KR900005084B1 - 점성 수중(水中)탄화수소 에멀젼 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

점성 수중(水中)탄화수소 에멀젼

제1도는 본 발명에 의한 전체 공정의 계통도를 개략적으로 예시한 것임.

제2도는 수중탄화수소 에멀젼 형성을 위한 제1 실시형태를 예시한 것임.

제3도는 수중탄화수소 에멀젼 형성을 위한 제2 실시형태를 예시한 것임.

제4도는 수중탄화수소 에멀젼 형성을 위한 제3 실시형태를 예시한 것임.

제5도는 본 발명에 의한 수중탄화수소 에멀젼의 파괴공정을 개략적으로 예시한 것임.

제6도 내지 제12도는 수중탄화수소 에멀젼의 파괴에 미치는 염 농도, 온도 및 유화제 제거의 효과를 예시하는 그래프임.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 설비 12 : 유정

16 : 플로우스테이션 20 : 탈가스 단위

28,36,42,42',110,116,118,120,122 : 라인

44,44',44" : 유정케이싱 46,46' : 펌프

48,48' : 생산관 18,20,50,50',50" : 정적 혼합기

52,52',52" : 송출 라인 54 : 첵 밸브

56 : 펌프 케이싱 112 : 가열기

114 : 분리기

가연 연료로서 유용한, 점성 탄화수소로부터의 수중(水中)탄화수소 에멀젼의 제조를 취급하고 있는 가장 적절한 관련 선행 기술로는 영국 특허 제974042호 및 미합중국 특허 제4618348호가 있다. 수중유(o/w) 및 유중수(w/o) 유형의 탄화수소/물 에멀젼 연소를 취급하고 있는 또 다른 선행 기술 특허로는 미합중국 특허 제3958915호, 동 제4273611호, 동 제4382802호, 동 제3352109호, 동 제3490237호 및 동 제4084940호가 있다.

수중탄화수소 에멀젼의 제조 및 수송을 취급하고 있는 적절한 선행 기술 특허로는 미합중국 특허 제3380531호, 동 제3487844호, 동 제3006354호, 동 제3425429호, 동 제3467195호, 동 제4239052호 및 동 제4249554호가 있다.

o/w 및(또는) w/o유형의 수중탄화수소 에멀젼을 취급하고 있는 기타 공지된 선행 기술로는 다음과 같은 것들이 있다. 알.이.배렛(R.E.Barrett)등의 "Design, Construction and Preliminary Combustion Trials of a Rig to Evaluate Residual Fuel-Oil/Water Emulsions", 오하이오주 칼럼버스 소재의 Battelle M.I., PB-214260, 1970년 7월 15일 ; 알. 헬리온(R. Helion) 등의 "Reduction of Flue Gas Emissions by Burning Fuel-Oil-Water Emulsion", VGB Kraftwerkstechnik, 1975년, 55(2), 88-93, [59-Air Pollution, Ind. Hyg, 제84권, 1976년, 제335페이지 ; 84:78995G] ; 엔. 모리아마(N. Moriyama) 등의 "Emulsifying Agents for Oil-In-Water Type Emulsion Fuels", 1976년 6월 11일 특허 출원 제76-68, 530호에 근거한 일본국 특허 공개 제77-151305호, 1977년 12월 15일[51-Fossil Fuels, 제80권, 1978년, 제145페이지, 89:8710q] ; 에이. 이와마(A. Iwama)의 "Single Droplet Combustions of Emulsified Hydrocarbon Fuels, Ⅱ. Comparison of Combustion Characteristics Between O/W and W/O Emulsions", 넨료 교까이시 1979년, 58(632) : 1041-54(일본국) [Chem. Abstr. 제93권, 1980, 제204페이지, 93:50075u]; 로센베르크(Rosenberg) 등의 "Interaction of Acinetobacter RAG-1, Emulsan with Hydrocarbons" in Advances in Biotechnology, 제Ⅲ권, 캐나다 런던에서 1980년 7월 20-25일에 개최된 Fermentation Products, Proceedings of the VIth International Fermentation Symposium, 제461-466페이지(M. Moo-Young, Ed., 1981년) ; 와이. 무라까미(Y. Murakami) 등의 "Burning of Emulsified Oil Waste", 오오사까 고교 기쥬쓰 시껜쇼기호 1972년, 23(3), 184-8[Chem. Abstr. 제78권, 1973년, 제222페이지, 61800t] ; 에이취. 루데비그(H. Ludewing)의 "Hydrocarbon-Emulsifiedr-Water Emulsion", 1978년 7월 8일자 특허 출원 제148658호에 근거한 독일 연방공화국 특허 제93,398호, 1972년 10월 20일[Chem. Abst. 제80권, 1974, 제150페이지, 8553ly] ; 케이. 엔즈만(K. Enzmann) 등의 "Preparation of Fuel of Oil-In-Water Emulsions for Combustion", Univcrsal'n Dezintegratiorn Aktivatsiya Tallin 1980, 82-6, (Russ.), Ref. Zh. Khim 1980, Abstr. 14P334[51-Fossi]Fuels 제93권, 1980, 제147페이지, 93:170678q]; 오. 네우메이스테르(O. Neumeister)등의 "Method and Apparatus for Preparing Fuel-Water Emulsions", 1983년 7월 29일자 특허 출원 제253527호에 근거한 1985년 1월 2일자 독일연방공화국 특허 DD216863; 알. DL. 배렛(R. E. Barvett)등의 "Residual Fuel Oil-Water Emulsions", 오하이주 칼럼버스 소재의 Battelle M. I., PB-189076, 1970년 1월 12일.

본 발명은 점성 탄화수소 물질을 회수 및(또는) 처리하고, 이를 추가 처리를 위한 수중탄화수소 에멀젼으로 조절하는 방법에 관한 것이다.

캐나다, 소비에트연방, 미합중국, 중공 및 베네주엘라에서 발견된 저중량 점성 탄화수소는 점성적으로 실온에서 10,000 내지 500,000이상의 점도와 12미만의 API비중을 갖는 액체이다. 현재 이들 탄화수소는 기계적 펌핑과 조합된 증기분사에 의해서, 또는 기계적 펌핑 그 자체에 의해서 또는 채광 기술에 의해 생산된다. 이들은 점성 탄화수소의 특성으로 인하여 현 시장에서의 용도가 한정된다. 이들 시판중인 자원들을 개발하기 위하여 점성 탄화수소를 각종 제품의 생산 및(또는) 사용을 위한 원료로서 시판 사용될 수 있도록 회수, 처리 및 수송하는 방법의 제공이 상당히 요망된다.

그리하여, 본 발명의 주요 목적은 수중타화수소 에멀젼의 형성, 처리, 수송 및 최종 사용 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가 목적 및 잇점은 이후 명백해질 것이다.

본 발명은 점성 탄화수소의 회수, 처리, 수송 및 사용방법에 관한 것이다.

본 명세서에서 사용된 "점성탄화수소"란 용어는 50℃(122℉)의 온도에서 100센티포이즈 이상의 점도와, 16이하의。API비중과, 높은 금속 함량, 높은 황 함량, 높은 아스팔텐(asphaltene) 함량 및(또는) 높은 유동점을 특징으로 하는, 천연적으로 존재하는 임의의 원유 또는 역청을 의미한다. 천연적으로 존재하는 원유 또는 역청을 제조하는 동안 최종 에멀젼화 제품 중에 바람직하지 못한 원소를 함유하는 형성수(formation water)가 함께 생선된다.

