專利名稱：膠乳減阻劑的遠(yuǎn)距離輸送的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于減小與流經(jīng)管線的液體相關(guān)的湍流阻力的系統(tǒng)。另一方面，本發(fā)明涉及通過集成管束(umbilical line)的相對(duì)小直徑的管線將減阻劑輸送至海底出油管道(subsea flowline)中。
在油氣的海底開采(subsea production)中，由于與海底安裝管道的困難和費(fèi)用，因此開采管道(production piping)通常表現(xiàn)出顯著的瓶頸。由于導(dǎo)致所述烴生產(chǎn)系統(tǒng)不能以全容量運(yùn)行，因此由海底出油管道的瓶頸造成的所述產(chǎn)量下降可能具有嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)后果。現(xiàn)有的用于防止或補(bǔ)救海底出油管道的瓶頸的若干選擇包括增大出油管道的直徑、增加出油管道的數(shù)目、或者減小出油管道中的摩擦損失量以由此使得更大流量通過相同直徑的管道。所述前兩種增加出油管道的尺寸或數(shù)目的消除瓶頸的選擇顯然是非常昂貴的。因此，非常希望能夠減小海底出油管道中的摩擦損失。
普遍已知多種減阻劑可用于減小以湍流狀態(tài)被輸送通過管線的流體的摩擦損失。已知超高分子量聚合物可良好地用作減阻劑；然而，這些減阻劑的效果不同。傳統(tǒng)上，較有效的減阻添加劑一直以來是含有較高分子量聚合物的那些。提高所述聚合物的分子量通?？商岣咚@得的減阻百分比，其缺點(diǎn)在于所述聚合物必須能夠溶于其中影響摩擦損失的液體中。
許多海上油氣開采裝置是從可能距離生產(chǎn)井(production well)很遠(yuǎn)的遠(yuǎn)處操縱的。當(dāng)遠(yuǎn)距離裝置被用于操縱海底開采裝置時(shí)，通常采用集成管束為所述開采裝置提供動(dòng)力和多種流動(dòng)確?；瘜W(xué)品。這些集成管束通常包括許多相對(duì)小直徑的注射管，通過這些注射管可以在鄰近生產(chǎn)井的注射點(diǎn)將多種化學(xué)品引入所述出油管道。這些化學(xué)品通常包括有助于改進(jìn)出油管道中的流動(dòng)狀況的低粘度流體，例如水合物抑制劑(hydrate inhibitor)、蠟抑制劑和腐蝕抑制劑。
過去，已經(jīng)提出可以將減阻劑輸送通過集成管束以由此影響海底出油管道中的摩擦損失。然而，由于與可商購獲得的減阻劑相關(guān)的高粘度和/或大粒徑，不能將現(xiàn)有減阻劑在不造成堵塞或不可接受的壓降的情況下輸送通過集成管束的相對(duì)小直徑的管線。已經(jīng)設(shè)計(jì)了通過借助在所述化學(xué)品注射管的周圍注射的不混溶低粘度液體物質(zhì)來促進(jìn)所述減阻劑的流動(dòng)，從而將高粘度、高聚合物含量的減阻劑輸送通過集成管束的化學(xué)品注射管的方法。然而，該方法需要用于將所述低粘度物質(zhì)引入所述化學(xué)品注射管的周圍的特殊設(shè)備。此外，這些方法不能解決與減阻劑相關(guān)的需要形成束線(strand，下文描述)以有效地溶于所述主流體(host fluid)中的問題。
可商購獲得的凝膠減阻劑通常是高粘性(例如在典型的泵送剪切速率(pumping shear rate)下大于10,000cP或有時(shí)大于100,000cP)和與超高分子量聚合物高度濃縮的。即使在低至5％的聚合物濃度下，這些凝膠減阻劑仍然是高度粘性的。
在過去，當(dāng)在混亂流動(dòng)環(huán)境中需要減阻時(shí)，必須使用懸浮或泥漿減阻劑。然而，常規(guī)的懸浮或泥漿減阻劑通常含有固體顆粒物質(zhì)，這些物質(zhì)太大以致于不能在不堵塞所述管線的情況下流經(jīng)集成管束。此外，由于與其相關(guān)的巨大壓降，因此高粘性材料存在難以輸送通過長集成管束的問題。
希望提供一種通過將膠乳減阻劑輸送通過集成管束和將所述減阻劑注入海底出油管道而減小海底出油管道中的湍流摩擦損失的方法。
還希望提供一種通過以下方式減小輸送由海底地層(subseaformation)開采的含烴料流體的出油管道中的阻力的方法在不堵塞所述管道的情況下將包含分散在連續(xù)相中的高分子量聚合物的相對(duì)小顆粒的減阻劑輸送通過集成管束的小直徑化學(xué)品注射管線和將減阻劑注入海底出油管道。
應(yīng)該理解的是上面列出的愿望僅僅是示范性，并不是所有這些必須通過本文中描述和要求的發(fā)明而實(shí)現(xiàn)。
因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中提供了一種方法，其包括以下步驟(a)將膠乳減阻劑輸送通過海底集成管束，該減阻劑包含連續(xù)相和分散在該連續(xù)相中的許多高分子量聚合物顆粒；和(b)將被輸送的減阻劑引入輸送由地下地層(subterranean formation)開采的流體的出油管道中。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，提供了一種減小與將含烴料流體輸送通過海底出油管道相關(guān)的阻力的方法，其包括以下步驟(a)通過海底集成管束將膠乳減阻劑從控制裝置輸送到海底出油管道中的注射點(diǎn)，所述控制裝置和注射點(diǎn)間隔至少1,000英尺的距離，該減阻劑包含包括至少一種高HLB表面活性劑和至少一種低HLB表面活性劑的連續(xù)相和分散在該連續(xù)相中的許多高分子量聚合物顆粒；和(b)在所述注射點(diǎn)處將被輸送的減阻劑引入所述出油管道中。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，提供了一種減小輸送由海底地層開采的含烴料流體的出油管道中的阻力的方法，其包括以下步驟(a)將減阻劑輸送通過海底集成管束，該減阻劑含有包括通過乳液聚合反應(yīng)形成的一定量的減阻聚合物顆粒的膠乳乳液，該聚合物具有至少約1×106g/mol的重均分子量，所述顆粒具有小于約1000nm的平均粒徑，該膠乳乳液已通過加入至少一種低HLB表面活性劑改性；和(b)將被輸送的減阻劑引入所述出油管道中。
附圖簡述下面參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，其中

圖1是海上開采系統(tǒng)(production system)的簡圖，該系統(tǒng)包括與共同的采油管匯(production manifold)連接的許多水下井口(subseawellhead)，該采油管匯通過海底出油管道向后聯(lián)系至海上平臺(tái)(offshoreplatform)上，該圖特別地示出了從所述海上平臺(tái)運(yùn)行至所述采油管匯的集成管束；圖2是集成管束的局部剖視圖，其特別地示出了包含在所述集成管束中的不同電管線和流體管線；圖3是用于檢驗(yàn)減阻劑的有效性的工程回路再循環(huán)試驗(yàn)(EngineeringLoop Re-circulation Test)裝置的示意圖4是用于對(duì)不同減阻劑進(jìn)行溶解速率試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置的示意圖；圖5是在所述溶解速率試驗(yàn)中使用的攪拌器的等距視圖；圖6是在所述溶解速率試驗(yàn)中使用的攪拌器的俯視圖；圖7是在所述溶解速率試驗(yàn)中使用的攪拌器的側(cè)視圖；圖8是顯示初始膠乳的改性在一定溫度范圍內(nèi)對(duì)減阻劑的烴溶解速率常數(shù)的影響的圖；圖9是在一定溫度范圍內(nèi)不同減阻劑制劑的溶解速率常數(shù)的圖；和圖10是使用不同減阻物質(zhì)在工程回路再循環(huán)試驗(yàn)裝置中的減阻作用的圖。
首先參照?qǐng)D1，示出了包括許多水下井口10、共同的采油管匯12、海上平臺(tái)14、海底出油管道16和集成管束18的簡化海上開采系統(tǒng)。每一井口10可用于以從地層開采含烴料流體。每一井口10與其中合并被開采的流體流動(dòng)的采油管匯12流體相連。來自管匯12的合并流體通過出油管道16輸送至平臺(tái)14。集成管束18的第一端20與平臺(tái)14上的控制裝置連接，而集成管束18的第二端22與井口10、管匯12和/或出油管道16連接。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，集成管束18通常包括許多電管線24、許多流體管線26以及許多圍繞電管線24和流體管線26的保護(hù)層28。參照?qǐng)D1和2，電管線24將電力從平臺(tái)14傳送到井口10和/或管匯12。一般稱為化學(xué)品注射管的流體管線26通常用于將低粘度流動(dòng)確保化學(xué)品注入到被開采的含烴料流體中，所述含烴料流體通過出油管道16送回至平臺(tái)14。注射通過流體管線26的典型流動(dòng)確保化學(xué)品包括例如水合物抑制劑、腐蝕抑制劑、防蠟劑、阻垢劑、殺生物劑、破乳劑、硫化氫清除劑、除氧劑、水處理劑和瀝青抑制劑(asphaltene inhibitor)。
