CN108350348A - 高性能环保非乳化剂 - Google Patents
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Abstract
一种用于使油和水的乳液破乳的方法包括使该乳液与包含两性表面活性剂和溶剂的组合物接触并使该乳液破乳的步骤。还提供了包含至少一种醇烷氧基化物、两性表面活性剂和溶剂的共混物的破乳组合物。
Description
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2015年8月26日提交的美国临时申请序列号62/210,189的优先权的权益，将所述申请的全部披露内容通过援引方式并入本申请。
背景技术
自然资源如地下地层中存在的气体、油、矿物和水可以通过在地层中钻井来回收。包含油和水的乳液通常出现在油的提取、生产和加工和精炼中。例如，当水性流体被迫使进入含油岩石时，高剪切能够导致井下非常粘性的乳液，这将阻碍回流并延迟生产。非乳化剂是压裂流体中的必要组分。它们被添加以防止粘性油-水乳液形成并促进其在水力压裂期间的快速分解。有效的非乳化剂可显著增强井回收并促进快速生产，减少了停机时间损失。
非乳化剂以多种多样的配制品销售，因为它们的功效取决于地层中的原油的类型，原油类型可以从井到井并且对于各种应用和盐水而变化。另外，单一生产井内的原油的品质可以不时变化。因此，极其困难的是配制在宽范围原油并且对于具有不同岩石类型(砂岩、石灰岩等)的不同盐水中有效的非乳化剂组合物。目前的非乳化剂配制品在很大程度上还不具有有利的健康、安全和环境特征曲线。此类配制品经常含有甲醛树脂或有害溶剂像石脑油(含BTEX)或有害的表面活性剂共混物，例如胺和季铵化合物。
因此，对于在对于不同岩石类型的宽范围的原油上有效的环境友好的非乳化剂存在需要。
发明内容
本披露提供了一种用于使油和水的乳液破乳的方法，其中该方法包括以下步骤：使该乳液与包括两性表面活性剂和溶剂的水相组合物接触，其中该两性表面活性剂和溶剂的组合浓度范围是从大于0％至小于1％，并使该乳液破乳。在实施例中，该组合物进一步包括非离子表面活性剂。
本披露还提供了一种用于油和水的乳液的破乳组合物，其中该组合物包括至少一种醇烷氧基化物、两性表面活性剂和溶剂的共混物。
还提供了一种用于油和水的乳液的破乳组合物，其中该组合物包括至少一种醇烷氧基化物、至少一种阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、以及溶剂的共混物。
在实施例中，该两性表面活性剂选自烷基甜菜碱和烷基酰胺基甜菜碱。在实施例中，该两性表面活性剂是椰油酰胺丙基甜菜碱。
在实施例中，该溶剂包括芳族醇。在实施例中，该溶剂是苄醇。
在实施例中，该非离子表面活性剂选自醇乙氧基化物、醇丙氧基化物和醇丙氧基化物乙氧基化物共聚物。
在实施例中，该乳液是水包油乳液。在实施例中，该水相是具有溶解盐或酸的盐水。
在实施例中，该阴离子表面活性剂选自单烷基和二烷基的磷酸盐和磺基琥珀酸盐。
在实施例中，该溶剂包括至少一种二元酯。在实施例中，该二元酯选自甲基戊二酸二烷基酯、己二酸二烷基酯、乙基琥珀酸二烷基酯、琥珀酸二烷基酯、戊二酸二烷基酯及其组合。
具体实施方式
本披露提供了用于使油和水的乳液破乳的组合物和方法。如在此使用的，术语“破乳”意指将(乳液)部分或完全分解成单独的物质。通常，根据本披露的破乳组合物包含两性表面活性剂和溶剂。在实施例中，该乳液是水包油乳液。
在实施例中，该两性表面活性剂选自烷基甜菜碱和烷基酰胺基甜菜碱。在另一个实施例中，该两性表面活性剂是椰油酰胺丙基甜菜碱。
