NO315945B1

NO315945B1 - Lavviskös, höykonsentrert friksjonsreduserende middel-slurry og fremstilling og anvendelse derav

Info

Publication number: NO315945B1
Application number: NO19976031A
Authority: NO
Inventors: Keith Fairchild; Robert J Tipton; John F Motier; Nagesh S Kommareddi
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 2003-11-17
Also published as: WO1997001582A1; DK0835268T3; NO976031D0; DE69623293T2; AU6281096A; US5733953A; DE69623293D1; EP0835268A1; EP0835268B1; ES2182995T3; NO976031L

Abstract

Lawiskøse, høykonsentrerte friksjonsreduksjonsmidler kan fremstilles ved langsom tilsetning av et flytende ikke-oppløsningsmiddel (for eksempel isopropylalkohol) for en friksjonsreduserende polymer (for eksempel et poly-a-olefin) til en blanding av polymeren og det oppløsningsmiddel (for eksempel kerosen) hvori polymeren er oppløst.Når tilstrekkelig ikke-oppløsningsmiddel er tilsatt presipiterer polymeren i fine partikler.Supernatant-blandingen av oppløsningsmiddel og ikke-oppløsningsmiddel fjernes så fra det presipiterte polymerslurry-konsentrat. Ytterligere oppløsningsmiddel i slurry- konsentratet kan fjernes ved fordamping eller ytterligere ekstrahering av det flytende ikke-oppløsningsmiddel.Det resulterende slurry-konsentrat oppløses lett i strømmende hydrokarbonstrømmer og reduserer friksjonen eller det såkalte "drag" og gir eksepsjonelt gode friksjonsresulterende resultater ved lave konsentrasjoner.I tillegg er det ikke nødvendig med injeksjonssonder eller annet spesielt utstyr for å innføre den friksjonsreduserende slurry i hydrokarbonstrømmen, heller ikke er oppmaling av polymeren nødvendig for å kunne danne en egnet DRA-oppslemming.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår midler som skal settes til hydrokarboner som strømmer gjennom rørledningen for å redusere friksjonen, det såkalte drag, og mer spesielt et slikt middel i form av en ikke-oppmalt polymeroppslemming.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for fremstilling av en slik slurry samt anvendelsen av slurryen for å redusere friksjonen i en hydrokarbonstrøm som strømmer gjennom en rørledning.

Bruken av poly-oc-olefiner eller kopolymerer derav for å redusere friksjonen hos et hydrokarbon som strømmer gjennom en rørledning, og derved energibehovet for slik fluid hydrokarbontransport, er velkjent. Disse friksjonsreduserende midler eller såkalte DRA'er, har i den senere tid hatt forskjellige fonner inkludert oppslemminger av oppmalte polymerer til partikkelformige stoffer. Et problem som generelt dukket opp ved enkel oppmaling av poly-a-olefmene, PAO'ene, er at partiklene vil "koldflyte" eller klebe sammen med tiden, noe som gjør det umulig å anbringe disse PAO'er i hydrokarbonet.

En fellesløsning for å forhindre koldflyt er å belegge de oppmalte polymerpartikler med et anti-agglomereringsmiddel. Kryogen oppmaling av polymerene for å produsere partikler før belegning med et anti-agglomereringsmiddel er også benyttet. Imidlertid krever pulverformig eller partikkelformige DRA-oppløsninger et spesielt utstyr for fremstilling, lagring og injeksjon til en rørledning for å sikre at dette DRA fullstendig oppløses i hydrokarbonstrømmen.

Gel- eller oppløsnings-DRA'er er også prøvet tidligere. Imidlertid har disse friksjonsreduserende midler også krevet spesielt injeksjonsutstyr såvel som trykk-avleverings-systemer. De er også begrenset til ca. 10 % polymer som en maksimal konsentrasjon i et bærefluid på grunn av høy oppløsningsviskositet hos disse DRA'er. Således ville det være ønskelig hvis det kunne utvikles et "Drag Reducing Agent", friksjonsreduserende middel, som hurtig oppløses i det flytende hydrokarbon og som kunne minimalisere eller eliminere behovet for spesielt utstyr for fremstilling og innarbeiding i hydrokarbonet, og som kunne formuleres til å inneholde meget mer enn 10 % polymer.

I henhold til dette er en gjenstand for foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et DRA som ikke er oppmalt før bruk. Ytterligere gjenstander ved oppfinnelsen er å tilveiebringe et DRA som lett kan fremstilles og som ikke krever spesielt utstyr for å kunne plasseres i en rørledning som transporterer hydrokarboner.

Som nevnt innledningsvis angår oppfinnelsen et lawiskøs, høykonsentrert, friksjonsreduserende middel (DRA)-slurry og denne slurry karakteriseres ved at den er fremstilt ved

(a) polymerisering av minst én monomer i et oppløsningsmiddel for å danne en

polymer i oppløsningsmidlet,

(b) tilsetning av et flytende ikke-oppløsningsmiddel til polymeren i oppløsnings-midlet i en hastighet som tillater at polymerblandingen absorberer det flytende ikke-oppløsningsmiddel til et punkt der polymerene precipiterer til polymer partikler med en midlere diameter < 0,25 cm og viskositeten i blandingen

reduseres;

