BR112014022515B1

BR112014022515B1 - método de resolução de uma emulsão de água e óleo de petróleo bruto

Info

Publication number: BR112014022515B1
Application number: BR112014022515-0A
Authority: BR
Inventors: Duy T. Nguyen
Original assignee: Nalco Company
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2021-01-19
Also published as: CA2867595C; AU2013249130B2; AU2016225821B2; EP2838633A4; WO2013158989A1; CA2867595A1; AU2013249130A1; AU2016225821A1; EP2838633A1

Abstract

COMPOSIÇÃO DEMULSIFICANTE E MÉTODO DE USO DA MESMA. A presente invenção refere-se a uma composição demulsificante à base de microemulsão e um método de demulsificação de uma emulsão compreendendo hidrocarboneto e água. A composição demulsificante inclui (i) uma fase tipo óleo compreendendo pelo menos um tensoativo não iônico, tendo um equilíbrio hidrófilico-lipofílico (HLB) de menos que cerca de 9; (ii) um agente de acoplamento capaz de estabilizar a composição demulsificante; (iii) pelo menos um tensoativo não iônico dispersível ou solúvel em água que seja diferente de pelo menos um tensoativo não iônico na fase tipo óleo; (iv) pelo menos um tensoativo adicional selecionado de aniônico, catiônico, anfotérico e combinações destes; (v) pelo menos um demulsificante não iônico; e (vi) água.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA AO PEDIDO RELACIONADO

[001]O presente pedido é uma continuação em parte do Pedido de Patente norte-americano de n° de série 13/431.003, depositado em 27 de março de 2012, atualmente pendente.

CAMPO DA TÉCNICA

[002]A presente invenção refere-se, em geral, às novas composições demulsificantes à base de microemulsão e aos métodos para resolver emulsões de água e óleo. Mais especificamente, a presente invenção refere-se às composições demulsificantes à base de microemulsão compreendendo os tensoativos descritos e um agente de acoplamento de estabilização. A invenção tem relevância particular às composições demulsificantes à base de microemulsão e aos métodos para resolver emulsões complexas de óleo em água, água em óleo e de água e óleo.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003]Os óleos brutos produzidos a partir de formações geológicas podem conter quantidades diferentes de água. A água e o óleo bruto são naturalmente não miscíveis; no entanto, quando compostos ativos interfaciais que ocorrem naturalmente estão presentes, estes compostos podem agregar-se à interface de água e óleo e podem fazer com que a água forme gotículas na fase de óleo em massa. Durante a suspensão do óleo bruto por meio das tubulações de produção, a água e o óleo encontram uma energia de mistura de fluxo rápido aumentada por estrangulamentos e deflexões. Esta energia de mistura adicional pode emulsionar a água e o óleo. Um sistema bifásico interno de água, externo de óleo é comumente referido como uma emulsão de óleo bruto que pode ser bastante estável. A presença de água no óleo bruto, no entanto, pode interferir nas operações de refinação, induzir a corrosão, aumentar a capacidade de aquecimento e resultar na redução da capacidade de manipulação das tubulações e dos equipamentos de refino. Portanto, o óleo bruto que deve ser retirado do campo petrolífero deve estar praticamente livre de água e, em geral, ter um limite de teor máximo de água de cerca de 0,5 a 3% em peso total, dependendo do tipo de bruto e da empresa de óleo.

[004]A água emulsionada também pode conter quantidades diferentes de sais. Estes sais são prejudiciais aos processos de refino do óleo bruto devido à corrosão potencial na refinaria. No refino de óleo bruto, as técnicas de dessalinização compreendem a mistura deliberada de entrada de óleo bruto com uma “água de lavagem” para extrair os sais solúveis em água e os sólidos hidrofílicos do óleo bruto. A desidratação primária do óleo bruto ocorre nos sistemas de separação de óleo-água no campo petrolífero, tal como “separação de água livre” e “separadores de fase”. Muitas vezes, esses sistemas não são adequados para a separação eficiente devido a fatores, tais como produção em excesso, mudanças inesperadas de produção e sistema sob projetação. Nestes casos, produtos químicos de quebra de emulsão são adicionados aos processos de produção para auxiliar e promover separações rápidas de água-óleo.

[005]Os produtos químicos de quebra de emulsão ou demulsificantes comumente utilizados incluem alcoxilados de resina de alquilfenol formaldeído (AFRA), polialquileno glicóis (PAG), sulfonatos orgânicos e similares. Estes ingredientes ativos são tipicamente viscosos e necessitam de um solvente orgânico adequado para reduzir a viscosidade da mistura demulsificante. Nesse sentido, há uma necessidade contínua de processos e produtos químicos novos, econômicos, ecológicos e eficazes para resolver emulsões nas partes de componentes de água e óleo ou salmoura.

