BR112021007666A2

BR112021007666A2 - método para inibir a formação de aglomerados de hidratos de gás natural, composição, e, uso do composto à base de succinimida.

Info

Publication number: BR112021007666A2
Application number: BR112021007666-2A
Authority: BR
Inventors: Jeremy Wayne Bartels; Jeffrey Michael Servesko; Kousik Kundu; Boyd Anthony Laurent; David Field Tarverdi; Prakasa Rao Anantaneni; Jeremy Moloney
Original assignee: Championx Usa Inc.
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2021-07-27
Also published as: US20200131429A1; MX2021004623A; WO2020092209A1; CA3118096A1; US11377583B2

Abstract

MÉTODO PARA INIBIR A FORMAÇÃO DE AGLOMERADOS DE HIDRATOS DE GÁS NATURAL, COMPOSIÇÃO, E, USO DO COMPOSTO À BASE DE SUCCINIMIDA. São descritos compostos à base de succinimida usados nas composições e métodos para inibir aglomerados de hidrato de gás natural. Os compostos à base de succinimida são produtos de reação de anidrido alquenil succínico e uma amina ou álcool de amina.

Description

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MÉTODO PARA INIBIR A FORMAÇÃO DE AGLOMERADOS DE HIDRATOS DE GÁS NATURAL, COMPOSIÇÃO, E, USO DO COMPOSTO À BASE DE SUCCINIMIDA REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisório U.S. Número de Série 62/751.938, depositado em 29 de outubro de 2018, cuja descrição está incorporada neste documento por referência na íntegra.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] O pedido se refere à inibição ou prevenção da formação de aglomerados de hidrato de gás natural.

FUNDAMENTOS

[003] “Hidratos de gás natural” é um termo que se refere aos sólidos como gelo que são formados a partir de moléculas de gás e água dissolvidas nos produtos líquidos de petróleo (hidrocarbonetos líquidos) quando a temperatura do líquido é diminuída e/ou a pressão sob o líquido é aumentada. Netas condições, as moléculas de água podem formar estruturas tipo gaiola em torno das moléculas de gás, como dióxido de carbono, sulfito de hidrogênio, metano, etano, propano, butano e iso-butano, criando estruturas de clatrato cristalinas, também chamadas “hidratos de clatrato de gás.” A arquitetura específica de uma estrutura de gaiola pode ser uma de vários tipos (chamada tipo 1, tipo 2, tipo H), dependendo da identidade da(s) molécula(s) hospedeira(s).

[004] Uma vez formadas, estas estruturas cristalinas de gaiola tendem a precipitar e se assentar do líquido, se acumulando em grandes massas sólidas. Essas massas que se formam em líquidos de petróleo, como óleo obtido a partir de um reservatório subterrâneo podem viajar nas tubulações de transporte, e potencialmente bloquear ou danificar as tubulações, equipamentos relacionados, ou ambos. O dano resultante de um

2 / 24 bloqueio pode ser caro, pois o equipamento e as tubulações precisam ser reparados e a produção de óleo e a segurança dos trabalhadores de campo podem ser adversamente afetadas.

[005] A recuperação e a produção de líquido de petróleo normalmente operam sob condições de alta velocidade de bombeamento e alta pressão nas tubulações de processamento e transporte, condições particularmente favoráveis para a formação de hidrato de gás natural. Adicionalmente, se as condições em alguns locais de campo puderem causar uma queda substancial na temperatura durante uma ou mais operações de produção, transporte e armazenamento realizadas durante e após a recuperação de líquidos obtidos a partir de reservatórios subterrâneos.

[006] A indústria usa inúmeros métodos para prevenir ou reduzir a formação de hidrato de gás natural e seus efeitos adversos correspondentes. Por exemplo, os inibidores de hidrato de gás natural incluem inibidores termodinâmicos de hidrato de gás (THI), inibidores antiaglomerantes de hidrato de gás (AAs), e inibidores cinéticos de hidrato de gás (KHIs). A quantidade de produto químico necessária para prevenir o bloqueio varia muito dependendo do tipo de inibidor empregado. Os THIs são substâncias que podem reduzir a temperatura na qual os hidratos de gás se formam em uma dada pressão e teor de água e são normalmente dosados a 50% com base no teor de água e até 100% do volume de água. Desta forma, existe um custo substancial associado ao transporte e armazenamento de grandes quantidades destes inibidores. Uma alternativa mais econômica é o uso de inibidores de hidrato de gás de baixa dosagem (LDHIs), uma vez que eles normalmente exigem uma dose menor que cerca de 2 por cento em volume para inibir a nucleação ou crescimento de hidratos de gás. Os dois tipos gerais de LDHIs, KHIs e antiaglomerantes, normalmente são usados em concentrações muito inferiores.

[007] Os KHIs funcionam atrasando o crescimento dos cristais de

3 / 24 hidrato de gás. Eles também funcionam como antinucleadores. Ao contrário, os AAs permitem que hidratos de gás natural se formem, mas evita que eles se aglomerem e subsequentemente se acumulem em massas maiores capazes de causar plugues. Os AAs funcionam para manter os cristais de hidrato de gás natural e aglomerados dispersos como uma pasta dentro do hidrocarboneto líquido.

[008] Embora muitos inibidores e dispersantes tenham sido desenvolvidos para aliviar os efeitos dos hidratos de gás natural nos produtos líquidos de petróleo, continua a haver uma necessidade de composições e métodos novos e eficazes para prevenir ou reduzir a formação de aglomerado de hidrato de gás natural.

SUMÁRIO

[009] São descritas neste documento composições e métodos para inibir a formação de aglomerados de hidrato de gás natural em um fluido compreendendo água, moléculas gasosas e um hidrocarboneto líquido.

[0010] Em um aspecto da invenção está uma composição compreendendo pelo menos um composto à base de succinimida para inibir a formação de aglomerados de hidrato de gás natural, o pelo menos um composto à base de succinimida formado por uma reação entre um anidrido alquenil succínico com uma amina ou álcool de amina.