본 발명은 천연적으로 존재하는 점성 탄화수소 물질로부터 유화제를 사용하여, 적어도 15중량%의 물 함량과, 50℃에서 5000센티포이즈 이하의 점도와 300미크론 이하의 유적 크기를 특징으로 하는 1차 수중탄화수소 에멀젼(이후, 1차 에멀젼이라 칭함)을 제공한 후, 필요에 따라서 상기 1차 수중탄화수소 에멀젼을 약 35℃(95℉)정도의 낮은 온도와 적어도 약 13.6기압(20psig)의 압력 하에서, 1차 에멀젼 1배럴 당 가스 5std.ft³, 적합하기로는 2std.ft³미만의 가스 함량을 갖는 탈가스된 수중탄화수소 에멀젼의 탈가스 효율을 얻도록 탈가스하고, 상기 탈가스된 수중탄화수소 에멀젼을 얻기 위해 90% 이상의 상기 수중탄화수소 에멀젼의 수중탄화수소 상간의 밀도차를 온도 T(여기에서, 온도 T는 15℃이상, 1차 수중탄화수소 에멀젼의 형성에 사용된 상기 유화제의 흐림점 이하의 온도임)에서, 2×10^-3g/㎠이상이 되도록 조절한 다음, 상기 밀도를 조절한 수중탄화수소 에멀젼을 분리기 중에서 상기 온도 T에서 파괴시키고, 상기 분리된 천연적으로 존재하는 탄화수소 물질을 회수한 후, 상기 분리된 천연적으로 존재하는 물질을 유화제를 사용하여 제에멀젼화하고, 추가로 이를 추가 처리를 위해 수송에 적합한 안정한 2차 수중탄화수소 에멀젼(이하, 상표명 ORIMULSION^TM로 시판되고 있는 시판에멀젼으로 칭함)을 얻도록 조절한 다음, 상기 2차 수중탄화수소 에멀젼을 수송하는 단계로 되는 추가 처리를 위한 천연적으로 존재하는 점성 탄화수소 물질의 제조 방법에 관한 것이다. 1차 에멀젼의 파괴 및 시판 ORIMULSION^TM제품의 재형성은 본 발명의 중요한 일면이 된다.

상기한 바와같이, 천연 역청 및(또는) 원유와 함께 형성수가 생성되는데, 그 결과 에멀젼 특징을 유정 현장에서 조절하기가 어렵다. 1차 에멀젼을 파괴시킴으로써 그후 ORIMULSION^TM제품이 형성되고, 이를 제품의 최종 용도에 따라 조절할 수 있다. 공정의 파괴 단계로부터 회수된 물과 유화제는 재순환시켜 1차 에멀젼을 유정에서 형성하거나, 또는 필요에 따라서 재형성 단계에서 부분적으로 사용될 수 있다. 시판중인 에멀젼의 추가 조건 조절 단계로는 낮은 황 산화물 배출을 유지하면서 연소시킬수 있는 연료를 생산하는 동안이나 또는 잔류산물로서 추가로 정제하는 동안에 조절하는 것이 포함될 수 있다.

또한, 본 발명에는 천연적으로 존재하는 점성 탄화수소로부터 유화제를 사용하여, 적어도 15중량%의 물함량, 약 50℃(122℉)에서 5000센티포이즈 이하의 점도 및 300미크론 이하의 유적 크기를 특징으로 하는 1차 수중탄화수소 에멀젼을 형성하고, 필요에 따라서 상기 1차 수중탄화수소 에멀젼을 약 35℃(94℉)정도의 낮은 온도와 적어도 약 13.6기압(20psig)의 압력하에서 1차 에멀젼 1배럴 당 가스 5std.ft³, 적합하기로는 2std.ft³미만의 가스 함량을 갖는 탈가스된 수중탄화수소 에멀젼을 생산하기위해 90% 이상의 수중탄화수소 에멀젼 탈가스 효율을 얻도록 탈가스하는 단계로 되는 추가 처리 공정을 위한 천연적으로 존재하는 점성 탄화수소 물질을 회수하는 방법이 포함된다.

본 발명에는 또한 상기 수중탄화수소 에멀젼의 수중탄화수소 상간의 밀도차를 온도 T(여기에서, 온도 T는 150℃이상, 상기 1차 수중탄화수소 에멀젼의 형성에 사용된 유화제의 흐림점 이하의 온도임)에서 2×10^-3g/㎠ 이상이 되도록 조절하고, 상기 밀도를 조절한 수중탄화수소 에멀젼을 분리기 중에서 상기 온도 T에서 파괴시킨 후, 분리된 상기 천연적으로 존재하는 탄화수소 물질을 회수하고, 상기 분리된 천연적으로 존재하는 탄화수소 물질을 유화제를 사용하여 재에멀젼화시킨 다음, 이를 수송에 적합한 안정한 상업용 수중탄화수소 에멀젼을 생산하기 위해 추가 처리공정 중에서 조절하는 단계로 되는 수중탄화수소 에멀젼의 파괴 방법이 포함된다. 파괴된 에멀젼은 형성수의 재순환과 두 상들, 즉 탄화수소와 재순환된 형성수 간의 유화제 분배를 고려한다.

재순환된 형성수와 분리된 오일 중에 계면활성제 중의 일부가 남아 있다는 사실은 추가 에멀젼 형성시 계면활성제의 보충이 필요함을 의미한다.

본 발명은 천연 광상으로부터 점성 탄화수소 물질을 회수하고, 이를 추가 공정을 위한 수중탄화수소 에멀젼으로 조절하는 방법에 관한 것이다.

사실상, 유전은 지면으로부터 점성 탄화수소를 제거해야 하는 다수의 깊은 유정으로 된다. 저장소의 특성에 따라, 점성 탄화수소를 추출해 내는데 상이한 리프팅 메카니즘을 사용할 수 있다. 예를 들면, 일부 유정은 저장물을 흡수하기 위해 스팀을 분사하여 기계적 펌핑에 의해 점성 물질을 회수 및 리프팅을 보조할 수 있다. 다른 저장소는 단순히 깊은 유정 펌프만을 필요로 할 수도 있고, 또 다른 저장소는 점성 물질을 리프팅하기 위해 다운홀(downhole) 수중탄화수소 에멀젼 형성이 적합할 수 있다. 대부분의 경우에는 이들 방법을 혼용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 의해면 에멀젼의 점도 잇점을 얻기 위해서 가능한 한 유정의 근접지에서 에멀젼을 형성하는 것이 바람직하다.

제1도는 본 발명에 의한, 유정으로부터 최종 사용자에게로의 생산 설비에 대한 계통도를 개략적으로 도식화한 설명도이다. 설비(10)은 지면으로부터 천연적으로 존재하는 점성 탄화수소 물질을 추출해내기 위해 깊은 유정 펌프(14) 등을 갖는 다수의 작동 유정(12)을 이용한다. 본 발명에 의한 점성 물질은 다음과 같은 화학적 및 물리적 특성을 갖는다. 78.2 내지 85.5중량%의 C, 9.0 내지 10.8중량%의 H, 0.26 내지 1.1중량%의 O, 0.50 내지 0.70중량%의 N, 2.00 내지 4.50중량%의 S, 0.05 내지 0.33중량%의 회분, 50 내지 1000ppm의 바나듐, 20 내지 500ppm의 니켈, 5 내지 100ppm의 철, 10 내지 500ppm의 나트륨, -5.0 내지 16.0의。API의 비중, 50℃(122℉)에서 100 내지 5,000,000의 점도(cSt), 약 98.9℃(210℉)에서 10 내지 16,000의 점도(cSt), 15,000 내지 19,000의 LHV(BTU/LB) 및 5.0 내지 25.0중량%의 아스팔텐. 유정으로부터 회수된 점성 물질은 모든 유정으로부터의 물질을 수집하는 플로우 스테이션(16)에 공급된다. 수집된 물질은 이어서 추가 처리를 위해 탈가스 단위(20)를 통과시킬 수 있다. 균일한 수중탄화수소 에멀젼이 탈가스단위에 공급될 수 있도록 정적 혼합기(18)을 탈가스 단위의 상류에 제공한다. 본 발명에 의하면, 탈가스된 1차 에멀젼은 그후 파괴되고(22), 이어서 재형성되어(24), 특수한 최종 용도에 맞게 조절된다. 재형성에 사용된 유화제(26)과 첨가제(28)은 하기한 바와 같이, 에멀젼의 특수한 최종 용도에 따라 결정된다.

이어서, 재형성된 안정한 에멀젼은 연소(32) 또는 추가 정제(34)를 위해 수송(30)된다. 상기한 바와 같이, 1차 에멀젼의 파괴 및 시판 ORIMULSION^TM제품의 재형성은 본 발명의 중요한 일면이 된다. 상기한 바와 같이, 형성수가 천연 역청 및(또는) 원유와 함께 생성되는데, 그 결과 에멀젼 특성을 유정 현장에서 조절하기가 어렵다.

