專利名稱：從乳液中回收并分離原油和水的方法
從乳液中回收并分離原油和水的方法發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般地涉及 提高的油生產(chǎn)和回收領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及從所產(chǎn)生的表面活性劑-聚合物強(qiáng)化油回收溢流(floods)的回收乳液中回收原油的領(lǐng)域。本發(fā)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(chǎn)油并從這些乳液中回收油。
背景技術(shù)：
由儲油層(reservoirs)生產(chǎn)原油典型地導(dǎo)致殘留在儲油層內(nèi)的顯著量的非生產(chǎn)的原油。回收原油的方法包括主要的生產(chǎn)和輔助的溢流。在開發(fā)和應(yīng)用的各階段處，數(shù)種方法提供回收在常規(guī)生產(chǎn)之后殘留的顯著大量油的前景。這些方法包括表面活性劑-聚合物和堿-表面活性劑-聚合物強(qiáng)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(nèi)的組合注入到儲油層內(nèi)。這些方法的結(jié)果包括產(chǎn)生典型地含有原油，水，表面活性劑，聚合物和堿(若使用的話)的乳液。缺點(diǎn)包括難以分離乳液成清潔的水和干燥的油以供原油銷售和以環(huán)境安全的方式合適處置水。而且，分離常規(guī)油田乳液所使用的破乳劑可能對來自表面活性劑-聚合物和堿-表面活性劑-聚合物工藝的一些乳液無效。各種實(shí)驗(yàn)表明，常規(guī)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(chǎn)具有足夠低油含量的水。因此，需要改進(jìn)的方法從表面活性劑-聚合物和堿-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(chǎn)生的乳液破乳的改進(jìn)方法，以產(chǎn)生原油和水的清潔分離。一些優(yōu)選實(shí)施方案的簡要概述在一個實(shí)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(lǐng)域的這些和其他需求。在一些實(shí)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，堿和/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(shí)施方案中，通過使含油和水的乳液破乳的方法，解決了本領(lǐng)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(fā)明的詳細(xì)說明，前面相當(dāng)廣義地概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。以下將描述形成本發(fā)明權(quán)利要求主題的本發(fā)明的額外特征和優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可容易地實(shí)現(xiàn)所公開的概念和具體的實(shí)施方案作為改性或設(shè)計其他實(shí)施方案的基礎(chǔ)以供實(shí)施本發(fā)明相同的目的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，這些相當(dāng)?shù)膶?shí)施方案沒有脫離所附權(quán)利要求列出的本發(fā)明的精神和范圍。優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明在一個實(shí)施方案中，從所產(chǎn)生的乳液中回收并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(shí)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(shí)施方案中，表面活性劑是陽離子烷基鹵化銨表面活性劑，烷基胺鹵化物，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(shí)施方案中，使用該組合物，使通過堿-表面活性劑-聚合物或表面活性劑-聚合物強(qiáng)化油回收溢流產(chǎn)生的乳液破乳。在這些實(shí)施方案中，所產(chǎn)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(chǎn)生的乳液中使油和水相相分離。在一些實(shí)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于約1%總沉淀物和水的干燥油，在油和水之間具有清晰分離的良好界面，和具有小于約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(shí)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(shí)施方案中,表面活性劑是含鹵化銨的陽離子表面活性劑。