盡管多年來一直希望能夠?qū)p阻劑輸送通過集成管束(例如集成管束18)中的化學(xué)品注射管(例如流體管線26)以由此提供海底烴管道(例如出油管道16)中減小阻力的作用，但是尚沒有常規(guī)減阻劑可以在無需在所述管道周圍同時(shí)注入單獨(dú)的不混溶低粘度流動(dòng)促進(jìn)劑物質(zhì)的情況下適合于輸送通過長且窄的化學(xué)品注射管。一般而言，集成管束18的長度為至少500英尺，更通常為至少1,000英尺，和常常為5,000英尺～30英里。每一流體管線26的最大內(nèi)徑通常為5英寸或更小，更通常為2.5英寸或更小，甚至更通常為1英寸或更小，常常為0.5英寸或更小，有時(shí)為0.25英寸或更小。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，通過構(gòu)成集成管束18的至少一個(gè)流體管線26將例如下述那些之一的減阻劑從平臺(tái)14輸送至采油管匯12。優(yōu)選的是將至少一個(gè)流體管線26保持可用于將流動(dòng)確?；瘜W(xué)品與所述減阻劑同時(shí)輸送通過集成管束18。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，提供了其本身可被輸送通過集成管束18的一個(gè)或許多流體管線26而不會(huì)造成流體管線26的堵塞或者不可接受的高壓降的減阻劑組合物。本文中使用的術(shù)語“減阻劑”應(yīng)表示可被加入流經(jīng)管線的主流體中從而減小與該主流體通過所述管線的湍流流動(dòng)有關(guān)的摩擦損失的任何物質(zhì)。
本發(fā)明的減阻劑優(yōu)選具有使得它們能夠在壓降小于約5psi(磅/每平方英寸)/英尺、更優(yōu)選小于約2.5psi/英尺、最優(yōu)選小于約1psi/英尺的典型操作條件下泵送通過集成管束18的流體管線26的物理性質(zhì)。一般而言，由于集成管束18周圍的冷海底環(huán)境，因此在其下減阻劑被輸送通過流體管線26的溫度相對(duì)較低。因此，輸送通過流體管線26期間所述減阻劑的溫度通常小于約60，對(duì)于深海系統(tǒng)而言更通常小于約40。
本發(fā)明的減阻劑優(yōu)選包含含有分散在含水連續(xù)相中的高分子量聚合物的膠乳減阻劑。制備根據(jù)本發(fā)明的膠乳減阻劑的第一步驟是制備可成型為初始膠乳的高分子量聚合物。該聚合物通過包含一種或多種單體、連續(xù)相、至少一種表面活性劑和引發(fā)體系的反應(yīng)混合物的乳液聚合反應(yīng)制備。該連續(xù)相通常包含至少一種選自水、極性有機(jī)液體和其混合物的組分。當(dāng)水是所述連續(xù)相的被選擇組分時(shí)，所述反應(yīng)混合物還可以包含溶劑和緩沖劑中的至少一種。
用于形成所述高分子量聚合物的單體優(yōu)選包括但不限于選自以下的一種或多種單體 其中R1是H或C1-C10烷基，更優(yōu)選地R1是H、CH3或C2H5，R2是H或C1-C30烷基，更優(yōu)選地R2是C4-C18烷基，和最優(yōu)選地是由如下式(i)表示的(i) 其中R3是CH＝CH2或CH3-C＝CH2，R4是H或C1-C30烷基，更優(yōu)選地R4是H或C4-C18烷基、具有0～5個(gè)取代基的苯基環(huán)、具有0～7個(gè)取代基的萘基環(huán)或者具有0～4個(gè)取代基的吡啶基環(huán)； 其中R5是H或C1-C30烷基，優(yōu)選地R5是C4-C18烷基； 其中R6是H或C1-C30烷基，優(yōu)選地R6是C4-C18烷基；
其中R7是H或C1-C18烷基，更優(yōu)選地R7是H或C1-C6烷基，R8是H或C1-C18烷基，更優(yōu)選地R8是H或C1-C6烷基，最優(yōu)選地R8是H或CH3，(F)馬來酸酯例如 其中R9和R10獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、芳基、環(huán)烷基或雜環(huán)基；(G)富馬酸酯例如 其中R11和R12獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、芳基、環(huán)烷基或雜環(huán)基；(H)衣康酸酯例如 其中R13和R14獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、芳基、環(huán)烷基或雜環(huán)基；(I)馬來酰亞胺例如
其中R15是H、C1-C30烷基、芳基、環(huán)烷基或雜環(huán)基。
優(yōu)選式(A)的單體，尤其是式(A)的甲基丙烯酸酯單體，最尤其是式(A)的甲基丙烯酸2-乙基己酯單體。
用于所述反應(yīng)混合物中的表面活性劑優(yōu)選是至少一種高HLB陰離子或非離子表面活性劑。術(shù)語“HLB值”是指乳液中表面活性劑的親水-親油平衡。HLB值通過由W.C.Griffin在J.Soc.Cosmet.Chem.，1，311(1949)和J.Soc.Cosmet.Chem.，5，249(1954)中描述的方法測定，該方法通過引用并入本文。本文中使用的“高HLB”應(yīng)表示7或更大的HLB值。用于形成所述反應(yīng)混合物的表面活性劑的HLB值優(yōu)選為至少約8，更優(yōu)選至少約10，最優(yōu)選至少約12。
示范性高HLB陰離子表面活性劑包括高HLB烷基硫酸鹽、烷基醚硫酸鹽、二烷基磺基琥珀酸鹽、烷基磷酸鹽、烷基芳基磺酸鹽和肌氨酸鹽。高HLB陰離子表面活性劑的商業(yè)實(shí)例包括月桂基硫酸鈉(可作為RHODAPONTMLSB從Rhodia Incorporated，Cranbury，NJ獲得)、二辛基磺基琥珀酸鈉(可作為AEROSOLTMOT從Cytec Industries，Inc.，WestPaterson，NJ獲得)、2-乙基己基聚磷酸鈉鹽(可從Jarchem IndustriesInc.，Newark，NJ獲得)、十二烷基苯磺酸鈉(可作為NORFOXTM40從Norman，F(xiàn)ox&Co.，Vernon，CA獲得)，和月桂?；“彼徕c(可作為HAMPOSYLTML-30從Hampshire Chemical Corp.，Lexington，MA獲得)。
示范性高HLB非離子表面活性劑包括高HLB失水山梨糖醇酯、PEG脂肪酸酯、乙氧基化甘油酯、乙氧基化脂肪胺、乙氧基化失水山梨糖醇酯、嵌段環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷表面活性劑、醇/脂肪酸酯(alcohol/fatty acidester)、乙氧基化醇、乙氧基化脂肪酸、烷氧基化蓖麻油、甘油酯、線型醇乙氧基化物和烷基酚乙氧基化物。高HLB非離子表面活性劑的商業(yè)實(shí)例包括壬基苯氧基和辛基苯氧基聚(乙烯氧基)乙醇(可分別作為IGEPALTMCA和CO系列從Rhodia，Cranbury，NJ獲得)、C8-C18乙氧基化伯醇(例如來自Rhodia Inc.，Cranbury，NJ的RHODASURFTMLA-9)、C11-C15仲醇乙氧基化物(可作為TERGITOLTM15-S系列從DowChemical Company，Midland，MI獲得，包括15-S-7、15-S-9、15-S-12)、聚氧乙烯失水山梨糖醇脂肪酸酯(可作為TWEENTM系列表面活性劑從Uniquema，Wilmington，DE獲得)、聚環(huán)氧乙烷(25)油基醚(可作為SIPONICTMY-500-70從Americal Alcolac Chemical Co.，Baltimore，MD獲得)、烷基芳基聚醚醇(可作為TRITONTMX系列從Dow ChemicalCompany，Midland，MI獲得，包括X-IOO、X-165、X-305和X-405)。
用于所述反應(yīng)混合物的引發(fā)體系可以是產(chǎn)生促進(jìn)乳液聚合所需的自由基的任何合適的體系。優(yōu)選的引發(fā)劑包括單獨(dú)的或者與一種或多種還原組分和/或促進(jìn)劑組合使用的過硫酸鹽(例如過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀)、過氧過硫酸鹽(peroxy persulfate)和過氧化物(例如叔丁基氫過氧化物)。優(yōu)選的還原組分包括例如亞硫酸氫鹽、偏亞硫酸氫鹽、抗壞血酸、異抗壞血酸和甲醛合次硫酸氫鈉。優(yōu)選的促進(jìn)劑包括含有兩種氧化態(tài)的過渡金屬例如硫酸亞鐵和硫酸亞鐵銨的任何組合物。作為選擇，可以采用已知的熱引發(fā)和輻射引發(fā)技術(shù)以產(chǎn)生所述自由基。
當(dāng)水用于形成所述反應(yīng)混合物時(shí)，該水優(yōu)選是純凈水例如蒸餾水或去離子水。然而，所述乳液的連續(xù)相還可以包含極性有機(jī)液體或者極性有機(jī)液體的水溶液，例如下面列出的那些。
如前所述，所述反應(yīng)混合物任選地包括至少一種溶劑和/或緩沖劑。優(yōu)選地，所述至少一種溶劑是有機(jī)溶劑例如烴溶劑(例如戊烷、己烷、庚烷、苯、甲苯、二甲苯)、鹵化溶劑(例如四氯化碳)、二醇(例如乙二醇、丙二醇、甘油)、醚(例如二乙醚、二甘醇二甲醚、聚二醇、二醇醚)。更優(yōu)選地，所述溶劑是烴溶劑，最優(yōu)選地所述溶劑是甲苯。所述緩沖劑可以包括任何已知的與引發(fā)體系相容的緩沖劑，例如碳酸鹽、磷酸鹽和/或硼酸鹽緩沖劑。
在形成反應(yīng)混合物中，在保持于小于約1000ppmw氧、更優(yōu)選小于約100ppmw氧的基本不含氧的氣氛下將所述單體、水、至少一種表面活性劑和任選的至少一種溶劑合并?？梢酝ㄟ^連續(xù)用惰性氣體例如氮?dú)獯祾叻磻?yīng)容器而保持所述不含氧的氣氛。優(yōu)選地，將所述體系的溫度保持在從所述連續(xù)相的凝固點(diǎn)至高達(dá)約60℃、更優(yōu)選約0℃～約45℃、最優(yōu)選約0℃～約30℃的水平。所述體系壓力優(yōu)選保持在約5～100psia、更優(yōu)選約10～25psia、最優(yōu)選約大氣壓。然而，為了聚合某些單體例如二烯烴，可能需要高達(dá)約300psia的更高壓力。接下來，如果需要，可以加入緩沖劑，之后加入所述引發(fā)體系，立刻加入或者隨著時(shí)間的推移而加入。使得所述聚合反應(yīng)進(jìn)行足夠時(shí)間從而實(shí)現(xiàn)以所述單體的重量計(jì)至少90％的轉(zhuǎn)化率。一般而言，這約為1～10小時(shí)，最優(yōu)選約3～5小時(shí)。始終持續(xù)地?cái)嚢杷龇磻?yīng)混合物。
