專利名稱：瀝青質(zhì)原油的減阻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于原油的高分子量減阻劑。另一方面，本發(fā)明涉及用于瀝青質(zhì)含量至少約為3重量％且API比重小于約26°的原油的高分子量減阻聚合物。

背景技術(shù)：
當(dāng)流體通過管道運(yùn)輸時(shí)，通常由于管道壁與流體之間的摩擦而導(dǎo)致流體壓力的下降。由于這種壓降現(xiàn)象，對(duì)于給定管道，必須以足夠的壓力運(yùn)輸流體才能獲得所需的通過量。當(dāng)需要較高的通過管道的流速時(shí)，必須施加更大的壓力，這是因?yàn)殡S著流速增加，由壓降導(dǎo)致的壓差也會(huì)增大。但是，管道的設(shè)計(jì)局限限制了可以采用的壓力值。當(dāng)流體需要長距離運(yùn)輸時(shí)，與壓降相關(guān)的問題是最需要引起注意的。這種壓降會(huì)導(dǎo)致效率不高，結(jié)果增加設(shè)備和操作成本。
為了緩解壓降相關(guān)的問題，工業(yè)上大都在流動(dòng)的流體中使用減阻添加劑。當(dāng)管道中流體的流動(dòng)是湍流時(shí)，可以使用高分子量聚合物減阻劑來加強(qiáng)流動(dòng)。減阻劑是能夠充分減少流體湍流流過管道相關(guān)的摩擦損失的組合物。這些添加劑的作用是抑制湍流旋渦的發(fā)展，這樣能在不變的泵壓下導(dǎo)致更高的流速。已經(jīng)知道超高分子量聚合物可以很好地用作減阻劑，特別是在烴類液體中。通常，減阻作用部分地取決于聚合物添加劑的分子量以及在湍流流動(dòng)下該聚合物添加劑在烴中的溶解能力。有效的減阻聚合物的分子量通常超過5,000,000。
但是，常規(guī)的聚合物減阻劑通常在用于低API比重和/或高瀝青質(zhì)含量的原油時(shí)的效果不佳。因此，需要一種改善的減阻劑，該減阻劑能夠降低低API比重和/或高瀝青質(zhì)原油湍流流過管道時(shí)的壓降。


發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種方法，該方法包括將減阻聚合物加入瀝青質(zhì)含量至少約為3重量％且API比重小于約26°的液態(tài)烴中，從而產(chǎn)生經(jīng)過處理的液態(tài)烴。該減阻聚合物包含至少約10,000個(gè)重復(fù)單元，其中多個(gè)重復(fù)單元包含雜原子。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種方法，該方法包括將減阻聚合物加入瀝青質(zhì)含量至少約為3重量％且API比重小于約26°的液態(tài)烴中，從而產(chǎn)生經(jīng)過處理的液態(tài)烴。所述減阻聚合物包含至少一種具有至少一個(gè)雜原子的重復(fù)單元，該經(jīng)過處理的液態(tài)烴的粘度不低于用減阻聚合物處理之前的液態(tài)烴的粘度。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種降低重質(zhì)原油湍流通過管道的壓降的方法，該重質(zhì)原油的API比重小于約26°，瀝青質(zhì)含量至少約為5重量％。該實(shí)施方式的方法包括(a)將減阻聚合物加入重質(zhì)原油中，該減阻聚合物包含至少約25,000個(gè)重復(fù)單元；(b)使所得的經(jīng)過處理的原油通過管道，其中該經(jīng)過處理的原油的粘度不低于用減阻聚合物處理之前的重質(zhì)原油的粘度。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種方法，該方法包括將減阻聚合物加入瀝青質(zhì)含量至少約為3重量％且API比重小于約26°的液態(tài)烴中，從而產(chǎn)生經(jīng)過處理的液態(tài)烴。該減阻聚合物包含至少約10,000個(gè)重復(fù)單元，且溶度參數(shù)至少約為17。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種方法，該方法包括將減阻聚合物加入瀝青質(zhì)含量至少約為3重量％且API比重小于約26°的液態(tài)烴中，從而產(chǎn)生經(jīng)過處理的液態(tài)烴。該減阻聚合物包含至少約10,000個(gè)重復(fù)單元，且溶度參數(shù)在液態(tài)烴的溶度參數(shù)的至少約20％內(nèi)。



下文將參考附圖具體說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其中 圖1是歸一化的細(xì)絲直徑與時(shí)間的關(guān)系圖，說明了依據(jù)實(shí)施例4描述的步驟確定的未經(jīng)處理的圣華金山谷重質(zhì)原油(San Joaquin Valley Heavy Crude Oil)的歸一化毛細(xì)管破裂時(shí)間。
圖2是歸一化的細(xì)絲直徑與時(shí)間的關(guān)系圖，說明了依據(jù)實(shí)施例4描述的步驟確定的含有500份/百萬重量(ppmw)溶解在其中的聚(甲基丙烯酸2-乙基己酯)的圣華金山谷重質(zhì)原油的歸一化毛細(xì)管破裂時(shí)間。
圖3是歸一化的細(xì)絲直徑與時(shí)間的關(guān)系圖，說明了依據(jù)實(shí)施例4描述的步驟確定的含有500ppmw溶解在其中的聚(1-癸烯)的圣華金山谷重質(zhì)原油的歸一化毛細(xì)管破裂時(shí)間。

具體實(shí)施例方式 依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，通過用具有至少一個(gè)雜原子的減阻聚合物處理液態(tài)烴可以降低該液態(tài)烴流過通道(例如管道)的壓降。在一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)烴可以是重質(zhì)原油。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)烴可包含瀝青質(zhì)化合物。文中所用的“瀝青質(zhì)”是指加入戊烷后從原油或石油產(chǎn)品分離出的餾分，如下文實(shí)施例3中所述。雖然難以表征，但是通常認(rèn)為瀝青質(zhì)是存在于原油中的高分子量非晶體極性化合物。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)烴包含的瀝青質(zhì)化合物的含量至少約為3重量％，約為4-35重量％，或者為5-25重量％。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)烴可包含雜原子。文中所用的術(shù)語“雜原子”是指碳或氫原子以外的任何原子。通常，雜原子包括但不限于硫、氮、氧、磷和氯原子。在一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)烴包含的硫的含量至少約為1重量％，約為1-10重量％，約為1.2-9重量％，或者約為1.5-8重量％。