PL57577B1 - - Google Patents

Description

17.XII.1965 Stany Zjednoczone Ameryki Opublikowano: 31.V.1969 57577 KI. 5 a, 43/22 MKP E 21 b blj UKD 622.245.544 Wspóltwórcy wynalazku: John A. Davis, William J. Kunzman Wlasciciel patentu: Marathon Oil Company, Findlay (Stany Zjednoczone Ameryki) Emulsja do wydobywania ropy naftowej z roponosnych formacji Przedmiotem wynalazku jest emulsja do wydo¬ bywania ropy naftowej z roponosnych formacji za pomoca tloczenia tej emulsji przez formacje, któ¬ rej temperatura jest wyzsza niz okolo 27°C.' Zapotrzebowanie na emulsje trwale na duzych glebokosciach i w podwyzszonej temperaturze da¬ tuje sie od czasu, kiedy stwierdzono, ze emulsje, a zwlaszcza zewnetrzne emulsje olejowe, moga stanowic skuteczny srodek do zalewania zlóz przy wydobywaniu ropy naftowej.Wiadomo, ze male ilosci-soli kwasów i zasad podwyzszaja trwalosc struktury emulsji natomiast wieksze ilosci soli niszcza struktury emulsji oleju w wodzie lub wody w oleju w widoczny sposób.Obecnie stwierdzono, ze wprowadzenie soli, kwa¬ sów i/lub zasad do emulsji olejowej zewnetrznej stanowi jeden z tanich sposobów zwiekszania trwa¬ losci emulsji w wysokiej temperaturze. Te dodatki zwane sa dalej „jonowymi dodatkami". Stwier^ dzono takze, ze ilosc dodatków jonowych, wymar gana do utrwalenia danej emulsji w wysokiej temperaturze, przewaznie niszczy te emulsje w nizszej temperaturze.Zjawisko to jest przedstawione graficznie na wykresie, który pokazuje wplyw soli na termiczna trwalosc emulsji, skladajacej sie w stosunku wa¬ gowym z 55,9% nafty, 10,6% sulfonianu powierz¬ chniowo czynnego, 3,5% izopropanolu i 30% wody.Bedacy w sprzedazy sulfonian zawiera 62% czy- 10 15 20 25 30 stego srodka powierzchniowo czynnego. Jak wy¬ kazano na wykresie, mikroemulsja zawierajaca w stosunku wagowym 4%. siarczanu sodu (w odnie¬ sieniu do czystego sulfonianu powierzchniowo czynnego) jest nietrwala w temperaturze ponizej 24°C, gdyz wydziela sie faza podobna do wody.Gdy ciecz zostaje podgrzana do temperatury po¬ wyzej 24°C, wówczas uklad staje sie jednofazowy i trwaly az do osiagniecia temperatury okolo 49°C.Powyzej tej temperatury ciecz rozdziela sie i two¬ rzy sie górna faza podobna do weglowodoru. Ta¬ kie samo zjawisko mozna zaobserwowac przy za¬ stosowaniu 10% soli, z ta róznica, ze przy tym stezeniu, zakres temperatury, w którym emulsja jest ustabilizowana, wynosi od okolo 77—93°C.Przy badaniu obu tych mieszanek mikroemulsja byla utrzymywana pod cisnieniem wyzszym od tego, w którym nastepuje wydzielanie sie peche¬ rzyków ze skladników ukladu.Wiele dodatków jonowych wywoluje ten zada¬ ny skutek, chociaz ogólnie biorac wymagane ste¬ zenie soli zmniejsza sie w miare wzrostu warto¬ sciowosci jonów, tworzacych dodatki jonowe. Roz¬ puszczalnosc i stala jonizacji dodatków w mie¬ szaninie, stezenie srodka powierzchniowo czynne¬ go oraz wspóldzialajacego z nim srodka powierzch¬ niowo czynnego w roztworze, rodzaj srodka po¬ wierzchniowo czynnego i wspóldzialajacego w roz¬ tworze oraz rodzaj weglowodoru, wszystko to wplywa do pewnego stopnia na niezbedna ilosc do* 5757757577 datku jonowego, koniecznego do uzyskania stabi¬ lizacji w okreslonym zakresie temperatury.Niezbedne stezenie dodatku dla pewnego zakresu temperatury mozna latwo okreslic poprzez utrzy¬ mywanie czesciowo utrwalonej emulsji lub mie¬ szaniny skladników emulsji w róznych tempera¬ turach w zadanych granicach temperatury, przy ciaglym powolnym mieszaniu i dodawaniu dodat¬ ku do