專利名稱：一種抑制烴中乳液形成的組合物和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及烴中乳液形成的抑制。具體地，本發(fā)明涉及在烴抽提過程中用于抑制乳液例如羧酸鈉乳液形成的組合物。例如，在井眼附近和井眼中，或者在加工設(shè)備例如分離器和化學(xué)-電脫水器中。本發(fā)明還涉及利用本發(fā)明組合物抑制所述乳液發(fā)生的方法。
背景技術(shù)：
在抽提和加工過程中原油中沉淀或乳液的形成顯示出大量問題。例如，穩(wěn)定乳液的形成延緩了待銷售和使用的油品的生產(chǎn)，并且對(duì)油品的銷售質(zhì)量具有不利作用。從整體上說，原油中沉淀或乳液的形成降低了抽提、加工和精煉過程的效率。原油中沉淀或乳液的形成通常由金屬陽(yáng)離子與固有的環(huán)烷酸的反應(yīng)引起。對(duì)此， 通常認(rèn)為環(huán)烷酸是由石油烴儲(chǔ)層生物降解產(chǎn)生的烷基取代的非環(huán)狀和環(huán)狀羧酸的復(fù)雜混合物。環(huán)烷酸是幾乎全部原油的正常成分，并可以以最多達(dá)4重量％的量存在。它們主要見于未成熟的重質(zhì)原油中，而石蠟基原油的環(huán)烷酸含量通常較低。在發(fā)生沉淀和乳液形成的原油中發(fā)現(xiàn)的金屬陽(yáng)離子包括堿金屬和堿土金屬例如鈉、鉀、鈣和鎂的離子。還可包括過渡金屬例如鐵的離子。原油中金屬離子與環(huán)烷酸的反應(yīng)形成兩種常見類型的沉淀/乳液(1)環(huán)烷酸鈣環(huán)烷酸鈣來自具有高含量四元羧酸的重質(zhì)原油，通過環(huán)烷酸與鈣離子之間的反應(yīng)形成。環(huán)烷酸的性質(zhì)對(duì)于流動(dòng)保障造成了極大的挑戰(zhàn)，例如 扼流器、閥門、泵和容器內(nèi)件的堵塞； 因遷移到水相中而導(dǎo)致的分離器中水夾套的堵塞； 因硬化沉淀物導(dǎo)致的堵塞而引起的計(jì)劃外停車； 因可導(dǎo)致高NORM活性的重金屬的存在而引起的清除問題； 因經(jīng)分離的水中油含量的增加而引起的對(duì)水質(zhì)的負(fù)面影響；以及 對(duì)注入井/處理井性能的負(fù)面影響。(2)羧酸鈉羧酸鈉由原油中的單羧酸與水相中的鈉離子的反應(yīng)生成，通常稱為羧酸皂。它們引起與環(huán)烷酸鈣不同的對(duì)輸送保障的挑戰(zhàn)，具體如下 它們形成極其穩(wěn)定的粘性乳液，所述乳液在分離器中油和水組分的界面上積聚從而降低分離的停留時(shí)間和效率； 羧酸皂的污泥可降低貯存和輸出油罐容量，使其難以從油罐中除去； 可能產(chǎn)生有毒的污泥；以及 親油性皂質(zhì)顆?？杀会尫诺椒蛛x的水中。人們認(rèn)識(shí)到，環(huán)烷酸鹽——在石油工業(yè)中通常稱為“皂”——存在于多種烴的來源中。該問題被認(rèn)為由高總酸值(TAN)所表明，所述高總酸值表示具有大量由通式R-COOH代表的環(huán)烷酸，但在文獻(xiàn)中更具體地描述為如上所述的環(huán)狀和非環(huán)狀的羧酸。當(dāng)處在精確條件下時(shí)，環(huán)烷酸由油相分配至水相。在“皂”形成中起重要作用的主要因素可分為生產(chǎn)化學(xué)問題原油組成、封存水和PH變化，以及物理參數(shù)例如壓力、溫度、 液體的共混、剪切力和含水量。環(huán)烷酸在精確條件下的分配可導(dǎo)致生產(chǎn)問題，包括在儲(chǔ)層井眼界面處和整個(gè)表面設(shè)備例如管道和分離器中的固體形成和乳化(即，如上所列)。羧酸鈉皂的形成及其隨后的沉淀導(dǎo)致緊密的含乳液固體，如上所討論的。所述沉淀可導(dǎo)致重大加工破壞和/或加工過程中的混亂，從而影響原油的銷售。因此，本發(fā)明的某些實(shí)施方案涉及抑制在液體提取和加工過程中在5. 9-7. 5的pH 下的羧酸鈉皂(即乳液)的形成，減少或避免隨后用酸處理以減輕這些物質(zhì)所導(dǎo)致的破壞的需要。羧酸鈉“皂”通過酸性原油與高pH的鹽水或類似水性介質(zhì)的接觸而形成。