PT681640E

PT681640E - Aplicacao de n.n-dialquilamidas para a reducao da precipitacao de asfalto a partir de petroleo bruto

Info

Publication number: PT681640E
Application number: PT94907333T
Authority: PT
Inventors: Julian Romocki
Original assignee: Buckman Labor Inc
Priority date: 1993-02-08
Filing date: 1994-02-04
Publication date: 2000-08-31
Also published as: ES2145127T3; CA2155512C; ATE191769T1; US5388644A; DK0681640T3; FI953745A0; CN1118617A; CZ189695A3; BR9405773A; AU685423B2; NO953088L; WO1994018430A1; SK96395A3; JPH08510481A; FI953745A; SG76446A1; DE69423958D1; AU6096694A; CN1042254C; GR3033891T3

Description

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DESCRIÇÃO

APLICAÇÃO DE N,N-DIALQUILAMIDAS PARA A REDUÇÃO DA PRECIPITAÇÃO DE ASFALTO A PARTIR DE PETRÓLEO BRUTO Área técnica A presente invenção diz respeito a um método para a redução, preferencialmente a prevenção, da precipitação de asfalto a partir de petróleo bruto.

Estado da técnica A produção primária de hidrocarbonetos de petróleo a partir de formações com petróleo é geralmente levada a cabo através da perfuração de ou através de estratos contendo petróleo. Então o petróleo flui no espaço do poço, de onde é recuperado através de bombagem para a superfície. Na maior parte das formações, a recuperação primária ou produção primária recupera apenas cerca de 25 a 35% do petróleo da formação. Desenvolveram-se algumas técnicas através das quais se pode recuperar petróleo adicional destas formações. Conhecidas colectivamente como técnicas de recuperação de petróleo melhoradas ou secundárias (EOR), estes métodos podem aumentar a produção substancialmente. Nalguns casos, pode-se atingir uma recuperação tão elevada como 60 a 65%.

Quando se torna necessário a EOR* alguns poços de um campo de produção são projectados com campos de injecção, e introduz-se nesses poços um fluido tal como água, solvente ou um gás, sob pressão suficiente de forma a forçar o petróleo residual a sair da formação para os restantes poços de produção, sendo então bombeado para a superfície. Refere-se este método como "flooding". Quando um fluido tal como gás natural líquido ou C02 líquido é 1 \ Γ

? empregue no "flooding", o método é referido como "flooding miscível".

Um problema sério, encontrado tanto na recuperação primária como na recuperação de petróleo melhorada, é a precipitação de asfaltenos e componentes sólidos associados (colectivamente referidos como asfalto), tanto no interior de formações contendo petróleo ou na produção dentro de poços. Encontra-se este problema em pelo menos uma das suas formas em virtualmente todos os campos de petróleo uma vez que virtualmente todo o petróleo bruto contém uma parte de asfalto tanto em solução como no estado de dispersão coloidal. 0 asfalto permanece dissolvido ou suspenso conforme o caso, desde que o petróleo permaneça sujeito às condições ambientais encontradas no seu reservatório geológico. Uma modificação destas condições, contudo, pode conduzir a uma precipitação prejudicial. Desta forma, observa-se frequentemente a precipitação de asfaltos na formação contendo petróleo durante a EOR quando o petróleo bruto entra em contacto com a solução miscível de flooding. Ainda mais frequentemente, a precipitação ocorre no interior do poço quando o petróleo é sujeito a condições ambientais de temperatura/pressão mais baixa. A precipitação em qualquer dos dois locais pode levar a interrupções onerosas da produção no poço durante a limpeza.

Limpeza do asfalto precipitado A limpeza do asfalto precipitado é geralmente levada a cabo através de limpeza mecânica ou química, ou através da manipulação das condições do reservatório (e.g. taxas de produção ou pressão). A abordagem até recentemente tem sido sempre de recurso e invariavelmente o fecho do poço ou da formação durante um periodo de tempo. Existe uma grande necessidade de uma abordagem preventiva. Na U.S.2736641 (Mattson) descreve-se um método de 2

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prevenção da precipitação de lamas durante o armazenamento e transporte o qual utiliza um derivado amida de alcanol.

Na U.S.3330346 (Jacobs) descreve-se um método de recuperação secundária. Este método envolve conduzir um volume de espuma através da formação contendo petróleo, sendo a espuma formada a partir de um detergente líquido, preferencialmente OK Liquid. A WO-A-93/13294 (Henkel KGaA) descreve a utilização potencial de amidas do ácido gordo oligo-dialcanol como inibidores para evitar a formação de incrustações de base orgânica a partir de misturas de hidrocarbonetos fluidas que apresentam a capacidade de produzir tais incrustações.

Descrição da invenção É objectivo da presente invenção descrever um método de prevenção ou pelo menos reduzir a precipitação de asfalto a partir do petróleo bruto.

De acordo com um aspecto a presente invenção descreve um melhoramento do método de recuperação de petróleo melhorado que compreende o flooding de uma formação de petróleo através de um poço de injecção de um solvente de flooding miscível seleccionado de um gás natural sob a forma liquida e dióxido de carbono líquido, onde o solvente contém pelo menos um composto de fórmula I R3C(0)-N(R1)(R2) (I) onde Rj é um grupo alquilo C1-C6 não substituído; R2 é um grupo alquilo Cx-C6 não substituído e R3C(0)- é um resíduo de ácido gordo substituído ou não substituído de δ a 22 átomos de carbono, numa quantidade eficaz de forma a aumentar a pressão à qual o asfalto começa a precipitar a partir do petróleo bruto na presença do 3 r

Lc, ^ solvente de flooding a uma pressão superior à do ambiente do ambiente geológico na formação.

De acordo com outro aspecto a presente invenção descreve um método de redução da precipitação do asfalto a partir do petróleo bruto num furo de produção, o qual compreende a adição ao petróleo bruto no poço, num ponto em que o asfalto ainda está estavelmente dissolvido ou suspenso no petróleo bruto, uma quatidade de pelo menos um composto de fórmula I R3C(0)-N(R1)(R2) (I) onde Rj é um grupo alquilo C1-C6 não substituido; R2 é um grupo alquilo C^-Cg não substituido e R3C(0)- é um resíduo de ácido gordo substituido ou não substituido de 8 a 22 átomos de carbono suficiente para diminuir a temperatura à qual o asfalto começa a a precipitar a partir do petróleo bruto a uma temperatura mais baixa que a temperatura que o petróleo bruto encontra na cabeça do poço.

Surpreendentemente, foi também descoberto que certos compostos não propostos previamente para a redução da precipitação de asf altos fora dos poços, são efectivos na redução de tal precipitação. Desta forma, de acordo com outro aspecto, a presente invenção descreve um método de redução da precipitação do asfalto a partir do petróleo bruto quando sujeito a condições diferentes das condições no seu reservatório geológico, cujo método compreende o contacto do petróleo bruto com uma quantidade eficaz de pelo menos um composto de fórmula I R3C(0)-N(R1)(R2) (I) onde R3 é um grupo alquilo C^-Cg não substituido; R2 é um grupo alquilo C^-Cg não substituido e R3C(0)- é um resíduo de ácido gordo substituido ou não substituido de 8 a 22 átomos de carbono. 4 Γ

Breve descrição das Figuras A invenção será descrita em parte, com respeito à Figura em anexo, na qual: A Figura 1 é um desenho esquemático de equipamentos para a utilização de pressão e temperatura às quais tem lugar a precipitação do asfalto a partir de petróleo bruto tanto em presença de um solvente miscível de flooding ou no poço.

Os compostos de Fórmula I definida acima, que são utilizados no método de acordo com a presente invenção, são N,N-dialquilamidas conhecidas. Os componentes dialquilo dos compostos de Fórmula I podem ser os mesmos ou diferentes e são preferencialmente de 1 a 3 carbonos em grupos alquilo, e mais preferencialmente metilo. O resíduo de ácido gordo, R3C(0)-, do composto I, definido acima, pode ser um resíduo substituído ou não substituído de um ácido gordo que existe em óleos vegetais. 0 óleo vegetal pode ser seleccionado a partir de resina líquida, óleo de palma, óleo de soja, óleo de semente de algodão, óleo de côco, óleo de milho, óleo de amendoim, óleo de canola, óleo de açafroa, óleo de girassol, óleo de babaçu, óleo de rícino, óleo de linhaça, azeite e óleo de tungue. Numa forma de realização preferida, o óleo vegetal pode ser seleccionado a partir de resina líquida, óleo de palma, óleo de soja.

Em geral, as dialquilamidas de qualquer ácido carboxílico com 8 a 22 átomos de carbono podem ser utilizadas nos métodos de acordo com a presente invenção. Preferem-se utilizar aquelas de ácidos gordos com 18 átomos de carbono tais como os ácidos esteárico, oleico, linoleico, linolénico e ricinolénico, mais preferencialmente ácido oleico. Uma amida de dialquilo particularmente preferida é a oleamida de N,N-dimetilica. 5 p Ui ^^ A amida de um óleo vegetal, de acordo com o descrito acima, é preparado através da reacção do óleo vegetal com uma amina adequada. Por exemplo, a dimetilamida de resina líquida (DMATO) é preparado através de ácidos gordos (TOFA) de resina líquida com dimetilamina (Rl = R2 = metilo). Da mesma forma, as dimetilamidas têm sido preparadas para óleo de soja (DMASO) e para o óleo de palma (DMAPO). Desta forma prepara-se a dimetilamida de cada constituinte ácido gordo.

Genericamente, os compostos de fórmula I, definido acima, podem ser preparados através da combinação do ácido gordo com a amina adequada sob temperatura e pressão elavadas.

No caso de DMATO, por exemplo, a fracção de TOFA (ácido gordo de resina líquida) (1,0 mole) é misturada com um ligeiro excesso molar de dimetilamina. No caso de outros óleos vegetais (soja, palma) nos quais os ácidos gordos encontram-se presentes sob a forma de triglicéridos (3 ácidos gordos / triglicérido, 1,0 mole do óleo é misturado com 3,3 moles da dimetilamina. Estas misturas são aquecidas lentamente num vaso fechado a 170°C a uma pressão que não excede 100 p.s.i.. A reacção é mantida neste ponto durante oito horas. Ensaios subsequentes demonstraram que este processo atinge pelo menos 95% de amidação dos constituintes ácidos gordos. No caso de DMATO, a amona em excesso é retirada da fase aquosa formada através da água formada durante a reacção. Quando estão envolvidos triglicéridos, está presente um excesso de aminas na fase do glicerol retirada após a reacção.

Também se podem utilizar nos métodos de acordo com a presente invenção, formulações contendo Ν,Ν-dialquilamidas contendo aditivos comuns tais como tensioactivos, emulsificantes ou dispersantes. Uma formulação preferida de Ν,Ν-dialquilamida é o produto MFE 2400, vendido por Buckman Laboratories of Canada, Ltd., Vaudreuil, Quebec, Canadá. 0 produto MFE 2400 é 90,1% DMATO, 9,9% produto TDET 99, um dodecilfenol etoxilado disponível por exemplo Harcross Chemicals Incorporated, Mamphis, Tenessee. 6 O gás natural líquido empregue no flooding miscível encontra-se prontamente disponível, mistura liquefeita de gases de baixo peso molecular compreendendo primeiramente hidrocarbonetos de CL a C4. Este material é altamente miscível na maior parte, senão em todos os petróleos brutos. Contudo, o asfalto presente no petróleo bruto não é solúvel no gás natural nas condições do reservatório na maior parte nas formações de petróleo. Como resultado, quando o gás natural contacta o petróleo bruto, o asfalto precipita e flocula, levando frequentemente ao entupimento dos poros das formações de petróleo. Tal precipitação e floculação pode ser reduzida e até prevenida através da adição de uma quantidade eficaz do composto de Fórmula I da Ν,Ν-dialquilamida descrita acima. 0 outro fluido de flooding miscível ao qual esta invenção é aplicável é dióxido de carbono (C02) líquido. Da mesma forma o asfalto precipita a partir de petróleo bruto e flocula na presença de C02 líquido. As Ν,Ν-dialquilamidas de Fórmula I especificadas também são eficazes na redução ou até prevenção da ocorrência de tal precipitação e floculação quando se emprega C02 líquido como fluido de flooding. A precipitação e floculação de asfalto na presença do fluido de flooding parece ser um fenómeno relacionado com a pressão. Isto é o mesmo que dizer, quando o petróleo bruto que contém o asfalto entra em contacto com um fluido de flooding miscível, é provável que ocorra a precipitação do asfalto a uma pressão relativamente baixa. Esta pressão é frequentemente menor que a pressão do ambiente geológico no interior da formação. Em tais casos, a precipitação e floculação do asfalto pode ocorrer na formação, e isto pode resultar no bloqueamento da formação entre o poço de injecção e o poço de produção. 7 r

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Melhor forma de executar a invenção

De acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, descobriu-se que a incorporação de Ν,Ν-dialquilamida de Fórmula I no solvente de flooding aumenta a pressão à qual o asfalto precipita e flocula durante o flooding miscivel. Uma quantidade eficaz de Ν,Ν-dialquilamida de Fórmula I é definida como a quantidade necessária para aumentar a pressão à qual o asfalto começa a precipitar a uma pressão superior à do ambiente geológico da formação contendo o petróleo bruto sob tratamento. Uma quantidade eficaz de Ν,Ν-dialquilamida de Fórmula I encontra-se geralmente entre cerca de 1 a 5 e preferencialmente cerca de 1 a 3% em volume tendo por base o volume do solvente de flooding. Para além de servir como precipitação preventiva, a Ν,Ν-dialquilamida de Fórmula I pode também funcionar como agente espessante quando se emprega C02 líquido como solvente de flooding miscivel. A Ν,Ν-dialquilamida aumenta a viscosidade do C02 líquido em cerca de 60% a 130°C e 4100 psig. Tal aumento da viscosidade pode aumentar a razão de mobilidade de uma operação de injecção do C02 líquido, resultando numa passagem de petróleo mais uniforme através da formação, um menor "fingering" e, consequentemente, melhores taxas de recuperação. A determinação da relação da concentração de solvente à pressão ambiente em relação ao petróleo e o efeito da Ν,Ν-dialquilamida é levado a cabo no equipamento apresentado na Figura 1. O petróleo a ser testado e o solvente que contém Ν,Ν-dialquilamida encontram-se nos cilindros de origem 1 e 2, respectivamente, às condições de temperatura e pressão nas quais permanecem numa fase simples. Os cilindros de origem 1 e 2 são pressurizados através de uma bomba de deslocamento positivo 3, através das ligações água-mercúrio 1' e 2' , as quais actuam como pistões para transferir óleo e solvente através de uma linha de transferência comum 4 e válvula de multiposição 5, numa relação pré-determinada, para o cilindro de visualização 6. 8

V

L-Ci ^

No cilindro de visualização 6, o petróleo bruto e solvente combinados em mistura é pressurizada, também através da válvula de mercúrio, à pressão de saturação (Psat) e observações visuais podem ser efectuadas no ponto de precipitação, se alguma ocorrer ao Psat no cilindro de visualização. A Psat é determinada através do ajuste da pressão no cilindro de visualização 6 até ao ponto no qual a fase gasosa se começa a desenvolver. A partir da cilindro de visualização 6, a mistura petróleo/solvente é bombeada através da válvula 5 à célula de laser 7 onde a precipitação é detectada através da transmitância de um raio laser. A célula de laser pode ser apertada de forma a formar uma passagem de cerca de 0,5 a 1,0 mm. Esta fonte laser é hélio/neon, equipado com um detector fotodiodo do lado oposto da passagem. A transmitância laser é medida em milivolts. A transmitância aumenta com o aumento da concentração do solvente de flooding miscível enquanto que o solvente límpido diminui a densidade óptica do petróleo bruto. Quando a pressão da precipitação incipiente é atingida, a transmitância começa a diminuir enquanto que a mistura petróleo/solvente se torna turva devido ao desenvolvimento de uma fase de solvente no petróleo.

Da célula de laser 7, a mistura passa para a célula de recolha 8 para armazenamento ou eliminação.

Este aspecto da presente invenção será exemplificado através dos exemplos seguintes, que não pretendem ser limitativos excepto no que é determinado pelas reivindicações descritas abaixo.

Exemplo 1

Um petróleo bruto, sujeito a precipitação de asfalto, recuperado de uma formação com tuna temperatura de 130°C e 1400 psig foi reconstituído através da combinação do gás separador do petróleo separador previamente recuperados. Este petróleo bruto apresentavam uma pressão de saturação de 3650 psig a 130°C. 9 j-' L-Ci ^

Utilizando o equipamento descrito acima, o petróleo bruto sob tratamento foi contactado com várias percentagens molares de solvente de flooding de gás natural liquido com a composição aproximada apresentada no Quadro 1.

Quadro 1

Componente % Mole N2 0,0106 Metano 0,6724 Etano 0,0706 Propano 0,0887 Isobutano 0,0527 n-Butano 0,1050 Compósito M.W. 26,28

Para demonstrar o aumento da pressão à qual ocorre a precipitação de asfalto, o petróleo bruto reconstituido foi contactado com o solvente de flooding de gás natural liquido contendo cerca de 4,5% em volume de MFE 2400 e também com o solvente de flooding sem MFE 2400. Os resultados são apresentados no Quadro II em conjunto com os resultados de um controlo no qual não se adicionou MFE 2400 ao solvente de flooding. Também se efectuaram observações de um petróleo que não foi contactado com um solvente de flooding. A precipitação de asfalto diminui no ponto em que a transmitância pãra, aumentando e realmente inicia a diminuição devido ao aparecimento de matéria sólida no petróleo. A matéria sólida não é sempre visível a olho nu, mas é facilmente detectado por laser. 10

Quadro 2

Solvente % Mol MFE 2400 Psat Trans Laser Observação Visual 0 Não 3650 1,730 Límpido 15 Não 3950 1,745 Límpido 35 Não 4225 1,786 Límpido 46,3 Não 4300 1,803 Límpido 57,9 Não 4300 1,776 Sólidos 64,5 Não 1,723 Sólidos 15 Sim 3935 1,881 Límpido 25 Sim 4116 1,907 Límpido 44,5 Sim 482Ó 1,952 Límpido 48,1 Sim 4390 1,970 Límpido 57,6 Sim 4466 2,018 Sólidos 64,1 Sim 4430 1,952 Sólidos 81,0 Sim 4180 1,800 Sólidos

Os dados no Quadro mostram que quando MFE 2400 está presente, aumentam tanto a pressão como a concentração do solvente de flooding nas quais ocorre a precipitação.

Exemplo 2

Utilizando o mesmo petróleo bruto, efectuou-se uma avaliação semelhante à efectuada no Exemplo 1 quando se empregou dióxido de carbono liquido como solvente de flooding tanto com como sem MFE 2400. Nos ensaios com MFE 2400, o MFE 2400 foi empregue a um nível de percentual de 3 volumes.

Os resultados são apresentados no Quadro 3. 11 Γ

Lc,

Quadro 3

Solvente % Mol MFE 2400 Psat Trans Laser Observação Visual 0 Não 3335 1,569 Límpido 20 Não 3600 1,630 Límpido 31,8 Não 3725 1,659 Límpido 46,3 Não 3910 1,748 Límpido 60,1 Não 4030 1,330 Sólidos 68,1 Não 4220 1,276 Sólidos 30 Sim 3810 1,509 Límpido 47,5 Sim 3900 1,496 Límpido 58,7 Sim 4010 1,481 Límpido 70,0 Sim 4150 1,428 - Límpido 75,9 Sim 4800 - Alguns Sói. 90,5 Sim 4423 - Sólidos

De acordo com um segundo aspecto da presente invenção emprega-se uma N,N-dialquilamida para evitar a precipitação de asfalto no poço.

De acordo com este aspecto da invenção, o problema da precipitação está relacionado com a temperatura. A precipitação tem lugar nalgum ponto do poço como resultado do gradiente de temperatura entre o reservatório e o poço à frente. Muito raramente a temperatura ambiente do poço à frente é suficiente para manter o asfalto dissolvido ou suspenso. Desta forma, o problema da precipitação no poço é um problema quase universal. A maior parte dos poços de petróleo tem de parar a produção a intervalos regulares, às vezes com uma frequência semanal, para limpeza.

No tratamento de prevenção da precipitação de asfalto no poço, de forma completa, a N, N-dialquilamida de Fórmula I é injectada no petróleo, preferencialmente, na extremidade inferior do poço, num ponto onde a temperatura é suficiente para evitar a 12 precipitação. Uma quantidade eficaz de Ν,Ν-dialquilamida de Fórmula I para reduzir ou até prevenir a precipitação durante o procedimento de flooding miscivel é aqui definida como a quantidade suficiente para reduzir ou até prevenir a precipitação de asfalto à temperatura da cabeça do poço. Em geral, uma quantidade eficaz será de cerca de 0,5 a 7% em volume com base no volume de petróleo bombeado.

Empregam-se as mesmas Ν,Ν-dialquilamidas de Fórmula I de acordo com este aspecto da presente invenção. As N,N-dialquilamidas preferidas são aquelas que têm por base 18 átomos de carbono tais como os ácidos esteárico, oleico, linoleico, linolénico e ricinolénico. Uma Ν,Ν-dialquilamida preferida é oleamida de N,N-dimetilo.

Lisboa, 14 de Abril de 2000

0 AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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Claims

Γ u t REIVINDICAÇÕES 1. Método de recuperação de petróleo melhorado que compreende: flooding de uma formação de petróleo através de um poço de injecção de um solvente de flooding miscivel seleccionado de um gás natural sob a forma liquida e dióxido de carbono liquido, onde o solvente contém pelo menos um composto de fórmula I R3C(0)-N(R1)(R2) (I) onde Rj é um grupo alquilo C1-C6 não substituído; R2 é um grupo alquilo Cj-C6 não substituído e R3C(0)- é um resíduo de ácido gordo substituído ou não substituído de 8 a 22 átomos de carbono, numa quantidade eficaz de forma a aumentar a pressão à qual o asfalto começa a precipitar a partir do petróleo bruto na presença do solvente de flooding a uma pressão superior à do ambiente do ambiente geológico na formação.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, onde a quantidade do referido composto de Fórmula I é cerca de 1 a 5% em volume com base no volume do solvente de flooding.
3. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 e 2, onde o referido composto de Fórmula I é DMATO.
4. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, onde o solvente de flooding é gás natural líquido.
5. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, onde o solvente de flooding é dióxido de carbono líquido.
6. Método de redução da precipitação do asfalto a partir do petróleo bruto num poço de produção, o qual compreende a adição ao petróleo bruto no poço, num ponto em que o asfalto ainda está 1

estavelmente dissolvido ou suspenso no petróleo bruto, uma quatidade de pelo menos um composto de fórmula I (I) R3C(0)-N(R1)(R2) onde Rj é um grupo alquilo Cí-C6 não substituído; R2 é um grupo alquilo C^-Cg não substituído e R3C(0)- é um residuo de ácido gordo substituído ou não substituído de 8 a 22 átomos de carbono suficiente para diminuir a temperatura à qual o asfalto começa a a precipitar a partir do petróleo bruto a uma temperatura mais baixa que a temperatura que o petróleo bruto encontra na cabeça do poço.
7. Método de acordo com a reivindicação 6, onde a quantidade do referido composto de Fórmula I é cerca de 0,5 a 7% em volume com base no petróleo bruto produzido.
8. Método de acordo com qualquer das reivindicações 6 e 7, onde o referido composto de Fórmula I é DMATO.
9. Método de redução da precipitação do asfalto a partir do petróleo bruto quando sujeito a tal precipitação em condições diferentes das condições encontradas no seu reservatório geológico, cujo método compreende o contacto do petróleo bruto com uma quantidade eficaz de pelo menos um composto de fórmula I (I) R3C(0)-N(R1)(R2) onde Rj é um grupo alquilo C1-C6 não substituído; R2 é um grupo alquilo C^-Cg não substituído e R3C(0)- é um resíduo de ácido gordo substituído ou não substituído de 8 a 22 átomos de carbono. 2 referido
10. Método de acordo com a reivindicação 9, onde composto de Fórmula I é DMATO. Lisboa, 14 de Abril de 2000 O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL 3