mieszaniny az stabilizacja zostanie osiag¬ nieta.Chociaz wynalazek ma ogólne zastosowanie do emulsji majacych hiepolarna faze zewnetrzna, to jednak najkorzystniej jest stosowac go do stabi¬ lizacji mikroemulsji* Mikroemulsje w znaczeniu jak tutaj, maja równowage faz zblizona raczej do najwiekszego mozliwego rozproszenia niz do koa¬ gulacji. Mikroemulsje moga wykazywac zmetnie¬ nie i moga byc wyraznie zabarwione, jezeli sa wy¬ tworzone z weglowodorów, takich jak niektóre gatunki surowej ropy zawierajace barwne zanie- czyszczenia.Wiele rozpuszczalnych w wodzie soli nieorga¬ nicznych moze byc stosowanych w celu osiagnie¬ cia zadanej stabilizacji, lecz najwlasciwsze sa sole silnych kwasów i metali alkalicznych. Specjalnie przydatne sa sole metali alkalicznych i kwasu sol¬ nego lub siarkowego. Najwlasciwsze kwasy to: siarkowy, solny, azotowy, fosforowy i octowy. Z wodorotlenków najodpowiedniejsze sa wodoro¬ tlenki metali alkalicznych, zwlaszcza wodorotlenek sodu, chociaz i inne zasady, jak wodorotlenek amonowy sa równiez skuteczne.Emulsje, wedlug wynalazku skladaja sie przede wszystkim ze srodków powierzchniowo czynnych w pierwszym rzedzie rozpuszczajacych sie w oleju, lecz które takze moga byc i czesciowo rozpuszczac ne w wodzie, albo z mieszanin srodków powierzch¬ niowo czynnych rozpuszczajacych sie w oleju i w wodzie. Emulsje powstale z anionowych srodków powierzchniowo czynnych, takich jak monosulfo- niany alkiloarylonaftenowe wyzszego rzedu sa szczególnie korzystne. Z weglowodorów stosowa¬ nych do wytwarzania emulsji wedlug wynalazku nalezy przede wszystkim wymienic surowa rope naftowa lub jej frakcje, jak benzyne pierwszej de¬ stylacji, nafte itp. Wewnetrzna faze takiej emulsji najlepiej tworzyc z wody. Jako wspóldzialajace srodki powierzchniowo czynne wedlug wynalazku stosuje sie co najmniej czesciowo rozpuszczalne w wodzie alkohole, ketony o malym ciezarze cza¬ steczkowym, etery, aminy itp.Przewaznie emulsje stabilizuje sie do uzytku w temperaturach przekraczajacych 27—38°C, a korzystnie 38—52°C. Najlepiej jednak, aby emulsje byly stabilizowane do uzytku w temperaturach co najmniej okolo 52—63°C.Wynalazek jest wyjasniony bardziej szczególowo w nastepujacych przykladach.Przyklad I. .Wplyw siarczanu sodowego na trwalosc mikroemulsji, utworzonej z 40% wody, 33.6% propanu, 15% nafty, 8.4°/o handlowego sul¬ fonianu (62% czysty sulfonian produkcji Shell Oil Company), 3.0% izopropanolu oraz siarczanu sodo¬ wego, jest podany ponizej. 20 25 30 40 45 50 55 60 65 Na2S04 Stezenie w wodzie (w czesciach na milion) 1 5.250 7.875 10.500 Dolna granica temperatury stabilnosci °C 24 26 30 Górna granica temperatura -1 . stabilnosci °C 29.4 54.4 55.5 ( 10 15 Przyklad II. Wplyw soli na mikroemulsje, zawierajaca w stosunku objetosciowym 47.5°/o naf¬ ty, 8.4% benzyny pierwszej destylacji, 30.0% wo¬ dy, 10.6% sulfonianu powierzchniowo czynnego, 3.5% alkoholu izopropylowego oraz soli jak po¬ nizej, jest nastepujacy: Na2S04 Stezenie w wodzie (czesci na milion) 6.570 13.140 19.710 Dolna granica temperatury stabilnosci °C <21 38 51 | Górna granica temperatury stabilnosci °C 36 51 77 | Przyklad III. Wplyw siarczanu sodowego na szereg mikroemulsji wytworzonych z benzyny pierwszej destylacji z nafty wykazuje tabela po¬ dana ponizej. Mikroemulsja zawiera w stosunku objetosciowym 55.9% weglowodoru, 30.0% wody 10.6% handlowego sulfonianu, 3.5% alkoholu izo¬ propylowego oraz nizej podane ilosci' siarczanu sodowego.. •Weglowodór % nafty 