在实施例中，该溶剂是部分水溶性的。在另一个实施例中，该溶剂包括醇。在实施例中，该醇是芳族醇。在另一个实施例中，该溶剂是苄醇。
在实施例中，该方法包括使油和水的乳液与包括两性表面活性剂和溶剂的水相组合物接触并使该乳液破乳的步骤。在实施例中，该水相是具有溶解盐或酸的盐水。在实施例中，该破乳组合物的浓度范围是从大于零至小于1％。在另一个实施例中，该组合物进一步包括非离子表面活性剂。
本披露还提供了一种用于油和水的乳液的破乳组合物，其中该组合物包括至少一种非离子表面活性剂、至少一种两性表面活性剂和至少一种溶剂。
在实施例中，该非离子表面活性剂包括一种或多种醇烷氧基化物。在实施例中，该醇烷氧基化物选自一种或多种支链醇烷氧基化物、一种或多种直链醇烷氧基化物或一种或多种支链醇烷氧基化物与一种或多种直链醇烷氧基化物的组合。在实施例中，该醇烷氧基化物选自醇乙氧基化物、醇丙氧基化物和醇丙氧基化物乙氧基化物共聚物。
在某些实施例中，该组合物包括至少一种醇烷氧基化物、至少一种阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、以及溶剂的共混物。
该阴离子表面活性剂包括但不限于，直链烷基苯磺酸盐、α烯烃磺酸盐、链烷烃磺酸盐、烷基酯磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基烷氧基硫酸盐、烷基磺酸盐、烷基烷氧基羧酸盐、烷基烷氧基化硫酸盐、单烷基磷酸盐、二烷基磷酸盐、肌氨酸盐、磺基琥珀酸盐、羟乙基磺酸盐、和牛磺酸盐，以及其混合物。适合作为本发明的组合物的阴离子表面活性剂组分的常用阴离子表面活性剂包括，例如月桂基硫酸铵、月桂醇聚醚硫酸铵、月桂基硫酸三乙胺、月桂醇聚醚硫酸三乙胺、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂醇聚醚硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸单乙醇胺、月桂醇聚醚硫酸单乙醇胺、月桂基硫酸二乙醇胺、月桂醇聚醚硫酸二乙醇胺、月桂酸甘油单酯硫酸钠、月桂基硫酸钠、月桂醇聚醚硫酸钠、月桂基硫酸钾、月桂醇聚醚硫酸钾、单烷基磷酸钠、二烷基磷酸钠、月桂酰肌氨酸钠、月桂酰肌氨酸、椰油酰肌氨酸、椰油酰基硫酸铵、月桂基硫酸铵、椰油酰基硫酸钠、十三烷醇聚醚硫酸钠、十三烷基硫酸钠、十三烷醇聚醚硫酸铵、十三烷基硫酸铵、椰油酰基羟乙基磺酸钠、月桂醇聚醚磺基琥珀酸二钠、二辛基磺基琥珀酸钠、甲基油酰基牛磺酸钠、月桂醇聚醚羧酸钠、十三烷醇聚醚羧酸钠、月桂基硫酸钠、椰油酰基硫酸钾、月桂基硫酸钾、椰油酰基硫酸单乙醇胺、十三烷基苯磺酸钠、以及十二烷基苯磺酸钠。
在实施例中，该溶剂包括一种或多种二元酯。该一种或多种二元酯可以通过任何适当的工艺来制备。例如，用于制备己二酸和杂醇油的加合物的工艺例如在文件“The Useof Egyptian Fusel Oil for the Preparation of Some Plasticizers Compatiblewith Polyvinyl Chloride[Egyptian杂醇油用于制备一些与聚氯乙烯相容的增塑剂的用途]”，Chuiba等人,Indian Journal of Technology[印度技术杂志]，第23卷，1985年8月，第309-311页中进行了描述。
在实施例中，该一种或多种二元酯通过一种工艺来获得，该工艺包括通过具有式HOOC-A-COOH的二酸或具有式MeOOC-A-COOMe的二酯与支链醇或者醇的混合物的反应的“酯化”阶段。可以适当地催化这些反应。优选地使用每二酸或二酯至少2摩尔当量的醇。如果适当的话，反应可以通过提取反应副产物来促进并且之后是过滤和/或纯化的阶段(例如通过蒸馏)。
