從乳液中回收並分離原油和水的方法
2023-08-09 19:01:31 3
專利名稱：從乳液中回收並分離原油和水的方法
從乳液中回收並分離原油和水的方法發明背景發明領域本發明一般地涉及 提高的油生產和回收領域。更具體地，本發明涉及從所產生的表面活性劑-聚合物強化油回收溢流(floods)的回收乳液中回收原油的領域。本發明尤其涉及使用陽離子表面活性劑和兩性表面活性劑提高產油並從這些乳液中回收油。
背景技術：
由儲油層(reservoirs)生產原油典型地導致殘留在儲油層內的顯著量的非生產的原油。回收原油的方法包括主要的生產和輔助的溢流。在開發和應用的各階段處，數種方法提供回收在常規生產之後殘留的顯著大量油的前景。這些方法包括表面活性劑-聚合物和鹼-表面活性劑-聚合物強化油回收溢流，所述油回收溢流牽涉將這些材料在鹽水溶液內的組合注入到儲油層內。這些方法的結果包括產生典型地含有原油，水，表面活性劑，聚合物和鹼(若使用的話)的乳液。缺點包括難以分離乳液成清潔的水和乾燥的油以供原油銷售和以環境安全的方式合適處置水。而且，分離常規油田乳液所使用的破乳劑可能對來自表面活性劑-聚合物和鹼-表面活性劑-聚合物工藝的一些乳液無效。各種實驗表明，常規的非離子表面活性劑可能無法提供這些工藝所需的分離。例如，它們可能無法生產具有足夠低油含量的水。因此，需要改進的方法從表面活性劑-聚合物和鹼-表面活性劑-聚合物工藝中分離乳液中的原油和水。額外的需求包括使所產生的乳液破乳的改進方法，以產生原油和水的清潔分離。一些優選實施方案的簡要概述在一個實施方案中，通過含水和油的乳液破乳用的組合物，解決了本領域的這些和其他需求。在一些實施方案中，乳液包含水，油，陰離子表面活性劑，和任選的水溶性聚合物，鹼和/或醇。該組合物包括一種表面活性劑。該表面活性劑包含陽離子表面活性劑，兩性表面活性劑，或其任何組合。在另一實施方案中，通過使含油和水的乳液破乳的方法，解決了本領域的這些和其他需求。該方法包括添加組合物到乳液中，其中組合物包括陽離子表面活性劑，兩性表面活性劑或其任何組合。為了可更好地理解以下本發明的詳細說明，前面相當廣義地概述了本發明的特徵和技術優點。以下將描述形成本發明權利要求主題的本發明的額外特徵和優點。本領域的技術人員應當理解，可容易地實現所公開的概念和具體的實施方案作為改性或設計其他實施方案的基礎以供實施本發明相同的目的。本領域的技術人員還應當理解，這些相當的實施方案沒有脫離所附權利要求列出的本發明的精神和範圍。優選實施方案的詳細說明在一個實施方案中，從所產生的乳液中回收並分離油和水的組合物包括一種表面活性劑，它是陽離子表面活性劑，兩性表面活性劑，或其任何組合。在一些實施方案中，該表面活性劑是陽離子烷基齒化銨表面活性劑，烷基胺齒化物，兩性表面活性劑，或其任何組合。在其他實施方案中，表面活性劑是陽離子烷基滷化銨表面活性劑，烷基胺滷化物，聚合物非離子表面活性劑，兩性表面活性劑，或其任何組合。在實施方案中，使用該組合物，使通過鹼-表面活性劑-聚合物或表面活性劑-聚合物強化油回收溢流產生的乳液破乳。在這些實施方案中，所產生的乳液典型地至少含有水，原油，表面活性劑和聚合物。添加組合物到所產生的乳液中使油和水相相分離。在一些實施方案中，分離是油和水的清潔分離。清潔分離通常是指具有小於約1%總沉澱物和水的乾燥油，在油和水之間具有清晰分離的良好界面，和具有小於約300ppm殘油的清潔水。通過任何合適的方法，添加該組合物到溶液中。