本發(fā)明涉及石油抽提領域，更具體地講，本發(fā)明涉及用于分散瀝青質和石蠟的油基組合物。
背景技術：
：一般來講，油重質餾分包含石蠟和瀝青質，石蠟和瀝青質在冷卻和/或操作條件變化時往往會在包含它們的油餾分中結晶。油餾分中存在石蠟和瀝青質的缺點是它們在管系中沉淀，從而堵塞烴類生產(chǎn)流。這些沉淀物必須從用于石油生產(chǎn)的生產(chǎn)線、容器和設備去除，以便維持工藝效率。為此，通常采用三氧化硫來形成具有石蠟的可分散材料，然后用含水液體和表面活性劑去除該材料。還可以使用溶劑和分散劑，諸如伯醇和環(huán)氧乙烷與硅酸鈉的共聚物以及琥珀酰胺N-取代醚。同樣，已經(jīng)開發(fā)出若干種用于實現(xiàn)該目的的組合物。例如，美國專利No.6,090,769涉及瀝青質和重油脫脂劑，其包含環(huán)烴溶劑、二丙二醇單正丁醚、揮發(fā)性穩(wěn)定劑、芳族烷基磺酸鹽、支鏈乙氧基化醇和乙氧基化烷基硫醇。所述脫脂劑具有合適的溶劑和洗滌劑特性。為此，揮發(fā)性穩(wěn)定劑與環(huán)烴溶劑和二丙二醇單正丁醚協(xié)同作用。文獻WO2011/062799提供了從油沉積物去除沉淀物的方法，涉及加熱沉淀物和/或使其與來自溶劑與酸的放熱反應的反應產(chǎn)物接觸。盡管如此，該方法具有的缺點是使用可能影響管道材料的腐蝕性物質，以及在原油生產(chǎn)過程中需要包括附加的方法。另一方面，文獻WO2012/009128A2和WO2012/129302A2提供了被用作鉆井液的具有納米材料的組合物。該組合物相比于其他現(xiàn)有流體具有改善的特性，諸如可潤濕性、摩擦減小、耐腐蝕性和流變性。這些組合物改變了瀝青質的物理特性，使得它們防止了瀝青質在鉆井操作中粘附到鉆頭表面。以上兩個文獻中所述的組合物均基于堿水溶液配制或者被配制成乳液并且還包含金屬氧化物、石墨或石墨烯的納米粒子。盡管如此，這些組合物具有使用費力的配制過程和不可降解的缺點。鑒于上述，需要提供允許適當?shù)胤稚⑹灪蜑r青質、易于配制并且環(huán)保的替代組合物。技術實現(xiàn)要素：考慮到現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的一個目的是提供用于對石油生產(chǎn)領域中所用的管道和設備中的瀝青質和石蠟進行分散的油基組合物。本發(fā)明的另一個目的是提高油井的產(chǎn)量。本發(fā)明的另一個目的是提高通過管道的原油輸送產(chǎn)量。同樣，本發(fā)明的另一個目的是提高與原油接觸的渦輪機械的產(chǎn)量。本發(fā)明的另一個目的是改善重質原油的流變性。本發(fā)明的另一個目的是具有一種組合物，該組合物由于其較高的著火點而在其應用中更加安全，從而避免了意外事故。本發(fā)明的另一個目的是提供用于清潔儲罐和原油加工裝置的組合物。本發(fā)明的另一個目的是開發(fā)可生物降解的“綠色”產(chǎn)品，以實現(xiàn)上述目的。附圖說明圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包含鉍納米粒子的組合物和不含所述納米粒子的另一種組合物之間的比較UV-VIS光譜。圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包含鉍納米粒子的組合物和不含所述納米粒子的另一種組合物之間的比較UV-VIS光譜。圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包含鉍納米粒子的組合物和不含所述納米粒子的另一種組合物之間的比較UV-VIS光譜。圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包含鉍納米粒子的商業(yè)產(chǎn)品和不含所述納米粒子的相同商業(yè)產(chǎn)物之間的比較UV-VIS光譜。圖5為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包含鉍納米粒子的另一種商業(yè)產(chǎn)品和不含所述納米粒子的相同商業(yè)產(chǎn)物之間的比較UV-VIS光譜。圖6為包含不同的金屬氧化物納米粒子的組合物之間的比較UV-VIS光譜。具體實施方式已意外地發(fā)現(xiàn)，與金屬納米粒子混合的油基組合物可對用于石油生產(chǎn)的管道和設備中的石蠟和瀝青質進行高效分散，從而以安全和環(huán)保的方式提高油井的產(chǎn)量，因為它是可生物降解的綠色產(chǎn)品。因此，在本發(fā)明的一個方面，描述了包含作為油基的非極性溶劑和鉍納米粒子的組合物。在本發(fā)明的一個實施例中，組合物還包含萜烯或萜類化合物家族中的化合物和有機酸。優(yōu)選地，非極性溶劑為脂肪酸甲酯，其選自玉米油甲酯、油菜籽油甲酯、油酸甲酯、脂肪酸中鏈和長鏈甘油三酯甲酯以及它們的混合物。更優(yōu)選地，非極性溶劑為玉米油甲酯。非極性溶劑以組合物的10至99.99重量％、優(yōu)選地組合物的90至99重量％、甚至更優(yōu)選地組合物的95至99重量％的范圍存在于組合物中。對于本發(fā)明的效應，術語納米粒子是指納米粉、納米絲、納米線、納米管或任何鉍納米結構。鉍納米粒子選自金屬鉍、氧化鉍、硫化鉍、碳酸鉍以及它們的混合物。更優(yōu)選地，鉍納米粒子為金屬鉍、氧化鉍、硫化鉍以及它們的混合物。鉍納米粒子具有5nm至200nm范圍內(nèi)、優(yōu)選地介于20nm和100nm之間的粒度。同樣，所述納米粒子以組合物的0.01至10重量％、優(yōu)選地組合物的0.01至1.0重量％的范圍存在于組合物中。任選地，還可用選自以下的官能團在這些鉍納米粒子的表面對其改性或官能化：飽和或不飽和的直鏈、支鏈、環(huán)狀C1-C20羧酸、它們的鹽以及它們的組合；酰胺、胺類、甘油三酯、聚合物以及它們的鹽；醛類、酮類；陰離子、陽離子、兩性離子和非離子表面活性劑；巰基、硫醇、醚、萜烯、萜類化合物；精油；以及它們的組合；以及飽和或不飽和的直鏈、支鏈、環(huán)狀磺化酸、它們的鹽以及它們的組合。就萜烯或萜類化合物家族中的化合物而言，其選自單萜、倍半萜、二萜、三萜、四萜、多萜以及它們的混合物。優(yōu)選地，萜烯或萜類化合物家族中的化合物選自薄荷醇、蒎烯、樟腦、香葉醇、D-檸檬烯、L-檸檬烯、二戊烯、月桂烯、松油烯、角鯊烯、胡蘿卜素、甜橙萜、肉桂醛和長鏈醛以及它們的混合物。更優(yōu)選地，萜烯或萜類化合物家族中的化合物為D-檸檬烯、甜橙萜、肉桂醛、長鏈醛以及它們的混合物。萜烯或萜類化合物家族中的化合物以組合物的0至50重量％、優(yōu)選地組合物的0.5至10重量％、更優(yōu)選地組合物的0.5至5重量％的范圍存在于組合物中。就有機酸而言，其選自磺酸及其鹽；羧酸及其鹽；磺化酸；以及它們的混合物。優(yōu)選地，有機酸選自十二烷基苯磺酸、C6-C18磺化酸以及它們的混合物；更優(yōu)選地，有機酸為十二烷基苯磺酸。有機酸以組合物的0至20重量％、優(yōu)選地組合物的0.5至10重量％、更優(yōu)選地組合物的0.5至5重量％的范圍存在于組合物中。本發(fā)明的組合物可任選地包含選自下列的表面活性劑：非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性表面活性劑以及它們的混合物。