BRPI0414682B1 - método para separar uma fase sólida e uma fase líquida em uma lama a base de óleo, e, composição - Google Patents
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Abstract
"método para separar uma fase sólida e uma fase líquida em uma lama a base de óleo, e, composição". esta invenção refere-se a um método de obter-se uma separação de sólido-líquido de uma lama a base de óleo, compreendendo a etapa de contatar dita lama a base de óleo com uma emulsão de água-em-óleo, compreendendo um polímero derivado de pelo menos um monômero solúvel em água, em que o polimero não é dissolvido antes do contato com a lama a base de óleo, misturar a emulsão de água em óleo e a lama a base de óleo e separar a fase sólida da fase líquida da lama a base de óleo. além disso, esta invenção também refere-se a uma composição compreendendo uma lama a base de óleo, com uma emulsão água em óleo compreendendo um polímero derivado de pelo menos um monômero solúvel em água, em que o polímero não é dissolvido antes de contatar com a lama a base de óleo.
Description
“MÉTODO PARA SEPARAR UMA FASE SÓLIDA E UMA FASE LÍQUIDA EM UMA LAMA A BASE DE ÓLEO, E, COMPOSIÇÃO” CAMPO DA INVENÇÃO A invenção é dirigida a um método de separação de fases sólida e líquida de lamas a base de óleo. Em particular, a invenção refere-se a um método de separar fases sólidas e líquidas de lamas a base de óleo, contatando-se as lamas com uma emulsão de água em óleo, compreendendo um polímero derivado de pelo menos um monômero solúvel em água.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
As lamas a base de óleo formam uma classe geral de materiais que minimamente compreendem uma mistura de sólidos particulados em uma fase contínua de óleo. Um subconjunto de lamas a base de óleo são as lamas de perfuração, que contêm fluidos funcionais usados para melhorar as operações de perfuração de diversas maneiras. Estes fluidos são circulados através e em tomo da broca para lubrificar e esfriar a broca, prover flutuação para ajudar a suportar o peso do tubo e caixa de broca, revestir a superfície do poço para evitar desmoronamento e indesejável fluxo de fluido e transportar os cortes de broca para longe da broca, para a superfície. Tais fluidos de perfuração baseados em óleo são composições contínuas de óleo, que podem também conter uma solução aquosa (por exemplo, cloreto de cálcio salmoura) como uma fase descontínua (tomando os fluidos emulsões inversas de água em óleo), emulsificantes para estabilizar a emulsão inversa, agentes de modificação de reologia (por exemplo, argilas oleofílicas), agentes de pesagem (por exemplo, sulfato de bário), agentes de controle de perda de fluido (por exemplo, ligninas) e outros aditivos (por exemplo, cal). As lamas de perfuração a base de óleo conterão, além dos componentes ativos, cortes de broca e outros materiais dissolvidos ou dispersos, derivados do meio perfurado ou de outras fontes de contaminação, tais como águas do processo e do meio-ambiente. As lamas a base de óleo refugo são simplesmente lamas de perfuração a base de óleo usadas ou contaminadas, contendo uma concentração suficiente de cortes de broca ou outros componentes para garantir um descarte ou reciclagem da lama. O controle de refugo das lamas de perfuração a base de óleo, produzidas com diesel ou óleo sintético, é uma alta prioridade para as companhias perfurando poços tanto em terra como em alto-mar. A tendência atual no controle destas lamas de perfuração a base de óleo refugo (isto é, fluidos de perfuração carregados com cortes) está movendo-se em direção à regeneração e reciclagem das lamas. A maior parte desta tendência é uma resposta aos regulamentos. A regeneração e reciclagem destes fluidos quase sempre requer uma boa separação da fase óleo e, possivelmente, da fase aquosa das lamas de perfuração a base de óleo.
Os métodos usados para separação de sólido-líquido de lamas de perfuração a base de óleo (OBDMs) têm incluído tratamentos mecânicos, térmicos e alguns químicos. Os tratamentos químicos incluem o uso de: silicatos de sódio na Patente U.S. No. 2.476.846; solventes orgânicos no Pedido de Patente U.S. No. 4.040.866; um esquema de neutralização-floculação em que um floculante polimérico dissolvido foi empregado na Patente U.S. No. 4.482.459; óxidos de polietileno para desidratar as OBDMs (Sharma, S. K. e A. G. Smelley (1991) “Use of flocculants in dewatering of drilling muds”. Avances in Filtration and Separation Technology 3 (Pollution Control. Teehnol. Oil Gas Drill. Prod. Oper.), págs. 43 - 51; água e tensoativos ou lavagens de óleo na Patente U.S. No. 5.090.498; ácidos carboxílieos em combinação com ciclagem pH na Patente U.S. No. 5.156.686; extração supercrítica de fluido (Eldridge, R. B. (1996) “Oil Contaminant Removal from Drill Cuttings by Supercritical Extraction”. Industrial & Engineering Chemistry Research 35(6): 1901 - 1905); tensoativos com ajustadores de pH na Publicação de Pedido de Patente U.S. No. 2003056987 Al e tratamento ácido seguido por um polímero solúvel em água dissolvido na Publicação de Pedido de Patente U.S, No. 2003083532 Al.
Em uma tese de Julio Oswaldo Bello Torres e Luis Hemando Pérez Cárdenas, intitulada “Analisis TecnicoEconomico de un Método FisicoQuimico Alternativo Para la Separacion de Agua y solidos en Lodos Base Aceite”, Fundacion Universidad de America, Santafé De Bogotá, D.C. (1999), floculantes de polímero de emulsão tanto sólidos como de água em óleo foram diluídos em água em uma concentração de cerca de 3% em peso e, em seguida, misturados com OBDMs. Nenhum dos floculantes poliméricos foi direta ou puramente misturado com OBDMs antes da diluição com água.
Embora os tratamentos acima possam ser usados em alguma extensão na separação de sólidos particulados de OBDMs, cada um deles tem suas próprias desvantagens, quer seja em termos de ineficiência de processo, geração de volumes adicionais de refugo a serem tratados ou falta de viabilidade econômica.
Os inventores da presente invenção verificaram que o uso direto de emulsões puras ou de água em óleo diluídas em óleo, em que a fase distinta contém um polímero compreendendo pelo menos um monômero solúvel em água, provê excelente separação do óleo das lamas de perfuração a base de óleo. Isto é um tanto surpreendente, uma vez que há alguns documentos que têm afirmações que indicam uma falta de utilidade dos polímeros solúveis em água no tratamento de OBDMs (por exemplo, Field, S. D., A. Wojtanowicz et al. (1987) “Deliquification of oilfield drilling slurries and production sludges”, Proceedings of the Industrial Waste Conference, 41 st: págs. 481 -7 ).
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Esta invenção refere-se a um método de obter uma separação de sólido-líquido de uma lama a base de óleo, compreendendo a etapa de contatar dita lama a base de óleo com uma emulsão de água em óleo, compreendendo um polímero derivado de pelo menos um monômero solúvel em água, em que o polímero não é dissolvido antes do contato com a lama a base de óleo, misturar a emulsão de água em óleo e a lama a base de óleo e separar a fase sólida da fase líquida da lama a base de óleo.
