DE1506430B1

DE1506430B1 - Verfahren zum Foerdern von zaehfluessigem Rohoel durch Rohrleitungen

Info

Publication number: DE1506430B1
Application number: DE19671506430
Authority: DE
Inventors: Harley Y Jennings Jr; Clayton Doyle Mcauliffe; Wesley Gwinn Poynter; Ralph Simon
Original assignee: Chevron Research and Technology Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1966-01-03
Filing date: 1967-01-02
Publication date: 1972-05-31
Also published as: DE1506430C2; NL6700073A; US3487844A; FR1514215A

Description

läßt man bei der Zersetzung CO₂ durch die Emulsion hindurchperlen.

Die Erfindung ist besonders nützlich bei Anwendung auf asphaltische Rohöle, die durch Kontakt und Vermischung mit einer geeigneten wäßrigen basischen Lösung in eine Öl-in-Wasser-Emulsion umgewandelt werden. Entsprechend ist festgestellt worden, daß die Viskosität des Rohöls um einen Faktor von 100 bis 1000 verringert werden kann, bezogen auf die ursprüngliche Viskosität des asphaltischen Rohöls. Hierfür wird dem Rohöl eine wäßrige Lösung einer Base, z. B. Natrium-Hydroxid, zugesetzt, die mit den verseifbaren Bestandteilen des Rohöls zur Erzeugung einer Öl-in-Wasser-Emulsion reagiert. Die Menge und die Konzentration der basischen Lösung zum Zumischen zum Rohöl kann in einet Konzenti ation von etwa 0,002 η bis 1 η oder höher variieren und derart bemessen sein, daß die Konzentration der Base bei Erzeugung der Emulsion im Bereich von 0,002 η bis 0,75 η liegt, bezogen auf das Gesamtwasser, das nach Emulgation anwesend ist. Gemeint ist nicht ^ nur Wasser, das durch die alkalische Lösung beige- ψ tragen wird, sondern auch das Wasser, __das von der Lagerstätte her in dem zu emulgierenden Öl vorhanden ist. Daraus ergibt sich eine Emulsion mit etwa 50 bis 70% Öl und 50 bis 30% Wasser, bezogen auf das Volumen der Emulsion.

Für ein bestimmtes für die Beförderung vorgesehenes Rohöl können Laboratoriumsversuche ausgeführt und dadurch die günstigere Konzentration und Menge der basischen Lösung bestimmt werden. Die Konzentration der basischen Lösung muß innerhalb eines verhältnismäßig engen Bereiches eingestellt werden. Falls die Konzentration nämlich zu gering ist, tritt die Emulgation nicht ein oder ist unvollständig, und falls die Konzentration zu hoch ist, tritt eine Umkehr der Emulsion von einer Öl-in-Wasser- in eine Wasserin-Öl-Emulsion ein, woraus sich ein zu vermeidender Anstieg der Viskosität ergibt, die dann sogar noch größer als die ursprüngliche Viskosität des Öls sein kann.

Die zur Bildung der wäßrigen alkalischen Lösung verwendete Base kann ein Alkalimetall-Hydroxid sein, wie z. B. Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Lithiumhydroxid oder Ammoniumhydroxid. Zusätzlich zu den anorganischen Basen ist es auch möglich, starke organische Basen zu verwenden, wie z. B. Amine, z. B. Äthylamine, Propylamin, Triäthanolamin. Dadurch werden emulgierende Amin-Seifen mit der Säure gebildet, die in der asphaltischen Gruppe enthalten ist. In Anbetracht der Kosten ist es allgemein vorzuziehen, eine Lösung zu verwenden, die aus Natriumhydroxid gebildet wird.

Die Erfindung ist besonders nützlich in Anwendung auf asphaltische Rohöle, die verseifbare Bestandteile enthalten, welche mit der basischen Lösung das wirksame Emulgationsmittel bilden können, das benötigt wird, um die Öl-in-Wasser-Emulsion herzustellen. Beispiele für derartige Rohöle sind Rohöle mit Naphthen-Basis, wie die schweren kalifornischen Rohöle, z. B. diejenigen aus dem »Valley« (Kern County, Coalinga) und Rohöle von der Küste (Santa Maria), ferner die schweren venezolanischen Rohöle, z. B. Boscan, die schweren mexikanischen Rohöle, z. B. vom Ebano- und Panuco-Typ, die schweren Rohöle von der texanischen Golfküste, die Asphalt enthaltenden Rohöle aus Mississippi und naphthenische Öle aus den Mid-Continent-Feldern.

Die verschiedenen Rohöle zeigen eine unterschiedliche Eignung für die Bildung der gewünschten Öl-inWasser-Emulsion, mit der die Vorzüge der Erfindung genutzt werden können. Im einzelnen ist es zweckmäßig, das Rohöl mit Bezug auf seine Fähigkeit zu bewerten, eine ölemulsion zu bilden, bevor es mit Natriumhydroxid oder anderen Alkalihydroxid-Lösungen zur Bildung der gewünschten Öl-in-Wasser-Emulsion vermischt wird. Unter Verwendung von Natriumhydroxid als Bezugsmittel werden nachstehend mehrere Beispiele für Rohöle gegeben, um die geeigneten Konzentrationsbereiche anzuzeigen, in denen eine gewünschte Öl-in-Wasser-Emulsion gebildet werden kann. Allgemein werden Emulsionen am leichtesten mit Rohölen gebildet, die hohe Säurezahlen aufweisen. Die Emulsion wird auch einfacher mit frischen Wassern gebildet, deren Salzgehalt niedrig ist, falls das Lagerstättenwasser einen zu hohen Salzgehalt hat. Tafel 1 zeigt die wirksamen Bereiche des Natriumhydroxids in Gewichtsprozent der Konzentration im wäßrigen Dispersionsmittel bei Verwendung zur Emulgation von Rohölproben zur Bildung von Öl-inWasser-Emulsionen. Das zu dispergierende Öl wurde auf etwa 70 Volumprozent gehalten, um öl-in-Wasser-Emulsionen von Rohölen in den gegebenen bevorzugten Bereichen zu erzeugen.