非離子表面活性劑選自烷基多聚糖苷、脫水山梨糖醇酯、甲基葡糖苷酯、乙氧基化胺、乙氧基化二胺、聚甘油酯、聚山梨醇酯和烷基乙氧基化物。合適的陰離子表面活性劑包括選自下列的那些：烷基醚磺酸酯、多庫酯、烷基苯磺酸酯、烷基磺酸酯、烷基芳基磺酸酯、直鏈或支鏈烷基醚硫酸酯、直鏈或支鏈烷基醚磺酸酯、聚丙氧基化醇硫酸酯、烷基二磺酸酯、烷基二硫酸酯以及它們的混合物。陽離子表面活性劑選自精氨酸甲酯、鏈烷醇胺、亞烷基二胺、烷基三甲基銨鹽以及它們的混合物。表面活性劑優(yōu)選地選自聚山梨醇酯；更優(yōu)選地選自聚氧乙烯(20)脫水山梨糖醇單油酸酯(也稱為聚山梨醇酯80)。如果優(yōu)選的是本發(fā)明的組合物為油基的，那么在本發(fā)明的另一個實施例中，還可以將組合物配制成油/水或水/油乳液。本發(fā)明的任何實施例中的組合物通過改變其流變性而用于分散瀝青質、石蠟和原油重質有機餾分。實例1制備具有鉍納米粒子的組合物為了在實例3至8中使用包含根據(jù)本發(fā)明原理的鉍納米粒子的組合物進行顯示出改善的瀝青質和石蠟分散性的不同實驗測定，用鉍納米粒子進行若干油基組合物的制備。在該實例中，描述了用于制備包含鉍納米粒子(特別是β-Bi2O3納米粒子)的所述組合物的一般方法。為了制備包含根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的β-Bi2O3納米粒子的組合物，將確定量的β-Bi2O3納米粒子加入不同的目標油基組合物，然后在冷卻浴中，用具有1/2"超聲喇叭的MisonixS-4000超聲處理器，使用超聲在80的振幅下將納米粒子分散2分鐘。實例3至8中每個的說明中詳細描述了確定量的β-Bi2O3納米粒子以及用于每種所制備組合物的成分和具體量。實例2用于測量由具有β-Bi2O3納米粒子的組合物導致的瀝青質和石蠟分散性的方法本發(fā)明的實驗方法的目的是評估如實例1中所述根據(jù)本發(fā)明加入了β-Bi2O3納米粒子的組合物中的瀝青質和石蠟的改善的分散能力。為了描述該方法，不含β-Bi2O3納米粒子的初始組合物將被稱為“初始組合物”，并且包含β-Bi2O3納米粒子的組合物將被稱為“改性組合物”。方法如下所示：1)稱量從修井作業(yè)機獲取的約0.3g瀝青質和石蠟樣品。2)記下樣品重量。3)將樣品置于咖啡過濾器中并且其頂部用松緊帶密封。4)記錄具有樣品的過濾器的總重量。5)將10mL改性組合物注入40mL小瓶中。6)在磁力攪拌器運行時在60℃下加熱改性組合物。7)當改性組合物處于60℃時，浸入具有樣品的過濾器。8)在20分鐘期間浸入具有樣品的過濾器，同時攪拌器運行，在這段時間過去后，改性組合物必定變暗。9)一旦20分鐘過去，就將具有樣品的過濾器從改性組合物去除，然后排水。10)用初始組合物在異丙醇中的溶液校準分光光度計。為制備該溶液，取0.5mL初始組合物并加入5mL異丙醇(分光光度計目標)。11)用0.5mL改性組合物制備溶液，其中過濾器已用樣品和5mL異丙醇浸漬。12)通過第11項中制備的溶液，在350至750nm的波長范圍(λ)中獲取UV-VIS吸光度讀數(shù)。根據(jù)論文“InterfacialandcolloidalbehaviorofasphaltenesobtainedfromBraziliancrudeoils.”SilvaRamos,AntonioCarlos等.JournalofPetroleumScienceandEngineering,32(2001)201-216；認為400nm下的吸光度為測量原油中的瀝青質餾分濃度的代表，其中吸光度的增加與瀝青質濃度的增加成比例。從這個意義上說，400nm波長下的吸光度增加將指示更高的瀝青質和石蠟分散性。