Além disso, esta invenção também refere-se a uma composição compreendendo uma lama a base de óleo com uma emulsão de água em óleo compreendendo um polímero derivado de pelo menos um monômero solúvel em água, em que o polímero não é dissolvido antes de contatar com a lama a base de óleo.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Na presente invenção, “cortes de broca” significa sólidos baseados em terra, incluindo mas não limitado a cascalho, areia, sujeira, solo, lama, minerais, rocha fragmentada, argila, sedimento e cinza. “Óleo” significa um material baseado em hidroearboneto, tal como óleos, gorduras, graxas ou ceras sintéticas, incluindo mas não limitado àqueles derivados de fontes animal, vegetal ou mineral; óleos sintéticos e graxas sintéticas contendo grupos hidroearboneto, tais como organopolissiloxanos (silicones); e suas misturas. O óleo tipicamente compreende um óleo ou graxa substancialmente hidrocarbonáceo, usualmente um petróleo ou produto de petróleo natural ou sintético, tal como óleo bruto, óleo de aquecimento, óleo combustível, querosene, diesel, gasolina, misturas de parafina, olefinas internas, misturas de Cus a Ci8 alqueno, nafta, óleo de baleia, óleo de xisto, petróleo, alcatrão, óleo lubrificante, óleo de motor, solventes, ceras e graxas lubrificantes. Adicionalmente, o óleo pode conter pequenas quantidades de uma fase descontínuas finamente dividida, na forma de gotículas aquosas, partículas sólidas ou uma mistura de ambas. “Lama” significa uma mistura escoável de sólidos finamente divididos em um líquido. “Lama a base de óleo” (OBM) significa uma lama contendo pelo menos algum óleo (por exemplo, pelo menos 1% ou pelo menos 2% ou pelo menos 5% de óleo em volume, baseado no volume total da lama. “Lama de perfuração a base de óleo” (OBDM) significa lama a base de óleo, que é usada na indústria da perfuração, compreendendo lamas de perfuração e cortes de broca. Lamas de perfuração a base de óleo típicas compreendem uma fase contínua-óleo e pode também conter uma solução aquosa (por exemplo, salmoura cloreto de sódio, potássio ou cálcio) como uma fase descontínua juntamente com outros aditivos, tais emulsificantes, agentes modificadores da reologia (por exemplo, argilas oleofílieas), agentes de pesagem (por exemplo, sulfato de bário), agentes de controle de perda de fluido (por exemplo, ligninas) etc. Mais descrição de tais lamas de perfuração pode ser encontrada nas Publicações de Pedido de Patente U.S. No. 2003/0056987 Al e 2003/0083532 Al, bem como Patente U.S. No. 5.156.686, aqui incorporados por referência. “Emulsão de água em óleo” significa uma dispersão de uma fase aquosa como distintas gotículas ou partículas dentro de uma fase óleo contínua. A composição da fase aquosa distinta pode consistir de um material contendo água, que pode variar de substancialmente água a uma solução aquosa concentrada de uma substância solúvel em água de baixo peso molecular, a uma solução aquosa concentrada de um polímero solúvel em água ou dilatável em água, ou qualquer combinação deles. “Bem disperso” significa contatar ou misturar componentes até uma composição homogênea ou substancialmente homogênea resultar.
Esta invenção refere-se a um método de separar uma fase sólida de uma fase líquida em uma lama a base de óleo, compreendendo as etapas de contatar a lama a base de óleo com uma emulsão de água em óleo compreendendo um polímero derivado de pelo menos um monômero solúvel em água, em que o polímero não é dissolvido antes de contatar com a lama a base de óleo; misturar a emulsão de água em óleo e a lama a base de óleo e separar a fase sólida da fase líquida. A fase líquida pode ser uma fase óleo e/ou uma fase aquosa. Preferivelmente, a fase líquida é uma fase óleo. No caso em que a fase líquida contenha tanto óleo como água, esta invenção também refere-se a um método de separar as fases óleo e aquosa tanto entre si como da fase sólida. Portanto, separar a fase sólida da fase líquida também pode significar separar as fases óleo e aquosa tanto entre si como da fase sólida. · Esta invenção também contempla separar uma fase sólida de uma fase líquida em uma lama de perfuração a base de óleo.
Os inventores verificaram que o grau de separação de uma fase sólida de uma fase líquida da lama a base de óleo (OBM) é grandemente melhorado se o polímero da emulsão de água em óleo não for substancialmente solubilizado ou dissolvido antes de contatar com a OBM.
O polímero da emulsão de água em óleo, que pode ser catiônico, aniônico, anfolítico ou não-iônico é derivado de pelo menos um monômero solúvel em água. O monômero solúvel em água é tipicamente um monômero de vinila solúvel em água. Exemplos não-limitativos de monômeros solúveis em água que podem ser usados incluem monômeros, catiônicos, aniônicos ou não-iônicos, tais como (alquil)acrilamida, ácido (alquil)acrílico, N-vinilpirrolidona, N-vinilacetamida, N-vinilformamida, acrilonitrila, ácido fumárieo, ácido crotônico, ácido maleico, metacrilatos hidroxialquílicos, ácidos 2-acrilamido-2-alquilsulfônicos, em que o grupo alquila contém 1 a 6 átomos de carbono, ácidos estireno sulfônicos, ácidos vinil sulfônicos; e sais de quaisquer dos precedentes; ou monômeros tendo a estrutura de fórmulas I, II ou III em que Ri, R2 e R5 são, cada um independentemente, hidrogênio ou uma CrC5 alquila; R3 e R4 são, cada um independentemente, hidrogênio, uma C1-C12 alquila, arila, arilalquila ou hidroxietila; e R2 e R4 ou R2 e R3 podem combinar-se para formar um anel cíclico contendo um ou mais heteroátomos; Z é a base conjugada de um ácido, X é oxigênio ou -NR<5, em que R4 é hidrogênio ou uma CrC6 alquila; e A é um Ci-Ci2 alquileno.
Em uma forma de realização, os vinil monômeros solúveis em água são (alquil)acrilamida, ácido (alquil)acrílico e seus sais e ácido vinil sulfônico. O termo (alquil)acrilamida significa um monômero acrilamida ou monômeros alquilacrilamida, tais como metacrilamida, etilacrilamida, butilacrilamida e similares. Igualmente ácido (alquil)acrílico significa ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etilacrílico e similares. O termo “(met)acrilamida” significa acrilamida ou metacrilamida.
Como mencionado acima, o polímero da emulsão de água em óleo pode ser derivado de mais do que um monômero (por exemplo, um copolímero, terpolímero etc.). Na presente invenção, o termo “copolímero” significa um polímero derivado de dois ou mais monômeros. Um “homopolímero” significa um polímero derivado de apenas um monômero. O termo “polímero” significa um homopolímero ou copolímero. Um polímero anfolítico contém monômeros tanto aniônicos como catiônicos na mesma cadeia, não necessariamente em iguais quantidades molares.
Em uma forma de realização, o polímero da emulsão de água em óleo é um copolímero de um monômero de (alquil)acrilamida e pelo menos um segundo monômero selecionado de N-vinilpirrolidona, N-vinilacetamida, N-vinilformamida, aerilonitrila, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etilacrílico, ácido fumárico, ácido crotônico, ácido maleico, hidroxialquil metacrilatos, ácidos 2-aerilamido-2-alquilsulfônicos, em que o grupo alquila contém 1 a 6 átomos de carbono, ácidos estireno sul fônicos; e sais de quaisquer de seus precedentes; ou monômeros de Fórmulas I, II ou III. Preferivelmente, o (alquil)aerilamida é um (met)acrilamida e, mais preferivelmente, acrilamida.
Em outra forma de realização, o polímero da emulsão de água em óleo é um copolímero catiônico de (met)acrilamida e pelo menos um segundo monômero selecionado do grupo consistindo de N,N-dimetilaminoetil(met)acrilato ou seus sais, N,N- dimetilaminoetil(met)acrilamidas, incluindo os sais metilcloreto ou metossulfato, terciárias ou quaternárias Ν,Ν-dimetilaminopropil acrilamidas, terciárias ou quaternárias Ν,Ν-dimetilaminometil acrilamidas e haletos de dialil dimetil amônio.
Em outra forma de realização, o polímero da emulsão de água em óleo é um copolímero aniônico de (met)acrilamida e pelo menos um segundo monômero selecionado de ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etilacrílico, ácido fumárico, ácido crotônico, ácido maleico, hidroxialquil metacrilatos, ácidos 2-acrilamido-2-alquilsulfônicos, em que o grupo alquila contém 1 a 6 átomos de carbono, ácidos estireno sulfônicos; ou sais de quaisquer de seus precedentes.
Em outra forma de realização, o polímero da emulsão de água em óleo é um copolímero aniônico de (met)aerilamida e ácido (met)acrílico.
Em outra forma de realização, o polímero da emulsão de água em óleo é um homopolímero ou copolímero de monômeros selecionados de (met)acrilamida, monômeros de Fórmula I e II e suas combinações, em que K\ é hidrogênio ou metila, R2 a R4 são metila ou etila, A é Cj a C4 alquileno e X é definido acima.
Em outra forma de realização, 0 polímero da emulsão de água em óleo é um polímero anfolítico.