(c) separering av et slurry-konsentrat av precipiterte polymerpartikler fra et supernatant-sjikt av oppløsningsmiddel og flytende ikke-oppløsningsmiddel, og (d) å redusere restoppløsningsmidlet i slurry-konsentratet av precipiterte polymerpartikler ved en fremgangsmåte valgt blant gruppen: (i) minst en ytterligere ekstrahering av minst en del av det gjenværende oppløsningsmiddel med ytterligere flytende ikke-oppløsningsmiddel, og (ii) fordamping av minst en del av det gjenværende oppløsningsmiddel til et oppslemmingskonsentrat som inneholder polymerpartikler i et overveiende flytende ikke-oppløsningsmiddel, for derved å gi en oppslemming som direkte kan benyttes som DRA i fravær av et polymeroppmalingstrinn.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for fremstilling av en slik slurry og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at den omfatter

(a) polymerisering av minst én monomer i et oppløsningsmiddel for å danne en

polymer i oppløsningsmidlet,

(b) tilsetning av et flytende ikke-oppløsningsmiddel til polymeren i oppløsnings-midlet for å gi en blanding av polymer, oppløsningsmiddel og ikke-oppløsnings-middel, i en hastighet som tillater at polymerblandingen absorberer det flytende ikke-oppløsningsmiddel til et punkt der polymerene precipiterer til polymer partikler med en midlere diameter < 0,25 cm og viskositeten i blandingen reduseres; (c) separering av et slurry-konsentrat av precipiterte polymerpartikler fra et supernatant-sjikt av oppløsningsmiddel og flytende ikke-oppløsningsmiddel, og (d) å redusere restoppløsningsmidlet i slurry-konsentratet av precipiterte polymerpartikler ved en fremgangsmåte valgt blant: (i) minst en ytterligere ekstrahering av minst en del av det gjenværende oppløsningsmiddel med ytterligere flytende ikke-oppløsningsmiddel, og (ii) fordamping av minst en del av det gjenværende oppløsningsmiddel til et oppslemmingskonsentrat inneholdende polymerpartikler i overveiende flytende ikke-oppløsningsmiddel, for derved å tildanne en oppslemming som direkte kan benyttes som friksjonsreduksjonsmiddeloppslemming.

Oppfinnelsen angår til slutt anvendelsen av en slurry, fremstilt som beskrevet ovenfor, for å redusere friksjonen i en hydrokarbonstrøm som strømmer gjennom en rørledning.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av den nedenfor følgende beskrivelse under henvisning til de ledsagende figurer der: Figur 1 er et diagram over friksjonsreduksjonseffektiviteten (DR %) som funksjon av tiden for FLO® 1003 DRA ved 44 ppm for råolje som strømmer gjennom en Oklahoma-rørledning; Figur 2 er et diagram av DR % som en funksjon av tiden for FLO® 1003 friksjonsreduserende middel i en mengde av 84 ppm for råolje som strømmer gjennom den samme rørledning; Figur 3 er et diagram over DR % som en funksjon av tiden for oppfinnelsen friksjonsreduserende middelblanding, DRA, fra eksemplene 5 til 11 ved 24 ppm for råolje som strømmer gjennom den samme rørledning; Figur 4 er et diagram over DR % som en funksjon av tiden for oppfinnelsen friksjonsreduserende middelblanding, DRA, fra eksemplene 5 til 11 ved 9,2 ppm for råolje som strømmer gjennom den samme rørledning; og Figur 5 er et diagram for basislinje DR % som en funksjon av tiden for råolje som strømmer gjennom den samme rørledning uten tilstedeværende friksjonsreduserende middel DRA.

Det er nu oppdaget at et lawiskøst, høykonsentrert friksjonsreduserende middel kan precipiteres for direkte å danne en brukbar slurry ved forsiktig å erstatte oppløsnings-midlet hvori polymeren er oppløselig, med et flytende ikke-oppløsningsmiddel for polymeren. DRA-slurry-konsentratet som produseres er lett oppløselig i en strømmende hydrokarbonstrøm og krever ikke bruk av noe spesielt utstyr for injisering eller på annen måte å avlevere det til strømmen.

I en utførelsesform av oppfinnelsen blir et høymolekylvekts poly-a-olefln, PAO, poly-merisert fra monomeren eller monomerene i et oppløsningsmiddel for a-olefinmono-merene. Et egnet ikke-oppløsningsmiddel for PAO settes langsomt til den rene frik-sjonsreduserer som ganske enkelt er PAO i oppløsningsmidlet hvori polymeriseringen skjer. Ikke-oppløsningsmidlet må tilsettes i en hastighet som tillater at friksjonsredu-sereren absorberer ikke-oppløsningsmidlet. Denne hastighet avhenger av agiterings-graden i blandesystemet som benyttes. Hvis hastigheten for tilsetningen av ikke-opp-løsningsmiddel er for høy vil det dannes et precipitat som ikke er enhetlig i størrelse med partikler som er for store for bruk som DRA i slurry-form og som vil inneholde uønsket høye mengder oppløsningsmiddel. Under tilsetningen vil den rene friksjons-reduserer gå gjennom en viskositetsreduksjon inntil PAO precipiterer. På dette punkt blir blandingen et slurry-konsentrat av precipiterte polymerpartikler som er overdekket av et supernatantsjikt av oppløsningsmiddel og flytende ikke-oppløsningsmiddel. Vektforholdet mellom flytende ikke-oppløsningsmiddel og oppløsningsmiddel kan på dette punkt ligge fra 70:30 til 30:70 og er i en ikke-begrensende, foretrukken utførelsesform rundt 50:50.

