稳定的水性水澄清剂组合物及使用方法技术

使用水性水澄清剂组合物来反乳化并澄清源自石油工业操作的油-水分散体和乳液。使用包含阴离子型聚合物的乳胶分散体、醇和碱的水性水澄清剂组合物来抑制并减少这种油-水分散体的形成。所述阴离子型聚合物的乳胶分散体包括阴离子型聚合物，所述阴离子型聚合物包含：A)2-80wt％的至少一种C3-C8α,β-烯键式不饱和羧酸单体；B)15-80wt％的至少一种非离子型可共聚的α,β-烯键式不饱和单体；C)0-50wt％的下列单体中的一种或多种：C1)至少一种非离子型乙烯基表面活性剂酯；或C2)具有比单体B)更长的聚合物链的至少一种非离子型可共聚的α,β-烯键式不饱和单体，或C3)至少一种非离子型的尿烷单体；以及，任选地，D)0-5wt％的至少一种交联剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】稳定的水性水澄清剂组合物及使用方法
本专利技术涉及防冻的水性水澄清剂组合物以及使用所述水性水澄清剂组合物来反乳化并澄清源自石油生产和精炼操作的油-水乳液和分散体的方法。
技术介绍
分散体为其中一种相分散在另一种不同组合物或相的连续相中的混合物。乳液为包含两种不混溶液体的分散体，一种以液滴(内相)分散在另一种(连续或外相)中。因此，所有乳液均为分散体，但并非所有分散体均为乳液。稳定的乳液为在没有某种形式的机械或化学处理的情况下就不能使其自身溶解在它们的构成相中的那些分散体。在石油工业中，包括但不限于烃类(包括但不限于原油、气体和它们的衍生物产品)的探测、生产、精炼和化学加工的各种操作通常产生油和水的混合物和分散体。这种混合物通常还含有其它化合物，包括但不限于蜡、沥青质、各种盐、悬浮材料、来自土地的生物表面活性材料、加入的表面活性防锈/防垢剂等，它们可以随部位的不同而变化。此外，在原位产生或在强化采油技术中加入的合成和天然的表面活性剂，例如碱性表面活性剂(AS)和碱性表面活性剂聚合物(ASP)的溢流可引起相分离的问题。当存在这些其他化合物时，高剪切和混合力会引起这些油和水的混合物形成分散体和相对稳定的乳液。一些这种乳液为油包水乳液，通常在石油工业中被称为“常规”乳液，其中油为连续相。其他的为水包油乳液，通常在石油工业中被称为“反相”乳液，其中水为连续相。“破坏”油水乳液是指油相与水相的分离。术语“破坏”意指围绕在水或油的液滴周围的乳化膜被“破坏”，使得可发生聚结以及导致油相和水相随时间例如通过重力沉降的分离。例如，反乳化剂描述的是将乳液(无论是常规或是反相)破坏或分离成其构成相的制剂。澄清剂描述的是施加以破坏乳液并将油相与水相分离从而使水“更澄清”的化合物。已知的是在有效反乳化的化合物与澄清的化合物类型之间存在一些重叠，也就是说，一些化合物既可用于反乳化也可用于澄清油-水乳液和分散体。在油井的生产阶段，大量的水通过一个或多个注水井被向下泵入土地从而将地下地层中的油推向生产井并离开土地。随着井老化，地层水与油一起从井中生产出来。此外，在如蒸汽驱油、从焦油/油砂中提取油、蒸汽辅助重力泄油(SAGD)的许多二级和三级采油技术中，使用大量的水来采收油。在这种情况下，油通常作为乳液而从土地中出来。为了破坏这种乳液，即，将水从油相分离，通常使用反乳化剂如聚亚烷基二醇(PAG)、聚环氧乙烷(PEO)与聚环氧丙烷(PPO)的嵌段共聚物、和烷基酚树脂烷氧化物。在一些情况下，也将水澄清剂加入到粗乳液蒸汽中。一旦乳液被分离成油级分和水级分，产生的水级分(即，“生成水”(producedwater))可含有约百万分之(ppm)1000份的水相中携带的油。换言之，形成了“反相”即水包油乳液。这种乳液以从棕色到黑色的任何颜色呈现，其取决于存在的杂质量。这样的生成水可以大量生成(即，高达每天数百万加仑)，并且或者被重新注入地层或者被丢弃进海洋。政府规定，例如美国的USCleanWaterAct和USEPACodeofFederalRegulations，要求排放生成水之前要将油含量降低至非常低的水平。尽管按照这种规定排放水中允许的油量随管辖区而变化，但是标准通常是非常低的，即，通常远低于100ppm油/水。另外，随着成本增加和对淡水使用的规定，对于水的再利用需要低水平的油。将水中的油从天然存在量降低至50ppm以下的实践通常被称为“澄清”，并且仅仅是反相乳液的破坏。对这种反乳化油田水的澄清通常包括使用丙烯酸酯聚合物、阳离子型聚合物、阳离子型聚电解质和水溶性两亲聚合物对悬浮的油质和微粒材料进行絮凝，从而获得澄清(更澄清)的水。成功选择并使用有效的聚合物化合物来反乳化和澄清在石油工业操作过程中形成的油-水乳液是非常复杂的，这是因为特定的聚合物是否起作用将取决于很多因素，这些因素包括但不限于：地下含油地层的地质情况和位置、水源、悬浮固体的性质、油的类型、使用的其他试剂的性质等。因此，不存在用于实施对油田乳液的反乳化和澄清实践的一种方案。取决于涉及的各个油田和条件，不同的聚合物将在不同的位置提供最佳的性能。现有技术中包括许多与由石油工业操作产生的油-水分散体和乳液的反乳化和澄清有关的专利和普通文献。例如，美国专利申请公布US2007/0244248公开了使用含有芳香族和亲脂性基团的聚合物来反乳化油-水乳液。USP5,100,582公开了含有丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的无规组合的四聚物的非常特定的组合物用于原油包水的反乳化剂。此外，USP6,025,426和USP5,330,650均教导使用具有高分子量的丙烯酰胺的亲水性阳离子型共聚物作为水澄清助剂。USP4,582,628公开了使用源自亲水性和疏水性乙烯基单体的乙烯基型聚合物用于油和水的石油工业乳液的反乳化。USP5,643,460中公开了二甲基氨基乙基丙烯酸酯甲基氯化物与苄基氯化季盐的低分子量、水溶性、阳离子型聚合物用于破坏来自油田操作的水包油乳液。USP5,472,617提供了一种用于反乳化原油和水的乳液的方法，其涉及添加由与亲水性单体共聚合的烷氧化物的(甲基)丙烯酸酯制得的反乳化剂。中国专利申请公布CN1883740公开了使用聚合物来反乳化原油和水的乳液，所述聚合物源自疏水性(甲基)丙烯酸酯单体和亲水性(甲基)丙烯酸单体并且具有5,000至100,000g/mol的分子量。美国专利公布US20110031163公开了将疏水性改性的、表面活性剂改性的并且轻度交联的阴离子型丙烯酸酯共聚物用于分离因油田操作而产生的油和水的分散体或乳液。然而，上述专利和公布中没有一篇公开了用于破坏源自位于极冷环境例如北极地区中和/或在这样的环境中操作的油田和油精炼操作的油-水乳液的稳定化的聚合物。改善的低温稳定性(有时被称为防冻性)不仅对于使用重要，对于储存和运输同样重要。这包括将聚合物化合物装在桶中运送并通过管道泵送到寒冷环境中的石油工业操作二者。如果将聚合物的水性溶液储存在环境温度降至0℃以下的位置，则该溶液可冻结、分离或者形成沉积物，因此抑制向所需流体泵送足够的聚合物溶液的能力。需要一种可用于反乳化油和水的石油工业乳液的、证明具有改善的低温稳定性的低温水性水澄清剂组合物。
技术实现思路
本专利技术提供这样一种稳定化的水性水澄清剂组合物及使用该组合物来分离源自石油工业操作的油-水分散体或乳液的油和水相的方法，其中所述水性水澄清剂组合物在-40℃至60℃之间以及在-40℃至60℃之间循环是稳定的。以产生反乳化效果的量向油-水乳液提供所述水性澄清剂组合物。所述水性澄清剂组合物包含：i)阴离子型聚合物的乳胶分散体，优选的量为20至80重量％，其中所述阴离子型聚合物包含：A)至少一种C3-C8α,β-烯键式不饱和羧酸单体，优选甲基丙烯酸、丙烯酸或其混合物，优选的量为15-80wt％；B)至少一种非离子型可共聚的α,β-烯键式不饱和单体，优选单乙烯基酯，更优选乙酸乙酯，优选的量为15-80wt％；C)任选地，下列中的一种或多种：(1)至少一种非离子型乙烯基表面活性剂酯；(2)具有比单体B)更长的聚合物链的至少一种非离子型可共聚的α,β-烯键式不饱和单体；以及，(3)至少一种非离子型的尿烷单体(u本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性水澄清剂组合物，其包括：i)阴离子型聚合物的乳胶分散体，其中所述阴离子型聚合物包含：A)至少一种C3‑C8α,β‑烯键式不饱和羧酸单体；B)至少一种非离子型的、可共聚的α,β‑烯键式不饱和单体；C)任选地，下列的一种或多种：1)至少一种非离子型乙烯基表面活性剂酯，2)具有比单体B)更长的聚合物链的至少一种非离子型可共聚的α,β‑烯键式不饱和单体，和3)至少一种非离子型的尿烷单体；以及D)任选地，至少一种交联剂；ii)醇；以及iii)碱，其中所述水性水澄清剂组合物在‑40℃至60℃之间以及在‑40℃至60℃之间循环是稳定的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.27 US 61/693,4411.一种水性水澄清剂组合物，其包括：i)阴离子型聚合物的乳胶分散体，其中所述阴离子型聚合物包含：A)至少一种C3-C8α,β-烯键式不饱和羧酸单体；B)至少一种非离子型的、可共聚的α,β-烯键式不饱和单体；C)任选地，下列的一种或多种：1)至少一种非离子型乙烯基表面活性剂酯，2)具有比单体B)更长的聚合物链的至少一种非离子型可共聚的α,β-烯键式不饱和单体，和3)至少一种非离子型的尿烷单体；以及D)任选地，至少一种交联剂；ii)醇；以及iii)碱，其中所述水性水澄清剂组合物在-40℃至60℃之间以及在-40℃至60℃之间循环是稳定的；其中：i)所述阴离子型聚合物的乳胶分散体的存在量为20至80重量％；ii)所述醇的存在量为5至70重量％；iii)基于所述阴离子型聚合物的干重，所述碱的存在量为大于0.05mmol/g至小于0.22mmol/g；并且iv)所述组合物的余量为水，其中，i)、ii)、iii)和iv)的重量百分比总共为100并且是基于所述水性水澄清剂组合物的总重量。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述羧酸单体A)为甲基丙烯酸、丙烯酸或其混合物，而所述不饱和单体B)为单乙烯基酯。3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述醇为丙二醇或乙二醇。4.根据权利要求1所述的组合物，其中，i)所述阴离子型聚合物的乳胶分散体包含：A)15-80wt％的下式的至少一种C3-C8α,β-烯键式不饱和羧酸单体：其中，R为H，并且R'为H、C1-C4烷基或--CH2COOX；R为--COOX并且R'为H或--CH2COOX；或者R为CH3并且R'为H；以及X为H或C1-C4烷基；B)15-80wt％的下式的至少一种非离子型可共聚的α,β-烯键式不饱和单体：CH2＝CYZ(II)其中，Y为H并且Z为--COOR、--C6H4R'、CN、Cl、或–CH＝CH2；Y为CH3并且Z为--COOR、--C6H4R'、CN或–CH＝CH2；或者Y和Z为Cl；以及R为C1-C8烷基或C2-C8羟烷基；R'为H、Cl、Br或C1-C3烷基；以及R"为C1-C8烷基；以及C)0-50wt％的下列单体中的一种或多种：1)下式的至少一种非离子型乙烯基表面活性剂酯：其中，R为H或CH3，R'各自为C1-C4烷基，R"为C8-C20烷基或C8-C16烷基苯基，n为6-100的平均数，并且m为0-50的平均数，条件是n≥m并且(n+m)为6-100；以及2)具有下式的具有比单体B)更长的聚合物链的至少一种非离子型可共聚的α,β-烯键式不饱和单体；CH2＝CYZ(IV)其中Y为H并且Z为--COOR、--C6H4R'或Y为CH3并且Z为--COOR、--C6H4R'并且R为C10-C20烷基羟基烷基；R'为C4-C8烷基；并且R"为C9-C20烷基；以及3)至少一种非离子型的尿烷单体，其为单羟基非离子型表面活性剂与单烯键式不饱和单异氰酸酯的尿烷反应产物，其中重量百分比是基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·M·霍伊尔斯，C·M·艾尔斯，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US