1 95 95 95 85 85 85 70 70 50 50 50 25 25 25 | Na2S04 Stezenie w wodzie (czesci na milion) 6.570 13.140 19.710 6.570 13.140 19.710 6.570 13.140 6.570 13.140 19.710 6.570 13.140 19.710 1 Dolna gra¬ nica tempe¬ ratury sta¬ bilnosci °C <21 <21 47 <21 38 51 <21 54 35 66 — 40 71 — 1 Górna gra¬ nica tempe¬ ratury sta¬ bilnosci °C 34 46 60 36 51 77 • 51 60 59 101 — 73 104 — 1 Przyklad IV. Wplyw soli na mikroemulsje, wytworzona z rozpuszczalnego oleju, zawierajaca w stosunku objetosciowym 79,8% nafty, 15,2% handlowego sulfonianu powierzchniowo czynnego oraz 5% izopropanolu jest podany w ponizszej ta¬ beli.57577 % wody w jednostce masy 7,5 10.0 20.7 30.0 1 45.0 10.0 15.0 . 17.5 20.0 25.0 35.0 45.0 10.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0 Na2S04 Stezenie w wodzie (czesci na milion) 34.800 25.000 10.800 6.600 3.450 51.200 32.000 26.700 22.600 17.000 10.500 6.900 76.800 33.900 25.500 19.800 15.750 12.700 10.350 8.500 6.950 Dolna gra¬ nica tempe¬ ratury sta¬ bilnosci °C ¦ — — — — — — — 31 27 31 32 . — — 59 30 43 32 42 40 38 25 Górna gra¬ nica tempe¬ ratury sta¬ bilnosci °C 71 13 31 47 77 77 77 49 45 48 54 71 77 82 7.1 64 57 60—62 71 77 77 | 10 Przyklad ten wskazuje, ze mozna latwo okres¬ lic optimum nasycenia soli dla stabilnosci posz¬ czególnych emulsji w zadanej temperaturze.Przyklad V. Ponizsza tabela wykazuje wplyw soli na mikroemulsje, zawierajaca w stosunku objetosciowym 67.2% nafty, 20.0% wody, 12.8% arkadu 2C-75 (75% czystego chlorku dwukoko- dwumetylo-amonowego powierzchniowo czynnego, produkowanego przez Armour and Company). 25 30 35 40 45 50 Na2S04 Stezenie w wodzie (czesci na milion) 2.000 3.000 4.000 Dolna granica temperatury stabilnosci °C 16 13 15 Górna granica temperatury stabilnosci °C 68 76. 90 J Przyklad VI. Mikroemulsja utworzona z 30% wody, 55.9% nafty, 3.5% izopropanolu i 10,6% jednosulfonianu powierzchniowo czynnego firmy Shell jest przy nasyceniu 1% wodorotlenkiem so¬ du (procent wagowy w stosunku do ciezaru czys¬ tego sulfonianu, który jako 62% jest w sprzeda¬ zy) trwala w temperaturze 18—ZS°C. Przy steze¬ niu 2% wodorotlenku sodu mikroemulsja jest trwala w granicach temperatury 38—54°C. Mikro¬ emulsja jest stabilna w granicach temperatury 54— 73°C przy stezeniu 3% wodorotlenku sodu.Przyklad VII. Mikroemulsja utworzona z 63.7% nafty, 20.4% wody, 12.4% jednosulfonianu powierzchniowo czynnego firmy Shell i 3,5% izo¬ propanolu jest trwala w podanych nizej grani¬ cach temperatury i przy podanych stezeniach kwa¬ su siarkowego (procent wagowy w stosunku do czystego sulfonianu).Stezenie kwasu siarkowego 0.162 0.325 Dolna granica trwalosci °C 17 37 Górna granica trwalosci °C 46 93 J PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe Emulsja do wydobywania ropy naftowej z ro- ponosnych formacji za pomoca tloczenia emulsji przez formacje, której temperatura jest wyz¬ sza od okolo 27°C, znamienna tym, ze zawiera dodatek czynnego srodka jonowego, w ilosci dostatecznej do utrwalenia emulsji w tempe¬ raturze wyzszej od okolo 27°C, a korzystnie wyzszej od temperatury okolo 52°C. Emulsja wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze ma postac zewnetrznej mikroemulsji olejowej. Emulsja wedlug zastrz. 1 i 2 znamienna tym, ze jako czynny srodek jonowy zawiera kwas mineralny, wodorotlenek alkaliczny lub roz¬ puszczalna w wodzie sól nieorganiczna.KI. 5 a, 43/22 57577 MKP E 21 b PROCENTOWA ZAWARTOSC NA2S04 W STOSUNKU DO CZYNNEGO SULFONIANU WDA-l. Zam. 2505. Naklad 250 egz. PL