DE1644877A1

DE1644877A1 - Verfahren zum Bewegen von zaehfluessigem Rohoel durch eine Rohrleitung

Info

Publication number: DE1644877A1
Application number: DE19681644877
Authority: DE
Inventors: Kane Arthur Vermillion
Original assignee: Chevron Research and Technology Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1967-01-11
Filing date: 1968-01-09
Publication date: 1971-07-22
Also published as: NL6800436A; DE1644877C2; GB1188781A; FR1549987A; ES349091A1; US3425429A

Description

'■3

Anmelder:.

Chevron Research Comp_oi
San "Francisco, GaI..,
U. S. A. -

Verfahren zum Bewegen von zähflüssigem Rohöl durch eine Rohrleitung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Befördern zähflüssiger· Rohöle. Der Grundgedanke der Erfindnng !betrifft ein Verfahren zum Befördern zähflüssiger Rohöle in der Weise, daß anfangs eine Öl-in-Wasser-Emulsion in" einer Rohrleitung gebildet und dann die Wassermenge, die dem Öl in der Rohrleitung zugesetzt wird, auf eine Menge verringert wird, die geringer als diejenige ist, welche zur Bildiang einer Öl— in-Wasser-Emulsian benötigt wird, .die jedoch ausreicht, um die Wandung der Rohrleitung, durch die das Öl hindurchgeht,

- ■ " - ■ ■ . :% zu bedecken.

' { ■-'._-"-.
Es ist festgestellt worden, daß die auftretende Zähflüssigkelt des :Rohöles erheblich dadurch verringert werden kann, daß eine Öl-in-WaBser-Emulsion aus dem Rohöl gebildet wird.

109130/1

In einem Verfahren, -.ι. 38»34Η»^

wird eine ül-in-Wasser-EinulsIon dadurch hergestellt, daß ein Rohöl und eine wässerige Lösung eines nieab ionisier-■ ten oberflächenaktiven Mittels gemischt werden. Um eine Öl-in-Wasser-Emulsion zu erhalten, ist festgestellt worden, daß der Wassergehalt wenigstens Ki,- 15 γ und in manchen !Fällen 20 - 25 f> der gesamten Öl-Wasser-Kombination "betragen muß. Versuche, Öl-in-Wasser-Emulsionen mit geringer Zähflüssigkeit herzustellen, haben, wenn der 'wassergehalt ρ der Mischung weniger als etwa 10 - 15 7* "beträgt, bislang zur Bildung von inversen, d.h. Wasser-in-Öl-Emulsionen, geführt. Inverse Emulsionen sind äußerst unerwünscht für den Betrieb von Rohrleitungen, da die Viskosität einer Wasser-in-Öl-Emulsion allgemein höher als die Viskosität des öls alleine ist. .

Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Öl-in-Wasser-Emulsion durch Mischung von öl und einer wässerigen Lösung eines nicht ionisierten oberflächenaktiven Mittels gebildet. Die sich ergebende Emulsion v/ird in einer Rohrleitung bewegt. Das anfängliche Verhältnis von öl zu Wasser kann irgendein erwünschtes Verhältnis sein, das au einer Öl-in-Wasser-Emul-; sion führte Es ist äußerst erwünscht jedoch, anfänglich eine öl-in-Wasse^-Emulsion zu bilden, dieT einen Ölgehalt van wenigstens *|5 fo hat. Wie bereits angedeutet, liegt der anfängliche obere Bereich für den Ölgahalt, mit welchem eine * geeignete Öl-in-Wasser-Emulsion für Rohrleitungsförderung "

10 98 30/1-43 0 _ßAD original

gebildet werden kann, "bei etwa 85 - 90 ^ öl_e In allen fällen wird die-anfängliche "obere Grenze der ölkoiizontration durch die ülinenge gebildet, bei deren Konzentration eine kontinuierliche Viasse.rph.ase auftritt. '

Das Wasser, mit welchem die anfängliche Öl-in-Wasser-Emulsion gebildet wird, enthält-eine Menge-eines nicht ionisierten
oberflächenaktiven Mittels, das ausreicht, um. eine geeignete Öl-in-Wasser-Emulsion herzustellen. Es ist erwünscht, daß
die Änfangswasserinenge wenigstens etwa 0,05 und vorzugsweise wenigstens etwa 0,1 Vol. fi des nicht ionisierten oberflächenaktiven Jjittels enthält, bezogen auf den Wassergehalt. Das
Öl und das Wasser werden im richtigen .Verhältnis in einer geeigneten Umgebung zusammengebracht„ Vorzxigswei.se werden das öl und das Wasser in einer Rohrleitung mit sowenig Turbulenz wie möglich aus ammengemischt. Das Wasser ksnin einer Rohrleitung zugesetzt werden, in welcher das öl bereits bewegt wird. Wenn das das oberflächenaktive Kittel enthaltende Wasser in die Rohrleitung gepumpt wird, bildet sich eine Öl-in-Wasser-Emulsion. Nach der Herstellung der Cl-in-Wasser-Emulsion
wird der Druckabfall in der Rohrleitung beträchtlich abnehmen. ( Sodann kann entsprechend der vorliegenden Erfindung die Wassermenge erheblich verringert werden. Das Hasser wird auf
einen kleinen feil der anfänglichen Anfahrwasserinenge herabgesetzt. Die Wassermenge kann auf einen Betrag verringert
werden, der benötigt wird, um einen dünnen V/asserfilm an der Innenseite der Rohrleitung aufrechtzuerhalten,, Z*B, hut sieh herausgestellt, daß das Wasser auf etwa 2 ^rJ, des iai der Leitung fließenden ties .verringert-werden karm, v/obei dann noch