例如，合適的方法的實例包括在Z. Ruiquan等人,「Characterization anddemulsification of produced liquidfrom weak base ASP flooding,，，Colloids andSurfaces,第 290 卷，第 164-171 頁，(2006)以及美國專利 Nos. 4，374，734 和 4，444，654 中公開的方法，在此通過參考將其全文引入。在一個實施方案中,表面活性劑是含滷化銨的陽離子表面活性劑。滷化銨可包括任何合適類型的滷化銨。在實施方案中，滷化銨包括烷基滷化銨，多烷基滷化銨，或其任何 組合。在實施方案中，陽離子表面活性劑包括烷基三甲基滷化銨，烷基二甲基苄基滷化銨中的至少一種，和一種或更多種咪唑啉鎮滷化物，或其任何組合。在實施方案中,這些季化表面活性劑的分子量範圍為約200-約700，或者約250-約500。在一些實施方案中，烷基三甲基滷化銨具有C6-C16，或者C6-Cltl，和或者，C12-C18，和進一步或者C8的平均烷基鏈長。烷基三甲基滷化銨的實例非限制性地包括烷基三甲基氟化銨，烷基三甲基氯化銨，烷基三甲基溴化銨，烷基三甲基碘化銨，烷基三甲基砹化銨，或其任何組合。在一個實施方案中，烷基三甲基滷化銨是烷基三甲基溴化銨，烷基三甲基氯化銨或其任何組合。在一些實施方案中，烷基三甲基滷化銨是烷基三甲基氯化銨。在其他實施方案中，烷基三甲基滷化銨是正辛基三甲基溴化銨。烷基二甲基苄基滷化銨的實例非限制性地包括十二烷基二甲基苄基氯化銨，和一水合正十四烷基二甲基苄基氯化銨中的一種或更多種或其任何組合。在實施方案中，烷基二甲基苄基滷化銨包括Cltl-C18的平均烷基鏈長。咪唑啉鎮滷化物的實例非限制性地包括甲基雙(牛油醯胺基乙基)-2-牛油咪唑啉錯甲基硫酸鹽，甲基雙(氫化牛油醯胺基乙基)-2-氫化牛油咪挫啉鎮甲基硫酸鹽，和甲基雙(牛油醯胺基乙基)-2-牛油咪唑啉播甲基硫酸鹽中的一種或更多種或其任何組合。陽離子表面活性劑可具有任何所需量的活性材料。在一個實施方案中，陽離子表面活性劑具有約30wt. %-約82wt. %的活性材料。在一個實施方案中,表面活性劑是兩性表面活性劑。兩性表面活性劑可包括在所產生的乳液中適用作表面活性劑的任何兩性表面活性劑。在一個實施方案中，兩性材料是甜菜鹼，烷基氨基丙酸，N-醯基甘氨酸鹽，或其任何組合。在實施方案中，兩性材料是甜菜鹼。可使用在所產生的乳液中用作表面活性劑的任何合適的甜菜鹼。合適的甜菜鹼的實例非限制性地包括辛基/癸基醯胺基丙基甜菜鹼，椰油甜菜鹼，椰油醯胺基丙基甜菜鹼，辛基甜菜鹼，辛醯胺基丙基甜菜鹼，或其任何組合。在一個實施方案中，甜菜鹼是椰油甜菜鹼。可使用任何合適的N-醯基甘氨酸鹽。在一個實施方案中，N-醯基甘氨酸鹽是牛油二羥乙基甘氨酸鹽。
實施方案進一步包括具有表面活性劑和溶劑的組合物。該溶劑可以是適合於例如溶解或懸浮表面活性劑的任何溶劑。在實施方案中，溶劑是水，醇，有機溶劑，或其任何組合。醇可包括適用於溶劑且與油回收一起使用的任何醇。合適的醇的實例非限制性地包括二元醇，異丙醇，甲醇，丁醇，或其任何組合。根據一個實施方案，有機溶劑包括或者單獨或者與前述的任何結合的芳族化合物。在一些實施方案中，有機溶劑包括醇，醚，芳族化合物，或其任何組合。在一個實施方案中，芳族化合物的分子量為約70-約400，或者約100-約200。