呈混合物的形式的二酸特别可以由二腈化合物的混合物获得，这些二腈化合物特别是在用于通过丁二烯的双氢氰化来制造己二腈的工艺中产生并且回收。在工业上大规模用于生产世界范围内消耗的更大多数的己二腈的该工艺描述于许多专利和工作中。用于丁二烯的氢氰化的反应主要导致直链二腈的配制品而且形成支链二腈，其中两种主要二腈是甲基戊二腈和乙基琥珀腈。将支链二腈化合物通过蒸馏分离并且例如在蒸馏柱中作为顶部馏分回收，在己二腈的分离和纯化的阶段中。随后可以将支链二腈转化成二酸或二酯(或者转化成轻二酯，用于随后的与醇或醇的混合物或杂醇油的酯交换反应，或者直接转化为二酯)。例如，二元酯的共混物来源于或取自在制造己二腈中的甲基戊二腈产物流。
该一种或多种二元酯可以来源于聚酰胺(例如，聚酰胺6,6)的生产中的一种或多种副产物。在一个实施例中，这些二元酯包括直链或支链的，环状或非环状的，己二酸、戊二酸以及丁二酸的C1-C20烷基酯、芳基酯、烷芳基酯或芳烷基酯的共混物。在另一个实施例中，这些二元酯包括直链或支链的，环状或非环状的，己二酸、甲基戊二酸以及乙基丁二酸的C1-C20烷基酯、芳基酯、烷芳基酯或芳烷基酯的共混物。
通常，聚酰胺是通过缩合反应制备的共聚物，该缩合反应通过使二胺和二羧酸反应产生。具体地，聚酰胺6,6是通过缩合反应制备的共聚物，该缩合反应通过使二胺(典型地己二胺)与二羧酸(典型地己二酸)反应产生。
在一个实施例中，该二元酯的共混物可以来源于用于生产聚酰胺的己二酸的反应、合成和/或生产中的一种或多种副产物，该二元酯组合物包含己二酸、戊二酸、以及丁二酸的二烷基酯的共混物。在一个实施例中，酯的共混物来源于用于生产聚酰胺(典型地聚酰胺6,6)的己二胺的反应、合成和/或生产中的副产物。在一个实施例中，二元酯的共混物来源于或取自在制造己二腈中的甲基戊二腈产物流；该共混物包括甲基戊二酸、乙基丁二酸以及任选地己二酸的二烷基酯。
在实施例中，该一种或多种二元酯的沸点范围是从约120℃至约450℃。在一个实施例中，该一种或多种二元酯的沸点范围是从约160℃至约400℃；在一个实施例中，该范围是从约210℃至约290℃；在另一个实施例中，该范围是从约210℃至约245℃；在另一个实施例中，该范围是从约215℃至约225℃。在一个实施例中，该沸点范围是从约210℃至约390℃、更典型地从约280℃至约390℃、更典型地从约295℃至约390℃。在一个实施例中，沸点是从约215℃至约400℃、典型地从约220℃至约350℃。
在一个实施例中，该一种或多种二元酯的沸点范围是从约300℃至约330℃。在另一个实施例中，该一种或多种二元酯的沸点范围范围是从约295℃至约310℃。
在其他实施例中，该组合物包括至少一种醇烷氧基化物、两性表面活性剂、以及溶剂的共混物。在实施例中，该组合物包括醇烷氧基化物、甜菜碱两性表面活性剂和部分水溶性溶剂。在某些实施例中，部分水溶性的溶剂是醇。
尽管讨论了具体实施例，但是说明书仅是说明性的并且不是限制性的。在回顾本说明书时，本披露的许多变体对于本领域技术人员将变得显而易见。
除非以其他方式定义，否则在此使用的所有技术和科学术语具有与由本说明书涉及的领域中的技术人员通常理解的相同的含义。
如在本说明书和权利要求书中使用的，单数形式“一个/种(a/an)”和“该(the)”包括复数指示物，除非上下文另外清楚地指出。