Slurry-konsentratet vil på dette punkt vise koldflyt hvis det ikke agiteres. For å redusere eller forhindre koldflyt vil det være nødvendig å fjerne minst 50 % av oppløsnings-middel/flytende ikke-oppløsningsmiddel-blanding og erstatte blandingen med ytterligere ikke-oppløsningsmiddel. Dette reduserer mengden av oppløsningsmidlet i den precipiterte polymer. Blandingen av oppløsningsmiddel og flytende ikke-oppløsnings-middel vil igjen separeres eller fjernes for å konsentrere polymerandelen til minst 15 vekt-%. Karakteristisk vil polymeren nok en gang avsette seg hvis den ikke omrøres men den kan slemmes opp igjen med ytterligere omrøring. I en utførelsesform av oppfinnelsen vil lagringstanker for DRA on site måtte være utstyrt med sirkulasjonspumper for å holde slurryen i blanding. I en annen utførelsesform kan anti-agglomereringsmiddel tilsettes på dette punkt. I en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen kan ytterligere oppløsningsmiddel fjernes fra slurry-konsentratet ved fordamping, for eksempel ved vakuumtørking eller ved en hvilken som helst annen teknikk.

Det vil være klart at den ovenfor beskrevne fremstilling er analog en totrinns ekstrak-sjon. Fordi imidlertid precipitering også skjer i et første trinn målt tilsetningshastigheten for flytende ikke-oppløsningsmiddel kontrolleres omhyggelig. I en utførelsesform blir flytende ikke-oppløsningsmiddel tilsatt til et punkt der polymeren precipiterer til polymerpartikler med en midlere diameter < 0,10 tommer eller 0,25 cm. Det er en fordel ved oppfinnelsen at partikkelstørrelsen i gjennomsnitt er så liten. I tidligere praksis blir DRA-oppløsning satt til et rikelig overskudd av ikke-oppløsningsmiddel og partikkel-størrelsen er karakteristisk i området 2,54 cm, se for eksempel eksempel 1 i US 5.376.697-A.

Det vil være klart at mengden DRA som settes til et spesielt hydrokarbon vil variere sterkt avhengig av et antall faktorer og kan ikke spesifiseres på forhånd. For eksempel kan enkelte av parametrene som påvirker andelene av DRA som skal tilsettes, omfatte uten å være begrenset til den kjemiske art av hydrokarbonet som transporteres, tempera-turen i hydrokarbonet som transporteres, viskositetsegenskapene for hydrokarbonet, omgivelsestemperaturen for pipeline-omgivelsene, arten av midlet i seg selv og så videre. I enkelte tilfeller vil imidlertid mengden DRA som injiseres i den flytende hydrokarbonstrøm ligge fra rundt 3 til rundt 100 ppm eller derover, fortrinnsvis imidlertid fra rundt 3 til rundt 50 ppm.

Monomerene som kan benyttes ved fremstilling av slurry-konsentratene ifølge oppfinnelsen kan være et hvilket som helst a-olefin med fra 4 til 16 karbonatomer. Selvfølgelig kan det benyttes blandinger av a-olefiner. Således er blandinger av monomerer ofte foretrukket for å fremstille kopolymerer. Det vil i denne beskrivelse og i kravene ifølge oppfinnelsen være klart at polymerisering av minst en monomer for å danne en polymer omfatter polymerisering kun av en monomertype for å fremstille en homopolymer såvel som mer enn en monomer for å fremstille en kopolymer, det vil altså si at uttrykket "polymer" omfatter "kopolymer"-produkter også. Egnede oppløs-ningsmidler for polymerisering av a-olefiner omfatter men er ikke nødvendigvis begrenset til kerosen, jet-brennstoff, parafiniske og isoparafiniske oppløsningsmidler. Poly-a-olefinene polymeriseres fra monomerene eller komonomerene ved konvensjo-nelle teknikker og vil ha molekylvekter rundt 10 millioner pr. analyse ved gelpermea-sjonskromatografi, GPC. Poly-a-olefiner som særlig er egnet for fremgangsmåtene og blandingene ifølge oppfinnelsen inkluderer FLO®-familien av PAO-DRA'er inkludert FLO® 1004, FLO® 1005, FLO® 1008, FLO® 1010, FLO® 1012, FLO® 1020 og FLO® 1022, markedsført av Baker Pipeline Products, en divisjon av Baker Performance Chemicals, Inc.

I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan mengden polymer i oppløsningsmidlet ligge fra 1 til rundt 20 vekt-%. I en utførelsesform ligger særlig mengden polymer i oppløs-ningsmidlet fra rundt 3 til rundt 10 vekt-%.

Som angitt blir et flytende ikke-oppløsningsmiddel langsomt satt til polymeren i et opp-løsningsmiddel i en hastighet som tillater at polymeren absorberer det flytende ikke-oppløsningsmiddel. Denne hastighet vil variere med det blandeutstyr som er tilgjengelig og i en viss grad med den spesielle polymer, det oppløsningsmiddel og det flytende ikke-oppløsningsmiddel som benyttes. Tilsetningen av ikke-oppløsningsmiddel skjer inntil polymer precipiterer inn i polymerpartiklene med en gjennomsnittsdiameter på 0,25 cm eller mindre og viskositeten i blandingen synker, i en utførelsesform. Nok en gang vil dette punkt variere fra system til system.