[0011] Em um outro aspecto da invenção está uma composição compreendendo: um fluido; e o pelo menos um composto à base de succinimida, o pelo menos um composto à base de succinimida formado por uma reação entre um anidrido alquenil succínico com uma amina ou álcool de amina.

[0012] Ainda em um outro aspecto da invenção está um método para inibir a formação de aglomerados de hidratos de gás natural compreendendo: introduzir em um fluido uma composição compreendendo pelo

4 / 24 menos um composto à base de succinimida para inibir formação de aglomerados de hidratos de gás natural, o pelo menos um composto à base de succinimida formado por uma reação entre um anidrido alquenil succínico com uma amina ou álcool de amina.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0013] A figura 1 é uma representação gráfica da pressão da célula como uma função do tempo de execução para uma formulação de uma modalidade da invenção.

[0014] A figura 2 é uma representação gráfica de pressão da célula como uma função do tempo de execução para uma formulação de uma modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0015] Embora a presente descrição forneça referências a várias modalidades, os versados na técnica reconhecem que podem ser feitas mudanças na forma e detalhes sem se afastar do espírito e escopo da invenção. Várias modalidades serão descritas em detalhes com referência às figuras. A referência às várias modalidades não limita o escopo das reivindicações anexas a ela. Adicionalmente, quaisquer exemplos apresentados neste relatório não pretendem ser limitantes e meramente apresentam algumas das muitas possíveis modalidades para as reivindicações anexas.

[0016] A menos que definido de outra forma, todos os termos técnicos e científicos usados neste documento têm os mesmos significados que os comumente entendidos por um versado na técnica. Em caso de conflito, o presente documente, incluindo as definições, controlarão. Métodos e materiais são descritos a seguir, embora métodos e materiais semelhantes ou equivalentes aos descritos neste documento possam ser usados na prática ou teste da presente invenção. Todas as publicações, pedidos de patente, patentes e outras referências mencionadas neste documento estão incorporados por

5 / 24 referência na íntegra.

[0017] Conforme usado neste documento, o termo “alquila” se refere a um grupo monovalente derivado pela remoção de um único átomo de hidrogênio a partir de um hidrocarboneto saturado ou insaturado de cadeia reta ou ramificada ou cíclica contendo de um a sessenta átomos de carbono.

[0018] Conforme usado neste documento, o termo “alquenila” se refere a um hidrocarboneto insaturado que contém pelo menos uma ligação dupla carbono-carbono.

[0019] Conforme usado neste documento, o termo “antiaglomerante” ou “AA” se refere a um composto que inibe a formação de aglomerados de hidratos de gás natural. O termo será entendido para se referir ao AA em si ou em uma composição que pode incluir outros AAs ou compostos ou solventes, conforme determinado pelo contexto.

[0020] Conforme usado neste documento, o termo “fluido” significa líquido, moléculas de gás, ou ambos em uma operação de produção de poço de petróleo ou gás natural.

[0021] Conforme usado neste documento, o termo “inibe,” “inibição,” ou equivalentes gramaticais dos mesmos se refere a prevenir, retardar, diminuir, reduzir, controlar e/ou atrasar a formação de hidratos de gás e/ou aglomerados de hidratos de gás, e/ou plugues em equipamento/tubulação formados a partir dos aglomerados de hidrato de gás.

[0022] Conforme usado neste documento, os termos “hidratos de gás natural” ou “hidratos de gás” se refere a uma mistura gasosa em um clatrato de água.

[0023] Conforme usado neste documento, os termos “compreende(m),” “inclui(em),” “tendo,” “tem,” “pode,” “contém(êm),” e variantes dos mesmos devem ser frases, termos ou palavras em aberto que não excluem a possibilidade de ações ou estruturas adicionais. As formas singulares “um/uma,” “e” e “o” incluem referências no plural, a menos que o

6 / 24 contexto indique claramente de outra forma. A presente descrição também contempla outras modalidades “compreendendo,” “consistindo em” e “consistindo essencialmente em,” as modalidades ou elementos apresentados neste documento, seja explicitamente apresentado ou não.

[0024] Conforme usado neste documento, o termo “opcional” ou “opcionalmente” significa que o subsequentemente evento ou circunstância descrito pode, mas não precisa, ocorrer e que a descrição inclui casos onde o evento ou circunstância ocorre e casos em que não ocorre.

[0025] Conforme usado neste documento, o termo “cerca de” modificando, por exemplo, a quantidade de um ingrediente em uma composição, concentração, volume, temperatura de processo, tempo de processo, rendimento, vazão, pressão, e valores e faixas semelhantes dos mesmos, empregado na descrição das modalidades da descrição, se refere à variação na quantidade numérica que pode ocorrer, por exemplo, por meio de procedimentos de medição e manuseio típicos usados para preparar compostos, composições, concentrados ou formulações de uso; por meio de erro inadvertido nestes procedimentos; por meio de diferenças na fabricação, fonte ou pureza dos materiais ou ingredientes de partida usados para realizar os métodos, e considerações próximas semelhantes. O termo “cerca de” também engloba quantidades que diferem devido ao envelhecimento de uma formulação com uma concentração ou mistura inicial particular e quantidades que diferem devido à mistura ou processamento de uma formulação com uma concentração ou mistura inicial particular. Onde modificadas pelo termo “cerca de” as reivindicações anexas a ele incluem equivalentes a estas quantidades. Adicionalmente, onde “cerca de” é empregado para descrever uma faixa de valores, por exemplo “cerca de 1 a 5” a repetição significa “1 a 5” e “cerca de 1 a cerca de 5” e “1 a cerca de 5” e “cerca de 1 a 5” a menos que especificamente limitado pelo contexto.