[006]Por estas razões é desejável ter um demulsificante que não exija um solvente orgânico. Também é desejável ter uma composição demulsificante capaz de resolver água externa, água interna e emulsões complexas, tendo uma ampla faixa de dosagem.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007]A presente invenção fornece, em consequência, uma nova composição demulsificante à base de microemulsão eficaz para resolver emulsões de pelo menos um hidrocarboneto e água. Em um aspecto, a composição demulsificante inclui (i) uma fase tipo óleo compreendendo pelo menos um tensoativo não iônico, tendo um equilíbrio hidrófilico-lipofílico (HLB) de menos que cerca de 9; (ii) um agente de acoplamento capaz de estabilizar a composição demulsificante à base de microemulsão; (iii) pelo menos um tensoativo não iônico dispersível ou solúvel em água que seja diferente de pelo menos um tensoativo não iônico na fase tipo óleo; (iv) pelo menos um tensoativo adicional selecionado de aniônico, catiônico, anfotérico e combinações destes; (v) pelo menos um demulsificante não iônico; e (vi) água.

[008]É uma vantagem da invenção prover uma recuperação de fluido intensificada e uma intensificação relativa na permeabilidade das formações subterrâneas fraturadas.

[009]É ainda uma vantagem adicional da invenção remover depósitos indesejados de furo de poço e equipamentos de produção.

[010]É ainda outra vantagem da invenção prover novos demulsificantes que sejam eficazes sem o uso de solventes orgânicos insolúveis em água (por exemplo, hidrocarbonetos, terpenos e similares) e que sejam ecológicos.

[011]Uma vantagem adicional da invenção inclui alteração da molhabilidade, limpeza do poço, e danos de poço reduzidos devido à captura de fase.

[012]Outra vantagem da invenção é que o demulsificante de microemulsão contém gotículas muito pequenas de ativos que podem ser insolúveis em água, pelos quais as gotículas podem entregar ativos à interface óleo/água rapidamente e quebrar a emulsão ou evitar a formação da emulsão.

[013]Uma vantagem adicional da invenção é reduzir a viscosidade do óleo pesado, reforçando assim a produção de óleo.

[014]O acima exposto delineou amplamente as características e vantagens técnicas da presente invenção para que a descrição detalhada da invenção que se segue possa ser melhor compreendida. As vantagens e características adicionais da invenção serão descritas adiante e formam o objeto das reivindicações da invenção. Deve ser apreciado por aqueles versados na técnica que a concepção e as modalidades específicas descritas possam ser facilmente utilizadas como base para a modificação ou criação de outras modalidades para realizar os mesmos objetivos da presente invenção. Também deve ser compreendido por aqueles versados na técnica que as modalidades equivalentes não se distanciam do espírito e escopo da invenção conforme apresentado nas reivindicações em anexo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[015]A figura 1 mostra um espectro de distribuição de tamanho de partícula obtido para a amostra VX10540, em que se observou uma distribuição única de tamanho unimodal.

[016]As figuras de 2a a 2d mostram a queda na porcentagem do volume de água medida ao longo do tempo para todos os produtos brutos e os dois aditivos testados.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[017]Esta invenção preenche uma necessidade industrial por demulsificantes melhorados para uso na resolução de emulsões de óleo e água. A presente invenção refere-se, em geral, a um demulsificante de petróleo à base de microemulsão (também conhecido como rompedores de emulsão) para resolver, ou caso contrário “romper” as emulsões que, tipicamente, se formam durante o refinamento e/ou extração do petróleo bruto. Como usado neste documento, “emulsões” incluem emulsões de água em óleo e emulsões de óleo-em-água, bem como emulsões complexas. Um aspecto da presente invenção é sua utilidade para resolver emulsões formando uma microemulsão, desse modo reduzindo ou eliminando a necessidade de solventes orgânicos insolúveis em água e pode também formar microemulsões in situ, quando em contato com óleo bruto. Em outro aspecto, a invenção tem utilidade para remover vários materiais apolares, tais como lama à base de óleo, lama de base sintética, parafinas, asfaltenos, pepitas, sedimentos, emulsões e combinações destes, de formações subterrâneas. Tal remoção pode atuar para curar, restaurar, corrigir as formações e aumentar a injeção de água.

[018]As microemulsões da presente invenção são tipicamente microemulsões monofásicas, mas também podem ser multifásicas de acordo com as modalidades alternativas. Nas modalidades, as microemulsões são formadas antes do bombeamento para o reservatório subterrâneo, ou as microemulsões podem ser formadas in situ no reservatório subterrâneo ou uma microemulsão injetada pode formar uma nova microemulsão incorporando fluidos apolares e polares e partículas já presentes na formação. Uma microemulsão in situ pode ser formada quando um tensoativo (ou uma pluralidade de tensoativos) e uma fase polar (por exemplo, água ou salmoura) entram em contato com a formação do reservatório e solubilizam o material apolar encontrado nos poros da formação.

[019]Os demulsificantes à base de microemulsão desta invenção são eficazes para resolver uma ampla faixa de emulsões de água e hidrocarboneto encontradas na produção de óleo bruto, refino e processamento químico. Os hidrocarbonetos típicos incluem óleo bruto, óleo refinado, betume, condensado, óleo de despejo, destilados, combustíveis e misturas destes. Os demulsificantes também são úteis para resolver as emulsões em butadieno, estireno, ácido acrílico e outros fluxos de processo de monômero de hidrocarboneto. No processo de resolução de emulsões de óleo de petróleo bruto do tipo água em óleo, os demulsificantes à base de microemulsão são colocados em contato ou feitos para agir sobre a emulsão a ser tratada em qualquer um dos vários métodos agora geralmente utilizados na indústria do petróleo para resolver ou quebrar as emulsões de óleo de petróleo bruto com um agente químico.