Em outra forma de realização, a emulsão de água em óleo é uma mistura de emulsões de água em óleo, contendo diferentes polímeros dos tipos aqui descritos. A emulsão de água em óleo usada para separar 0 óleo da OBM compreende uma fase óleo contínua, que geralmente inclui um líquido orgânico inerte imiscível em água e um tensoativo ou mistura de tensoativos e uma fase descontínua, preferivelmente aquosa, que é na forma de gotículas ou partículas contendo o polímero derivado de um monômero solúvel em água descrito acima. A relação da fase aquosa para a fase óleo deve ser de cerca de 0,1:1 a cerca de 10:1, ou cerca de 0,20:1 a cerca de 8:1, ou cerca de 0,5:1 a cerca de 3:1. Preferivelmente, a emulsão de água em óleo compreende de cerca de 1 a cerca de 80 % em peso de fase aquosa, baseados no peso total da emulsão de água em óleo. A quantidade de polímero contido dentro da fase descontínua das emulsões de água em óleo pode geralmente variar de cerca de alguns por cento (por exemplo, cera de 2% ou cerca de 5% ou cerca de 10%) até cerca de 70% ou cerca de 80% ou cerca de 90% ou mesmo cerca de 100% em peso, com base no peso total da fase aquosa descontínua. A fase aquosa descontínua pode, portanto, conter 100% de polímero e 0% de água e é preparada empregando-se métodos conhecidos na técnica. A concentração total do polímero na emulsão de água em óleo é de cerca de 1% ou cerca de 5%, ou cerca de 10%, ou cerca de 20%, ou cerca de 40% em peso na faixa inferior, de cerca de 50% ou cerca de 60% ou cerca de 70% em peso na faixa superior, com base no peso total da emulsão.
Os polímeros empregados nas emulsões de água em óleo são formados por polimerização de emulsão ou suspensão convencional dos monômeros ou misturas de monômeros solúveis em água descritos acima. Exemplos de tais polimerizações são aqueles descritos nas Patentes U.S. Nos. 5.037.881; 5.037.863; 4.681.912; 4.521.317; 4.439.332; 5.548.020; 5.945.494; 5.763.523 e Pedido de Patente Européia no. EP 0 374 457 A2, cada um dos quais incorporado aqui por referência.
Os procedimentos de polimerização de emulsão envolvem a preparação de duas fases. A fase aquosa compreende o(s) monômero(s) solúvel(eis) em água e, opcionalmente, agente de ramificação e agente de transferência de cadeia dissolvidos em água e outros aditivos bem conhecidos daqueles hábeis na técnica, tais como estabilizantes e ajustadores do pH. A fase óleo compreende uma fase óleo insolúvel em água, tal como solução de hidrocarboneto de tensoativo(s). A fase aquosa e a fase óleo são misturadas e homogeneizadas em um aparelho convencional, até o tamanho de partícula de fase distinta média ser menor do que cerca de 10 micros e uma viscosidade de massa adequada ser obtida. A emulsão é então transferida para um frasco adequado, em que a emulsão é agitada e espargida com núcleo de tablete por cerca de trinta minutos. Um iniciador de polimerização, tal como solução de metabissulfito de sódio, é então continuamente adicionado à solução para começar a polimerização. A polimerização é permitida exotermar à desejada temperatura, que é mantida por esfriamento, até o esfriamento não mais ser requerido. O produto de emulsão acabado é esfriado a 25°C.
Tensoativos típicos úteis na fase óleo da emulsão incluem tensoativos aniônicos, catiônicos e não-iônicos. Tensoativos preferidos incluem ácidos graxos de polioxietileno sorbitol, sesquioleato de sorbitano, trioleato de polioxietileno de sorbitano, monooleato de sorbitano, monooleato de polioxietileno (20) sorbitano, dioctilsulfossuccinto de sódio, oleamidopropildimetil amma, isoestearil-2-lactato de sódio, polioxietileno sorbitol monooleato ou misturas deles e similares. Emulsifícantes e tensoativos úteis na invenção são bem documentados na literatura pertinente, por exemplo, Atlas HLB Surfaetant Selector, que é comumente referido por aqueles deste campo. A maioria dos iniciadores de radical livre conhecidos pode ser empregado para iniciar a polimerização. Adequados para uso são azobisisobutironitrila; oxigênio com sulfito de sódio e/ou metabissulfito de sódio; 2,2-azobis(2-metil-2-amidinopropano)diidrocloreto; persulfato de amônio e hexaidrato de sulfato de amônio ferroso ou outros pares redox. Peróxidos orgânicos podem também ser empregados para polimerizar monômeros etilenicamente insaturados. Particularmente úteis para fins desta invenção é hidroperóxido de t-butila, vide Modem Plastics Encyelopedia/88, McGraw Hill, outubro de 1987, pgs. 165-8. A quantidade de iniciador que é tipicamente usado na polimerização de emulsão é de cerca de 1 a 1000 ppm ou cerca de 25 a 750 ppm ou cerca de 50 a 500 ppm, com base na quantidade de monômero presente. A temperatura usada para polimerização de emulsão é tipicamente de cerca de 10°C a cerca de 90°C ou cerca de 20°C a cerca de 75°C ou cerca de 25°C a 60°C.
Se um polímero ramificado for desejável, a polimerização dos monômeros é conduzida na presença de um agente de ramificação polifuncional, para formar o homopolímero ou copolímero ramificado. O agente de ramificação polifuncional compreende compostos tendo pelo menos duas duplas ligações, uma dupla ligação e um grupo reativo ou dois grupos reativos. Os agentes de ramificação polifuncionais devem ter pelo menos alguma solubilidade em água. Ilustrativos destes compostos contendo pelo menos duas duplas ligações são metilenobisacrilamida; metilenobismetacrilamida; polietilenoglicol diacrilato; polietilenoglicol dimetacrilato; N-vinil acrilamida; divinilbenzeno; sais de trialilamônio; N-metilalilaerilamida; e similares. Agentes de ramificação polifimcionais contendo pelo menos uma dupla ligação e pelo menos um grupo reativo incluem acrilato de glicidila; acroleína; metilolacrilamida; e similares. Agentes de ramificação polifimcionais contendo pelo menos dois grupos reativos incluem aldeídos, tais como glioxal; compostos diepóxi e epicloroidrina e similares.
Os agentes de ramificação devem ser usados em quantidades suficientes para assegurar um produto copolimérico altamente ramificado. Preferivelmente, um teor de agente de ramificação de cerca de 4 a cerca de 80 partes molares por milhão, com base no teor inicial de monômero, é adicionado para induzir suficiente ramificação da cadeia polimérica.
Um agente de transferência de cadeia pode também ser usado na polimerização de emulsão. Uma modificação de peso molecular ou agente de transferência de cadeia é usado para controlar a estrutura e solubilidade do polímero. Produtos poliméricos altamente ramificados são obtidos quando um agente de transferência de cadeia é usado, em concentração ótima, em conjunto com o agente ramificação. Muitos de tais agentes de transferência de cadeia são bem conhecidos daqueles hábeis na técnica. Estes incluem álcoois, tais como isopropil álcool; mercaptanas; tioácidos; fosfitos e sulfitos e hipofosfito de sódio, embora muitos diferentes agente de transferência de cadeia possam ser empregados.
Na ausência de um agente de transferência de cadeia, a incorporação de quantidades mesmo extremamente pequenas de agente de ramificação, por exemplo, 5 partes por milhão, pode causar reticulação. Um polímero reticulado pode também ser usado nesta invenção. Isto é, o polímero dentro de gotículas distintas pode realmente ser dilatável pela água e não solúvel em água, ou pode compreender uma mistura de espécies intumescíveis em água e solúveis em água e ainda atuar em uma maneira eficaz no processo de separação de sólido-líquido aqui descrito para lamas a base de óleo. A expressão “polímeros ramificados” inclui composições que consistem de misturas de polímeros com diferentes graus de ramificação, incluindo linear, dentro da mesma amostra. A expressão “polímeros retieulados” inclui composições que consistem de misturas de polímeros com diferentes graus de reticulação e ramificação, incluindo linear, dentro da mesma amostra.