下表闡述了存在于所述反應(yīng)混合物中的組分的近似寬用量和優(yōu)選用量。
所述乳液聚合反應(yīng)得到初始膠乳組合物。該初始膠乳是包含分散相和連續(xù)相的穩(wěn)定的膠態(tài)分散體。所述分散相包含所述高分子量聚合物的膠粒和溶劑(如果存在)。所述膠粒構(gòu)成初始膠乳的約10～60wt％，最優(yōu)選約40～50wt％。所述連續(xù)相優(yōu)選包含水、至少一種高HLB表面活性劑、至少一種溶劑(如果存在)和按需要的緩沖劑。水構(gòu)成初始膠乳的約20～80wt％，更優(yōu)選約40～60wt％。所述高HLB表面活性劑構(gòu)成初始膠乳的約0.1～10wt％，更優(yōu)選約0.25～6wt％。如上表中所示，所述緩沖劑以達(dá)到引發(fā)所述聚合反應(yīng)要求的pH所需的量存在和取決于引發(fā)劑。一般而言，所述引發(fā)反應(yīng)需要的pH為約6.5～10。
所述分散相的聚合物優(yōu)選表現(xiàn)出至少約1×106g/mol、更優(yōu)選至少約2×106g/mol、最優(yōu)選至少約5×106g/mol的重均分子量(Mw)。所述膠粒優(yōu)選具有小于約10微米、更優(yōu)選小于約1000nm(1微米)、甚至更優(yōu)選約10～500nm、最優(yōu)選約50～250nm的平均粒徑。至少約95wt％的所述膠粒大于約10nm和小于約500nm，更優(yōu)選至少約95wt％的所述顆粒大于約25nm和小于約250nm。優(yōu)選地，所述分散相的聚合物表現(xiàn)出很少的支化或交聯(lián)或者不表現(xiàn)出支化或交聯(lián)。
所述連續(xù)相優(yōu)選具有約4～10、最優(yōu)選約6～8的pH，和如果有的話含有很少量的多價(jià)陽離子。
為了充當(dāng)減阻劑，所述聚合物必須溶于或者實(shí)質(zhì)上溶劑化于烴料流中。當(dāng)直接加入所述烴中時(shí)所述乳液聚合物作為減阻劑的效果主要取決于烴的溫度。例如在較低溫度下，所述聚合物以較低的速率溶于所述烴中，因此實(shí)現(xiàn)較小的減阻作用。然而，當(dāng)所述烴的溫度高于約30℃和更優(yōu)選高于約40℃時(shí)，所述聚合物更迅速地溶劑化和實(shí)現(xiàn)顯著的減阻作用。如下面的實(shí)施例中所示，可以借助于通過加入低HLB表面活性劑和/或溶劑將所述初始膠乳改性而在較大的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)減阻作用。所得的改性膠乳可作為“單包裝(one package)”體系提供，其中所述聚合物的減阻性能可以在顯著更快的時(shí)間內(nèi)對(duì)所述烴料流產(chǎn)生影響。
除了提高所述聚合物的烴溶解速率之外，對(duì)所述膠乳的改性可用于提供不會(huì)隨著時(shí)間的推移絮凝或聚集的穩(wěn)定膠態(tài)分散體和確保膠乳不會(huì)變得完全破乳或轉(zhuǎn)相。通過將至少一種低HLB表面活性劑和/或至少一種溶劑加入到初始膠乳中而形成改性的膠乳。優(yōu)選以低HLB表面活性劑和溶劑這兩者將初始膠乳改性。本文中使用的“低HLB”應(yīng)表示小于7的HLB值。優(yōu)選地，低HLB表面活性劑具有小于約6、甚至更優(yōu)選小于約5、最優(yōu)選約1～4的HLB值。
示范性合適的低HLB表面活性劑包括低HLB失水山梨糖醇酯、PEG脂肪酸酯、乙氧基化甘油酯、乙氧基化脂肪胺、乙氧基化失水山梨糖醇酯、嵌段環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷表面活性劑、醇/脂肪酸酯、乙氧基化醇、乙氧基化脂肪酸、烷氧基化蓖麻油、甘油酯、聚乙二醇、線型醇乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物和油溶性聚合物乳化劑例如聚異丁烯-琥珀酸酐共聚物二乙醇胺鹽/酰胺或鹽/酰胺混合物，和Hypermer B-206。
合適的非陰離子(nonanionic)低HLB表面活性劑的商業(yè)實(shí)例包括三油酸失水山梨糖醇酯(可作為SPANTM85從Uniqema，Wilmington，DE獲得)、三硬脂酸失水山梨糖醇酯(可作為SPANTM65從Uniqema，Wilmington，DE獲得)、倍半油酸失水山梨糖醇酯(可作為LUMISORBTMSSO從Lambent Technologies，Skokie，IL獲得)、單油酸失水山梨糖醇酯(可作為ALKAMULSTMSMO從Rhodia Inc.，Cranbury，NJ獲得)、單硬脂酸失水山梨糖醇酯(可作為SPANTM60從Uniqema，Wilmington，DE獲得)、乙二醇脂肪酸酯(可作為MONOSTRIOLTMEN-C從Undesa，Barcelona，Spain獲得)、聚乙二醇二油酸酯(例如來自Rhodia Inc.，Cranbury，NJ的ALKAMULSTM600DO)、單硬脂酸丙二醇酯(可作為MONOSTRIOLTMPR-A從Undesa，Barcelona，Spain獲得)、單硬脂酸甘油酯(可作為KEMFLUIDTM203-4從Undesa，Barcelona，Spain獲得)、聚異丁烯-琥珀酸酐共聚物二乙醇胺鹽(可作為LUBRIZOLTM2700從The LubrizolCorporation，Wickliffe，OH獲得)，和專利疏水性聚合物表面活性劑(例如來自Uniqema，Wilmington，DE的HYPERMERTMB-206)。
將初始膠乳改性所需的至少一種低HLB表面活性劑的量取決于所希望的聚合物溶解速率以及使用的溶劑的量。這提供了根據(jù)管道條件調(diào)節(jié)溶解速率所需的靈活性。優(yōu)選地，最終制劑(即改性的膠乳減阻劑)含有約1～95wt％的低HLB表面活性劑，更優(yōu)選為約1～50wt％，甚至更優(yōu)選為約1～30wt％，最優(yōu)選為約1～25wt％。
用于形成改性的膠乳減阻劑的合適溶劑包括芳族溶劑(例如苯、甲苯、二甲苯、乙苯、二芐基甲苯、芐基甲苯、丁基二甲苯、二苯基乙烷、二異丙基聯(lián)苯、三異丙基聯(lián)苯等)、部分或全部氫化的芳族溶劑(例如四氫化萘或十氫化萘)、二醇(例如乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、聚二醇例如二甘醇、甲二醇、聚乙二醇、聚丙二醇和環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷嵌段共聚物、二醇醚、聚丙二醇丁基醚、乙二醇丁基醚、丙二醇甲基醚、丙二醇丁基醚、丙二醇苯基醚、二甘醇甲基醚、雙丙甘醇甲基醚、三甘醇甲基醚)、酯(例如甲酸丁酯、乙酸乙酯、乳酸酯)、含氮溶劑(例如二甲基甲酰胺)、脂族醇和芳族醇(例如甲醇、乙醇、異丙醇、己醇、2-乙基己醇、芐醇、四氫糠醇)、酮(例如丙酮、甲乙酮、甲基異丁基酮、甲基異戊酮、環(huán)己酮)、含硫溶劑(例如二甲亞砜)、四氫呋喃、烷基鹵化物(alkylhalides，例如二氯甲烷、1，1，1-三氯乙烷、全氯乙烯)和其組合。最優(yōu)選的是分子量小于約1000、更優(yōu)選分子量約100～600、最優(yōu)選約200～500的低分子量二醇。還可以使用分子量約200的聚乙二醇。
所需的溶劑的量取決于所希望的聚合物溶解速率。所述溶劑的最小量應(yīng)當(dāng)能夠提供在管道中最小所希望的溶解速率以使得活性減阻聚合物的量最大化。優(yōu)選地，改性的膠乳減阻劑含有約1～95wt％的溶劑，更優(yōu)選為約1～50wt％，甚至更優(yōu)選約10～30wt％，最優(yōu)選約15～25wt％。
初始膠乳乳液的改性通過簡單的混合操作實(shí)現(xiàn)?？梢圆捎煤唵蔚母呒芑旌蠙C(jī)(overhead mixer)實(shí)現(xiàn)混合，或者可以根據(jù)選擇用于改性的物料的粘度將所述物料計(jì)量和成比例地供入連續(xù)或靜態(tài)混合機(jī)。已注意到在物料具有高粘度的情形中所述改性物料的添加順序會(huì)對(duì)制備的容易程度產(chǎn)生影響。在該情形中，通常最容易的是首先加入溶劑，隨后是表面活性劑，最后是乳液。然而在大多數(shù)情形中，添加順序不會(huì)對(duì)最終混合物的性能產(chǎn)生影響?；旌蟽?yōu)選在約5～60℃、更優(yōu)選約15～30℃的溫度下在約大氣壓力下進(jìn)行。如果使用高粘度表面活性劑，可以采用分散混合機(jī)(dispersionmixer)例如用于制備顏料分散液的那些?；旌蠒r(shí)間主要取決于使用的物料的粘度。低粘度混合物可以在數(shù)分鐘內(nèi)制備，然而高粘度表面活性劑的混合物可能需要延長的混合時(shí)間。
來自初始膠乳的聚合物的分子量實(shí)質(zhì)上不會(huì)受到添加所述至少一種改性的低HLB表面活性劑和至少一種溶劑的影響。所述膠粒的粒徑通常與初始膠乳中的相同，然而，根據(jù)在改性步驟中使用的溶劑類型，所述顆粒可能會(huì)發(fā)生一定的溶脹。由于該溶脹，粒徑分布也可能受到影響。添加所述面活性劑和溶劑可能增加膠乳減阻劑的粘度。應(yīng)該選擇表面活性劑和溶劑的最大濃度以使得改性的膠乳組合物保持相對(duì)容易泵送。
所述改性的膠乳可以在幾乎任何含有烴連續(xù)相的液體中用作減阻劑。例如，可以將改性膠乳用于輸送原油或者多種精制產(chǎn)品例如汽油、柴油燃料、燃料油和石腦油的管道中。該減阻劑理想地適用于輸送處于湍流狀態(tài)下的液體的管道和管線中和可以采用常規(guī)的或集成的輸送系統(tǒng)將其注入所述管道或管線中。注入的減阻劑的量根據(jù)含烴料流體中聚合物的濃度表示。優(yōu)選地，所述含烴料流體中聚合物的濃度為約0.1～100ppmw，更優(yōu)選約0.5～50ppmw，甚至更優(yōu)選約1～20ppmw，最優(yōu)選1～5ppmw。