鹵化銨可包括任何合適類型的鹵化銨。在實(shí)施方案中，鹵化銨包括烷基鹵化銨，多烷基鹵化銨，或其任何 組合。在實(shí)施方案中，陽離子表面活性劑包括烷基三甲基鹵化銨，烷基二甲基芐基鹵化銨中的至少一種，和一種或更多種咪唑啉鎮(zhèn)鹵化物，或其任何組合。在實(shí)施方案中,這些季化表面活性劑的分子量范圍為約200-約700，或者約250-約500。在一些實(shí)施方案中，烷基三甲基鹵化銨具有C6-C16，或者C6-Cltl，和或者，C12-C18，和進(jìn)一步或者C8的平均烷基鏈長。烷基三甲基鹵化銨的實(shí)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(shí)施方案中，烷基三甲基鹵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(shí)施方案中，烷基三甲基鹵化銨是烷基三甲基氯化銨。在其他實(shí)施方案中，烷基三甲基鹵化銨是正辛基三甲基溴化銨。烷基二甲基芐基鹵化銨的實(shí)例非限制性地包括十二烷基二甲基芐基氯化銨，和一水合正十四烷基二甲基芐基氯化銨中的一種或更多種或其任何組合。在實(shí)施方案中，烷基二甲基芐基鹵化銨包括Cltl-C18的平均烷基鏈長。咪唑啉鎮(zhèn)鹵化物的實(shí)例非限制性地包括甲基雙(牛油酰胺基乙基)-2-牛油咪唑啉錯甲基硫酸鹽，甲基雙(氫化牛油酰胺基乙基)-2-氫化牛油咪挫啉鎮(zhèn)甲基硫酸鹽，和甲基雙(牛油酰胺基乙基)-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(shí)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(shí)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(chǎn)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(shí)施方案中，兩性材料是甜菜堿，烷基氨基丙酸，N-?；拾彼猁}，或其任何組合。在實(shí)施方案中，兩性材料是甜菜堿。可使用在所產(chǎn)生的乳液中用作表面活性劑的任何合適的甜菜堿。合適的甜菜堿的實(shí)例非限制性地包括辛基/癸基酰胺基丙基甜菜堿，椰油甜菜堿，椰油酰胺基丙基甜菜堿，辛基甜菜堿，辛酰胺基丙基甜菜堿，或其任何組合。在一個實(shí)施方案中，甜菜堿是椰油甜菜堿?？墒褂萌魏魏线m的N-酰基甘氨酸鹽。在一個實(shí)施方案中，N-?；拾彼猁}是牛油二羥乙基甘氨酸鹽。
實(shí)施方案進(jìn)一步包括具有表面活性劑和溶劑的組合物。該溶劑可以是適合于例如溶解或懸浮表面活性劑的任何溶劑。在實(shí)施方案中，溶劑是水，醇，有機(jī)溶劑，或其任何組合。醇可包括適用于溶劑且與油回收一起使用的任何醇。合適的醇的實(shí)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(jù)一個實(shí)施方案，有機(jī)溶劑包括或者單獨(dú)或者與前述的任何結(jié)合的芳族化合物。在一些實(shí)施方案中，有機(jī)溶劑包括醇，醚，芳族化合物，或其任何組合。在一個實(shí)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(shí)例非限制性地包括甲苯，二甲苯，萘，乙苯，三甲基苯，和重質(zhì)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(shí)施方案中，在組合物內(nèi)相對于該溶劑，表面活性劑的用量可以變化，這取決于諸如溫度，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(yīng)時間的話。在一個實(shí)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(jìn)一步或者 約200ppm_約10，OOOppm表面活性劑，和進(jìn)一步或者約200ppm-約500ppm表面活性劑。在實(shí)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(chǎn)生的乳液中。合適的聚合物非離子表面活性劑的實(shí)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(huán)氧乙烷的共聚物，聚環(huán)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(huán)氧乙烷，烷基聚環(huán)氧乙烷，和乙氧化丙氧化烷基苯酚_甲醛樹脂化學(xué)，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?？墒褂眠m合于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(shí)例非限制性地包括水，醚，醇，甲苯，二甲苯，HAN，其他合適的有機(jī)溶劑，或其任何組合。