовый неочищенный природный газ) и попутной воды. Эта смесь поступает из пласта-коллектора через насосно-компрессорные трубы и устьевую арматуру в систему сборных трубопроводов, а затем на перерабатывающую установку, где происходит отбор различных фаз. Поскольку флюиды подвергаются значительному перепаду давления, изменению температурного режима и значительному перемешиванию, то происходят прогнозируемые (а иногда и непрогнозируемые) изменения их состояния, которые оказывают влияние на эффективность всего процесса добычи. После установки первичной подготовки нефть направляют на нефтеперерабатывающее предприятие, газ очищают, а воду обрабатывают в целях удаления загрязняющих примесей: в результате этих процессов могут возникнуть дополнительные сложности. В целом проблемы химического состава добываемой нефти бывают четырех типов: вызванные засорением: это могут быть нежелательные отложения веществ • в системе (соли, продукты коррозии, парафины, асфальтены, нафтенаты, биологическое обрастание и газовые гидраты); вызванные физическими свойствами флюида (вспенивание, образование • эмульсии и увеличение вязкости); влияющие на конструкционную целостность (герметичность) установок • и безопасность обслуживающего персонала (вызванные, главным образом, коррозией); экологические или экономические: сброс нефтезагрязненной воды может • причинить ущерб окружающей среде, а наличие сернистых соединений, таких как сероводород H2S, приводит к нежелательным последствиям экологического и экономического характера. ©ЭБС «Неaфть и Газ», 2021 © ЦОП «Профессия», 2009–2021. Все права защищены. www.epcprof.ru