本文根據(jù)烴溶解速率常數(shù)“k”來描述含烴料流體中改性膠乳和初始膠乳的溶解性。烴溶解速率常數(shù)(k)以下面的實(shí)施例2中描述的方式確定。上述的改性膠乳具有大于初始(即未改性)膠乳的烴溶解速率常數(shù)(kj)的烴溶解速率常數(shù)(Icn)。優(yōu)選地，在煤油中于20、40和/或60℃下改性膠乳的烴溶解速率常數(shù)(km)分別比在煤油中于20、40和/或60℃下初始膠乳的烴溶解速率常數(shù)(Ici)大至少約10％，更優(yōu)選大至少約25％，進(jìn)一步更優(yōu)選大至少約50％，甚至更優(yōu)選大至少約100％，最優(yōu)選大至少500％。在煤油中于20℃下改性膠乳的烴溶解速率常數(shù)(Ic111)優(yōu)選為至少約0.004min-1，更優(yōu)選至少約0.008min-1，最優(yōu)選至少0.012min-1。在煤油中于40℃下改性膠乳的烴溶解速率常數(shù)(Icln)優(yōu)選為至少約0.01min-1，更優(yōu)選至少約0.02min-1，最優(yōu)選至少0.04min-1。在煤油中于60℃下改性膠乳的烴溶解速率常數(shù)(Ic111)優(yōu)選為至少約0.05min-1，更優(yōu)選至少約0.2min-1，最優(yōu)選至少0.4min-1。在煤油中于20℃下初始膠乳的烴溶解速率常數(shù)(Ic1)通常小于約0.004min-1，或者甚至小于約0.002min-1，或者甚至小于0.001min-1。在煤油中于40℃下初始膠乳的烴溶解速率常數(shù)(k；)通常小于約0.01min-1，或者甚至小于約0.008min-1，或者甚至小于0.006min-1。在煤油中于60℃下初始膠乳的烴溶解速率常數(shù)(k1)通常小于約，或者甚至小于約0.004min-1，或者甚至小于0.003min-1。
優(yōu)選的是本發(fā)明的改性膠乳減阻劑相對(duì)穩(wěn)定以使得它們可以長時(shí)間儲(chǔ)存并且隨后可以在無需進(jìn)一步改性的情況下用作有效的減阻劑。本文中使用的“儲(chǔ)存穩(wěn)定性”應(yīng)表示在無顯著量的分散固體相溶于液體連續(xù)相中的情況下膠態(tài)分散體被長時(shí)間儲(chǔ)存的能力。優(yōu)選的是改性的減阻劑表現(xiàn)出的儲(chǔ)存穩(wěn)定性使得在6個(gè)月的儲(chǔ)存時(shí)間內(nèi)小于約25wt％的高分子量聚合物固體顆粒溶解于所述連續(xù)相中，其中6個(gè)月的儲(chǔ)存時(shí)間期間在無攪拌的情況下于標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力(STP)下儲(chǔ)存所述改性的減阻劑。更優(yōu)選地，改性的減阻劑表現(xiàn)出的儲(chǔ)存穩(wěn)定性使得在6個(gè)月的儲(chǔ)存時(shí)間內(nèi)小于約10wt％的高分子量聚合物固體顆粒溶解于所述連續(xù)相中。最優(yōu)選地，改性的減阻劑表現(xiàn)出的儲(chǔ)存穩(wěn)定性使得在6個(gè)月儲(chǔ)存時(shí)間內(nèi)小于5wt％的高分子量聚合物固體顆粒溶解于所述連續(xù)相中。
本文中使用的“溶解速率穩(wěn)定性”應(yīng)表示在不顯著改變減阻劑的烴溶解速率常數(shù)的情況下減阻劑被長時(shí)間儲(chǔ)存的能力。優(yōu)選的是改性膠乳減阻劑表現(xiàn)出的溶解速率穩(wěn)定性使得上文定義的在6個(gè)月的儲(chǔ)存時(shí)間結(jié)束時(shí)改性膠乳減阻劑的烴溶解速率常數(shù)為在6個(gè)月的儲(chǔ)存時(shí)間開始時(shí)改性膠乳減阻劑的烴溶解速率常數(shù)的約25％內(nèi)。更優(yōu)選地，改性膠乳減阻劑表現(xiàn)出的溶解速率穩(wěn)定性使得在6個(gè)月的儲(chǔ)存時(shí)間結(jié)束時(shí)改性膠乳減阻劑的烴溶解速率常數(shù)為在6個(gè)月的儲(chǔ)存時(shí)間開始時(shí)改性膠乳減阻劑的烴溶解速率常數(shù)的約10％內(nèi)。最優(yōu)選地，改性膠乳減阻劑表現(xiàn)出的溶解速率穩(wěn)定性使得在6個(gè)月的儲(chǔ)存時(shí)間結(jié)束時(shí)改性膠乳減阻劑的烴溶解速率常數(shù)為在6個(gè)月的儲(chǔ)存時(shí)間開始時(shí)改性膠乳減阻劑的烴溶解速率常數(shù)的5％內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明制備的減阻劑在被注入管道中時(shí)優(yōu)選地提供顯著的減阻百分比(％DR)。減阻百分比(％DR)和其計(jì)算方式更完整地描述于下面的實(shí)施例2中。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的改性減阻劑提供至少約2％的減阻率，更優(yōu)選至少約5％的減阻率，最優(yōu)選至少8％的減阻率。
實(shí)施例實(shí)施例1采用氧化還原引發(fā)進(jìn)行甲基丙烯酸2-乙基己酯的乳液聚合在該實(shí)施例中制備根據(jù)本發(fā)明的初始膠乳。通常，在包含水、表面活性劑、引發(fā)劑和緩沖劑的乳液中聚合甲基丙烯酸2-乙基己酯。
更具體而言，在裝有冷凝器、機(jī)械攪拌器、熱電偶、隔片口(septumport)和氮?dú)馊肟?出口的300mL夾套式反應(yīng)釜中進(jìn)行所述聚合。向該釜中裝入0.231g磷酸氫二鈉、0.230g磷酸二氫鉀和4.473g十二烷基磺酸鈉。用氮?dú)獯祾咴摳^夜。隨后向該釜中裝入125g脫氧的HPLC-級(jí)水、在300rpm下攪拌所述釜內(nèi)容物并使用循環(huán)浴將該釜溫度設(shè)置在5℃。然后提純甲基丙烯酸2-乙基己酯單體(100mL，88.5g)以除去任何存在的阻聚劑、使其脫氧(借助于使氮?dú)馄鹋萃ㄟ^溶液)并轉(zhuǎn)移到該釜中。
在該實(shí)施例中，制備四種引發(fā)劑以加入到釜中通過將0.131g APS溶于50.0mL水中的過硫酸銨(APS)溶液；通過將0.175g SFS溶于100.0mL水中的甲醛合次硫酸氫鈉(SFS)溶液；通過將0.021g FeSO4·7H2O溶于10.0mL水中的硫酸亞鐵溶液；和通過將0.076g 70％的TBHP溶于50.0mL水中的叔丁基氫過氧化物(TBHP)溶液。
然后向該釜中裝入1.0mL硫酸亞鐵溶液，并在2小時(shí)內(nèi)同時(shí)加入1.0mL APS溶液和1.0mL SFS溶液。在加入APS和SFS之后，在2小時(shí)內(nèi)同時(shí)加入1.0mL TBHP溶液和1.0mL SFS溶液。
當(dāng)將溫度冷卻回到起始溫度之后收集最終的膠乳。最終的膠乳(216.58g)包含38.3％聚合物和少量凝結(jié)物(0.41g)。
實(shí)施例2
在該實(shí)施例中，在#2柴油燃料體系中評(píng)價(jià)實(shí)施例1中制備的38％聚甲基丙烯酸2-乙基己酯聚合物乳液的減阻能力。該實(shí)施例中使用的試驗(yàn)裝置是如圖3中所示的兩英寸工程回路再循環(huán)試驗(yàn)裝置。該試驗(yàn)?zāi)軌蛟u(píng)價(jià)當(dāng)以未預(yù)先溶解的形式注射到流動(dòng)回路中的烴流體內(nèi)時(shí)的減阻劑性能。該試驗(yàn)用于模擬在3小時(shí)時(shí)間內(nèi)于現(xiàn)場管道中就所述減阻聚合物的溶解、峰值性能和降解而言的性能特征和減阻劑行為。
在該兩英寸管道回路再循環(huán)試驗(yàn)中，將70的600加侖柴油從混合儲(chǔ)罐再循環(huán)通過2-英寸直徑的管道回路再循環(huán)并返回至所述儲(chǔ)罐中。所述管道中的近似滯留量為100加侖。采用低剪切螺桿泵以42.3gpm使所述柴油再循環(huán)。在管道回路的440英尺部分上測量壓降。在未-注射期間測量“基礎(chǔ)”情形壓降。在注射減阻劑樣品期間和之后測量“處理”情形壓降。在該兩英寸管道回路再循環(huán)試驗(yàn)中，將樣品物料注入到剛好在所述儲(chǔ)罐和泵下游的管道中2分鐘，其中注入的物料量等于獲得對(duì)于全部600加侖儲(chǔ)罐而言的目標(biāo)ppm所需的量。注射之后繼續(xù)監(jiān)控壓降3小時(shí)。在該特定實(shí)例中，將足夠的減阻劑聚合物乳液注入試驗(yàn)回路中以得到基于#2柴油燃料為5ppm濃度(w/w)的聚甲基丙烯酸2-乙基己酯。在3小時(shí)的再循環(huán)中無可測量的壓降記錄。其等于0％減阻率(％DR)。
減阻百分比是在恒定的流動(dòng)速率下基線壓降(ΔP基線)和處理壓降(ΔP處理)之間的差值與基線壓降(ΔP基線)的比值％DR＝(ΔP基線-ΔP處理)/ΔP基線所述聚合物溶于烴料流中的速率是一個(gè)非常重要的性質(zhì)。直到聚合物在所示管線中溶解或?qū)嵸|(zhì)上溶劑化才出現(xiàn)最有效的減阻作用?？梢酝ㄟ^在煤油中于不同溫度下的渦流抑制試驗(yàn)測量聚合物的溶解速率。在恒定的攪拌速度下，渦流的深度與煤油中溶解的聚合物量成正比。該溶解速率是一階函數(shù)d/dt(濃度未溶解)＝-kx濃度未溶解其中k是溶解速率常數(shù)。對(duì)于一定比例的聚合物溶解而言的時(shí)間T是如下所示的k的函數(shù)