Tafel 1

Rohöl

Midway-S unset A
Midway-Sunset B ,
Midway-Sunset C
West Coalinga A .
West Coalinga B .

Boscan

Casmalia

Cat Canyon

NaOH-Konzentra-

tion

Gewichtsprozent in Wasser

0,4 bis 1,4 0,05 bis 0,5 0,1 bis 1,0 0,05 bis 1,0 0,1 bis 0,5 0,05 bis 0,3 0,1 bis 0,6 0,1 bis 1,0

Im allgemeinen werden Alkalimaterialien wie Natriumhydroxid als bevorzugte Lösung zugesetzt. Es sind jedoch gewisse ölführende Formationen bekannt, in denen das Formationswasser einen ausreichend hohen Gehalt an Alkalimetallcarbonat hat, um die Bildung von Alkalimetallhydroxiden bei Mischung mit einem Erdalkalihydroxid, wie Kalziumhydroxid, zu ermöglichen. Kalziumhydroxid ist ein verhältnismäßig billiges alkalisches Material, das mit dem Lagerstättenwasser reagiert, um unlösliche Erdalkalimetallkarbonate und wäßrige Alkalimetallhydroxide zu bilden.
Zum Beispiel hat im Boscan-Feld in Venezuela das Formationswasser einen hohen Gehalt an Natriumbikarbonat; außerdem ist Kalziumhydroxid örtlich verfügbar und billig, während Natriumhydroxid eingeführt werden müßte. Die Erfindung kann im Boscan-Feld dadurch ausgenutzt werden, daß entweder eine gesättigte Lösung von Kalziumhydroxid oder eine verdünnte Dispersion von festem Kalziumhydroxid in Wasser mit dem Formationswasser gemischt wird, um einen reaktionsbildenden Kalziumkarbonatniederschlag und verdünntes wäßriges Natriumhydroxid

zu erzeugen, das bei Vermischung mit dem öl die Bildung einer Öl-in-Wasser-Emulsion nach der Erfindung auslöst.
Bei Wasser, das Kalzium- oder Magnesiumsalz

enthält, ist es auch vorteilhaft, Natriumkarbonat zusammen mit dem Alkalimetallhydroxid zuzufügen, um Kalziumkarbonat oder Magnesiumhydroxid zu bilden. Selbst wenn diese Verbindungen keinen Niederschlag bilden, sind sie ausreichend inaktiviert worden, 5 so daß sie nicht die Reaktion der basischen Lösung mit dem Rohöl zur Bildung einer Öl-in-Wasser-Emulsion stören. Bei nichtasphaltischen Rohölen, z. B. Minas- und Red Wash-Rohölen, die wegen

F i g. 3 ein Diagramm, in welchem die Fließeigenschaften einer erfindungsgemäß gebildeten Emulsion mit einem theoretischen Strömungsmittel verglichen werden,

F i g. 4 ein Diagramm, das den Druckabfall in einer Rohrleitung beim Durchpumpen einer erfindungsgemäßen Emulsion darstellt,

Fig. 5a, 5b und 5c Diagramme zur Erläuterung von Daten, die beim Zersetzen einer Emulsion nach ihres hohen Paraffingehaltes hochviskos sind, jedoch io der Erfindung auftreten,

wenig verseif bares Material, falls überhaupt, enthalten, Fig. 6a, 6b und 6c Diagramme, welche Daten

ist es möglich, die erforderliche Öl-in-Wasser-Emul- erläutern, die beim Zersetzen einer Emulsion nach sion dadurch zu bilden, daß ein vorher hergestelltes der Erfindung entstehen, und

Emulgationsmittel zusammen mit genügend Alkali- F i g. 7a, 7b und 7c Diagramme zur Erläuterung

lösung und dem nichtasphaltischen Rohöl gemischt 15 von Daten, die beim Zersetzen einer erfindungsgewird. Ein geeignetes Emulgationsmittel wird erhalten mäßen Emulsion entwickelt werden, durch Extraktion gewisser asphaltischer Rohöle mit Das in F i g. 1 gezeigte Fördersystem stellt eine

geringem spezifischem Gewicht, wie diejenigen, die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Das aus zahlreichen Formationen in kalifornischen Öl- aus dem Untergrund geförderte Öl wird in einen feldern erzeugt werden, z. B. Casmalia, San Ardo, 20 Vorratsbehälter 20 gebracht, der gewöhnlich bei Be-Midway-Sunset,West-Coalinga und Poso Creek. Wenn trieb eines Ölfeldes benutzt wird, um das aus den sowohl ein asphaltisches, emulgierendes Rohöl als Förderbohrungen kommende Öl zeitweilig zu speiauch ein Rohöl durch eine Pipeline gefördert werden ehern. In vielen Fällen wird das aus den Förderbohsollen, das bei Zusatz einer basischen Lösung nicht rungen kommende Öl mittels einer Erhitzungsvoremulgiert, können erfindungsgemäß die Rohöle in 25 richtung, wie bei 22 dargestellt, erwärmt, um den Geeinem vorbestimmten Verhältnis gemischt und dann halt an fossilem oder Formationswasser des geförderdie basische Lösung der Mischung zugesetzt werden, ten Öls zu verringern und zu ermöglichen, daß das Öl um eine Öl-in-Wasser-Emulsion mit den gewünsch- besser fließt. In dieser Hinsicht kann es ja nach dem ten Eigenschaften für die Pipelineförderung zu bilden. Formationswassergehalt eines bestimmten Öls und Die sich ergebende niedrigviskose Öl-in-Wasser- 30 den Eigenschaften des Formationswassers erforderlich Emulsion ist stabil und kann durch eine Pipeline oder erwünscht sein, das geförderte Öl zur Entferüber weite Entfernungen gepumpt werden. Wenn nung des Formationswassers zu erhitzen, die Emulsion in einer Raffinerie oder an einem Tanker- Ein Wasserbehälter 24, der Wasser zuführt, das bei

