專利名稱：用于冷流體應(yīng)用的減阻共聚物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及包括共聚物的減阻組合物。更具體地，本發(fā)明涉及含有共聚物的減阻組合物，所述共聚物包含至少一種甲基丙烯酸酯單體的殘基和至少一種具有每乙烯基碳不超過(guò)一個(gè)側(cè)取代基的共聚單體的殘基。
背景技術(shù)：
當(dāng)流體通過(guò)管線運(yùn)輸時(shí)，由于管線壁與流體之間的摩擦，通常會(huì)發(fā)生流體壓力下降。由于這種壓降，對(duì)于給定管線而言，流體的運(yùn)輸必須有充足的壓力來(lái)達(dá)到預(yù)期通過(guò)量。 由于流速增加，使得由壓降引起的壓差也增加的事實(shí)，當(dāng)期望通過(guò)管線的流速更高時(shí)，必須施加更大的壓力。然而，管線的設(shè)計(jì)限度限制了可以采用的壓力的量。長(zhǎng)距離運(yùn)輸流體時(shí)， 與壓降相關(guān)的問(wèn)題最尖銳。這些壓降可以導(dǎo)致設(shè)備和操作成本增加的無(wú)效率之處。為減輕壓降相關(guān)的問(wèn)題，本工業(yè)中很多在流動(dòng)流體中利用了減阻添加劑。當(dāng)管線中流體的流動(dòng)為湍流時(shí)，可以使用高分子量聚合減阻劑來(lái)增強(qiáng)流動(dòng)。減阻劑是能夠顯著減少與通過(guò)管線的流體的湍流相關(guān)的摩擦損失的組合物。這些添加劑的作用是遏制湍流渦旋的發(fā)展，這導(dǎo)致了在恒定泵壓下較高的流速。已知超高分子量聚合物作為減阻劑性能良好， 尤其是在烴液體中。一般而言，減阻部分取決于聚合物添加劑的分子量及其在湍流下的烴中溶出的能力。有效的減阻聚合物通常具有超過(guò)五百萬(wàn)的分子量。然而，許多常規(guī)減阻劑在溫度較冷的流體中表現(xiàn)不佳，這可能歸因于由低溫引起的低溶出速率。發(fā)明_既述在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提供了包括連續(xù)相和多個(gè)減阻聚合物粒子的減阻組合物。至少一部分聚合物粒子包括含有至少一種甲基丙烯酸酯單體的殘基和至少一種共聚單體的殘基的共聚物，并且所述共聚單體包含具有每乙烯基碳不超過(guò)一個(gè)側(cè)取代基的可聚
乙火布ο在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，提供了制備減阻劑的方法。該實(shí)施方案的方法包括 (a)使水、至少一種表面活性劑、至少一種甲基丙烯酸酯單體和至少一種共聚單體組合，從而形成反應(yīng)混合物；和(b)使所述反應(yīng)混合物進(jìn)行乳液聚合或懸浮聚合，從而形成包括連續(xù)相和多個(gè)減阻共聚物粒子的膠乳，所述減阻共聚物粒子包含甲基丙烯酸酯單體的殘基和共聚單體的殘基的，其中共聚單體包含具有每乙烯基碳不超過(guò)一個(gè)側(cè)取代基的可聚合乙烯基。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，提供了減少與含烴流體通過(guò)管線的湍流相關(guān)的壓降的方法。該實(shí)施方案的方法包括(a)向含烴流體中引入減阻組合物，其中減阻組合物為包括連續(xù)相和多個(gè)減阻聚合物粒子的膠乳或懸浮液的形式，所述聚合物粒子包括含有至少一種甲基丙烯酸酯單體的殘基和至少一種共聚單體的殘基的共聚物，其中共聚單體包含具有每乙烯基碳不超過(guò)一個(gè)側(cè)取代基的可聚合乙烯基；和(b)使所得的已處理的含烴流體流過(guò)所述管線。該實(shí)施方案的含烴流體的平均溫度為25°C或更低。
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本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案在下文中參照附圖詳細(xì)描述，其中

