Кальций хлористый
В нефтедобывающей и нефтегазовой промышленности кальций хлористый применяется для увеличения нефтеотдачи и как компонент тампонажных растворов при устройстве нефтяных скважин, как очиститель газа.
Использование гранулированного кальция хлористого существенно снижает капитальные и операционные затраты по эксплуатации месторождений нефти и газа в пересчете на основное вещество. Вещество обладает отличной растворяемостью и способностью работать при отрицательных/минусовых температурах и при любых условиях - например, при бурении глубоких скважин во время разведки.
Кальций хлористый - это основной компонент для буровых промывочных жидкостей, защищающий призабойную зону пласта от глубокого проникновения фильтрата, сохраняя его коллекторские свойства и обеспечивающий:
- агрегативную и кинетическую устойчивость,
- стабильность свойств и, прежде всего, плотности,
- хорошую прокачиваемость,
- высокую водо- и шламоудерживающую способность,
- инертность по отношению к хорошо растворимым породам.
Использование кальция хлористого приводит к увеличению срока эксплуатации буров, увеличивает темпы бурения скважин и может сократить время, используемое для бурения.
Кальций является ускорителем схватывания тампонажных цементов: кальций хлористый применяется при цементировании направлений, кондукторов и установки мостов. Значительный рост прочности в ранние сроки затвердевания при нормальной и низкой температурах уменьшает периоды выдерживания и ухода, требующиеся для достижений технически необходимой прочности цементного камня, что приводит к снижению капитальных и операционных затрат при эксплуатации месторождений.
Кальций хлористый используют как при первичном и при вторичном цементировании скважины. Первичное цементирование представляет собой цементирование зон вдоль стенок обсадной трубы сразу после начала ее установки, когда она только кладется к месту залегания пласта (пластов). Это позволяет избежать перетоков буровых растворов или жидкостей, которые использовались для глушения между пластами и поверхностью, а также предотвращает загрязнение подземных вод остатками растворов с нижних зон скважины.
Первичное цементирование вытесняет воду из пласта и поддерживает обсадную трубу во время ее установки. Вторичное цементирование представляет собой глушение уже осушенного отверстия или вынос трубы на другое отверстие.
Очищает газы.
Высушивание гранулированным хлоридом кальция при температуре +25 °С понижает влажность газов до 0,14 – 0,25 г воды на м3. Это позволяет избежать образования аварийноопасного конденсата в трубопроводах и предохраняет оборудование от коррозии
Экологически безопасен.
Кислота соляная ингибированная для нефтяной и газовой промышленности
Назначение
• Кислота соляная ингибированная для нефтяной и газовой промышленности предназначена для кислотных обработок скважин с целью повышения нефте- и газоотдачи.
Область применения
• Интенсификация притока нефти и газа в добывающих скважинах, снизивших продуктивность за счет образования в ПЗП кольматантов неорганического характера, а также водонефтяных эмульсий.
• Освоение скважин после бурения, перевода на другие горизонты, консервации или бездействия.
• Восстановление и увеличение приемистости нагнетательных скважин, снизивших приемистость за счет кольматации призабойной зоны пласта продуктами коррозии нефтепромыслового оборудования, механическими примесями, содержащимися в закачиваемой воде, осадками, вызванными солевой несовместимостью закачиваемых и пластовых вод, а также за счет продуктов жизнедеятельности бактерий.
• Перевод нефтедобывающих скважин в разряд нагнетательных.
Кислота соляная ингибированная представляет собой жидкость негорючего типа, способную растворять внушительное число металлов и оксидов. Кислота соляная ингибированная может смешиваться с водой, бензолом и эфиром, что позволяет добиться проявления новых качеств и свойств. По собственной сути такое вещество представляет собой сочетание двух компонентов – соляной кислоты и ингибитора кислотной коррозии, что и позволяет HCl демонстрировать свои непревзойденные качества. Речь идет о способности оказывать расщепляющее и антибактериальное воздействие. Исходя из этого, кислота соляная ингибированная нашла свое применение в трех основных направлениях. Рассмотрим каждое из них:
1. Очистка котлов и аппаратов. Кислота соляная ингибированная с легкостью справляется с неорганическими отложениями, поэтому вещество активно используется в промышленности в качестве очистительного средства.
2. Травление металлов. Мы уже отмечали, чтокислота соляная ингибированнаяспособна растворять металлы – именно это свойство используется в металлургии, причем, чаще всего речь идет о черных металлах. Тот же состав приходит на помощь тем, кто занимается художественной обработкой – создает химическую гравировку каких-либо изделий, например, предметов роскоши, табличек и т.д.