ladepunkt ankommt, wird sie zersetzt und das Wasser der Bereitung einer Emulsion nach der Erfindung vervom Öl getrennt. Da die meisten Raffinerien mit einer 35 wendet wird, ist durch Rohrleitungen angeschlossen, oberen Grenze von 3 bis 6% Formationswasser im damit das Wasser mit dem Öl aus dem Vorratsbehälangelieferten Rohöl arbeiten, ist es erforderlich, ein ter 20 vermischt werden kann. Die relative »Süße« billiges und wirksames Verfahren zu schaffen, um des für die Bereitung der richtigen Öl-in-Wasserdie Emulsion zu zersetzen und das Öl und das Wasser Emulsion zu verwendenden Wassers hängt von dem zu trennen. Nach der Erfindung wird eine Salzlösung 40 jeweils zu emulgierenden Öl und von der Menge des unter gesteuerten Temperaturbedingungen verwendet, in dem öl enthaltenden Formationswassers ab. Bei um die Emulsion in wirksamer und billiger Weise gewissen Ölen ist ein Wasser mit einem sehr niedrigen zu trennen. Salzgehalt für die richtige Emulgation erforderlich.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel Bei anderen Ölen kann Salzwasser oder sogar mitdes erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es zeigt 45 gefördertes Wasser zur Bildung der Emulsion ver-F i g. 1 das Fördersystem nach der Erfindung, wendet werden. Die Tafel 2 erläutert den Bereich der

F i g. 2 im Diagramm dargestellt den Druckabfall Natriumhydroxidkonzentration und der Prozentsätze in einer Rohrleitung beim Durchpumpen einer Emul- des mitgeförderten Wassers bei der Emulgierung von sion nach der Erfindung, Santa-Maria-Valley-Rohölen.

Tafel 2

Bereich der Natriumhydroxid-Konzentrationen, mit denen 70°/_oige Öl-in-Wasser-Emulsionen aus Santa-Maria-Valley-Rohölen erzeugt werden können.

Feld	Konzession	Bohrung	In Rohöl mitgefördertes Wasser, "/„	Prozentsatz NaOH, der in wäßriger Phase gute Öl-in-Wasser-Emulsion liefert
Casmalia Casmalia Casmalia Casmalia Casmalia Cat Canyon Cat Canyon Cat Canyon Los Alamos Zaca Zaca	Casmalia Fee Casmalia Fee Stock Tank Oil Peshine Peshine A Harbordt Williams Holding G. W. P. Getty-Bell Chamberlin Carrauza	14 21 3-A 87 6125 6824 23 12 1	6,5 13,1 1,8 0,8 4,0 7,7 3,8 15,7 6,9 20,4 19,6	0,2 bis 0,5 0,2 bis 0,3 0,05 bis 0,5 0,1 bis 0,5 0,2 bis 0,5 0,2 bis 1,0 0,1 bis 1,0 0,2 bis 0,5 emulgierte nicht emulgierte nicht 0,1 bis 0,2

7 8

Pumpen 26 und 28 werden benutzt, um das Wasser nach einem Wärmeaustauscher 72 zur Vorwärmung und das Öl durch 30 und 32 nach einer Proportional- befördert. Das öl wird auf eine Temperatur über Strömungssteuerungseinrichtung 34 zu fördern, die mit etwa 93,3°C und vorzugsweise über 104,4⁰C erwärmt, entsprechenden Ventilen 36 und 38 arbeitet und den Das den Wärmeaustauscher 72 in der dargestellten Zufluß von vorbestimmten Öl- und Wassermengen in 5 Ausführungsform heizende Strömungsmittel wird eine gemeinsame Mischleitung 40 ermöglicht. Vor der durch eine Leitung 74 zugeführt und ist der heiße Mischung des Wassers mit dem Öl wird eine vorbe- Abfluß aus einem entsprechenden Wärmebehandler 76. stimmte Menge einer Base, z. B. Natriumhydroxid, Die heiße Öl-in-Wasser-Emulsion wird dann durch aus einer geeigneten Quelle 42 mit dem Wasser ge- eine Leitung 78 hindurch bewegt und mit Salzwasser mischt. Eine Dosierpumpe 44 dient dazu, das Natrium- io gemischt, das in die Anlage durch eine Pumpe 80 und hydroxid durch die Leitung 46 zu fördern. Eine Pro- eine Leitung 82 eingespeist wird. Es sind Salzlösungen portional-Strömungssteuerungsvorrichtung 48 stellt den mit einem gelösten Feststoffgehalt von 15 000 bis Zufluß von Wasser und Base durch entsprechende 40 000 mg/1 verwendbar. Nach der Erfindung ist das Ventile 50 und 52 in den Leitungen 32 und 46 ein. Ein Salzwasser vorzugsweise Seewasser mit einem ge-Leitungsmischer 54 wird benutzt, um die richtige Mi- 15 lösten Salzgehalt von etwa 30 000 bis 35 000 mg/1, schung der Ätzlauge und des Wassers vor dem Ein- Das Seewasser wird auf über 65,6° C und vorzugsfließen in die Mischleitung 40 zu gewährleisten. Strom- weise auf über 79,3 ⁰C in einem Wärmeaustauscher 84 abwärts vom Mischpunkt des Öls mit der basischen erwärmt, bevor es mit der Öl-in-Wasser-Emulsion Lösung sind kraftbetätigte Mischer 56 eingeschaltet, vermischt wird. Das heiße Strömungsmittel ist der die die basischen Lösungen und das Öl zur Erzeugung 20 Ölabfluß vom Wärmebehandler 76 und wird durch einer Öl-in-Wasser-Emulsion vermischen, welche die eine Leitung 86 zugeführt.