T％溶解＝[ln100/(100-％溶解)]/k圖4用圖解示出了用于確定溶解速率常數(shù)的溶解速率試驗(yàn)裝置。該溶解速率試驗(yàn)裝置包括被置于內(nèi)徑為48mm的夾套式有刻度的250mL圓筒中的旋轉(zhuǎn)攪拌器(rotating stirrer)。該旋轉(zhuǎn)攪拌器的上端與變速發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)連接。該旋轉(zhuǎn)攪拌器的特定結(jié)構(gòu)在圖5～7中詳細(xì)示出。用于溶解速率試驗(yàn)中的旋轉(zhuǎn)攪拌器是由耐油性塑料澆鑄制成的Black&Decker油漆攪拌器。攪拌器封頭由45mm直徑的圓盤形成，該圓盤由中心圓盤和外環(huán)組成。所述中心圓盤為20mm直徑和1.5mm厚，并且位于12mm直徑和12mm厚的輪軸的中心。在中心將該輪軸鉆孔以使攪拌頭連接至4mm直徑的軸上。為該軸刻螺紋達(dá)27mm以使得兩個(gè)小的螺母將攪拌頭固定在該軸上。所述外環(huán)為45mm直徑、9mm寬和1.5mm厚。外環(huán)通過均勻間隔的13mm長和1mm厚的拱形物連接至內(nèi)部圓盤上。外部圓盤位于內(nèi)部圓盤位置下方6mm處。將外環(huán)與內(nèi)部圓盤連接的拱形物起到槳葉的作用攪拌試驗(yàn)圓筒中的流體。將攪拌頭與攪拌發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)連接的軸為300mm長。應(yīng)該注意的是，如果采用不同的攪拌器結(jié)構(gòu)，則溶解速率試驗(yàn)結(jié)果可能稍微改變。
為了進(jìn)行溶解速率試驗(yàn)，將攪拌器放置在圓筒內(nèi)并調(diào)節(jié)以使得攪拌器封頭的底部距圓筒底部約5毫米。然后將圓筒夾套填充從具有可控加熱和冷卻能力的再循環(huán)水浴中再循環(huán)的水。選擇所希望的溫度并使所述浴達(dá)到該溫度。在攪拌器處于原來位置的情況下將煤油裝入所示夾套式有刻度的圓筒至200mL刻度線。啟動(dòng)冷卻液體通過有刻度的圓筒夾套的循環(huán)。將有刻度的圓筒內(nèi)的煤油攪拌足夠的時(shí)間以使溫度平衡在設(shè)置溫度下，通常為10～15分鐘。用溫度計(jì)檢查煤油溫度以確保煤油處于所希望的試驗(yàn)溫度下。調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度使其足夠迅速地?cái)嚢枰栽诿河椭行纬蛇_(dá)到圓筒中125mL刻度的渦流。
將含有所希望濃度的聚合物的預(yù)先溶解的聚合物等分試樣加入煤油中，同時(shí)形成渦流。該預(yù)先溶解的聚合物通過將膠乳乳液與具有合適溶解度參數(shù)的溶劑混合以實(shí)現(xiàn)完全溶解而制備。將裝有所述乳液和溶劑的容器滾動(dòng)過夜。在聚甲基丙烯酸2-乙基己酯乳液的情形中，20％異丙醇和80％煤油(v/v)的混合物使得聚合物能夠在室溫下于該時(shí)間內(nèi)完全溶解。例如，通過將7.83g 38.3％聚合物乳液加入92.17g 20％異丙醇和80％煤油(v/v)中并且隨后在8盎司罐中振蕩以使乳液分散而制備3％的聚甲基丙烯酸2-乙基己酯溶液。溶劑體系迅速變得粘稠。然后將該罐放置在以緩慢速度旋轉(zhuǎn)的滾筒上并使其均化過夜。
將預(yù)先溶解的聚合物等分試樣迅速(即在約5秒內(nèi))加入到在有刻度的圓筒中被攪拌的煤油中以確定實(shí)現(xiàn)完全渦流閉合所需的聚合物數(shù)量，該完全渦流閉合被定義為在所述有刻度的圓筒中175ml標(biāo)記處的閉合。實(shí)施例1中制備的38.3％聚甲基丙烯酸2-乙基己酯乳液的情形中，確定需要200ppm活性聚合物以完全地閉合所述渦流。
使用就預(yù)先溶解的聚合物而言的完全渦流閉合所需的相同聚合物濃度通過以下步驟測量未預(yù)先溶解的乳液的溶解速率。在所希望的濃度和溫度下將改性或未改性的乳液的等分試樣加入到煤油中。使用計(jì)時(shí)器監(jiān)控和記錄渦流達(dá)到圓筒中130、135、140、145、150、155、160、165、170和175mL標(biāo)記的時(shí)間。然而，當(dāng)時(shí)間超過30分鐘時(shí)停止測量。
通過首先測量相對(duì)渦流Rv和然后繪制達(dá)到不同渦流標(biāo)記所需的時(shí)間與相對(duì)渦流的對(duì)數(shù)的曲線而計(jì)算溶解常數(shù)k。相對(duì)渦流是在125mL處完全渦流的小數(shù)。完全渦流是200mL(有刻度的圓筒中的容積)與125mL處渦流的差值(即75mL)。
Rv＝(200-實(shí)際渦流)/完全渦流例如，當(dāng)實(shí)際渦流為130ml時(shí)，相對(duì)渦流為0.833。繪制達(dá)到不同渦流標(biāo)記所需的時(shí)間與相對(duì)渦流的對(duì)數(shù)的曲線。然后形成數(shù)據(jù)趨勢線并對(duì)該趨勢線上進(jìn)行回歸。趨勢線的斜率乘以-2.303以將所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成線性值。這就是對(duì)于給定的溫度和活性聚合物濃度而言的溶解速率常數(shù)k。
在500ppm活性聚合物下采用所述溶解速率試驗(yàn)測量實(shí)施例1中制備的38.3％聚甲基丙烯酸2-乙基己酯乳液的溶解速率。結(jié)果表明，該乳液聚合物在20℃和30℃下實(shí)際不溶解，并在高達(dá)60℃的溫度下具有非常低的溶解速率。
在實(shí)施例3～5中，將不同溶劑和表面活性劑加入實(shí)施例1中制備的膠乳乳液中以確定其對(duì)乳液聚合物在烴中的溶解速率的影響。
實(shí)施例3將甲苯(104.15g)加入600ml燒杯中并將燒杯放置在裝有2英寸直徑的3-葉片螺旋槳的高架攪拌器(overhead stirrer)下。將攪拌器調(diào)節(jié)至250rpm。加入41.675g倍半油酸失水山梨糖醇酯(可作為Lumisorb SSO從Lambent Technologies，Skokie，IL獲得)并混合10分鐘直到其溶解。然后加入實(shí)施例1中制備的一部分乳液(104.175g)并將該體系混合20分鐘。該組合物具有0.939g/ml的密度和在12rpm下采用#4轉(zhuǎn)子的BrookfieldLVDVII+粘度為3700mPa·s。就重量百分比而言，組成如下得自實(shí)施例1的乳液 41.67％甲苯 41.66％倍半油酸失水山梨糖醇酯16.67％采用上述溶解速率試驗(yàn)測量該物料的溶解速率。結(jié)果表明改性的乳液聚合物具有優(yōu)良的溶解性能，該性能隨著升高的溫度而提高。
實(shí)施例4將甲苯(104.15g)加入600ml燒杯中并將燒杯放置在裝有2英寸直徑的3-葉片螺旋槳的高架攪拌器下面面。將攪拌器調(diào)節(jié)至250rpm。然后加入一定量的實(shí)施例1中制備的乳液(145.85g)并將該體系混合20分鐘。該組合物具有0.937g/ml的密度。Brookfield LVDVII+粘度太高以致不能采用該儀器在12rpm下測量。就重量百分比而言，組成如下得自實(shí)施例1的乳液 58.34％甲苯 41.66％倍半油酸失水山梨糖醇酯0％采用上述溶解速率試驗(yàn)測量該物料的溶解速率。結(jié)果表明，該乳液聚合物在20℃和30℃下不溶解，并且在高達(dá)60℃的溫度下具有非常低的溶解速率。
實(shí)施例5將一定量的實(shí)施例1中制備的乳液(208.325g)加入600ml燒杯中并將燒杯放置在裝有2英寸直徑的3-葉片螺旋槳的高架攪拌器下面。將攪拌器調(diào)節(jié)至250rpm，然后加入41.675g倍半油酸失水山梨糖醇酯并將該體系混合20分鐘。該組合物具有0.991g/ml的密度，并且Brookfield LVDVII+粘度太高以致不能采用該儀器在12rpm下測量。該混合物具有光滑的糊狀稠度。就重量百分比而言，組成如下得自實(shí)施例1的乳液 83.33％甲苯 0％倍半油酸失水山梨糖醇酯16.67％采用上述溶解速率試驗(yàn)測量該物料的溶解速率。結(jié)果表明，該乳液聚合物在20℃和30℃下不溶解，并且在高達(dá)60℃的溫度下具有非常低的溶解速率。
上面三個(gè)實(shí)施例(實(shí)施例3、4和5)說明了通過使用表面活性劑和溶劑這兩者以改進(jìn)所述乳液聚合物在烴中的溶解性而實(shí)現(xiàn)了溶解速率的顯著提高。與通過單獨(dú)使用其中一類添加劑可以獲得的相比，使用表面活性劑和溶劑這兩者可以獲得快得多的溶解效果。溶解速率系數(shù)k與使用的烴(煤油)的溫度的曲線在圖8中示出。
實(shí)施例6在該實(shí)施例中，將75g丙酮加入600ml燒杯中并將燒杯放置在裝有2英寸直徑的3-葉片螺旋槳的高架攪拌器下面。將攪拌器調(diào)節(jié)至250rpm，加入50g倍半油酸失水山梨糖醇酯并混合10分鐘直到其溶解。然后加入一定量的實(shí)施例1中制備的乳液(125g)并將該體系混合20分鐘。該組合物具有0.94g/ml的密度和在12rpm下采用#4轉(zhuǎn)子的Brookfield LVDVII+粘度為6700mPa·s。就重量百分比而言，組成如下得自實(shí)施例1的乳液 50％丙酮 30％倍半油酸失水山梨糖醇酯20％采用上述溶解速率試驗(yàn)測量該物料的溶解速率。結(jié)果表明改性的乳液聚合物具有優(yōu)良的溶解性能，該性能隨著升高的溫度而提高。
該實(shí)施例說明了替換溶劑如何被用于以在較低溫度下獲得較快的溶解性。這在其中于較低溫度下輸送原油或精制產(chǎn)品的管道應(yīng)用中是重要的。