이어서 1차 에멀젼을 파괴시킴으로써 ORIMULSION^TM제품이 생성되고, 제품의 최종 용도에 맞게 조절할 수 있다. 공정의 파괴 단계로부터 회수된 물과 유화제는 라인(36)을 통하여 유정 현장에서 1차 에멀젼을 생성하기 위해 재순환되거나 또는 적합하기로는 재생산 단계에서 부분적으로 사용될 수 있다.

본 발명에 의하면, 추가 처리를 위해 탈가스 단위에 공급된 물질은 다음과 같은 특성을 갖는 수중탄화수소 에멀젼 형태이어야 한다. 즉, 적어도 15중량%의 물 함량, 약 50℃에서 5000센티포이즈 이하의 점도와 300미크론 이하의 유적 크기, 상기한 특성을 갖는 수중탄화수소 에멀젼은 효과적으로 탈가스 될 수 있음이 발견되었다. 에멀젼의 점도가 약 50℃에서 5000센티포이즈를 초과하는 경우에는 효과적으로 탈가스될 수 없다. 마찬가지로, 유적 크기가 300미크론을 초과하는 경우에는 가스가 유적내에 포획되어 탈가스 효율이 감소된다.

본 발명의 방법은 추가 처리를 위해 탈가스 단위에 공급된 적당한 수중탄화수소 에멀젼이 되도록 고안되었다. 본 발명에 의하면, 에멀젼은 유정 및 생산되는 점성 탄화수소의 특성에 따라 여러 위치에서 형성될 수 있다. 에멀젼의 초기 형성은 다운홀, 유정 헤드, 플로우 스테이션 또는 이를 3개의 조합에서 일어날 수 있다. 예를 들면, 스팀이 유정 저장물 내로 분산된 경우에 스팀 흡수 사이클 직후의 데드 오일(dead oil) 온도는 너무 높아서 다운홀을 효과적으로 형성하기가 불가능하다. 다른 경우에는 원유의 점도가 스팀 분사 또는 에멀젼 형성을 필요로 하지 않고 플로우 스테이션으로의 펌핑을 고려할 수 있다. 또한 개개의 유정으로부터의 제품은 오일 및 가스 함량, 형성수의 양 및 염 농도가 다를 것이다. 그러므로, 각종 에멀젼의 형성은 상기한 특성을 갖는 균일한 에멀젼화 제품이 최종적으로 탈가스 단위에 공급하기 위해 생성될 수 있도록 조절해야 한다. 점도 변화의 잇점을 누리기 위해서는 가능한한 유정에 근접해서 에멀젼을 형성하는 것이 적합하다. 본 발명에 의하면, 수중탄화수소 에멀젼은 물과 유화제의 혼합물은 점성 탄화수소와 혼합함으로써 형성된다. 상기한 바와 같이, 유전 생산 편의를 위해 에멀젼의 형성은 다운홀이나, 유정 헤드, 플로우스테이션 또는 상기 세 위치의 임의 조합에서 행해질 수 있다. 적합한 유화제 첨가제는 비이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제+중합체 및(또는) 생체 계면활성제 및 비이온성 계면활성제 +음이온 및 양이온으로 되는 이온 및 알칼리와 혼합된 비이온성 계면활성제로 되는 군 중에서 선택된다.

적합한 비이온성 계면활성제로는 에톡실화 알킬 페놀, 에톡실화 알코올 및 에톡실화 소르비탄 에스테르가 포함된다. 비이온성 계면활성제와 함께 사용하기에 적합한 중합체로는 예를 들면, 다당류, 폴리아크릴아미드 및 셀룰로오스 유도체가 포함된다.

적합한 생체 계면 활성제 또는 생체 중합체로는 람놀립(rhamnolip) 및 크산탄 검이 포함된다. 양이온성 계면활성제는 사급 암모늄 화합물, 에톡실화 아민, 아미도-아민 및 이들의 혼합물로 되는 군 중에서 선택된다. 음이온성 계면활성제로는 장쇄 카르복실산염, 술폰산염, 황산염 및 이들의 혼합물이 포함된다. 암모니아 및 1가 수산화물 및 이들의 혼합물과 같은 알칼 리가 비이온성 계면활성제와 혼용하는데 적합하다.

본 발명에 의하면, 적합한 비이온성 계면활성제는 70% 이상의 EO함량을 갖는 알킬 페놀 에톡실레이트이다. EO함량이 70% 미만인 경우에는 탄화수소중수 에멀젼이 형성되는 경향이 있다. 위 사실을 입증하기 위해서 8.4의。API비중을 갖는 Cerro Negro Crude로부터 3개의 상이한 비이온성 계면활성제, 즉 각각 78%, 74% 및 66%의 EO함량을 갖는 알킬 페놀 에톡실레이트를 사용하여 6개의 에멀젼을 제조하였다.

각 에멀젼의 조성 및 물리적 특성을 하기 표 I에 나타내었다.

[표 I]

상기 표 I로부터 알 수 있는 바와 같이, 유화제의 EO함량이 감소함에 따라 직경은 증가한다. 마찬가지로, 에멀젼의 온도 및 오일 함량이 증가함에 따라 유적 크기는 증가한다. 에멀젼 #6은 낮은 유화제 EO함량으로 인해 수중탄화수소 에멀젼으로 형성될수 없고, 오히려 유중수 에멀젼이 형성된다.

염의 첨가는 필요한 에멀젼 특성을 유지하면서 계면활성제 농도를 감소시킨다는 점에서 에멀젼 형성에 효과가 있음이 발견되었다. 위 사실을 입증하기 위해서, 10.5의。API비중을 갖는 Hamaca Crude로부터 본 발명에 적합한 비이온성 계면활성제, 즉 78%의 EO함량을 갖는 알킬 페놀 에톡실레이트를 사용하여 6개의 에멀젼을 제조하였다. 3개의 에멀젼 수용액상에 NaCL 형태의 염을 첨가하였다. 하기 표 II는 에멀젼의 조성 및 물리적 특성을 나타낸다.

[표 II]

상기 표 II로부터 염의 첨가는 에멀젼 형성 및 유적 크기에 대해 역효과를 가지지 않음이 명백하다.

또한, 생체중합체를 본 발명에 적합한 비이온성 계면활성제와 함께 사용하는 경우에는 목적하는 에멀젼을 형성하기 위해 요구되는 계면활성제의 양이 감소됨을 발견하였다. 하기 표 III은 생체중합체로서 크산탄 검을 사용했을 때 위 사실을 입증한다.

[표 III]

상기 표 III으로부터 알 수 있는 바와 같이, 생체중합체는 에멀젼의 형성을 조장한다. 상기 에멀젼 #3에는 유리 원유가 함유되어 있으므로 본 발명의 목적에 부적합하다.

하기 표 IV는 8.4의。API비중을 갖는 Cerro Negro Crude와 에멀젼을 형성하기 위해 염을 첨가하지 않고 알칼리를 사용했을 때 얻어진 특성을 나타낸다. 사용된 알칼리는 NH₄OH였다.

[표 IV]

상기 표 IV로부터 알 수 있는 바와 같이, 첨가한 NH₄OH의 양은 목적하는 에멀젼의 형성에 중요하다. 에멀젼을 형성하기 위해서는 NH₄OH를 에멀젼의 pH를 10 내지 12, 적합하기로는 11 내지 11.5의 수준으로 조절하기에 충분한 양으로 첨가해야 한다. 또한, 고농도의 염은 에멀젼 형성에 대해 역효과를 가짐을 알 수 있다.

NH₄OH 첨가제와 함께 사용된 저농도의 적합한 비이온성 계면활성제의 사용은 사용가능한 에멀젼이 형성되는 pH 범위를 상당히 개선시킴을 발견하였다. 하기 표 V는 상기 표 IV의 Cerro Negro Crude를 사용항 제조한 에멀젼의 결과를 나타낸다.

[표 V]

또한, 알칼리를 비이온성 게면활성제와 함께 사용하는 경우에도 적합한 에멀젼이 형성될 수 있다.

상기한 실시예들은 에멀젼 형성에 대한 각종 첨가의 효과를 입증한다.

다수의 계면활성제는 고가이기 때문에 이의 첨가 농도를 제한하는 것이 유리하다.