■ ■ ■ - -4-

1098 30/IA30

sehr "braucb"bare Strömungsbedingungen in der iiolirleitung aufrecht erhalten .werden. In gleicher Weise hat sich herausgestellt, daß das oberflächenaktive Mittel in seiner Konzentration auch auf einen niedrigen Wert verringert und zeitweise vollständig ,in der Zufuhr unterbrochen werden kann. Deiim'-.ch ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, ein zähflüssiges Rohöl durch eine Rohrleitung zu bewegen, wobei nur ein Bruchteil des -Druckabfalles auftritt, mit dem bislang gerechnet wurde, und nur ein Bruchteil des Wassers benötigt wird, das bislang für erforderlich gehalten wurde, um den niedrigen Strömungs-Widerstand aufrecht zu erhalten.

Es ist ein besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Beförderung eines zähflüssigen Rohöles durch eine Rohrleitung zu schaffen, in dem anfänglich eine Öl-in-Wasser-Emulsion mit dem Öl in der Rohrleitung hergestellt und dann die Wassermenge verringert wird, die dem Öl in der Rohrleitung zugesetzt wird, wobei die-Verringerung auf eine I'ienge erfolgt, die erforderlich ist, um einen wässerigen EiIm an der Wand der Rohrleitung aufrecht zu erhalten, so fe daß der Widerstand ,in der Rohrleitung dem fließen gegenüber verringert bleibt. .

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindimg ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsforwen des erfindungsgemiißeii Verfahrens -beispielsweise erläutert und dargestellt sind. Es zeigen; .

-5-

1 0 9830/ U 30

1'¹Ig. 1 eine schernatische Bar st ellung einer bevorzugten Ausführungsform Giner Einrichtung, die für die Ausführung der vorliegenden Erfindung zusammen-gestellt ist, und

!'ig. 2 eine graphische Darstellung eines Vergleiches für den Druckabfall in Rohrleitungen bei Förderung nach den bekannten und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren»

Zur Ausführung der Erfindung wird¹ von einer geeigneten Quelle, z.B. einem Vorratsbehälter 20, öl zugeführt. Das öl -wird in eins Rohrleitung 22 eingespeist und dtirch die Rohrleitung mittels einer Pumpe 24 bewegt. Urnuittelbar stromabv/ärts vom ölbehälter 20 mündet eine zweite Leibung 26 T-fÖrrriig in die'.Ölleitung. 22, Die zweite Leitung· 26 wird benutzt, um die wässerige Lösung des oberflächenaktiven Mittels dem öl in der Rohrleitung 22 zuzusetzen. Sine Viasserquelle und Quelle·des oberflächenaktiven Kittels 30 sind durch Rohrleitungen 32 und 34 ange schloss en, die sich stromauf v/ärts von einer Misch- und Dosiervorrichtung 36 zur Leitung 26 vereinigen. S brümungssteuerungsvorrichtungen, die allgemein t mit dem Bezugszeichen 33 und 35 versehen sind, steuern das Ausmaß des Zuflusses des Wassers und des oberflächenaktiven Mittels durch die Leitungen 32 bzw. 34. Dadurch kann eine gewünschte Konzentration der wässerigen Lösung des oberflächenaktiven Mittels, hergestellt und aufrecht erhalten werden. Irgendwelche geeigneten, an sich bekannten StrÖ-rrtungssteuerungsvorrich'lmngen können verwendet werden. Z.B. können DoGiorpumpen eingesetzt werden, um für einun geeigneten

109030/U30 bad

Zufluß des Wassers und des Oberflächenaktiven Mittels zu sorgen. Ein Ventil 50 ist stromabwärts von der Misch- und Dosiervorrichtung 36 angeordnet, so "daß' die Men,'_Lo der-wässerigen Lösung des oberflächenaktiven Mittels, welches" in die _# Ölleitung eingespeist wird, genau überwacht werden lcann. Am strornabwärtigen Ende der Rohrleitung 22 ist ein 'ürennbehälter 52 angeordnet, der über entsprechende Rohrleibungsanschlüsse verfügt, um das Gemisch aus öl und wässeriger Lösung des oberflächenaktiven Mittels aufzunehmen und zu trennen. Z.B. kann das Öl den Trennbehf.ilter durch die Leitung 54 verlassen, während die wässerige Lösung des oberflächenaktiven Mittels aus dem Behälter durch"die -Leitung 56 abgezogen wird«

Entsprechend der bevoraugten Ausführungsform der Erfindung wird das Öl in die Rohrleitung 22 mittels der Pumpe 24 eingespeist. Sine wässerige Lösung eines oberflächenaktiven Mittels wird ebenfalls in die Rohrleitung 22 an geeigneter Stelle eingeführt,. Diese Lösung wird in die Ölleitung an einem T-fÖrmigen Anschluß eingeführt, wie z.B. demjenigen, der durch das Rohr 26 bei seinem Anschluß an die Leitung gebildet wird. Anfänglich wird das wässerige Gemisch des oberflächenaktiven Mittels in solchen Mengen in die Ölleitung eingespeist, daß sich eine Öl-in-Wasser-Emulsion in der Rohrleitung bildet. Die Lösmng des oberflächenaktiven Mittels enthält vorzugsweise wenigstens 0,05 und insbesondere 0,1 VoI fi des oberflächenaktiven Mittels., bezogen auf das eingespeisbo Wasser, üJs empfiehlt sich, daß anfänglich die eingespeiste" wässerige Lösung des oberflächenaktiven Mibbels insgesamt etwa 25 5* der Gesamtfliissigkeit in der Rohrleitung ausmacht„■ "Daa Ausmaß der Einspeisung der Lo-