[0026] Conforme usado neste documento, o termo “substancialmente”

7 / 24 significa “consistindo essencialmente em” e inclui “consistindo em.” “Consistindo essencialmente em” e “consistindo em” são considerados como na lei de patentes dos EUA. Por exemplo, uma solução que é “substancialmente livre” de um composto ou material especificado pode ser livre desse composto ou material, ou pode ter uma menor quantidade deste composto ou material presente, como por meio de contaminação acidental, reações secundárias, ou purificação incompleta. Uma “menor quantidade” pode ser um traço, uma quantidade não mensurável, uma quantidade que não interfere com um valor ou propriedade ou alguma outra quantidade, conforme provido no contexto. Uma composição que tem “substancialmente somente” uma lista fornecida de componentes pode consistir somente nos componentes ou ter uma quantidade de traço de algum outro componente presente ou ter mais componentes adicionais que não afetam materialmente as propriedades da composição. Adicionalmente, “substancialmente” modificar, por exemplo, o tipo ou quantidade de um ingrediente em uma composição, uma propriedade, uma quantidade mensurável, um método, um valor, ou uma faixa, empregado na descrição das modalidades da descrição, se refere a uma variação que não afeta a composição, propriedade, quantidade, método, calor, faixa repetida da mesma de uma maneira que nega uma composição, propriedade, quantidade, método, valor ou faixa pretendida. Onde modificadas pelo termo “substancialmente”, as reivindicações anexas a ela incluem equivalentes de acordo com esta definição.

[0027] Conforme usado neste documento, quaisquer faixas de valores repetidas contemplam todos os valores dentro da faixa e devem ser consideradas como suporte para as reivindicações que repetem quaisquer subfaixas que têm pontos finais que são valores de números reais dentro da faixa repetida. A título de exemplo, uma descrição neste relatório de uma faixa de 1 a 5 deve ser considerada para apoiar as reivindicações para qualquer uma das seguintes faixas: 1-5; 1-4; 1-3; 1-2; 2-5; 2-4; 2-3; 3-5; 3-4; e

8 / 24 4-5.

[0028] São descritas composições e métodos para inibir a formação de aglomerados de hidratos de gás natural, e/ou plugues formados a partir de aglomerados de hidrato de gás natural nas operações de recuperação, processamento, transporte e armazenamento de hidrocarboneto líquido. As composições podem ser aplicadas a um ou mais produtos de hidrocarboneto líquido para inibir o a formação de plugues de espaços anulares, como tubos, linhas de transferência, válvulas e semelhantes, incluindo equipamento de fundo e poço onde as condições são favoráveis para a formação de hidratos de gás.

[0029] Nas modalidades, os compostos usados nas composições e métodos para inibir aglomerados de hidrato de gás são compostos à base de alquenil succinimida. Os compostos são formados pela reação de um alqueno e um anidrido de ácido dicarboxílico insaturado seguido por uma reação com uma amina ou um álcool. Nas modalidades, o alquenil succinimida é formado pela reação de um ácido succínico substituído por alquenila ou anidrido succínico com uma amina ou álcool de amina. O composto à base de alquenil succinimida resultante tem a fórmula geral apresentada a seguir como fórmula I, Fórmula I em que, R1 = H ou qualquer grupo alquila saturado ou insaturado de 1 a 10 carbonos, ou uma estrutura de anel que se ligaria ao R2, por exemplo, pirrolidina ou azepano; em que, R2 = H ou qualquer grupo alquila saturado ou insaturado de 1 a 10 carbonos ou uma estrutura de anel que se ligaria ao R1,

9 / 24 por exemplo, pirrolidina ou azepano.

[0030] Nas modalidades, R1 & R2 são grupos butila, pentila, isobutila ou isopentila. Nas modalidades, R1 = R2.

[0031] Em que, R3 = cadeia ou anel de alquila ou alquenila, saturado ou insaturado.

[0032] Nas modalidades, R3 é uma cadeia de alquila ou alquenila de 5 aa30 átomos de carbono. Em outras modalidades, o R3 é um de 10 átomos de carbono, 18 a 22 átomos de carbono, 20 a 24 átomos de carbono, ou misturas dos mesmos.

[0033] Nas modalidades, R1 e R2 cada incluem uma ou mais cadeias de aminopropilamina, como dibutilaminopropilamina (DBAPA) ou um DBAPA com aminopropilamina adicional referidos neste documento como dibutilaminopropilaminadiamina ou uma DBAPA estendida. Nas modalidades, R1 = R2. Nas modalidades, R1 e R2 cada são derivados das seguintes aminas: Aminopropil pirrolidina Aminopropil azepano e uma dibutilaminopropilenodiamina estendida

[0034] Nas modalidades, os compostos à base de succinimida são mostrados a seguir como a fórmula II, com os vários grupos conforme previamente descritos.

10 / 24 Fórmula II

[0035] A síntese dos compostos à base de alquenil succinimida não é limitada pelos processos descritos. Qualquer método adequado pode ser usado para sintetizar os compostos à base de alquenil succinimida.

[0036] Nas modalidades, o primeiro estágio é a geração de uma fração de anidrido alquenil succínico pela reação de Alder-eno. Nas modalidades, a reação de Alder-eno é uma reação térmica na qual um ácido dicarboxílico insaturado reage com alquenos primários. Nas modalidades, o ácido dicarboxílico insaturado é um ácido maleico. Nas modalidades, a reação é como se segue:

[0037] Nas modalidades, a reação de Alder-eno é realizada e temperaturas de 120 °C a cerca de 250 °C por um período que varia de 1 a 48 horas. Nas modalidades, a temperatura está na faixa de cerca de 120 °C a cerca de 160 °C, de cerca de 150 °C a cerca de 250 °C, de cerca de 150 °C a cerca de 225 °C, ou de cerca de 180 °C a cerca de 210 °C. Nas modalidades, a reação é realizada de cerca de 1 a 48 horas, 5 a 10 horas, 4 a 6 horas, 2 a 3 horas, 12 a 36 horas, 24 a 36 horas, ou 24 a 48 horas. Nas modalidades, a reação do anidrido (por exemplo, anidrido maleico) e alqueno primário são em uma razão de 1:1.