gewünschten Eigenschaften und die gewünschte Vis- Das Seewasser und die Öl-in-Wasser-Emulsion

kosität aufweist. Ein Viskositäts-Obergrenzenwarn- werden in einer gemeinsamen Mischleitung 88 in einem gerät 58 kann in der Leitung stromabwärts vom Mi- Verhältnis von Emulsion zu Seewasser von etwa 3:1 scher 56 angeordnet sein, um unerwünscht hohe Öl- 25 gemischt. Für 60/40-Öl-in-Wasser-Emulsionen sind in-Wasser-Viskositäten festzustellen und zu über- Emulsion-Seewasser-Verhältnisse von etwa 2V₂:1 bis wachen. Wie oben angedeutet, ist es äußerst wichtig, 3V2:1 geeignet. Niedrigere Verhältnisse sind weniger die basische Lösung innerhalb bestimmter Grenzen wirtschaftlich und geben auf Grund dessen keine bessezu halten, da bei einer zu schwachen Base sich eine ren Ergebnisse. Höhere Verhältnisse führen zu einer unvollständige Emulgation und bei einer zu starken 30 unvollständigen Emulsionszersetzung. Bei 50/50-Ö1-Base eine Inversion der Emulsion ergibt, wobei ein in-Wasser-Emulsionen wird ein Emulsions-Seewasser-Anstieg in der Viskosität zu erwarten ist. verhältnis von 3 : 1 bevorzugt. Weiter stromabwärts

Die richtig zubereitete Emulsion wird dann durch wird in der Mischleitung 88 eine kleine Menge einer die Pipelinepumpen 60 über irgendeine gewünschte geeigneten Behandlungschemikalie zugesetzt. Ein der-Strecke 62 bis zu einem Emulsionsspeicherbehälter 64 35 artiges geeignetes Behandlungsmittel ist ein als Emulam stromabwärtigen Ende der Pipeline befördert. Es sionszersetzungsmittel bekannter Stoff auf der Basis kann irgendeine Anzahl von der Pumpe 60 entspre- eines nicht ionisierten Propylenoxid-Äthylenoxidchenden Pipelinepumpen benutzt werden, da die erfin- Copolymerisats, der in einem Chemikalienvorratsdungsgemäß bereitete Emulsion stabil ist und durch behälter 90 aufbewahrt wird und in die Strömungsdas wiederholte Pumpen nicht beeinflußt wird. Die 40 leitung 88 mittels einer Dosierpumpe 92 eingespeist F i g. 2 bis 4 zeigen Eigenschaften der erfindungs- wird. Das Behandlungsmittel wird in der Menge von gemäß hergestellten Emulsion während der Bewegung etwa 7,785 dm³ für 158,8 hl der behandelten Flüssigdurch die Rohrleitung. Insbesondere zeigt F i g. 2 keit verwendet. Kraftbetätigte Mischer 94, die stromeine Anzahl von Kurven, welche den Druckabfall abwärts in der Leitung 88 liegen, sorgen für eine vollzur Flußgeschwindigkeit für Emulsionen aus Casmalia- 45 ständige Mischung der Emulsion und des behandelten Rohöl in Beziehung setzen. Die verschiedenen Emul- Seewassers vor dem Einströmen der Mischung in den sionen werden durch Verwendung von 0,10- bis Wärmebehandler 76. Im Wärmebehandler 76 wird die 0,15%igen Natriumhydroxid gebildet, bezogen auf Mischung unter Druck erhitzt, um die vollständige das Gesamtwasser. Die Emulsionen wurden gealtert, Trennung des Öls vom Wasser zu fördern. Eine gewie angegeben, um herauszustellen, daß die Emul- 50 eignete Heizquelle, wie die Dampfeinheit 96, dient sionen nach einer Zeitspanne der Ruhe noch leicht dazu, die Temperatur im Wärmebehandler auf über pumpbar sind. F i g. 3 erläutert die Strömungseigen- 121° C und vorzugsweise auf über 135⁰C zu steigern, schäften einer Anzahl von Casmalia-Öl-in-Wasser- Der Druck im Wärmebehandler wird über 3,5 kg/cm² Emulsionen und vergleicht sie mit einer theoretischen Überdruck und vorzugsweise über 5,6 kg/cm² Über-10 cSt Newtonschen Flüssigkeit. F i g. 4 zeigt die 55 druck gehalten. Das Öl und das Wasser trennen sich Wirkung der Temperatur auf die Strömungsgeschwin- im Wärmebehandler. Das Wasser fließt durch die digkeit und den Druckabfall für eine Casmalia-Öl-in- Leitung 74 nach einer Flotations-Abschöpfeinrich-Wasser-Emulsion. tung 98, damit das öl vollständig vom Wasser getrennt

