CN103102928A - 使用低分子量胺形成和破除乳状液 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使用低分子量胺形成和破除乳状液。一种运输重质原油的方法包括如下步骤：使重质原油与水、低分子量胺和盐在小于300rpm的混合强度下进行混合，以制备水包油乳状液；将所述水包油乳状液运输至目的地；并将额外量的盐和热添加至所述水包油乳状液中以破除所述乳状液，且制备至少脱水90%的重质原油。

Description

使用低分子量胺形成和破除乳状液

技术领域

本发明涉及一种用于形成和破除重质原油的水乳状液的方法，其可用于经过管道等运输和处理重质原油。

背景技术

一旦使重质原油和超重质原油精炼成各种成品，则重质原油和超重质原油具有许多用途。这种精炼经常需要将重质原油和超重质原油从其产地的地下井运输至进行精炼的工厂或其他设施处。这种运输通常通过管道进行，并且这种重质原油和超重质原油的粘性可使通过管道运输存在困难。

由于产生的乳状液可易于运输、处理等，因此已经进行许多尝试以形成这些重质原油和超重质原油的水乳状液。许多这些尝试导致乳状液难以破除，或者不充分稳定，并且，该方法通常涉及各种不同的材料和步骤，这增加精炼的成本。因此，需要一种使用不过度昂贵的组分而形成乳状液和然后破除该乳状液的有效方法，并且，该方法可制备易于运输然后按照需要进行破除的乳状液，以在所需的位置以基本上脱水的状态提供重质原油。

因此，本发明的目的在于提供这样一种方法。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于形成和破除乳状液的方法，该方法解决了上述问题。

根据本发明，提供了一种用于运输重质原油的方法，其包括步骤：将重质原油与水、低分子量胺和盐以小于300rpm的混合强度进行混合，以制备水包油乳状液；将该水包油乳液运输至目的地；将额外量的盐和热添加至该水包油乳状液中，以破除该乳状液且制备至少脱水90%的重质原油相。

利用本发明的方法，可形成一种乳状液，其对于通过管道运输和各种其他处理适当稳定，且利用添加的热以驱除低分子量的胺有效地进行破除步骤，并且这伴随着添加更多的盐，热和更多盐的组合使乳状液不稳定且提供非常彻底且完整的破除以分离油相和水相，其中，该油相包括基本上脱水状态的重质原油。

附图说明

参考附图，下面对本发明的优选实施方式进行了详细描述，其中：

图1示意性地示出了根据本发明的方法；

图2示出根据本发明在含有低分子量胺的原油/水系统中，盐浓度和界面张力之间的关系；

图3示出现有技术配方和本发明配方的乳状液破除温度和脱水量之间的关系；

图4和图4A示出根据本发明形成的乳状液；

图5示出根据本发明在破乳之后的几个乳状液样品。

具体实施方式

本发明涉及一种运输重质原油的方法，该方法包括形成和破除油包水乳状液。根据本发明，利用少量的低分子量胺和盐以及相对低水平的混合强度，可由重质原油和超重质原油形成具有适合运输和处理的特性的乳状液，以制备所需的乳状液。一旦所需的乳状液被处理和/或运输，则期望重质原油或超重质原油从乳状液中分离，乳状液也可通过相对简单的加热乳状液和添加额外量的盐的步骤破除。加热用于驱除胺且将乳状液提升至使其不稳定进而破除的盐浓度，从而制备分离的油相和水相，其中该油相至少脱水90%。

理论上，本发明可用于任何具有使油难以处理或运输的粘性和/或其他流变性能的重质原油和超重质原油。根据本发明可被优选地处理的重质原油和超重质原油的典型示例包括粘性在1000mPa·s至250000mPa·s的原油。在该范围内，例如考虑在正常条件下和标准温度和压力下粘性大于50000mPa·s的重质原油或超重质原油，很明显，该粘性使原油难以处理和运输。因此，重质原油可具有至少1000mPa·s的粘性，且根据本发明形成的乳状液具有小于200mPa·s的粘性。

应当注意，在30℃和从0-120/s的剪切速率下，测量所形成的乳状液的粘性。采用在剪切速率为20/s时所报道的特定的粘性值，其通常与通过管道移动的原油的条件一致。

图1示意性地阐明根据本发明的方法，且示出在相对低的混合强度下使重质原油与水、低分子量胺和盐混合相对短期的时间，以制备充分稳定以运输至期望的目的地的水包油乳状液。仍然参考图1，一旦达到目的地，则可采用额外的混合将附加的热和盐添加至图1所示的乳状液中，这用于破除乳状液和制备所需的基本上脱水的烃相。重质原油可立刻在目的地进行精炼或其他处理，或者按照要求储存在目的地。

根据本发明，优选地低分子量胺为在温度适度增加（例如温度增加至约50℃）时充分挥发的胺，并且在破除乳状液的时间，则将胺驱除。当然，在所期望的运输和处理条件下，胺不应当蒸发。此外，优选地，低分子量胺为易于获得且从成本角度看并不过分高的胺。尽管可以使用各种其他低分子量胺，但是一种特别适合的胺为乙胺。其他适合的胺包括但不限于丙胺、异丙胺和二乙胺。如在本文中所使用的，术语“低分子量胺”指具有1至4个碳原子（C₁-C₄）的胺。优选地，这些胺具有小于55gr/mol的分子量。