如在此使用的，并且除非另外指明，术语“约”或“近似地”是指如由本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的误差，其部分取决于如何测量或确定该值。在某些实施例中，术语“约”或“近似地”是指在1、2、3、或4个标准差内。在某些实施例中，术语“约”或“近似地”是指在给定的值或范围的50％、20％、15％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、或0.05％内。
另外，应理解在此列举的任何数值范围旨在包括包含于其中的全部子范围。例如，“1至10”的范围旨在包括在并且包括所列举的最小值1与所列举的最大值10之间的全部子范围；即，具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。因为这些披露的数值范围是连续的，所以它们包括在最小值与最大值之间的每个值。除非另外清楚地指明，否则在本申请中指定的各种数值范围是近似值。
将通过参考以下实例来进一步说明本披露。以下实例仅是说明性的并且不旨在是限制性的。除非另外指明，否则所有百分比均是按总组合物的重量计。
实例
实例1-作为非乳化剂的两性表面活性剂。
测试了作为非乳化剂的各种两性表面活性剂的性能。在每次测试中，在12mL试管中将4mL表面活性剂或溶剂中的表面活性剂与盐水(15％HCl)和4mL的Texas Sweet原油组合。还测试了仅含有盐水和原油的对照样品。将含有测试样品或对照样品的试管在手动摇筛机(12位)上混合持续2小时。随时间的推移监控油水分离(水相的％分离)。表1中示出了在1GPT和2GPT下在15％的HCl中测试的两性表面活性剂的结果。脂肪酸酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱和丁基醚羟丙基磺基甜菜碱能够有效地破坏油-水乳液。
在单独的测试中，将椰油酰胺丙基甜菜碱与苄醇组合作为共溶剂。使用以上描述的方案，用不同量的苄醇测试该组合的非乳化性能。如表1中示出的，与仅表面活性剂的非乳化剂组合物相比，椰油酰胺丙基甜菜碱与苄醇展示了出人意料地改进的非乳化性能。
表1.
对比实例1-没有两性表面活性剂和溶剂的组合物。
制备了没有两性表面活性剂或醇溶剂的组合物A和B：
99(现在被称为99)是具有少量的丙二醇、2-乙基己醇和异丙醇的二辛基磺基琥珀酸钠。Infinity是二酯溶剂(甲基戊二酸二甲酯、乙基琥珀酸二甲酯和己二酸二甲酯)、与表面活性剂DA-630(异癸醇乙氧基化物)和EFC(具有聚乙二醇的萜烯EO/PO)的共混物。113是短的乙氧基化的醇。BC-840是非离子表面活性剂，其是乙氧基化的十三烷醇。SP-77L是专有的含有C6乙氧基化物-EO、113、2-乙基己醇和C-18-25烷氧基化物(PO/EO)的醇烷氧基化物共混物。
用两种组合物观察到较少问题，如石灰岩上的CaCl2中的组合物A中的油润湿以及在KCl中10GPT下的组合物B中的稳定性。
实例2-广谱非乳化剂。
制备组合物C和D：
根据实例1中的方案、在15％的HCl或2％的KCl盐水中在2gpt的使用浓度下，用一系列原油评估组合物C和D的非乳化性能。35是椰油酰胺丙基甜菜碱。如表2中示出的，含有椰油酰胺丙基甜菜碱和苄醇的组合物在宽范围的原油中在HCl和KCl盐水中证明了有效的广谱非乳化性能。
表2.在15％的HCl中的油/水分离(％)
在10gpt下在2％的KCl、5％的NH4Cl和15％的HCl中还对组合物D进行了相稳定性测试。发现所有三种溶液在室温下在25小时内都是相稳定的。
还对组合物C和D进行了润湿性测试。组合物C在砂岩上在所有盐水(2％的KCl、3％的CaCl2(在pH 2下)以及15％的HCl)中没有示出沾染(水湿润)，而在2％的KCl和3％的CaCl2中在pH 2下用石灰岩而沾染油湿润。对于测试的所有盐水，组合物D没有示出对于石灰岩和砂岩的沾染(水湿润)。