Vielfach ist es erwünscht, die Öl-in-Wasser-Emulsion wird, bevor das Wasser mittels der Pumpe 100 durch zu zersetzen und das Öl vom Wasser abzusondern, 60 das Filter 102 hindurch abgelassen wird. Das restliche bevor das Öl aus dem Emulsionsspeicherbehälter 64 Öl aus der Flotations-Abschöpfeinheit wird von der (F i g. 1) in eine Raffinerie oder in ein Schiff über- Einheit durch die Leitung 104 mittels der Pumpe 106 geführt wird. Dabei wird die obere Grenze für den abgezogen und in die Anlage durch die Strömungs-Wassergehalt des Öls gewöhnlich auf etwa 3 bis leitung 88 zurückgeführt. Statt dessen kann das rest-Gewichtsprozent festgesetzt. Entsprechend der be- 65 liehe Öl, falls es den Bedingungen genügt, auch in vorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die den Vorratsbehälter 80 geleitet werden. Das Öl wird Öl-in-Wasser-Emulsion aus dem Speicherbehälter 64 von dem Wärmebehandler 76 durch die Leitung 86 mittels einer Pumpe 66 durch Leitungen 68 und 70 hindurch abgezogen und in einen Vorratsbehälter

übergeführt, um als Raffinerievorrat oder zur weiteren Beförderung bereitgehalten zu werden.

Die Vorzüge der Erfindung sind zuerst unter Verwendung von Casmalia-Rohöl gezeigt worden, das eine Viskosität von etwa 106 cSt (Centistockes) bei 21,1° C hat. Es wurden sechs Mengen, jeweils 25 Barrels (39,7 hl), von Öl-in-Wasser-Emulsionen mit verschiedenen Öl-Wasser-Verhältnissen hergestellt und über 600,45 m (äquivalent-korrigierte Länge) einer Drei-Zoll-Leitung bewegt. Die Emulsionen wurden hergestellt, indem zunächst ein Behälter mit einer geeigneten Menge Wasser und Ätzlauge gefüllt und dann das Öl zugesetzt wurde. Das Mischen wurde durch Umwälzen des Behälterinhaltes mit einer Pumpe ausgeführt. Alle Emulsionen bis auf eine Menge wurden mit aus Vorratsbehältern stammendem Casmalia-Öl hergestellt, das auf weniger als 3% Wasser in FeIdwärmebehandlern getrocknet worden war. Die letzte Menge enthielt genügend Formationswasser, um bis zu 25% der Gesamtwassermenge daraus zu bilden. Daten für die Durchläufe in der Drei-Zoll-Leitung sind in den Tafeln 3 und 4 und in F i g. 2 dargestellt. Die Daten sind mit einem Viskositätskorrekturfaktor korrigiert und mit einer theoretischen 10 cSt Newtonschen Flüssigkeit in F i g. 3 verglichen. Diese Figur kann für die Leitungsbemessiing verwendet werden.

Die 50/50-Emulsionen waren äußerst stabil und zeigten keine Änderungen der Eigenschaften nach 5 Tagen. Die 60/40- und 65/35-Emulsionen neigten zum Dicken nach mehreren Tagen. Dies war wahrscheinlich auf ungenügende Mischung und geringfügige Unwirksamkeiten in der Kaustikstärke zurückzuführen, welche zur Schichtung in eine ölreiche Öl-in-Wasser-Schicht über einer wasserreichen Öl-in-Wasser-Schicht führte. Die beiden Schichten mischten sich leicht bei nur

ίο einer geringfügigen Bewegung, und die Schichtung verursachte keine Schwierigkeiten beim Anfahren einer Leitung, die 10 Tage lang stillgelegen hatte.

Wie oben erwähnt wurde, wurde eine Menge der Casmalia-Rohöl-Emulsion unter Verwendung einer Mischung von 25% Formationswasser und 75% Süßwasser hergestellt, während alle anderen Mengen mit Süßwasser allein hergestellt worden waren. Damit wurde gezeigt, daß ein Teil des im Felde anfallenden Formationswassers innerhalb des Pipeline-Emulsionsverfahrens abgeführt werden kann. Die Emulsion war gut und behielt ihre Stabilität. Jedoch ist 25% des Gesamtwassers etwa der höchstzulässige Gehalt an Formationswasser im Casmalia-Rohöl, da hoher Salzgehalt (15 000 mg/1) die richtige Emulgation in größeren Mengen verhindert.

Tafel 3

Emulsionsförderung von Casmalia-Rohöl durch eine Pipeline. Daten für das Durchfließen einer Drei-Zoll-Rohrschleife.

Volumprozent
Öl in der
Emulsion

Alter der
Emulsion

Gewichtsprozent
NaOH

in Wasser

Temperatur
^GC

Viskosität incP GPM in
3"-Rohr-Schleife

JP

Beobachtet über

3"-Rohrschleife in psi

(1 psi = 0,0703 kg/cm²)

JP

pis/1000ft
= 0,23064

kg/cm²

km

I. Öl aus Vorratsbehälter/Süßwasser

50

60

40

1 Tag alt

5 Tage alt

8 Tage alt

0,10

32,2

30,6

10

11

29

147

69,5	18,9	9,6
63,8	14,3	7,3
48,3	9,9	5,0
31,9	5,5	2,8
78,5	24,1	12,2
65,5	17,8	9,0
50,0	11,1	5,6
25,7	3,7	1,9
75,3	21,3	10,8
55,4	11,9	6,0
48,3	9,0	4,6
30,2	2,8	1,4
57,5	15,7	7,7
79,5	26,5	13,4
82,0	28,7	14,6
66,3	20,4	10,4
42,0	10,9	5,5
19,9	5,2	2,6
27,4	28,1	14,3
19,9	21,2	10,8
7,9	13,8	7,0
44,5	40,0	20,3
31,0	28,2	14,3