3. Нефтяная промышленность. Пожалуй, здесь кислота соляная ингибированная используется активнее всего. Главное качество такой кислоты – способность растворять карбонатные отложения. Именно по этой причине нефтяники обрабатывают скважины HCl, чтобы повысить качество добываемого черного золота. Кроме того, кислота соляная ингибированная позволяет осуществить бактериологическую обработку и значительно увеличить срок службы нефтяного оборудования, что тоже очень важно. Гораздо выгоднее применять кислоту во время подготовки месторождения, чем впоследствии очищать нефть от примесей, реализуя дорогостоящие операции. И здесь кислота соляная ингибированная способна продемонстрировать себя во всей красе.
Технология использования соляной и иных кислот для обработки призабойной зоны пласта в добывающих и нагнетательных скважинах начала применяться в США в конце 19 века. К сегодняшнему дню практически все мировые нефтесервисные гранды разработали, запатентовали и успешно используют для обработки углеводородных скважин собственные кислотные растворы (кислотные составы) на основе чистой синтетической соляной кислоты с добавлением набора специальных химических присадок - модификаторов, которые обеспечивают долговременное увеличение дебитов скважин, сохранение коллекторских свойств пласта и защиту нефтепромыслового оборудования от коррозии.
Кислотная обработка во многих случаях по экономичности и эффективности оказывается наилучшим способом увеличить дебет скважины.
Ингибиторы коррозии
Ингибиторами коррозии (ИК) называют химические соединения, которые, присутствуя в коррозионной системе в достаточной концентрации, уменьшают скорость коррозии без значительного изменения концентрации любого коррозионного реагента. Ингибиторами коррозии могут быть и композиции химических соединений. Содержание ингибиторов в коррозионной среде должно быть небольшим.
Ингибиторы коррозии подразделяются:
• по механизму своего действия — на катодные, анодные и смешанные;
• по химической природе — на неорганические, органические и летучие;
• по сфере своего влияния — в кислой, щелочной и нейтральной среде.
Действие ингибиторов коррозии обусловлено изменением состояния поверхности металла вследствие адсорбции ингибитора или образования с катионами металла труднорастворимых соединений. Защитные слои, создаваемые ингибиторами коррозии, всегда тоньше наносимых покрытий. Ингибиторы коррозии могут действовать двумя путями: уменьшать площадь активной поверхности или изменять энергию активации коррозионного процесса.
Катодные и анодные ингибиторы замедляют соответствующие электродные реакции, смешенные ингибиторы изменяют скорость обеих реакций. Адсорбция и формирование на металле защитных слоев обусловлены зарядом частиц ингибитора и способностью образовывать с поверхностью химические связи.
Катодные ингибиторы коррозии замедляют катодные реакции или активное растворение металла. Для предотвращения локальной коррозии более эффективны анионные ингибиторы. Часто для лучшей защиты металлов от коррозии используют композиции ингибиторов с различными добавками.
При этом может наблюдаться:
• аддитивное действие, когда ингибирующий эффект отдельных составляющих смеси суммируется;
• антагонизм, когда присутствие одного из компонентов ослабляет ингибирующее действие другого компонента;
• синергизм, когда компоненты композиции усиливают ингибирующее действие друг друга.
Неорганические ингибиторы коррозии. Способностью замедлять коррозию металлов в агрессивных средах обладают многие неорганические вещества. Ингибирующее действие этих соединений обуславливается присутствием в них катионов (Са2+, Zn2+, Ni2+ , As3+, Bi3+, Sb3+) или анионов (CrO2-4, Cr202-7, NO-2, SiO2-3, PO3-4).
Экранирующие катодные ингибиторы коррозии — это соединения, которые образуют на микрокатодах нерастворимые соединения, отлагающиеся в виде изолирующего защитного слоя. Для железа в водной среде такими соединениями могут быть ZnSO4, ZnCl2, а чаще Са(НС03)2.
Бикарбонат кальция Са(НС03)2 — самый дешевый катодный экранирующий ингибитор, применяемый для защиты от коррозии стали в системах водоснабжения. Бикарбонат кальция в подщелоченной среде образует нерастворимые соединения СаСОз, осаждающиеся на поверхности, изолируя ее от электролита.
Анодные неорганические ингибиторы коррозии образуют на поверхности металла тонкие (~ 0,01 мкм) пленки, которые тормозят переход металла в раствор. К группе анодных замедлителей коррозии относятся химические соединения — пленкообразователи и окислители, часто называемые пассиваторами.