본 발명에 의하면, 에멀젼을 유정 현장에서 제조하는 경우에 에멀젼은 제2도 내지 제5도에 개략적으로 예시된 몇가지의 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 제2도에 예시된 바와 같이, 유화제 +물은 생산관(48) 상부로 펌핑되는 에멀젼을 형성하기 위해 라인(42)를 통하여 잠수가능한 펌프(46) 하부의 유정 케이싱(44)로 분사될 수 있다. 생산관(48)로부터 송출된 에멀젼을 균일화하기 위해서, 정적 혼합기 (50)을 송출 라인(52)에 사용할 수 있는데, 실제로 적합하다. 하기 표 VI은 정적 혼합기(50)을 사용 및 사용하지 않고, 제2도의 도면에 따른 다운홀 에멀젼의 형성에서 얻어진 결과를 나타내고 있다. 사용된 유화제는 본 발명에 적합한 비이온성 계면활성제인 알킬 페놀 에톡실레이트였다. 원유의。API비중은 16미만이었다.

[표 VI]

상기 표 VI으로부터 알 수 있는 바와 같이, 정적혼합기를 사용하면 보다 작은 입도의 에멀젼을 얻는다. 이 목적에 적합한 정적 혼합기로는 예를 들면, 설저브라더즈, (Sulzer Bros)에서 SULZER의 상표로 제조시판되고 있는 혼합기가 포함된다.

제3도는 유화제-물 용액이 라인(42')를 통하여 펌프(46')상부의 유정 케이싱(44')로 분사되고, 에멀젼이 생산관(48')의 상부 및 정적 혼합기(50')가 제공될 수 있는 송출라인(52')의 외부 펌핑되는 다운홀 에멀젼을 위한 또 다른 도면을 예시한다.

하기 표 VII은 제3도의 도면을 이용하여, 상기한 제2도와 동일한 계면활성제 및 원유를 사용하여 얻은 결과를 나타낸다.

[표 VII]

또한, 정적 혼합기를 사용하면 유적의 액적 크기가 개선됨을 알 수 있다.

또한, 제3도의 도면은 제2도의 도면만큼 작은 에멀젼 액적 크기를 형성하지 않음을 알 수 있다. 마찬가지로 펌핑 효율도 떨어진다.

다운홀 에멀젼을 위한 또 다른 방법은 계면활성제-물 용액이 고정 밸브와 이동 밸브 사이의 펌핑 케이싱으로 분사되는 제4도에 나타내었다[현재 진행중인 특허 출원 제095,569호 참조, 이를 본 명세서에서 참고로 함]. 제4도에 따르면, 유화제 용액은 라인(42")를 통하여 유정케이싱(44"), 첵 밸브(54)를 거쳐 펌프케이싱(56)으로 분사되어 원유와 혼합됨으로써 에멀젼을 형성한다. 에멀젼은 생산관(48")을 거쳐 송출 라인(52") 외부로 펌핑된다. 또한, 정적 혼합기(50")를 유정 헤드의 가장 가까운 곳에 제공할 수 있다. 하기 표 VIII은 제4도의 도면을 사용하여 얻은 에멀젼을 나타낸다.

[표 VIII]

이 경우에 정적 혼합기는 에멀젼의 입도를 중진시키지 않으나, 이 도면의 효율은 떨어진다.

제3도 또는 제4도에 예시된 도면에서는 모두 유화제-물 용액을 다운홀에 분사하기보다는 라인(28)을 통하여 정적 혼합기(20)의 상류에 분사함으로써 유정 헤드에서 에멀젼을 제조할 수 있다. 하기 표 IX는 정적 혼합기를 이용하여 에멀젼을 유정 헤드에서 형성하는 상기 도면에서 얻은 결과를 설명한다.

[표 IX]

상기 표 IX로부터 알 수 있는 바와 같이, 에멀젼의 액적 크기는 매우 만족스러운 반면, 유정의 효율은 기타 도면을 사용했을 때 만큼 양호하지 못하다.

이상으로부터 제4도의 도면이 적합함을 알 수 있다.

생산 유정의 제품은 수중탄화수소 에멀젼 형태이거나 또는 기타 어떤 형태이든지에 관계없이 생산라인을 통하여 이를 수집하는 플로우 스테이션으로 송출된다.

유정으로부터 펌핑되는 원유의 용적은 공지된 방법으로 산출가능하다. 이상적으로는 유전의 각 유정에 첨가되는 유화제와 물의 양을 폴로우 스테이션에 적당한 오일/물 비 및 유화제 농도를 얻음으로써 상기한 바와 같이 탈가스에 적당한 에멀젼 특성을 얻을 수 있도록 조절한다. 이 생성물을 1차 수중탄화수소 에멀젼 이라 부른다. 필요에 따라서, 추가로 유화제 및(또는) 물을 플로우 스테이션에 첨가할 수 있다.

본 발명에 의하면, 플로우 스테이션으로부터의 1차 에멀젼은 정적 혼합기를 통하여 탈가스 단위로 공급된다. 정적 혼합기는 균일한 수중탄화수소 에멀젼이 탈가스 단위로 공급될 수 있도록 해준다. 상기한 바와 같이, 탈가스 단위에 공급된 에멀젼은 다음과 같은 특성을 가져야 한다. 즉, 적어도 15중량%의 몰 함량, 50℃에서 5000센티포이즈 이하의 점도, 300미크론 이하의 액적 크기. 수중탄화수소 에멀젼을 탈가스 시킴으로써 선행 기술에서 얻을 수 있는 것보다 낮은 탈가스 온도에서 보다 큰 탈가스 효율이 실현된다. 90%의 탈가스 효율이 바람직하다. 위 사실을 입증하기 위해서 8.4의。API 비중을 갖는 Cerro Negro원유를 희석제를 사용하여 통상의 방법으로 탈가스시키고, 통상의 방법으로 탈가스시킨 동일한 원유의 수중탄화수소 에멀젼의 탈가스 효율과 비교하였다. 그 결과를 하기 표 X에 나타내었다.

[표 X]

상기 표로부터 수중유 에멀젼은 희석한 원유보다 훨씬 낮은 온도에서 효과적으로 탈가스될 수 있음을 알수 있다. 희석제의 사용과 높은 온도는 탈가스 조작에 비용을 추가하므로, 에멀젼의 탈가스가 적합하다.

본 발명에 따르면, 탈가스 단위로부터 탈가스된 1차 에멀젼은 메인 스테이션 또는 터미널로 펌핑되어, 여기에서 에멀젼은 파괴시킨 후, 원유 또는 역청의 최종 용도, 즉, 정련용이나 직접 연소용에 따라 재형성 및 재제조한다.

제5도는 본 발명에 의한 수중탄화수소 에멀젼의 파괴방법에 대한 상세한 도식적인 설명이다. 1차 에멀젼을 제공하는데 사용되는 계면활성제의 종류에 따라 에멀젼의 파괴 단계는 달라진다. 수중탄화수소 에멀젼은 라인(110)을 통하여 가열기(112)로 송출된 후 이어서 분리기(114)로 송출된다. 분리기(114)는 기계식 분리기, 정전분리기, 또는 적합하기로는 기계-정전 분리기 형태를 취할수 있다. 원유 및 물의 효과적인 분리를 보장하기 위하여 가열기(112)에 공급된 에멀젼은 원유와 물 상간의 임계 밀도차로써 특징지울 필요가 있음이 발견되었다. 원유와 물 상간의 밀도차는 분리기의 작동 온도(T), 즉 반듯이 분리가 일어나야 하는 온도(여기에서, 작동 온도 T는 15℃이상 에멀젼 제조에 사용된 계면활성제의 흐림점 이하의 온도임)에서 2×10^-3g/㎠ 이상이어야 한다. 그리하여, 계면활성제의 흐림점이 예를 들면, 약 100℃(212℉)인 경우에 온도 T는 약 85℃(185℉) 이상이어야 한다. 밀도차는 에멀젼에 염을 첨가하거나 또는 에멀젼에 희석제를 첨가하거나 또는 이 두 방법을 병용하여 조절한다. 또한, 1차 에멀젼을 형성하는데 비이온성 계면활성제를 사용하는 경우에는 유화제 제거제를 임의로 첨가할 수 있다. 이온성 계면활성제의 경우에는 에멀젼의 pH를 조절하기 위해 유화제 제거제가 필요하다. 적합한 유화제 제거제로는 Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, Al⁺⁺⁺의 염과 같은 양이온의 염 및 SO₄ ^--및 HPO₄ ^--와 같은 음이온의 염이 포함된다. 제5도에 의하면, 염수는 라인(118)을 통하여 첨가하는 반면에, 희석제는 라인(120)을 통하여 첨가할 수 있다.

