用于分离水包油乳液的阳离子乙烯基咪唑鎓基共聚物的制作方法
【专利说明】用于分离水包油乳液的阳离子乙烯基咪唑鐺基共聚物 发明领域
[0001] 本发明涉及一种分离水包油乳液的方法，并且更具体地涉及一种分离原油生产期 间形成的水包油乳液的方法。
【背景技术】
[0002] 用于从水中移除分散的油和/或固体的化学助剂通常被称为水澄清剂、反相破乳 剂、脱油剂、凝聚剂、絮凝剂和/或聚结助剂。在油气工业中，在批量采出的流体（例如，原 油）初步分离后，采出水仍然含有精细分散的固体和油。这些油和固体颗粒非常稳定并 且难以通过单独的物理沉降分离。通常，这类采出水不能以原样再利用或丢弃，因此有必 要寻找合适的解决方案处理该问题。全世界的法规通常将向环境排放的采出水中的油和 油脂含量限制为最大15百万分之一份（ppm)至50ppm(Arnold，K. ;Stewart，M. Surface Production Operations ;第三版；Elsevier/Gurf :Boston，2008,483)。因而，为满足监管、 环境和操作目标，对这种水进行处理。
[0003] 已知一系列合成的水溶性阳离子聚合物来从采出水中分离油/固体颗粒。聚（二 烯丙基二甲基氯化铵），丙烯酰胺或烷基丙烯酸酯与不同阳离子共聚单体的共聚物作为水 澄清剂是已知的。采出水的化学处理包括加入几个PPm水平的无机盐和/或有机聚合物， 以便通过凝聚和絮状物形成促进分离。有机聚合物（离子的或中性的）可以比无机盐更有 效，并且产生具有最小油/固体残留的水。 发明概沭
[0004] 本发明提供了一种使用阳离子共聚物将原油生产期间形成的水包油乳液分离成 水相和油相的方法。如本文所述，水包油乳液包括油（例如原油）的液滴。特别地，本发明 的实施方式包括将原油生产期间形成的水包油乳液分离成水相和油相的方法，所述方法包 括将基于所述水包油乳液的总体积计的1百万分之一份（ppm)至1000 Oppm的阳离子乙烯 基咪唑鑰基共聚物加入到所述水包油乳液中，从而形成水相和油相，以及使所述水相和所 述油相分离。
【附图说明】
[0005] 图IA是瓶试法（bottle test procedure) 1的使用Oppm实施例1和比较例A-D 的阳离子聚合物处理合成产生的（synthetic produced)水包油乳液的照片影像（pH约为 7. 6) 〇
[0006] 图IB是瓶试法1的使用50ppm实施例1和比较例A-D的阳离子聚合物处理合成 产生的水包油乳液的照片影像（pH约为7. 6)。
[0007] 图IC是瓶试法1的使用IOOppm实施例1和比较例A-D的阳离子聚合物处理合成 产生的水包油乳液的照片影像（pH约为7. 6)。
[0008] 图2A是瓶试法2的使用Oppm实施例1和比较例A-D的阳离子聚合物处理合成产 生的水包油乳液的照片影像（pH约为8. 7)。
[0009] 图2B是瓶试法2的使用50ppm实施例1和比较例A-D的阳离子聚合物处理合成 产生的水包油乳液的照片影像（pH约为8. 7)。 发明详沭
[0010] 本发明提供了一种使用阳离子共聚物分离水包油乳液的方法，所述水包油乳液在 油田工业中通常称之为反相乳液，其中阳离子共聚物有助于使乳液破坏形成水相和油相。 本发明的方法特别适用于原油生产以及包括炼油厂水处理以及甚至石化工厂的加工系统。
[0011] 如本文所述，水包油乳液可以包括油的液滴，例如原油的液滴。除了油滴之外，水 包油乳液还可以包括固体颗粒，例如粘土、淤泥、沙子、腐蚀副产物和结垢，此外还含有可存 在于乳液中的其它固体颗粒。如本文所述，分离水包油乳液是指其中乳液破坏成其水相和 油相成分的方法。如本文所用，水包油乳液和/或水相的"水"可以包括，例如，盐水、原生 水、地表水、蒸汽冷凝液、碳酸水、海水及其组合。为了简便起见，在本文中使用词语"水"，其 中应理解，当需要时，"盐水"、"原生水"、"地表水"、"蒸汽冷凝液"、"碳酸水"和/或"海水" 可以互换使用。
[0012] 水包油乳液可以在提取原油（在地球表面下的地质地层中发现的天然产生的可 燃液体，其由不同分子量的烃类的复杂混合物组成）中产生。水包油乳液可以在原油生产 和加工的几乎每一阶段形成。如本文所用，"水包油乳液"可以包括水包油（例如反相乳 液）以及多种或复杂的乳液，如已知的那样，其中油形成分散相而水形成连续相。水包油乳 液的液滴或颗粒的尺寸可以，但不需要，从1微米到1000微米变化。小于1微米和/或大 于1000微米的液滴或颗粒也是可能的。如本文所用，解析、分离或反向破乳化表示水包油 乳液破裂成油相和水相。