Mens prosessbetingelsene for tilsetningen av ikke-oppløsningsmiddel og polymer-precipitering kan være omgivelsestemperatur og -trykk, kan andre betingelser utenfor omgivelsestemperatur også vise seg å være brukbare. Selvfølgelig vil temperaturer og trykk over og under omgivelsesverdiene påvirke det punkt ved hvilket precipiteringen skjer såvel som oppløselighetsegenskapene for de forskjellige systemer.

Egnede flytende ikke-oppløsningsmidler for PAO'er omfatter men er ikke nødvendigvis begrenset til isopropylalkohol (IPA), andre alkoholer, glykoler, glykoletere, ketoner, estere der alle inneholder fra 2 til 6 karbonatomer. Vektforholdet mellom ikke-opp-løsningsmiddel og oppløsningsmiddel efter tilsetning av ikke-oppløsningsmiddel kan ligge fra rundt 70:30 til rundt 30:70, fortrinnsvis imidlertid fra rundt 60:40 til rundt 40:60, og er i en særlig foretrukken utførelsesform rundt 50:50. Med andre ord er i en utførelsesform minst 40 vekt-% av oppløsningsmidlet erstattet med det flytende ikke-oppløsningsmiddel.

Efter at precipiteringen av polymeren er ferdig blir oppslemmingskonsentratet av precipiterte polymerpartikler separert fra supematant-sjiktet av oppløsningsmiddel og flytende ikke-oppløsningsmiddel. Dette kan gjennomføres på en hvilken som helst tilgjengelig, konvensjonell måte som dekantering, cyklonseparering, filtrering, sentri-fugering eller annen separering av supernatantsjiktet og så videre.

Det er ventet at for å fremstille brukbare produkter som lett kan behandles må det gjenværende oppløsningsmiddel i slurry-konsentratet av precipiterte polymerpartikler fjernes ytterligere eller fortrinnsvis reduseres så mye som mulig. Dette kan skje ved et ytterligere ekstraksjonslignende trinn ved å tilsette ytterligere ikke-oppløsningsmidler og derefter nok en gang å fjerne den dannede flytende blanding. Oppløsningsmiddel kan også fordampes for å efterlate en oppslemming som kan sentreres ytterligere, inneholdende polymerpartikler i et overveiende flytende ikke-oppløsningsmiddel. Med overveiende flytende ikke-oppløsningsmiddel menes at oppslemmingskonsentratet inneholder mindre enn 10 vekt-% oppløsningsmiddel, beregnet på det totale slurry-konsentrat.

I en utførelsesform av oppfinnelsen kan det endelige slurry-konsentrat av precipiterte polymerpartikler inneholde fra rundt 6 til rundt 50 vekt-% polymer. I en annen ut-førelsesform er det foretrukket at slurryen inneholder fra rundt 15 til rundt 35 vekt-% polymer.

Det er ventet at mange slurrykonsentrater som fremstilles ifølge oppfinnelsens fremgangsmåte ikke vil kreve tilsetning av et eventuelt anti-agglomereringsmiddel for å redusere eller forhindre tendensen hos DRA til koldflyt ved avsetning. I andre tilfeller kan det imidlertid være ønskelig å tilsette et anti-agglomereringsmiddel før, under eller efter all oppløsningsmiddel-erstatning. Det vil si at anti-agglomereringsmidlet kan tilsettes på et hvilket som helst tidspunkt under oppfinnelsens prosess bortsett fra under polymeriseringen.

I en utførelsesform er vekten av anti-agglomereringsmidlet som settes til slurry-konsentrat omtrent lik eller mindre enn vekten av polymeren i slurry-konsentratet. I en annen utførelsesform er det foretrukket at mengden av anti-agglomereirngsmiddel ligger fra rundt 75 % til rundt 25 % av vekten av polymeren i slurry-konsentratet. Egnede anti-agglomereirngsmidler er men er ikke begrenset til salter av fettsyrer med 12 til 20 karbonatomer og spesielt alkalimetallsalter av slike syrer og som kan omfatte uten å være begrenset til magnesiumstearat og kalsiumstearat, såvel som silikoner.

Oppfinnelsen skal illustreres nærmere under henvisning til de ledsagende, illustrerende eksempler.

Eksempel 1

Slurry-konsentratet i eksempel 1 ble tildannet med følgende utstyr:

18721 tank

"Viking Gear" pumpe, ca. 75,7 l/min., for sirkulering gjennom en 5,1 cm ledning Røreverk innført fra toppen av tanken

Statisk blanding i resirkuleringslinjen fra bunnen av tanken til toppen.

Ca. 6001 FLO® 1012 a-olefinpolymer (med kerosen oppløsningsmiddel) med et faststoff-innhold på 6,2 % ble dosert til tanken. FLO® 1012 er en egen kopolymer av o> olefiner i området C4.12.

Til sammen 526,2 1IPA ble gradvis satt til satsen i løpet av 6 timer og deretter ble sirkulasjonspumpen og røreverket skrudd av hvoretter materialet avsatte seg. Precipitatet ble pumpet til en tank på 2405 1 og EPA/kerosen-supernatant ble pumpet til en spilltank. Efter at IPA/kerosen var pumpet ut av tanken på 18721 ble precipitatet pumpet tilbake til denne tanken og ytterligere 526,21 IPA ble sått til satsen av slurry-konsentrat for å ekstrahere ytterligere kerosen fra oppslemmingen.