또한, 에멀젼 제거제는 라인(122)에서 가열기(112)의 상류에 첨가할 수 있다. 이어서, 조절된 에멀젼은 가열기(112)에 공급되고, 여기에서 에멀젼이 파괴되는 분리기(114)로 공급된다. 계면활성제를 일부 함유하는 물은 라인(116)을 통하여 재순환되는 반면에, 계면활성제를 일부 함유하는 오일은 라인(118)을 통하여 최종 ORIMULSION^TM에멀젼 제품이 제조되는 제1도의 또 다른 스테이션으로 이송되며, 이곳에서 최종 ORIMULSION^TM에멀젼 제품이 형성된다. ORIMULSION^TM은 인테베프, 에스. 에이(Intevcp, S.A)의 상표이다.

제6도 내지 제12도는 8.40。API의 Cerro Negro원유로부터 형성된 수중탄화수소 에멀젼의 파괴에 미치는 염농도, 온도 및 유화제 제거제의 사용 효과를 설명하는 그래프이다. 사용된 계면활성제는 74%의 EO함량과 약 103.9℃(219℉)의 흐림점을 갖는 알킬 페놀 에톡실레이트였다. 오일-물 비는 100미크론 미만의 유적 크기를 갖고, 약 55/45 내지 65/35 사이의 값이었다. 제6도 내지 제12도에 의하면, 염 농도가 증가하면 명백히 분리 효율이 증가한다(제6도 참조). 마찬가지로, 분리단계가 행해지는 온도는 분리 효율에 영향을 미친다. 제6도와 제10도를 비교해 보면, 보다 높은 분리기 온도 T는 분리 효율을 증진시킴이 입증된다. 이는 또한 제7도 내지 제9도를 제11도 및 제12도와 비교했을 경우에도 마찬가지이다. 유화제 제거제의 사용은 보다 높은 온도 T에서 염과 함께 사용했을 때 효율을 약간 증진시킨다.

[표 XI]

상기 표 XI로부터 알 수 있는 바와 같이, 작동 압력이 증가함에 따라 분리 효율은 증가한다. 상기한 바와 같이, 유화제로서 이온성 계면활성제를 단독으로 또는 비이온성 계면활성제와 혼용하여 사용하는 경우에는 1차 에멀젼의 효율적인 파괴 효과를 얻기 위하여 1차 에멀젼의 pH를 변화시키는데 유화제 제거제를 사용할 필요가 있다.

유화제 제거제는 Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, Al⁺⁺⁺, SO₄ ⁼, HPO₃ ⁼의 염 또는 그의 혼합물 형태일 수 있다.

상기한 바와 같이, 1차 에멀젼을 파괴시키는데 사용되는 분리기는 기계 분리기, 정전 분리기 또는 이들 두 분리기의 혼용 형태일 수 있는데, 두 분리기를 혼용하는 것이 적합하다. 위 사실을 입증하기 위하여, 20,000mg/l의 염화나트륨 염 농도와 함께 63/35의 오일/물 비를 갖는 에멀젼을 분리기 중에서 현재 낼코(Nalco)사에서 상표 VISCO E-17^TM으로 시판되고 있는 유화제 제거제를 사용하여 약 68.04기압(100psig)의 압력하에서 처리하였다. 하기 표 XII는 기계적-정전 혼합식 분리기를 사용한 시험 1 및, 3, 기계식 분리기를 사용한 시험 2 및 4개의 분리 조작 시행 시험을 요약하였다.

[표 XII]

상기 표 XII로부터 알 수 있는 바와 같이, 분리 효율은 기계-정전 혼합식 분리기를 사용했을 때 훨씬 우수하다.

상기한 바와 같이, 에멀젼을 파괴 및 재형성하는 주요 이유는 추가 처리를 위해 에멀젼의 조건을 적절히 조절하는 것이다. 이것은 존재하고 있거나 점성 탄화수소 생성과 함께 형성되는 형성수, 염 및 기타 원소의 존재로 인해 필요하다. 일단 1차 에멀젼이 파괴되면, 분리된 물과 계면활성제는 1차 에멀젼을 형성하기 위해 (제1도의 라인(36)을 통하여 유정 헤드 또는 기타 위치로 재순환될 수 있다. 마찬가지로, 제거된 염을 예를 들면, 파괴 전에 1차 에멀젼의 밀도를 조절하기 위해 재순환될 수 있다. 그리하여, 본 발명의 방법은 고가의 계면활성제등의 재사용을 가능하게 하는 반밀폐 시스템이다.

일단 1차 에멀젼이 파괴되면, 분리된 원유는 재형성 공정을 거치게 되는데, 여기에서 원유는 다음 용도를 위해, 예를 들면, 연소시키기 위해 발전소로 선적되거나 또는 추가 처리 공정을 위해 정제공장으로 선적되기 위해 재에멀젼화 및 조절된다.

재형성 대역에서 형성된 에멀젼(이하, 이를 ORIMULSION^TM이라 칭함)은 약 15 내지 40중량%, 적합하기로는 24 내지 32중량%의 물 함량과 60 내지 85중량%, 적합하기로는 68 내지 76중량%의 오일 함량을 특징으로 하여야 한다. ORIMULSION^TM수중탄화수소 에멀젼은 50℃에서 5000센티포이즈 이하의 겉보기 점도와 5 내지 50미크론, 적합하기로는 10 내지 20미크론의 평균 액적 크기를 가져야 한다. 또한, 시판용 에멀젼은 저장 및 유조선 수송 및 송유관 수송에 대해 안정성을 나타내야 한다. ORIMULSION^TM시판용 에멀젼의 안정성은 이후 입증된다. ORIMULSION^TM을 이를 직접 연소하기위한 시설로 수송하고자 하는 경우에는, 재형성 스테이션에 첨가되는 유화제는 상기한 비이온성 계면활성제 중에서 선택되는 비이온성이라는 점은 비이온성 계면활성제가 염에 민감하지 않다는 사실로 인해 중요하다. 본 발명에 의하면, 수중탄화수소 에멀젼에 특정 첨가제를 첨가하면 ORIMULSION^TM의 연소 중 황 산화물의 형성을 억제하며, 이것은 매우 바람직하다. 적합한 첨가제는 수용성 염으로서, Na⁺, K⁺, Li⁺, Ca⁺⁺, Ra⁺⁺, Mg⁺⁺, Fe⁺⁺⁺의 염 및 이들의 혼합물로 되는 군중에서 선택된다. 가장 적합한 첨가제는 다가 금속이며, 이는 그의 높은 융점으로 인해 연소시 슬랙을 형성하지 않기 때문이다. 이들 첨가제가 에멀젼 중에서 활성 상태로 남아있도록 하기 위해서는 비이온성 계면활성제가 필요하다. ORIMULSION^TM수중탄화수소 에멀젼의 형성에 사용되는 계면활성제의 양은 상기 1차 에멀젼의 제조에 대해 입증한 바와 같다.

수용성 첨가제는 1.5LB/MMBTU 이하의 ORIMULSION^TM수중탄화수소 에멀젼 연소시 SO₂배출을 얻도록 탄화수소 중의 첨가제 대 황의 몰비 양으로 에멀젼에 첨가해야 한다.

소정의 배출 수준을 얻기 위해서 첨가제는 ORIMULSION^TM수중탄화수소 에멀젼 중에 0.050, 적합하기로는 0.100 이상의 첨가제 대 황 몰비로 존재해야 한다는 것을 발견하였다. 소정의 SO₂배출을 얻기 위해서는 첨가제의 농도가 사용되는 특정 첨가제 또는 첨가제의 혼합물에 좌우되는 반면에, 적어도 0.050의 첨가제 대 황의 몰비가 필요함을 발견하였다.

상기한 바와 같이 유화제 첨가제는 비이온성 계면활성제가 적합하고, 첨가제는 에톡실화 알킬 페놀, 에톡실화 알코올, 에톡실화 소르비탄 에스테르 및 그의 혼합물로 되는 구중에서 선택되는 비이온성 계면활성제가 적합하다.