109830/1430

BAD ORIGINAL

des"oberflächenaktiven Mittels wird so eingestellt, dp.ß die -Menge der wasserigen Lösung, welche in die Rohrleitung eintritt, anfänglich gleich-etwa 25 V'-- des öls ausmacht, das durch die Rohrleitung fließt, so daß sich eine .Emulsion .-us 75 '/·> Öl und 25 '/' Wasser ergibt. \

",Din nicht ionisiertes pbor riächenaktives Mittel wird dem Was s er strom vor dem Zeitpunkt beigemischt, a,n dem das V/asser in das Öl hirie ingedrückt wird. Es ist -erwünscht, in ·■ der "Anfaiigsphu.se des erfindungsgemäß on- Verfahrens mit einer wenigstens 0,1 Vol. J auf we is enden wässerigen lösung des oberfl.^chenaktiven Mittels zu arbeiten, besonders bei hohen öl-¥ac>ser-Verhältnissen. Ύ/enn sich die lösung des oberfl äclienalctiven Mittels mit dem öl in der Rohrleitung vermischt, bildet sich eine-Öl-in-Wasser-Emulsion.. Die Öl-in-Wasser-Emulsion ist weniger"- zähflüssig als das öl selbst und kann daher erheblich leichter durch die Rohrleitung befördert werden. Nach Ήorsteilung der anfänglichen Öl-in-Wasser-Emulsion in der Rohrleitung-wird, die Vfassermenge,die in die Rohrleitung eingespeist wird, drastisch verringert. Es ist nur noch erforderlich, ausreichend Wasser in die Rohr- (

■p - - .

leitung einzuführen, um die Rohrleitungswandung zu benetzen und eine Schmierung für das öl beizubehalten und den verringerten Druckabfall in der'leitung aufrecht zu erhalten* Es hat sich dabei ergeben, daß eine Menge von nur 2 $ Wasser in die Rohrleitung eingespeist werden kann, um die gewünschten Ergebnisse aufrecht zu erhalten. Die Menge 'des oberflächenaktiven Mittels., das in das Wasser eingespeist werden soll, kann ebenfalls wesentlich verringert werden.

983Ü/1A3Ö

Eine Menge von nur 0,05 "VoI -$,"■ bezogen auf den Wass er gehalt, ißt v/irksam, um einen leichten Fluß des Rohöles durch die Rohrleitung zu erzielen. Da 2 f& der wässerigen Lösung des oberflächenaktiven Kittels nicht ausreicht, um eine Ul-in-WaGser-Sinulsion zu· b.'.ldetn, wird ajigenoramen, daß das v/asser die Wand der Rohrleitung überzieht und eine Gleitflüche für das Öl schafft. Es ist jedoch erforderlich, daß die Rohrleitung erst durch eine Anfangsmenge· einer. Gl-in-Wasser-Emulsion angefahren wird, wie oben beschrieben, und zwar vor dem Zeitpunkt, daß das Wasser auf den niedrigen Prozentsatz £ heruntergedrückt, wird. Die Vorteile einer Rohrleitungsförderung, mit nur 2 ^:fi Wasser im Rohöl sind offensichtlich. Z.B. ist ein großer Teil Wasser weniger zu befördern und am Endpunkt der Förderung abzuschneiden, und es wird in irgendeiner gegebenen Zeitspanne ein großer l'eil mehr Ql durch die Rohrleitung befördert,

G-ernäß der vorliegenden Erfindung wird ein Öl-in-Wasser- Gemisch anfänglich dadurch hergestellt, daß ein Rohöl mit einer verdünnten wässerigen Lösung eines oberflächenaktiven Mittels ™ gemischt wird. Me obere Ölgrenze der Mischung wird durch die gerinste Hen^e des Wassers bestimmtf die zur Bildung einer, kontinuierlichen Wasserphase erforderlich ist. IUr die meisten Öle liegt die obere Grenze bei etwa 85 bis 90 #, um in der Rohrleitung stabile Zustände zu erhalten. Demnach kann mit einer Wassermenge von nur 10 - 15 /■' eine kontinuierliche Wasserphase gebildet werden. Eo ist besonders wichtig, daß die anfängliche Mischung eine Öl-in-Wasser-Emulsion und. nicht eine Vtasser-in-ül-.!^!ulsion bildet, da die letztere sehr

'.■■■-.. -9-

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BAD OMGiNAL

unerwünschte Eigenschaften für die Verwendung nacli der vorliegenden Erfindung zeigt*