Konsentratet av preciptert polymerslurry blandet med frisk IPA ble pumpet til tanken på 2405 1. Slurrykonsentratproduktet var 4361 med 8 vekt-% faststoffer. Den prosentuelle friksjonsreduksjon, DR, målt på 0,64 cm diameter stålrør-testsløyfe i en konsentrasjon av 0,5 ppm slurry, var 18 %. Dette resultat antyder at polymeren ble skjærnedbrutt, mest sannsynlig fra Viking-pumpen. Det ble også bemerket at den precipiterte polymer var sammenklebende eller viste koldflyt.

Eksempel 2

"Viking Gear"-pumpen i utstyret i eksempel 2 ble modifisert ved å føye til en drive med variabel hastighet til motoren. Denne endring muliggjorde at pumpen pumpet lang-sommere og derved ga mindre skjærpåvirkning.

Satsen ble tildannet ved å følge de samme mengder som i eksempel 1 så nær som mulig. Den eneste forskjell var reduksjonen av pumpehastigheten fra 250 til 126 omdr./min. Videre ble separasjon/vasking gjennomført noe annerledes slik det skal beskrives.

I dette eksempel ble IPA/kerosen-supernatanten fjernet fra toppen av tanken efter at man hadde latt precipitatet avsette seg på bunnen. Dette trinn ble gjennomført ved å lukke tankbunn-ventilen og ved å bruke suget i pumpen med en bøyeslange over toppen gjennom mannhullet. Resultatet var en bedre separasjon og et redusert tap av precipitert polymer.

I eksempel 2 ble IPA/kerosen-supernatanten fjernet og ca. 7521 frisk IPA tilsatt hvorefter supematanten ble fjernet igjen. Deretter ble slurry-konsentratet pumpet inn i en ren tank på 2405 1. Sluttmengden av slurry-konsentrat var 248 1 med et faststoff-innhold på 13,6 %. DR ved 0,5 ppm andel av slurryen var 25 %. Denne sats viste koldflyt til større partikler i løpet av 24 timer.

Eksempel 3

Produktet fra eksempel 2 viser at det precipiterte slurry-konsentrat kunne fremstilles uten nedbrytning av polymeren. I et forsøk på å redusere satstiden ble en "Moyno Pump" installert sammen med en 7,62 cm rørledning i sirkulasjonssystemet og som hadde 3 utslippspunkter til toppen av tanken, noe som vil understøtte blandingen av polymer/IPA-oppløsningene. Driven med variabel hastighet ble flyttet til røreverket i et forsøk på bedre utnyttelse.

I eksempel 3 var hovedtilsetningen av IPA til FLO 1012 materialet den samme som i

eksemplene log 2 og satstiden ble redusert med 25 %. Det vil si at det tok ca. 4,5 timer å precipitere 5641 FLO 1012. Vaskemengden ble øket til 8401 og en ekstra vasking ble føyet til og tillatt blanding over natten. Formålet med denne prosedyre var å se hvorvidt det ville bli mulig å fjerne mer kerosen for derved å forbedre eller forhindre koldflyt.

Eksempel 3 ga 173 1 slurrykonsentrat (polymer og IPA) med 20 vekt-% faststoffer, noe som ga en DR på 29 % ved 0,5 ppm dosering. Dette materialet viste også koldflyt til større partikler i løpet av 24 timer.

Eksempel 4

Slurry-konsentratet i eksempel 4 ble fremstilt på samme måte som det i eksempel 3 bortsett fra at den første polymer/oppløsningsmiddel var FLO® 1010 ved 13 vekt-% faststoffer. FLO® 1010 er en egen a-olefinkopolymer fra området C4.12. Polymeren precipiterte på samme måte som før men hadde en lav DR på 18 % ved 0,5 ppm slurry-andel. Materialet fra eksempel 4 viste også koldflyt.

Eksemplene 5 til 11

I disse eksempler ble magnesiumstearat tilsatt som et anti-agglomereringsmiddel. Den eneste forskjell i precipiteringsprosessen fra eksemplene 3 og 4 var tilsetning av magnesiumstearat efter den siste vasking for å fjerne kerosen-oppløsningsmidlet.

I eksempel 5 som benyttet den samme FLO® 1012 som eksempel 3, var mengden tilsatt magnesiumstearat 10 vekt-% beregnet på vekten av polymeren, ikke medregnet av vekten av ikke-oppløsningsmiddel. For 5641 slurry-konsentrat med 6,2 vekt-% faststoffer ble det således tilsatt 2,77 kg magnesiumstearat.

Prøver av materialet fra eksempel 5 viste ikke koldflyt-tendenser men når prøver av materialet fra eksempel 5 hadde ekstra magnesiumstearat tilsatt ut over det som er beskrevet ovenfor ble prøvens viskositet redusert. Det ble besluttet i fremtiden å tilsette 15 vekt-% magnesiumstearat. Eksemplene 6 til 11 ble således tildannet med 15 vekt-% magnesiumstearat tilsatt etter den siste vasking med IPA.

Eksemplene 12 til 16

En prøve av materialet fra de kombinerte satser fra eksemplene 5 til 11 (Ex. 5 x 11) ble prøver i en DR-test i en hydrokarbon-rørledning i Oklahoma.