수중탄화수소 에멀젼 중의 황 포획 첨가제의 함량은 그의 연소 특성, 특히 황산화물 배출에 대해 큰 효과를 미친다는 것이 발견되었다. 높은 역청-물 접촉 표면 대 용적비로 인해 첨가제는 연료 중에 존재하는 황화합물과 반응하여 황화나트륨, 황화칼륨, 황화마그네슘 및 황화칼슘 등과 같은 황화물을 생성하다. 연소하는 동안 이들 황화물은 황산염으로 산화되므로 황을 연소 회분에 고정시켜서, 황이 연도 가스의 일부로서 대기중으로 들어가는 것을 방지해준다. 필요한 첨가제의 양은 (1) 탄화수소 중의 황의 양 및 (2) 사용되는 특정 첨가제에 좌우된다.

일단 수중탄화수소 에멀젼이 조절되면 수송 및 연소시킬 준비가 된다.

내부 혼합식 버어너 또는 기타 쌍유체 분무기와 같은 임의의 통상적인 오일 건 버어너를 사용할 수 있다. 분무는 다음과 같은 작동 조건 하에서 스팀 또는 공기를 사용하는 것이 적합하다. 즉, 약 15.6℃ 내지 약 80℃(60℉ 내지 176℉), 적합하기로는 약 15.6℃ 내지 약 60℃(140℉)의 연료 온도, 0.05 내지 0.5, 적합하기로는 0.05 내지 0.4의 스팀/연료비(Wt/Wt), 0.05 내지 0.4, 적합하기로는 0.05 내지 0.3의 공기/연료비(Wt/Wt) 및 1.5 내지 6바아, 적합하기로는 2 내지 4바아의 스팀 압력, 또는 2 내지 7바아, 적합하기로는 2 내지 4바아의 공기 압력. 이러한 존건하에서 불꽃 안정성과 아울러 우수한 분무 및 효율적인 연소가 얻어졌다.

본 발명에 의한 ORIMULSION^TM수중탄화수소 에멀젼을 연소시켜 얻은 우수한 결과는 하기 실시예로써 입증된다.

[실시예 1]

본 발명에 의한 시판용 수중유 에멀젼의 안정성 및 본 발명에 의한 수중탄화수소 에멀젼의 연소 특성에 미치는 본 발명의 첨가제의 효과를 입증하기 위해서 하기 표 XIII에 나타낸 조성 특성을 갖는 7가지의 수중역청 에멀젼을 제조하였다.

[표 XIII]

하기 표 XIV에 나타낸 작동 조건하에서 연소 시험을 행하였다.

[표 XIV]

연소 특성을 하기 표 XV에 요약하였다.

[표 XV]

상기 표 XV는 첨가제 대 황의 비가 증가함에 따라 에멀젼화 탄화수소 연료의 효율이 99.9중량%까지 개선됨을 명백히 제시한다. 위 사실 이외에, 표 XIV의 비교 데이터는 SO₂와 SO₃배출농도가 첨가제 대 황 비가 증가함에 따라 개선됨을 보여준다.

5번 에멀젼으로부터 알 수 있는 바와 같이, SO₂제거 효율은 0.097의 첨가제 대 황 비에서 90% 이상이다. 또한, LB/MMBTU에서의 황 산화물 배출은 6번 연료 오일을 연소할 때 얻은 1.50LB/MMBTU 보다 훨씬 적다. 또한, 상기 최적 수중탄화수소 에멀젼의 연소는 삼산화황 형성을 실질적으로 감소시키기 때문에 황산 농도로 인한 열 전이 표면의 부식, 예를 들면 부식을 방지된다.

또한, 동일한 첨가제 대 황의 몰비로 연소시킨 4번 에멀젼과 6번 에멀젼을 비교한 결과 수용액상에 역청을 희석시키면(77.3 내지 70.0용적

) 연소 특성에 대해서는 아무런 효과도 나타내지 않는 반면에, 등가의 SO₂감소(53.7% 대 52.3%)를 제공함을 알 수 있다.

또한, 5번 에멀젼을 사용하여 수송 안정성 시험을 행하였다. 5번 에멀젼 16,088 배럴을 유조선의 슬로프탱크에 실었다. 슬로프 탱크의 용적은 19,000 배럴이었다. 유조선을 12일 동안 바다에 두고, 에멀젼의 특성을 모니터하였다. 그 결과를 하기 표 XVI에 나타내었다.

[표 XVI]

표 XVI으로부터 알 수 있는 바와 같이, 에멀젼의 수적 크기 및 물 함량이 불변이었기 때문에 에멀젼의 안정성을 입증할 수 있다.

[실시예 2]

상기 실시예 1과 동일한 역청을 사용하여 추가로 6개의 수중탄화수소 에멀젼을 제조하였다. 이들 에멀젼의 조성 특성을 표 XVII에 나타내었다.

[표 XVII]

이들 에멀젼을 표 XVIII에 나타낸 작동 조건하여 연소시켰다.

[표 XVIII]

연소특성을 하기 표 XIX에 요약하였다.

[표 XIX]

다시, 표 XIX로부터 첨가제 대황의 비가 증가하면 개선된 연소 효율 및 우수한 황산화물을 배출 효과를 얻을 수 있음이 명백하다. 나트륨이 첨가제의 주요 원소였다.

또한, 동일한 투입열(0.82 MMBTU/H)로 연소시킨 상기 실시예의 11번 에멀젼과 6번 에멀젼을 비교한 결과, 평균 액적 크기(34대 14cμm)의 차이가 연소 특성에 영향을 미치지 않는 반면에, 동일한 첨가제 대황 몰비로 연소시켰을 때 동량의 SO₂를 포획(51.7% 대 52.3%)하는 것으로 나타났다.

추가로, 9번 에멀젼과 11번 에멀젼을 비교한 결과, SO₂포획은 투입열에 좌우되지 않음을 알 수 있다.

[실시예 3]

추가로 7가지의 수중탄화수소 에멀젼을 제조하고, 이들 에멀젼의 조성 특성을 하기 표 XX에 나타내었다.

[표 XX]

다음과 같은 작동 조건하에서 연소시험을 행하였다. 그 결과를 하기 표 XXI에 나타내었다.

[표 XX1]

연소 특성을 하기 표 XXII에 요약하였다.

[표 XXII]

상기 표 XXII도 역시 표 XV 및 19에서와 마찬가지로, 첨가제 대 황의 비가 증가함에 따라 에멀젼화 탄화수소 연료의 연소효율이 개선됨을 명백히 제시한다. 또한 표 XXII는, 황 산화물 배출농도는 첨가제 대 황의 비가 증가함에 따라 감소함을 명백히 나타낸다. 또, 16번 에멀젼과 17번 에멀젼으로부터 얻어진 황 산화물 배출량은 6번 연료오일을 연소했을 때 얻을 수 있는 것보다 적음을 알 수 있다. 마그네슘이 첨가제의 주요 원소였다.

[실시예 4]

15번, 16번 및 17번 에멀젼과 같은 에멀젼화 연료를 연소했을 때 생성된 회분의 주요 성분은 융점이 1190℃(2174℉)인 3MgO·V₂O₅(마그네슘 오르토바나데이트)로 보고되었다. 마그네슘 오르토바나데이트는 연소 장치에서 바나듐 공격을 위한 매우 잘 알려진 부식 억제제이다. 그러므로, Ca⁺⁺, Ba⁺⁺, Mg⁺⁺및 Fe⁺⁺⁺또는 이들의 혼합물로 되는 군중에서 선택되는 원소로 되는 첨가제를 사용한 에멀젼 연소로부터의 회분과, Na⁺, K⁺, Li⁺및 Mg⁺⁺(여기에서, Mg⁺⁺이 주요 원소임)로 되는 군중에서 선택되는 원소로 되는 첨가제를 사용한 에멀젼으로부터의 회분은 고온-부식의 위험이 없는 연소를 가능하게 한다. 이와 같은 고온 부식은 통상적으로 바나듐 저융점 화합물에 의해 액체 탄화수소 연소시 야기된다.