Um subconjunto de polimerização de emulsão é a polimerização de microemulsão de inversão, que tipicamente tem mais tensoativos na fase óleo do que a polimerização de emulsão. Ela é produzida (i) preparando-se uma microemulsão contendo monômero por mistura de uma solução aquosa de monômeros com um hidroearboneto líquido contendo uma quantidade apropriada de tensoativo ou mistura de tensoativos, para formar uma microemulsão inversa, compreendendo pequenas gotículas aquosas de uma fase óleo contínua e (ii) submetendo-se a microemulsão contendo monômero a condições de polimerização. Se desejável formar pequenas gotículas aquosas, energia de mistura, por exemplo, cisalhamento, pode ser aplicada à emulsão para obterem-se menores gotículas aquosas. A formação da microemulsão inversa depende da apropriada seleção da concentração do tensoativo e da equilíbrio hidrofílico-lipofílico (HLB) do tensoativo ou mistura de tensoativos. A temperatura, natureza da fase óleo e composição da fase aquosa também afetará a formação da microemulsão. O um ou mais tensoativos selecionados devem prover um valor HLP variando de cerca de 6 a cerca de 12. O HLB requerido pode variar disto, dependendo da natureza dos monômeros, da natureza e proporção do comonômero (se existir) e da natureza da fase óleo. Além da apropriada faixa de HLB, a concentração de tensoativo deve ser suficiente pra formar uma microemulsão inversa. Concentrações de tensoativo demasiado baixas não resultarão na formação de uma microemulsão, enquanto concentrações excessivamente elevadas aumentarão os custos, sem dar benefício significativo. Por exemplo, a quantidade mínima de tensoativo para formar uma microemulsão inversa contendo polímero aniônico variará, dependendo do HLB do sistema tensoativo usado; tal quantidade de tensoativo mínima, baseada no peso total, é representada pela parte haehurada dentro da curva representando a concentração de tensoativo versus valor HLB da única Figura da Patente U.S. No. 4.681.912, vide a Figura e coluna 3, linhas 22-37 ali. A seleção da fase orgânica tem um substancial efeito sobre a concentração mínima de tensoativo necessária para obter a microemulsão inversa e, tipicamente, contém um óleo tal como hidrocarbonetos ou misturas de hidrocarbonetos. Os hidrocarbonetos isoparafínicos ou lineares ou misturas deles são muitíssimo desejáveis, a fim de obterem-se formulações não dispendiosas. A polimerização da microemulsão pode ser realizada em qualquer maneira conhecida daqueles hábeis na técnica. A iniciação pode ser realizada com uma variedade de iniciadores de radical livre térmicos e redox, incluindo peróxidos, por exemplo, t-butil hidroperóxido; compostos azo, por exemplo, azobisisobutironitrila; compostos inorgânicos, tais como persulfato de potássio e pares redox, tais como sulfato de amônio/persulfato de amônio ferrosos. A adição de iniciador pode ser realizada a qualquer tempo antes da real polimerização por si. A polimerização pode também ser realizada por processos de irradiação fotoquímiea, tais como irradiação ultravioleta ou por irradiação de ionização por uma fonte de cobalto 60.
Tipicamente, a solução aquosa que contém os monômeros, e os comonômeros opcionais, como definido acima e qualquer aditivo convencional, tal como mas não limitado a agentes quelantes, tais como ácido etilenodiaminotetraaeétieo, monômeros bifuncionais tais como metileno bis(aerilamida), ajustadores do pH, iniciadores e similares, são adicionados a uma solução pré-misturada do óleo e tensoativo. Uma vez as soluções aquosas e oleosas sejam combinadas, forma-se uma microemulsão inversa, tipicamente sem necessidade de cisalhamento.
Os polímeros aniônicos podem ser formados por polimerização de emulsão de monômeros aniônicos, tais como aqueles listados acima. Outro método para formar um polímero aniônico é por hidrolisação pelo menos parcial de um polímero acrilamida não-iônico, pela adição de um agente de hidrólise cáustico (isto é, de modo a converter pelo menos uma parte dos grupos amida do polímero em grupos carboxilato), o que resulta na formação de um polímero acrilamida aniônico parcialmente hidrolisado. Agentes de hidrólise úteis na presente invenção inclui mas são limitados a hidróxidos de metal alcalino e hidróxidos de amônio quaternário. Agentes de hidrólise preferidos, entretanto, são os hidróxidos de metal alcalino e, mais particularmente, hidróxidos de sódio, potássio e lítio. De fato, entretanto, qualquer material que forneça uma solução alcalina pode ser usado como um agente de hidrólise. O agente de hidrólise deve ser adicionado à emulsão polimérica como uma solução aquosa, lentamente e com mistura. O agente de hidrólise mais preferido é uma solução aquosa de 10 a 50% de hidróxido de metal alcalino, com uma solução de 20 a 40% sendo mais preferida e uma solução de cerca de 30% sendo muitíssimo preferida. A concentração da solução do hidróxido de metal alcalino está dentro da faixa de 0,2 a 30%, preferivelmente 4 a 12 % em peso, com base na emulsão polimérica. A percentagem do agente de hidrólise variará, entretanto, de acordo com o grau de hidrólise desejado.
Embora soluções com as concentrações acima dos hidróxidos de metal alcalino sejam, como dito acima, particularmente úteis, é importante observar que concentrações mais elevadas ou mais baixas de hidróxidos de metal alcalino em meios aquosos podem também ser usadas. Condições favorecendo o uso de concentrações mais baixas do agente de hidrólise incluem o desejo de mais baixos níveis de fatores de hidrólise e estabilidade. Concentrações mais elevadas podem ser usadas quando um grau substancial de hidrólise é desejado, sem excessiva diluição. Como será entendido por uma pessoa hábil na técnica, considerações de estabilidade também representam um papel nesta determinação. A reação de hidrólise pode ser conduzida em temperatura ambiente, porém resultados mais favoráveis são obtidos em temperaturas elevadas. Geralmente a reação pode ser realizada dentro da faixa de cerca de 10 a cerca de 70°C. A faixa de temperatura preferida para esta reação é, entretanto, de cerca de 35 a cerca de 55°C. O tempo requerido para a reação de hidrólise depende dos reagentes, de suas concentrações, das condições de reação e do grau de hidrólise desejado. O peso molecular do polímero da emulsão de água em óleo não é crítico e pode variar de próximo a tão baixo quanto 1000 a tão alto quanto um polímero reticulado. Preferivelmente, o peso molecular médio numérico do polímero pode variar de tão baixo quanto 1000 ou cerca de 5000 ou cerca de 10000, ou cerca de 100.000 a tão alto quanto próximo do infinito (reticulado) ou cerca de 60 milhões, ou próximo a tão alto quanto 40 milhões para um polímero solúvel em água.
Em uma forma de realização da presente invenção, as emulsões de água em óleo podem ser pré-dispersas em óleo antes do contato com a OBM. Se as emulsões forem pré-dispersas com óleo, a concentração do polímero na emulsão de água em óleo pré-dispersa é de cerca de 0,01% a cerca de 20%, ou cerca de 0,1% a cerca de 10 % em peso, com base no peso total da emulsão. Qualquer tipo de óleo pode ser adequado para a pré-dispersão. Tipos preferidos de óleo para pré-dispersão incluem querosene, diesel, misturas de parafina, olefinas internas ou misturas de Ci6-Ci8 alquenos. Um óleo mais preferido é qualquer óleo que seja usado na OBM.
Como mencionado anteriormente, a emulsão de água em óleo, contendo os polímeros acima mencionados, é contatada com a OBM a fim de separar os sólidos dos líquidos na OBM. Os inventores verificaram surpreendentemente que o grau de separação de sólidos dos líquidos na OBM é grandemente melhorado se o polímero da emulsão de água em óleo não for substancialmente solubilizado ou dissolvido (por exemplo, contatado ou dissolvido em água em excesso) antes de contatar com a OBM (por exemplo, vide Exemplos 7 a 9 abaixo). O método da presente invenção pode ainda compreender a adição de um tensoativo e/ou água. O tensoativo pode ser adicionado à OBM antes, durante ou após a adição da emulsão de água em óleo. Preferivelmente, o tensoativo é adicionado à OBM subseqüente à adição da emulsão de água em óleo. O tensoativo pode ser qualquer agente tensoativo que mude a tensão interfacial entre a fase óleo e a fase aquosa da OBM. Tensoativos preferidos são tensoativos de elevado HLB, com um valor HLB maior do que cerca de 10 ou um valor de cerca de 10 a cerca de 40 ou cerca de 10 a cerca de 30 ou cerca de 10 a cerca de 20. Também preferidos são os tensoativos aniônicos ou tensoativos aniônicos de elevado HLB, com um HLB maior do que cera de 10 a cerca de 40 ou cerca de 10 a cerca de 30 ou cerca de 10 a cerca de 20.