Rørledninpsdata

Rørledningstest-seksjonen var ca. 38,4 km lang og hadde en ytre diameter på 37,3 cm. Elevasjonen ved begynnelsen var 235 m og elevasjonen ved enden var 228 m. Hoved-linjepumpene var 4 positive fortrengningspumper med en total utgang på 206 700 l/t. Densiteten for råoljen lå fra 38° til 41 API tilsvarende spesifikke graviteter fra 0,83 til 0,82. Den målte viskositet var 8 CST ved 18°C. Hellepunktet for råoljen lå fra -18°C til - 29°C. Prosentandelen voks var ukjent. Prosentandelen vann var mindre enn 0,1. Reynolds-tallet var 60,425. Hastigheten var 1,16 m/sek. C. Prosentandelen voks var ukjent. Prosentandelen vann var mindre enn 0,1. Reynolds-tallet var 60,425. Hastigheten var 1,16 m/sek.

Testdata

Testen begynte med oppsamling av basis-ledningsdata ved bruk av data-loggere ved utløpet av hver ende av rørledningen. Basislinje-data ble også samlet efter at alle injeksjoner var gjennomført og disse data er oppsummert i figur 5. Testprotokollen var å injisere 2 konsentrasjoner av FLO 1003 fulgt av to konsentrasjoner av materialet ifølge eksempel Ex. Sxll.

FLO 1003 er en høyviskøs, gel-lignende oppløsning med 8,1 vekt-% faststoffer.

Figurene 1 og 2 gir resultatene for injeksjon av FLO 1003 ved 44 ppm henholdsvis 84 ppm ved bruk av en injeksjonssonde med en spaghetti-dyse-korifigurasjon. Figur 1 viser det gjennomsnittlige resultat på 36,5 % friksjonsreduksjon ± 0,85 ved et 95 % konfidens-nivå (t-fordelingen, det samme konfidensnivå for alle data). Figur 2 viste et gjennomsnittlig resultat på 47,0 % friksjonsreduksjon ± 1,1. Linjefylling henviser til det punkt der hele rørledningstverrsnittet er fulgt av DRA behandlet fluid.

Før injeksjon av oppfinnelsens Ex. 5x11 materiale ble systemet befridd for gelformig materiale. Injeksjonssonden ble fjernet. En pumpe injiserte Ex. 5x11 materialet i 24 timer (varigheten av testperioden) uten problemer. Ex. 5x11 produktet er en polymeroppslemming med 30,0 vekt-% faststoffer; 12 vekt-% er magnesiumstearat anti-agglomereringsmiddel mens 18 vekt-% er polymer.

Figur 3 viser at for injeksjon av materialet ifølge eksempel 5 til 11 ved 24 ppm er det gjennomsnittlige resultatet 55,7 % DR ± 0,43. Figur 4 illustrerer injeksjon av oppfinnelsens Ex. 5x11 materiale ved kun 9,2 ppm, den midlere, resulterende DR var 53,0% ±0,91.

Eksempel 12

Precipiteringsprosessen ifølge oppfinnelsen ble også gjennomført i en Ross dobbelt-planet-blander. 20 volum-deler av en 6 %-ig oppløsning av FLO 1012 i kerosen ble chargert til blanderen. I en separat beholder ble 0,8 deler magnesiumstearat oppslemmet i 25 deler IPA. Magnesiumstearat/alkoholoppslemmingen ble satt i en dels inkrementer til kopolymeroppløsningen under omrøring i en 6 timers periode. Hver inkrementelle tilsetning av slurry ble fullstendig blandet inn i kopolymeroppløsningen før ytterligere slurry ble tilsatt. Agiteringen ble fortsatt i 1 time efter at det siste slurry-inkrement var tilsatt. Denne prosedyre ga et findelt polyolefin-precipitat som ble tilsatt avsetning i løpet av 12 timer. Supernatanten ble nok en gang dekantert og 20 deler IPA ble satt til precipitatet efter 1 times agitering. Polymerprecipitatet ble tilsatt avsetning og supernatanten ble fjernet og man oppnådde det ønskede polymerslurry-konsentrat.

Eksempel 13

Oppfinnelsens precipiteirngsprosess ble videre gjennomført i en blandetank med turbin-rører med variabel hastighet, utstyrt med en sirkulasjonssløyfe med en progressiv kavitetspositiv fortrengningspumpe. Til 175 deler av en 6 %-igFLO 1012 kopolymer i kerosen ble det i løpet av en 6 timers periode satt en oppslemming inneholdende 8 deler magnesiumstearat og 212 deler IPA. Blandeinnholdet ble omrørt og sirkulert ved tilsetning av slurry og i en time efter precipiteringstrinnet. Det precipiterte polyolefin ble tillatt avsetning i en 12 timers periode. Supernatanten ble dekantert og 175 deler IPA ble satt til precipitatet fulgt av 1 times omrøring og sirkulasjon. Polymerprecipitatet ble tillatt avsetning og supernatanten fjernet for å oppnå det ønskede polymerslurry-konsentrat.

Slurry-konsentratene fra eksemplene 12 og 13 er prøvet som DRA'er i en 2 cm test-sløyfe. De ble hurtig oppløst i hydrokarbonat og var meget effektive med henblikk på å redusere friksjon eller såkalt "drag".