재형성된 에멀젼을 추가 처리를 위해 정제공장 등으로 수송하고자 하는 경우에는 염이 정체 공정중에 부식 문제를 일으키므로 에멀젼중에 염이 농축되는 것을 방지할 수 있도록 조절해야 한다. 본 발명에 의하면, 정제공장 등으로 수송하기 위한 ORIMULSION^TM수중탄화수소 에멀젼 제조에 사용하기에 적합한 계면활성제는 비이온성 계면활성제와 암모니아와 같은 알칼리의 혼합물임을 발견하였다. 적합한 암모니아와 함께 비이온성 계면활성제를 사용하는 에멀젼의 제조는 상기 표(5)에서 설명하였다. 상기한 바와 같이, 에멀젼을 추가 처리하고자 하는 경우에는 경제공장으로 수송하기 전에 에말젼으로부터 염을 제거하는 것이 바람직하다. 에멀젼을 제조하는데 계면활성제로서 암모니아를 첨가하면 에멀젼의 추가 처리중 바람직하지 못한 염의 제거를 조장할 수 있다. 위 사실 이외에, 부식 억제제, 요변방지제(anti-thixotropic agent) 등과 같은 것을 추가로 에멀젼에 첨가할 수 있다.

Claims (52)

1. (a) 천연적으로 존재하는 점성 탄화수소 물질로부터 유화제를 사용하여, 적어도 15중량%의 물 함량, 50℃에서 5000센티포이즈 이하의 점도, 및 300미크론 이하의 유적크기를 특징으로 하는 1차 수중탄화수소 에멀젼을 형성하는 단계, (b) 상기 1차 수중탄화수소 에멀젼을 35℃ 정도의 낮은 온도와 적어도 약 13.6기압의 압력하에서 에멀젼 1배럴 당 가스 5ft³미만의 가스 함량을 갖는, 탈가스된 수중탄화수소 에멀젼을 제조하기 위해 90% 이상의 수중탄화수소 에멀젼의 탈가스 효율을 얻도록 탈가스 하는 단계, (c) 상기 탈가스된 수중탄화수소 에멀젼의 수중탄화수소 상간의 밀도차를 온도 T(여기에서, 온도 T는 15℃ 이상, 1차 수중탄화수소 에멀젼의 제조에 사용된 상기 유화제의 흐림점 이하의 온도임)에서 2×^10-3g/㎠ 이상이 되도록 조절하는 단계, (d) 상기 밀도를 조절한 수중탄화수소 에멀젼을 분리기중에서 상기 온도 T에서 파괴한 후, 상기 분리된 천연적으로 존재하는 탄화수소 물질을 회수하는 단계, (e) 상기 분리된 천연적으로 존재하는 탄화수소 물질을 유화제를 사용하여 제에멀젼화시킨 후, 이를 추가 처리를 위해 수송에 적합한 안정한 2차 수중탄화수소 에멀젼을 형성하도록 조절하는 단계, 및 (f) 상기 2차 수중탄화수소 에멀젼을 수송하는 단계로 되는, 추가 처리를 위한 천연적으로 존재하는 점성 탄화수소 물질의 제조방법.
2. 제2항에 있어서, 상기 재에멀젼화한 천연적으로 존재하는 탄화수소 물질을 천연 연료로서 연소시키기 위해 조절하는 단계를 포함하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 1차 수중탄화수소 에멀젼의 일부를 다운홀에서 형성하는 것을 포함하는 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 1차 수중탄화수소 에멀젼의 일부를 유정 헤드에서 형성하는 것을 포함하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 균일한 수중탄화수소 에멀젼을 형성하기 위해 유정 헤드에 정적 혼합기를 제공하는 것을 포함하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 에멀젼을 수집하고, 상기 수집된 에멀젼을 균일한 수중탄화수소 에멀젼을 형성하기 위해 상기 수중탄화수소 에멀젼의 탈가스 단계 이전에 정적 혼합기에 공급하는 것을 포함하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 1차 수중탄화수소 에멀젼을 형성하기 위해 비이온성 계면활성제, 중합체, 생체계면활성제, 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 알칼리 및 이들의 혼합물로 되는 군중에서 선택되는 유화제를 제공하는 것을 포함하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 1차 수중탄화수소 에멀젼을 형성하기 위해 에톡실화 알킬 페놀, 에톡실화 알코올, 에톡실화 소르비탄 에스테르 및 이들의 혼합물로 되는 군중에서 선택되는 유화제를 제공하는 것을 포함하는 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 2차 수중탄화수소 에멀젼을 형성하기 위해 비이온성 계면활성제 및 알칼리로 되는 군중에서 선택되는 유화제를 제공하는 것을 포함하는 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 2차 수중탄화수소 에멀젼을 형성하기 위해 비이온성 계면활성제 및 Na⁺, K⁺, Li⁺, Ca⁺⁺, Ba⁺⁺, Mg⁺⁺, Fe⁺⁺⁺및 이들의 혼합물로 되는 군중에서 선택되는 첨가제로 되는 군중에서 선택되는 유화제를 제공하는 것을 포함하는 방법.
11. 제7항 또는 제8항에 있어서, 70%를 초과하는 EO 함량을 갖는 비이온성 계면활성제를 제공하는 것을 포함하는 방법.
12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 70%를 초과하는 EO 함량을 갖는 비이온성 계면활성제를 제공하는 것을 포함하는 방법.
13. 제3항에 있어서, 상기 유화제와 물의 혼합물을 분사함으로써 상기 1차 수중탄화수소 에멀젼중 일부를 다운홀에서 형성하는 것을 포함하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 1차 수중탄화수소 에멀젼을 형성하기 위해 비이온성 계면화성제, 중합체, 생체계면화성제, 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 알칼리 및 이들의 혼합물로 되는 군중에서 선택되는 유화제를 제공하는 것을 포함하는 방법.
15. 제13항에 있어서, 상기 1차 수중탄화수소 에멀젼을 형성하기 위해 에톡실화 알킬 페놀, 에톡실화 알코올, 에톡실화 소르비탄 에스테르 및 이들의 혼합물로 되는 군중에서 선택되는 유화제를 제공하는 것을 포함하는 방법.
16. 제13항에 있어서, 상기 2차 수중탄화수소 에멀젼을 형성하기 위해 비이온성 계면활성제 및 알칼리로 되는 군중에서 선택되는 유화제를 제공하는 것을 포함하는 방법.
17. 제13항에 있어서, 상기 유화제와 물을 에멀젼을 형성하기 위한 잠수가능한 펌프 하부에 분사하는 것을 포함하는 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 유화제와 물을 에멀젼을 형성하기 위한 잠수가능한 펌프 상부에 분사하는 것을 포함하는 방법.
19. 제17항에 있어서, 상기 유화제와 물을 에멀젼을 형성하기 위한 잠수가능한 펌프 하부에 고정 밸브와 이동 밸브 사이의 펌프 케이싱중으로 분사하는 것을 포함하는 방법.
20. 제1항에 있어서, 상기 재에멀젼화한 천연적으로 존재하는 탄화수소 물질을 천연 연료로서 연소시키기 위해 조절하는 단계를 포함하는 방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 1차 수중탄화수소 에멀젼의 일부를 다운홀에서 형성하는 것을 포함하는 방법.
22. 제20항에 있어서, 상기 1차 수중탄화수소 에멀젼의 일부를 유정 헤드에서 형성하는 것을 포함하는 방법.