通过首先在水溶液中制备低分子量胺，将低分子量胺与油混合，例如与待添加的一些水或所有水混合，以形成乳状液。在一些情况下，可适用不同的胺的混合。

根据本发明，相对小浓度的胺有效地形成所需的乳状液。如果所需的乳状液具有重量比为50/50至70/30的油水比率，则发现利用浓度在250ppm至750ppm之间的胺是足够的。低于250ppm的浓度将不可制备适当稳定的乳状液，然而高于750ppm的浓度没有由于额外的胺成本而在质量上有任何改善。

在混合步骤中待添加的盐可为任何适合地供应的盐，且可优选地为NaCl、KCl或其混合物。盐也可添加到水溶液中，其中一些水或全部水与原油混合。这可为相同的或与胺分离的溶液。如下所解释的已经得知，存在一个盐浓度范围（window），其对于形成所需的乳状液特别有效。一旦超过该浓度范围，则该盐反而有助于破除乳状液。根据本发明，由于在混合步骤期间使用的盐的优选浓度对应于该盐有助于形成所需的乳状液的一般范围，因此这些浓度处于500ppm至2000ppm之间。

一旦水、胺、盐和原油已经混合，则与其他形成乳状液的方法相比，它们经历相对低强度的混合条件。混合强度通常小于或等于200rpm。可在普通混合机中进行混合，且混合进行足够的时间以制备所需的乳状液。用于制备油田规模的乳状液的时间通常为大约2分钟。

根据本发明，低分子量胺和盐用于激活在原油和重质原油中存在的天然表面活性剂材料，并且，天然表面活性剂、胺和盐的这种组合用于产生形成所需的乳状液的良好条件。

应当注意，由于pH值有助于激活原油中的天然表面活性剂，因此为了形成和稳定乳状液，需要大于或等于11的pH值。

为了评估盐浓度对于含有乙胺的原油/水系统的影响，如图2所示在增加的NaCl浓度下测定界面张力。

在1500ppm乙胺存在的情况下混合重质原油和水时，从100ppm的低浓度开始且增加至1500ppm时，对界面张力进行测定。图2示出在200ppm和约1500ppm之间的带，其中界面张力保持在0.01达因/cm至0.1达因/cm之间。这些值对于形成根据本发明的乳状液是理想的。

根据本发明形成的最终的乳状液具有合适的特性以用于通过典型的管道和其他设备进行运输和处理。这样一种乳状液的稳定性的确定方法为测量如在保存期间粘性和平均液滴直径所表示的静态稳定性。根据本发明，使用750ppm乙胺和1000ppm的NaCl，制备乳状液。形成的原油/水乳状液具有的原油与水的比率为50/50和60/40。在40℃温度下，在八天保存时间期间评估了这两种乳状液，沿着该保存时间在各个点测量平均液滴直径和粘性。

通常，根据本发明形成的乳状液的平均液滴尺寸处于5微米至22微米之间，且粘性处于15mPa·s至200mPa·s之间。

下面的表1列出了这些测量的结果，且应当理解，优选地，在保存期间的液滴直径和粘性变化适合于出于运输和处理重质原油和超重质原油目的而形成的乳状液。应当注意到最初的重质原油的粘性为50000mPa·s，而乳状液的粘性处于如表1所示的30mPa·s至200mPa·s或cP之间时，尤其如此。

表1

本发明的另一有利方法为在当需要进行破除乳状液时，例如当乳状液已经到达重质原油待使用、保存或处理的目的地时，彻底地且有效地破除乳状液。根据本发明，为了破除乳状液，将乳状液加热至50℃至70℃之间的温度，且添加额外的盐以使盐浓度增加至形成稳定的乳状液的范围的上限之上。温度的增加有助于通过使低分子量胺从乳状液中蒸发出去而破除乳状液。这用于钝化已经激活以形成乳状液的天然表面活性剂。此外，盐含量的增加还增加油相和水相之间的界面张力，并且，在这些条件下乳状液破除相对较快且烃脱水相对较快。通过在描述的温度下使盐浓度增加至大于或等于5000ppm，以及优选地在200rpm的混合强度下持续2分钟，可完成良好的脱水。然后，所破除的乳状液产生重质原油相和水相，且重质原油可易于形成脱水98%至100%的状态。通过用于形成乳状液的混合强度、盐浓度、温度和胺的挥发性的协同组合作用，而引起乳状液的有效破除。

为了进一步表明根据本发明的破除的有效性，评估温度和脱水百分含量之间的关系的五个配方。这些配方中的三个配方为使用NaOH形成的乳状液，其试图利用不同浓度的NaCl进行破除。所评估的其他两个配方为利用750ppm乙胺和1000ppmNaCl而形成的乳化液。图3示出结果。如图所示，在使用NaOH评估的三个配方中，使用2000ppm的NaCl的配方产生该组中的最佳脱水作用，且这些结果不是特别满意的。应当注意，即使在80℃的温度下，400ppm的NaOH/2000ppm的NaCl配方仍没有达到90%的脱水程度。采用NaOH形成的其他配方产生的结果远不能令人满意。此外，即使达到所示的较差的结果，NaOH/NaCl配方仍需要更多的盐。具体地，根据本发明的乙胺/NaCl配方需要5000ppm的额外的NaCl，而NaOH/NaCl配方则需要10000ppm、15000ppm和20000ppm的额外的NaCl。