醇可包括適合于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(shí)施方案中，聚合物非離子表面活性劑溶解或懸浮在有機(jī)溶劑中。在一個實(shí)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(chǎn)生的乳液中。在實(shí)施方案中，大致同時(或者作為單獨(dú)的配制劑或者作為相同配制劑的一部分)或者按序添加組合物和聚合物非離子表面活性劑到所產(chǎn)生的乳液中。在沒有束縛于理論的情況下，同時添加組合物和聚合物非離子表面活性劑到所產(chǎn)生的乳液中通常提供分離的油和水相的改進(jìn)質(zhì)量。例如，同時添加含陽離子表面活性劑(即，烷基三甲基鹵化銨)和水的組合物與在有機(jī)溶劑中溶解的聚合物非離子表面活性劑到所產(chǎn)生的乳液中將改進(jìn)分離的油和水相的質(zhì)量。通過參考下述實(shí)施例，可更好地理解前述內(nèi)容，所述實(shí)施例擬用于闡述目的，和不打算限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例I在該實(shí)施例中，進(jìn)行所生產(chǎn)的含原油的乳液的破乳。所產(chǎn)生的乳液還含有所產(chǎn)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(xué)品。為了生產(chǎn)鹽水，在5加侖的容器內(nèi)，添加去離子水，并置于HEIDOLPH RZR 2051控制攪拌器下。對于所生產(chǎn)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，并添加鹽，接著添加聚合物。在劇烈攪拌下，通過在聚合物內(nèi)緩慢地引液(tapping)(對于8升容器來說，約15分鐘)，并確保該聚合物沒有形成團(tuán)塊，從而使顆粒離散。繼續(xù)混合I小時。添加預(yù)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(yù)稱重的表面活性劑PBTR0STEP S_2 (內(nèi)烯烴磺酸鈉鹽)和醇。PETROSTEP 是 St印an Chemical CompanyCorporation的注冊商標(biāo)。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(chǎn)原油產(chǎn)生的水乳液，在70和IOOml的液面處標(biāo)記規(guī)定的瓶子(prescription bottle)。添加鹽水到70ml的標(biāo)記處。通過搖動充分地混合原油瓶子,然后將30ml原油置于規(guī)定的瓶子內(nèi)到IOOml的標(biāo)記處。在高速下，將乳液的規(guī)定瓶子置于EBERBACH混合器內(nèi)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的注冊商標(biāo)。使用純度為99. 4%的異丁醇。使用純度大于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(chǎn)品的進(jìn)一 步的細(xì)節(jié)。烷基三甲基溴化銨系列的純陽離子表面活性劑獲自Alfa Aesar0使溶液制備所使用的水去離子化。結(jié)果與討論使用體積比為70/30的所產(chǎn)生的鹽水和原油，進(jìn)行大多數(shù)破乳研究。還使用體積比為90/10的所產(chǎn)生的鹽水和原油，進(jìn)行數(shù)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征。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(jìn)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(fā)現(xiàn)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(chǎn)生任何沉淀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(chǎn)生任何固體的沉淀。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(diǎn)類似于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(jìn)行瓶子試驗(yàn)。使用70/30和90/10的鹽水/原油比，制造乳液。在2小時45分鐘平衡時間之后獲得的分離的原油中基本沉淀物和水的分析表明高于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(fā)現(xiàn)C8TAB降低油中的水含量到0.8vol. %。發(fā)現(xiàn)在高于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分鐘之后，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(jié)果表明單獨(dú)使用劑量水平為75ppm和IOOppm的椰油甜菜堿在21小時平衡時間之后顯示出顯著凈化水相，且似乎比50ppm乙氧化樹脂C和50ppm椰油甜菜堿的組合更加有效。