Eine wässerige Löamg des oberflächenaktiven Mittels wird zur Herstellung der gewünschten Mischung mit dem öl vermischt. Dabei kann, wie "betont wurde, die. viassermcnge anfänglich nur 10 - 15 "ρ betragen, obwohl es gewöhnlich vorzuziehen Ist, mit 20 - 2-5 -7» Wasser und 75 - 80'£ Rohöl zu beginnen. ".Das oberflächenaktive Kittel "wird .dem Wasser zugesetzt, bevor das "lasser mit dem öl vermischt wird» für die Erfindung v/erden nicht ionisierte oberflächenaktive Kittel verwendet. Für die Erfindung brauchbare nicht Ionisierte oberflächenaktive Fiiblol lassen sich na^ch Ihrer Bindung in fünf G-rundtypen einteilen, siehe auch "Emulsion Theory and Practice," von P. Becher, ACS Monograph, ίο. 16-2, 1965, Keinnold Publishers, !few. York. Diese fünf Typen umfassen die Ätherbindung, die Esterbindung, Amldbindung, gemischte Bindung und mohrfache Bindung, Besonders bxmiehbar für die vorliegende Erfindung sind nicht ionisierte oberflächenaktive MIttel mit Ätherbindimg. Die für die Verwendung In der vorliegenden Erfindung bevorzugten oberflächenaktiven Mittel v/erden aus einer G-ruppe ausgewählt, welche Verbindungen mit dten folgenden Formeln enthält:

Ti /

R₂

-10-

-ίο- ■.■■■■.■

Hier sind R, R.. und Rp = irgendeine ![ohlenwasjerstozfgruppe. und n> und n₂ = 4 bis 100.

Vie erwähnt, können andere oberflächenaktive iiiltel, wie ZoBo mit Ester- und Amidbindung, in der. vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die allgemeine- Formel für die Ester—.

bindung ist:

0
11

Hier" ist R = eine X^ettsäuregruppe und η = 4 bis 100.

Die allgemeine Formel für die oberflächenaktiven Mittel mit Amidbindung lautet:.

ο (σ^ττ ₂οΗ₂ο)_η η

R-C-O-H -

Hier ist R = irgendeine Kohlenwasserstoffgruppe und n.. und n_? = 4 bis 100. ' ' - .

Die bsonders bevorzugten nicht ionisierten οborflächenaktiven Mittel für die erfindungsgemäße Verwendung sind die Nonylphenoxypoly-(Äthylenoxy-)lthanole, Hervorragende Ergebnisse wurden mit oberflächenaktiven Mitteln erzielt, die 10 - 15 Mole Äthylenoxid pro Mol Honylphenol enthielten. Die-. 3eoberflächenaktiveu Mittel zeigen abnehmende Wasserlöslichkeit bei ansteigender ,-Temperatur* ßmulsionen, die mit diesen Typen der oberflächenaktiven Mittel gebildet worden sind,

-11-/U 30* "■ "' BAD

Vfeisen eine gute Stabilität bis zu 71P° C und eine "brauchbare Stabilität im Bereich von 71,0 - 79,3° G auf. Bei !Dem-per^turon im Bereich von 93,3°C trennen sich öl und Wasser schnell, und mit einer Schweretrennung kann ein niedriger './aßserreatbeataiid im Ol erzielt werden.

IjesonderB bevorzugte oberflächenaktive Mittel werden aus silier Gruppe .-aiogewühlt, in der die Verbiiidung die folgenden 3?ormeln h

R / S -0-(CH₂GH₂O)_nH
und

^R1
\

Hier ist R, R^ und R₂ = irgendein Alkylrest und η = 4 bis 100,

HacliDtehend v/ird eine Aufstellung besonders bevorzugter ober-'--<eiüelienaktitter Mittel gegeben.

-12-

10S830/U30 BAD

T ab e lie

Hersteller-Bezeichnung

450 550

IGEPAfc OA 650 IGEPlL CO 710 IGEÄAL 00 75O^ IGEpAI OO 850 IGl PAL OO 88? IGlPAL OO 990

IGHPAL DM 710 IGEpAL DM 970 DMEl

₁₂ ¹²

O H 12

14

°9^H19

2*4 Dinonyl-2-4 dinonyl-

• Hersteller-Mischungι chemisch, gleichartig wie IGEPAL GO 807

	6	-	1
	4	50
	9
ίο	- 1
	15
	20	11
	30
100
10

Geeignete oberflächenaktive Mittel mit Eeterbindung enthal ten Stoffe mit den folgenden allgemeinen

₁ ^

0 tt

I!

.und

109830/ U30

ORIGiNAL INSPECTED

In Tabelle II sind die .Ergebnisse niedergelegt, die durch verschiedene Kombinationen der Ül-Wasser-Verhältnisss, der oberflächenaktiven Mittel und der Prozentsätze■des oberflächenaktiven Mittels erzielt wurden, um förderfähige Emulsionen gemäß der Erfindung zu bilden. Die Ergebnisse zeigen, daß geeignete Mischungen mit Wasser gebildet werden können, das 0,05 $ des oberflächenaktiven Mittels, bezogen auf das zugefügte Wasser, enthält* Bs wird gewöhnlich jedoch vorgezogen, die Mischung mit wenigstens etwa 0,1 Vol»$ des oberflächenaktiven Mittels, bezogen auf das zugesetzte V/asser, zu bilden. Der Vorteil, der. sich durch Bildung des f örderf alt Igen Gemisches ergibt,, ist im Fall eines Boscan- " Rohöls ohne weiteres erkennbar«■Als typisch kann für reines Boscan-Rohöl eine Viskosität von 80,000 Oentipoisen bei 21,1° G angesehen v/erden. Die Viskosität einer Emulsion, die 75 $ Boecan-Rohöl und 25 # Wasser enthält, betrügt nur- 50 Oentipoisen bei 21,1^Ö 0. Die tabelle II zeigt die Eigenschaften verschiedener öeraisohe aus Boscan-Bohbl, V/asser und oberflächenaktiven Mitteln*

tabelle II

Huster ül/'/iasser - Ohem^Zusatz Mischungs- . WasBer^Rückötand Hr, Verhältnis v~l~ fSIilT* Viskosität in öl nach Trennung