另一方面，考虑根据本发明的所评估的配方，乙胺和NaCl配方在105分钟后产生大约98%的脱水、在1440分钟后100%脱水，且这些结果在50℃、60℃、70℃和80℃的温度下是一致的。已经发现，根据本发明使重质原油中的天然表面活性剂与NaCl盐适当地相互作用是关键的，其中天然表面活性剂对NaCl盐非常敏感。这是用于形成乳状液和随后用于破除乳状液的NaCl盐的量的根据。尽管在本文中提供了一般的数字用于适合这些目的的NaCl盐的量，但通过获取样品且测试重质原油以确定包含在重质原油内的特定的天然表面活性剂的有效性的范围，可确定具体的重质原油的确切量。

理解本发明的另一关键点在于使用具有适合低的蒸发温度的胺，以便该胺的蒸发性允许合理的温度增加以在需要时驱除胺，以及足够高的蒸发温度，在乳状液的所需的运输和处理期间在该温度下不可以驱除胺。这改变了维持稳定的乳状液所需的酸基平衡，并且，因此当需要时加热乳状液有助于破除乳状液。

还应当理解，根据本发明使用的混合强度在低混合强度下是有效的，因为这些强度足以促使原油的分散液滴与胺和NaCl的溶液之间的接触。此外，由于对于额外的盐来说需要接触原油，尤其是含有任何剩余胺和/或激活的天然表面活性剂的液滴界面，并且这有助于引起乳状液的快速破除，因此在低混合强度下也可完成在乳状液破除期间的混合。

获得了根据本发明形成的乳状液的样品，且图4和图4A示出这些样品的照相图片。测试容器充满期望的基本上均质的原油和水的乳状液。制备的三种乳状液样品的油/水重量比例（w/w）为50/50、60/40和70/30。然后将这些样品加热至80℃，且将盐含量增加至0.5%（5000ppm）。图5示出了根据本发明的在破除步骤后这三种乳状液的相片，且示出了相之间的非常彻底的分离。此外，下表2含有对于每一乳状液的实际的脱水或水分离结果，且示出对于所评估的三种乳状液的99%、96%和94%的分离。

表2

组(w/w）	%NaCl	%分离的水
			50/50	0.5	99
60/40	0.5	96
			70/30	0.5	94

应当理解，根据本发明的各种优选的实施方式给出了上文描述。出于阐明的原因而给出这些实施方式，以有助于理解本公开。然而，本发明的范围不应看做被这些实施方式限制。相反，本发明的范围由所附权利要求及其等同内容所限制。

Claims (15)

1.一种用于运输重质原油的方法，所述方法包括步骤：

使重质原油与水、低分子量胺和盐以小于300rpm的混合强度混合，以制备水包油乳状液；

将所述水包油乳状液运输至目的地；和

将额外量的盐和热添加至所述水包油乳状液中以破除所述乳状液，且制备至少脱水90%的重质原油。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述重质原油的粘性至少为1000mPa·s，且所述水包油乳状液的粘性小于200mPa·s。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述重质原油含有天然表面活性剂，在所述胺和盐的存在的情况下，所述天然表面活性剂减少所述重质原油和和所述水之间的界面张力以形成所述水包油乳状液。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述低分子量胺的分子量小于55gr/mol。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述低分子量胺为乙胺。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述盐为NaCl。

7.如权利要求1所述的方法，其中，在小于或等于40℃的温度下进行所述混合和运输步骤，其中，所述添加阶段包括加热所述水包油乳状液至至少50℃的温度。

8.如权利要求1所述的方法，其中，通过在所述添加步骤添加的热驱除所述胺，以钝化来自所述重质原油的天然表面活性剂并且破除所述乳状液。

9.如权利要求1所述的方法，其中，以处于250ppm和750ppm之间的量混合所述胺。

10.如权利要求1所述的方法，其中，混合所述重质原油和所述水以制备水包油乳状液，所述水包油乳状液的油与水的重量比率在50/50和70/30之间。

11.如权利要求1所述的方法，其中，所述重质原油相至少脱水98%。

12.如权利要求1所述的方法，其中，所述盐以500ppm和2000ppm之间的量进行混合。

13.如权利要求1所述的方法，其中，添加额外量的盐以将所述乳状液中的盐的浓度增加至至少约5000ppm。

14.一种适于通过流体管道运输的水包油乳状液，所述水包油乳状液包括：

重质原油相、水相、低分子量胺和盐，其中所述乳状液的粘性小于200mPa·s。

15.如权利要求14所述的乳状液，其中，所述乳状液的平均液滴尺寸处于5微米至22微米之间，且粘性处于15mPa·s至200mPa·s之间。

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