23. 제20항에 있어서, 균일한 수중탄화수소 에멀젼을 형성하기 위해 유정 헤드에 정적 혼합기를 제공하는 것을 포함하는 방법.
24. 제20항에 있어서, 상기 2차 수중탄화수소 에멀젼을 형성하기 위해 알칼리와 혼합된 비이온성 계면활성제로 되는 유화제를 제공하는 것을 포함하는 방법.
25. 제24항에 있어서, 상기 유화제가 70% 이상의 EO 함량을 갖는 알킬 페놀 에톡실레이트와, 암모니아, 1가 수산화물 및 이들의 혼합물로 되는 공중에서 선택되는 알칼리로 되는 방법.
26. 제1항에 있어서, 가스 함량이 에멀젼 1배럴 당 가스 2ft³미만인 방법.
27. (a) 천연적으로 존재하는 점성 탄화수소 물질로부터 유화제를 사용하여, 적어도 15중량%의 물 함량, 50℃에서 5000센티포이즈 이하의 점도, 및 300미크론 이하의 유적크기를 특징으로 하는 1차 수중탄화수소 에멀젼을 형성하는 단계, (b) 상기 1차 수중탄화수소 에멀젼을 약 35℃의 낮은 온도와 적어도 약 20.4기압(30psig)의 압력하에서 에멀젼 1배럴 당 가스 5ft³미만의 가스 함량을 갖는, 탈가스된 수중탄화수소 에멀젼을 제조하기 위해 90% 이상의 수중탄화수소 에멀젼의 탈가스 효율을 얻도록 탈가스 하는 단계로 되는, 추가 처리를 위한 천연적으로 존재하는 점성 탄화수소 물질의 회수방법.
28. 제27항에 있어서, 상기 1차 수중탄화수소 에멀젼의 일부를 다운홀에서 형성하는 것을 포함하는 방법.
29. 제27항에 있어서, 상기 1차 수중탄화수소 에멀젼의 일부를 유정 헤드에서 형성하는 것을 포함하는 방법.
30. 제29항에 있어서, 균일한 수중탄화수소 에멀젼을 형성하기 위해 유정 헤등에 정적 혼합기를 제공하는 것을 포함하는 방법.
31. 제27항에 있어서, 상기 에멀젼을 수집하고, 상기 수집된 에멀젼을 균일한 수중탄화수소 에멀젼을 형성하기 위해 상기 수중탄화수소 에멀젼의 탈가스 단계 이전에 정적 혼합기에 공급하는 것을 포함하는 방법.
32. 제27항에 있어서, 상기 1차 수중탄화수소 에멀젼을 형성하기 위해 비이온성 계면활성제, 중합체, 생체계면활성제, 양이온성 계면활성제, 음이온의 계면활성제, 알칼리 및 이들의 혼합물로 되는 군중에서 선택되는 유화제를 제공하는 것을 포함하는 방법.
33. 제32항에 있어서, 상기 1차 수중탄화수소 에멀젼을 형성하기 위해 에톡실화 알킬 페놀, 에톡실화 알코올, 에톡실화 소르비탄 에스테르 및 이들의 혼합물로 되는 군중에서 선택되는 유화제를 제공하는 것을 포함하는 방법.
34. 제27항에 있어서, 상기 유화제와 물을 에멀젼을 형성하기 위한 잠수가능한 펌프 하부에 분사하는 것을 포함하는 방법.
35. 제34항에 있어서, 상기 유화제와 물을 에멀젼을 형성하기 위한 잠수가능한 펌프 상부에 분사하는 것을 포함하는 방법.
36. 제34항에 있어서, 상기 유화제와 물을 에멀젼을 형성하기 위한 잠수가능한 펌프 하부에 고정 밸브와 이동 밸브 사이의 펌프 케이싱중에 분사하는 것을 포함하는 방법.
37. (a) 수중탄화수소 에멀젼의 수중탄화수소 상간의 밀도차를 온도 T(여기에서, 온도 T는 15℃ 이상, 1차 수중탄화수소 에멀젼 형성에 사용된 상기 유화제의 흐림점 이하의 온도임)에서 2×^10-3g/㎠ 이상이 되도록 조절하는 단계, (b) 상기 밀도를 조절한 수중탄화수소 에멀젼을 분리기중에서 상기 온도 T에서 파괴한 후, 상기 분리된 천연적으로 존재하는 탄화수소 물질을 회수하는 단계, (c) 상기 분리된 천연적으로 존재하는 탄화수소 물질을 유화제를 사용하여 제에멀젼화시킨 후, 이를 추가 처리를 위해 수송에 적합한 안정한 2차 수중탄화수소 에멀젼을 형성하도록 조절하는 단계로 되는수중탄화수소 에멀젼의 파괴방법.
38. 제37항에 있어서, 상기 에멀젼에 염을 첨가하여 밀도차를 조절하는 것을 포함하는 방법.
39. 제37항에 있어서, 상기 에멀젼에 희석제를 첨가하여 밀도차를 조절하는 것을 포함하는 방법.
40. 제37항에 있어서, 상기 에멀젼에 염과 희석제의 혼합물을 첨가하여 밀도차를 조절하는 것을 포함하는 방법.
41. 제37항에 있어서, 상기 에멀젼에 유화제 제거제를 첨가하여 밀도차를 조절하는 것을 포함하는 방법.
42. 제41항에 있어서, 상기 유화제 제거제가 이온성 계면활성제인 방법.
43. 제37항에 있어서, 상기 2차 수중탄화수소 에멀젼을 형성하기 위해 알칼리와 혼합된 비이온성 계면활성제로 되는 유화제를 제공하는 것을 포함하는 방법.
44. 제37항에 있어서, 상기 2차 수중탄화수소 에멀젼을 형성하기 위해 Na⁺, K⁺, Li⁺, Ca⁺⁺, Ba⁺⁺, Mg⁺⁺, Fe⁺⁺⁺및 이들의 혼합물로 되는 군중에서 선택되는 첨가제와 혼합된 비이온성 계면활성제로 되는 유화제를 제공하는 것을 포함하는 방법.
45. 제44항에 있어서, 상기 첨가제를 상기 에멀젼에 0.050 이상의 탄화수소중의 첨가제 대 황의 몰비로 첨가하는 방법.
46. (a) 반듯이 에톡실화 알킬 페놀, 에톡실화 알코올, 에톡실화 소르비탄 에스테르 및 이들의 혼합물로 되는 군중에서 선택되는 비이온성 계면활성제와, (b) 암모니아, 1가 수산화물 및 이들의 혼합물로 되는 군중에서 선택되는 알칼리로 되는 수중탄화수소 에멀젼 형성용 계면활성제 패키지.
47. 제46항에 있어서, 상기 비이온성 계면활성제가 70% 이상의 EO 함량을 갖는 알킬 페놀 에톡실레이트이고, 상기 알칼리가 암모니아인 계면활성제 패키지.
48. (a) 반듯이 에톡실화 알킬 페놀, 에톡실화 알코올, 에톡실화 소르비탄 에스테르 및 이들의 혼합물로 되는 군중에서 선택되는 비이온성 계면활성제, (b) 중합체, 알코올 및 이들의 혼합물로 되는 군중에서 선택되는 알칼리로 되는 수중탄화수소 에멀젼 형성용 계면활성제 패키지.
49. 제46항의 계면활성제 패키지를 탄화수소 중량에 기초해서 약 1:99 내지 약 0.05:99.95의 비율로 사용하여 탄화수소를 에멀젼화함으로써 형성되는, 적어도 15중량%의 물 함량, 50℃에서 5000센티포이즈 이하의 점도 및 300미크론 이하의 유적크기를 특징으로 하는 수중탄화수소 에멀젼.
50. 제48항의 계면활성제 패키지를 탄화수소 중량에 기초해서 약 1:99 내지 약 0.05:99.95의 비율로 사용하여 탄화수소를 에멀젼화함으로써 형성된, 적어도 15중량%의 물 함량, 50℃에서 5000센티포이즈 이하의 점도 및 300미크론 이하의 유적크기를 특징으로 하는 수중탄화수소 에멀젼.
51. (a) 반듯이 에톡실화 알킬 페놀, 에톡실화 알코올, 에톡실화 소르비탄 에스테르 및 이들의 혼합물로 되는 군중에서 선택되는 비이온성 계면활성제와, (b) 0.050 이상의 탄화수소 중의 첨가제 대 황의 몰비로 함유되는, Na⁺, K⁺, Li⁺, Ca⁺⁺, Ba⁺⁺, Mg⁺⁺, Fe⁺⁺⁺및 이들의 혼합물로 되는 군중에서 선택되는 첨가제로 되는 수중탄화수소 에멀젼 형성용 계면활성제 패키지.
52. 제51항의 계면활성제 패키지를 탄화수소 중량에 기초해서 약 1:99 내지 약 0.05:99.95의 비율로 사용하여 탄화수소를 에멀젼화함으로써 형성된, 적어도 15중량%의 물 함량, 50℃에서 5000센티포이즈 이하의 점도 및 300미크론 이하의 유적크기를 특징으로 하는 수중탄화수소 에멀젼.

Images