實(shí)施例7將一定量的分子量為200的聚乙二醇(PEG-200)(96.15g)加入600ml燒杯中并將燒杯放置在裝有2英寸直徑的3-葉片螺旋槳的高架攪拌器下面。將攪拌器調(diào)節(jié)至250rpm，加入聚異丁烯琥珀酸酐共聚物二乙醇胺鹽(PIBSA)并將該體系混合30分鐘直到PIBSA溶解。隨后，加入96.15g實(shí)施例1中制備的乳液并將該體系混合20分鐘。該組合物具有0.971g/ml的密度和在6rpm下采用#4轉(zhuǎn)子的Brookfield LVDVII+粘度為32000mPa·s。該組合物具有稠厚的糊狀稠度。就重量百分比而言，組成如下得自實(shí)施例1的乳液38.46％PEG-200 38.46％PIBSA23.08％采用上述溶解速率試驗(yàn)測量該物料的溶解速率。結(jié)果表明改性的乳液聚合物具有優(yōu)良的溶解性能，該性能隨著升高的溫度而提高。
該實(shí)施例說明，可以使用不可燃的、與甲苯或丙酮相比危險(xiǎn)性較低的溶劑和在寬溫度范圍內(nèi)仍然可以獲得增強(qiáng)的溶解性能。
實(shí)施例8在該實(shí)施例中，將50g PEG-200加入600mL燒杯中并將燒杯放置在裝有2英寸直徑的3-葉片螺旋槳的高架攪拌器下面。將攪拌器調(diào)節(jié)至250rpm，加入12.5g乙氧基化牛油脂肪胺(Rhodameen PN-430)和37.5g聚異丁烯琥珀酸酐共聚物二乙醇胺鹽并混合20分鐘直到溶解。隨后，加入150g實(shí)施例1中制備的乳液并將該體系混合20分鐘。該組合物具有1.0078g/ml的密度和在30rpm下采用#4轉(zhuǎn)子的Brookfield LVDVII+粘度為1120mPa·s。就重量百分比而言，組成如下得自實(shí)施例1的乳液60％PEG-200 20％Rhodameen PN-430 5％PIBSA15％采用上述溶解速率試驗(yàn)測量該物料的溶解速率。結(jié)果表明改性的乳液聚合物具有優(yōu)良的溶解性能，該性能隨著升高的溫度而提高。
該實(shí)施例說明，使用多于一種低HLB表面活性劑獲得了優(yōu)于單獨(dú)乳液的提高的溶解速率，并且允許使用較低濃度的溶劑和低HLB表面活性劑而在某些溫度下實(shí)現(xiàn)給定的溶解速率。
實(shí)施例9在該實(shí)施例中，將60g PEG-200、60g三丙二醇甲基醚和6g 1-己醇加入1000mL燒杯中并將燒杯放置在裝有3英寸直徑的3-葉片螺旋槳的高架攪拌器下面。將攪拌器調(diào)節(jié)至250rpm。隨后加入30g乙氧基化牛油脂肪胺(Rhodameen PN-430)和90g聚異丁烯琥珀酸酐共聚物二乙醇胺鹽并混合30分鐘直到溶解。然后，加入354g實(shí)施例1中制備的乳液并將該體系混合20分鐘。該組合物具有0.9979g/ml的密度和在30rpm下采用#4轉(zhuǎn)子的Brookfield LVDVII+粘度為3071mPa·s。就重量百分比而言，組成如下得自實(shí)施例1的乳液59％PEG-200 10％三丙二醇甲基醚 10％1-己醇 1％Rhodameen PN-430 5％PIBSA15％采用上述溶解速率試驗(yàn)測量該物料的溶解速率。結(jié)果表明改性的乳液聚合物具有優(yōu)良的溶解性能，該性能隨著升高的溫度而提高。
該實(shí)施例說明，使用多于一種低HLB表面活性劑和多于一種溶劑獲得了優(yōu)于單獨(dú)乳液的提高的溶解速率，并且允許使用較低濃度的溶劑和低HLB表面活性劑而在某些溫度下實(shí)現(xiàn)給定的溶解速率。
圖9是實(shí)施例7、8和9的溶解速率與溫度的圖。不同體系的溶解速率的該比較說明使用多于一種溶劑和/或低HLB表面活性劑可用于獲得相似的溶解性能。在實(shí)施例7的情形中，使用單個(gè)表面活性劑和溶劑以實(shí)現(xiàn)溶解速率的僅僅微小的提高需要高得多的添加劑濃度。通過使用多種表面活性劑和/或溶劑而能夠使用較低濃度的添加劑，也可以獲得具有較低粘度的混合物。
實(shí)施例10在該實(shí)施例中，將104.15g甲苯加入600mL燒杯中并將燒杯放置在裝有2英寸直徑的3-葉片螺旋槳的高架攪拌器下面。將攪拌器調(diào)節(jié)至250rpm，加入41.675g倍半油酸失水山梨糖醇酯并將該體系混合10分鐘直到溶解。然后加入104.175g實(shí)施例1中制備的乳液并混合20分鐘。該組合物具有0.939g/ml的密度和在12rpm下采用#4轉(zhuǎn)子的BrookfieldLVDVII+粘度為3700mPa·s。就重量百分比而言，組成如下得自實(shí)施例1的乳液 41.67％甲苯 41.66％倍半油酸失水山梨糖醇酯 16.67％將以上制備的混合物以足夠的量注入實(shí)施例2中描述的兩英寸工程回路再循環(huán)試驗(yàn)裝置中以得到基于#2柴油燃料的重量為3ppm聚甲基丙烯酸2-乙基己酯(w/w)的濃度。注射后，試驗(yàn)回路的壓力迅速開始下降。在600秒(10分鐘)內(nèi)測得等于10.75％DR的壓降。
實(shí)施例11在該實(shí)施例中，將104.15g甲苯加入600mL燒杯中并將燒杯放置在裝有2英寸直徑的3-葉片螺旋槳的高架攪拌器下面。將攪拌器調(diào)節(jié)至250rpm，然后加入145.85g實(shí)施例1中制備的乳液并混合20分鐘。該組合物具有0.937g/ml的密度，并且Brookfield LVDVII+粘度太高以致不能采用該儀器在12rpm下測量。就重量百分比而言，組成如下得自實(shí)施例1的乳液 58.34％甲苯 41.66％倍半油酸失水山梨糖醇酯0％將以上制備的混合物以足夠的量注入實(shí)施例2中描述的兩英寸工程回路再循環(huán)試驗(yàn)裝置中以得到基于#2柴油燃料的重量為3ppm聚甲基丙烯酸2-乙基己酯(w/w)的濃度。在3小時(shí)試驗(yàn)期間，沒有測量到顯著的減阻作用。
實(shí)施例12在該實(shí)施例中，將208.325g實(shí)施例1中制備的乳液加入600mL燒杯中并將燒杯放置在裝有2英寸直徑的3-葉片螺旋槳的高架攪拌器下面。將攪拌器調(diào)節(jié)至250rpm，然后加入41.675g倍半油酸失水山梨糖醇酯并混合20分鐘。該組合物具有0.991g/ml的密度，并且Brookfield LVDVII+粘度太高以致不能采用該儀器在12rpm下測量。該混合物具有平滑的糊狀稠度。就重量百分比而言，組成如下得自實(shí)施例1的乳液 58.34％甲苯 0％倍半油酸失水山梨糖醇酯16.67％將以上制備的混合物以足夠的量注入實(shí)施例2中描述的兩英寸工程回路再循環(huán)試驗(yàn)裝置中以得到基于#2柴油燃料的重量為3ppm聚甲基丙烯酸2-乙基己酯(w/w)的濃度。在3小時(shí)試驗(yàn)期間，沒有測量到顯著的減阻作用。
圖10是實(shí)施例2、10、11和12的在2-英寸工程回路再循環(huán)試驗(yàn)中減阻作用圖。在該％減阻與循環(huán)時(shí)間的曲線中，在100秒時(shí)進(jìn)行注射到所述再循環(huán)流體中。在隨后的120秒期間，于較高的濃度(對(duì)于改性乳液而言為21.5ppm聚合物，對(duì)于未改性乳液而言為35.8ppm)和在如下計(jì)算的與柴油燃料單程通過所述回路的流量成正比的速率下注入改性乳液初始濃度(ppm)＝注射速率/(注射速率+回路速率)這以儲(chǔ)罐中柴油燃料的余量平衡，以使得在約300秒的總經(jīng)歷時(shí)間內(nèi)聚合物處于所述的平衡濃度下(即對(duì)于改性乳液而言為3ppm聚合物，對(duì)于未改性乳液而言為5ppm)。平衡濃度如下計(jì)算平衡濃度(ppm)＝聚合物質(zhì)量(mass polymer)/柴油質(zhì)量(mass diesel)該圖說明在3ppm的平衡聚合物濃度下，與僅以甲苯改性的乳液(實(shí)施例11)或者僅以倍半油酸失水山梨糖醇酯改性的乳液(實(shí)施例12)相比，以甲苯和倍半油酸失水山梨糖醇酯改性的乳液(實(shí)施例10)的快速減阻作用。另外，示出了在5ppm的平衡聚合物濃度下未改性乳液的減阻性能。該圖表明，以甲苯和倍半油酸失水山梨糖醇酯這兩者改性的乳液在該試驗(yàn)回路中表現(xiàn)出快速發(fā)展的減阻性能，而未改性的和僅以甲苯或倍半油酸失水山梨糖醇酯改性的物料沒有產(chǎn)生任何可測量的減阻作用。
上述的本發(fā)明的優(yōu)選形式僅僅用作解釋，不應(yīng)該以限制的意義用于解釋本發(fā)明的范圍。上述示范性實(shí)施方案的明顯變化方式可以容易地由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明精神的情況下作出。
因此，本發(fā)明人陳述了他們的意圖是當(dāng)本發(fā)明適合于不實(shí)質(zhì)性偏離如下面的權(quán)利要求書中闡述的文字上的發(fā)明范圍但處于該范圍之外的任何裝置時(shí)，依賴于等價(jià)原則以確定和評(píng)價(jià)本發(fā)明的合理、公平的范圍。
權(quán)利要求