Oppfinnelsens polymerslurry-kdnsentrater er påvist å ha fordelen av hurtig oppløsning i strømmen råolje med mulighet for injeksjon uten å måtte ty til injeksjonssonder eller annet spesialisert utstyr og krevet heller ikke forutgående oppmaling av polymeren. Videre gir oppfinnelsens slurry-konsentrater uventet gode friksjonsreduserende resultater ved lave konsentrasjoner. Mange modifikasjoner kan foretas i sammensetning og implementering uten å gå utenfor oppfinnelsens ånd og ramme som definert av de ledsagende krav. For eksempel kan den nøyaktige sammensetning av DRA-polymeren, oppløsningsmiddel og flytende ikke-oppløsningsmiddel, også eventuelt anti-agglomereringsmiddel, være forskjellig fra det som her er nevnt og definert.

Claims

1. Lawiskøs, høykonsentrert friksjonsreduserende middel (DRA)-slurry, karakterisert ved at det er fremstilt ved (a) polymerisering av minst én monomer i et oppløsningsmiddel for å danne en polymer i oppløsningsmidlet, (b) tilsetning av et flytende ikke-oppløsningsmiddel til polymeren i oppløsnings-midlet i en hastighet som tillater at polymerblandingen absorberer det flytende ikke-oppløsningsmiddel til et punkt der polymerene precipiterer til polymer partikler med en midlere diameter < 0,25 cm og viskositeten i blandingen reduseres; (c) separering av et slurry-konsentrat av precipiterte polymerpartikler fra et supematant-sjikt av oppløsningsmiddel og flytende ikke-oppløsningsmiddel, og (d) å redusere restoppløsningsmidlet i slurry-konsentratet av precipiterte polymerpartikler ved en fremgangsmåte valgt blant gruppen: (i) minst en ytterligere ekstrahering av minst en del av det gjenværende oppløsningsmiddel med ytterligere flytende ikke-oppløsningsmiddel, og (ii) fordamping av minst en del av det gjenværende oppløsningsmiddel til et oppslemmingskonsentrat som inneholder polymerpartikler i et overveiende flytende ikke-oppløsningsmiddel, for derved å gi en oppslemming som direkte kan benyttes som DRA i fravær av et polymeroppmalingstrinn.

2. DRA ifølge krav 1, karakterisert ved at minst en monomer er et a-olefin og polymerene er et poly-a-olefin.

3. DRA ifølge krav 1, karakterisert ved at, i prosessen i trinn (b), vektforholdet ikke-oppløsningsmiddel:oppløsningsmiddel efter tilsetning av ikke-oppløsningsmidlet er rundt 70:30 til rundt 30:70.

4. DRA ifølge krav 1, karakterisert ved at, i prosessen i trinn (a), mengden av polymer i oppløsningsmidlet ligger fra rundt 1 til rundt 20 vekt-% og der i trinn (d) slurrykonsentratet av precipiterte slurrypartikler inneholder fra rundt 5 til rundt 50 vekt-% polymer.

5. DRA ifølge krav 1, karakterisert ved at prosessen videre omfatter tilsetning av et anti-agglomereringsmiddel til polymeren i et hvilket som helst av trinnene (b) til (d).

6. DRA ifølge krav 5, karakterisert ved at anti-agglomereirngsmidlet er valgt blant salter av fettsyrer med 12 til 20 karbonatomer, og silikoner.

7. DRA ifølge krav 5, karakterisert ved at vekten av anti-agglomereringsmidlet som settes til polymeren er ca. lik eller mindre enn vekten av polymeren.

8. Lav-viskøs, høykonsentrert friksjonsreduksjonsmiddel CDRA) slurry, karakterisert ved at det er fremstilt ved en fremgangsmåte som omfatter: (a) polymerisering av minst én monomer i et oppløsningsmiddel for å danne en polymer i oppløsningsmidlet; (b) tilsetning av et flytende ikke-oppløsningsmiddel til polymeren i oppløsnings-midlet for å gi en blanding av polymer, oppløsningsmiddel og ikke-oppløsnings-middel, i en mengde som tillater at polymerblandingen absorberer det flytende ikke-oppløsningsmiddel; (c) å erstatte minst 40 vekt-% av oppløsningsmidlet med ikke-oppløsningsmidlet for å gi en ikke-oppløsningsmiddelrik blanding; og (d) å tørke den ikke-oppløsningsmiddelrike blanding for å fjerne minst 50 vekt-% av oppløsningsmidlet som er tilstede for derved å gi et ikke-agglomerende slurry-konsentrat av polymerpartikler som kan benyttes som DRA i fravær av et polymeroppmalingstrinn.

9. DRA ifølge krav 8, karakterisert ved at minst en monomer er et a-olefin og polymeren er et poly-a-olefin.

10. DRA ifølge krav 8, karakterisert ved at, i fremgangsmåten i trinn (b), vektforholdet ikke-oppløsningsmiddel:oppløsningsmiddel efter tilsetning av ikke-oppløsningsmiddel er rundt 70:30 til 30:70.

11. DRA ifølge krav 8, karakterisert ved at, i trinn (a), mengden polymer i oppløsningsmidlet ligger fra rundt 1 til rundt 20 vekt- og der i trinn (d) slurrykonsentratet av polymerpartikler inneholder fra rundt 5 til rundt 50 vekt-% polymer.

12. DRA ifølge krav 8, videre karakterisert ved tilsetning av et anti-agglomereringsmiddel til polymeren i et hvilket som helst av trinnene (b) til (d).