[020]Em uma modalidade, os demulsificantes à base de microemulsão da invenção são usados para demulsificar as emulsões água em óleo, as emulsões óleo em água e as emulsões complexas em vários processos de produção e de refinaria. Em um processo de dessalinização de refinaria, o bruto de entrada é misturado de forma deliberada com água de lavagem para remover os sais dissolvidos e outros contaminantes. Para extrair água da emulsão resultante de óleo bruto em água, a emulsão é misturada com uma quantidade eficaz dos demulsificantes.

[021]Nas modalidades, o demulsificante à base de microemulsão é introduzido em uma emulsão de óleo bruto pela injeção abaixo da superfície no próprio poço de petróleo, pela injeção no óleo bruto na cabeça de poço, ou pela injeção no fluxo do processo de óleo bruto em um ponto entre a cabeça de poço e o tanque de armazenamento de óleo final. A composição demulsificante à base de microemulsão pode ser injetada continuamente ou por batelada. A injeção é realizada de preferência usando bombas de gás ou elétricas. A emulsão de óleo bruto tratado pode então ficar em um estado quiescente até a separação desejada em camadas distintas, dos resultados de água e óleo. Uma vez a separação em camadas distintas de água e óleo tenha sido efetuada, vários meios conhecidos na técnica podem ser utilizados para retirar a água livre e separar o óleo bruto.

[022]As formulações demulsificantes à base de microemulsão da presente invenção podem ser utilizadas para prevenir, quebrar ou resolver água em óleo, óleo em água e emulsões do tipo complexas e em particular emulsões de óleo de petróleo bruto. Os demulsificantes presentes à base de microemulsão também podem ser usados para quebrar as emulsões de hidrocarboneto derivadas de óleo mineral refinado, gasolina, querosene etc. Os demulsificantes presentes à base de microemulsão podem ser aplicados em qualquer ponto durante o processo de produção e/ou extração de óleo de petróleo como é conhecido comumente na técnica. Por exemplo, os demulsificantes presentes à base de microemulsão podem ser introduzidos na cabeça de poço por meio de injeção de fundo de poço, contínua ou periodicamente ou em qualquer ponto entre a cabeça de poço e o armazenamento de óleo final.

[023]A quantidade de demulsificantes usados à base de microemulsão depende da emulsão específica de óleo bruto sendo tratada. Os testes em frasco conforme descritos neste documento podem ser realizados no local para determinar a formulação e a dose ideal. Em geral, a quantidade efetiva dos demulsificantes à base de microemulsão varia de cerca de 10 ppm a cerca de 5.000 ppm, com base no volume de produção bruta. Nas modalidades, cerca de 50 ppm a cerca de 500 ppm ou de cerca de 25 ppm a cerca de 1.000 ppm também podem ser usadas.

[024]Em um processo típico para demulsificação de óleo bruto, um reservatório é fornecido para manter a composição da invenção tanto na forma diluída ou não diluída adjacente ao ponto em que o óleo de petróleo bruto de efluente sai do poço. Por conveniência, o reservatório está conectado a uma bomba de dosagem capaz de injetar gota a gota o demulsificante à base de microemulsão da invenção nos fluidos que saem do poço, que então passam por uma linha de escoamento em um tanque de decantação. Em geral, os fluidos do poço passam para o tanque de decantação no fundo do tanque para que os fluidos recebidos não atrapalhem a estratificação das camadas de água e óleo de petróleo bruto que ocorre durante o curso da demulsificação.

[025]A presente invenção contempla ainda um método para quebrar uma emulsão compreendendo óleo e água. O método inclui colocar a emulsão em contato com qualquer demulsificante à base de microemulsão como descrito neste documento. Consequentemente, o método pode incluir o contato de uma emulsão com um demulsificante à base de microemulsão composto de (i) uma fase tipo óleo compreendendo pelo menos um tensoativo não iônico, tendo um equilíbrio hidrófilico-lipofílico (HLB) de menos que cerca de 9; (ii) um agente de acoplamento capaz de estabilizar a composição demulsificante à base de microemulsão; (iii) pelo menos um tensoativo não iônico dispersível ou solúvel em água que seja diferente de pelo menos um tensoativo não iônico na fase tipo óleo; (iv) pelo menos um tensoativo adicional selecionado de aniônico, catiônico, anfotérico e combinações destes; (v) pelo menos um demulsificante não iônico; e (vi) água.

[026]Em um aspecto preferido da presente invenção, a composição demulsificante à base de microemulsão é usada para demulsificar emulsões de água em óleo em vários processos de produção e de refinaria. Em um processo de dessalinização de refinaria, o bruto de entrada é misturado de forma deliberada com água de lavagem para remover os sais dissolvidos e outros contaminantes. Para extrair água da emulsão resultante de óleo bruto em água, a emulsão é misturada com uma quantidade eficaz do demulsificante à base de microemulsão desta invenção.