1.一種方法，其包括以下步驟(a)將膠乳減阻劑輸送通過長度至少約500英尺的流體管線，所述減阻劑包含連續(xù)相和分散在該連續(xù)相中的許多高分子量聚合物顆粒；和(b)將被輸送的減阻劑引入源自地下地層的流體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述減阻劑的所述連續(xù)相包含至少一種高HLB表面活性劑和至少一種低HLB表面活性劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，所述至少一種高HLB表面活性劑具有至少約8的HLB值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，所述至少一種高HLB表面活性劑包含一種或多種選自以下的高HLB表面活性劑高HLB的烷基硫酸鹽、烷基醚硫酸鹽、二烷基磺基琥珀酸鹽、烷基磷酸鹽、烷基芳基磺酸鹽、肌氨酸鹽、失水山梨糖醇酯、PEG脂肪酸酯、乙氧基化甘油酯、乙氧基化脂肪胺、乙氧基化失水山梨糖醇酯、嵌段環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷表面活性劑、醇/脂肪酸酯、乙氧基化醇、乙氧基化脂肪酸、烷氧基化蓖麻油、甘油酯、線型醇乙氧基化物和烷基酚乙氧基化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，所述至少一種低HLB表面活性劑具有小于約6的HLB值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，所述至少一種低HLB表面活性劑包含一種或多種選自以下的低HLB表面活性劑低HLB的失水山梨糖醇酯、PEG脂肪酸酯、乙氧基化甘油酯、乙氧基化脂肪胺、乙氧基化失水山梨糖醇酯、嵌段環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷表面活性劑、醇/脂肪酸酯、乙氧基化醇、乙氧基化脂肪酸、烷氧基化蓖麻油、甘油酯、聚乙二醇、線型醇乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物和油溶性聚合物乳化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述聚合物具有至少約1×106g/mol的重均分子量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述顆粒具有小于約1000nm的平均粒徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，至少約95％的所述顆粒具有約10-500nm的粒徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述減阻劑連續(xù)相是含水的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，所述減阻劑進(jìn)一步包含分散在所述連續(xù)相中的至少一種溶劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，所述至少一種溶劑選自芳族溶劑、部分和全部氫化的溶劑、二醇、二醇醚、酯、含氮溶劑、脂族和芳族醇、酮、含硫溶劑、四氫呋喃、烷基鹵化物和其組合。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述高分子量聚合物由一種或多種選自以下的單體聚合形成 其中R1是H或C1-C10烷基，R2是H或C1-C30烷基； 其中R3是CH＝CH2或CH3-C＝CH2，R4是H或C1-C30烷基； 其中R5是H或C1-C30烷基； 其中R6是H或C1-C30烷基； 其中R7是H或C1-C18烷基，R8是H或C1-C18烷基； 其中R9和R10獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、芳基、環(huán)烷基或雜環(huán)基； 其中R11和R12獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、芳基、環(huán)烷基或雜環(huán)基； 其中R13和R14獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、芳基、環(huán)烷基或雜環(huán)基；和 其中R15是H、C1-C30烷基、芳基、環(huán)烷基或雜環(huán)基。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，所述單體是甲基丙烯酸2-乙基己酯。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述減阻劑在20℃下于煤油中具有至少約0.004min-1的烴溶解速率常數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述減阻劑于40℃下在煤油中具有至少約0.01min-1的烴溶解速率常數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，步驟(b)期間所述流體在出油管道中輸送，所述出油管道包含含烴料流體。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述流體管線是海底集成管束，所述集成管束為至少約1000英尺長和包含許多化學(xué)品注射管線，所述減阻劑被輸送通過最大內(nèi)徑約2.5英寸或更小的至少一個(gè)所述管線。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，步驟(a)期間所述減阻劑表現(xiàn)出小于約5psi/英尺的壓降。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，步驟(b)期間所述流體在出油管道中輸送，步驟(b)包括在所述出油管道中提供至少約2％的減阻作用。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述減阻劑連續(xù)相包含極性有機(jī)液體。
22.一種減小與將含烴料流體輸送通過海底出油管道有關(guān)的阻力的方法，所述方法包括以下步驟(a)通過海底集成管束將膠乳減阻劑從控制裝置輸送到海底出油管道中的注射點(diǎn)，所述控制裝置和所述注射點(diǎn)間隔至少1,000英尺的距離，所述減阻劑包含包括至少一種高HLB表面活性劑和至少一種低HLB表面活性劑的連續(xù)相和分散在該連續(xù)相中的許多高分子量聚合物顆粒；和(b)在所述注射點(diǎn)處將被輸送的減阻劑引入所述出油管道中。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，所述至少一種高HLB表面活性劑具有至少約8的HLB值。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，所述至少一種高HLB表面活性劑包含一種或多種選自以下的高HLB表面活性劑高HLB的烷基硫酸鹽、烷基醚硫酸鹽、二烷基磺基琥珀酸鹽、烷基磷酸鹽、烷基芳基磺酸鹽、肌氨酸鹽、失水山梨糖醇酯、PEG脂肪酸酯、乙氧基化甘油酯、乙氧基化脂肪胺、乙氧基化失水山梨糖醇酯、嵌段環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷表面活性劑、醇/脂肪酸酯、乙氧基化醇、乙氧基化脂肪酸、烷氧基化蓖麻油、甘油酯、線型醇乙氧基化物和烷基酚乙氧基化物。
25.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，所述至少一種低HLB表面活性劑具有小于約6的HLB值。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，所述至少一種低HLB表面活性劑包含一種或多種選自以下的低HLB表面活性劑低HLB的失水山梨糖醇酯、PEG脂肪酸酯、乙氧基化甘油酯、乙氧基化脂肪胺、乙氧基化失水山梨糖醇酯、嵌段環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷表面活性劑、醇/脂肪酸酯、乙氧基化醇、乙氧基化脂肪酸、烷氧基化蓖麻油、甘油酯、聚乙二醇、線型醇乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物和油溶性聚合物乳化劑。
27.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，所述聚合物具有至少約1×106g/mol的重均分子量。
28.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，所述顆粒具有小于約1000nm的平均粒徑。
29.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，至少約95％的所述顆粒具有約10-500nm的粒徑。
30.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，所述減阻劑連續(xù)相是含水的。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，所述減阻劑進(jìn)一步包含分散在所述連續(xù)相中的至少一種溶劑。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，所述至少一種溶劑選自芳族溶劑、部分和全部氫化的溶劑、二醇、二醇醚、酯、含氮溶劑、脂族和芳族醇、酮、含硫溶劑、四氫呋喃、烷基鹵化物和其組合。
33.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，所述高分子量聚合物由一種或多種選自以下的單體聚合形成 其中R1是H或C1-C10烷基，R2是H或C1-C30烷基； 其中R3是CH＝CH2或CH3-C＝CH2，R4是H或C1-C30烷基； 其中R5是H或C1-C30烷基； 其中R6是H或C1-C30烷基； 其中R7是H或C1-C18烷基，R8是H或C1-C18烷基； 其中R9和R10獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、芳基、環(huán)烷基或雜環(huán)基； 其中R11和R12獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、芳基、環(huán)烷基或雜環(huán)基； 其中R13和R14獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、芳基、環(huán)烷基或雜環(huán)基；和 其中R15是H、C1-C30烷基、芳基、環(huán)烷基或雜環(huán)基。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，所述單體是甲基丙烯酸2-乙基己酯。