Käme in Wasser ~*IT "ep" "bei 93,3 0, %

1	75/25	ϊ/25	CO 710	0,10	47*2	93 ,	•	11,7
2	75/25	>/25	αο 710	0*10	44,4	78	* 2,0
3	75/25	5/25	OA 630	O_f1O	46,7	55	• 10,8
4	75/25	15/25	CA 630	b_tio	42,2	67 ,	2,0
5	7		DM 970,	O_f1O	49,4	6,0	- 12,5
6			VH 97P	0,10	42,2	69	.· - "2,4
7	7		BMB	0,10	42,8	91	^r 10,5
8		DME	0,10	40,0	100	3,9
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	109110/1430
		ORlGiNAt INSPECTED

	T a	-14-	75/25	Name	e II	(Forts.)	dp	1644877	I
	ül/Wasser		75/25	KlW	ZuaatB	MischungB-	59
	b e 1 1	75/25	iTiy		Vislcosität	56	Wasser-Rückstand
Muster	Ohera.	• 80/20	11IW	VOJ.« f) In Wasser	⁰C	46	in öl naoh_nTrennung
Nr,	Verhältnis ™~	80/20	NIW	0,10	48,9	49	bei 93,3 C, $>
	„	75/25	ιφ	0,10	50,0	48
9	75/25	NtW	0,1$	46,7	11	10,6
10	80,20	niw\	0,10 *	52·, 8	43	2,1
11	85/15	IfIW	0,10	48,9	26	-.;—
12	80/20	iiltf/	0,05	47,8	- —	10,0
13	75/25	CO '710	0,05	48,9	97	—.-.
14	80/20	og 730	0,05	50,6	92	10,3;
15	75/25	φ 730	_0,0§ -	-.—»	147	11,0
16	80/20	CG/850	0,10	50,6	.142	—-. ■"
17	75/25	CO^ 850	0,10	46,1	187	10,2
18	80/20	σα/ 887	0,10	46,7	102	8,6
19	75/25	c£ 887	0,10	43,3	188	8,0 '
20	80/20	(/θ 436	0,10	43,9	104	11,9
21	80/20	OQ 436	0,10	44,4	149	12,0
22	75/25	0\| 630	0,10	57,2	48	12,0
23	80/20	DK 710	0,10	39,4	64	11,0
24	8O/2Q	lil 710	0,10	47,2	55	8,7
25.	80/20	DM 970	0,10	43,3	93	11,6
26	75/25	BfIE	0,10	48,9	159	8,0
27	75/25	IKW	0,10	48,9	68	9,0
28	75/25	iiiw	o,ib	46,7	72	10,5
29		Visao-	0,10	45,6	45	9,7
30	75/25]	1111	0,15	46,7		11,0
31	75/25J	Visöo- 1111	0,20	47,2	81	11,0
32	1	Visoo-	0,20	45,6	45	15,0
33	75/2*1	1111				—
34		Visco· 111 i	0,30	41,1,	95	-."" . ^:- - ·
	75/25	ι ι ι ι OO 730	0,05	42,2;
35		Visoo-		... ■ !	89
36		1111	0,05	43,3/
	CO 850	0,05
37		0,05	45,6

38	0,05

109830/U30 "^t5e

¹ * * *".■■■ QRiGiNAL INSPECTED

• -15-

Geeignete Ul-in-Wasser-Geraische sind auch mit einer Anzahl anderer Rohöle hergestellt worden. Die Tabelle III aeigt die Eigenschaften von Gemischen,, die mit California-Rohölen hergestellt worden sind, wobei Süßwasser und verschiedene oberflächenaktive Mittel verwendet worden sind» Die Oalifornia-Rohöle sind mit den Buchstaben Λ, B und C bezeichnet worden· Das Α-Rohöl hat eine API-Schwere von 12,17 und eine Viskosität von 14.000 Centipoisen bei 21,1° C* Das B-Rohöl hat eine API-Schwere von 12,17 und eine Viskosität von 19.000 Oentipoisen bei 21,1° 0» Das C-Rohöl hat eine API-Schwere von 10,15 und eine Viskosität von 70.000 Centipoisen bei 21,1° C.

Tabelle III '

Konzentration EmulBions- Rohöl Öl/Wasser- Chemischer des Haeafeees Viskosität

	Verhältnis	Zusate	in Wasser Vol. #	Temp.	Viskosität ep
B	75/25	NIW	0,10	36,7	20
B	75/25	CO 850	0,10	37,2	75
B	75/25	DM 710	0,10 i.	36,1	24
A	75/25	NIW	0,10	—	—
A	75/25	CO 850	0,10	47.2	17
A	75/25	DH 710	0,10	36,7	20
C	75/25	NIW	0,10	—	—
C	75/25	CO 850	0,10	37,8	25
C	75/25	DH 710	0,10	■Ml Mk	«MM-

In Tabelle IT eind die Eigenschaften von Geraischen dargestellt, die mit den Galifornia-RohÖlen Λ, B und C unter Verwendung

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wässeriger Lösungen erzielt wurden, welche IGEPAL GO 850 enthalten« Wie die Tabelle zeigt, sind die Gemische sowohl mit Süßwasser ale auch mit Lagerstattenwasser hergestellt worden. Geeignete Gemische wurden mit 0,04 VoI $ des oberflächenaktiven Mittels hergestellt·