[0038] Vários modificadores de reação, como catalisador para promover a reação eno ou suprimir a formação de tar e outros materiais e técnicas para reduzir a formação de subproduto conhecidos na técnica podem ser usados no presente processo. Ver, por exemplo, Pat. U.S. Nos. 3.412.111;

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3.819.660; 4.255.340 e 4.396.774. 8.242.287 cujas descrições estão incorporadas neste documento por referência.

[0039] Nas modalidades, um segundo estágio é a reação entre o anidrido alquil ou alquenil succínico e uma amina ou álcool. Nas modalidades, os compostos à base de succinimida resultantes podem ser formados pela reação com um anidrido alquenil succínico e uma dibutilaminopropilamina conforme mostrado a seguir:

[0040] O segundo estágio é realizado a temperaturas ambientes, seguido por resfriamento, se desejado. Nas modalidades, a razão do anidrido alquil ou alquenil succínico para amina é 1:1 a cerca de 3:1 ou mais. Nas modalidades, a razão é de 10:1; 8:1; 6:1; ou 3:1, com as razões mais adequadas quando o anidrido alquil ou alquenil succínico é maior que a amina.

[0041] Nas modalidades, o alqueno tem 2 a 30 átomos de carbono com pelo menos uma ligação dupla carbono-carbono. Nas modalidades, o alqueno tem uma ligação dupla carbono-carbono (mono-enos). O alqueno pode ser variantes lineares ou ramificadas dos mesmo e misturas dos mesmos. Nas modalidades, o mono-enos são propileno, buteno-1, penteno-l, hexeno-l, hepteno-1, octeno-1, noneno-1, deceno-1, undeceno-1, dodeceno-1, trideceno- 1, tetradeceno-1, pentadeceno-1, hexadeceno-1, heptadeceno-1, octadceno-1, nonadeceno-1, eicoseno-1, heneicoseno-1, docoseno-1, tricoseno-1, tetracoseno-1, pentacoseno-1, hexacoseno-1, heptacoseno e semelhantes.

[0042] Nas modalidades, o alqueno tem 18 a 24 átomos de carbono de um 1-alqueno, 20 a 24 ou misturas dos mesmos.

[0043] Qualquer amina adequada pode ser usada para reagir com o

12 / 24 anidrido alquenil succínico para resultar no composto à base de succinimida descrito. A amina pode ser caracterizada pela presença de pelo menos um grupo amino primário, secundário ou terciário.

[0044] Nas modalidades, a amina é uma monoamina, diamina, poliamina ou combinação das mesmas. Exemplos de monoaminas incluem etilamina, dimetilamina, dietilamina, n- butilamina, dibutilamina, alilamina, isobutilamina, cocoamina, estearilamina, laurilamina, metillaurilamina, oleilamina, N-metil-octilamina, dodecil- amina, dietanolamina, morfolina, e octadecil amina.

[0045] Nas modalidades, as aminas são diaminas, que podem incluir diaminas alifáticas, diaminas alifáticas ramificadas, diaminas cíclicas.

[0046] Nas modalidades, as poliaminas têm a fórmula [R5-NH-R6], em que R5 e R6 são um H ou um grupo alquila.

[0047] Nas modalidades, a amina é uma dibutilaminopropilenodiamina:

[0048] Nas modalidades, a amina é uma dibutilaminopropilenodiamina com uma aminopropilamina adicional:

[0049] Nas modalidades, a amina é uma aminopropil pirrolidina:

[0050] Nas modalidades, a amina é uma aminopropil azepano:

[0051] Nas modalidades, polialquileno poliaminas de cerca de 2 a 60, 2 a 40, 3 a 20 átomos de carbono totais e cerca de 1 a 12, 3 a 12, 5 a 9 átomos de nitrogênio na molécula.

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[0052] Nas modalidades, as aminas são hidrocarbil aminas ou hidrocarbil aminas incluindo outros grupos, por exemplo, grupos hidróxi, grupos alcóxi, grupos amida, nitrilas, grupos imidazolina, e semelhantes. Hidróxi aminas com 1 a 6 grupos hidróxi ou 1 a 3 grupos hidróxi são úteis.

[0053] Nas modalidades, aminas são aminas alifáticas saturadas, incluindo as das fórmulas gerais: em que R, R’, R” e R’’’ são independentemente selecionados a partir de um grupo de hidrogênio; radicais alquila de cadeia reta ou ramificada de 1 a 25 carbonos; alcóxi de 1 a 12 carbonos, radicais alquileno de 2 a 6 carbonos; radicais hidróxi amino alquileno de 2 a 12 carbonos; e alquilamino de 1 a 12 carbonos, radicais alquileno de 2 a 6 carbonos; e em que R’’’ adicionalmente pode compreender uma fração da fórmula: em que R’ é conforme definido anteriormente, e em que s e s’ podem ser os mesmos ou diferentes números de 2 a 6, 2 a 4; e t e t’ podem ser os mesmos ou diferentes e são números de 0 a 10, 2 a 7, ou cerca de 3 a 7, com a condição de que a soma de t e t’ não seja maior que 15.

[0054] Nas modalidades, compostos de amina exemplificativos incluem: 1,2-diaminoetano; 1,3-diaminopropano; 1,4-diaminobutano; 1,6- diamino-hexano: polietileno aminas, como dietileno triamina; trietileno tetramina; tetraetileno pentamina; polipropileno aminas, como 1,2-propileno diamina; di-(1,2-propileno)triamina; di-(1,3-propileno) triamina; N,N-dimetil- 1,3-diaminopropano; N,N-di-(2-aminoetil) etileno diamina; N, N -di(2- hidroxietil)-1,3-propileno diamina; 3-dodeciloxipropilamina; N-dodecil-1,3- propano diamina; tris hidroximetilaminometano (THAM); di-isopropanol amina; dietanol amina; trietanol amina; mono-, di-, e tri-sebo aminas; amino

14 / 24 morfolinas, como N-(3-aminopropil)morfolina; e misturas das mesmas.