200ppm的椰油氨基丙酸證明也有效地凈化水相。測試其他兩性表面活性劑，但椰油甜菜堿和椰油氨基丙酸得到最好的結(jié)果。具有50ppm乙氧化樹脂C的體系和50ppm C8TAB體系的水相在21小時的平衡時間之后似乎透明，且與椰油甜菜堿體系相比，似乎較好地從水相中除去油。當(dāng)與椰油氨基丙酸和椰油甜菜堿進(jìn)行肉眼比較時，使用200ppm的純陽離子表面活性劑C8TAB產(chǎn)生改進(jìn)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(dāng)使用這種組合時改進(jìn)的破乳性。發(fā)現(xiàn)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椰油甜菜堿,200ppm C8TAB, 50ppm乙氧化樹脂C和IOOppm陽離子A, 200ppm椰油氨基丙酸，和200ppm椰油甜菜堿。結(jié)論發(fā)現(xiàn)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分鐘的平衡時間之后，有效地降低油相內(nèi)水含量到O. 4vo I. %，同時水相含有明顯顯著量的油，甚至在數(shù)小時平衡之后。乙氧化樹脂C，一種類似的樹脂也有效地凈化水，當(dāng)單獨(dú)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分鐘的平衡時間之后，降低油相中的水含量到O. 8vo I. %，同時還降低水相內(nèi)的油含量到顯著較低的水平。表I生產(chǎn)鹽水配制劑，制造IOOg鹽水
權(quán)利要求
1.用于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(quán)利要求I的組合物，其中陽離子烷基鹵化銨表面活性劑包含烷基三甲基鹵化銨，烷基二甲基芐基鹵化銨，咪唑啉鎮(zhèn)鹵化物，或其任何組合。
3.權(quán)利要求2的組合物，其中烷基三甲基鹵化銨包含C6-C16的平均烷基鏈長。
4.權(quán)利要求I的組合物，其中烷基二甲基芐基鹵化銨包含Cltl-C18的平均鏈長。
5.權(quán)利要求I的組合物，其中陽離子烷基鹵化銨表面活性劑包含烷基三甲基氯化銨。
6.權(quán)利要求I的組合物，其中陽離子烷基鹵化銨表面活性劑包含約30wt.%-約82wt. %的活性材料。
7.權(quán)利要求I的組合物，其中表面活性劑包含陽離子烷基鹵化銨表面活性劑，烷基胺鹵化物，兩性表面活性劑，或其任何組合。
8.權(quán)利要求I的組合物，其中兩性表面活性劑包含甜菜堿，烷基氨基丙酸，N-酰基甘氨酸鹽，或其任何組合。
9.權(quán)利要求I的組合物，進(jìn)一步包含有機(jī)溶劑，水，醇，或其任何組合。
10.權(quán)利要求9的組合物，其中有機(jī)溶劑包含醇，醚，芳族化合物，或其任何組合。
11.權(quán)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(quán)利要求I的組合物，其中乳液是來自堿性-表面活性劑-聚合物或表面活性劑-聚合物強(qiáng)化油回收溢流所產(chǎn)生的乳液。
13.用于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(quán)利要求13的方法，其中陽離子烷基鹵化銨表面活性劑包含烷基三甲基鹵化銨，烷基二甲基芐基鹵化銨，咪唑啉播鹵化物，或其任何組合。
15.權(quán)利要求14的方法，其中烷基三甲基鹵化銨包含C6-C16的平均烷基鏈長。
16.權(quán)利要求14的方法，其中烷基二甲基芐基鹵化銨包含Cltl-C18的平均鏈長。
17.權(quán)利要求13的方法，其中兩性表面活性劑包含甜菜堿。
18.權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步包括添加聚合物非離子表面活性劑到乳液中。
19.權(quán)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(quán)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(quán)利要求13的方法，其中乳液是來自堿性-表面活性劑-聚合物或表面活性劑-聚合物強(qiáng)化油回收溢流所產(chǎn)生的乳液。
全文摘要
由陰離子表面活性劑和聚合物(SP)，以及堿，表面活性劑和聚合物(ASP)，使所產(chǎn)生的乳液破乳的組合物和方法。所產(chǎn)生的乳液破乳成油和水。在一個實(shí)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(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)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(xué), 納爾科公司