专利名称：作为乳液和分散体中油相和水相分离的添加剂的聚合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用阴离子聚合物，对石油生产和精炼操作产生的油-水乳液和分散 体进行破乳和澄清的方法。
背景技术：
分散体是一种混合物，其中一个相分散在另一个不同组成或相的连续相中。乳液 是包含两种不混溶液体的分散体，其中一种液体以液滴的形式(分散相)分散在另一种液 体中(连续相或外相)。因此，所有的乳液都是分散体，但是并非所有的分散体都是乳液。 稳定的乳液是那些在不进行某种形式的机械或化学处理的情况下无法将其自身溶解于其 组成相中的乳液。在石油工业中，各种操作，包括但不限于对烃类(包括但不限于原油、天然气及其 衍生产品)进行的勘探、生产、精炼和化学加工，这些操作按常规产生油和水的混合物和分 散体。这些混合物通常还包含其它的化合物，包括但不限于蜡、浙青质、各种盐、悬浮物质、 来自土壤的生物表面活性物质、加入的表面活性缓蚀剂/结垢抑制剂等，在不同的位置，这 些化合物可能不同。另外，原位生成的或者在加强油回收技术中加入的合成和天然表面活 性剂，例如碱金属表面活性剂(AS)和碱金属表面活性剂聚合物(ASP)大量流入，会造成相 分离问题。在存在这些其它化合物的同时，高剪切力和混合力使得这些油和水的混合物形 成分散体和相对稳定的乳液。一些这样的乳液是油包水乳液，在石油工业中通常称为“常 规”乳液，其中油为连续相。其它的乳液是水包油乳液，在石油工业中通常称为“反”乳液， 其中水为连续相。“破坏”油-水乳液意味着油相和水相分离。术语“破坏”表示水滴或油滴周围的 乳化膜被“打破”，因此可能发生合并，由此随着时间的推移通过例如重力沉降发生油和水 相的分离。例如，破乳剂表示一类能将乳液(无论是常规乳液或反乳液)分为或分离成组 成相的一类试剂。澄清剂表示一类化合物，其用来破坏乳液，将油相与水分离，因此使得水 “更澄清”。已知能够有效进行破乳的化合物种类和澄清的化合物种类有一些重叠，即一些 化合物同时能够用来对油_水乳液和分散体进行破乳和澄清。在油井生产阶段的过程中，大量的水会经一口或多口注射井泵送入地下，以便将 地下岩层内的油推向产油井并推出地面以外。随着井的使用时间增加，油井产生的岩层水 与油混合。另外，在许多的第二级和第三级油回收技术中，例如蒸汽注入(steam flooding) 法，从焦油/油砂提取油以及蒸汽辅助的重力下水法(SAGD)中，都要使用大量的水来回收 油。在此情况下，油通常以乳液的形式冒出地面。为了破坏该乳液，即将水与油相分离，人们 通常使用破乳剂，例如聚亚烷基二醇(PAG)，聚(环氧乙烷)(PEO)与聚(环氧丙烷)(PPO) 的嵌段共聚物，以及烷基酚树脂烷氧基化物。在一些情况下，在向粗乳液物流中加入水澄清 剂。一旦将乳液分成油部分和水部分之后，产生的水部分(即“产生的水”)可以包含 约百万分之1000份(ppm)的夹带在水相中的油。换而言之，形成了“反”乳液，即水包油乳液。根据该乳液中杂质的含量，该乳液中各处的颜色为棕色至黑色。这样产生的水是以巨 大的量产生的(即每天多达数百万加仑)，人们将其重新注入岩层中，或者排放入海洋中。 美国洁净水法规以及美国联邦法律EPA法规之类的美国政府规章要求将产生的水中的油 含量降至非常低的水平，然后才可以进行排放。尽管在不同的管辖区内，根据这些规章排放 的水中允许的油含量有所不同，但是其标准通常都是极低的，即水中的油含量通常远小于 lOOppm。另外，随着淡水的成本越来越高以及淡水应用的规定越来越严格，为了水的再利 用，要求油含量低。将水中的油含量从天然的含量降至低于50ppm的操作通常被称为“澄 清”，该操作仅仅是破坏反乳液。这些破乳的油田水的澄清通常包括使用丙烯酸酯/盐聚合 物、阳离子聚合物、阳离子聚电解质，以及水溶性两性聚合物使得悬浮的油类和颗粒材料絮 凝，从而得到(更)澄清的水。要成功地选择和使用有效的聚合物化合物对石油工业操作过程中形成的油-水 乳液进行破乳和澄清是非常复杂的，这是因为特定的聚合物是否能够起作用取决于许多的 因素，这些因素包括但不限于地下含油岩层的地质和位置，水源，悬浮固体的性质，油的种 类，所用的其它试剂的性质等。因此，尚没有用来实施油田乳液的破乳和澄清的一种解决方 法。根据各个油田和所采用的条件，不同的聚合物在不同的位置能够提供最佳的性能。现有技术包括许多的专利和一般文献，涉及到对石油工业操作产生的油_水分散 体和乳液进行破乳和澄清。但是，这些文献均没有揭示使用基于丙烯酸盐单体及其酯的阴 离子聚合物对油田和石油精炼操作产生的油-水乳液进行破乳的内容，所述聚合物进行了 疏水性改性，或者用表面活性剂类基团进行改性，或者进行轻度交联。例如，美国专利申请公开第2007/0244248号揭示了使用包含芳族基团和亲油性 基团的聚合物对油-水乳液进行破乳。美国专利第5，100, 582号揭示了一种四元共聚物的 非常具体的组合物，该四元共聚物包含丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯 的无规组合，用作原油包水的体系的破乳剂。