Exemplos de classes de tais tensoativos que podem ser usados são sulfossuccinatos, alquilaril sulfonatos, difenilsulfonatos, ácidos benzeno sulfônicos, ácidos (alquil)naftaleno sulfônicos, sulfatos e sulfonatos de óleos e ácidos graxos, sulfatos de alquil fenóis etoxilados, sulfatos de álcoois, sulfatos de álcoois etoxilados, sulfonatos de petróleo, sulfatos de ésteres graxos, sulfonatos de naftalenos condensados, ésteres de fosfato alifáticos ou aromáticos, álcoois alcoxilados, sulfonatos de parafina sódicos e misturas deles.
Exemplos de tais tensoativos que podem ser usados são diisobutilsulfossuccinato de sódio, diamilsulfossuccinato de sódio, dicicloexilsulfossueinato de sódio, dioctilsulfossuccinato de sódio, bis(2-etilexil)sulfossuccinato de sódio, N-(l,2-dicarbóxi-etil)-N-octadecilsulfossuccinamato de tetrassódio, sulfossuccinato de semi-éster de álcool etoxilado dissódico, di(l,3-dimetilbutil)sulfossuccinato de sódio, bistrideeilsulfossuccinato de sódio e suas misturas. A quantidade de emulsão de água em óleo a ser contatada com a OBM deve ser de cerca de 0,1% ou cerca de 0,5% em peso na faixa inferior a cerca de 20% ou cerca de 10% ou cerca de 5%, ou cerca de 2 % em peso na faixa superior, com base no peso total da ODMB. A faixa preferida da quantidade de emulsão de água em óleo a ser contatada com a OBM é de 0,5% a 5% em peso. A OBM e a emulsão de água em óleo é preferivelmente misturada. Qualquer método adequado pode ser usado para misturar os componentes. Exemplos não limitativos dos métodos ou aparelho que podem ser usados para misturar os componentes são misturadores de fluxo, misturadores em linha, misturadores de agitação gasosa ou mecânicos. Informação mais detalhada sobre estas técnicas ou aparelhos de mistura pode ser encontrada, por exemplo, em Chemical Engineeris Handbook, Quinta Edição, McGraw-Hill Book Company, 1973, pgs. 19 - 3 a 19-14e21 - 3 a 21-10. Preferivelmente, a OBM e a composição de emulsão de água em óleo são misturadas de modo a serem bem dispersas. . O óleo pode ser separado da OBM por separação mecânica ou gravitacional. Exemplos não limitativos de separação mecânica é o uso de uma centrífuga, ciclone, filtragem por pressão ou filtragem auxiliada por vácuo. Exemplo de separação gravitacional é o uso de um clarificador, espessador ou decantação contracorrente contínua. Informação mais detalhada sobre tais meios pode ser encontrada, por exemplo, em Chemical Engineeris Handbook, Quinta Edição, McGraw-Hill Book Company, 1973, pgs. 19 - 44 a 19-104 e 21 - 11 a21 - 14.
Outra forma de realização desta invenção é uma composição compreendendo uma lama a base de óleo com uma emulsão de água em óleo compreendendo um polímero derivado de pelo menos um monômero solúvel em água, em que o polímero não é dissolvido antes do contato com a lama a base de óleo. Os mesmos polímeros como mencionados acima podem ser usados na composição. A composição pode ainda compreender um tensoativo. Os mesmos tensoativos listados acima podem ser usados na composição. Preferivelmente, a emulsão de água em óleo é primeiro adicionada à OBM antes da adição do tensoativo. A presente invenção será agora ilustrada pelos seguintes exemplos. Os exemplos não se destinam a limitar o escopo da presente invenção. Em conjunto com as descrições gerais e detalhadas acima, os exemplos suprem mais entendimento da presente invenção.
. EXEMPLOS EXEMPLO 1 a 6. Separação de Óleo das OBDM’$ empregando-se uma Emulsão de Água-em-óleo Três diferentes OBDMs refugo foram obtidas de um instalação de tratamento de lama de perfuração refugo na Colômbia. O óleo destas lamas era um óleo tipo diesel. As propriedades da lama são tabuladas abaixo.
Tabela 1. Lamas de Perfuração Refugo a base de Óleo da Colômbia As composições das OBDMs foram determinadas empregando-se dois métodos. Uma análise de retorta resultou em uma determinação das quantidades individuais de água, sólidos e óleo. Os teores combinados (água + sólidos) das OBDMs, tanto antes como após tratamento, foram também determinados empregando-se um método de extração de solvente, designado como método BSW (relação de sólidos, base e água) e descrito abaixo.
Uma amostra de 40 ml da fase óleo OBDMD é amostrada após sedimentação por gravidade. Aproximadamente 40 ml de Varsol(R) (fluido hidrocarbonado alifático da ExxonMobil) e 3 gotas de tensoativo desemulficante foram adicionados à OBDM e misturados. A mistura da composição resultante foi centrifugada por 2 minutos a 2000 rpm. A % volumétrica de sólidos separados após centrifugação foi determinada e multiplicada por 2, para obter-se o valor BSW. O valor BSW é a percentagem volumétrica de sólidos e água que centrifuga para fora de uma amostra, após ela ter sido diluída 1:1 com um óleo hidrocarbonado alifático (por exemplo, Varsol). Os tratamentos resultando em fases óleo separadas, que produzem valores BSW menores do que ou iguais a cerca de 2%, são considerados terem sido tratamentos bem sucedidos.
Protocolo Experimentai O protocolo experimental que foi usado para avaliar a eficácia de um tratamento de separação de sólido-líquido de uma OBDM é como segue. A amostra de lama de perfuração refugo a base de óleo é misturada empregando-se um agitador aéreo, a fim de prover uma composição homogênea bem dispersa. Uma amostra da lama é pesada dentro de um béquer de vidro de 600 ml. A emulsão de água em óleo (Emulsão Polimérica I descrita abaixo) é dispersa dentro de óleo diesel em um béquer separado, empregando-se uma espátula, até a composição ficar homogênea. A águe-em-óleo é então adicionada à lama e misturada pro 3 minutos empregando-se um agitador aéreo, até a composição ficar homogênea. A lama tratada é permitida sedimentar-se por 1 hora e são então feitas observações sobre o estado físico da lama tratada. A fase líquida separada pro gravidade é decantada e analisada empregando-se o método BSW. A Emulsão Polimérica I é uma emulsão de água em óleo invertida, em que a fase aquosa distinta contém um copolímero de acrilamida (45 % em mol) e cloreto de 2-aeriloiloxietiltrimetilamônio (55 % em mol), com 10 ppm de N,N’-metilenobisacrilamida como agente de ramificação, preparada de uma maneira similar à da Patente U.S. No. 5.945.494 (Exemplo 3B), incorporada aqui por referência. Quando esta emulsão polimérica é pré-dispersa dentro do óleo diesel, ela se dispersa bem e forma uma composição homogênea.
Os resultados de vários tratamentos com lama, empregando-se Emulsão Polimérica I, são descritos na Tabela 2.
Tabela 2. Tratamento de OBDMs A,BeC com Emulsão Polimérica I.
Os vários tratamentos de lama empregando Polimérico resultaram na formação de grandes agregados que separaram-se prontamente sob a ação da gravidade, deixando uma fase óleo limpa, facilmente recuperável.