另外，液態(tài)烴包含的氮的含量至少約為1,300份/百萬重量(ppmw)，至少約為1,400ppmw，或者至少為1,500ppmw。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)烴可包含一種或多種金屬成分。在一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)烴包含的金屬的含量至少約為1ppmw，約為1-2,000ppmw，約為50-1,500ppmw，或者為100-1,000ppmw。通常，金屬包括但不限于鎳、釩和鐵。在一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)烴包含的鎳的含量至少約為1ppmw，約為5-500ppmw，或者為10-250ppmw。另外，液態(tài)烴包含的釩的含量至少約為1ppmw，約為5-500ppmw，或者為10-250ppmw。此外，液態(tài)烴包含的鐵的含量至少約為1ppmw，約為2-250ppmw，或者為5-100ppmw。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)烴可包含渣油。文中所用的術(shù)語“渣油(residuum)”指依據(jù)ASTM測試方法D2892-05確定的原油蒸餾后留在分餾塔底部的殘余物質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)烴可包含至少約10重量％、至少約15重量％、或20-60重量％的初沸點(diǎn)至少約為1,050°F的渣油。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)烴可包含康拉遜殘?zhí)?conradson carbon)。文中所用的術(shù)語“康拉遜殘?zhí)肌敝敢罁?jù)ASTM測試方法D189-05確定的原油蒸發(fā)和高溫分解后殘留的碳的量。在一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)烴包含的康拉遜殘?zhí)嫉暮恐辽偌s為1重量％，約為2-50重量％，約為3.5-45重量％，或者為5-40重量％。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)烴可具有低至中等的API比重。文中所用的術(shù)語“API比重(API gravity)”是指由美國石油組織(American PetroleumInstitute)提出的評(píng)價(jià)各種石油液體的相對(duì)密度的比重標(biāo)準(zhǔn)。液態(tài)烴的API比重依據(jù)下式確定 API比重＝(141.5/在60°F的SG)-131.5 其中，SG是液態(tài)烴在60°F的比重。另外，API比重可以依據(jù)ASTM測試方法D1298確定。在一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)烴的API比重小于約26°，約為5°-25°，或者為5°-23°。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)烴可以是還包含非烴流體和/或非液相的流體混合物的組分。在一個(gè)實(shí)施方式中，非烴流體可包括水，非液相可包括天然氣。另外，當(dāng)液態(tài)烴是流體混合物的組分時(shí)，液態(tài)烴在流體混合物中所占的含量至少約為50重量％，至少約為60重量％，或者至少為70重量％。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)烴的溶度參數(shù)足以使得上述減阻聚合物至少部分地溶解于液態(tài)烴。液態(tài)烴的溶度參數(shù)(δ2)可以依據(jù)下式確定 δ2＝[(ΔHv-RT)/V]1/2 其中ΔHv是汽化能，R是通用氣體常數(shù)，T是溫度(開爾文)，V是摩爾體積。δ2的單位是兆帕1/2。液態(tài)烴的溶度參數(shù)依據(jù)上述等式確定，具體描述參見Strausz，O.& Lown，M.， 阿爾伯達(dá)油砂、瀝青和重油的化學(xué)性質(zhì)(TheChemistry of Alberta Oil Sands，Bitumens and Heavy Oils)(Alberta EnergyResearch Institute，2003)第465-467頁。在一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)烴的溶度參數(shù)至少約為17兆帕1/2，或者約為17.1-24兆帕1/2，或者為17.5-23兆帕1/2。
如上所述，液態(tài)烴可以是重質(zhì)原油。重質(zhì)原油的合適的例子包括但不限于瑪瑞重質(zhì)原油(Merey heavy crude)、皮瑞茲重質(zhì)原油(Petrozuata heavy crude)、可若可重質(zhì)原油(Corocoro heavy crude)、阿爾必階重質(zhì)原油(Albian heavycrude)、包爾河重質(zhì)原油(Bow River heavy crude)、瑪雅重質(zhì)原油(Maya heavycrude)和圣華金山谷重質(zhì)原油。另外，液態(tài)烴可以是重質(zhì)原油與較輕的烴或稀釋劑的摻混物。摻混原油的合適的例子包括但不限于西加拿大選擇(WesternCanadian Select)和馬林摻混物(Marlim Blend)。
如上所述，液態(tài)烴可以用減阻聚合物進(jìn)行處理。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，減阻聚合物可以是膠乳減阻劑的形式，其包含分散在水性連續(xù)相中的高分子量聚合物。膠乳減阻劑可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)混合物進(jìn)行乳液聚合反應(yīng)制得。該連續(xù)相通常包含至少一種選自下組的組分水、極性有機(jī)液體和它們的混合物。當(dāng)水是所選的作為連續(xù)相的組分時(shí)，反應(yīng)混合物還可包含緩沖劑。另外，如下文更詳細(xì)描述的，連續(xù)相可任選地包含水合抑制劑。在另一個(gè)實(shí)施方式中，減阻聚合物可以是依據(jù)本領(lǐng)域任何已知方法得到的懸浮液或溶液形式。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，減阻聚合物可包含多個(gè)選自下組的一種或多種單體的殘基的重復(fù)單元 (A)