[027]No processo de resolução de emulsões de óleo de petróleo bruto do tipo água em óleo, o agente demulsificante à base de microemulsão desta invenção são colocados em contato ou feitos para agir sobre a emulsão a ser tratada em qualquer um dos vários métodos agora geralmente utilizados na indústria do petróleo para resolver ou quebrar as emulsões de óleo de petróleo bruto com um agente químico. A emulsão de óleo bruto tratado pode então ficar em um estado quiescente até a separação desejada em camadas distintas dos resultados de água e óleo. Uma vez a separação em camadas distintas de água e óleo tenha sido efetuada, vários meios conhecidos na técnica podem ser utilizados para retirar a água livre e separar o óleo bruto.

[028]Em um processo típico para demulsificação de óleo bruto, um reservatório é fornecido para manter a composição da invenção tanto na forma diluída ou não diluída adjacente ao ponto em que o óleo de petróleo bruto de efluente sai do poço. Por conveniência, o reservatório está conectado a uma bomba de dosagem capaz de injetar gota a gota o demulsificante à base de microemulsão da invenção nos fluidos que saem do poço, que então passam por uma linha de escoamento em um tanque de decantação. Em geral, os fluidos do poço passam para o tanque de decantação no fundo do tanque para que os fluidos recebidos não atrapalhem a estratificação das camadas de água e óleo de petróleo bruto que ocorre durante o curso da demulsificação.

[029]Os demulsificantes típicos de quebra de emulsões de óleo bruto que podem ter utilidade nas composições, neste documento, estão descritos nas Patentes norte-americanas N°s. 2.499.370; 2.557.081; 2.602.053; 3.640.894; 3.699.894; 3.684.735; 4.537.701; e na Patente do Reino Unido N° 2.118.937A, todas as quais estão incorporadas aqui por referência.

[030]A composição demulsificante à base de microemulsão também pode incluir inibidores de corrosão, redutores de viscosidade e outros tratamentos químicos utilizados na produção de óleo bruto, refino e processamento químico. Solventes adicionais opcionais podem ser adicionados tais como: xileno, tolueno, nafta aromática pesada ou leve e similares. Cada componente contribui para características de tratamento diferentes quando adicionado à emulsão de óleo cru devido a suas propriedades químicas únicas.

[031]A invenção em uma modalidade preferida é uma composição demulsificante à base de microemulsão eficaz na resolução de emulsões de óleo e água. O óleo pode ser qualquer tipo de hidrocarboneto encontrado nas operações de óleo e gás. Em uma modalidade, a composição demulsificante descrita, inclui: (i) uma fase tipo óleo compreendendo, (ii) pelo menos um agente de acoplamento, (iii) pelo menos um tensoativo não iônico dispersível ou solúvel em água que seja diferente de pelo menos um tensoativo não iônico na fase tipo óleo; (iv) pelo menos um tensoativo adicional, (v) pelo menos um demulsificante não iônico, e (vi) água.

[032]Em uma modalidade, a fase tipo óleo inclui pelo menos um tensoativo não iônico, tendo um equilíbrio hidrófilico-lipofílico (HLB) de menos que cerca de 9. Nas modalidades, o tensoativo não iônico tendo um HLB de menos que cerca de 9 é selecionado de pelo menos um dos seguintes: álcoois alcoxilados lineares e ramificados, alquilfenóis alcoxilados, glicerol ésteres, glicol ésteres, polieteilenoglicol ésteres, poliglicerol ésteres, sorbitol ésteres, copolímeros de óxido de propileno/óxido de etileno e combinações destes. Nas modalidades com um álcool alcoxilado, eles podem ser selecionados a partir de pelo menos um dos seguintes: álcoois C6-C20 etoxilados e propoxilados; e misturas destes. Os álcoois C6-C20 etoxilados e propoxilados têm de preferência cerca de 1-6 mols de óxido de etileno, ou cerca de 1-6 de mols de óxido de propileno, ou 1-6 e 1-6 mols de óxido de etileno e óxido de propileno, respectivamente, por mol de álcool. A quantidade de tensoativo não iônico que compreende a fase tipo óleo está, de preferência, na faixa de cerca de 0,1% a cerca de 35% e mais preferivelmente, entre cerca de 2% a 25%, em peso, com base no peso total da composição demulsificante à base de microemulsão.

[033]Em uma modalidade, o álcool alcoxilado na composição demulsificante à base de microemulsão compreende cerca de 1-6 mols de óxido de alquileno por mol de álcool.

[034]Em uma modalidade, cerca de 0,1% a cerca de 35% de pelo menos um tensoativo não iônico do componente (i) está presente na fase tipo óleo da composição demulsificante à base de microemulsão, baseada no peso.

[035]Em uma modalidade, cerca de 2% a cerca de 25%, em peso, de pelo menos um tensoativo não iônico do componente (i) está presente na fase tipo óleo da composição demulsificante à base de microemulsão.