環(huán)烷酸皂形成中可用的水源包括儲(chǔ)層中存在的封存水、為二次開采目的注射的水、濾出液或由于水錐進(jìn)現(xiàn)象而夾帶的水。羧酸鈉皂的形成的促進(jìn)過程是如下描述的酸性原油和液體的接觸。根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)的反應(yīng)化學(xué)，所形成的水通常被(X)2所飽和，并在儲(chǔ)層壓力、溫度和鹽水PH條件下建立平衡。儲(chǔ)層中的形成液體中所含的二氧化碳(CO2)控制系統(tǒng)的pH。在生產(chǎn)傳送中(X)2離解為碳酸氫根并進(jìn)一步成為碳酸。由于壓力下降，水的pH增加超過5. 9-6. 2 的PH閾值，使得原油中羧酸可離解，導(dǎo)致以某種程度分配到水相中，在那里它們可與鈉陽(yáng)離子反應(yīng)形成皂。PH的變化被認(rèn)為是與(X)2含量有關(guān)的壓力下降的函數(shù)。因此，隨著壓力的下降，H+濃度降低且平衡移動(dòng)，觸發(fā)壓力梯度下液體流動(dòng)過程中例如從高壓鉆井升至低壓加工設(shè)備時(shí)ω2的脫氣。這種質(zhì)子的還原導(dǎo)致水的PH的升高。已經(jīng)使用多種化學(xué)添加劑來減少原油中沉淀或乳液的形成。例如，US 2005/0282711 Al和US 2005/0282915 Al (均屬于Ubbels等人)公開了含有助水溶物例如磷酸單酯和磷酸二酯的表面活性劑組合物以及抑制在油-水界面處形成環(huán)烷酸鹽的方法。 WO 2007/065107 A2 (Baker Hughes he.)公開了抑制在原油中和/或油井下游形成環(huán)烷酸固體或乳液的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面提供抑制烴中環(huán)烷酸和金屬離子之間形成乳液的組合物，所述組合物包括以最多達(dá)30重量％存在的至少一種烷氧基化胺、以2-10重量％存在的至少一種酸以及以30-70重量％存在的至少一種醇。如已經(jīng)指出的，在烴的環(huán)境例如原油儲(chǔ)層中，“環(huán)烷酸”包括羧酸的復(fù)雜混合物。因此，在本說明書中該術(shù)語(yǔ)應(yīng)作這樣的解讀，并且不應(yīng)理解為受特別限制。環(huán)烷酸可以以酸的中和形式存在或可離解為環(huán)烷酸根陰離子。在通常情況下，環(huán)烷酸離解為環(huán)烷酸根陰離子。參與乳化的金屬陽(yáng)離子通常為堿金屬或堿土金屬的離子。更具體地，所述金屬陽(yáng)離子通常為鈉、鉀、鈣或鎂的陽(yáng)離子。所述乳液主要含有由環(huán)烷酸構(gòu)成的羧酸鈉，其可以以如上所述的環(huán)烷酸根陰離子和鈉陽(yáng)離子的形式存在。組合物中所用烷氧基化胺可為三代的或四代的烷基取代的胺，其中所述烷基再被一個(gè)或多個(gè)烷氧基基團(tuán)取代。任選地，烷基還可被一個(gè)或多個(gè)叔胺基團(tuán)取代，所述叔胺基團(tuán)也可被烷氧基基團(tuán)取代。本發(fā)明優(yōu)選的烷氧基基團(tuán)包括甲氧基、乙氧基和丙氧基基團(tuán)。此外，所述烷氧基基團(tuán)也可被一個(gè)或多個(gè)羥基基團(tuán)取代。所述羥基基團(tuán)可位于所述烷氧基基團(tuán)的末端。例如，用于本發(fā)明的烷氧基化胺可具有以下結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.抑制烴中的環(huán)烷酸和金屬離子之間形成乳液的組合物，所述組合物包括以最多達(dá) 30重量％存在的至少一種烷氧基化胺、以2-10重量％存在的至少一種酸以及以30-70重量％存在的至少一種醇。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中所述至少一種烷氧基化胺包括烷氧基化松香胺或Rosin Amine D0
3.權(quán)利要求2的組合物，其中所述烷氧基化松香胺具有以下結(jié)構(gòu)式中的一種或多種