Катодно-анодные неорганические ингибиторы, например KJ, КВr в растворах кислот, тормозят в равной степени анодный и катодный процессы за счет образования на поверхности металла хемосорбционного слоя.
Пленкообразующие ингибиторы защищают металл, создавая на его поверхности фазовые или адсорбционные пленки. В их число входят NaOH, Na2C03 и фосфаты. Наибольшее распространение получили фосфаты, которые широко используют для защиты железа и стали в системе хозяйственных и коммунальных стоков.
В присутствии фосфатов на поверхности железа образуется защитная пленка. Она состоит из гидроксида железа, уплотненного фосфатом железа. Для большего защитного эффекта фосфаты часто используются в смеси с полифосфатами.
Пассиваторы тормозят анодную реакцию растворения металла благодаря образованию на его поверхности оксидов.
Эта реакция может протекать только на металлах, склонных к пассивации.
Пассиваторы являются хорошими, но опасными ингибиторами. При неверно выбранной концентрации, в присутствие ионов Сl- или при несоответствующей кислотности среды, они могут ускорить коррозию металла, и в частности вызвать очень опасную точечную коррозию.
Хроматы и бихроматы натрия и калия используются как ингибиторы коррозии железа, оцинкованной стали, меди, латуни и алюминия в промышленных водных системах.
Оксидная пленка состоит из 25 % Cr203 и 75 % Fe203.
Нитриты применяются в качестве ингибиторов коррозии многих металлов (кроме цинка и меди) при рН более 5. Они дешевы и эффективны в случае присутствия ржавчины.
Защитное действие нитритов состоит в образовании поверхностной оксидной пленки.
Силикаты относятся к ингибиторам коррозии смешанного действия, уменьшая скорости как катодной, так и анодной реакций. Действие силикатов состоит в нейтрализации растворенного в воде углекислого газа и в образовании защитной пленки на поверхности металла.
Пленка не имеет постоянного состава. По структуре она напоминает гель кремневой кислоты, в которой адсорбируются соединения железа и соли жесткости. Ее толщина обычно равна около 0,002 мм.
Полифосфаты — растворимые в воде соединения метафосфатов общей формулы (МеР03)n. Защитное действие полифосфатов состоит в образовании непроницаемой защитной пленки на поверхности металла. В водных растворах происходит медленный гидролиз полифосфатов, в результате образуются ортофосфаты.
В присутствии Са2+ и Fe3+ на поверхности образуется непроницаемая защитная пленка.
Наибольшее распространение в промышленности получил гексаметафосфат натрия. Фосфаты и полифосфаты находят применение в качестве замедлителей коррозии стали в воде и холодильных рассолах. Большой эффект достигается при совместном использовании фосфатов и хроматов.
Органические ингибиторы коррозии. Многие органические соединения способны замедлить коррозию металла. Органические соединения — это ингибиторы смешанного действия, т.е. они воздействуют на скорость как катодной, так и анодной реакций.
Органические ингибиторы коррозии адсорбируются только на поверхности металла. Продукты коррозии их не адсорбируют. Поэтому эти ингибиторы применяют при кислотном травлении металлов для очистки последних от ржавчины, окалины, накипи. Органическими ингибиторами коррозии чаще всего бывают алифатические и ароматические соединения, имеющие в своем составе атомы азота, серы и кислорода.
Амины применяют как ингибиторы коррозии железа в кислотах и водных средах.
Тиолы (меркаптаны), а также органические сульфиды и дисульфиды проявляют более сильное ингибирующее действие по сравнению с аминами. Основные представители этого класса — тиомочевина, бензотриазол, алифатические меркаптаны, дибензилсульфоксид.
Органические кислоты и их соли применяют как ингибиторы коррозии железа в кислотах, маслах и электролитах, а также как ингибиторы процесса наводороживания. Наличие в органических кислотах амино- и гидроксильных групп улучшает из защитные свойства.
Необычайно широко применение ингибиторов в промышленности.
В щелочных средах ингибиторы используются при обработке амфотерных металлов, защите выпарного оборудования, в моющих составах, для уменьшения саморазряда щелочных источников тока.
В последние годы появились новые смесевые ингибиторы коррозии для защиты стальной арматуры в железобетоне. Эти соединения — лигносульфонаты, таннины, аминоспирты — способны образовывать с катионами железа труднорастворимые комплексы. Среди них особое внимание заслуживают таннины, благодаря их положительному влиянию на бетон и способности взаимодействовать с прокорродировавшей сталью. Новый класс ингибиторов — это мигрирующие ингибиторы коррозии. Они обладают способностью диффундировать через слой бетона и адсорбироваться на поверхности стальной арматуры, замедляя ее коррозию.
Из ингибиторов для нейтральных сред следует выделить группу ингибиторов коррозии для систем охлаждения и водоснабжения. Видное место здесь занимают полифосфаты, поликарбоксильные аминокислоты, так называемые комплексоны — ЭДТА, НТА и др.; и их фосфорсодержащие аналоги—ОЭДФ, НТФ, ФБТК. Комплексоны защищают металлы только в жестких водах, где они образуют соединения с катионами Са2+ и Mg2+.
Летучие ингибиторы являются современным средством защиты от атмосферной коррозии металлических полуфабрикатов и готовых изделий на время их хранения и транспортировки. Принцип действия летучих ингибиторов коррозии заключается в образовании паров, которые диффундируют через слой воздуха к поверхности металла, и защищают ее. Летучие ингибиторы коррозии раньше использовались преимущественно для защиты от коррозии военной техники и энергетического оборудования. В последние годы к известным летучим ингибиторам НДА, КЦА, Г-2, ИФХАН-100, ВНХЛ-49 добавился ряд новых — ХНТ, СП-В, КПГ-ПК. Установлена способность лучших летучих ингибиторов защищать металл от коррозии длительное время (более 3-х месяцев) даже после удаления их из упаковочного пространства — эффект последействия.
Деэмульгаторы
В нефтепромысловой химии одна из часто встречающихся задач это разрушение эмульсий. В своей работе нефтяники постоянно сталкиваются со стабильными эмульсиями в процессе добычи и в процессе переработки нефти на НПЗ. Стабильные нефтяные эмульсии состоят из воды или соляного раствора и компонентов нефтяной фазы, таких как природные асфальтены, воски и взвешенные частички, присутствующих в сырой нефти или образовавшихся в процессе переработки.
Для эффективного и экономичного решения этой задачи существует широкий ряд деэмульгаторов, предназначенных для обработки и обессоливания различных эмульсий при добыче и переработке нефти.
Деэмульгаторы это вещества, способные поглощаться глобулами воды в нефти и маслах. Деэмульгаторы разрушают защитные пленки, которые препятствуют слиянию и осаждению частиц воды в стабильных водно-нефтяных эмульсиях.
Деэмульгаторы снижают или даже убирают образование и воздействие стабильных эмульсий в процессе подготовки нефти и нефтепереработки.
Использование деэмульгаторов разного вида значительно сокращает энергоемкость и изнашивание дорогостоящего оборудования при добыче и переработке нефти.
Деэмульгаторы содержат различные компоненты, характеризуемые по их первичной функции. Это водоотделители и тритеры, а также компоненты, ведущие себя как многофункциональные гибриды, в зависимости от условий применения деэмульгатора.
ВОДООТДЕЛЯЮЩИЕ ДЕЭМУЛЬГАТОРЫ
Деэмульгаторы этого класса способствуют отделению воды из нефти и имеют отличные обессоливающие свойства.
ДЕЭМУЛЬГАТОРЫ ДЛЯ СЕПАРАЦИОННЫХ УСТАНОВОК
Деэмульгаторы этого класса содержат тритеры — компоненты, которые способствуют дегидрированию сырой нефти и концентрации капель воды в нижней части нефтяного столба. Они обычно содержат молекулы полипропиленгликоля, которые сольватируются в капли воды и способствуют ‘росту’ этих капель.
ДЕЭМУЛЬГАТОРЫ-ОБЕССОЛИВАТЕЛИ ДЛЯ НПЗ
Эмульсии, которые необходимо обессолить, менее стабильны и имеют меньшее количество воды в результате первой стадии подготовки нефти к переработке.
ДЕЭМУЛЬГАТОР – ГИБРИД
Деэмульгаторы этого типа содержат молекулы, которые имеют в своем составе и ‘водоотделяющую’ функцональную группу и группу, обладающую свойствами ‘тритера’. Учитывая разнообразие физико-химических свойств типов нефти и пластовых вод, изменение состава и свойств стабилизаторов нефтяных эмульсий из-за внедрения в практику добычи нефти различных методов и приемов повышения нефтеотдачи пластов, экономически более выгодно использовать гибриды, чем использование композиции, состоящей из ‘водоотделяющего’ реагента и реагента-’тритера’.