式中R1是H或C1-C10烷基，R2是H、C1-C30烷基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、芳基取代的C1-C10烷基、-(CH2CH2O)x-RA或-(CH2CH(CH3)O)x-RA基，其中x在1-50的范圍內(nèi)，RA是H、C1-C30烷基或C6-C30烷基芳基； (B) R3-芳烴-R4 式中芳烴是苯基、萘基、蒽基或菲基，R3是CH＝CH2或CH3-C＝CH2，R4是H、C1-C30烷基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、Cl、SO3、ORB或COORC，其中RB是H、C1-C30烷基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、或芳基取代的C1-C10烷基，RC是H、C1-C30烷基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、或芳基取代的C1-C10烷基； (C)
式中R5是H、C1-C30烷基或C6-C20取代的或未取代的芳基； (D)
式中R6是H、C1-C30烷基或C6-C20取代的或未取代的芳基； (E)
式中R7是H或C1-C18烷基，R8是H、C1-C18烷基或Cl； (F)
式中R9和R10獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、或雜環(huán)基； (G)
式中R11和R12獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、或雜環(huán)基； (H)
式中R13和R14獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、或雜環(huán)基； (I)
式中R15是H、C1-C30烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、或雜環(huán)基； (J)
(K)
式中R16是H、C1-C30烷基或C6-C20芳基； (L)
(M)
(N)
(O)
式中R17和R18獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、或雜環(huán)基； (P)
式中R19和R20獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、或雜環(huán)基。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，減阻聚合物可包含以下基團(tuán)的殘基的重復(fù)單元C4-C20烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、或者甲基丙烯酸或丙烯酸的芳基取代的C1-C10烷基酯衍生物。在另一個(gè)實(shí)施方式中，減阻聚合物可以是包含甲基丙烯酸2-乙基己酯的殘基和至少一種其它單體的殘基的重復(fù)單元的共聚物。在另一個(gè)實(shí)施方式中，減阻聚合物可以是包含甲基丙烯酸2-乙基己酯單體和丙烯酸丁酯單體的殘基的重復(fù)單元的共聚物。在另一個(gè)實(shí)施方式中，減阻聚合物可以是包含甲基丙烯酸2-乙基己酯的殘基的重復(fù)單元的均聚物。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，減阻聚合物可包含至少一種具有雜原子的單體的殘基。如上所述，術(shù)語“雜原子”包括碳或氫原子以外的任何原子。雜原子的具體例子包括但不限于氧、氮、硫、磷和/或氯原子。在一個(gè)實(shí)施方式中，減阻聚合物包含至少約10％、至少約25％或至少50％的具有至少一個(gè)雜原子的單體的殘基。另外，雜原子可以具有部分電荷(partial charge)。文中所用的術(shù)語“部分電荷”指數(shù)值小于1的正電荷或負(fù)電荷。
用于上述反應(yīng)混合物的表面活性劑可以包括至少一種高HLB陰離子型或非離子型表面活性劑。術(shù)語“HLB值”表示乳液中表面活性劑的親水-親脂平衡。HLB值依據(jù)W.C.Griffin在J.Soc.Cosmet.Chem.，1，311(1949)和J.Soc.Cosmet.Chem.，5，249(1954)中所述的方法確定，這些文獻(xiàn)的內(nèi)容通過參考結(jié)合于此。文中所用的術(shù)語“高HLB”應(yīng)該是指HLB值等于或大于7。用于形成反應(yīng)混合物的表面活性劑的HLB值可以至少約為8，至少約為10，或至少為12。
示例性的高HLB陰離子型表面活性劑包括但不限于高HLB烷基硫酸酯、烷基醚硫酸酯、二烷基磺基琥珀酸酯、烷基磷酸酯、烷基芳基磺酸酯和肌氨酸酯?？少彽玫母逪LB陰離子型表面活性劑的合適例子包括但不限于月桂基硫酸鈉(可以RHODAPON LSB從新澤西州卡比努的羅迪公司(RhodiaIncorporated，Cranbury，NJ)購得)、磺基琥珀酸二辛基鈉(可以AEROSOL OT從新澤西州西帕特森的賽提克工業(yè)公司(Cytec Industries，Inc.，West Paterson，NJ)購得)、2-乙基己基多磷酸鈉鹽(可從新澤西州紐華克的杰華克工業(yè)公司(Jarchem Industries Inc.，Newark，NJ)購得)、十二烷基苯磺酸鈉(可以NORFOX40從加拿大弗農(nóng)的諾曼弗克公司(Norman，F(xiàn)ox & Co.，Vernon，CA)購得)和月桂酰肌氨酸鈉(可以HAMPOSYL L-30從麻薩諸塞州列克星敦的漢普郡化學(xué)公司(Hampshire Chemical Corp.，Lexington，MA)購得)。
示例性的高HLB非離子型表面活性劑包括但不限于高HLB山梨聚糖酯、PEG脂肪酸酯、乙氧基化的甘油酯、乙氧基化的脂肪胺、乙氧基化的山梨聚糖酯、嵌段環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷表面活性劑、醇/脂肪酸酯、乙氧基化的醇、乙氧基化的脂肪酸、烷氧基化的蓖麻油、甘油酯、直鏈醇乙氧基化物和烷基苯酚乙氧基化物?？少彽玫母逪LB非離子型表面活性劑的合適例子包括但不限于壬基苯氧基和辛基苯氧基聚(乙烯氧基)乙醇(可分別以IGEPAL CA和CO系列從新澤西州卡比努的羅迪公司(Rhodia，Cranbury，NJ)購得)、C8-C18乙氧基化的伯醇(例如RHODASURF LA-9，來自新澤西州卡比努的羅迪公司)、C11-C15仲醇乙氧基化物(可作為TERGITOL 15-S系列，包括15-S-7，15-S-9，15-S-12，從密歇根州米德蘭的陶氏化學(xué)公司(Dow Chemical Company，Midland，MI)購得)、聚氧乙烯山梨聚糖脂肪酸酯(可以TWEEN系列表面活性劑從德國威爾明頓尤尼瑪公司(Uniquema，Wilmington，DE)購得)、聚環(huán)氧乙烷(25)油基醚(可以SIPONIC Y-500-70從馬里蘭州巴爾的摩的美國阿樂可化學(xué)公司(AmericalAlcolac Chemical Co.