11

Fortsetzung von Tafel 3

Volum prozent	Alter der	Gewichts prozent	Temperatur	Viskosität	GPM in 1^// P r\tif	AP Beobachtet über	zlP psi/1000 ft
Öl in der	Emulsion	NaOH		incP	j -xvonr-	3"-Rohrschleife in psi	/(= 0,23064 >
Emulsion		in Wasser	⁰C		bcnleite	(1 psi - 0,0703 kg/cm²)	kg/cm²
		0,15	41,7	47,5	82,0	37,4	\ km) /
65					73,0	31,9	19,0
					51,0	21,3	16,2
					33,2	14,2	10,8
					17,7	7,5	7,2
					5,3	3,2	3,8
					57,5	26,0	1,6
	5 Tage alt		32,2	161	48,8	33,0	13,2
					37,7	25,9	16,7
					27,5	20,0	13,1
					16,8	14,2	10,0
	7,2

II. Öl aus Vorratsbehälter/75 % Süßwasser, 25% Abwasser

2 Tage alt

0,15

35,0

33,3

71,7	17,0	8,6
57,6	10,8	5,5
46,5	7,3	3,7
33,6	3,8	1,9
75,0	17,3	8,8
59,3	11,4	5,8
46,0	6,5	3,3
31,4	2,5	1,3

Tafel 4 bezieht sich auf ein »Harbordt-lease«-Rohöl aus Kalifornien, das in emulgierter Form durch die Pipeline befördert worden ist. Die Emulsion ist eine 50/50-öl-in-Wasser-Emulsion, welche eine 0,10%ige Lösung von NaOH in Wasser als externe Phase verwendet. Die Emulsion war geringfügig mager an Ätzlauge und teilweise geschichtet, jedoch allgemein in guter Qualität und für die Emulsions-Rohrleitungsförderung geeignet.

Tafel 4

Emulsionsförderung von Casmalia-Rohöl durch eine Pipeline. —
Daten für das Durchfließen einer 3-Zoll-Rohrschleife.

Volum	Gewichts	Temperatur	Viskosität
prozent	prozent		incP
Öl in der	NaOH	⁰C
Emulsion	in Wasser

GPM in
3"-Rohr-

schleife

ZIP

Beobachtet über

3"-Rohrschleife in psi

(1 psi = 0,0703 kg/cm²)

ZlP psi/1000 ft

kg/cm^ä \ km j

= 0,23064

Harbordt-Öl/Süßwasser

0,10

32,8

34

78,9	31,0	15,8
61,1	21,0	10,7
47,4	12,0	6,1
15,4	9,0	4,6

Tafel 5 betrifft die Pipelineförderung eines emulgierten Casmalia-Rohöls in einer Vier-Zoll-Pipeline. Die Öl-inWasser-Emulsion wurde in zwei Mengen von je 794 hl hergestellt und über 4 km einer Vier-Zoll-Leitung gepumpt. Wenn irgend möglich, wurden die Emulsionen in der Leitung mehrere Tage stehengelassen, um die Stabilität unter simulierten Pipeline-Ruhezuständen zu prüfen. Die Emulsionen wurden in Chargen hergestellt, indem zunächst ein Behälter mit Wasser und Ätzlauge gefüllt und dann das öl zugesetzt wurde. Das Mischen wurde durch Umwälzen des Tankinhaltes mit einer Pumpe ausgeführt.

Tafel 5

Emulsionsförderung von Casmalia-Rohöl durch eine Pipeline. — Daten für das Durchfließen einer Vier-Zoll-Rohrschleife. 50/50-Vorratsbehälter-Öl Süßwasser.

I. Viskositäts-Daten

Muster	Ort	Bemerkungen	Daten vom Fann-Viskometer cP °C
1 2 3 4 5 6 7 8	Casmalia Northam Northam McNaIIy McNaIIy Northam McNaIIy Northam	Nach 5stündigem Mischen Nach Absetzen über Wochenende Während des Mischens Oberteil des Behälters nach Abstehen über Nacht.. Boden des Behälters	33 : 32,8 38 28,3 30,5 22,2 26 29,4 25,5 29,4 22 33,3 24 33,3 23,5 28,3
Nach Durchfluß durch die Pipeline von McNaIIy Nach Durchfluß durch die Pipeline von Northam Nach Abstehen über Nacht

II. Durchsatzgeschwindigkeit zu P für den Emulsionsdurchfluß durch eine Vier-Zoll-Leitung

von 4,042 km Länge

	Überdruck-Messung, psig	McNaIIy	Druckabfall, psi	212	16,0
Barrels/Stunde		Überdruck)	psi 1000 ft	127	9,6
(1 barrel = 1,588 hl)	Northam	198	ί 0^061 ^kglcm'\	211	15,9
	(1 psig = 0,0703 kg km-	30	km )	77	5,8
263	30	200
200	201	20
266	35
177	141

Eine befriedigende Methode zur Trennung der Casmalia-Öl-in-Wasser-Emulsion in trockenes Öl und klares Abfallwasser an einem Endpunkt zur Lieferung eines trockenen Öls mit weniger als 3¹Vo Wassergehalt und klarem Abfallwasser wurde durch die unten angegebenen Verfahren erzielt. Die Einrichtung war ähnlich der in F i g. 1 dargestellten. Seewasser wurde als Hauptemulsionszersetzungsmittel verwendet. Seewasser, Emulsion und eine kleine Menge einer Behandlungschemikalie wurden zusammengemischt und auf etwa 135° C erwärmt. Die Mischung wurde gründlich durchgerührt und lief durch eine das Zusammenfließen der emulgierten Komponente begünstigende Einrichtung in einen Horizontalseparator. In vielen Fällen ist die Verwendung einer das Zusammenfließen begünstigenden Einrichtung nicht erforderlich. Das trockene Öl wurde vom oberen Teil des Separators abgezogen und gespeichert. Das Abwasser vom Boden des Separators wurde vor dem Ablaufen in einem Abschöpfteich durch Lufteinblasen geklärt und durch ExceJsior-Kissen gefiltert.