[036]Em uma modalidade, cerca de 2% a cerca de 30%, em peso, de pelo menos um tensoativo não iônico do componente (i) está presente na fase tipo óleo da composição demulsificante à base de microemulsão.

[037]Em uma modalidade, o agente de acoplamento é capaz de estabilizar a composição demulsificante à base de microemulsão. Nas modalidades, o agente de acoplamento é um solvente orgânico solúvel em água. Os solventes orgânicos representativos solúveis em água incluem, por exemplo, pelo menos um dos seguintes: álcoois de cadeia curta com 1 a 6 átomos de carbono; dióis com 1 a 6 átomos de carbono; glicerol; alquil éteres de alquileno glicóis com 1 a 6 átomos de carbono; polialquileno glicóis inferiores a 6 kD; e misturas destes. Os álcoois representativos de cadeia curta incluem, por exemplo, pelo menos um dos seguintes: metanol, etanol, n-propanol e combinações destes. Os dióis representativos incluem, por exemplo, pelo menos um dos seguintes: metileno glicol, etileno glicol, propileno glicol e combinações destes. Aquil éteres representativos de alquileno glicóis incluem, por exemplo, mono-n-butil éter de etileno glicol.

[038]Em uma modalidade, cerca de 5% a cerca de 40% do agente de acoplamento do componente (ii) está presente na composição demulsificante à base de microemulsão, baseado no peso total da composição.

[039]Em uma modalidade, a composição demulsificante à base de microemulsão inclui pelo menos um tensoativo não iônico dispersível ou solúvel em água que seja diferente de pelo menos um tensoativo não iônico na fase tipo óleo, em uma modalidade, o tensoativo não iônico dispersível ou solúvel em água inclui, por exemplo, um álcool alcoxilado, copolímeros de óxido de propileno/óxido de etileno e/ou alquilfenol alcoxilado tendo um HLB maior que cerca de 10. Em outra modalidade, a partir de cerca de 2% a cerca de 25% do tensoativo não iônico dispersível ou solúvel em água está presente na composição demulsificante à base de microemulsão, baseada no peso total.

[040]Em uma modalidade, cerca de 2 a cerca de 20% do tensoativo aniônico, catiônico, anfotérico está presente na composição demulsificante à base de microemulsão, baseada no peso total.

[041]Em uma modalidade, o tensoativo adicional é selecionado de tensoativos aniônicos, tensoativos catiônicos, tensoativos anfotéricos e combinações destes. Os tensoativos adicionais representativos incluem, por exemplo, pelo menos um dos seguintes: ácido linear alquilbenzeno sulfônico, sulfonato de alquilbenzeno, alcano sulfonato, sulfato de alquila, sulfato de alquil éter, haletos de alquil amônio, haletos de alquil aril amônio, imidazólio, cocoamidopropil betaína, cocodimetil betaína, óxido de alquil amina e combinações destes exclusivas das combinações com tensoativos aniônicos e catiônicos.

[042]Os demulsificantes não iônicos na presente invenção incluem, por exemplo, pelo menos um dos seguintes: polietilenimina alcoxilada, resinas de alquilfenol formaldeído alcoxiladas, resinas alcoxiladas de alquilfenol formaldeído modificadas com aminas, copolímeros de óxido de propileno/óxido de etileno, copolímeros de óxido de propileno/óxido de etileno reticulados, ésteres de sorbitan alcoxilados e misturas destes. Em uma modalidade, até cerca de 30% ou a partir de cerca de 2% a cerca de 30% do demulsificante não iônico está presente na composição demulsificante à base de microemulsão, baseada no peso total. Em outra modalidade, até cerca de 25% do tensoativo não iônico dispersível ou solúvel em água está presente na composição demulsificante à base de microemulsão, baseada no peso total. Em uma modalidade, a partir de cerca de 5% até cerca de 25% do demulsificante não iônico está presente na composição demulsificante à base de microemulsão, baseada no peso total. Estes demulsificantes à base de microemulsão também podem ser usados na cabeça de poço ou ser injetados no fundo de poço para quebrar a emulsão. Desde que a microemulsão contenha gotículas muito pequenas que encapsulam o demulsificante, ela pode então migrar mais rapidamente para a interface de óleo e água que um demulsificante sem microemulsão. Como resultado, a eficiência da demulsificação é aumentada.

[043]A composição demulsificante à base de microemulsão pode incluir ainda componentes adicionais ou adjuntos, tal como pelo menos um dos agentes oxidantes, enzimas solúveis em água, precursores para estes componentes e combinações destes.

[044]A presente invenção também provê um método de resolução de emulsões de óleo e água. A fase de óleo pode ser pelo menos um ou mais hidrocarbonetos encontrados nas operações de óleo e gás. O método inclui (i) adicionar pelo menos uma variação da composição demulsificante à base de microemulsão descrita para a emulsão de óleo e água. A adição pode ocorrer a qualquer momento, incluindo na cabeça de poço, ser injetada ao reservatório durante o processo de fraturamento, ser injetada antes do separador ou ser injetada no fundo do poço para quebrar ou impedir a emulsão.

[045]Em uma modalidade, o método da invenção inclui ainda formar uma microemulsão monofásica in situ no reservatório subterrâneo, onde a microemulsão monofásica formada in situ é uma mistura macroscopicamente homogênea, termodinamicamente estável pelo menos dos seguintes componentes (conforme descrito em mais detalhes neste documento): (i) uma fase tipo óleo compreendendo pelo menos um tensoativo não iônico, tendo um equilíbrio hidrófilico-lipofílico (HLB) de menos que cerca de 9; (ii) um agente de acoplamento capaz de estabilizar a composição de auxílio a flowback de microemulsão; (iii) pelo menos um tensoativo não iônico dispersível ou solúvel em água que seja diferente de pelo menos um tensoativo não iônico na fase tipo óleo; (iv) pelo menos um tensoativo adicional selecionado de aniônico, catiônico, anfotérico e combinações destes; (v) pelo menos um demulsificante não iônico; (vi) água; e um material apolar derivado da formação subterrânea.

[046]O demulsificante à base de microemulsão da presente invenção também pode ser aplicado na presença de produtos químicos adicionais. Por exemplo, eles podem ser aplicados em combinação com demulsificantes adicionais ou em combinação com qualquer um de uma quantidade de demulsificantes adicionais conhecidos na técnica incluindo, por exemplo, álcoois, ácidos graxos, aminas graxas, glicóis e produtos de condensação de alquifenol formaldeído. Os demulsificantes à base de microemulsão também podem ser usados em combinação com inibidores de corrosão, redutores de viscosidade e outros tratamentos químicos utilizados na produção de óleo bruto, refino e processamento químico. Vários produtos químicos adicionais, tais como redutores de atrito, inibidores de escala, inibidores de inchamento de argila, biocidas, auxiliadores de flowback e tensoativos podem ser adicionados em tempo real durante o tratamento com a composição da presente invenção.

[047]O acima exposto pode ser melhor entendido por referência aos exemplos a seguir, que se destinam a fins ilustrativos e não se destinam a limitar o escopo da invenção ou sua aplicação em hipótese alguma. Exemplo 1: Preparação dos Demulsificantes à base de microemulsão Este exemplo provê formulações representativas para os demulsificantes da invenção.

[048]Amostra 110-2: 3% de álcool etoxilado (C12 +3 EO); 5,2 % de copolímero de EO/PO (dispersão de água); 2,7% etoxilados álcool C8; 2,7 copolímero de EO/PO (solúvel em água); 0,1% de ácido linear alquilbenzeno sulfônico; 7% de polietilenoimina alcoxilada (demulsificante); 1,3% de polietileno glicol: 40% de propilenoglicol; e 38% de água.

[049] VX10540: 3% de álcool etoxilado (C12+3EO); 3% de copolímero de EO/PO; 2% de dioctilsulfossuccinato (DOS); 3% de álcool tridecílico etoxilado (C13+ 9EO); 9% de copolímero em bloco de EO/PO reticulado (demulsificante): 10% de glicerina; 30% de IPA; e 40% de água. Exemplo 2: Distribuição do Tamanho de Partícula

[050]A figura 1 mostra a distribuição do tamanho de partícula para uma modalidade do demulsificante à base de microemulsão da invenção. A amostra VX10540 (3% de álcool etoxilado (C12+3EO), 3% de copolímero de EO/PO, 2% de dioctilsulfossuccinato (DOS), 3% de álcool tridecílico etoxilado (C13+ 9EO), 9% de copolímero em bloco de EO/PO reticulado, 10% de glicerina, 30% de IPA, 40% de água). Pode ser visto que os espectros de distribuição do tamanho de partícula de VX10540 apresentam uma distribuição do tamanho de partícula unimodal com um tamanho médio de gota de 0,0776 μm e um tamanho mediano de gota de 0,0655 μm. Este resultado confirma que a VX10540 é de fato um sistema de microemulsão. Devido à presença de gotículas muito pequenas (0,01-0,5 μm), as microemulsões são transparentes ou translúcidas. Exemplo 3: Teste de Prevenção de Emulsão

[051]Este teste foi realizado para comparar a capacidade de vários demulsificantes para evitar a formação de emulsão, quando em contato com o óleo residual. Vários demulsificantes foram adicionados 25 ml de KCl a 4%, com pH ajustado para 11. 25 (vinte e cinco) ml de KCl a 4% contendo o demulsificante foi misturado com 25 (vinte e cinco) ml de óleo obtido no oeste do Texas e misturado a 14.000 rpm em um misturador do tipo Waring Blender por 1 minuto para emulsionar os dois líquidos. A emulsão foi então despejada em um frasco de vidro de prescrição de 6 oz (um padrão industrial para este teste) para observar a fuga de água da emulsão, a qualidade da água, a qualidade da interface e a molhabilidade. A tabela 1 mostra os resultados usando amostras comercialmente disponíveis, juntamente com os resultados usando a amostra 110-2 do Exemplo 1. Os resultados mostram a presente invenção (amostra 110-2) é superior às amostras comerciais atualmente disponíveis (Produtos A e B) com relação à queda rápida do volume de água, interface acentuada, água limpa e excelente molhabilidade. O Produto B é um produto comercial sem microemulsão que contém metanol, água, tensoativos não iônicos solúveis em água e resinas de alquifenol formaldeído etoxiladas. Tabela 1: Teste de Prevenção de Emulsão

Exemplo 4: Teste de Prevenção de Emulsão

[052]Os óleos brutos mostrados abaixo foram usados para os testes neste exemplo.

[053]A tabela 2 abaixo mostra os resultados da avaliação geral da qualidade do fluido para todos os produtos brutos testados. Cada produto bruto foi testado contra uma amostra branco (sem aditivos, apenas solução de KCl a 4%), o produto A, que é um produto comercial sem microemulsão, que contém metanol, água, tensoativos não iônicos solúveis em água e resinas de alquilfenol formaldeído etoxiladas, (1 galão por mil galões (“gpt”) na solução de KCl a 4%) e VX10540 (1 galão por mil galões na solução de KCl a 4%). A tabela 2 abaixo mostra a avaliação geral da qualidade do fluido dos óleos brutos testados. A qualidade da água foi observada depois da separação da fase. A qualidade deve, de preferência, ser límpida e livre de partículas sólidas, uma vez que a água é muitas vezes usada para reinjeção. A interface preferida está no limite óleo/água (“interface”) e deve ser acentuada após a separação ou uma camada de emulsão pode ser formada e causar a deposição e/ou perda de óleo. A molhabilidade é descrita sobre a forma como o óleo molha o substrato (ou seja, o vidro nesse caso) onde óleo aderindo ao substrato (ou seja, o substrato rochoso em uma formação) não é preferido já que pode ocorrer uma diminuição na produção de óleo. Tabela 2

[054]As figuras 2a-2d mostram a queda na porcentagem do volume de água medida ao longo do tempo para todos os produtos brutos e os dois demulsificantes testados. Em todos os casos, a VX10540 facilitou um tempo de fuga mais rápido que o Produto A. A figura 2a mostra a porcentagem de fuga versus o tempo resultante dos óleos brutos (A, B, C, D e E) em uma solução aquosa (branco) de 4% de KCl (pH 10,9). As emulsões formadas permaneceram estáveis mesmo após 72 horas. A figura 2b mostra a porcentagem de fuga versus o tempo resultante dos óleos brutos especificados em uma solução aquosa (branco) de 4% de KCl (pH 10,9). As emulsões formadas pelos óleos brutos G e H permaneceram estáveis mesmo após 72 horas. Os óleos brutos F e I apresentaram 100% de fuga em 1 minuto. A figura 2c mostra a porcentagem de fuga versus o tempo resultante dos óleos brutos especificados em uma solução com 1 gpt de Produto A - 4% de KCl. Os brutos A, B e D apresentaram 100% de fuga em 2 minutos. Os brutos C e E precisaram de até 6 minutos para separarem-se 100% ao usar 1 gpt de produto do Produto A. A figura 2d mostra a porcentagem de fuga versus o tempo resultante para os óleos brutos especificados em uma solução com 1 gpt de VX10540 - 4% de KCl. Os brutos A, B, C, D e E apresentaram 100% de fuga em 1,5 minuto ao usar 1 gpt de VX10540.

[055]Observou-se uma separação óleo/água rápida quando o novo demulsificante à base de microemulsão VX10540 foi usado com amostras diferentes de óleo bruto. Uma queda de 100% no volume de água foi obtida em menos de 2 minutos, uma interface acentuada de óleo/água foi obtida, observou-se boa qualidade da água, e nenhuma gotícula de óleo foi observada sobre a superfície de vidro. Para estes estudos e amostras de óleo específicas, o demulsificante à base de microemulsão VX10540 apresentou um desempenho melhorado perceptível quando comparado ao produto de mercado atual Produto A a uma dosagem de 1 gpt em uma solução de 4% de KCl (pH 10,9).

[056]Todas as composições e métodos descritos e reivindicados neste documento podem ser realizados e executados sem experimentação indevida, levando em consideração a presente descrição. Enquanto esta invenção puder ser realizada de muitas formas diferentes, as modalidades específicas preferidas da invenção estarão descritas em detalhes neste documento. A presente descrição é uma exemplificação dos princípios da invenção e não se destina a limitar a invenção às modalidades particulares ilustradas. Além disso, a menos que expressamente indicado do contrário, o uso do termo “um(a)” destina-se a incluir “pelo menos um(a)” ou “um(a) ou mais”. Por exemplo, “um dispositivo” destina-se a incluir “pelo menos um dispositivo” ou “um ou mais dispositivos”.

[057]Quaisquer faixas informadas ou em termos absolutos ou em termos aproximados destinam-se a abranger ambos os termos, e quaisquer definições usadas neste documento destinam-se a esclarecer e não limitar. Não obstante ao fato de que as faixas numéricas e os parâmetros estabelecendo o amplo escopo da invenção sejam aproximações, os valores numéricos estabelecidos nos exemplos específicos estão relatados o mais precisamente possível. Qualquer valor numérico, no entanto, contém de forma inerente alguns erros resultantes, necessariamente, do desvio padrão encontrados nas respectivas medições de teste. Além disso, todas as faixas descritas neste documento devem ser entendidas como abrangendo todas e quaisquer subfaixas (incluindo todos os valores fracionários e inteiros) subsomadas nelas.