35.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，所述減阻劑于20℃下在煤油中具有至少約0.004min-1的烴溶解速率常數(shù)。
36.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，所述減阻劑于40℃下在煤油中具有至少約0.01min-1的烴溶解速率常數(shù)。
37.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，所述集成管束具有約2.5英寸或更小的最大內(nèi)徑。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，步驟(a)期間所述減阻劑表現(xiàn)出小于約5psi/英尺的壓降。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，步驟(b)包括在所述出油管道中提供至少約2％的減阻作用。
40.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，所述集成管束包括許多各自具有最大內(nèi)徑約2.5英寸或更小的化學(xué)品注射管線，步驟(a)包括將所述減阻劑輸送通過至少一個(gè)化學(xué)品注射管線。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的方法；和(c)在與步驟(a)的同時(shí)，將除了所述減阻劑之外的流動(dòng)確?；瘜W(xué)品輸送通過所述集成管束。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，所述流動(dòng)確保化學(xué)品是至少一種選自以下的化學(xué)品水合物抑制劑、腐蝕抑制劑、防蠟劑、瀝青抑制劑、阻垢劑、殺生物劑、硫化氫抑制劑、破乳劑、除氧劑和其組合。
43.一種減小輸送含烴料流體的出油管道中的阻力的方法，所述方法包括以下步驟(a)將減阻劑輸送通過長度至少約500英尺的流體管線，所述減阻劑包含包括通過乳液聚合反應(yīng)形成的一定量減阻聚合物顆粒的膠乳乳液，所述聚合物具有至少約1×106g/mol的重均分子量，所述顆粒具有小于約1000nm的平均粒徑，所述膠乳乳液已通過加入至少一種低HLB表面活性劑改性；和(b)將被輸送的減阻劑引入所述含烴料流體中。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，所述至少一種低HLB表面活性劑具有小于約6的HLB值。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，所述至少一種低HLB表面活性劑包含一種或多種選自以下的低HLB表面活性劑低HLB的失水山梨糖醇酯、PEG脂肪酸酯、乙氧基化甘油酯、乙氧基化脂肪胺、乙氧基化失水山梨糖醇酯、嵌段環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷表面活性劑、醇/脂肪酸酯、乙氧基化醇、乙氧基化脂肪酸、烷氧基化蓖麻油、甘油酯、聚乙二醇、線型醇乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物和油溶性聚合物乳化劑。
46.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，所述減阻劑進(jìn)一步包含具有至少約8的HLB值的至少一種高HLB表面活性劑。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，所述至少一種高HLB表面活性劑包含一種或多種選自以下的高HLB表面活性劑高HLB的烷基硫酸鹽、烷基醚硫酸鹽、二烷基磺基琥珀酸鹽、烷基磷酸鹽、烷基芳基磺酸鹽、肌氨酸鹽、失水山梨糖醇酯、PEG脂肪酸酯、乙氧基化甘油酯、乙氧基化脂肪胺、乙氧基化失水山梨糖醇酯、嵌段環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷表面活性劑、醇/脂肪酸酯、乙氧基化醇、乙氧基化脂肪酸、烷氧基化蓖麻油、甘油酯、線型醇乙氧基化物和烷基酚乙氧基化物。
48.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，至少約95％的所述顆粒具有約10-500nm的粒徑。
49.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，所述減阻劑包含包括至少一種選自水、極性有機(jī)液體和其混合物的組分的連續(xù)相。
50.根據(jù)權(quán)利要求49的方法，所述減阻劑進(jìn)一步包含分散在所述連續(xù)相中的至少一種溶劑。
51.根據(jù)權(quán)利要求50的方法，所述至少一種溶劑選自芳族溶劑、部分和全部氫化的溶劑、二醇、二醇醚、酯、含氮溶劑、脂族和芳族醇、酮、含硫溶劑、四氫呋喃、烷基鹵化物和其組合。
52.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，所述聚合物由一種或多種選自以下的單體聚合形成 其中R1是H或C1-C10烷基，R2是H或C1-C30烷基； 其中R3是CH＝CH2或CH3-C＝CH2，R4是H或C1-C30烷基； 其中R5是H或C1-C30烷基； 其中R6是H或C1-C30烷基； 其中R7是H或C1-C18烷基，R8是H或C1-C18烷基； 其中R9和R10獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、芳基、環(huán)烷基或雜環(huán)基； 其中R11和R12獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、芳基、環(huán)烷基或雜環(huán)基；(H) 其中R13和R14獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、芳基、環(huán)烷基或雜環(huán)基；和 其中R15是H、C1-C30烷基、芳基、環(huán)烷基或雜環(huán)基。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的方法，所述單體是甲基丙烯酸2-乙基己酯。
54.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，所述減阻劑在20℃下于煤油中具有至少約0.004min-1的烴溶解速率常數(shù)。
55.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，所述減阻劑在40℃下于煤油中具有至少約0.01min-1的烴溶解速率常數(shù)。
56.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，步驟(b)期間所述流體在出油管道中輸送，步驟(b)包括在輸送出油管道中提供至少約2％的減阻作用。
57.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，所述流體管線是海底集成管束，所述集成管束包括許多各自具有最大內(nèi)徑約2.5英寸或更小的化學(xué)品注射管線，步驟(a)包括將所述減阻劑輸送通過至少一個(gè)化學(xué)品注射管線。
58.根據(jù)權(quán)利要求57的方法；和(c)在與步驟(a)的同時(shí)，將除了所述減阻劑之外的流動(dòng)確保化學(xué)品輸送通過所述集成管束。
59.根據(jù)權(quán)利要求58的方法，所述流動(dòng)確?；瘜W(xué)品是至少一種選自以下的化學(xué)品水合物抑制劑、腐蝕抑制劑、防蠟劑、瀝青抑制劑、阻垢劑、殺生物劑、硫化氫抑制劑、破乳劑、除氧劑和其組合。
60.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述流體管線是海底集成管束。
61.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，步驟(b)期間所述流體在出油管道中輸送。
62.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，步驟(b)期間所述含烴料流體在出油管道中輸送。
63.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，所述流體管線是海底集成管束。
全文摘要
公開了膠乳減阻劑和用于輸送膠乳減阻劑的系統(tǒng)。該膠乳減阻劑包含通過乳液聚合反應(yīng)形成的分散在連續(xù)相中的聚合物，并且可以進(jìn)行隨后的改性以提高所述聚合物在烴中的溶解性。該聚合物通常表現(xiàn)出小于約1000nm的粒徑并適合于在不存在不可接受程度的壓降或者管線堵塞的情況下通過集成管束的小直徑管線輸送至海底出油管道。
文檔編號(hào)C09K8/00GK101094969SQ200580045441
公開日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2005年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者W·F·哈里斯, S·N·米利根, K·W·史密斯, T·L·博登, R·L·約翰斯頓, V·S·安德森 申請(qǐng)人:科諾科菲利浦公司