Tabelle IY

Rohöl	Öl/Waseer- Verhältnis	Wasser	Konzentration des Zusatzes in V/asser Vol. $ ;	Emulsions- Viskosität Temp. Viskosit ät ⁰O Cp	97
B	75/25	gefördert	0,10	35,6	13
A	75/25	gefördert	0,10	37,8	—
σ	75/25	gefördert	0,10	«to Ml	19
A	75/25	Süßwasser	0,10	43,3	15
A	75/25	Süßwasser	0,08	57,8	35
A	•75/25	Süßwasser	0,06	28,9	12
A	75/25	Süßwasser	0,04	37,8
A	75/25	Süßwasser	0,02	MM«»	*wmmm*
A	75/25	Süßwasser	0,01	MM	14
A	75/25	gefördert	0,10	54 > 4	9 - - ^s
A	75/25	* gefördert	0,08	35,9
A	75/25	gefördert	0,04	56,1	23
A	75/25	Süßwasser	0,06	27,8

Die in den Tabellen IX, III und IV eusammengeeteilten Daten zeigen deutlich, daß eine ganz bedeutende Verbesserung der Viskosität dadurch erreicht werden kann, daß Öl-und Wasser-Gemische aus den zähflüssigen Rohölen gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet werden. Wie oben betont wurde, ist das

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obere anfänglich© Öl-Waaser-Verhtiltnia durchdie Wassermenge begrenzt, die benötigt wird» um eine geeignete öl-rin-Etnuleion für die RohrleiimngalJefördejmng herziiStellenV Die obere Grenae fttr das öl liegt bei de» meisten ÖQiaieöhen aus oberflächenaktiver lösung und Rohöl zwischen etwa 85 und'90 # Demnach liegt die geringste Wasaettnenge, die anfänglich gemäß der Erfindung verwendet werden muß» gewöhnlich zwischen 10 und 15 'p* nachdem eine Strömung ntit geringem Druckabfall eintritt _t kann das Wasser auf eine solche Menge verringtrii werden, die erforderlich ist» um die Wandung der Rohrleitung mit Wasser benetzt sau halten, Bie Tabelle ?aeigt die Wirkung, wenn der Wassergehalt in dem wässerigen oberflächenaktiven Gemisch allmählich verringert wird. Das für tabelle V verwendete Rohöl war ein California-Rohöl A, das auf 60° 0 gehalten wurde· Die wässerige lösung bestand aus 0,1 VoI. $ IGBPAIf 00 850 in Iiagerstättenwasser bei 22,2° 0. Ss iseigt sich, daß die öl-in-Wasser-Bßulsio'nen aus den 75 ϊ 25 bis 85 ϊ 15-öemischen gebildet wurden, da diese Gemische wässerig naß waren und elektirsehe leitfähigkeit hatten·

Tabelle

Öl/Weaser-Verhältnis

Wässerig nasse Wand

leitfähig

Dispergiert in Wasser ^fi<iliol

75/25 80/20 85/15 90/10 95/5

Ja Ja Hein Nein

Ja . Ja
langsam

nein Hein langsam

Hein I sehr langsam langsam Hein« sehr langsam langsam

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ORSGlNAL SUSPECTED

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Tabelle VI unten zeigt die Wirkung» v/enn das ül-Wasser-Verhältnis in Gemischen aus California-Rohöl ©verändert wird* Das D-Rohöl hatte eine Temperatur von 43,3° O und wurde mit einer wässerigen lösung des oberflächenaktiven Mittels gemischt, die aus 0,1 VoI $ Wi 970 bei 22,2° O gebildet worden war_f

llbeUe Ώ

Öl/Wasser- Verhöltnis	Wässerig nasse Wand	m m Elekt. leitfähig	Bispergiert in Wasser Toluol	nein
75/25	Ja	Ja	Ja	nein
80/20	Ja	Ja - . -	Ja	nein
85/15	Ja	Ja	Ja	nein
90/10	Ja	Ja	Ja	Ja
95/5	Hein	Hoin	Nein

Die in Tabellen V und VI angegebenen Daten aeigen, daß die obere anfängliche Grenze für das Öl in den meisten Gemischen aus wässeriger lösung und Rohöl zwischen etwa 85 und 90 5« liegt, um ©in geeignetes Gemisch für die Rohrleitungsförderung zu bilden. Nachdem einjStrömung bei niedrigem Druckabfall anfänglich hergestellt worden ist_f kann die Menge des Wassers auf &%nen sehr niedrigen Wert verringert werden* Die angegebenen D^tten lassen Jedoch erkennen» daß anfänglioh die Wasserraen^egroß genug sein muß, ψ& eine Öl~in-Waaser-Emulsion zu bilden. i

Ee ist festgestellt werden, daß das Wasser, mit welchem die ; öeraisohe nach der vorliegenden Erfindung gebildet werden können, nicht auf destilliertes oder Trinkwasser beschränkt

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en Hittel wer-

iet. Die nicht ionisierten oberflächenaktiven den nicht durch Salze beeinflußt, die im Uasser gelöst sind· Daher kann Foi*mationswas3cr und selbst Seewasser verwendet werden, um Gemische gemäß der vorliegenden Erfindung zu bilden» Für den Feldbetrieb ist.dieses eine besondere günstige Eigenschaftι da es unwirtschaftlich sein kann, große Mengen von verhältnismäßig .BÜßem Wasser zur Verwendung nach dem Verfahren bereitzustellen. Die !Tabelle VII zeigt die Eigenschaften eines Gemisches aus Boscan-Rohö'l und wässeriger IjUsung des oberflächenaktiven Mittels, für die 100 # Seewasser verwendet wurde, liit verschiedenen oberflächenaktiven Mitteln und mit Seewaseer, das unmittelbar aus dem Ozean bei Huntington Beach, OaI., entnommen wurde, wurden zwei Emulsionen gebildet«

gab ell e VII

Öl/Wasser-Verhältnis Öl-Temperatur, ⁰C
Seewasser-Temperatur, ⁰C oberflächenaktives Mittel