所披露的主题已经参考其具体实施例的具体细节进行描述。此类细节不旨在被认为是对所披露的主题的范围的限制，除非它们被包括在所附权利要求书的范围内。
因此，在此描述的示例性实施例很好地进行适配以便达到提及的目的和优点以及其中固有的那些。以上披露的具体实施例仅仅是说明性的，因为在此描述的示例性实施例可以以受益于在此的传授内容的对本领域技术人员明显的不同但等效的方式进行修改和实践。此外，除了如在下面的权利要求中描述的，并不旨在对在此示出的结构或设计的细节有所限制。因此明显的是可以改变、结合或修改以上披露的具体的说明性实施例并且全部的此类变化被认为在在此描述的示例性实施例的范围和精神内。可以在不存在没有在此具体披露的任何元素和/或在此披露的任何任选元素的情况下适当地实践在此说明性地披露的在此描述的示例性实施例。虽然组合物和方法是以“包含(comprising)”、“含有(containing)”或“包括(including)”各种组分或步骤描述的，这些组合物和方法还可以“主要由以下各项组成”或“由以下各项组成”：这些各种组分、物质和步骤。如在此使用的，术语“主要由以下各项组成”应该理解为意在包括所列出的组分、物质或步骤以及不实质性地影响该组合物或方法的基本和新颖特性的这样的额外的组分、物质或步骤。在一些实施例中，根据本披露的实施例的“主要由以下各项组成”的组合物：所列举的组分或物质，不包括改变该组合物的基本和新颖特性的任何额外的组分或物质。如果在本说明书以及可通过援引的方式并入本申请中的一个或多个专利或其他文献中存在词或术语的使用上的任何冲突，应采用与本说明书一致的定义。
Claims (16)
1.一种用于使油和水的乳液破乳的方法，该方法包括：使该乳液与包含两性表面活性剂和溶剂的水相组合物接触，其中该两性表面活性剂和溶剂的组合浓度范围从大于0％至小于1％；并使该乳液破乳。
2.如权利要求1所述的方法，其中该组合物进一步包含非离子表面活性剂。
3.如权利要求1所述的方法，其中该两性表面活性剂选自由烷基甜菜碱和烷基酰胺基甜菜碱组成的组。
4.如权利要求1所述的方法，其中该两性表面活性剂是椰油酰胺丙基甜菜碱。
5.如权利要求1所述的方法，其中该溶剂包含芳族醇。
6.如权利要求5所述的方法，其中该溶剂是苄醇。
7.如权利要求2所述的方法，其中该非离子表面活性剂选自由醇乙氧基化物、醇丙氧基化物和醇丙氧基化物乙氧基化物共聚物组成的组。
8.如权利要求1所述的方法，其中该乳液是水包油乳液。
9.如权利要求1所述的方法，其中该水相是具有溶解盐或酸的盐水。
10.一种用于油和水的乳液的破乳组合物，该组合物包含至少一种醇烷氧基化物、两性表面活性剂和溶剂的共混物。
11.如权利要求10所述的组合物，进一步包含至少一种阴离子表面活性剂。
12.如权利要求11所述的组合物，其中该阴离子表面活性剂选自由单烷基或二烷基的磷酸盐和磺基琥珀酸盐组成的组。
13.如权利要求10所述的组合物，其中该溶剂包含至少一种二元酯。
14.如权利要求13所述的组合物，其中该二元酯选自下组，该组由以下各项组成：甲基戊二酸二烷基酯、己二酸二烷基酯、乙基琥珀酸二烷基酯、琥珀酸二烷基酯、戊二酸二烷基酯及其组合。
15.如权利要求10所述的组合物，其中该两性表面活性剂选自由烷基甜菜碱和烷基酰胺基甜菜碱组成的组。
16.如权利要求10所述的组合物，其中该溶剂包含芳族醇。
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