专利名称：降低烃流体粘度的方法
技术领域：
本发明总体上涉及用石油操作中出现的粘性烃流体制备低粘度水包油乳液的方法。更具体地，本发明涉及提高重石油的回收和运输的方法。本发明特别涉及用含有侧接甲基醚基团的水溶性聚合物与石油操作中出现的烃流体接触来产生水包油乳液，从而降低烃的粘度来提高运输效率。
背景技术：
粘性流体沿管道传送至精炼工厂或其它存储工厂的运输过程中存在无数挑战。一个主要的挑战是高粘度石油产品从出井口至精炼工厂或储存工厂的回收和运输。在很多已知的蕴含石油的区域，由于石油产品的高粘度特性，极少的石油可以通过已知方法获得。多种辅助粘性石油回收和促进其传输至精炼工厂、存储点或其它地方的技术是已知的。这些技术包括例如机械抽吸、机械抽吸与水蒸气喷注联用，和采掘。世界多处泵井中发现抽吸单元的限制对生产粘性油的经济性有不利影响。这些高粘度原油得到低的泵体积效率和高的流速压降。当粘性油从井中提取出时，粘性油必须从油田中传输到精炼或运输终点。重油的室温下粘度通常为10，000至500，OOOcP0因此，目前实践中采用抽吸和加
热站来维持管道运输需要的低粘度。但经常会发生长时间抽吸中断，导致原油变冷并伴发管道和泵的堵塞。通常因为成本过高而无法使用上百英里的保温管道。类似加热原油的方法会消耗大量能量，因成本原因效率低下。有时会使用稀释剂(例如燃料油或煤油)来降低抽吸和传输的粘度。但是，这样需要大量的稀释剂，在生产领域不易获得，此外，稀释剂需要在管道终点回收并且经过长距离泵回油田。因此本领域一直需要改进的方法降低烃粘度来改善抽吸性能和操作效率，从而提高生产效率。本领域还特别需要提高在重油矿和其它矿藏中发现的粘性和极粘石油的回收和运输。发明概述本发明涉及降低石油操作中出现的烃流体粘度的改进方法，以使这种流体在两个位置间容易流动。在优选的方面，本发明涉及降低石油产品，例如重油和原油的粘度，以使其在采收点(例如油井)和精炼工厂或储存工厂间容易运输。在优选的方面，本发明提供一种从粘性油制备低粘度水包油乳液的方法。这些乳液能增加油的生产效率并提供用于重油运输的加热管道或稀释剂的成本低廉的替代方案。本发明的一个方面涉及一种降低在石油操作中出现的烃流体粘度的方法。所述方法包括使得所述烃流体与一种或多种所述聚合物接触，以促进流体沿流体流动路径运输到精炼点或其它储存点。优选地，本发明涉及一种降低烃如重油和原油的粘度的改进方法。本发明包括使得本文中所述聚合物与烃流体接触，而使烃流体从高粘度油或油包水乳液转化成低粘度水包油乳液，从而提高生产效率。本发明的一个优点是提供了一种降低石油操作中出现的烃流体粘度的新方法，从
3而促进这类流体向精炼点或其它储存点的运输。本发明的另一个优点是提供一种形成水包油乳液的方法，通过使得含有侧接甲基醚基团的水溶性聚合物与石油操作中出现的烃流体接触，从而降低烃流体的粘度和提高运输效率。本发明的又一个优点是提供一种新的方法，它能降低运输石油操作中出现的烃流体时对稀释剂和加热管道的需求。本发明的另一个优点是提供降低石油操作中出现的烃流体粘度的方法，使得烃流体与现有技术表面活性剂相比发泡较少，并且不受系统中水的盐含量的影响。本发明进一步的优点是提供改进运输后从水包油乳液中回收油的效率的方法。本文中描述的特点和优点可以从以下发明详述和实施例中明显得出。发明详述本发明包括通过使得这种流体与有效量的含有侧接于聚合物主链的甲基醚基团的聚合物接触来降低石油操作中出现的烃流体粘度的改进方法。术语“侧接于主链”表示甲基醚基团通过甲基醚基团的氧原子连接在聚合物主链上。本发明方法中使用的聚合物优选是水溶性的。本文中“石油操作”表示任意初级、二级和三级油回收系统。本发明的方法可以使用已知方式使得所述聚合物与烃流体接触或将所述聚合物添加至烃流体中。在本发明一个优选的方法中，本发明的聚合物可以在从期望粘度降低的位置上流的流动线路中任意位置添加。可以使用本发明方法的初级油回收的技术是挤压处理技术，其中所述聚合物在压力下注入生产地层，吸附在地层上，并随着流体的生成而解吸。进一步地，所述聚合物可以添加到二级油回收的注水操作中，以及添加到管道、传输线和精炼单元中。美国专利第4，744，865号公开了用于本发明优选的聚合物，题目为“造纸系统中控制纸浆倾斜沉积的方法(Process for Controlling Pitch Deposition from Pulp in Papermaking Systems)”。对聚合物的描述通过引用全文纳入本文。优选的聚合物具有侧接于聚合物主链的甲基醚基团。示例性的聚合物包括甲基乙烯基醚的水溶性均聚物和衍生自甲基乙烯基醚与非离子型亲水单体、阴离子型亲水单体和/或疏水单体聚合得到的水溶性共聚物。这类共聚物优选含有至少20摩尔％的甲基乙烯基醚。在一个优选的实施方式中，本发明方法中使用的聚合物的分子量为约5，000至约 150，000。在一个实施方式中，本发明方法中的聚合物是单独聚合甲基乙烯基醚衍生或合成形成的均聚物。在另一个实施方式中，所述聚合物是与一种或多种非离子亲水性单体、阴离子亲水性和/或疏水性单体联合衍生或合成得到的，形成含有至少20摩尔％的甲基乙烯基醚的共聚物。一个实施方式中，本发明的聚合物是甲基乙烯基醚的水溶性均聚物。