合適的芳族化合物的實例非限制性地包括甲苯，二甲苯，萘，乙苯，三甲基苯，和重質芳族石腦油(HAN)，其他合適的芳族化合物，和前述的任何組合。要理解在一些實施方案中，在組合物內相對於該溶劑，表面活性劑的用量可以變化，這取決於諸如溫度，時間和表面活性劑的類型之類的因素。例如，非限制性地，可使用較高的陽離子表面活性劑與溶劑之比，若期望比較快速的反應時間的話。在一個實施方案中，組合物包括約IOOppm-約20，OOOppm表面活性劑，或者約IOOppm-約10，OOOppm表面活性劑,進一步或者 約200ppm_約10，OOOppm表面活性劑，和進一步或者約200ppm-約500ppm表面活性劑。在實施方案中，將該組合物加入到具有聚合物非離子表面活性劑的所產生的乳液中。合適的聚合物非離子表面活性劑的實例非限制性地包括聚山梨酸鹽，脂肪醇，例如鯨蠟基醇和油醇，聚環氧乙烷的共聚物，聚環氧丙烷的共聚物，烷基聚糖苷，例如癸基麥芽糖苷(maltoside)，烷基酚聚環氧乙烷，烷基聚環氧乙烷，和乙氧化丙氧化烷基苯酚_甲醛樹脂化學，或其任何組合。該聚合物非離子表面活性劑典型地溶解或懸浮在溶劑中。可使用適合於溶解或懸浮聚合物非離子表面活性劑的任何溶劑。合適的溶劑的實例非限制性地包括水，醚，醇，甲苯，二甲苯，HAN，其他合適的有機溶劑，或其任何組合。醇可包括適合於與油回收一起使用且溶解聚合物非離子表面活性劑的任何醇。在一個實施方案中，聚合物非離子表面活性劑溶解或懸浮在有機溶劑中。在一個實施方案中，將組合物和聚合物非離子表面活性劑以組合物對聚合物非離子表面活性劑的重量比為約9:1-約I: I，或者約9:1-約1:2加入到所產生的乳液中。在實施方案中，大致同時(或者作為單獨的配製劑或者作為相同配製劑的一部分)或者按序添加組合物和聚合物非離子表面活性劑到所產生的乳液中。在沒有束縛於理論的情況下，同時添加組合物和聚合物非離子表面活性劑到所產生的乳液中通常提供分離的油和水相的改進質量。例如，同時添加含陽離子表面活性劑(即，烷基三甲基滷化銨)和水的組合物與在有機溶劑中溶解的聚合物非離子表面活性劑到所產生的乳液中將改進分離的油和水相的質量。通過參考下述實施例，可更好地理解前述內容，所述實施例擬用於闡述目的，和不打算限制本發明的範圍。實施例I在該實施例中，進行所生產的含原油的乳液的破乳。所產生的乳液還含有所產生的鹽水。使用ACXULAB SV-100秤，稱取除了去離子水以外的所有化學品。為了生產鹽水，在5加侖的容器內，添加去離子水，並置於HEIDOLPH RZR 2051控制攪拌器下。對於所生產的每一鹽水來說，下表I中示出了添加劑的類型和用量。開啟混合器，並添加鹽，接著添加聚合物。在劇烈攪拌下，通過在聚合物內緩慢地引液(tapping)(對於8升容器來說，約15分鐘)，並確保該聚合物沒有形成團塊，從而使顆粒離散。繼續混合I小時。添加預稱重的表面活性劑PBTROSTEP s-i (丙氧化支鏈醇硫酸的鈉鹽)，接著添加預稱重的表面活性劑PBTR0STEP S_2 (內烯烴磺酸鈉鹽)和醇。PETROSTEP 是 St印an Chemical CompanyCorporation的註冊商標。攪拌該溶液30分鐘，得到鹽水。PETROSTEP S-I和S-2獲自Stepan Chemical。為了生產原油產生的水乳液，在70和IOOml的液面處標記規定的瓶子(prescription bottle)。添加鹽水到70ml的標記處。