EXEMPLOS 7 a 9. Pré-dissolucão da Emulsão de Água em óleo em água antes de contatar com a OBDM
Estes exemplos ilustram que, se a emulsão polimérica for pré- dissolvida em água, a fim de formar uma solução polimérica aquosa, então a separação de sólido-líquido da OBDM tratada é fraca. A Emulsão Polimérica II é uma emulsão polimérica inversa, em que a fase aquosa distinta contém um copolímero de acrilamida (45 % em peso) e cloreto 2-acriloiloxietiltrimetilamônio (55 % em mol) preparado de uma maneira similar à Patente U.S. No. 5.763.523 (Exemplo 19), incorporada aqui por referência.
As Emulsões Poliméricas I e II foram separadamente dissolvidas em água misturando-se 1 ml da emulsão polimérica dentro de 100 ml de água de bica, empregando-se um misturador Braun por 15 segundos, seguido por envelhecimento quiescente por 1 hora. Isto resultou em uma solução polimérica aquosa homogênea. A OBDM usada nestes testes foi OBDM B, usada nos Exemplos 2 e 5 acima.
Protocolo Experimental O protocolo experimental usado para avaliar a eficácia de um tratamento de separação de sólido-líquido é como segue. A amostra de lama de perfuração refugo a base de óleo é misturada empregando-se um agitador aéreo a fim de prover uma composição homogênea. Uma amostra da lama é pesada depois dentro de um béquer de vidro de 250 ml. A emulsão polimérica é dispersa dentro do óleo diesel em um béquer separado, utilizando-se uma espátula, até a composição ficar homogênea, ou a emulsão polimérica é dissolvida em água como descrito acima. A emulsão polimérica dispersa ou solução polimérica dissolvida é então adicionada à lama e misturada por 30 segundos, utilizando-se um agitador aéreo a 200 rpm. Observações são então feitas sobre o estado físico da lama tratada. Cerca de 100 ml da lama tratada são carregados dentro de um tubo de centrífuga de vidro e centrifugados por 10 minutos a 2000 rpm. São feitas observações sobre o estado físico da lama centrifugada. Apontamento é feito do volume de cada camada e de seu caráter físico geral (por exemplo, sólidos compactado, lama, água, emulsão, óleo).
Resultados de vários tratamentos de lama, empregando-se as Emulsões Poliméricas I e II, são descritos na Tabela 3 abaixo.
Tabela 3. Tratamento da OBDM B com Emulsões Poliméricas I e II * Líquido ou solvente dispersante. # Lama a base de óleo não-separada, com alto teor de sólidos.
Os resultados demonstram uma separação limpa de sólidos agregados e uma fase óleo limpa ocorrida quando OBDM B foi tratada com a Emulsão Polimérica I, dispersa em óleo diesel (Exemplo 7). Entretanto, quando as Emulsões Poliméricas I ou II foram pré-dissolvidas em água, as soluções poliméricas aquosas resultantes não se misturaram bem com a OBDM B e a separação do óleo da fase óleo foi muito fraca ou não-existente (Exemplos 8 e 9).
EXEMPLOS 10 a 15. Separação de Óleo Empregando-se Combinação de Emulsões de Água-em-óleo. Tensoatívo e Água na OBDM
Este conjunto de exemplos demonstra a utilidade dos tratamentos para a separação de óleo das OBDMs baseadas em combinações de emulsões inversas poliméricas, tensoativos e água. A OBDM foi obtida de uma instalação de tratamento de lama de perfuração refugo no México e é designada OBDM D. O óleo desta lama é um óleo tipo diesel. As propriedades da lama são tabuladas abaixo (Tabela 4). Os sólidos situam-se dentro de duas categorias: sólidos de alta gravidade (HGS) e sólidos de baixa gravidade (LGS).
Tabela 4. Lama de perfuração a base de óleo de Refugo do México Protocolo Experimental O protocolo experimental empregado para avaliar a eficácia de um tratamento de separação de sólido-líquido é como segue. A amostra de lama de perfuração a base de óleo é misturada a fim de prover uma composição homogênea. Uma amostra de 60 g da lama é pesada dentro de um béquer plástico de 250 ml. A água é adicionada, se apropriado, e misturada manualmente utilizando-se uma espátula até a composição ficar homogênea. O tensoativo é adicionado, se apropriado, e misturado manualmente, empregando-se uma espátula, até a composição ficar homogênea. A emulsão polimérica é dispersada dentro de um óleo compatível coma OBDM em um béquer plástico separado e misturada manualmente utilizando-se uma espátula, até a composição ficar homogênea. A emulsão polimérica I, descrita acima, é então adicionada à lama parcialmente tratada, se apropriado, e misturada manualmente empregando-se uma espátula até a composição ficar homogênea. Em alguns casos, a emulsão polimérica não dispersa é adicionada diretamente na lama e então misturada manualmente empregando-se uma espátula, até a composição ficar homogênea. São então feitas observações sobre o estado físico da lama tratada. Cerca de 50 ml da lama tratada são carregados dentro de um tubo centrífugo plástico e centrifugada por 10 minutos a 2000 rpm (por exemplo, em uma centrífuga de cesta oscilante IEC Centra GP-8). São feitas observações sobre o estado físico da lama centrifugada. É anotado o volume de cada camada e seu caráter físico geral (por exemplo, sólidos compactados, lama, água, emulsão, óleo).
As aparências gerais das fases separadas e os resultados de vários tratamentos de lama, empregando Emulsão Polimérica I, são descritos na Tabela 5.
Tabela 5. Tratamento de OBDM D com Emulsão Polimérica I * O tensoativo era uma mistura de um dioctilsulfossucinato (27%) e um octadecilsulfossuccinamato de dicarboxietila (57 % p) em 2-propanol (16 % p). * Chave para aparecimento da fase separada Óleo = camada de óleo razoavelmente limpa Água = uma camada d’água razoavelmente limpa Emulsão = uma camada d’água pobremente clarificada ou camada ‘farrapo’ Lama - uma fase lama com menos sólidos do que a original, porém não completamente separados Sólidos = uma camada de sólidos bem separada, possivelmente contendo água embebida.
Os exemplos 10 a 15 mostram que, para a OBDM D específica, empregando todos três componentes (emulsão polimérica, tensoativo e água) no programa de tratamento, resultou na melhor separação da fase óleo dos sólidos. Em alguns casos, não somente foram os sólidos separados da fase líquida, mas também a fase líquida foi adicionalmente separada em fases óleo e aquosa. Ficou também claro, por este grupo de exemplos, que a emulsão de água em óleo foi um componente necessário em qualquer tratamento eficaz. EXEMPLOS 16 a 20. Tratamento da OBDM Empregando-se Várias Emulsões de Água em óleo Este conjunto de exemplos demonstra a faixa de tipos de emulsão polimérica que pode ser usada em tratamento bem sucedido das OBDMs, para produzir uma separação de sólido-líquido. A Emulsão Polimérica III é uma emulsão polimérica inversa, em que a fase aquosa distinta contém um copolímero de acrilamida (45 % em mol) e dimetilaminoetilmetacrilato (55 % em mol) preparado como segue. A fase óleo e a fase aquosa descritas abaixo são primeiro preparadas separadamente.
Preparação da Fase Óleo: Em um frasco de resina de 1000 ml são colocados 8,64 g de monooleato de sorbitano, 12,15 g de álcool etoxilado (60% EO) e 167,71 g de óleo de parafina de baixo odor. A mistura é agitada com um agitador magnético, até ficar homogêneo.
Preparação da Fase Aquosa: Em um béquer de 1000 ml são adicionados 145,29 g de acrilamida aquoso (solução 52%), 160,50 g de água deionizada, 204,45 g de metacrilato de dimetilaminoetila e 1,40 g de VersenexÍR) 80 (um produto da Dow Chemical Company). Esfriamento é provido para manter a temperatura abaixo de 38°C. Aproximadamente 70 g de H2S04 concentrado são adicionados para ajustar o pH a 3,5. À mistura são adicionados 0,028 g de hipofosfito e bastante água deionizada para trazer a fase aquosa total para 594 g. A mistura é agitada com um agitador magnético, até ficar homogênea.