所述聚合物也可以是衍生自甲基乙烯基醚和疏水性单体聚合形成的含有至少20摩尔％甲基乙烯基醚的水溶性共聚物。优选地，这类共聚物具有约0摩尔％至约50摩尔％的重复疏水单元。共聚物的疏水单元优选衍生自具有2至约25个碳原子的单体。可用于本发明方法的代表性的疏水单体包括乙酸乙烯酯、环氧丙烷、甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸甲酯、丙烯酸十八烷基酯、 正-十八烷基丙烯酰胺、苯乙烯、甲基苯乙烯、硬脂酸烯丙酯、硬脂酸乙烯酯、乙烯、丙烯、正-丁烯、异丁烯、戊烯、十二碳烯、十八碳烯、和比甲基更高级的乙烯基醚。本发明的聚合物也可以是衍生自甲基乙烯基醚和非离子亲水单体和/或阴离子亲水单体的含有至少20摩尔％的甲基乙烯基醚的水溶性共聚物。所述共聚物可以含有约 0摩尔<%至约80摩尔％的重复亲水单元。优选地，共聚物中存在的甲基乙烯基醚大于约30 摩尔％。在本发明方法中有效的示例性非离子型亲水单体包括乙烯基吡咯烷酮、环氧乙烯和丙烯酰胺。代表性的阴离子型亲水性单体包括马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、丙烯酰胺酸、马来酰胺酸、和苯乙烯磺酸。应理解，形成的用于本发明方法的有效共聚物可以具有在聚合物中无规的单体分布或不同程度的嵌段形成和/或交替。术语“嵌段形成”表示同一类单体单元的共聚物在聚合物中容易形成不含其它单体的区域。术语“交替”表示聚合物中每隔一个单体单元(或聚合物区域)相同的那些共聚物。在另一个实施方式中，本发明方法中使用的聚合物是通过在具有可用的活性基团的预先形成或预先存在的聚合物(有时表示为“活性聚合物”)上取代甲基醚基团衍生得到的水溶性聚合物。通常所述水溶性聚合物中，所述活性聚合物的约20%至约100%的可用活性基团被甲基醚基团取代。这类活性聚合物是合成的或天然的，可以通过本领域技术人员已知的方法反应从而在其结构上增加甲基醚基团。合适的活性聚合物的例子包括聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、纤维素、和多种碳水化合物如淀粉、半乳甘露聚糖(galatomanan)、半乳葡甘露聚糖(galactoglucomanan)、木聚糖、阿拉伯半乳聚糖和壳多糖(chitan)。“可用的活性基团”表示活性聚合物上的任意可以通过本领域技术人员已知的反应机理用于将甲基醚基团结合于聚合物的基团。在另一实施方式中，所述活性聚合物的可用活性基团可以用其它亲水性和/或疏水性基团取代，由此可以获得聚合物的水溶性。所述组合物是通过在合适的活性聚合物上取代疏水性基团和甲基醚基团衍生得到的，形成具有0摩尔％至约50摩尔％的由疏水性基团取代的可用活性基团的水溶性聚合物。优选地，所述疏水性基团具有2至约25个碳原子通过醚键、酯键、胺键、酰胺键、碳-碳键或其它合适种类的键连接到聚合物上。优选的代表性疏水性基团包括羟丙基、羟丁基、乙酸酯基以及具有2-16个碳原子的醚基和酯基。类似地，所述聚合物可以通过在合适的活性聚合物上取代亲水性基团和甲基醚基团衍生得到，形成水溶性聚合物，所述聚合物中大约0摩尔％至约80摩尔％的可用活性基团被亲水性基团取代。优选的亲水性基团包括羟基、羧基、磺酸基、吡咯烷酮基、乙氧基、酰胺基、和聚乙烯氧基。此外，还相信本发明具有侧接于主链的甲基醚基团的聚合物可以在同一聚合物中同时有疏水性和亲水性取代基，其仍然能够有效地降低石油操作中出现的烃流体的粘度。这类聚合物的例子包括羟丁基甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素。优选地，所述水溶性聚合物是纤维素醚。所述纤维素醚优选以下物质中的一种甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素、羧甲基甲基纤维素和甲基羟丁基甲基纤维素。优选所述聚合物是取代度为15. -2. 4的甲基纤维素。术语“取代度”的意思是聚合物中纤维素的脱水葡萄糖单元平均每3. 0个可用的活性羟基中1. 5-2. 4个被改性为甲基醚基团。更优选地，所述甲基纤维素聚合物的分子量为约5，000至约150，000。所述甲基纤维素聚合物除了甲基醚基团和羟基之外，也可以具有羟乙基、羟丙基、羧甲基和/或羟丁基。本发明所述的水溶性聚合物的有效的粘度降低量随着使用所述聚合物的系统和具体的聚合物的不同而变化。监测不同系统中烃流体粘度的方法是已知的，可以用来确定具体情况所需要的有效量。通常所述水溶性聚合物的有效剂量为约IOOppm至约7%。更优选的范围是约300ppm至约4%。最优选的范围是约500ppm至约2%。这些值是基于乳液总体积的聚合物活性物质给出的。在某些情况下，也可以用通常用于处理在石油操作中出现的烃流体和水包油乳液的其它材料配制所述聚合物。这类其它材料包括，但不限于腐蚀抑制剂、水垢抑制剂、表面活性剂、其它处理制剂、它们的组合等。与本发明的可溶性聚合物接触后的烃流体25°C的粘度优选低于5，OOOcP0通过以下实施例可以更好地理解本发明，以下实施例仅仅是说明的目的，不旨在限制本发明的范围。以下实施例中，将重油与含有预定量的所述处理组合物的水溶液混合。