通過搖動充分地混合原油瓶子,然後將30ml原油置於規定的瓶子內到IOOml的標記處。在高速下，將乳液的規定瓶子置於EBERBACH混合器內10分鐘。陰離子聚合物FL0PAAM 3330, 一種30%水解的8麗分子量的聚丙烯酸酯聚合物是S. N. F.，S. A. Corporation的註冊商標。使用純度為99. 4%的異丁醇。使用純度大於99. 9%的氯化鈉，和所使用的氯化鈣的純度為99%。表2中示出了所使用的其他產品的進一 步的細節。烷基三甲基溴化銨系列的純陽離子表面活性劑獲自Alfa Aesar0使溶液製備所使用的水去離子化。結果與討論使用體積比為70/30的所產生的鹽水和原油，進行大多數破乳研究。還使用體積比為90/10的所產生的鹽水和原油，進行數個研究。鹽水含有表面活性劑膠束，但不具有任何液晶相，這通過不存在雙折射來表徵。各種陽離子和非離子表面活性劑的效果在不同的劑量水平下，進行純陽離子表面活性劑，正辛基三甲基溴化銨(C8TAB)和陽離子A的添加。在約200ppm C8TAB下,發現水相的清澈分離。添加200ppm陽離子表面活性劑正辛基三甲基溴化銨到鹽水中沒有產生任何沉澱或者形成任何可觀察的固體。此外，加熱200ppm陽離子表面活性劑和鹽水的混合物到40°C沒有產生任何固體的沉澱。純陽離子表面活性劑Cg三甲基溴化銨CgTAB和乙氧化樹脂B的效果使用C8三甲基溴化銨，C8TAB和乙氧化樹脂B，一種有點類似於以下提及的乙氧化樹脂C的乙氧化樹脂，在100，200，和300ppm的劑量水平下，進行瓶子試驗。使用70/30和90/10的鹽水/原油比，製造乳液。在2小時45分鐘平衡時間之後獲得的分離的原油中基本沉澱物和水的分析表明高於200ppm的C8TAB在油的脫水和從水中除去油是有效的。在這些水平下，發現C8TAB降低油中的水含量到0.8vol. %。發現在高於IOOppm下，乙氧化樹脂B在油的脫水中是有效的，從而在平衡2小時45分鐘之後，降低水含量到0. 4vo I. %。詵擇的兩件表面活件劑的效果篩選兩性表面活性劑在破乳中的有效性。結果表明單獨使用劑量水平為75ppm和IOOppm的椰油甜菜鹼在21小時平衡時間之後顯示出顯著淨化水相，且似乎比50ppm乙氧化樹脂C和50ppm椰油甜菜鹼的組合更加有效。200ppm的椰油氨基丙酸證明也有效地淨化水相。測試其他兩性表面活性劑，但椰油甜菜鹼和椰油氨基丙酸得到最好的結果。具有50ppm乙氧化樹脂C的體系和50ppm C8TAB體系的水相在21小時的平衡時間之後似乎透明，且與椰油甜菜鹼體系相比，似乎較好地從水相中除去油。當與椰油氨基丙酸和椰油甜菜鹼進行肉眼比較時，使用200ppm的純陽離子表面活性劑C8TAB產生改進的水相。然而，與乙氧化樹脂C和表面活性劑的組合的體系相比表明當使用這種組合時改進的破乳性。發現肉眼最好的水相順序依次為50ppm乙氧化樹脂C和50ppm C8TAB, 50ppm乙氧化樹脂C和IOOppm C8TAB, 50ppm乙氧化樹脂C和IOOppm椰油甜菜鹼,200ppm C8TAB, 50ppm乙氧化樹脂C和IOOppm陽離子A, 200ppm椰油氨基丙酸，和200ppm椰油甜菜鹼。結論發現乙氧化樹脂B, —種乙氧化樹脂在IOOppm, 200ppm,和300ppm水平下,在2小時45分鐘的平衡時間之後，有效地降低油相內水含量到O. 4vo I. %，同時水相含有明顯顯著量的油，甚至在數小時平衡之後。乙氧化樹脂C，一種類似的樹脂也有效地淨化水，當單獨使用時。在200ppm和300ppm的水平下，陽離子表面活性劑正辛基三甲基溴化銨，C8TAB在 2小時45分鐘的平衡時間之後，降低油相中的水含量到O. 8vo I. %，同時還降低水相內的油含量到顯著較低的水平。表I生產鹽水配製劑，製造IOOg鹽水