圖1是用來(lái)對(duì)各種減阻劑進(jìn)行溶出速率試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置的示意圖；圖2是溶出速率試驗(yàn)中使用的攪拌器的等軸測(cè)視圖；圖3是溶出速率試驗(yàn)中使用的攪拌器的頂視圖；和圖4是溶出速率試驗(yàn)中使用的攪拌器的側(cè)視圖。發(fā)明詳述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，提供了包括多個(gè)減阻聚合物粒子的減阻組合物 (即，減阻劑)，所述聚合物粒子包括含有至少兩種不同單體的殘基的共聚物。本發(fā)明的減阻劑可以用來(lái)至少部分地減少與通過(guò)導(dǎo)管(即，管線)的含烴流體的湍流相關(guān)的壓降。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，上述減阻組合物可以包括含有共聚物的聚合物粒子，所述共聚物通過(guò)包括至少兩種單體、連續(xù)相、至少一種表面活性劑和引發(fā)系統(tǒng)的反應(yīng)混合物的乳液聚合或懸浮聚合形成。本文所用術(shù)語(yǔ)“乳液聚合物”和“乳液減阻聚合物”應(yīng)表示任何通過(guò)乳液聚合制備的聚合物。如下文更詳細(xì)討論的那樣，所得的乳液聚合的反應(yīng)產(chǎn)物可以為膠乳減阻劑組合物的形式。本文所用術(shù)語(yǔ)“懸浮聚合物”和“懸浮減阻聚合物”應(yīng)表示任何通過(guò)懸浮聚合制備的聚合物。如下文所討論的那樣，所得的懸浮聚合的反應(yīng)產(chǎn)物可以為懸浮減阻劑組合物的形式。減阻劑組合物的連續(xù)相通?？梢园ㄖ辽僖环N選自水、一種或多種醇、一種或多種多元醇和其混合物的組分。當(dāng)水是所選的連續(xù)相成分時(shí)，反應(yīng)混合物還可以包括緩沖劑。 另外，如下文更詳細(xì)描述的那樣，連續(xù)相可以任選地包括水合物抑制劑。如下文更詳細(xì)描述的那樣，可以任選地加入穩(wěn)定劑。如上文所述，本發(fā)明的減阻組合物的共聚物可以包含至少兩種不同單體的殘基。 在一個(gè)實(shí)施方案中，產(chǎn)生減阻組合物時(shí)使用的至少一種單體可以是甲基丙烯酸酯單體。適合用于本發(fā)明的甲基丙烯酸酯單體可以由以下結(jié)構(gòu)表示
權(quán)利要求
1.減阻組合物，其包括連續(xù)相和多個(gè)減阻聚合物粒子，其中至少一部分所述聚合物粒子包括含有至少一種甲基丙烯酸酯單體的殘基和至少一種共聚單體的殘基的共聚物，其中所述共聚單體包含具有每乙烯基碳不超過(guò)一個(gè)側(cè)取代基的可聚合乙烯基。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中所述共聚物包括包含多個(gè)碳原子的飽和烴主鏈，其中少于50%的所述碳原子具有超過(guò)一個(gè)側(cè)取代基。
3.權(quán)利要求1的組合物，其中所述共聚物包括包含多個(gè)碳原子的飽和烴主鏈，其中少于45%的所述碳原子具有超過(guò)一個(gè)側(cè)取代基。
4.權(quán)利要求1的組合物，其中所述甲基丙烯酸酯單體由以下結(jié)構(gòu)表示
5.權(quán)利要求1的組合物，其中所述甲基丙烯酸酯單體包括甲基丙烯酸WC4-C2tl烷基酯、 C6-C20取代或未取代的芳基酯、或被芳基取代的C1-Cltl烷基酯。
6.權(quán)利要求1的組合物，其中所述甲基丙烯酸酯單體包括甲基丙烯酸-2-乙基己酯。
7.權(quán)利要求1的組合物，其中所述共聚單體包括以下結(jié)構(gòu)中的一種或多種
8.權(quán)利要求1的組合物，其中所述共聚單體是由以下結(jié)構(gòu)表示的丙烯酸酯
9.權(quán)利要求8的組合物，其中&是具有6個(gè)或更少碳原子的直鏈或支鏈脂肪族烷基。
10.權(quán)利要求1的組合物，其中所述共聚單體選自丙烯酸正丁酯；丙烯酸-2-乙基己酯；丙烯酸-3，5，5-三甲基己酯；丙烯酸叔丁酯；丙烯酸-2-苯基乙酯；丙烯酸異丁酯；丙烯酸異冰片酯；丙烯酸正己酯；丙烯酸仲丁酯；丙烯酸乙酯；和丙烯酸月桂酯。