Im Laboratorium wurden etwa 150 Prüfversuche durchgeführt, um die verschiedenen emulsionszersetzenden Lösungen zu bewerten und die günstigsten Werte der wesentlichen Verfahrensparameter zu bestimmen. Diese Prüfungen zeigten, daß gewöhnliches Seewasser wirksam und wirtschaftlicher als künstlich zubereitete Salz- oder Säurelösiingen sind. Es hat sich herausgestellt, daß Säurezusatz, obwohl theoretisch zur Neutralisierung des kaustischen Emulgators erwünscht, praktisch unerwünscht ist, da Säure eine sehr schnelle Emulsionszersetzung hervorruft, die dazu führt, daß Emulgationswasser im Öl eingeschlossen wird. Die F i g. 5 bis 7 erläutern die Ergebnisse dieser Versuche. Eine gründliche Emulsions-Seewasser-Mischung ist wesentlich. Eine befriedigende Zersetzung der Öl-in-Wasser-Emulsion erfordert ein 1- bis 2stündiges Verweilen der Seewasser-Emulsionsmischung bei etwa 135 ^: C und den Zusatz kleiner Mengen von Behandlungschemikalien, z. B. eines die Emulsionszersetzung fördernden Stoffes auf der Basis eines nicht ionisierten Propylenoxid-Äthylenoxid-Copolymerisats.

Emulsions-Seewasser-Verhähnisse von etwa 2¹I₂ bis 3V₂:! sind bei 60/40-ÖI-in-Wasser-Emulsionen geeignet. Ein Emulsions-Seewasser-Verhältnis von 3:1 ist das bevorzugte Verhältnis. Niedrigere Verhältnisse als die vorerwähnten führen nicht zur vollständigen Emulsionsauflösung, während höhere Verhältnisse nicht wirtschaftlich sind und keine wesentlich besseren Ergebnisse zeigten.

Zusätzliche Versuche wurden ausgeführt, um die Vorzüge des voiliegenden Verfahrens bei verschiedenen Ölen zu zeigen. Die Versuche sind in der Tafel 6 dargestellt.

Tafel 6

Angaben zur Emulsionsbereitung (50/50-öl/Wasser-Verhältnis) und zur Emulsionszersetzung

mit Seewasser.

Rohöl	Spezifisches Gewicht API	Öl-Viskosität cP bei 21,1° C	Wasser-Rest o/ /0	NaOH für die Emulsions- bildung Gewichtsprozent	Emulsions- Viskosität bei 21,1° C	% H₂O im öl nach Emulsions zersetzung
Inglewood Investment Zone Poso Creek Inglewood Rubel Zone	14,7 13,7 26,5	637 5,100 17	Spuren Spuren Spuren	0,10 0,12 0,12	15 11 21	2,0 4,1 4,2

Das Emulsionsverhältnis war 50/50-Ö1-Wasser und wurde bei etwa 65,5⁰C hergestellt. Die Ätzlaugen-Konzentration ist in der Tabelle für jedes öl angegeben. Die Emulsionszersetzung wurde mit Verwendung von Seewasser in einem 21:1-Verhältnis bei ao einer Emulsionstemperatur von 93,3 ⁰C ausgeführt. Ein kleiner Teil (1 Teil/2000 Teile Emulsion) eines die Zersetzung fördernden Stoffes auf der Basis eines nicht ionisierten hochmolekularen Äthylenoxid-Polymerisats wurde der Emulsion während des Emulsions- as Zersetzungsvorganges zugesetzt. Die Wassergehalte des Rohöls nach der Trennung waren befriedigend.

Ein weiterer Versuch wurde zur Veranschaulichung eines Verfahrens ausgeführt, das manchmal an Stelle der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendbar ist. Bei diesem Versuch war die Emulsion eine 70°/₀ige Öl-in-Wasser-Emulsion, die durch Zusatz einer wäßrigen O,2°/oigea Natriumhydroxidlösung zum Casmalia-14-Rohöl gebildet worden war. Die dadurch erzielte Emulsion ist für die Pipeline-Förderung geeignet. Das zur Zersetzung der Emulsion verwendete Verfahren schließt den Zusatz von 0,3 g Kalziumchlorid zu je 100 g der Emulsion und Durchblasen von CO₂ durch die sich ergebende Mischung ein. Durch die Mischung wurden während einer Zeit von etwa 4 Stunden 2 ml CO₂ pro Minute durchgeblasen. Der Wasserrest des abgeschiedenen Öls betrug 1,95%. so daß das Ergebnis als zufriedenstellend angesehen werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 Patentansprüche: Zersetzung die Emulsion mit Seewasser bei einer Temperatur von über 93,3 C und in einem Ver-

1. Verfahren zum Fördern von zähflüssigem hältnis der Emulsion zu dem Seewasser von 2: 1 Rohöl durch Rohrleitungen, wobei Wasser mit bis 3V₂: 1 gemischt wird.

dem Öl gemischt, das Gemisch durch die Rohr- 5 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12

leitungen hindurchgeführt und anschließend das zur Förderung eines asphaltischen Rohöles, da-

Öl von dem Wasser getrennt wird, dadurch durch gekennzeichnet, daß die Base eine wäßrige

gekennzeichnet, daß das Rohöl in Ge- Alkalilösung mit einer Normal-Konzentration an

genwart eines Emulgiermittels in Wasser disper- OH-Ionen im Bereich von etwa 0,2 bis 1,5 Normal

giert wird, das zwischen 0,05 und 1,4 Gewichts- io ist.

prozent, bezogen auf die Gesamtwassermenge,

einer Base enthält, und daß eine Öl-in-Wasser- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum

Emulsion mit einem Verhältnis von Rohöl zu Fördern von zähflüssigem Rohöl durch Rohrleitun-

Wasser von etwa 50: 50 bis etwa 70: 30 gebildet gen unter Beimischung von Wasser.

wird. 15 Viele Rohöle sind nach der Förderung äußerst

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- zähflüssig und deshalb sehr schwierig zu fördern, kennzeichnet, daß die Base Natrium-Hydroxid ist. Es ist bekannt, zähflüssiges Rohöl durch Erwärmen

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dünnflüssiger zu machen und es in diesem Zustand dadurch gekennzeichnet, daß zur Zersetzung die in Tankwagen oder Schiffstanks einzufüllen. Ferner Emulsion mit CO₂ durchperlt wird. 20 ist es bekannt, die Viskosität der durch Rohrleitungen

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, zu fördernden Rohöle durch Zusatz eines Verdündadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion zur nungsmittels oder durch Erwäimen des Öls vor dem Zersetzung im Verhältnis von etwa 2: 1 bis 3V2:1 Durchgang durch die Pipeline zu verringern. Ein mit einer Salzlösung vermischt wird, die etwa weiteres, seit langem bekanntes Verfahren besteht 15 000 bis 40 000 mg/1 gelöste Festteile enthält, 25 darin, zum Fördern zähflüssiger Rohöle geriffelte wobei die Emulsion bei der Zumischung der Rohre zu verwenden und Wasser mit dem Öl zu verLösung eine Temperatur von über 93,3⁰C hat. mischen, wodurch günstigere Fließverhältnisse erzielt

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge- werden. Die bekannten Verfahren, soweit sie Eingang kennzeichnet, daß als Salzlösung Seewasser ver- in die Praxis gefunden haben, gelten als verhältniswendet wird. 30 mäßig kostspielig.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge- Es ist ferner ein Verfahren zum Transportieren kennzeichnet, daß die Mischung aus Emulsion körnigen Mateiials bekannt, bei welchem das Material und Seewasser wenigstens 1 Stunde lang auf einer mit einem normalen flüssigen Petroleumprodukt mit Temperatur über 121⁰C gehalten wird. bestimmter Viskosität vermischt wird, wobei das

7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6, 35 Petroleumprodukt nicht nur als Fördergut, sondern dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von auch als Suspensionsmittel dient und die Geschwin-Emulsion zu Seewasser 3:1 beträgt. digkeit des Absetzens des körnigen Gutes in der

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Flüssigkeit insbesondere dadurch gesteuert wird, daß Ansprüche zum Fördern eines Rohöles vom die Viskosität des Petroleumproduktes gegebenenfalls Casmalia-Typ, dadurch gekennzeichnet, daß zur 40 erhöht wird. Dieses Verfahren soll vor allem zur Herstellung der Emulsion als Base Natrium- Förderung von Salzen, aber auch von Eisenerz, Kohle Hydroxid in einer Konzentration von 0,05 bis und anderen Mineralien verwendet werden. Bei der 0,6 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamt- Förderung von Salzen ist vorgesehen, daß nach dem wasser, verwendet wird und daß zum Zersetzen bekannten Verfahren ein Teil der Salze als wäßrige die Emulsion mit Seewasser bei einer Temperatur 45 Lösung mit dem Petroleumprodukt vermischt wird, über 93,3⁰C und in einem Verhältnis der Emulsion Bei diesem Verfahren ist es ferner bekannt, ein Emulzu dem Seewasser zwischen 2¹J₂-A und 3V₂:! gierungsmittel hinzuzufügen, das die Emulsion stabivermischt wird. lisiert. Als ein solches Mittel ist z. B. Seife bekannt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch ge- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kennzeichnet, daß die Emulsion auf über 93,3°C 50 Verfahren zu schaffen, mit dem auf verhältnismäßig und das Seewasser auf über 79,3°C vor dem Zu- billigem Wege die Zähflüssigkeit von Rohöl für eine sammenmischen erwärmt wird und die Mischung Förderung durch eine über eine längere Strecke reiauf über 135°C für die Dauer von wenigstens chende Rohrleitung verringert werden kann.

einer Stunde erwärmt wird. Bei der Erfindung wird von einem Verfahren zum

10. Verfahren nach den Ansprüchen 8 und 9, 55 Fördern von zähflüssigem Rohöl durch Rohrleitundadurch gekennzeichnet, daß bis zu 25% des in gen ausgegangen, wobei Wasser mit dem Öl gemischt, der Emulsion verwendeten Wassers Lagerstätten- das Gemisch durch die Rohrleitung hindurchgeführt wasser ist. und anschließend das Öl von dem Wasser getrennt

11. Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 10, wird. Für dieses Verfahren ist das Erfinderische daran dadurch gekennzeichnet, daß eine kleine Menge 60 zu sehen, daß das Rohöl in Gegenwart eines Emulgiereiner Behandlungschemikalie dem Seewasser zu- mittels in Wasser dispergiert wird, das zwischen 0,05 gesetzt wird. und 1,4 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt-

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 wassermenge, einer Base enthält, und daß eine Öl-inzum Fördern eines Rohöles vom Harbordt-Typ, Wasser-Emulsion mit einem Verhältnis Rohöl zu dadurch gekennzeichnet, daß die zur Emulgierung 65 Wasser von etwa 50: 50 bis etwa 70: 30 gebildet verwendete Base Natrium-Hydroxid in einer Kon- wird. Als Base wird vorzugsweise Natrium-Hydroxid zentration von etwa 0,10 Gewichtsprozent, be- verwendet.

zogen auf das gesamte Wasser, ist und daß zur Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung