RU2792053C1 - Антифрикционные присадки - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к снижению гидравлического сопротивления углеводородных флюидов, протекающих по трубопроводу. Технический результат – уменьшение энергии, необходимой для транспортировки углеводородных флюидов, и увеличение пропускной способности трубопроводов за счет высокой концентрации полиальфаолефинов в антифрикционных присадках, легкость получения и транспортировки антифрикционных присадок, длительные сроки хранения антифрикционных присадкок при широком диапазоне температур хранения. Антифрикционная композиция для снижения гидравлического сопротивления углеводородных флюидов, протекающих по каналу, содержит по крайней мере один герметизированный временный контейнер; по крайней мере одну антифрикционную присадку и до 20 мас.% диспергирующего флюида, расположенные в герметизированном временном контейнере, причем массовый процент представлен в расчете на общую массу антифрикционной композиции, включающую и массу герметизированного временного контейнера. Антифрикционная присадка содержит полиолефиновые частицы, имеющие размер частиц от 10 до 2000 микрон. Диспергирующий флюид содержит воду, спирт, углеводород или их комбинацию. Временный контейнер содержит материал контейнера, который включает полиэтилен, полипропилен, сополимер этилена и пропилена, полистирол, полимолочную кислоту, полиамид, полиэфир, полистирол, сополимер этилена и винилацетата, сополимер этилена и винилового спирта, поливинилпирролидон, сополимер этилена и винилпирролидона, сополимер винилпирролидона и винилацетата, поливинилацетат, поливиниловый спирт, полиэтиленоксид, полиэтиленгликоль, поливинилиденхлорид, полисахарид или его производное или их комбинацию. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил., 2 пр.

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА СМЕЖНУЮ ЗАЯВКУ

Настоящая заявка испрашивает приоритет по заявке на патент США № 62/861,598, поданной 14 июня 2019 г., и заявке на патент США № 16/892,834, поданной 4 июня 2020 г. содержание которых полностью включено в настоящий документ путем ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Антифрикционные присадки (АФП) используют для уменьшения сопротивления углеводородных флюидов, таких как сырая нефть и продукты переработки, протекающих по каналу, такому как трубопровод, и, следовательно, энергии, необходимой для транспортировки таких флюидов. Кроме того, АФП могут увеличивать пропускную способность существующих трубопроводов.

[0002] Известными антифрикционными присадками для углеводородов являются некристаллические полиальфаолефины со сверхвысокой молекулярной массой. Эти антифрикционные присадки обычно измельчают на производственных мощностях, а затем диспергируют в диспергирующем флюиде перед транспортировкой в места ввода, в которых используют АФП. Суспензии частиц молотой АФП стабильны, и их можно легко перекачивать и вводить в углеводороды. Вместе с тем транспортировка диспергирующих флюидов увеличивает транспортные расходы, однако непосредственно антифрикционная эффективность АФП при этом не возрастает или не улучшается. Соответственно, в данной области техники существует потребность в антифрикционных присадках с высокими концентрациями полиальфаолефинов, которые можно легко и экономически эффективно производить, хранить, транспортировать и применять. Кроме того, дополнительным преимуществом будут длительные сроки хранения антифрикционных присадок при широком диапазоне температур хранения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

[0003] Антифрикционная композиция содержит: герметизированный временный контейнер; и антифрикционную присадку, и до 20 массовых процентов диспергирующего флюида в герметизированном временном контейнере; причем антифрикционная присадка содержит частицы полиолефина, имеющие размер частиц от около 10 до около 2000 микрон; при этом диспергирующий флюид содержит воду, спирт, углеводород или комбинацию, содержащую по меньшей мере одно из вышеперечисленного; временный контейнер содержит материал контейнера, который включает полиэтилен, полипропилен, сополимер этилена и пропилена, полистирол, полимолочную кислоту, полиамид, полиэфир, полистирол, сополимер этилена и винилацетата, сополимер этилена и винилового спирта, поливинилпирролидон, сополимер этилена и винилпирролидона, сополимер винилпирролидона и винилацетата, поливинилацетат, поливиниловый спирт, полиэтиленоксид, полиэтиленгликоль, поливинилиденхлорид, полисахарид или его производное, или комбинацию, содержащую по меньшей мере одно из вышеперечисленного; а массовый процент представлен в расчете на общую массу антифрикционной композиции.

[0004] Способ снижения сопротивления потоку флюида включает размещение вышеописанной антифрикционной композиции в флюиде; и удаление временного контейнера.

[0005] Способ получения вышеописанной антифрикционной композиции включает помещение антифрикционной присадки во временный контейнер; и герметизацию временного контейнера.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0006] Приведенные ниже описания не следует рассматривать как носящие какой-либо ограничительный характер. В описании со ссылкой на прилагаемые чертежи одинаковые элементы имеют одинаковую нумерацию.

[0007] На ФИГ. 1 показана антифрикционная композиция, включающая антифрикционную присадку, помещенную в герметизированный временный контейнер;

[0008] на ФИГ. 2 показана антифрикционная композиция, включающая антифрикционную присадку, помещенную в герметизированный временный контейнер, причем временный контейнер имеет два слоя;

[0009] на ФИГ. 3 показана антифрикционная композиция, включающая антифрикционную присадку, помещенную в герметизированный временный контейнер, причем временный контейнер имеет покрытие;

[0010] на ФИГ. 4 показана антифрикционная композиция, включающая антифрикционную присадку, заключенную во временный контейнер или герметизированный пакет, расположенный внутри временного контейнера;

[0011] на ФИГ. 5 показана антифрикционная композиция, включающая антифрикционную присадку, помещенную в по меньшей мере один из множества соединенных, но герметизированных по отдельности временных контейнеров;

[0012] на ФИГ. 6 показана антифрикционная композиция, включающая антифрикционную присадку, помещенную в по меньшей мере один из трех соединенных, но герметизированных по отдельности контейнеров; и

[0013] на ФИГ. 7 приведена схема, иллюстрирующая способ получения и использования антифрикционной композиции.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0014] Заявители обнаружили антифрикционные композиции, которые можно легко и экономически эффективно производить, хранить, доставлять и применять. Эти антифрикционные композиции содержат антифрикционную присадку, помещенную в герметизированный временный контейнер с отделениями или без них. Под защитой временного контейнера антифрикционные присадки можно транспортировать и хранить без проблем с агломерацией, возникающих при использовании обычных измельченных до микронных размеров частиц антифрикционных присадок. Открытие позволяет производителям транспортировать антифрикционные присадки без какого-либо диспергирующего флюида или с уменьшенным количеством диспергирующих флюидов, что значительно снижает стоимость доставки продуктов АФП. Кроме того, можно уменьшить потенциальные опасности, связанные с переносом порошков и некоторых диспергирующих флюидов.

[0015] К тому же антифрикционные композиции в соответствии с описанием могут иметь устойчивые антифрикционные характеристики. Например, без ограничений, накладываемых какой-либо теорией, считается, что при смешивании частиц АФП различных размеров в барабане или одноразовом мягком контейнере частицы меньшего размера могут оседать у дна барабана или одноразового мягкого контейнера, тогда как частицы более крупного размера могут оседать у верхней части барабана или одноразового мягкого контейнера. При неравномерном распределении частиц АФП возможно получение непостоянных антифрикционных характеристик, поскольку более мелкие частицы обычно растворяются быстрее, за счет чего получают более быстрый антифрикционный эффект по сравнению с более крупными частицами. Напротив, антифрикционные присадки в соответствии с описанием могут иметь однородные композиции, что обеспечивает постоянные антифрикционные характеристики.

[0016] Антифрикционные композиции в соответствии с описанием могут дополнительно быть стабильными в широком диапазоне температур, например от -60°C до 60°C. Таким образом, эти антифрикционные композиции могут иметь более долгий срок хранения по сравнению с антифрикционными присадками без временного контейнера. Кроме того, определенные продукты АФП, предлагаемые на рынке, нестабильны или замерзают при температуре от -60°C до 0°C из-за точки замерзания диспергирующих флюидов, поэтому для использования этих продуктов в условиях холодного климата требуется нагревание. Напротив, антифрикционные композиции в соответствии с описанием можно доставлять, хранить или использовать в широком диапазоне температур без необходимости подогрева продуктов или обогрева/изоляции систем их доставки.

[0017] После транспортировки антифрикционных композиций в нужное место, такое как место ввода, место нахождения трубопровода или склад, антифрикционные присадки можно высвобождать из герметизированного временного контейнера и использовать непосредственно без дополнительного измельчения.

[0018] На ФИГ. 1-3 показаны антифрикционные композиции (10, 20, 30), содержащие антифрикционную присадку (12, 22, 32), расположенную в герметизированном временном контейнере (11, 21, 31).

[0019] Герметизированный временный контейнер содержит материал (15, 25, 35) контейнера. Подходящими материалами контейнера являются материалы, которые могут растворяться в воде, углеводороде и/или растворителе и способны образовывать пленку. В число примеров материалов контейнера входят полиэтилен, полипропилен, сополимер этилена и пропилена, полистирол, полимолочная кислота, полиамид, полиэфир, полистирол, сополимер этилена и винилацетата, сополимер этилена и винилового спирта, поливинилпирролидон, сополимер этилена и винилпирролидона, сополимер винилпирролидона и винилацетата, поливинилацетат, поливиниловый спирт, полиэтиленгликоль, поливинилиденхлорид, полисахарид или его производное, или комбинацию, содержащую по меньшей мере одно из вышеперечисленного. Примеры полисахаридов и производных полисахарида включают хитин, хитозан, химически модифицированную целлюлозу и химически модифицированный крахмал. Используемые в настоящем документе термины «химически модифицированная целлюлоза» и «химически модифицированный крахмал» относятся к целлюлозе или крахмалу, которые были химически обработаны для обеспечения возможности растворения модифицированного материала в полярном растворителе и возможности образования пленки. Примеры химически модифицированного крахмала включают ацетат крахмала. Примеры химически модифицированной целлюлозы включают ацетат целлюлозы и триацетат целлюлозы. Полиэтиленгликоль также известен как полиэтиленоксид (ПЭО) или полиоксиэтилен (ПОЭ). Упоминаемый в настоящем документе полиэтиленгликоль может иметь молекулярную массу более 8000000 дальтон. Можно использовать более одного материала контейнера. В варианте осуществления материал контейнера содержит сополимер этиленвинилового спирта. Сополимер этилена и винилового спирта может содержать от около 5 до около 95 мол.% звеньев, полученных из этилена, и от около 95 до около 5 мол.% звеньев, полученных из винилового спирта.

[0020] Герметизированный временный контейнер может иметь однослойную структуру или многослойную структуру. Термин «однослойная структура» означает, что временный контейнер имеет только один слой, и этот слой изготавливают из материала контейнера, как описано в настоящем документе. Термин «многослойная структура» означает, что временный контейнер имеет два или более слоев, причем по меньшей мере один слой изготовлен из материала контейнера, как описано в настоящем документе. Без ограничений, накладываемых какой-либо теорией, считается, что при производстве временного контейнера с множеством слоев из различных материалов растворимость материала контейнера можно точно регулировать.

[0021] Для получения временных контейнеров, имеющих многослойную структуру, можно использовать коэкструзию или другие способы, известные в данной области техники. Во временном контейнере, имеющем многослойную структуру, слой, который обращен к полиолефиновой сердцевине, называют внутренним слоем (21A), а слой, определяющий наружную часть временного контейнера, называют наружным слоем (21B). Слой, который включает материал контейнера, описанный в настоящем документе, может представлять собой внутренний слой или наружный слой временного контейнера. В варианте осуществления каждый слой многослойной структуры независимо содержит материал контейнера, описанный в настоящем документе.

[0022] Для формирования покрытия временный контейнер может быть необязательно покрыт воском, силиконом или комбинацией, содержащей по меньшей мере одно из вышеперечисленного. Воск может представлять собой природный воск или синтетический воск. Примеры подходящих встречающихся в природе восковых материалов включают пчелиный воск, канделильский воск, карнаубский воск, озокеритный воск, церезиновый воск, монтанный воск. Синтетические воски включают парафиновые воски и полимеры торговых марок VYBAR™ и POLYWAX™ от компании Baker Hughes. В настоящем документе принято, что силикон включает силиконовые масла. В варианте осуществления силикон в покрытии представляет собой полидиметилсилоксан (PDMS).

[0023] Покрытие (31F) может быть расположено на внутренней поверхности временного контейнера, на наружной поверхности временного контейнера или как на внутренней поверхности, так и на наружной поверхности временного контейнера. В настоящем документе под внутренней поверхностью временного контейнера понимают поверхность, которая при отсутствии покрытия находилась бы в прямом физическом контакте с антифрикционными присадками. Наружная поверхность (31E) относится к поверхности, которая противоположна внутренней поверхности. Материал покрытия можно распылять на внутренние и/или наружные поверхности временного контейнера в месте нахождения во время непрерывного процесса для получения антифрикционных композиций.

[0024] Антифрикционные композиции могут включать один или множество герметизированных по отдельности временных контейнеров. Как показано на ФИГ. 4, антифрикционные композиции (400) могут включать герметизированный временный контейнер (46) и герметизированный пакет (47), расположенный в герметизированном временном контейнере (46). В варианте осуществления антифрикционную присадку заключают в герметизированный пакет, а другую антифрикционную присадку помещают между герметизированным пакетом и герметизированным временным контейнером. Антифрикционные присадки отличаются распределением частиц по размерам частиц, морфологией полимера, распределением по молекулярным массам, средневесовой молекулярной массой, мономерами/олигомерами, используемыми для получения антифрикционных присадок, или их комбинацией.

[0025] На ФИГ. 5 и 6 показаны антифрикционные композиции (500, 600), имеющие антифрикционную присадку, заключенную в по меньшей мере один из множества соединенных, но герметизированных по отдельности временных контейнеров (56, 57, 66, 67, 68). Для удобства транспортировки герметизированные по отдельности временные контейнеры могут образовывать цепь, имеющую длину, равную одному метру или более, предпочтительно от 20 метров до 1000 метров в длину.

[0026] Отдельно герметизированный временный контейнер может иметь различные формы, такие как сфера, цилиндр, прямоугольный параллелепипед, куб и неправильная форма. Наибольший размер каждого герметизированного временного контейнера составляет от около 0,5 см до около 100 см, предпочтительно от около 2 см до около 30 см, более предпочтительно от около 2 см до около 5 см или от около 5 см до около 20 см.

[0027] Временный контейнер может иметь толщину стенок от около 1 до около 1000 микрон, предпочтительно от около 1 микрона до около 100 микрон или от около 10 до около 100 микрон.

[0028] Антифрикционные композиции включают антифрикционную присадку, заключенную в герметизированный временный контейнер. Антифрикционные присадки включают множество полиолефиновых частиц. Полиолефиновые частицы могут иметь размер частиц от около 10 до около 2000 микрон, от около 50 до около 2000 микрон, от около 50 до около 1500 микрон, от около 75 до около 1000 микрон или от около 75 до около 750 микрон. Можно использовать полиолефиновые частицы с различным средним размером частиц, и, таким образом, распределение полиолефиновых частиц по размеру может быть унимодальным (с одним распределением), бимодальным (с двумя распределениями) или мультимодальным (с более чем одним распределением частиц по размеру).

[0029] Антифрикционная присадка может содержать множество первых полиолефиновых частиц (12a, 22c) и множество вторых полиолефиновых частиц (12b, 22d), отличающихся от первых полиолефиновых частиц. Различия между первыми полиолефиновыми частицами и вторыми полиолефиновыми частицами включают распределение по размерам частиц, морфологию полимера, распределение по молекулярным массам, средневесовую молекулярную массу, мономеры/олигомеры, используемые для получения полиолефина, или их комбинацию. Различия могут быть достигнуты путем изменения исходного материала, в том числе мономеров и катализаторов, способов полимеризации, времени измельчения, процесса измельчения и т. п. В варианте осуществления первые и вторые полиолефиновые частицы выбирают так, что они оказывают синергетическое воздействие на антифрикционные характеристики.

[0030] В качестве конкретного примера антифрикционные присадки содержат от около 2 до около 90% масс. первых полиолефиновых частиц с размером частиц от около 10 до около 200 микрон и от около 98 до около 10% масс. вторых полиолефиновых частиц с размером частиц от около 200 до около 1000 микрон в расчете на общую массу антифрикционных присадок, помещенных в герметизированный временный контейнер.

[0031] Антифрикционные присадки могут иметь средневесовую молекулярную массу, равную около 1 000 000 дальтон или более, например от около 10 000 000 до около 30 000 000 дальтон. Такие антифрикционные присадки также называют полиолефинами, имеющими сверхвысокую средневесовую молекулярную массу. Средневесовую молекулярную массу частиц полиолефина оценивают по характеристической вязкости. Способы оценки средневесовой молекулярной массы по характеристической вязкости известны и описаны в US 5,449,732 и в Production Chemicals for the Oil and Gas Industry (2^nd Edition), автор Malcolm A. Kelland.

[0032] Антифрикционные присадки содержат гомополимер полиолефина, сополиолефин, сополимер полиолефина или комбинацию, содержащую по меньшей мере одно из вышеперечисленного. Антифрикционные присадки могут быть образованы из по меньшей мере одного олефинового мономера или по меньшей мере одного олефинового олигомера или их комбинации. Олефиновые мономеры могут представлять собой альфаолефиновые мономеры, имеющие структуру, представленную формулой (I):

где R₁ представляет собой C_2-25 или C_4-20 алкильную группу. Примеры альфаолефиновых мономеров включают, но без ограничений, гексен, октен, децен и тетрадецен или комбинацию, содержащую по меньшей мере одно из вышеперечисленного. Олефиновые олигомеры включают олигомеры, полученные из олефиновых мономеров, и могут иметь средневесовую молекулярную массу менее около 5000 Дальтон или менее около 3000 Дальтон, как определено методом гель-проникающей хроматографии (GPC).

[0033] Упоминаемые в настоящем документе антифрикционные присадки могут включать полиолефиновые сополимеры. Сополимеры могут быть получены из по меньшей мере одного олефинового мономера, по меньшей мере одного олефинового олигомера или их комбинации и по меньшей мере одного из стирола, винилацетата, винилалкиленового сложного эфира карбоновой кислоты, имеющего формулу (II), его олигомера или их комбинации.

где каждый из R₂ и R₃ независимо представляет собой C_1-25 алкил. Олигомер может иметь средневесовую молекулярную массу менее около 5000 Дальтон или менее около 3000 Дальтон, как определено методом гель-проникающей хроматографии (GPC). Таким образом, полиолефины могут представлять собой сополимер, содержащий звенья, полученные из олефиновых мономеров формулы (I) и/или их олефинового олигомера, а также звенья, полученные из по меньшей мере одного стирола, винилалкиленового сложного эфира карбоновой кислоты, имеющего формулу (II), его олигомера или их комбинацию.

[0034] Сополимер полиолефина имеет химическую структуру формулы (III) или формулы (IV), в которой x находится в диапазоне от около 50 000 до около 20 000 000, а y находится в диапазоне от около 50 000 до около 20 000 000, R₁ соответствует определению, приведенному в формуле (I), каждый из R₂ и R₃ независимо представляет собой C_1-25 алкил, а каждый R₄ независимо представляет собой фенильную группу или ацетатную группу (-OC(= O)CH₃). Отношение y к x может составлять от около 0,0001 до около 0,99, предпочтительно от около 0,0001 до 0,2:

[0035] Полиолефины могут быть синтезированы посредством полимеризации в объеме, полимеризации в растворе, полимеризации в эмульсии, процесса осаждения или других процессов полимеризации, известных специалисту в данной области техники.

[0036] Катализаторы полимеризации, которые можно использовать, включают катализаторы Циглера - Натта, описанные в патенте США № 6,649,670. Иллюстративные катализаторы включают, но не обязательно ограничены ими, активированный алюминием трихлорид титана (TiCl₃AA), хлорид диэтилалюминия (DEAC), этоксид диэтилалюминия (DEALE), хлорид триэтилалюминия (TEAL), триметилалюминий, триизобутилалюминий, метилалюмоксан (MAO) и т. п. Кроме того, можно использовать другие катализаторы или сокатализаторы, известные в данной области техники. Если в объемной полимеризации используют катализатор, катализатор может быть необязательно деактивирован в смесителе путем воздействия на продукты полимеризации водой, воздухом или их комбинацией.

[0037] При необходимости сформированные твердые полиолефиновые антифрикционные присадки разбивают на более мелкие куски для удобства обращения и быстрого растворения в целевых углеводородных флюидах. Могут быть использованы известные способы измельчения, такие как некриогенное измельчение и криогенное измельчение.

[0038] В процессе некриогенного измельчения твердый полиолефин и вещество, препятствующее агломерации, могут быть диспергированы в диспергирующем флюиде. Дисперсия может быть подана в дробильную камеру, где твердые полиолефиновые антифрикционные присадки измельчают при некриогенной температуре. Можно использовать твердые и жидкие добавки для измельчения, такие как описанные в U.S. 6,946,500, и вышеупомянутые вещества, препятствующие агломерации. Упоминаемая в настоящем документе криогенная температура относится к температуре (Tg) стеклования измельчаемых конкретных антифрикционных присадок или ниже этой температуры. Некриогенная температура относится к температуре, которая выше криогенной температуры для измельчаемых конкретных антифрикционных присадок. Измельченные полиолефиновые частицы можно высушивать с использованием методики сушки, чтобы удалить диспергирующий флюид и таким образом получить множество частиц антифрикционной присадки.

[0039] Для выполнения криогенного измельчения не требуется предварительного образования дисперсии. Напротив, твердые антифрикционные присадки, изготовленные посредством процесса полимеризации в объеме или полимеризации в растворе, измельчают при криогенной температуре в присутствии веществ, препятствующих агломерации, как описано в настоящем документе, для образования полиолефиновых частиц.

[0040] Необязательно антифрикционные присадки являются сыпучими. Термин «сыпучий» известен специалистам в данной области техники и используется для описания зернистых материалов, которые можно ссыпать без существенного комкования частиц. Используемая в настоящем документе фраза «сыпучие частицы полиолефина» относится к твердым частицам антифрикционной присадки, которые не липкие, и поэтому не имеют или почти не имеют тенденции к агломерированию или прилипанию к контактным поверхностям.

[0041] Герметизированный временный контейнер может также содержать до 20% масс., или до 10% масс., или до 5% масс. диспергирующего флюида вместе с антифрикционными присадками в расчете на общую массу антифрикционных композиций. Упоминаемый в настоящем документе диспергирующий флюид относится к любой жидкости или любой смеси жидкостей, которые не растворяют антифрикционные присадки. В число примеров диспергирующих флюидов входят вода, спирты, углеводород или комбинация, содержащая по меньшей мере одно из вышеперечисленного. К примерам спиртов диспергирующих флюидов относятся метанол, этанол, пропанол, бутанол, пентанол, гексанол, глицерин, этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, дипропиленгликоль или метиловый эфир гликоля, или комбинацию, содержащую по меньшей мере один из вышеперечисленных. К примерам углерода относятся н-пентан, изопентан, гексан, гептан или комбинация, содержащая по меньшей мере одно из вышеперечисленного. Можно использовать более одного диспергирующего флюида.

[0042] Во временный контейнер можно добавлять вещества, препятствующие агломерации, для дополнительного предотвращения слеживания антифрикционных присадок во время хранения и транспортировки и для улучшения растворения АФП в целевых углеводородных флюидах.

[0043] В число примеров веществ, препятствующих агломерации, входят соли жирных кислот, имеющие от 12 до 20 атомов углерода, в частности соли щелочноземельных металлов таких кислот, которые могут включать, без ограничений, стеарат магния и стеарат кальция, а также полиэтиленгликоли, полиэтиленоксиды с молекулярной массой от 400 до 20000000 дальтон, метоксилированные полиэтиленгликоли, линейные первичные спирты, имеющие от 12 до 60 атомов углерода (такие как спирты Baker Hughes UNILIN™), полиэтиленовые воски с молекулярной массой от 400 до 3000 дальтон (Baker Hughes POLYWAX™), полиакриламиды или химически модифицированные полиакриламиды с молекулярной массой от 400 до 30000 000 дальтон, этоксилаты линейного первичного спирта с молекулярной массой от 500 до 5000 дальтон (такие как этоксилаты Baker Hughes UNITHOX™), этилен-бис-стеарамид, неорганические глины, такие как аттапульгит и силиконы, или комбинация, содержащая по меньшей мере одно из вышеперечисленного.

[0044] Массовое отношение антифрикционных присадок относительно веществ, препятствующих агломерации, при наличии таковых, составляет от около 99:1 до около 1 : 3 или от около 5 : 1 до 1 : 1. Вещества, препятствующие агломерации, могут иметь размер частиц от около 1 до около 2000 микрон, от около 50 до около 2000 микрон, от около 50 до около 1500 микрон или от около 75 до около 1000 микрон. Размеры частиц веществ, препятствующих агломерации, могут быть аналогичными размерам частиц полиолефиновых частиц или отличаться от них.

[0045] В антифрикционных композициях антифрикционная присадка может присутствовать в количестве от около 50% масс. до около 99,99% масс., предпочтительно от около 80% масс. до 99,99% масс. или от около 90% масс. до около 99,5% масс., более предпочтительно от около 95% масс. до около 99,5% масс. или от около 98% масс. до около 99,5% масс. в расчете на общую массу антифрикционных композиций. Остальной частью общей массы антифрикционных композиций является масса диспергирующих флюидов, при наличии таковых, и временных контейнеров.

[0046] Антифрикционные присадки могут быть введены во временные контейнеры вместе с дополнительными веществами, препятствующими агломерации, диспергирующим флюидом или комбинацией, содержащей по меньшей мере одно из вышеперечисленного, либо без них. После заправки антифрикционными присадками и необязательными веществами, препятствующими агломерации, и диспергирующими флюидами временные контейнеры герметизируют способами, известными в данной области техники. Например, временные контейнеры могут быть герметизированы с использованием нагрева, давления и/или адгезива.

[0047] Антифрикционные композиции можно транспортировать в нужное место, такое как место ввода, место нахождения трубопровода или расположенные рядом производственные мощности, где временные контейнеры могут быть полностью или частично удалены путем растворения материала контейнера в полярном растворителе или сырой нефти. Процесс изготовления и использования антифрикционной композиции показан на ФИГ. 7. Машины, используемые для изготовления антифрикционных композиций, включают имеющиеся в продаже вертикальные машины для формования, заполнения и герметизации. Для изготовления антифрикционных композиций, имеющих герметизированный временный контейнер и герметизированный пакет, расположенный в герметизированном временном контейнере, могут быть использованы две вертикальные машины для формования, заполнения и герметизации. Для изготовления антифрикционных присадок с множеством герметизированных по отдельности временных контейнеров, как показано на ФИГ. 5 и ФИГ. 6, могут быть использованы имеющиеся в продаже термоформовочные машины.

[0048] Материал контейнера может быть растворен до введения антифрикционных присадок в углеводородный флюид, когда антифрикционные присадки вводят в углеводородный флюид, или после введения антифрикционных присадок в углеводородный флюид.

[0049] Преимуществом является то, что полярный растворитель избирательно растворяет только материал контейнера, но не полиолефиновые антифрикционные присадки. В число примеров полярных растворителей входят метанол, этанол, пропанол, гексанол, октанол, гексиленгликоль, диметилформамид, диметилсульфоксид, пиридин и/или вода или комбинация, содержащая по меньшей мере одно из вышеперечисленного. Вода может находиться в форме пара. Полярный растворитель может также быть смешан с углеводородом, таким как сырая нефть и товарные топлива. Сырая нефть может растворять временные контейнеры при температуре окружающей среды или при повышенных температурах.

[0050] Необязательно материал контейнера растворяют в присутствии кислотного или основного катализатора. В число примеров кислотных катализаторов входят уксусная кислота, п-толуолсульфоновая кислота, фенол, карбоновая кислота, CO₂, HCl, H₂S, H₂SO₄, H₃PO₄ или комбинация, содержащая по меньшей мере одно из вышеперечисленного. В число примеров основных катализаторов входят NaOH, KOH, Na₂CO₃, K₂CO₃, аммиак, амин, такой как этилендиамин и этаноламин, NaHCO₃, KHCO₃ или комбинация, содержащая по меньшей мере одно из вышеперечисленного. При использовании кислотного или основного катализатора материал контейнера можно растворять гораздо быстрее и при более низкой температуре. При необходимости для удаления остаточных кислотных/основных катализаторов после растворения материала контейнера можно использовать способ промывки спиртами, такими как метанол, этанол, пропанол, гексанол, октанол, гексиленгликоль, и/или водой или способ нейтрализации. Можно использовать любой способ нейтрализации, известный специалистам в данной области техники. Например, можно использовать кислоту для нейтрализации основания и использовать основание для нейтрализации кислоты.

[0051] В настоящем документе принято, что растворение материала контейнера включает разложение материала контейнера и растворение разложившегося материала в полярном растворителе, как описано в настоящем документе, или в углеводородах, которые содержат полярный растворитель, например в сырых нефтях и товарных топливах, таких как бензин и дизельное топливо. Один из иллюстративных способов разложения включает гидролизацию материала контейнера в воде. Растворение материала контейнера также включает варианты осуществления, в которых материал контейнера растворяют без разложения.

[0052] Температура полярного растворителя, используемого для растворения материала контейнера, не имеет конкретных ограничений и может составлять от около -100°C до около 200°C или от около -20°C до около 60°C.

[0053] Антифрикционные композиции можно применять к углеводородам в скважине с использованием транспортерной ленты, винтового транспортера/питателя, пневматической транспортной системы и т. п. В случае антифрикционных композиций, включающих герметизированные временные контейнеры относительно маленького размера, для введения антифрикционных композиций в трубопровод можно также использовать сжатый воздух или азот.

[0054] Пример 1. Обеспечены антифрикционные присадки, имеющие сердцевину, содержащую сыпучие частицы полиолефина с различными распределениями частиц по размеру. Антифрикционные присадки имеют контейнер из полиэтилена низкой плотности и сердцевину, содержащую 20-60% масс. полиолефиновых частиц сверхвысокой молекулярной массы с размером частиц 50-200 микрон и 80-40% масс. полиолефиновых частиц сверхвысокой молекулярной массы с размером частиц 200-1000 микрон. Полиолефин сверхвысокой молекулярной массы получают посредством процесса полимеризации в объеме с использованием катализатора Циглера - Натта. После полимеризации полимер измельчают с помощью полиэтиленовых восков с молекулярной массой от 400 до 3000 дальтон в условиях криогенного измельчения. Около 20-60% масс. измельчают в течение более длительного периода времени и таким образом получают частицы, имеющие размер частиц от около 50 до 200 микрон. Около 80-40% масс. измельчают в течение более короткого периода времени и таким образом получают частицы, имеющие размер частиц примерно от 200 до 1000 микрон.

[0055] Пример 2. Обеспечены антифрикционные присадки, имеющие сердцевину, содержащую сыпучие частицы полиолефина с различными средневесовыми молекулярными массами. Антифрикционные присадки имеют контейнер из полиэтилена низкой плотности и сердцевину, содержащую сыпучие частицы полиолефина сверхвысокой молекулярной массы, полученные посредством процесса полимеризации в объеме, и полиолефиновые частицы сверхвысокой молекулярной массы, полученные посредством процесса поляризации осаждением. Полиолефин сверхвысокой молекулярной массы, полученный посредством процесса полимеризации в объеме, измельчают с помощью полиэтиленовых восков с молекулярной массой от 400 до 3000 дальтон в условиях криогенного измельчения. Полиолефин, полученный посредством процесса полимеризации в объеме, имеет более высокую молекулярную массу, чем полиолефин, полученный посредством процесса полимеризации осаждением. Сыпучие частицы полиолефина имеют размер частицы от около 100 до около 1000 микрон.

[0056] Ниже приведены некоторые разные варианты осуществления описания.

[0057] Вариант 1 осуществления. Антифрикционная композиция, содержащая: герметизированный временный контейнер; и антифрикционную присадку и до 20 массовых процентов диспергирующего флюида в герметизированном временном контейнере; причем антифрикционная присадка содержит частицы полиолефина, имеющие размер частиц от около 10 до около 2000 микрон; при этом диспергирующий флюид содержит воду, спирт, углеводород или комбинацию, содержащую по меньшей мере одно из вышеперечисленного; временный контейнер содержит материал контейнера, который включает полиэтилен, полипропилен, сополимер этилена и пропилена, полистирол, полимолочную кислоту, полиамид, полиэфир, полистирол, сополимер этилена и винилацетата, сополимер этилена и винилового спирта, поливинилпирролидон, сополимер этилена и винилпирролидона, сополимер винилпирролидона и винилацетата, поливинилацетат, поливиниловый спирт, полиэтиленоксид, полиэтиленгликоль, поливинилиденхлорид, полисахарид или его производное, или комбинацию, содержащую по меньшей мере одно из вышеперечисленного; а массовый процент представлен в расчете на общую массу антифрикционной композиции.

[0058] Вариант 2 осуществления. Антифрикционная композиция по любому из предшествующих вариантов осуществления, в которой антифрикционная присадка содержит множество первых полиолефиновых частиц и множество вторых полиолефиновых частиц, отличающихся от первых полиолефиновых частиц.

[0059] Вариант 3 осуществления. Антифрикционная композиция по любому из предшествующих вариантов осуществления, в которой первые полиолефиновые частицы имеют размер частиц от около 10 до около 200 микрон, а вторые полиолефиновые частицы имеют размер частиц от около 200 до около 2000 микрон.

[0060] Вариант 4 осуществления. Антифрикционная композиция по любому из предшествующих вариантов осуществления, в которой первые полиолефиновые частицы имеют средневесовую молекулярную массу от около 50000 до около 20000000, а вторые полиолефиновые частицы имеют средневесовую молекулярную массу от около 1000000 до более 30000000.

[0061] Вариант 5 осуществления. Антифрикционная композиция по любому из предшествующих вариантов осуществления, дополнительно содержащая вещество, препятствующее агломерации, расположенное в герметизированном временном контейнере, причем вещество, препятствующее агломерации, содержит соль жирных кислот, имеющую 12-20 атомов углерода, полиэтиленгликоль или полиэтиленоксид с молекулярной массой от 400 до 20000000 дальтон, метоксилированный полиэтиленгликоль, полиакриламид или химически модифицированный полиакриламид с молекулярной массой от 400 до 30000000 дальтон, линейный первичный спирт, имеющий от 12 до 60 атомов углерода, полиэтиленовый воск с молекулярной массой от 400 до 3000 дальтон, этоксилат линейного первичного спирта с молекулярной массой от 500 до 5000 дальтон, этилен-бис-стеарамид, неорганическую глину, силикон или комбинацию, содержащую по меньшей мере одно из вышеперечисленного.

[0062] Вариант 6 осуществления. Антифрикционная композиция по любому из предшествующих вариантов осуществления, в которой временный контейнер имеет два или более слоев, и по меньшей мере один слой содержит материал контейнера.

[0063] Вариант 7 осуществления. Антифрикционная композиция по любому из предшествующих вариантов осуществления, в которой каждый из двух или более слоев независимо содержит материал контейнера.

[0064] Вариант 8 осуществления. Антифрикционная композиция по любому из предшествующих вариантов осуществления, в которой временный контейнер имеет внутреннюю поверхность и противоположную наружную поверхность, и по меньшей мере на одной из внутренней и наружной поверхностей временного контейнера расположено покрытие, причем покрытие содержит воск, силикон или комбинацию, содержащую по меньшей мере одно из вышеперечисленного.

[0065] Вариант 9 осуществления. Антифрикционная композиция по любому из предшествующих вариантов осуществления, в которой временный контейнер имеет толщину от около 1 до около 1000 микрон.

[0066] Вариант 10 осуществления. Антифрикционная композиция по любому из предшествующих вариантов осуществления, дополнительно содержащая герметизированный пакет, расположенный внутри герметизированного временного контейнера.

[0067] Вариант 11 осуществления. Антифрикционная композиция по любому из предшествующих вариантов осуществления, содержащая множество герметизированных временных контейнеров, причем смежные герметизированные временные контейнеры соединены, а антифрикционная присадка расположена в по меньшей мере одном из множества герметизированных временных контейнеров.

[0068] Вариант 12 осуществления. Антифрикционная композиция по любому из предшествующих вариантов осуществления, в которой множество временных контейнеров образует цепь, имеющую длину более около 1 метра.

[0069] Вариант 13 осуществления. Антифрикционная композиция по любому из предшествующих вариантов осуществления, в которой полиолефиновые частицы содержат гомополимер полиолефина, сополиолефин, сополимер полиолефина или комбинацию, содержащую по меньшей мере одно из вышеперечисленного, а сополимер полиолефина содержит первые звенья, полученные из олефинового компонента, и вторые звенья, полученные из стирола, винилацетата, винилалкиленового сложного эфира карбоновой кислоты или комбинации, содержащей по меньшей мере одно из вышеперечисленного.

[0070] Вариант 14 осуществления. Антифрикционная композиция по любому из предшествующих вариантов осуществления, в которой антифрикционная присадка присутствует в количестве от около 80% масс. до около 99,99% масс. в расчете на общую массу антифрикционной композиции.

[0071] Вариант 15 осуществления. Флюид, содержащий антифрикционную композицию по любому из предшествующих вариантов осуществления.

[0072] Вариант 16 осуществления. Флюид по любому из предшествующих вариантов осуществления, который дополнительно содержит воду, углеводород или комбинацию, содержащую по меньшей мере одно из вышеперечисленного.

[0073] Вариант 17 осуществления. Способ получения антифрикционной композиции по любому из предшествующих вариантов осуществления, включающий: размещение антифрикционной присадки и до 20% масс. диспергирующего флюида во временном контейнере; и герметизация временного контейнера.

[0074] Вариант 18 осуществления. Способ снижения сопротивления потоку флюида, включающий: размещение вышеописанной антифрикционной композиции по любому из предшествующих вариантов осуществления в флюиде; и удаление временного контейнера.

[0075] Вариант 19 осуществления. Способ по любому из предшествующих вариантов осуществления, в котором удаление временного контейнера включает растворение материала контейнера полярным растворителем, углеводородом или комбинацией, содержащей по меньшей мере одно из вышеперечисленного.

[0076] Вариант 20 осуществления. Способ по любому из предшествующих вариантов осуществления, в котором временный контейнер удаляют в присутствии кислотного или основного катализатора.

[0077] Использование форм единственного и множественного числа и аналогичных отсылок в контексте описания изобретения (особенно в контексте представленной ниже формулы изобретения) следует понимать как охватывающее как единственное, так и множественное число, если в настоящем документе не указано иное или если это явно не противоречит контексту. «Или» означает «и/или». Определение «около», используемое в связи с каким-либо количеством, включает указанную величину и имеет значение, определяемое контекстом (например, включает степень ошибки, связанной с измерением определенного количества).

Claims (24)

1. Антифрикционная композиция для снижения гидравлического сопротивления углеводородных флюидов, протекающих по каналу, содержащая

по крайней мере один герметизированный временный контейнер; и

по крайней мере одну антифрикционную присадку и до 20 мас.% диспергирующего флюида, расположенные в герметизированном временном контейнере;

причем антифрикционная присадка содержит полиолефиновые частицы, имеющие размер частиц от 10 до 2000 микрон;

диспергирующий флюид содержит воду, спирт, углеводород или их комбинацию;

временный контейнер содержит материал контейнера, который включает полиэтилен, полипропилен, сополимер этилена и пропилена, полистирол, полимолочную кислоту, полиамид, полиэфир, полистирол, сополимер этилена и винилацетата, сополимер этилена и винилового спирта, поливинилпирролидон, сополимер этилена и винилпирролидона, сополимер винилпирролидона и винилацетата, поливинилацетат, поливиниловый спирт, полиэтиленоксид, полиэтиленгликоль, поливинилиденхлорид, полисахарид или его производное или их комбинацию; и

массовый процент представлен в расчете на общую массу антифрикционной композиции, включающую и массу герметизированного временного контейнера.

2. Антифрикционная композиция по п. 1, в которой антифрикционная присадка содержит множество первых полиолефиновых частиц и множество вторых полиолефиновых частиц, отличающихся от первых полиолефиновых частиц.

3. Антифрикционная композиция по п. 2, в которой первые полиолефиновые частицы имеют размер частиц от 10 до 200 микрон, а вторые полиолефиновые частицы имеют размер частиц от 200 до 2000 микрон; или при этом первые полиолефиновые частицы имеют средневесовую молекулярную массу от 50000 до 20000000, а вторые полиолефиновые частицы имеют средневесовую молекулярную массу от 1000000 до более 30000000.

4. Антифрикционная композиция по п. 1, дополнительно содержащая вещество, препятствующее агломерации, расположенное в герметизированном временном контейнере, причем вещество, препятствующее агломерации, содержит соль жирных кислот, имеющую 12-20 атомов углерода, полиэтиленгликоль или полиэтиленоксид с молекулярной массой от 400 до 20000000 дальтон, метоксилированный полиэтиленгликоль, полиакриламид или химически модифицированный полиакриламид с молекулярной массой от 400 до 30000000 дальтон, линейный первичный спирт, имеющий от 12 до 60 атомов углерода, полиэтиленовый воск с молекулярной массой от 400 до 3000 дальтон, этоксилат линейного первичного спирта с молекулярной массой от 500 до 5000 дальтон, этилен-бис-стеарамид, неорганическую глину, силикон или их комбинацию.

5. Антифрикционная композиция по п. 1, в которой временный контейнер имеет два или более слоев и по меньшей мере один слой содержит материал контейнера.

6. Антифрикционная композиция по п. 1, в которой временный контейнер имеет внутреннюю поверхность и противоположную наружную поверхность и на по меньшей мере одной из внутренней и наружной поверхностей временного контейнера расположено покрытие, причем покрытие содержит воск, силикон или их комбинацию.

7. Антифрикционная композиция по п. 1, дополнительно содержащая герметизированный пакет, расположенный внутри герметизированного временного контейнера, причем в герметизированный пакет заключена антифрикционная присадка, а другая антифрикционная присадка помещена между герметизированным пакетом и герметизированным временным контейнером.

8. Антифрикционная композиция по п. 1, содержащая множество герметизированных временных контейнеров, причем смежные герметизированные временные контейнеры соединены, а антифрикционная присадка расположена в по меньшей мере одном из множества герметизированных временных контейнеров.

9. Антифрикционная композиция по п. 8, в которой множество временных контейнеров образует цепь, имеющую длину более 1 метра.

10. Антифрикционная композиция по п. 1, в которой полиолефиновые частицы содержат гомополимер полиолефина, сополиолефин, сополимер полиолефина или их комбинацию, а сополимер полиолефина содержит первые звенья, полученные из олефинового компонента, и вторые звенья, полученные из стирола, винилацетата, винилалкиленового сложного эфира карбоновой кислоты или их комбинацию.

11. Антифрикционная композиция по п. 1, в которой антифрикционная присадка присутствует в количестве от 80 до 99,99 мас.% в расчете на общую массу антифрикционной композиции.

12. Антифрикционный углеводородный флюид, содержащий антифрикционную композицию по любому из пп. 1-11, причем флюид необязательно дополнительно содержит воду, спирт или их комбинацию.

13. Способ получения антифрикционной композиции по любому из пп. 1-11,

отличающийся тем, что

антифрикционную присадку и до 20 мас.% диспергирующего флюида помещают во временный контейнер; и герметизируют временный контейнер.

14. Способ снижения гидравлического сопротивления углеводородного флюида, отличающийся тем, что

антифрикционную композицию по любому из пп. 1-11 вводят в углеводородный флюид; и до или после введения указанной композиции растворяют герметизированный временный контейнер, растворяя материал контейнера в полярном растворителе или сырой нефти.

15. Способ по п. 14, в котором временный контейнер растворяют в присутствии кислотного или основного катализатора.

Images