通过搅拌 30秒(小搅拌器)或5分钟(顶挂式搅拌器)掺混重油和组合物来完成混合。再将乳液转移至带有小开口的漏斗，并记录排空时间。排空时间较快表示处理得更有效。实施例1表1比较了使用所示乳化剂的70体积％重油和30体积％水的混合物(用小搅拌器混合)的排空时间(粘度降低的指标)。使用的阴离子表面活性剂与题目为“具有阴离子官能度的聚醚聚酯(Polyether Polyesters Having Anionic Functionality) ” 的美国专利第7，041，707 B2号所述的类似。商购A和B(以及表2中的商购C)是通常使用的由聚乙烯醇组成的粘度减低剂(如WO 2005/040669 Al中公开)。可以看出羟丙基甲基纤维素A和B的性能比得上商购A或优于商购A，甲基纤维素的性能优于商购B。表 权利要求
1.一种降低石油操作中出现的烃流体粘度的方法，所述方法包括使得所述烃流体与有效量的水溶性聚合物接触来形成乳液，所述聚合物具有侧接甲基醚基团。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水溶性聚合物是通过在预先形成的活性聚合物上取代甲基醚基团而衍生得到的，所述预先形成的活性聚合物是乙烯醇聚合物， 在所述水溶性聚合物中，所述预先形成的活性聚合物的约20%至约100%的可用活性基团被甲基醚基团取代。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预先形成的活性聚合物选自下组聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、纤维素和各种碳水化合物如淀粉、半乳甘露聚糖、半乳葡甘露聚糖、木聚糖、阿拉伯半乳聚糖、壳多糖及其组合。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水溶性聚合物是通过在预先形成的活性聚合物上取代甲基醚基团而衍生得到的，在所述水溶性聚合物中，所述预先形成的活性聚合物的约20%至约100%的可用活性基团被甲基醚基团取代。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水溶性聚合物中有最高约80摩尔％的可用的活性基团被不同于聚乙烯醇的亲水性基团取代。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水溶性聚合物中有最高约50摩尔％的可用活性基团被疏水性基团取代。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述疏水性基团具有2至约25个碳原子。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述疏水性基团选自下组乙酸乙烯酯、环氧丙烷、甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸甲酯、丙烯酸十八烷基酯、正-十八烷基丙烯酰胺、苯乙烯、甲基苯乙烯、硬脂酸烯丙酯、硬脂酸乙烯酯、乙烷、丙烯、正-丁烯、异丁烯、戊烯、十二碳烯、十八碳烯、比甲基更高级的乙烯基醚及其组合。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水溶性聚合物是纤维素醚。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述纤维素醚选自下组甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素、羧甲基甲基纤维素、甲基羟丁基甲基纤维素及其组合。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述纤维素醚是取代度为1.5-2.4的甲基纤维素。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述纤维素醚的分子量为约5，000至约 150，000。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述纤维素醚具有侧接基团，所述侧接基团选自下组羟乙基、羟丙基、羧甲基、羟丁基、羟基及其组合。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水溶性聚合物的有效量为约IOOppm至约7%，基于乳液总体积，以聚合物活性物质计。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水溶性聚合物的有效量选自下组约 300ppm至约4%，基于乳液总体积，以聚合物活性物质计；和约500ppm至约2%，基于乳液总体积，以聚合物活性物质计。
全文摘要
本发明涉及降低石油操作中出现的烃流体粘度的方法。所述方法包括通过使烃流体与有效量的具有侧接的甲基醚基团的水溶性聚合物接触形成低粘度乳液。
文档编号C09K8/60GK102203210SQ200980144611
公开日2011年9月28日 申请日期2009年11月4日 优先权日2008年11月6日
发明者D·T·恩古耶 申请人:纳尔科公司