Konzentration deB oberfl«-akt· Mittels in Seewasser, Vol# ?6 Diepergiert in Wasser Blektr. leitfähig
Emulsionsviskoβität

Trennung nach einstündigem Abstehen bei 93,3° 0, Vol. £ des im ül zurückbleibenden Wassers

75/25	75/25
60,0	35,0
IP,o	5,0
GO 730	Visco 1111
0,1	0,1
Ja	Ja
Ja	Ja
183 cp bei 36,7° C	Unter 200

3,8

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OFUGiNAL IKS7ECTED

Für die vorliegende Erfindung werden die anfänglichen Emulsionen vorzugsweise dadurch hergestellt, daß eine verdünnte wässerige Lösung des oberflächenaktiven Kittels mit einem Rohöl vermischt wird. Die wässerige Lösung wird vorzugsweise mit dem Rohöl in dem gewünschten Verhältnis in einer Rohrleitung gemischt. Die Lösung des oberflächenaktiven Mittels wird am besten dem Rohöl in der Rohrleitung über einen T-fcrmigen Anschluss zugesetzt, der entweder stromauf oder stromabwärts von der Pugpe liegt. Die Vermischung der Ströme führt dazu, daß sich schnell eine Ül-in-Wasser-Emulsion bildet. Die Menge des Wassers und des oberflächenaktiven Kittels kann erheblich verringert werden, wenn eine Abnahme des Druckabfalles in der Rohrleitung bemerkt wird.

Nach anfänglicher Herstellung der Emulsion in der Rohrleitung tritt eine Abnahme des Druckabfalles in der Leitung auf. Fig. 2 zeigt die Druckabfallbedingungen in einer Rohrleitung bei Betrieb nach dem Stand der Technik und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die rasche Einstellung des Druckes nach Bildiing der Öl-Wasser-Emulsion entsprechend den durch die Erfindung gegebenen Lehren bildet das Signal, den Gehalt an eingespeistem Wasser auf einen Viert zu verringern, der ausreicht, uij die Rohrleitungswandungen benetzt zu halten. Die wässerige Lösung des oberflächenaktiven Mittels, die in die Leitung gedrückt wird, kann auf 2 io des gesamten Flusses in der Leitung verringert werden.

Am stromabwärtigen Ende der Rohrleitung ist ein Abscheide— Behälter vorgesehen, um das öl und das Wasser zu trennen»

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Es ist festgestellt worden, daJ5 die wässerige Lösung des oberflächenaktiven Mittels vom öl in einem brauchbaren Ausmaß in einem Trennbehalter abgeschieden werden kann, in welchem die Temperatur auf etwa 48,9 - 60° 0 gehalten wird, Für einige fi-emiache aus Cl und wässeriger Lösung ist es erwünscht, daß die Temperatur etwas höher,ist, z,B, in der Größenordnung von 82,2° 0»

'Lei einem bestimmten Anwendungsfall für das erfindungsgemäße Verfahren wurde ein Rohöl vom Boscan-Typ durch eine 731,5 m lange 6"-Leitung mittels einer Worthington Duplex 4,5" x 10"-Pumpe gepumpt. Als oberflächenaktives Mittel wurde Visco 1111 verwendet, Visco 1111 ist ein handelsübliches Erzeug- ■ nis der E'irma Jialco und ΰΐη G-emisch aus nicht !ionisierten oberflächenaktiven ϊΊί bein des Honylphenoxypoly-(Äthylenoxy-) Äthanol-Typs mit der allgemeinen Formel

R - /~\ -0- (Gh₂OH₂O) _nII

in der R ein Alkylrest und η gleich der Anzahl der LoIe des Athylenoxida ist.

Anfänglich wurde da3 öl-in-V/asser-Vorhältnis in dei* Rohrleitung auf 75 : 25 eingestellt und aufrechterhalten, i-robei die■ "tfassermenee 0,1 fi Visco 1111 enthielt. Die Tomporatur des BoQcan-Rohöls sollte weniger als etwa 79,3° G sein. Sobald die wässerige Losung des oberflächenaktiven liittels dem Öl in-der Kohrloitung zugeaetat vmrde, bildet sich eine ül-in-Viasßer-Ei'iuldion, und der Strömungsdruckabfall nahm ab«

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Gemäß dor Erfindung wurde aufgrund der Abnahme des Austrittsleitungsdruckes der -Wasseranteil allmählich auf etwa 2 fo verringert, w'.-ihrend der Gehalt an oberflächenak-• tiven Mitteln auf etwa. 0,065 Vol. & herabgesetzt wurde. Die Reibungsverlusbe erreichten einen Kleinstwert, siehe Tabelle YIII unten.