權利要求
1.用於含水和油的乳液破乳的組合物，該組合物包含 表面活性劑，其中所述表面活性劑包含陽離子烷基齒化銨表面活性劑，兩性表面活性齊U，或其任何組合。
2.權利要求I的組合物，其中陽離子烷基滷化銨表面活性劑包含烷基三甲基滷化銨，烷基二甲基苄基滷化銨，咪唑啉鎮滷化物，或其任何組合。
3.權利要求2的組合物，其中烷基三甲基滷化銨包含C6-C16的平均烷基鏈長。
4.權利要求I的組合物，其中烷基二甲基苄基滷化銨包含Cltl-C18的平均鏈長。
5.權利要求I的組合物，其中陽離子烷基滷化銨表面活性劑包含烷基三甲基氯化銨。
6.權利要求I的組合物，其中陽離子烷基滷化銨表面活性劑包含約30wt.%-約82wt. %的活性材料。
7.權利要求I的組合物，其中表面活性劑包含陽離子烷基滷化銨表面活性劑，烷基胺滷化物，兩性表面活性劑，或其任何組合。
8.權利要求I的組合物，其中兩性表面活性劑包含甜菜鹼，烷基氨基丙酸，N-醯基甘氨酸鹽，或其任何組合。
9.權利要求I的組合物，進一步包含有機溶劑，水，醇，或其任何組合。
10.權利要求9的組合物，其中有機溶劑包含醇，醚，芳族化合物，或其任何組合。
11.權利要求I的組合物，其中該組合物包含約IOOppm-約20，OOOppm的表面活性劑。
12.權利要求I的組合物，其中乳液是來自鹼性-表面活性劑-聚合物或表面活性劑-聚合物強化油回收溢流所產生的乳液。
13.用於含油和水的乳液破乳的方法，該方法包括添加該組合物到乳液中，其中該組合物包含陽離子烷基齒化銨表面活性劑，兩性表面活性劑，或其任何組合。
14.權利要求13的方法，其中陽離子烷基滷化銨表面活性劑包含烷基三甲基滷化銨，烷基二甲基苄基滷化銨，咪唑啉播滷化物，或其任何組合。
15.權利要求14的方法，其中烷基三甲基滷化銨包含C6-C16的平均烷基鏈長。
16.權利要求14的方法，其中烷基二甲基苄基滷化銨包含Cltl-C18的平均鏈長。
17.權利要求13的方法，其中兩性表面活性劑包含甜菜鹼。
18.權利要求13的方法，進一步包括添加聚合物非離子表面活性劑到乳液中。
19.權利要求18的方法，其中該組合物和聚合物非離子表面活性劑以約9:1-約1:2的重量比加入到乳液中。
20.權利要求19的方法，其中聚合物非離子表面活性劑和組合物大致同時加入到乳液中。
21.權利要求13的方法，其中乳液是來自鹼性-表面活性劑-聚合物或表面活性劑-聚合物強化油回收溢流所產生的乳液。
全文摘要
由陰離子表面活性劑和聚合物(SP)，以及鹼，表面活性劑和聚合物(ASP)，使所產生的乳液破乳的組合物和方法。所產生的乳液破乳成油和水。在一個實施方案中，組合物包括表面活性劑。表面活性劑包括陽離子表面活性劑，兩性表面活性劑，或其任何組合。
文檔編號B01D17/05GK102869422SQ201180017686
公開日2013年1月9日 申請日期2011年4月4日 優先權日2010年4月8日
發明者G·J·希拉薩奇, C·A·米勒, O·G·拉尼, J·小希拉, D·源, M·波恩戴克斯特 申請人:威廉馬什賴斯大學, 納爾科公司