[0013] 本公开的阳离子共聚物是阳离子乙烯基咪唑鑰基共聚物。对于多个实施方式，阳 离子乙烯基咪唑鑰基共聚物由N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基-2-吡咯烷酮和季铵化N-乙 烯基咪唑的单体形成。季铵化N-乙烯基咪唑可以包括3-甲基-N-乙烯基咪唑鑰甲基硫 酸盐。对于多个实施方式，阳离子乙烯基咪唑鑰基共聚物可以补充低水平的添加剂而不损 害分离性能。添加剂可以包括，但不限于，杀生防腐剂，并且可以以相对于阳离子共聚物/ 添加剂混合物的总重量最高1重量百分比（wt. % )的水平包括在内。在一个实施方式中， 阳离子乙烯基咪唑鑰基共聚物是N-乙烯基己内酰胺（50wt. % )、N-乙烯基-2-吡咯烷酮 (40wt. % )和3-甲基-N-乙烯基咪唑鑰甲基硫酸盐（IOwt. % )的共聚物。这类阳离子乙 烯基咪唑鑰基共聚物中的一种可以从BASF公司以商品名"LUVIQUAT? HOLD"得到。
[0014] 本公开的阳离子共聚物可以通过溶液、乳液或分散聚合技术制备。阳离子乙烯基 咪唑鑰基共聚物的重均分子量的范围可以从5000克/摩尔（g/mol)至5000000g/mol以及 优选范围从l〇〇〇〇g/mol至1000000g/mol。在一个实施方式中，本公开的阳离子乙烯基咪挫 鑰基共聚物的重均分子量约为700000g/mol。重均分子量可以通过凝胶渗透色谱或小角度 动态光散射测定。
[0015] 在将原油生产期间形成的水包油乳液分离成油相和水相过程中使用本公开的阳 离子共聚物可以采用常规方式进行。例如，将水包油乳液分离成油相和水相并且然后回收 油相和水相的过程，可以通过使用分离量的本公开的阳离子共聚物处理水包油乳液进行。 将原油生产期间形成的水包油乳液分离成油相和水相的实例可以包括将基于水包油乳液 的总体积计的1百万分之一份（ppm)至1000 Oppm的阳离子乙烯基咪挫鐵基共聚物加入到 水包油乳液中，以形成水相和油相。如本文所用，ppm是其中一个ppm等于每1000000份之 一份的浓度（例如1微升的阳离子乙烯基咪唑鑰基共聚物/升水包油乳液）。将原油生产 期间形成的水包油乳液分离成水相和油相的其它实例可以包括添加基于水包油乳液的总 体积计的IOppm至低于lOOOOppm，添加 IOppm至lOOOppm，或者添加 IOppm至IOOppm的阳 离子乙烯基咪唑鑰基共聚物到水包油乳液中，以形成水相和油相。
[0016] -旦形成，就将水相与油相分离。一旦分离，就可以回收水相和/或油相的任意一 个以用于进一步处理。可能的是，这样生产的油相可以是本领域中已知的脱水油。对于多 种实施方式，还可能的是，水相可具有最大为15ppm至50ppm的颗粒（例如油滴）。为了测 定水相中的油ppm，使用标准油ppm曲线。为了制作标准油ppm曲线，制备一系列已知浓度 的溶剂（例如，甲苯；1，1，1_三氯乙烷；或氟利昂）中的油（在水相中存在的相同的油）溶 液，并且使用可见或IR光谱测试样品。根据测试结果制作标准ppm曲线。使用相同的溶剂 从本文中所述的水相中提取油。在提取后，以相同的方式采用可见或IR光谱测试溶剂并且 将结果与标准油ppm曲线比对。水相中颗粒（例如，油滴）ppm可以然后根据标准油ppm曲 线内推得到。
[0017] 本公开的方法包括将阳离子乙烯基咪唑鑰基共聚物加入到水包油乳液中，基于水 包油乳液的总体积计，以形成水相和油相。在油田中，对于水处理化学试剂，工艺条件和 化学注入点的位置随着地点不同而变化，如Arnold，K. ;Stewart，M. Surface Production Operations ;3rd ed. ;Elsevier/Gulf :Boston，2008 年，第 9 章，第 482-609 页以及 Manning, F. S. ；Thompson, R. E. Oilfield Processing 第 2 卷：：Crude Oil ；Pe