另外，美国专利第6，025，426号和第5，330，650号各自教导了使用具有高分子量 的丙烯酰胺的亲水性阳离子共聚物作为水澄清助剂。美国专利第4，582，628号揭示了将源 自亲水性和疏水性乙烯基单体的乙烯基类聚合物用于对石油工业的油_水乳液进行破乳。美国专利第5，643，460号揭示了丙烯酸二甲基氨基乙酯甲基氯和苄基氯季盐 的低分子量水溶性阳离子聚合物对油田操作得到的水包油乳液进行破乳。美国专利第 5，472，617号提供了一种对原油和水乳液进行破乳的方法，该方法包括加入破乳剂，所述破 乳剂由烷氧基化物的(甲基)丙烯酸酯与亲水性单体共聚制备。中国专利申请公开第CN1883740号揭示了使用源自疏水性(甲基)丙烯酸酯单体 和亲水性(甲基)丙烯酸单体的聚合物(其分子量为5000-100000克/摩尔)对原油和水 乳液进行破乳。上述技术均未使用疏水改性的、或表面活性剂改性的、或轻度交联的阴离子丙烯 酸酯/盐共聚物对油田操作产生的油-水分散体或乳液进行分离。认为这些阴离子丙烯酸 酯/盐共聚物用于对这些油_水分散体和乳液进行破乳或澄清的性能优于现有的聚合物。
发明内容
本发明提供了一种对石油工业操作产生的油-水分散体或乳液的油相和水相进行分离的方法，该方法包括为所述油-水乳液提供破乳有效量的阴离子聚合物，该阴离子 聚合物包含以下组分A)-D) :A) 15-80重量％的至少一种C3-C8 α，β -烯键式不饱和羧酸 单体；B) 15-80重量％的至少一种非离子、可共聚的α，β -烯键式不饱和单体；C) 1-50重 量％的以下单体(1)至(3)中的一种或多种(1)至少一种非离子乙烯基表面活性剂酯；
(2)至少一种非离子、可共聚的α，β-烯键式不饱和单体，其聚合物链长大于单体B)；以及
(3)至少一种非离子氨基甲酸酯单体；以及D)任选的0-5重量％的至少一种交联剂。全部 百分数的总和为100%，以所述阴离子聚合物的总重量为基准计。具体来说，所述至少一种C3-C8 α，烯键式不饱和羧酸单体具有以下结构式
权利要求
1. 一种对石油工业操作产生的油-水分散体或乳液的油相和水相进行分离的方法，该 方法包括为所述油-水乳液提供破乳有效量的阴离子聚合物，该阴离子聚合物包含以下组 分 A)-D)A)15-80重量％的至少一种以下结构式所示的C3-C8 α, β-烯键式不饱和羧酸单体
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油_水分散体或乳液是水包油分散体或 乳液。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油_水分散体或乳液是油包水分散体或 乳液。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述羧酸单体A)是甲基丙烯酸、丙烯酸或其 混合物。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不饱和单体B)是单乙烯基酯。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阴离子聚合物的破乳有效量是 1-10，OOOppm0
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述阴离子聚合物的破乳有效量是 1-10，OOOppm0
8.一种用来抑制和减轻在石油工业操作过程中由于油和水性前体在所述操作过程中 混合而导致的油_水乳液形成的方法，所述方法包括在所述前体混合之前、过程中或之后， 为所述油前体、水性前体或这两种前体提供破乳有效量的阴离子聚合物，该阴离子聚合物 包含以下组分A)-D)A)15-80重量％的至少一种以下结构式所示的C3-C8 α, β-烯键式不饱和羧酸单体
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述阴离子聚合物提供给水性前体。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述阴离子聚合物的破乳效量是 1-10，OOOppm0
全文摘要
使用阴离子聚合物对石油工业操作产生的油-水分散体和乳液进行破乳和澄清。使用所述阴离子聚合物抑制和减少了这样的油-水分散体和乳液的形成。所述阴离子聚合物包含A)2-80重量％的至少一种C3-C8α，β-烯键式不饱和羧酸单体；B)15-80重量％的至少一种非离子、可共聚的α，β-烯键式不饱和单体；C)1-50重量％的以下的一种或多种单体C1)至少一种非离子乙烯基表面活性剂酯；或C2)至少一种非离子、可共聚的α，β-烯键式不饱和单体，其聚合物链长大于单体B)；或C3)至少一种非离子氨基甲酸酯单体；以及任选的D)0-5重量％的至少一种交联剂。
文档编号C10G33/04GK101993717SQ20101024980
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月4日 优先权日2009年8月5日
发明者J·曼纳, N·E·拜恩, P·M·罗考斯基, S·C·梅塔 申请人:罗门哈斯公司