13)如果在上述步驟12中確定瀝青質和石蠟的分散量太高(吸光度大于2)，則可以進行稀釋，其中取0.1mL改性組合物(具有樣品的過濾器已浸入該改性組合物中)并溶解于9.9mL異丙醇中，以便獲得更清楚的讀數(shù)。14)在350至750nm的波長范圍(λ)下再次進行UV-VIS吸光度測量。15)用獲得的信息，繪制吸光度比較曲線圖。實例3基于玉米油甲酯的組合物中的吸光度比較在該實例中，比較了兩種組合物的吸光度測量結果。一種組合物僅包含玉米油甲酯(配方1)，而根據(jù)本發(fā)明的另一種組合物包含玉米油甲酯和β-Bi2O3納米粒子(配方2)。根據(jù)實例1的方法將β-Bi2O3納米粒子分散于配方2中。通過實例2中所述的方法獲得的結果允許對β-Bi2O3納米粒子的分散潛能進行比較。配方1.化合物量(g)玉米油甲酯100配方2.化合物量(g)玉米油甲酯99.9999β-Bi2O30.0001圖1示出了配方1和配方2在350至750nm的波長范圍(λ)中的吸光度之間的比較。可以注意到，在400nm波長下，配方2的吸光度明顯增加，這表明瀝青質和石蠟濃度由于存在根據(jù)本發(fā)明原理的β-Bi2O3納米粒子導致的分散而升高。實例4具有十二烷基苯磺酸和D-檸檬烯的基于玉米油甲酯的組合物的吸光度比較在該實例中，也類似于實例3對兩種組合物的吸光度值進行了比較?，F(xiàn)在用配方1和2的附加成分制備配方3和4，如下文可見。配方4包含與配方3相同的成分，另外包含β-Bi2O3納米粒子，以比較兩種配方中的瀝青質分散性。根據(jù)實例1的方法將β-Bi2O3納米粒子分散于配方4中，并且用實例2中所述的方法進行吸光度測量。配方3.化合物量(g)玉米油甲酯98十二烷基苯磺酸(DBSA)1D-檸檬烯1配方4.化合物量(g)玉米油甲酯97.9999十二烷基苯磺酸(DBSA)1D-檸檬烯1β-Bi2O30.0001圖2示出了在瀝青質和石蠟的分散性測試之前和之后配方3和配方4在350至750nm的波長范圍(λ)中的吸光度之間的比較。應當注意，在400nm波長下，配方4的吸光度相對于其基線并且相對于配方3增加，這表明瀝青質和石蠟的濃度由于存在根據(jù)本發(fā)明原理的β-Bi2O3納米粒子導致的分散而增大。實例5具有三乙醇胺十二烷基苯磺酸酯和D-檸檬烯的基于玉米油甲酯的組合物的吸光度比較在該實例中，使用實例3和4的相同方法，以便比較由不含β-Bi2O3納米粒子的組合物(配方5)和具有β-Bi2O3納米粒子的組合物(配方6)導致的瀝青質和石蠟分散性。配方5.化合物量(g)玉米油甲酯98三乙醇胺十二烷基苯磺酸酯1D-檸檬烯1配方6.化合物量(g)玉米油甲酯97.9999三乙醇胺十二烷基苯磺酸酯1D-檸檬烯1β-Bi2O30.0001圖3示出了在瀝青質和石蠟的分散性測試之前和之后配方5和配方6在350至750nm的波長范圍(λ)中的吸光度之間的比較。應當注意，在400nm波長下，配方6的吸光度相對于其基線并且相對于配方5增加，這表明瀝青質和石蠟的濃度由于存在根據(jù)本發(fā)明原理的β-Bi2O3納米粒子導致的分散而增大。實例6瀝青質和石蠟與商業(yè)組合物的分散性比較本測定的目的是對兩種商業(yè)組合物(初始組合物和根據(jù)本發(fā)明原理改性的組合物)的瀝青質和石蠟分散性進行比較。通過添加根據(jù)本發(fā)明原理的β-Bi2O3納米粒子(實例1的方法)對來自Brenntag公司的N-Spec50產(chǎn)品進行改性。將N-Spec50改性組合物命名為配方7。然后使用實例2中所述的方法，對兩種組合物即初始N-Spec50和用β-Bi2O3納米粒子改性的N-Spec50(配方7)進行瀝青質和石蠟分散性測量。配方7.用β-Bi2O3納米粒子改性的N-Spec50?