11.權(quán)利要求1的組合物，其中所述共聚單體包括丙烯酸正丁酯。
12.權(quán)利要求1的組合物，其中按共聚物的總重量計(jì)，所述共聚物包含的所述共聚單體的殘基的量在約1重量％至約90重量％的范圍內(nèi)。
13.權(quán)利要求1的組合物，其中按共聚物的總重量計(jì)，所述共聚物包含的所述共聚單體的殘基的量在約3重量％至約80重量％的范圍內(nèi)。
14.權(quán)利要求1的組合物，其中按共聚物的總重量計(jì)，所述共聚物包含的所述甲基丙烯酸酯單體的殘基的量在約10重量％至約99重量％的范圍內(nèi)。
15.權(quán)利要求1的組合物，其中所述聚合物粒子在20°C時(shí)在體積比為95 5煤油異丙醇(“IPA”)的煤油與IPA混合物中具有至少約0. OlmirT1的烴溶出速率常數(shù)。
16.權(quán)利要求1的組合物，其中所述連續(xù)相包括水，一種或多種醇，和/或一種或多種多元醇。
17.權(quán)利要求1的組合物，其中按所述減阻組合物的總重量計(jì)，所述減阻組合物包含的所述聚合物粒子的量在約10重量％至約60重量％的范圍內(nèi)。
18.權(quán)利要求1的組合物，其中所述聚合物粒子具有至少lX106g/mol的重均分子量。
19.權(quán)利要求1的組合物，其中所述減阻組合物包括乳液減阻聚合物，其中所述聚合物粒子的平均粒度在約IOnm至約500nm的范圍內(nèi)。
20.權(quán)利要求1的組合物，其中所述減阻組合物包括懸浮減阻聚合物，其中所述聚合物粒子的平均粒度在約1微米至約500微米的范圍內(nèi)。
21.制備減阻劑的方法，所述方法包括(a)使水、至少一種表面活性劑、至少一種甲基丙烯酸酯單體和至少一種共聚單體組合，從而形成反應(yīng)混合物；和(b)使所述反應(yīng)混合物聚合，從而形成包括連續(xù)相和多個(gè)減阻共聚物粒子的組合物，所述減阻共聚物粒子包含所述甲基丙烯酸酯單體的殘基和所述共聚單體的殘基，其中所述共聚單體包含具有每乙烯基碳不超過(guò)一個(gè)側(cè)取代基的可聚合乙烯基。
22.權(quán)利要求21的方法，其中所述共聚物包括包含多個(gè)碳原子的飽和烴主鏈，其中少于50%的所述碳原子具有超過(guò)一個(gè)側(cè)取代基。
23.權(quán)利要求21的方法，其中所述共聚物包括包含多個(gè)碳原子的飽和烴主鏈，其中少于45%的所述碳原子具有超過(guò)一個(gè)側(cè)取代基。
24.權(quán)利要求21的方法，其中所述甲基丙烯酸酯單體由以下結(jié)構(gòu)表示
25.權(quán)利要求21的方法，其中所述甲基丙烯酸酯單體包括甲基丙烯酸-2-乙基己酯。
26.權(quán)利要求21的方法，其中所述共聚單體包括以下結(jié)構(gòu)中的一種或多種
27.權(quán)利要求21的方法，其中所述共聚單體是由以下結(jié)構(gòu)表示的丙烯酸酯
28.權(quán)利要求21的方法，其中所述共聚單體包括丙烯酸正丁酯。
29.權(quán)利要求21的方法，其中按共聚物的總重量計(jì)，所述共聚物包含的所述共聚單體的殘基的量在約1重量％至約90重量％的范圍內(nèi)。
30.權(quán)利要求21的方法，其中按共聚物的總重量計(jì)，所述共聚物包含的所述甲基丙烯酸酯單體的殘基的量在約10重量％至約99重量％的范圍內(nèi)。
31.權(quán)利要求20的方法，其中所述聚合物粒子在20°C時(shí)在體積比為95 5煤油異丙醇(“IPA”)的煤油與IPA混合物中具有至少約0. OlmirT1的烴溶出速率常數(shù)。
32.權(quán)利要求21的方法，其中按所述減阻組合物的總重量計(jì)，所述減阻組合物包含的所述共聚物粒子的量在約10重量％至約60重量％的范圍內(nèi)。
33.權(quán)利要求21的方法，其中所述共聚物粒子具有至少lX106g/mol的重均分子量。