13. Fremgangsmåte for fremstilling av en lawiskøs, høykonsentrert friksjonsreduksjonsmiddel (DRA) slurry, karakterisert ved at den omfatter: (a) polymerisering av minst én monomer i et oppløsningsmiddel for å danne en polymer i oppløsningsmidlet, (b) tilsetning av et flytende ikke-oppløsningsmiddel til polymeren i oppløsnings-midlet for å gi en blanding av polymer, oppløsningsmiddel og ikke-oppløsnings-middel, i en hastighet som tillater at polymerblandingen absorberer det flytende ikke-oppløsningsmiddel til et punkt der polymerene precipiterer til polymer partikler med en midlere diameter < 0,25 cm og viskositeten i blandingen reduseres; (c) separering av et slurry-konsentrat av precipiterte polymerpartikler fra et supernatant-sjikt av oppløsningsmiddel og flytende ikke-oppløsningsmiddel, og (d) å redusere restoppløsningsmidlet i slurry-konsentratet av precipiterte polymerpartikler ved en fremgangsmåte valgt blant: (i) minst en ytterligere ekstrahering av minst en del av det gjenværende oppløsningsmiddel med ytterligere flytende ikke-oppløsningsmiddel, og (ii) fordamping av minst en del av det gjenværende oppløsningsmiddel til et oppslemmingskonsentrat inneholdende polymerpartikler i overveiende flytende ikke-oppløsningsmiddel, for derved å tildanne en oppslemming som direkte kan benyttes som fnksjonsreduksjonsmiddeloppslemming.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at, i trinn (b), vektforholdet ikke-oppløsningsmiddel:oppløsningsmiddel efter tilsetning av ikke-oppløsningsmiddel er rundt 70:30 til rundt 30:70.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at, i trinn (a), mengden av polymer i oppløsningsmidlet er fra rundt 1 til rundt 20 vekt-% og at, i trinn (d), slurry-konsentratet av precipiterte polymerpartikler inneholder fra rundt 5 til rundt 50 vekt-% polymer.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved ytterligere tilsetning av et anti-agglomereringsmiddel til polymeren ifølge et hvilket som helst av trinnene (b) til (d).

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at anti-agglomereringsmidlet er valgt blant gruppen salter av fettsyrer med 12 til 20 karbonatomer, og silikoner.

18. Anvendelse av en lawiskøs, høykonsentrert friksjonsreduserende middel (DRA)-slurry, fremstilt ved A. å tilveiebringe en lawiskøs, høykonsentrert friksjonsreduksjonsmiddel (DRA)-slurry fremstilt ved fremgangsmåten omfattende: (a) polymerisering av minst én monomer i et oppløsningsmiddel for å danne en polymer i oppløsningsmidlet, (b) tilsetning av et flytende ikke-oppløsningsmiddel til polymeren i oppløsnings-midlet for å gi en blanding av polymer, oppløsningsmiddel og ikke-oppløsnings-middel, i en hastighet som tillater at polymerblandingen absorberer det flytende ikke-oppløsningsmiddel til et punkt der polymerene precipiterer til polymerpartikler med en midlere diameter < 0,25 cm og viskositeten i blandingen reduseres; (c) separering av et slurry-konsentrat av precipiterte polymerpartikler fra et supernatant-sjikt av oppløsningsmiddel og flytende ikke-oppløsningsmiddel, og (d) å redusere restoppløsningsmidlet i slurry-konsentratet av precipiterte polymerpartikler ved en fremgangsmåte valgt blant: (i) minst en ytterligere ekstrahering av minst en del av det gjenværende oppløsningsmiddel med ytterligere flytende ikke-oppløsningsmiddel, og (ii) fordamping av minst en del av det gjenværende oppløsningsmiddel til et oppslemmingskonsentrat inneholdende polymerpartikler i overveiende flytende ikke-oppløsningsmiddel, for derved å gi en oppslemming som direkte kan benyttes som DRA i fravær av et polymeroppmalingstrinn, og B. å injisere denne DRA i en rørledning inneholdende en strømmende hydrokarbonstrøm, for å redusere friksjonen i en karbonstrøm som strømmer gjennom en rørledning.

19. Anvendelse ifølge krav 18, der trinn B. gjennomføres i fravær av et injeksjonsverktøy.

20. Anvendelse ifølge krav 18, der mengden av DRA som injiseres i den strømmende hydrokarbonstrøm i trinn B ligger fra rundt 3 til rundt 100 ppm.

21. Anvendelse ifølge krav 18, der vektforholdet ikke-oppløsningsmiddel:oppløsnings-middel i trinn A., litra (b) er rundt 70:30 til 30:70 efter tilsetning av ikke-oppløsnings-midlet.

22. Anvendelse ifølge krav 18, der mengden av polymer i oppløsningsmidlet i trinn A. litra (a) ligger fra rundt 1 vekt-% til 20 vekt-% og der i reduksjonstrinnet (d), slurrykonsentratet av precipiterte polymerpartikler inneholder fra rundt 5 til rundt 50 vekt-% polymer.

23. Anvendelse ifølge krav 18, der prosessene videre omfatter tilsetning av et anti-agglomereirngsmiddel til polymeren i et hvilket som helst av trinnene (b)-(d).

24. Anvendelse ifølge krav 23, der anti-agglomereringsmidlet er valgt blant gruppen omfattende fettsyrer med 12-20 karbonatomer, og silikoner.