[0055] Qualquer álcool adequado pode ser usado para reagir com o anidrido alquenil succínico para resultar em um composto de éster de succinato.

[0056] Nas modalidades, o anidrido alquenil succínico pode reagir com um álcool de amina relacionado para abrir o anel do anidrido: em que, R3 = cadeia ou anel de alquila ou alquenila, saturado ou insaturado.

[0057] Nas modalidades, R3 é uma cadeia de alquila ou alquenila de 5 a 30 átomos de carbono. Em outras modalidades, o R3 é um de 10 átomos de carbono, 18 a 22 átomos de carbono, 20 a 24 átomos de carbono, ou misturas dos mesmos.

[0058] Nas modalidades, álcoois tendo a fórmula: OH-R4 são usados, em que R4 é um grupo alquil, aril ou alcaril hidrocarbila tendo de um a vinte carbonos, e em que R4 pode ser alquila C1-C20 não substituído ou substituído, alquenila C2-C20 não substituído ou substituído, alquila C2-C20 não substituído ou substituído, cicloalquila C3-C20 não substituído ou substituído, cicloalquila C3-C20 não substituído ou substituído contendo pelo menos um heteroátomo, arila C6-C20 não substituído ou substituído, arila C6-C20 não substituído ou substituído contendo pelo menos um heteroátomo, alcarila C7- C20 não substituído ou substituído, ou alcarila C7-C20 não substituído ou substituído contendo pelo menos um heteroátomo.

[0059] Nas modalidades, os álcoois são metanol, etanol, propanol, i- propanol, n-butanol, i-butanol, t-butanol, n-octanol, hexanol, ciclo-hexanol e benzil álcool ou combinações dos mesmos. Nas modalidades, o álcool é um amino álcool. Amino álcoois incluem os 2,2-disubstituído-2-amino-1-alcanóis

15 / 24 tendo de dois a três grupos hidróxi e contendo um total de 4 a 8 átomos de carbono. Este amino álcool pode ser representado pela fórmula: em que X é um grupo alquila ou hidroxialquila com os grupos alquila tendo de 1 a 3 átomos de carbono em que pelo menos um, e preferivelmente ambos, dos substituintes X é um grupo hidroxialquila da estrutura --(CH2)n OH, n sendo 1 a 3.

[0060] Nas modalidades, os álcoois são amino álcoois. Exemplos de amino álcoois incluem 2-amino-2-metil-1,3 propanodiol, 2-amino-2-etil-1,3- propanodiol, e 2-amino-2-(hidroximetil)1,3-propanodiol, (THAM ou tris (hidroximetil) amino metano). Em outras modalidades, o álcool é um dibutilaminoetanol, dietilaminoetanol, dipropilaminoetanol, di-isopropila, di- isobutila, di-isopentila, dipentila e di-isso-hexila/di-hexila.

[0061] Nas modalidades, anidridos de ácido succínico substituídos cadeias contendo não carbono que são terminados com um alila ou alqueno primário também são usados como antiaglomerantes:

[0062] Nas modalidades, cadeias contendo não carbono são polietileno glicol, polipropileno glicol, poliésteres, policarbonatos, ou poliaminas.

[0063] Nas modalidades, uma etapa de acidificação de aminas secundárias ou terciárias é normalmente alcançada por meio da adição de um ácido orgânico. Ácidos orgânicos exemplificativos incluem ácido acético ou ácido acrílico. Em outras modalidades, as reações com ácido acrílico com quaisquer aminas primária ou secundária residuais (reversivelmente com

16 / 24 aminas terciárias) para render uma estrutura de carboxibetaína. Outros ácidos orgânicos podem ser usados para esta acidificação, incluindo ácido piválico, ácido málico, ácido maleico, ácido succínico, e quaisquer ácidos carboxílicos C1-C12+. Os ácidos inorgânicos também podem ser usados, como ácidos minerais comuns (ácido clorídrico, ácido fosfórico, ácido nítrico, ácido carbônico) ou ácidos relacionados, bem como de Lewis (tetrafluoroborato, tricloreto de alumínio, ou semelhantes).

[0064] As composições e métodos descritos neste documento são usadas para inibir formação de aglomerados de hidratos de gás, e formação de plugues durante a produção e transporte de hidrocarboneto líquido. Nas modalidades, as composições compreendem, consistem ou consistem essencialmente em pelo menos uma dos compostos à base de succinimida descritos. Nas modalidades, a composição pode adicionalmente compreender um ou mais inibidores termodinâmicos de hidrato de gás, um ou mais inibidores cinéticos de hidrato de gás, um ou mais outros AAs, ou qualquer combinação dos mesmos. Em algumas modalidades, a composição pode incluir outros aditivos, como um ou mais inibidores de asfalteno, inibidores de parafina, inibidores de corrosão, inibidores de escala, desemulsificantes, clarificadores de água, dispersantes, desestabilizadores de emulsão, ou qualquer combinação dos mesmos.

[0065] A composição compreendendo os compostos à base de succinimida é preparada ou formulada em um ou mais solventes, dependendo da aplicação e exigências. Nas modalidades, os solventes para a formulação das composições com os compostos à base de succinimida incluem água, salmoura, água do mar, álcoois, como metanol, etanol, isopropanol, n- propanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, t-butanol ou álcoois superiores, como benzil álcool); cetonas, como acetona, ou metil etil cetona (2-butanona); acetonitrila; ésteres, como acetato de etila, acetato de propila e acetato de butila; éteres, como dietil éter ou superiores, por exemplo, metil t-butil éter,

17 / 24 glima, diglima, etileno glicol monobutil éter, etileno diglicol etil éter, 1,4 dioxano e glicóis relacionados; aromáticos, como tolueno, xileno(s), dietilbenzeno, naftaleno e aromáticos relacionados ou teores de refinaria (nafta aromático pesado, destilados aromáticos pesados, e relacionados); alifáticos, como pentano, hexano, heptano, octano, ou gasolina refinada; ou vários solventes “ecológicos”, como 2-metiltetra-hidrofurano, furfural álcool, e ciclopentilmetiléter.