；衔锪?g)N-Spec5099.9999β-Bi2O30.0001圖4示出了配方7和N-Spec50產(chǎn)品在350至750nm的波長范圍(λ)中的吸光度之間的比較?？梢宰⒁獾剑浞?在400nm下的吸光度值大于N-Spec50產(chǎn)品的吸光度值。同樣，據(jù)證實，根據(jù)本發(fā)明原理的β-Bi2O3納米粒子的存在導致更大的瀝青質和石蠟分散性。在另一方面，通過添加根據(jù)本發(fā)明原理的β-Bi2O3納米粒子(實例1的方法)對CRODA公司的產(chǎn)品Prifer6813進行改性。將Prifer6813改性組合物命名為配方8。然后使用實例2中所述的方法，對兩種組合物即初始Prifer6813和用β-Bi2O3納米粒子改性的Prifer6813(配方8)進行瀝青質和石蠟分散性測量。配方8.添加有β-Bi2O3納米粒子的Prifer6813?；衔锪?g)Prifer681399.9999β-Bi2O30.0001圖5示出了配方8和Prifer6813產(chǎn)品在350至750nm的波長范圍(λ)中的吸光度之間的比較。可以注意到，配方8在400nm下的吸光度值大于Prifer6813產(chǎn)品的吸光度值。同樣，據(jù)證實，根據(jù)本發(fā)明原理的β-Bi2O3納米粒子的存在導致更大的瀝青質和石蠟分散性。實例7具有不同的納米粒子的組合物中的瀝青質和石蠟分散性根據(jù)實例1，使用不同的金屬氧化物納米粒子諸如TiO2、ZnO、γ-Fe2O3、Fe3O4進行相同的納米粒子分散工序，以制備不同的組合物(配方9至12)，目的是將對由這些不同的納米粒子導致的瀝青質和石蠟分散性的影響與對根據(jù)本發(fā)明原理的鉍納米粒子導致的瀝青質和石蠟分散性的影響進行比較。配方9至12如下所示：配方9.化合物量(g)玉米油甲酯99.9999TiO2EvonikAeroxideP250.0001配方10.配方11.化合物量(g)玉米油甲酯99.9999γ-Fe2O3Inframat0.0001配方12.化合物量(g)玉米油甲酯99.9999ZnOInframat0.0001配方9至12中每一個進行實例2中所述的分散性測量方法，以確定每種組合物的瀝青質和石蠟分散性中的功效。在這種情況下，進行步驟13至15，以獲得更清楚的吸光度讀數(shù)。將在400nm波長(λ)下獲得的吸光度結果與對于實例3中所述的配方2獲得的結果進行比較，配方2包含根據(jù)本發(fā)明原理的β-Bi2O3納米粒子。結果的比較示于表1中。表1具有來自不同金屬氧化物的納米粒子的組合物的吸光度配方波長(λ)結果配方24000.431配方94000.335配方104000.267配方114000.213配方124000.163表1顯示，雖然所有組合物顯示出瀝青質和石蠟分散特性，但對于具有β-Bi2O3納米粒子的配方2而言，獲得了最好的吸光度結果(0.431)。同樣，根據(jù)圖6中獲得的結果，可以確定氧化鉍納米粒子(Bi2O3)(處于其β-Bi2O3相)與其他氧化物諸如TiO2、γ-Fe2O3、Fe3O4、ZnO相比具有更大的瀝青質和石蠟分散效率。根據(jù)上文所述將顯而易見的是，用于分散瀝青質和石蠟的油基組合物被設計成通過以更安全和更環(huán)保的方式避免管系堵塞而提高油井的產(chǎn)量，并且對于本領域的任何技術人員將顯而易見的是，如上所述的用于分散瀝青質和石蠟的油基組合物的實施例僅僅是示例性的并且不限制本發(fā)明，因為在不脫離本發(fā)明范圍的情況下許多重要的變化是可行的。因此，除了現(xiàn)有技術所要求的和所附權利要求的范圍之外，本發(fā)明不應理解為限制性的。當前第1頁1 2 3