Em seguida as fases óleo e aquosa são combinadas e homogeneizadas para produzir uma emulsão monomérica. O iniciador de polimerização, 0,14 g Vazo(R) 64 (um produto da DuPont Chemical Company), foi então adicionado à emulsão monomérica. A emulsão monomérica é purgada com nitrogênio e aquecida a 52 a 54°C, para iniciar a polimerização. A temperatura da emulsão é mantida a 52 a 54°C, até a polimerização estar completa. A emulsão é esfriada à temperatura ambiente e 8,0 g de álcool etoxilado (60% EO) são adicionados com agitação. A Emulsão Polimérica IV é uma emulsão polimérica inversa, em que a fase aquosa distinta contém um copolímero de acrilamida (90 % em mol) e cloreto de metacrilamidopropiltrimetil-amônio (10 % em mol), preparado de uma maneira similar à do Pedido de Patente Européia EP 0 374 457 A2 (exemplo 16), incorporado aqui por referência. A Emulsão Polimérica V é uma emulsão polimérica inversa, em que a fase aquosa distinta contém um copolímero de acrilamida (70 % em peso) e acrilato de amônio (30 % em mol), preparado de uma maneira similar à da Patente U.S. No. 5.763.523 (ε 23), incorporada aqui por referência. A Emulsão Polimérica VI é uma emulsão polimérica inversa, em que a fase aquosa distinta contém um copolímero de acrilamida (90 % em mol) e acrilato de sódio (10 % em mol), produzido pela hidrólise alcalina de uma emulsão polimérica inversa em que a fase aquosa distinta contém poli(acrilamida). Esta é preparada de uma maneira similar à da Patente U.S. No. 5.548.020 (Exemplo 5), incorporada aqui por referência. A OBDM foi obtida de uma instalação de tratamento de lama de perfuração no México e é designada OBDM E. O óleo desta lama era um óleo tipo diesel. As propriedades da lama são mostradas na Tabela 6 abaixo. Os sólidos situam-se dentro de duas categorias: sólidos de alta gravidade (HGS) e sólidos de baixa gravidade (LGS).
Tabela 6. Lama de perfuração refugo a base de Óleo do Méxieo Os resultados dos vários tratamentos da emulsão polimérica com OBDM E são mostrados na Tabela 7.
Tabela 7. Tratamento da OBDM D com Emulsões Poliméricas III - VI * O tensoativo foi uma mistura de um dioctilsulfossuccinato (27 %p) e um dicarboxietil octadecilsulfossuccinamato (57 % p) em 2-propanol (16 % p). * Água e tensoativo foram pré-misturados antes da adição à OBDM.
Estes exemplos mostram que as emulsões poliméricas catiônicas ou aniônicas podem ser usadas com sucesso para separar as diferentes fases das OBDMs. O Exemplo 16 também mostra que a separação das fases óleo e aquosa pode resultar da utilização de somente a emulsão polimérica no tratamento, sem adição de um tensoativo. EXEMPLOS 21 a 23. Tratamento de OBDMs de Vários Tipos de Óleo Este conjunto de exemplos demonstra que a invenção pode ser usada para produzir uma separação de sólido-líquido nas OBDMs consistindo de diferentes tipos de óleo. Os exemplos anteriores 1 - 20 foram baseados nas OBDMs de óleo tipo diesel. A outra classe principal de óleos usados para produzir OBDMs são óleos sintéticos, que incluem parafinas e olefmas. Uma OBDM sintética refugo foi preparada adicionando-se sólidos de baixa gravidade em uma OBDM sintética típica, baseada em um óleo de olefina. A lama a base de óleo sintético é designada OBDM F e a lama a base de óleo sintético refugo é designada OBDM G. As propriedades da lama são mostradas na Tabela 8 abaixo.
Tabela 8. Lama de perfuração a base de óleo Sintético Refugo A Emulsão Polimérica VII é uma emulsão polimérica inversa, em que a fase aquosa distinta contém um copolímero de aerilamida (45 % em mol) e cloreto de 2-acriloxietiltrimetilamônio (55 % em mol), com 17 ppm de Ν,Ν’-metilenobisacrilamida como agente de ramificação, preparado de uma maneira similar à da Patente U.S. No. 5.945.494 (Exemplo 3B). Quando esta emulsão polimérica é misturada dentro de óleo diesel, ela dispersa-se bem e forma uma composição homogênea.
Os resultados dos vários tratamentos são mostrados na Tabela 9. Tabela 9. Tratamento da OBDM G com Emulsões Poliméricas ΙΠ e VII
Boa separação das fases sólida e líquida foi conseguida utilizando-se duas diferentes emulsões poliméricas (Exemplos 21 e 22). O Exemplo 23 mostra que, em alguns casos, a emulsão polimérica não necessita ser pré-dispersa em óleo e pode ser usada pura. EXEMPLOS 24 a 29» Tratamento OBDMs Empregando-se Emulsões Poliméricas e Vários Tensoativos Este conjunto de exemplos ilustra que combinações de emulsão polimérica e tensoativo podem ser escolhidas para seletivamente criar uma separação de óleo-sólidos ou uma separação de óleo-água-sólidos em uma OBDM. A OBDM foi obtida de uma instalação de tratamento de lama de perfuração nos Estados Unidos e é designada OBDM Η. O óleo desta lama era um óleo tipo sintético. As propriedades da lama são mostradas na Tabela 10 abaixo. Os sólidos situam-se em duas categorias: sólidos de alta gravidade (HGS) e sólidos de baixa gravidade (LGS).
Tabela 10. Lama de perfuração a base de óleo Refugo dos Estados Unidos Os resultados dos vários tratamentos da OBDM H com a emulsão polimérica III e tensoativos são mostrados na Tabela 11. Somente o agente tensoativo da composição tensoativa é indicado.
Tabela 11. Tratamento da OBDM H com Emulsão Polimérica III e Vários Tensoativos ______________________ ___________________ Os exemplos acima mostra que somente combinações particulares de emulsão polimérica e tensoativo resultaram em separações de sólido-líquido úteis e que a OBM pode ser seletivamente separada em fases óleo-e-sólidos ou óleo-água-sólidos, dependendo da combinação particular da emulsão polimérica e do tensoativo. O uso de tensoativo apenas, embora permita alguma melhoria da separação, sempre resultou em uma fase óleo suja (contaminação por sólidos). O uso da emulsão polimérica, em combinação com certos tensoativos, permitiu tanto a separação melhorada como uma recuperação mais ‘limpa da fase óleo. Nossa experiência mostra que diferentes combinações de emulsão polimérica e tensoativo podem ser necessárias para eficazmente tratar (isto é, causar uma separação de sólido-líquido útil) diferentes OBMs, dependendo das composições das lamas. A invenção descrita e reivindicada aqui não é para ser limitada em escopo pelas formas de realização específicas aqui descritas, uma vez que estas formas de realização pretendem ilustrar diversos aspectos da invenção. Quaisquer formas de realização equivalentes são destinadas a situarem-se dentro do escopo desta invenção. Na realidade, várias modificações da invenção, além daquelas mostradas e descritas aqui, tomar-se-ão evidentes para aqueles hábeis na técnica pela descrição precedente. Tais modificações são também destinadas a situarem-se dentro do escopo das reivindicações anexas.
REIVINDICAÇÕES
Claims (29)
1. Método para separar uma fase sólida e uma fase líquida em uma lama a base de óleo, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: (i) contatar dita lama a base de óleo com uma emulsão de água em óleo, compreendendo um polímero derivado de pelo menos um mono mero solúvel em água, em que dito polímero não é dissolvido ames de contatar com dita lama a base de óleo cm que a emulsão compreende partículas de polímero de tamanho de partícula de fase distinta média de menos do que cerca de 10 micros e; (ii) misturar dita emulsão de água em óleo e dita lama a base de óleo; (iii) separar a fase sólida e a fase líquida; em que o dito pelo menos um monômero solúvel em água é selecionado dc a]quíl)acrílamida, ácido (alquil)acrílico, N-vinilpirroIídona, N-vinilacetamida, N-vinílformamida, acrilonitrila, ácido fumárico, ácido crotônico, ácido maleico, metacri latos hidroxialquílieos, ácidos 2-acnlamido-2-alquilsuIfônicos, em que o grupo alquila contém 1 a 6 átomos dc carbono, ácidos estireno sulfônicos, ácidos vinil sulfônicos; e saís de quaisquer dos precedentes; ou monômeros tendo a estrutura de fórmulas I, ΓΙ ou 111 em que Ri, R? e Ri são, cada um ín dependente mente, hidrogênio ou uma Cj-C6 alquila; R? e R4 são, cada um independentemente, hidrogênio, uma C1-C12 alquila, arila, arilalquila 011 hidroxietila; e R2 e R4 ou R2 e R3 podem combinar-se para formar um anel cíclico contendo um ou mais heteroátomos; Z é a base conjugada de um ácido, X é oxigênio ou -NR*, em que Rfi é hidrogênio ou uma Cj-Cf, alquila; e  é um C1-C12 alquileno,
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dito monômero ser um mono mero de vinila solúvel em água.