[0066] Nas modalidades, outros solventes adequados para formulação com o composto à base de succinimida incluem alifáticos, como pentano, hexano, ciclo-hexano, metilciclo-hexano, heptano, decano, dodecano, diesel, e semelhantes, e aromáticos, como tolueno, xileno, nafta aromático pesado, derivados de ácido graxo (ácidos, ésteres, amidas), e semelhantes.

[0067] Nas modalidades, o composto à base de succinimida é formulado em uma composição com uma quantidade de cerca de 1 a 80% em p/v. Nas modalidades, o composto à base de succinimida é adicionado em uma quantidade de cerca de 1 a 10% em p/v, 10 a 20% em p/v, 20 a 60% em p/v, 45 a 60% em p/v, 60 a 80% em p/v, ou 1 a 60% em p/v.

[0068] Nas modalidades, a composição compreendendo o composto à base de succinimida é usada em um método para inibir a formação de aglomerados de hidrato de gás natural. O método compreende adicionar a um fluido uma quantidade de uma composição compreendendo um ou mais compostos à base de succinimida. Nas modalidades, o fluido compreende água, moléculas de gás, e hidrocarboneto líquido.

[0069] Um ponto de aplicação exemplificativo para as operações de produção de líquido de petróleo é próximo à válvula de segurança de subsuperfície controlada pela superfície. Nas modalidades, a aplicação ou introdução do composto à base de succinimida é em um furo de poço. Isto garante que durante um encerramento, a composição seja capaz de dispersar em toda a área onde os hidratos de gás natural ocorrerão. A aplicação dos

18 / 24 compostos à base de succinimida também pode ocorrer em outras áreas na linha de fluxo, levando-se em consideração a densidade do líquido injetado. Se o ponto de injeção estiver bem acima da profundidade de formação de hidrato de gás, então o composto à base de succinimida pode ser formulado com um solvente tendo uma densidade alta o suficiente que o composto à base de succinimida afundará na linha de fluxo para coletar na interface água/óleo. Nas modalidades, a aplicação também é usada em tubulações ou em qualquer lugar no sistema onde o potencial para formação de aglomerados de hidrato de gás existe.

[0070] Nas modalidades, várias quantidades de dosagem do composto à base de succinimida ou composições contendo os mesmos são introduzidas no fluido para inibir a formação de aglomerados de hidrato de gás. Um versado na técnica é capaz de calcular a quantidade de uma composição compreendendo o composto à base de succinimida para uma dada situação sem experimentação indevida. Os fatores que seriam considerados importantes em tais cálculos incluem, por exemplo, teor de fluido, porcentagem de teor de água, gravidade API de hidrocarboneto. Nas modalidades, o composto à base de succinimida sozinho ou em uma composição é introduzido em um fluido a ser tratado de cerca de 1.000 ppm a cerca de 50.000 ppm, de cerca de 2.000 ppm a cerca de 15.000 ppm, ou 3.000 ppm a 20.000 ppm.

[0071] A composição e métodos são úteis para inibir a formação de aglomerado de hidrato de gás para muitos hidrocarbonetos e misturas de hidrocarboneto. As composições são particularmente úteis para gases hidrocarboneto contendo 1 a 5 carbonos ou mais leves ou de baixa ebulição ou misturas de gás em condições ambientes. Nas modalidades, os gases são metano, etano, propano, n-butano, isobutano, isopentano, e misturas dos mesmos. Em outras modalidades, misturas de gás natural estão presentes em muitas formações de gás e/ou óleo e líquidos de gás natural. Os

19 / 24 hidrocarbonetos também podem compreender outros compostos incluindo, mas sem se limitar a, dióxido de carbono, sulfito de hidrogênio, e outros compostos comumente encontrados em formações ou usinas de processamento de gás/óleo, seja ocorrendo naturalmente e/ou usados na recuperação/processamento de hidrocarbonetos a partir da formação e misturas dos mesmos.

[0072] Nas modalidades, as composições e métodos são úteis para inibir a formação de hidrato de gás em uma variedade de óleos crus, óleos crus pesados a condensados, a partir de API 20-50. Nas modalidades, as composições e métodos são úteis para inibir a formação de hidrato de gás em óleos parafínicos ou asfaltênicos. Nestas modalidades, inibidores de parafina ou de asfalteno são usados em conjunto com os compostos à base de succinimida.

[0073] Nas modalidades, a composição compreendendo o composto à base de succinimida é aplicada aos fluidos que contêm vários níveis de óleo, salmoura ou ambos tendo vários níveis de salinidade. Em uma modalidade, o fluido tem uma salinidade de cerca de 0.1% a cerca de 25% ou cerca de 10% a cerca de 25% peso/peso (p/p).

[0074] Em algumas modalidades, a composição compreendendo o composto à base de succinimida é aplicada a um fluido que contém vários níveis de teor de água. Um versado na técnica entende que “teor de água” se refere à porcentagem de água em uma composição contendo uma mistura de óleo e água. Em uma modalidade, o teor de água é de cerca de 1% a cerca de 80% p/p em relação à fase de hidrocarboneto. Em outras modalidades, o teor de água é de cerca de 1% a cerca de 30% p/p, de cerca de 5% a cerca de 40% p/p, de cerca de 10% a cerca de 60% p/p, de cerca de 15% a cerca de 80% p/p em relação à fase de hidrocarboneto.

[0075] Os métodos podem ser usados em qualquer pressão que resulta em hidratos de gás hidrocarboneto. Quando os hidrocarbonetos na mistura são

20 / 24 hidrocarbonetos de baixa ebulição ou gases hidrocarboneto em condições ambientes, a pressão é normalmente a pressão atmosférica ou maior que ela (por exemplo, cerca de 101 kPa), maior que cerca de 1 MPa, ou maior que cerca de 5 MPa. A pressão em certas unidades ou usinas de formação ou de processamento poderia ser muito maior, como maior que cerca de 20 MPa. Não há limite específico de pressão alta.