4.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的組合物，其中所述至少一種酸選自磷酸、甲酸、乙醇酸、丙酸、 丁酸和乙酸。
5.權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的組合物，其中所述至少一種醇選自甲醇和異丙醇。
6.抑制烴中環(huán)烷酸和金屬離子之間形成乳液的方法，所述方法包括使包含以下組分的組合物在環(huán)烷酸去質(zhì)子化的同時(shí)或之前與烴接觸以最多達(dá)30重量％存在的至少一種烷氧基化胺、以2-10重量％存在的至少一種酸以及以30-70重量％存在的至少一種醇。
7.權(quán)利要求6的方法，其中使所述組合物在約25-95°C的溫度下與所述烴接觸。
8.權(quán)利要求6或7的方法，其中所述至少一種烷氧基化胺包括烷氧基化松香胺或Rosin Amine D0
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述烷氧基化松香胺具有以下結(jié)構(gòu)式中的一種或多種基、烯基或炔基基團(tuán)，-(R3O)nR4,其中R3是具有1-3個(gè)碳原子的烷基且R4是H或者具有1-3 個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)，條件是R1、! 2和R5的至少一個(gè)是-(R3O)nR4基團(tuán)；η是1-11的整數(shù)；X 是鹵素、硫酸根、磷酸根、硝酸根或乙酸根離子。
10.權(quán)利要求6-9任一項(xiàng)的方法，其中所述至少一種酸選自磷酸、甲酸、乙醇酸、丙酸、 丁酸和乙酸。
11.權(quán)利要求6-10任一項(xiàng)的方法，其中所述至少一種醇選自甲醇和異丙醇。
12.權(quán)利要求6-11任一項(xiàng)的方法，其中將所述組合物以約100-1000ppm的量加入所述烴中。
13.處理井下烴的方法，包括將包含至少一種烷氧基化胺的組合物以足以抑制羧酸鈉乳液形成同時(shí)能夠?qū)N中PH調(diào)節(jié)為高于約6. 2的量引入所述井下烴中。
14.權(quán)利要求13的方法，其中所述組合物包含以最多達(dá)30重量％存在的至少一種烷氧基化胺，以2-10重量％存在的至少一種酸以及以30-70重量％存在的至少一種醇。
15.權(quán)利要求14的方法，其中所述組合物分散在所述烴中。
16.權(quán)利要求14或15的方法，其中使所述組合物在約60-95°C的溫度下與所述烴接觸。
17.權(quán)利要求14-16任一項(xiàng)的方法，其中所述至少一種烷氧基化胺包括烷氧基化松香胺或 Rosin Amine D0
18.權(quán)利要求17的方法，其中所述烷氧基化松香胺具有以下結(jié)構(gòu)式中的一種或多種
19.權(quán)利要求14-18任一項(xiàng)的方法，其中所述至少一種酸選自磷酸、甲酸、乙醇酸、丙酸、丁酸和乙酸。
20.權(quán)利要求14-19任一項(xiàng)的方法，其中所述至少一種醇選自甲醇和異丙醇。
21.權(quán)利要求14-20任一項(xiàng)的方法，其中將所述組合物以約100-1000ppm的量加入所述烴中。
全文摘要
本發(fā)明提供抑制烴中的環(huán)烷酸和金屬離子之間形成乳液的組合物，所述組合物包括以最多達(dá)30重量％存在的至少一種烷氧基化胺、以2-10重量％存在的至少一種酸以及以30-70重量％存在的至少一種醇。還提出了使用這種組合物抑制烴中環(huán)烷酸和金屬離子之間形成乳液的方法。
文檔編號(hào)C09K8/52GK102177218SQ200980140399
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2009年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月11日
發(fā)明者C·坎德卡, J·史密斯, R·威爾遜 申請(qǐng)人:M-I施沃克諾格股份公司, M-I澳大利亞股份有限公司