Tabelle* VJII

Pumpen mit Pumpen m. Pumpen m. Pumpen m. normalem ',fasner & normalem Wasser & Rohöl Visco 1111 Rohöl Visco 11111

Pumpenleistung in BPD (Menge pro Zeit)	700	700	2400	2400
Abgabedruck PSI	450	210	1000	240
Gesamtleistungs verlust PSI	250	10	800	40
Max.beobachteter An fahrdruck PSI	550	250	1200	450
Durchschnitti,erfor derlicher Anfahrdruck PSI	350	50	1000	250
Temperatur ⁰O	29,4	29,4	29,4	29,4
Gesamtwasser %	2	4	2	4
Vol. # Visco 1111 in Wasser		0.065

(PSI = pounds per square inch =0,07 kg/cm^)

nachdem in der Rohrleitung eine Strömung mit verringerter Reibung hergestellt und das Wasser auf etwa 2 ^:/> der gesamten Flußmenge verringert worden ist, kann die Leitung stillgelegt werden, und die Strömung mit einem verhältnismäßig geringen Anfahrdruck wieder hergestellt werden. Diese Daten ergeben

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BAD ORIGINAL

οich auch aus der Tabelle YIII und Pig. 2. Ss ist zu beachten, daß· das hier benutzte 'ßoscan-Rohöl einen 2/*-igen Wasserrerjtgehult aufwies. Dieses Wasser fand sich im Rohöl vor der Vermischung mit der wässerigen Lösung des oberflächenaktiven Mittels, und es wird angenommen, daß die Lösung des oberflHchenaktiven Mittels sich nicht mit dem Lagerstiittenwasser im Rohöl vermischte« Wie oben erwähnt,wurde, wird angenommen, daß öie Lösung des oberflächenaktiven I-iittels die Innenwand der Rohrleitung überdeckt und dem Ul ermöglicht, d\irch die Rohrleitung tit sehr wesentlich verringertem Fließwiderstand hinourelipmgleiten, Daher kann, nachdem die Rohr- * leitung behandelt worden ist, die in die Leitung einzudrückende Lösung des oberflächenaktiven Kittels wesentlich verringert werden. In einem Fall wurde, nachdem eine Strömung bei niedrigem Druckabfall gemäß der Erfindung hergestellt worden, das Eindrücken der Lösung des oberflächenaktiven Mittels in die Rohrleitung vollständig für zwei Tage beendet. Während dieser Zeit blieben die verbesserten Fließbedingungen erhalten. Am Ende dieser Zeit wurde wiederum Wasser, das oberflächenaktives Mittel enthielt, in kleinen Mengen in die Rohrleitung eingedrückt. Daher liegt es auch im Rahmen der ' Erfindung, in eine Rohrleitung Gemische aus öl und oberflächenaktiver Lösung einzuschalten, um einen Fluß mit niedriger ViscoQitat herzustellen, umi dann Rohöl durch die Leitung zu bewegen, ohne für eine bestimmte Zeitdauer oberflächenaktive Lösung einzuspeisen. Wenn es erwünscht ist, natürliches Rohöl ohne zusätzliches Wasser zu befördern, ist ein Anrugungnverfahren möglich, bei welchem oberflächenaktive

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Lösung periodisch in eine Rohrleitung eingeschaltet in die natürliches Rohöl während der Hauptzeit eingedrückt wird. Die verhältnismäßig kleinen Mengen des Gemisches aus Öl und oberflächenaktiver Lösung können am Bnde der Rohrleitung Kur Sonderbehandlung abgeschieden werden, falls erforderlich, während das dazwischengeschaltete, unvermischte natürliche Rohöl normal behandelt werden kann.

-25- -Pf 11 entanspr-U ehe -

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Claims

Patent a η.3 ρ r ü σ h e

1, Verfahren zum Befördern von Rohöl durch eine Rohrleitung, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Rohrleitung eine wässerige Lösung eines nicht ionisierten oberflächenaktiven Mittels eingespeist wird, wobei die Konzentration des oberflächenaktiven Mittels in der Losung wenigstens ausreicht, um das Rohöl zur Emulgierung in der Lösung zu veranlassen, und daß ül in die Rohrleitung eingeführt und in Kontakt mit wenigstens einem Teil der Lösung gebracht wird, urn eine Abnahme des Strömimgsdruokabfalles in der Rohrleitung zu bewirken, wonach die Menge der in die Fahrleitung eingedrückten oberflächenaktiven Lösung

• auf weniger als 5 'ß> des Rohöles verringert wird, das gleichzeitig in die Rohrleitung eingespeist wird, um die Verringerung des Strömungsdruckabfalles in der Rohrleitung auf einen niedrigen Wert zu halten, und das öl und die oberflächenaktive Lösung durch die Rohrleitung zu bewegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Rohöls geringer als 79,3° 0 ist, wenn das Rohöl anfanglich mit der oberflächenaktiven Lösung in Kontakt gebracht wird.

3, Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die loberfläohenaktive Lösung etwa 0,1 VoI, "/> des nicht ionisierten oberflächenaktiven Mittels enthält,

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4β Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gelee-inaeichnet, daß die oberflächenaktive Lösung, die eingespeist wird, auf etwa 2 )'■> des gleichzeitig in die Rohrleitung eingespeisten Rohöles verringert wird,

5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klenge des oberilKchenakfcLven Libtels auf etwa 0,065 VoI₈ ^c/o des zugesetzten Nassers verringert wird·

6. Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurcu gekennzeichnet, daß, nachdem die oberflächenaktive Lösung in die Rohrleitung einge.'3peist worden if3t, ura anfänglich die Abnehme des Strömungsdruckabfalles herzustellen, die Einspeisung,angehalten wird, während unvermischtes natürliches Rohöl weiter durch die Rohrleitung gepumpt wird, w"hrend der Druckabfall in der Rohrleitung sich auf dem niedrigen Wert befindet.

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