[0076] A composição compreendendo o composto à base de succinimida pode ser introduzido por qualquer método adequado para garantir a dispersão do composto à base de succinimida através do líquido sendo tratado. Em algumas modalidades, o composto à base de succinimida pode ser injetado antes da formação substancial de hidratos de gás.

[0077] Em algumas modalidades, o composto à base de succinimida é introduzido no fluido contido em uma tubulação de óleo ou gás. Em outras modalidades, o composto à base de succinimida é adicionado ao fluido contido nas refinarias, como vasos de separação, unidades de desidratação, linhas de gás e tubulações. Nas modalidades, os compostos à base de succinimida são introduzidos em um fluido usando vários métodos bem conhecidos e eles podem ser introduzidos em inúmeros locais diferentes em todo um dado sistema. Em outras modalidades, a composição compreendendo o um ou mais composto à base de succinimida é injetada usando equipamento mecânico, como bombas de injeção química, conexões em T, encaixe de injeção e semelhantes.

[0078] Os compostos à base de succinimida são misturados ou combinados com equipamento ou dispositivos de mistura mecânica, ajuste ou equipamento de mistura estacionária, métodos de mistura magnética ou outros adequados, para prover o contato e/ou dispersão adequada da composição na mistura. A introdução do composto à base de succinimida pode ser feito em linha e/ou de forma desconectada. Os vários componentes da composição podem ser misturados antes e/ou durante a introdução. Um versado entenderá

21 / 24 que os métodos descritos neste documento não são limitados de nenhuma maneira pelo momento ou local da introdução. Exemplos

[0079] Os seguintes exemplos pretendem ilustrar diferentes aspectos e modalidades da invenção e não são considerados limitantes do escopo da invenção. Será reconhecido que várias modificações e alterações podem ser feitas sem seguir as modalidades experimentais descritas neste documento e sem se afastar do escopo das reivindicações. Exemplo 1 Síntese de anidrido alquenil C12 succínico e dibutilaminopropilamina

[0080] 50,0 g de dodecenil succinimida (0,188 mol, 1,0 eq) foram pesados em um frasco de base redonda de 3 pescoços de 250 mL. A este foi adicionado 34,98 g de dibutilaminopropilamina (0,188 mol, 1,0 eq) de uma maneira em gotas. Assim que a adição foi finalizada, o frasco foi equipado com um separador Dean-Stark e condensador. Os conteúdos foram então aquecidos a 120 °C (248 °F). Água foi deslocada por um período de 6 horas. Após a reação, os conteúdos foram resfriados para temperatura ambiente. O produto resultante foi acidificado com ácido acético (11,27 g, 0,188 mol, 1,0 eq) e diluído para 50 % em peso com 96,3 g de metanol. Exemplo 2-Síntese de anidrido alquenil C20-24 succínico e dibutilaminopropilamina

[0081] 50,0 g de alquenil C20/C24 succinimida (0,188 mol, 1,0 eq) foram pesados em um frasco de base redonda de 3 pescoços de 250 mL. A este foi adicionado 34,98 g de dibutilaminopropilamina (0,188 mol, 1,0 eq) de uma maneira em gotas. Assim que a adição foi finalizada, o frasco foi equipado com um separador Dean-Stark e condensador. Os conteúdos foram então aquecidos a 120 °C (248 °F). Água foi deslocada por um período de 6 horas. Após a reação, os conteúdos foram resfriados para temperatura ambiente. O produto resultante foi acidificado com ácido acético (7,94 g,

22 / 24 0,188 mol, 1,0 eq) e diluído para 50 % em peso com 82,5 g de metanol. Exemplo 3

[0082] O teste com célula de balanço foi usado para determinar se os compostos à base de succinimida são capazes de minimizar as partículas de aglomerado de hidrato de gás e dispersar as partículas em uma fase de hidrocarboneto.

[0083] A célula de balanço inclui uma prateleira na qual as células individuais são colocadas. Cada célula individual inclui um tubo de safira contendo uma esfera de aço inoxidável no interior do tubo de safira. A esfera de aço inoxidável induz turbulência e mistura os líquidos durante o processo de balanço. O tubo de safira também pode suportar pressões de até cerca de 34,47 Mpa (5.000 psi). Uma vez que as células são montadas na estante, a estante balança para cima e para baixo lentamente, a uma taxa de cerca de 1 ciclo completo (para cima e para baixo) por minuto. A estante está adicionalmente incluída dentro de um banho com temperatura controlada ligado a um resfriador.

[0084] As composições incluem um hidrocarboneto, uma fase aquosa, um gás e o composto à base de succinimida a ser testado. A fase aquosa usada foi uma salmoura de cerca de 4% de salinidade e um teor de água de 55 % da composição. Vários óleos brutos, como óleo cru, óleo cru pesado e condensado foram testados. Um gás sintético (~85% de combinação sintética de metano, que é uma combinação de gás que forma hidrato de gás Tipo II) foi usado para pressurizar as células na pressão apropriada. Condições de 17,23 Mpa (2.500 psi) para o óleo cru e óleo cru pesado, e 13,79 Mpa (2.000 psi) para o condensado.

[0085] A salmoura e o gás foram primeiro injetados em cada célula. O composto à base de succinimida foi então dosado de acordo com a quantidade da salmoura na célula de teste. O óleo bruto foi aquecido a 60 °C por um mínimo de 2 horas antes, então introduzido na célula contendo a salmoura,

23 / 24 gás e o composto à base de succinimida.

[0086] As células com as composições de teste foram então equilibradas a uma temperatura de cerca de 29 °C, balançando ao mesmo tempo por 30 minutos.