3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de dito pelo menos um monômero de vinila solúvel em água ser selecionado do grupo consistindo de (alquil)acrilamida, ácido (alquil)acrílico e seus sais, ácido vinil sul fônico e seus sais e ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sul fônico e seus sais.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dito polímero ser um homopolímero ou copolímero de monômeros selecionados de (met)acrilamida, monômeros de Fórmula 1, II ou III e suas combinações, em que R( é hidrogênio ou metila, R2 a R4 são metila ou etila e A é Ci-€4 alquileno.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dito polímero ser um copolímero de um monômero de (alquiíjacdlarnida, em que o grupo alquila contém 1 a 6 átomos de carbono e pelo menos um segundo monômero selecionado de N-vinilpirrolidona, N-vinilaeetamida, N-vinilforrnamida, acrilonitrila, ácido acrílico, ácido metacrüico, ácido etilacrflico, ácido fumárico, ácido crotônico, ácido maleico, hidroxialquil metacrilatos, ácidos 2-acrilamido-2-alquilsulfônico, ácidos estireno sulfônicos, ácido vinil sulfônico; e seus sais de quaisquer de seus precedentes; ou monômeros de Fórmulas I, II ou III.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dito polímero ser um copolímero de (met)acrilamida e pelo menos um segundo monômero selecionado do grupo consistindo de N,N-dimetilaminoetil(met)acrilato ou seus sais, N,N- dimetilaminoetil(met)acrilatos quaternários, N,N-dimetilaminopropil acrilamidas terciários ou quaternários, Ν,Ν-dimetilaminometil acrilamidas terciários ou quaternários e haletos de dialil dimetil amônio.
7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dito polímero ser aniônico e ser derivado por copolimerização de (met)acrilamida e ácido (met)acrílico.
8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dito polímero ser aniônico e ser derivado por hidrólise.
9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dito polímero ser ramificado ou reticulado.
10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da concentração de dito polímero de dita emulsão de água em óleo ser de 10% a 70% em peso, com base no peso total da emulsão.
11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dita emulsão de água em óleo ser pré-dispersa com óleo antes de contatar com a lama a base de óleo.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato da concentração de dito polímero em dita emulsão de água em óleo ser de 0,1% a 10 % em peso do peso total da emulsão.
13. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda a adição de um tensoativo.
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de dita lama a base de óleo ser contatada com a emulsão de água em óleo antes de contatar com o tensoativo.
15. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de dito tensoativo ter um valor de equilíbrio hidrofílico-1 ipofílico (HLB) maior do que 10.
16. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de dito tensoati vo ser aniônico.
17. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de dito tensoativo ser selecionado de sulfossucci natos, sulfossuccinamatos, alquílarí! sulfonatos, dífenilsulfonatos, ácidos benzeno sulfônicos, ácidos (alquü)naftaletio sulfônicos, sul fatos c sulfonatos de óleos e ácidos graxos, sul fatos de alquil fenóis etoxi lados, sulfatos de álcoois, sulfatos de álcoois etoxílados, sulfonatos de petróleo, sulfatos de ésieres graxos, sulfonatos dc naftalenos condensados, éstcrcs de fosfato alifáticos ou aromáticos, álcoois alcoxilados, sulfonatos de parafina sódicos e suas misturas.
18. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de dito tensoativo ser selecionado do grupo consistindo de: diisobuti Isul fossuccinato de sódio, diamilsulfossuccinato de sódio, diexilsulfossuccinato de sódio, dicicloexilsulfossucinato de sódio, d ioc ti 1 sul fossuccinato de sódio, bis(2-etilexil)sulfossuccinato de sódio, N-(1,2-dicarbóx i -et ί 1) -N-octadec i 1 sul fo ss ucc i n amato tetrassódico, sul fossuccinato de semi-ésier de álcool etoxilado dissódico. dí( 1,3-dimetilbutil)sulfossuccinato de sódio, bistridecilsulfossuecinato de sódio e suas misturas.
19. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dita separação da fase solida e da fase líquida ser conduzida por separação mecânica ou gravítacionai.
20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de dita separação mecânica ser conduzida por uma centrífuga, ciclone, filtragem pressurizada ou filtragem assistida por vácuo e em que dita separação gravitacional é conduzida por um clarifícador, espessador ou decantação contracorrente contínua.
21. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dita mistura ser conduzida empregando-se um misturador de fluxo, misturador cm linha, agitação gasosa ou misturador mecânico,
22. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de dito óleo pré-disperso ser querosene, diesel, misturas de parafina, definas internas ou misturas de C^-Cu* alqueno.
23. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizado pelo fato de dita lama a base de óleo ser uma lama de perfuração a base de óleo,
24. Composição, caracterizada pelo fato dc compreender uma lama a base de óleo e uma emulsão de água em óleo compreendendo um polímero derivado de pelo menos um mono mero solúvel em água, em que dito polímero não é dissolvido antes de contatar com dita lama a base de óleo; e em que o dito pelo menos um monômero solúvel em água é selecionado de alquil)acrilamida, ácido (alquil)acrílico, N-vinilpirrolidona, N-vinilacetamida, N-vínilíomtamída, acrilonitríla, ácido fumárico, ácido erotônico, ácido mal ei co, metacri latos hidroxialquílicos, ácidos 2-acrilamido-2-alquilsulfônicos, em que o grupo alquila contém 1 a ó átomos de carbono, ácidos estireno sul fônicos, ácidos vinil sulfônicos; e sais de quaisquer dos precedentes; ou monômeros tendo a estrutura de fórmulas I, II ou III em que Ri, R2 e R^ são, cada um independentemente, hidrogênio ou uma Ci-Cf, alquila; R.i e R4 são, cada um independentemente, hidrogênio, uma C1-C12 alquila, aríla, arilalquila ou hidroxietila; e R2 e R4 ou R2 e R3 podem combinar-se para formar um anel cíclico contendo um ou mais heteroátomos; Z é a base conjugada de um ácido, X é oxigênio ou -NR*,, em que R6 é hidrogênio ou uma Cj-Cé alquila; e A é um C1-C12 alquileno.
25. Composição de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de compreender ainda um tensoativo.
26. Composição de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelo fato de dito tensoativo ter um valor de equilíbrio hidrofílico-lipofílico (HLB) maior do que 10.
27. Composição de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelo fato dc dito tensoativo ser aniônico.
28. Composição de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelo fato de dito tensoativo ser selecionado de sulfossuccinatos, suifossuecinamatos, alquilaril sulfonatos, d ítenil sulfonatos, ácidos benzeno sulfônícos, ácidos (alquil)naftaleno sul fônicos, sul fatos e sulfonatos de óleos e ácidos graxos, sul fatos de alquil fenóis etoxi lados, sulfatos de álcoois, sul fatos de álcoois etoxilados, sulfonatos de petróleo, sulfatos de ésteres graxos, sulfonatos de naftalenos condensados, ésteres de fosfato alifáticos ou aromáticos, álcoois alcoxilados, sulfonatos de parafina sódicos e suas misturas.
29. Composição de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelo fato de dito tensoativo ser selecionado do grupo consistindo de: diisobutilsulfossuccinato de sódio, diamilsulfossuccinato de sódio, diexilsulfossuccinato de sódio, dicicloexilsulfossucinato de sódio, dioctilsulfossuccinato de sódio, bis(2-etilexil)sulfossuccinato de sódio, N-(l,2-dicarbóxi-etil)-N-octadecilsulfossuccinamato de tetrassódio, sulfossuccinato de semi-éster de álcool etoxilado sódico, di(l,3-dimetilbutil)sulfossuccinato sódico, bistridecilsulfossuccinato de sódio e suas misturas.
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