34.權(quán)利要求21的方法，其中所述減阻共聚物包括乳液減阻聚合物，其中所述共聚物粒子的平均粒度在約IOnm至約500nm的范圍內(nèi)。
35.權(quán)利要求21的方法，其中所述減阻共聚物包括懸浮減阻聚合物，其中所述聚合物粒子的平均粒度在約1微米至約500微米的范圍內(nèi)。
36.減少與含烴流體通過(guò)管線的湍流相關(guān)的壓降的方法，所述方法包括(a)向所述含烴流體中引入減阻組合物，其中所述減阻組合物包括連續(xù)相和多個(gè)減阻聚合物粒子，所述減阻聚合物粒子包括含有至少一種甲基丙烯酸酯單體的殘基和至少一種共聚單體的殘基的共聚物，其中所述共聚單體包含具有每乙烯基碳不超過(guò)一個(gè)側(cè)取代基的可聚合乙烯基；和(b)使所得的已處理的含烴流體流過(guò)所述管線，其中所述含烴流體的平均溫度為25°C 或更低。
37.權(quán)利要求36的方法，其中所述共聚物包括包含多個(gè)碳原子的飽和烴主鏈，其中少于50%的所述碳原子具有超過(guò)一個(gè)側(cè)取代基。
38.權(quán)利要求36的方法，其中所述共聚物包括包含多個(gè)碳原子的飽和烴主鏈，其中少于45%的所述碳原子具有超過(guò)一個(gè)側(cè)取代基。
39.權(quán)利要求36的方法，其中所述甲基丙烯酸酯單體由以下結(jié)構(gòu)表示
40.權(quán)利要求36的方法，其中所述甲基丙烯酸酯單體包括甲基丙烯酸的C4-C2tl烷基酯、 C6-C20取代或未取代的芳基酯、或被芳基取代的C1-Cltl烷基酯。
41.權(quán)利要求36的方法，其中所述甲基丙烯酸酯單體包括甲基丙烯酸-2-乙基己酯。
42.權(quán)利要求36的方法，其中所述共聚單體包括以下結(jié)構(gòu)中的一種或多種
43.權(quán)利要求36的方法，其中所述共聚單體是由以下結(jié)構(gòu)表示的丙烯酸酯
44.權(quán)利要求36的方法，其中所述共聚單體選自丙烯酸正丁酯；丙烯酸-2-乙基己酯； 丙烯酸-3，5，5-三甲基己酯；丙烯酸叔丁酯；丙烯酸-2-苯基乙酯；丙烯酸異丁酯；丙烯酸異冰片酯；丙烯酸正己酯；丙烯酸仲丁酯；丙烯酸乙酯；和丙烯酸月桂酯。
45.權(quán)利要求36的方法，其中所述共聚單體包括丙烯酸正丁酯。
46.權(quán)利要求36的方法，其中按共聚物的總重量計(jì)，所述共聚物包含的所述共聚單體的殘基的量在約1重量％至約90重量％的范圍內(nèi)。
47.權(quán)利要求36的方法，其中按共聚物的總重量計(jì)，所述共聚物包含的所述甲基丙烯酸酯單體的殘基的量在約10重量％至約99重量％的范圍內(nèi)。
48.權(quán)利要求36的方法，其中所述聚合物粒子在20°C時(shí)在體積比為95 5煤油異丙醇(“IPA”)的煤油與IPA混合物中具有至少約0. OlmirT1的烴溶出速率常數(shù)。
49.權(quán)利要求36的方法，其中所述含烴流體的平均溫度為22°C或更低。
50.權(quán)利要求36的方法，其中所述已處理的含烴流體具有的所述共聚物的累積濃度在約0. Ippmw至約500ppmw的范圍內(nèi)。
51.權(quán)利要求36的方法，其中所述含烴流體包括液相烴、非液相烴、和/或非烴流體，其中按所述含烴流體的總重量計(jì)，所述含烴流體包含至少約50重量％的量的所述液相烴。
52.權(quán)利要求36的方法，其中所述含烴流體包括原油。
全文摘要
本發(fā)明提供了包括聚合物粒子的減阻組合物，其中聚合物粒子包括的共聚物包含至少一種甲基丙烯酸酯單體的殘基和至少一種具有可聚合乙烯基的共聚單體的殘基，其中共聚單體具有每乙烯基碳不超過(guò)一個(gè)側(cè)取代基。所述減阻組合物可以在含烴流體中具有改善的溶出速率，以減少與含烴流體通過(guò)導(dǎo)管的湍流相關(guān)的壓降。
文檔編號(hào)C10L1/10GK102159871SQ200980136439
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者斯圖亞特·N·米利甘 申請(qǐng)人:科諾科飛利浦公司