[0087] O teste é um teste de pressão constante onde as células são deixadas abertas para um propulsor que impulsiona gás adicional nas células na medida em que o gás foi solubilizado nos líquidos e/ou formou hidratos de gás. As células foram balançadas por cerca de 30 minutos para equilibrar e misturar antes de parar em uma posição horizontal (encerramento). Na fase de encerramento, as células foram resfriadas a cerca de 4,4 °C durante aproximadamente quatro horas e quando as células atingiram 4,4 °C, elas foram balançadas por mais oito horas a 4,4 °C. Após um time de encerramento de cerca de 8 horas, o balanço das células foi reiniciado por duas horas. Após duas horas, as células foram visualmente observadas e classificadas passa/não passa.

[0088] Os critérios de passa/não passa foram baseados na capacidade da esfera na célula de balanço de se mover dentro do tubo de safira. Por exemplo, um composto à base de succinimida testado foi considerado eficaz e passou no teste com célula de balanço se no momento da classificação a esfera se moveu livremente quando a célula foi balançada, indicando que poucos aglomerados foram formados. Ao contrário, o composto à base de succinimida não passou se o movimento da esfera foi obstruído ou completamente interrompido pela formação de aglomerados de hidrato de gás. O desempenho de antiaglomeração foi considerado limítrofe quando houve aglomerados de hidrato de gás observáveis e pelo menos alguns dos aglomerados ficou preso nas paredes do tubo de safira; quando estes aglomerados estavam presentes e o movimento da esfera não foi restrito, foi considerado que a classificação do composto à base de succinimida passou limítrofe.

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[0089] A figura 1 mostra os resultados para um composto à base de succinimida (reação entre anidrido alquil C12 succínico e dibutilaminopropilamina) como passando na célula de balanço dosada a 3% com 55% de teor de água e 4% de salinidade em óleo cru.

[0090] A figura 2 mostra os resultados como passando no teste com célula de balanço quando o composto à base de succinimida testado (reação entre anidrido alquil C20-24 succínico e dibutilaminopropilamina) dosado a 1% com 55% de teor de água e 4% de salinidade em óleo cru.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para inibir a formação de aglomerados de hidratos de gás natural, caracterizado pelo fato de que compreende: introduzir em um fluido uma composição compreendendo pelo menos um composto à base de succinimida para inibir formação de aglomerados de hidratos de gás natural, o pelo menos um composto à base de succinimida formado por uma reação entre um anidrido alquenil succínico com uma amina ou álcool de amina.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a introdução é por injeção ou bombeamento.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a introdução é dentro de um furo de poço.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o fluido está contido em uma operação ou tubulação de produção de óleo ou gás natural.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o fluido compreende água, gás natural, e hidrocarboneto líquido.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o fluido compreende água de cerca de 1% a cerca de 80% peso/peso em relação a uma fase de hidrocarboneto.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a composição compreende adicionalmente um ou mais inibidores termodinâmicos de hidrato de gás, inibidores cinéticos de hidrato de gás, antiaglomerantes, inibidores de asfalteno, inibidores de parafina, inibidores de escala, emulsificantes, clarificadores de água, dispersantes, desestabilizadores de emulsão ou qualquer combinação dos mesmos.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

7, caracterizado pelo fato de que a amina compreende amina primária, secundária ou terciária.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a amina compreende uma dibutilaminopropilenodiamina, uma dibutilaminopropilenodiamina com uma fração aminopropilamino adicional ou combinação dos mesmos.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que os compostos à base de succinimida tem a fórmula geral: em que, R1 = H ou qualquer grupo alquila saturado ou insaturado de 1 a 10 carbonos, ou uma estrutura de anel que se ligaria ao R2, por exemplo, pirrolidina ou azepano; em que, R2 = H ou qualquer grupo alquila saturado ou insaturado de 1 a 10 carbonos ou uma estrutura de anel que se ligaria ao R1, por exemplo, pirrolidina ou azepano; em que, R3 = cadeia ou anel de alquila ou alquenila, saturado ou insaturado.

11. Composição, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos um composto à base de succinimida para inibir a formação de aglomerados de hidrato de gás natural, o pelo menos um composto à base de succinimida formado por uma reação entre um anidrido alquenil succínico com uma amina ou álcool de amina.

12. Composição de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que a amina compreende amina primária, secundária ou terciária.

13. Composição de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizada pelo fato de que a amina é uma dibutilaminopropilenodiamina, uma dibutilaminopropilenodiamina com uma fração de aminopropilamino adicional ou combinação dos mesmos.

14. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizada pelo fato de que compostos à base de succinimida é de cerca de 1% em p/v a cerca de 80% em p/v com base na composição.

15. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizada pelo fato de que a composição compreende adicionalmente um ou mais inibidores termodinâmicos de hidrato de gás, inibidores cinéticos de hidrato de gás, antiaglomerantes, inibidores de asfalteno, inibidores de parafina, inibidores de escala, emulsificantes, clarificadores de água, dispersantes, desestabilizadores de emulsão, ou qualquer combinação dos mesmos.

16. Composição, caracterizada pelo fato de que compreende: um fluido; e o pelo menos um composto à base de succinimida como definida em qualquer uma das reivindicações 11 a 15.

17. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 16, caracterizada pelo fato de que os compostos à base de succinimida são cerca de 1.000 ppm a 50.000 ppm.

18. Composição de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizada pelo fato de que o fluido compreende água, gás natural e hidrocarboneto líquido.

19. Composição, caracterizada pelo fato de que compreende compostos à base de succinimida tendo a fórmula geral:

em que, R1 = H ou qualquer grupo alquila saturado ou insaturado de 1 a 10 carbonos, ou uma estrutura de anel que se ligaria ao R2, por exemplo, pirrolidina ou azepano; em que, R2 = H ou qualquer grupo alquila saturado ou insaturado de 1 a 10 carbonos ou uma estrutura de anel que se ligaria ao R1, por exemplo, pirrolidina ou azepano; em que, R3 = cadeia ou anel de alquila ou alquenila, saturado ou insaturado.

20. Uso do composto à base de succinimida como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de ser para inibir aglomerados de hidratos de gás natural.