[058]Além disso, a invenção abrange todas e quaisquer combinações possíveis das várias modalidades descritas aqui. Todas e quaisquer patentes, pedidos de patente, trabalhos científicos e outras referências citadas neste pedido, bem como quaisquer referências citadas neles, estão, por este ato, incorporadas por referência em sua totalidade, também deve ser entendido que várias alterações e modificações às modalidades atualmente preferidas aqui descritas ficarão evidentes para aqueles versados na técnica. Tais alterações e modificações podem ser feitas sem se distanciar do espírito e do escopo da invenção e sem diminuir suas vantagens pretendidas. Pretende-se, portanto, que tais alterações e modificações sejam abrangidas pelas reivindicações em anexo.

Claims

1. Método de resolução de uma emulsão de água e óleo de petróleo bruto CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: obter um óleo de petróleo bruto de um reservatório subterrâneo; misturar o óleo de petróleo bruto com uma água de lavagem, resultando em uma emulsão de água em óleo bruto; adicionar uma composição demulsificante à emulsão de água em óleo bruto para formar uma emulsão tratada, a composição demulsificante compreendendo: (i) um primeiro tensoativo não iônico tendo um equilíbrio hidrofílico-lipofílico (HLB) de menos de 9; (ii) um agente de acoplamento capaz de estabilizar a composição demulsificante na quantidade de 5% a 40% com base no peso total da composição demulsificante; (iii) um segundo tensoativo não iônico que é dispersível ou solúvel em água e é diferente do primeiro tensoativo não iônico; (iv) pelo menos um tensoativo adicional selecionado do grupo que consiste de tensoativos aniônicos, tensoativos catiônicos, tensoativos anfotéricos e combinações dos mesmos na quantidade de 2% a 20% com base no peso total da composição demulsificante; (v) pelo menos um demulsificante não iônico compreendendo um alcoxilato de polietilenoimina, um copolímero de óxido de propileno/ óxido de etileno reticulado ou combinações dos mesmos; e (vi) água; e separar o óleo de petróleo bruto da água.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a adição é realizada por injeção da composição demulsificante em uma corrente de processo de óleo bruto entre uma cabeça de poço e um tanque de armazenamento de óleo final.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a adição é realizada continuamente ou em batelada.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda permitir que a emulsão tratada permaneça em um estado de quiescente por um período de tempo suficiente para obter a separação da emulsão tratada em camadas distintas de água e óleo antes da separação.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a permissão para a emulsão tratada repousar é realizada em um tanque de decantação.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a quantidade da composição demulsificante adicionada à emulsão de água em óleo bruto é de 10 ppm a 5000 ppm com base no volume de produção de óleo bruto.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um tensoativo adicional é selecionado do grupo que consiste de catiônico, anfotérico e combinações dos mesmos.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro tensoativo não-iônico tendo um HLB inferior a 9 compreende um álcool alcoxilado, um alquilfenol alcoxilado, um éster de glicerol, um éster de glicol, um éster de polietilenoglicol, um éster de poliglicerol, um éster de sorbitol, um copolímero de óxido de propileno/óxido de etileno ou uma combinação dos mesmos.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o álcool alcoxilado é selecionado do grupo que consiste de álcoois C6-C20 etoxilados e propoxilados; e suas misturas.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido álcool alcoxilado compreende de 1-6 moles do referido óxido de alquileno por mol de álcool.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a quantidade do primeiro tensoativo não iônico é de 0,1% a 35% em peso, com base no peso total da composição demulsificante.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a quantidade do primeiro tensoativo não iônico é de 2% a 25% em peso, com base no peso total da composição demulsificante.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente de acoplamento é um solvente orgânico solúvel em água.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o solvente orgânico solúvel em água é selecionado do grupo que consiste de álcoois de cadeia curta com entre 1 e 6 átomos de carbono; dióis com entre 1 e 6 átomos de carbono; glicerol; éteres alquílicos de alquileno glicóis com entre 1 e 6 átomos de carbono; polialquileno glicóis inferiores a 6 kD; e suas misturas.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que de 2% a 30% do pelo menos um demulsificante não iônico está presente, com base no peso total.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo tensoativo não iônico inclui um álcool alcoxilado, copolímeros de óxido de propileno/óxido de etileno, e/ou alquilfenol alcoxilado tendo um HLB maior que 10.

17. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que 2% a 25% do segundo tensoativo não iônico está presente, com base no peso.

18. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um tensoativo adicional é selecionado do grupo que consiste de ácido linear alquilbenzeno sulfônico, sulfonato de alquilbenzeno, alcano sulfonato, sulfato de alquila, sulfato de alquil éter, haletos de alquil amônio, haletos de alquil aril amônio, imidazólio, cocoamidopropil betaína, cocodimetil betaína, óxido de alquil amina e combinações destes, excluindo as combinações com tensoativos aniônicos e catiônicos.