，Baltimore，MD)購得)、烷基芳基聚醚醇(可以TRITON X系列，包括X-100，X-165，X-305和X-405，從密歇根州米德蘭的陶氏化學(xué)公司購得)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，用于上述反應(yīng)混合物的引發(fā)體系可以是能夠生成促進(jìn)乳液聚合所必需的自由基的任何合適體系?？赡艿囊l(fā)劑包括但不限于過硫酸鹽(例如過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀)、過氧過硫酸鹽和過氧化物(例如叔丁基過氧化氫)，它們可以單獨(dú)使用，或者與一種或多種還原組分和/或促進(jìn)劑組合使用。可能的還原組分包括但不限于亞硫酸氫鹽、偏亞硫酸氫鹽、抗壞血酸、異抗壞血酸和甲醛次硫酸鈉?？赡艿拇龠M(jìn)劑包括但不限于含有具有兩個(gè)氧化態(tài)的過渡金屬的任何組合物，例如硫酸亞鐵和硫酸亞鐵銨?；蛘撸梢允褂靡阎臒嵋l(fā)和輻射引發(fā)技術(shù)來生成自由基。在另一個(gè)實(shí)施方式中，本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何聚合方法以及相應(yīng)的引發(fā)或催化方法都可用于本發(fā)明。例如，當(dāng)通過加聚或縮聚之類的方法進(jìn)行聚合時(shí)，可以通過陽離子、陰離子或配位法之類的方法引發(fā)或催化聚合反應(yīng)。
當(dāng)使用水形成上述反應(yīng)混合物時(shí)，水可以是經(jīng)過純化的水，例如蒸餾水或去離子水。但是，乳液的連續(xù)相還可包含極性有機(jī)液體或極性有機(jī)液體的水性溶液，例如下文所例舉的。
如上所述，反應(yīng)混合物可任選地包含緩沖劑。緩沖劑可包括與引發(fā)體系相容的任何已知的緩沖劑，例如碳酸鹽、磷酸鹽和/或硼酸鹽緩沖劑。
如上所述，反應(yīng)混合物可任選地包含至少一種水合抑制劑。水合抑制劑可以是熱力學(xué)水合抑制劑，例如醇和/或多元醇。在一個(gè)實(shí)施方式中，水合抑制劑可包含一種或多種多元醇和/或一種或多種多元醇的醚。合適的多元醇包括但不限于單乙二醇、二甘醇、三甘醇、單丙二醇和/或雙丙甘醇。合適的多元醇的醚包括但不限于乙二醇單甲醚、二甘醇單甲醚、丙二醇單甲醚和雙丙甘醇單甲醚。
通常，水合抑制劑可以是符合以下條件的任何組合物在與蒸餾水以1∶1的重量比混合時(shí)，產(chǎn)生一種經(jīng)過水合抑制的液體混合物，該液體混合物在2,000psia下的氣體水合物形成溫度比蒸餾水在2,000psia下的氣體水合物形成溫度低約10-150°F，約20-80°F，或者30-60°F。例如，單乙二醇可以作為水合抑制劑，因?yàn)檎麴s水在2,000psia下的氣體水合物形成溫度約為70°F，而蒸餾水與單乙二醇的1∶1混合物在2,000psia下的氣體水合物形成溫度約為28°F。因此，在2,000psia下，當(dāng)單乙二醇以1∶1的重量比加入蒸餾水時(shí)，使蒸餾水的氣體水合物形成溫度降低約42°F。應(yīng)注意，具體液體的氣體水合物形成溫度可能會(huì)隨著用于確定氣體水合物形成溫度的天然氣的組成而變化。因此，當(dāng)在本文中使用氣體水合物形成溫度定義“水合抑制劑”的組成時(shí)，假設(shè)這種氣體水合物溫度是使用含有92摩爾％甲烷、5摩爾％乙烷和3摩爾％丙烷的天然氣組合物確定的。
在形成反應(yīng)混合物時(shí)，單體、水、至少一種表面活性劑和任選的水合抑制劑可以在基本無氧的氣氛下進(jìn)行混合，該無氧氣氛保持在氧濃度小于約1,000ppmw或小于約100ppmw?？梢酝ㄟ^用氮?dú)夂?或氬氣之類的惰性氣體連續(xù)吹掃反應(yīng)容器來保持該無氧氣氛。體系的溫度保持在連續(xù)相的冰點(diǎn)到約60℃的范圍內(nèi)，約0-45℃的范圍內(nèi)，或0-30℃的范圍內(nèi)。體系壓力可以保持在約5-100psia的范圍內(nèi)，約10-25psia的范圍內(nèi)，或約為大氣壓。但是，對(duì)于某些單體如二烯烴的聚合必需使用更高的達(dá)到約300psia的壓力。
如果需要，接著加入緩沖劑，然后加入引發(fā)體系，可以一次性加入或慢慢加入。聚合反應(yīng)進(jìn)行足夠的時(shí)間，以使至少約90重量％的單體轉(zhuǎn)化。通常，反應(yīng)時(shí)間約為1小時(shí)至10小時(shí)，或者為3-5小時(shí)。在聚合過程中，連續(xù)攪拌反應(yīng)混合物。
下表列出了反應(yīng)混合物中存在的組分的量的大致寬范圍和窄范圍。

乳液聚合反應(yīng)得到包含固體顆粒的分散相和液體連續(xù)相的膠乳組合物。該膠乳可以是包含高分子量聚合物顆粒的分散相和包含水的連續(xù)相的穩(wěn)定的膠態(tài)分散體。膠體顆粒在膠乳中所占的比例約為10-60重量％，或40-50重量％。按照需要，連續(xù)相可包含水、高HLB表面活性劑、水合抑制劑(如果存在)和緩沖劑。水在膠乳中所占的比例約為20-80重量％，或約40-60重量％。高HLB表面活性劑在膠乳中所占的比例約為0.1-10重量％，或0.25-6重量％。如上表中所述，緩沖劑的量可以是達(dá)到引發(fā)聚合反應(yīng)所需的pH值而必需使用的量，該pH值取決于使用的引發(fā)劑。通常，引發(fā)反應(yīng)所需的pH值在6.5-10的范圍內(nèi)。
當(dāng)在反應(yīng)混合物中使用水合抑制劑時(shí)，該水合抑制劑在所得膠乳中的含量應(yīng)該使得水合抑制劑與水的重量比約為1∶10至10∶1，約為1∶5至5∶1，或2∶3至3∶2。或者，全部或部分的水合抑制劑可以在聚合反應(yīng)后加入膠乳中，在膠乳連續(xù)相中提供所需量的水合抑制劑。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，膠乳的分散相的減阻聚合物的重均分子量(Mw)至少約為1x106克/摩爾，至少約為2x106克/摩爾，或至少為5x106克/摩爾。減阻聚合物的膠體顆粒的平均粒度小于約10微米，小于約1,000納米(1微米)，約10-500納米，或50-250納米。至少約95重量％的膠體顆?？梢源笥诩s10納米且小于約500納米。至少約95重量％的顆?？梢源笥诩s25納米且小于約250納米。連續(xù)相的pH可以約為4-10，或約為6-8，并且含有極少的多價(jià)陽離子，也可以不含多價(jià)陽離子。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，減阻聚合物可包含至少約10,000、至少約25,000或至少50,000個(gè)選自上述單體的殘基的重復(fù)單元。在一個(gè)實(shí)施方式中，減阻聚合物中每個(gè)單體殘基重復(fù)單元包含的支鏈單元個(gè)數(shù)小于1。另外，減阻聚合物中每個(gè)單體殘基重復(fù)單元包含的連接基個(gè)數(shù)小于1。此外，減阻聚合物可以表現(xiàn)為極少或完全沒有支化或交聯(lián)。此外，以減阻聚合物中單體殘基重復(fù)單元的總數(shù)目為基準(zhǔn)計(jì)，減阻聚合物可以包含約0-1％的全氟烷基。
如上所述，可以用減阻聚合物處理液態(tài)烴，以降低液態(tài)烴流過管道的壓降。要使該減阻聚合物能夠用作減阻劑，該聚合物應(yīng)當(dāng)能夠溶解于液態(tài)烴或在液態(tài)烴中基本溶劑化。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，如上所述，減阻聚合物的溶度參數(shù)在液態(tài)烴的溶度參數(shù)的約20％、約18％、約15％或10％內(nèi)。
依據(jù)漢森溶度參數(shù)的范開瑞文(Van Krevelen)方法確定減阻聚合物的溶度參數(shù)。該確定溶度參數(shù)的方法可以參見Brandrup等，Polymer Handbook(第4版，第2卷，Wiley-Interscience，1999)的第677和683-686頁，其內(nèi)容通過參考結(jié)合于此。依據(jù)Brandrup等的敘述，Hansen和Skaarup提出了以下方程式由分散力、極性相互作用、永久偶極-偶極相互作用和氫鍵結(jié)合力來得到溶度參數(shù) δ＝(δd2+δp2+δh2)1/2 其中δ是溶度參數(shù)，δd是分散力調(diào)整項(xiàng)，δp是極性相互作用調(diào)整項(xiàng)，δh是氫鍵結(jié)合和永久偶極-誘導(dǎo)偶極相互作用調(diào)整項(xiàng)。已經(jīng)開發(fā)出了評(píng)價(jià)上述各項(xiàng)的體系，該體系使用基團(tuán)貢獻(xiàn)法(group contribution method)，測量組成聚合物的各種基團(tuán)對(duì)總?cè)芏葏?shù)的貢獻(xiàn)。依據(jù)范開瑞文方法，以下等式用于確定聚合物的溶度參數(shù) δp＝(∑F2pi)1/2/V δh＝(∑Ehi/V)1/2 δd＝∑Fdi/V 上述等式及其使用方法的解釋參見Brandrup等的論文的第677和683-686頁。上述等式中變量F和E的數(shù)值見Brandrup等的論文中第686頁表4中，該數(shù)值取決于構(gòu)成聚合物的殘基的類型。例如，甲基(-CH3)對(duì)應(yīng)的數(shù)值如下Fdi＝420(J1/2cm3/2/mol)，F(xiàn)pi＝0(J1/2cm3/2/mol)，Ehi＝0J/mol。另外，上述等式中變量V的數(shù)值見第685頁的表3，其中例如甲基(-CH3)對(duì)應(yīng)的數(shù)值為V＝33.5(cm3/mol)。使用這些數(shù)值，可以計(jì)算聚合物的溶度參數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，依據(jù)上述等式確定的減阻聚合物的溶度參數(shù)至少約為17兆帕1/2，約為17.1-24兆帕1/2，或者為17.5-23兆帕1/2。此外，減阻聚合物的溶度參數(shù)可以在液態(tài)烴的溶度參數(shù)的約4兆帕1/2內(nèi)，約3兆帕1/2內(nèi)，或2.5兆帕1/2內(nèi)。
可以將足夠量的減阻聚合物加入到液態(tài)烴中，使得減阻聚合物的濃度在約0.1-500ppmw的范圍內(nèi)，在約0.5-200ppmw的范圍內(nèi)，在約1-100ppmw的范圍內(nèi)，或2-50ppmw的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方式中，至少約50重量％、至少約75重量％或至少95重量％的固體減阻聚合物顆?？梢员灰簯B(tài)烴溶解。在另一個(gè)實(shí)施方式中，經(jīng)過減阻聚合物處理的液態(tài)烴的粘度不小于用減阻聚合物處理之前的液態(tài)烴的粘度。
當(dāng)高分子量聚合物顆粒作為減阻劑直接加入液態(tài)烴中時(shí)，該減阻劑的效果很大程度上取決于液態(tài)烴的溫度。例如，在較低的溫度下，聚合物以較慢的速率溶解在液態(tài)烴中，因此，獲得的減阻效果較弱。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，在用減阻聚合物處理時(shí)液態(tài)烴的溫度至少約為30℃，或至少為40℃。
用于本發(fā)明的減阻劑可提供相當(dāng)高程度的減阻效果。例如，該減阻劑可以提供至少約5％的減阻效果，至少約15％的減阻效果，或至少20％的減阻效果。減阻效果(％)及其計(jì)算方法在以下實(shí)施例5中進(jìn)行了更全面的描述。
實(shí)施例 以下實(shí)施例旨在說明本發(fā)明，以教導(dǎo)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員實(shí)施和使用本發(fā)明，不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1聚合物A和聚合物B的制備 在該實(shí)施例中，詳細(xì)說明了用于之后實(shí)施例的材料的兩種配方。在各制備過程中得到的材料是減阻聚合物在水性載體中的分散體。
聚合物A的制備 在具有機(jī)械攪拌器、熱電偶、進(jìn)料口和氮?dú)膺M(jìn)口/出口的185加侖不銹鋼夾套式反應(yīng)器中進(jìn)行聚合反應(yīng)。向反應(yīng)器中加入440磅單體(甲基丙烯酸2-乙基己酯)、558.1磅去離子水、41.4磅Polystep B-5(表面活性劑，可從依利諾斯州北田的斯特潘公司(Stepan Company of Northfield，Illinois)購得)、44磅Tergitol 15-S-7(表面活性劑，可從密歇根州米德蘭的陶氏化學(xué)公司購得)、1.86磅磷酸二氫鉀(pH緩沖劑)、1.46磅磷酸氫二鉀(pH緩沖劑)和33.2克過硫酸銨(NH4)2S2O8(氧化劑)。
將混合物以110rpm的轉(zhuǎn)速攪拌，使單體在水和表面活性劑載體中乳化。然后用氮?dú)獯祾呋旌衔?，以除去反?yīng)器中痕量的氧，冷卻到約41°F。攪拌速度減慢到80rpm，通過以10克/分鐘的速率向反應(yīng)器中加入存在于0.010M的硫酸(去離子水)溶液中、濃度為558.3ppm的4.02克硫酸銨鐵(II)Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O引發(fā)聚合反應(yīng)。注射該溶液10小時(shí)，以完成聚合。將所得膠乳通過5微米袋式過濾器從反應(yīng)器中壓出，儲(chǔ)存。計(jì)算得出聚合物A的溶度參數(shù)為18.04兆帕1/2。
聚合物B的制備 按照與上述聚合物A相同的制備方法進(jìn)行聚合物B的制備，不同之處在于加入到反應(yīng)器中的單體是80重量％/20重量％的甲基丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸正丁酯的摻混物。計(jì)算得出聚合物B的溶度參數(shù)為20.55兆帕1/2。
實(shí)施例2LP 100和LP 300 使用LP 100流動(dòng)改進(jìn)劑(FLOW IMPROVER)(LP 100)和LP 300流動(dòng)改進(jìn)劑(LP 300)進(jìn)行下文描述的各種測試，并與本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)減阻劑(如實(shí)施例1所述的聚合物A和聚合物B)進(jìn)行比較。LP 100和LP 300是包含聚α-烯烴的減阻劑。具體地，LP 100包含聚(1-癸烯)，LP 300包含聚(1-癸烯)和聚(1-十四碳烯)的共聚物。LP 100和LP 300都可從可可菲利普斯專業(yè)產(chǎn)品公司(ConocoPhillips Specialty Products Inc)購得。LP 100中的聚合物的溶度參數(shù)經(jīng)計(jì)算為16.49兆帕1/2，LP 300中的聚合物的溶度參數(shù)經(jīng)計(jì)算為16.54兆帕1/2。
實(shí)施例3瀝青質(zhì)含量和彈性響應(yīng)(親和力) 首先測試從重質(zhì)原油到輕質(zhì)原油的各類別原油，以確定它們各自的瀝青質(zhì)含量和API比重。還對(duì)同樣的這些原油樣品進(jìn)行了測試，以確定它們對(duì)按照實(shí)施例1和2制備的減阻劑的親和力。結(jié)果列于下表1。
使用戊烷滴定和過濾法確定瀝青質(zhì)濃度。對(duì)于表1列出的各次測量，將40倍體積的戊烷加入大約16克原油樣品中。通過翻滾攪拌混合物過夜，靜置大約24小時(shí)。然后使混合物通過0.8微米過濾器過濾，保留瀝青質(zhì)。對(duì)保留的瀝青質(zhì)稱重，根據(jù)初始原油樣品的重量計(jì)算重量百分?jǐn)?shù)。依據(jù)ASTM測試方法D1298確定API比重。
通過評(píng)估用減阻劑處理后各原油的彈性來確定原油對(duì)減阻劑的親和力。在室溫下，分別用5重量％的聚合物A、聚合物B、LP 100和LP 300處理各種原油的四個(gè)樣品。使樣品翻滾過夜，以確保減阻劑完全溶解于樣品中。在翻滾后，將末端帶鉤的抹刀插入樣品中，隨后從樣品主體中拉出抹刀，從而視覺觀察樣品的彈性響應(yīng)。一些樣品表現(xiàn)出高響應(yīng)，意味著可以從樣品中拉出原油的高彈性“線”或“束”。相反，一些樣品顯示無響應(yīng)，意味著原油僅僅是從抹刀上滴落。
表1-瀝青質(zhì)含量，API比重和彈性響應(yīng)
表1的結(jié)果顯示具有更高瀝青質(zhì)含量和/或更低API比重的原油對(duì)聚合物A和B比對(duì)LP 100和300具有更高的親和力。親和力越強(qiáng)(即彈性越高)通常表明更有潛力作為減阻劑。
實(shí)施例4拉伸流變 經(jīng)過減阻聚合物處理的流體的拉伸粘度(或拉伸行為)與聚合物降低流體中湍流阻力的潛力直接相關(guān)。如果在加入減阻聚合物后觀察到流體中拉伸行為上升，則預(yù)示著降低阻力的潛力增加。相反，如果觀察不到拉伸行為，則不太可能降低流體中的阻力。經(jīng)過處理的流體的拉伸行為可以通過毛細(xì)管破裂拉伸流變測試確定，該測試使用從美國新罕布什爾州紐因頓的熱電公司購得的哈克卡波1(HAAKE CaBER 1，Thermo Electron Corp.，Newington，N.H.，U.S.A)進(jìn)行。
哈克卡波1按以下方式運(yùn)行使用規(guī)格16、1英寸長的注射器針頭將少量樣品(小于0.1毫升)注入頂部和底部圓板之間。使頂部圓板以用戶選擇的應(yīng)變速率快速向上離開底部圓板，從而通過向流體樣品施加瞬時(shí)拉伸應(yīng)變爾形成不穩(wěn)定的流體細(xì)絲。在伸長停止后，細(xì)絲中點(diǎn)的流體經(jīng)歷由流體拉伸性質(zhì)限定的拉伸應(yīng)變速率。使用激光測微計(jì)監(jiān)控流體細(xì)絲的中點(diǎn)直徑隨時(shí)間緩慢變細(xì)的過程?？梢允褂媚Ｐ蛿M合分析軟件量化表面張力、粘度、傳質(zhì)和彈性的競爭效應(yīng)。
在該實(shí)施例中，制備三種樣品，并使用哈克卡波1測試它們的拉伸流變。第一種樣品是未經(jīng)處理的(純凈)圣華金山谷重質(zhì)(SJVH)原油。第二種樣品是含有500ppmw如實(shí)施例1制備的聚合物A中的活性聚合物(聚(甲基丙烯酸2-乙基己酯))的SJVH原油，而第三種樣品是含有500ppmw如實(shí)施例2所述的LP 100中的活性聚合物(聚(1-癸烯))的SJVH原油。依據(jù)上述方法，將各小于0.1毫升的上述三種樣品中的每一種樣品放在卡波1的兩個(gè)板之間，將兩個(gè)板快速分離，同時(shí)測量所得細(xì)絲的直徑。對(duì)于各測試，采用默認(rèn)的儀器設(shè)定值，采用的漢克應(yīng)變(Hencky strain)為ε＝0.70。漢克應(yīng)變的定義如下 式中

是流體的相對(duì)拉伸。測量所得細(xì)絲的直徑與時(shí)間的關(guān)系。上述步驟中的各樣品測試10次，以得到統(tǒng)計(jì)學(xué)置信的數(shù)據(jù)。這些測試的結(jié)果列于圖1-圖3。另外，各測試在約25℃的室溫下進(jìn)行。
在圖1、2和3中，細(xì)絲直徑都經(jīng)過歸一化，因而顯示的是d/d0的細(xì)絲直徑，其中d0是在時(shí)間為0(0秒)時(shí)的細(xì)絲直徑，而d是在之后的任何給定時(shí)間的細(xì)絲直徑。這些測試的結(jié)果顯示未處理的SJVH原油和含有500ppmw LP 100中的活性聚合物(聚(1-癸烯))的SJVH原油的拉伸行為非常相似(分別如圖1和圖3所示)，表明LP 100對(duì)于降低管道中重質(zhì)原油的阻力沒有任何值得注意的潛力。但是，如圖2所示，含有500ppmw聚合物A中的活性聚合物(聚(甲基丙烯酸2-乙基己酯))的SJVH表現(xiàn)出明顯的拉伸流變的增加。這種拉伸流變的增加表明聚合物A降低管道中重質(zhì)原油的阻力的潛力提高。
實(shí)施例5管道測試 使用各種直徑的管道和各種原油進(jìn)行管道現(xiàn)場測試，比較了如實(shí)施例1制備的聚合物A和B與如實(shí)施例2所述的LP 100和LP 300的性能。進(jìn)行了以下三種測試，然后它們各自的結(jié)果示于表2、3和4中。對(duì)于以下所述的三種測試中的每一種測試，通過以下方法確定減阻百分?jǐn)?shù)(％DR)在加入減阻劑之前測量測試管道段的壓降(ΔP基本)，以及在加入減阻劑之后測量測試管道段的壓降(ΔP處理后)。然后依據(jù)以下等式確定減阻百分?jǐn)?shù) ％DR＝((ΔP基本-ΔP處理后)/ΔP基本)x100％ 測試1 測試1在運(yùn)輸西德克薩斯中間(WTI)原油(West Texas Intermediate(WTI)crude oil)的直徑12英寸的原油管道中進(jìn)行。該原油是輕質(zhì)原油，通常API比重約為40°。在65-69°F的管道溫度下，WTI的粘度通常約為4.5厘沲。測試1中的管道測試在從得克薩斯州威奇托弗樂(Wichita Falls，Texas)到俄克拉荷馬州布雷(Bray，Oklahoma)的管道中的一段62英里區(qū)段中進(jìn)行。在該現(xiàn)場測試中管道的標(biāo)稱流量為2,350桶/小時(shí)，管道的標(biāo)稱流速為4.5英尺/秒。實(shí)現(xiàn)以下減阻性能 表2-輕質(zhì)原油(WTI)中，LP 100與聚合物A和聚合物B的比較 測試2 測試2在運(yùn)輸阿爾必階重質(zhì)含硫(AHS)原油摻混物的直徑18英寸的原油管道中進(jìn)行。該原油摻混物是重質(zhì)原油，通常API比重約為22°。在71°F的管道溫度下，AHS的粘度通常約為84厘沲。測試2中的管道測試在從俄克拉荷馬州庫欣(Cushing，Oklahoma)到俄克拉荷馬州馬爾蘭(Marland，Oklahoma)的管道中的一段54英里區(qū)段中進(jìn)行。管道的標(biāo)稱流速為4.8英尺/秒。管道的標(biāo)稱計(jì)算雷諾數(shù)為7,500。實(shí)現(xiàn)以下減阻性能 表3-重質(zhì)原油(AHS)中，LP 100與聚合物B的比較 測試3 測試3在運(yùn)輸圣華金山谷重質(zhì)(SJVH)原油摻混物的直徑8英寸的原油管道中進(jìn)行。該原油摻混物是重質(zhì)原油，通常API比重約為13°。在165°F的管道溫度下，SJVH的粘度通常約為100厘沲。測試3中的管道測試在從加利福尼亞州的米德泵站(Middlewater pump station)到杰克泵站(Junction pump station)的管道中的一段14英里區(qū)段中進(jìn)行。在測試3中管道的標(biāo)稱流量為1,300桶/小時(shí)，管道的標(biāo)稱流速為5.6英尺/秒。管道的標(biāo)稱計(jì)算雷諾數(shù)為4,000。實(shí)現(xiàn)以下減阻性能 表4-重質(zhì)原油(SJVH)中，LP 300與聚合物A和聚合物B的比較 比較上述三種測試，表2所示的結(jié)果顯示在輕質(zhì)原油中加入LP 100產(chǎn)品所實(shí)現(xiàn)的減阻效果比任一實(shí)施例產(chǎn)品產(chǎn)生的減阻效果都略強(qiáng)。但是，當(dāng)使用重質(zhì)原油時(shí)，如表3和4所示，與任一LP產(chǎn)品相比，使用聚合物A或B得到更高的減阻百分?jǐn)?shù)。
數(shù)值范圍 本發(fā)明說明書使用數(shù)值范圍來定量某些與發(fā)明相關(guān)的參數(shù)。應(yīng)理解，當(dāng)給出數(shù)值范圍時(shí)，這些范圍可以理解為作為僅僅敘述了該范圍下限值的權(quán)利要求限定和僅僅敘述了該范圍上限值的權(quán)利要求限定的文字支持。例如，所揭示的10-100的數(shù)值范圍可以對(duì)敘述為“大于10”(無上限)的權(quán)利要求和敘述為“小于100”(無下限)的權(quán)利要求提供文字支持。
本發(fā)明說明書使用具體的數(shù)值來定量某些與本發(fā)明相關(guān)的參數(shù)，該具體數(shù)值并不特別地是一個(gè)數(shù)值范圍的一部分。應(yīng)理解，文中給出的各具體數(shù)值應(yīng)理解為對(duì)寬、中間和窄的范圍提供文字支持。與各具體數(shù)值相關(guān)的寬范圍是該數(shù)值上下浮動(dòng)60％產(chǎn)生的數(shù)值范圍，四舍五入到兩位有效數(shù)。與各具體數(shù)值相關(guān)的中間范圍是該數(shù)值上下浮動(dòng)30％產(chǎn)生的數(shù)值范圍，四舍五入到兩位有效數(shù)。與各具體數(shù)值相關(guān)的窄范圍是該數(shù)值上下浮動(dòng)15％產(chǎn)生的數(shù)值范圍，四舍五入到兩位有效數(shù)。例如，如果說明書描述了一具體溫度62°F，則該說明書對(duì)25°F-99°F(62°F+/-37°F)的寬數(shù)值范圍、43°F-81°F(62°F+/-19°F)的中間數(shù)值范圍和53°F-71 °F(62°F+/-9°F)的窄數(shù)值范圍提供了文字支持。這些寬、中間和窄數(shù)值范圍應(yīng)該不僅應(yīng)用于具體數(shù)值，還應(yīng)用于這些具體數(shù)值之間的差值。因此，如果說明書描述了第一壓力110psia和第二壓力48psia(差值為62psi)，則這兩股物流之間的壓力差的寬、中間和窄范圍分別是25-99psi、43-81psi和53-71psi。
定義 文中使用的術(shù)語“包含”是用于從該術(shù)語之前的對(duì)象過渡到該術(shù)語之后的一種或多種要素的開放式過渡術(shù)語，在該過渡術(shù)語之后的一種或多種要素并非必須是構(gòu)成對(duì)象的全部要素。
文中所用的術(shù)語“包括”與“包含”具有相同的開放式含義。
文中所用的術(shù)語“具有”與“包含”具有相同的開放式含義。
文中所用的術(shù)語“含有”與“包含”具有相同的開放式含義。
文中所用的術(shù)語“一個(gè)(種)”、“這個(gè)(種)”和“所述”表示一個(gè)(種)或多個(gè)(種)。
文中所用的“和/或”在用于兩項(xiàng)或多項(xiàng)的羅列時(shí)，表示所述項(xiàng)中的任何一項(xiàng)可以單獨(dú)使用，或者可以使用所述項(xiàng)中的兩項(xiàng)或多項(xiàng)的任意組合。例如，如果描述一種組合物含有組分A、B和/或C，則該組合物可只含有A；只含有B；只含有C；含有A和B的組合；含有A和C的組合；含有B和C的組合；或含有A、B和C的組合。
上述的本發(fā)明優(yōu)選形式僅僅是說明性的，不應(yīng)用于以限制性的意義說明本發(fā)明的范圍。在不背離本發(fā)明的精神的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易對(duì)上述示例性實(shí)施方式進(jìn)行各種修改。
因此，本發(fā)明人的意圖是依賴等同原則確定和評(píng)價(jià)與實(shí)質(zhì)上不背離、但在本發(fā)明的文字范圍之外的任何注解相關(guān)的本發(fā)明的合理的公正的范圍，本發(fā)明范圍由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種方法，其包括將減阻聚合物加入瀝青質(zhì)含量至少約為3重量％且API比重小于約26°的液態(tài)烴中，從而產(chǎn)生經(jīng)過處理的液態(tài)烴，其中，所述減阻聚合物包含至少約10,000個(gè)重復(fù)單元，并且多個(gè)所述重復(fù)單元包含雜原子。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的API比重約為5°-25°，瀝青質(zhì)含量約為4-35重量％。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的API比重為5°-23°，瀝青質(zhì)含量為5-25重量％。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的硫含量至少約為1重量％。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的氮含量至少約為1,300ppmw。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的金屬含量約為1-2,000ppmw。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴包含至少約15重量％的沸點(diǎn)至少約為1,050°F的渣油，所述液態(tài)烴的康拉遜殘?zhí)己考s為3.5-45重量％。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的硫含量約為1.2-9重量％，所述液態(tài)烴的氮含量至少約為1,400ppmw，所述液態(tài)烴的金屬含量約為50-1,500ppmw。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴是重質(zhì)原油。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，以所述重復(fù)單元的總數(shù)目為基準(zhǔn)計(jì)，所述減阻聚合物包含約0-1％的全氟烷基。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少約10％的所述重復(fù)單元包含雜原子。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述雜原子包括氧原子、氮原子、硫原子、磷原子和/或氯原子。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述雜原子具有部分電荷。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述重復(fù)單元包括選自下組的一種或多種單體的殘基
式中，R1是H或C1-C10烷基，R2是H、C1-C30烷基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、芳基取代的C1-C10烷基、-(CH2CH2O)x-RA或-(CH2CH(CH3)O)x-RA基，其中x在1-50的范圍內(nèi)，RA是H、C1-C30烷基或C6-C30烷基芳基；
(B)
R3-芳烴-R4
式中，芳烴是苯基、萘基、蒽基或菲基，R3是CH＝CH2或CH3-C＝CH2，R4是H、C1-C30烷基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、C1、SO3、ORB或COORC，其中RB是H、C1-C30烷基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、或芳基取代的C1-C10烷基，RC是H、C1-C30烷基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、或芳基取代的C1-C10烷基；
式中，R5是H、C1-C30烷基或C6-C20取代的或未取代的芳基；
式中，R6是H、C1-C30烷基或C6-C20取代的或未取代的芳基；
式中，R7是H或C1-C18烷基，R8是H、C1-C18烷基或Cl；
式中，R9和R10獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、或雜環(huán)基；
式中，R11和R12獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、或雜環(huán)基；
式中，R13和R14獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、或雜環(huán)基；
式中，R15是H、C1-C30烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、或雜環(huán)基；
式中，R16是H、C1-C30烷基或C6-C20芳基；
式中，R17和R18獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、或雜環(huán)基；
式中，R19和R20獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、或雜環(huán)基。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物包含以下基團(tuán)的殘基的重復(fù)單元C4-C20烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、或甲基丙烯酸或丙烯酸的芳基取代的C1-C10烷基酯衍生物。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物是包含甲基丙烯酸2-乙基己酯單體的殘基的重復(fù)單元的均聚物。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物包含至少一種具有至少一個(gè)雜原子的單體的殘基和至少一種沒有雜原子的單體的殘基。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物是包含甲基丙烯酸2-乙基己酯單體的殘基和至少一種其它單體的殘基的重復(fù)單元的共聚物。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物是包含甲基丙烯酸2-乙基己酯單體的殘基和丙烯酸丁酯單體的殘基的重復(fù)單元的共聚物。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)過處理的液態(tài)烴包含約0.1-500ppmw的所述減阻聚合物。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物的溶度參數(shù)至少約為17。
22.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的溶度參數(shù)至少約為17。
23.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物的溶度參數(shù)在所述液態(tài)烴的溶度參數(shù)的至少約20％內(nèi)。
24.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴是還包含非烴流體和/或非液相的流體混合物的組分，其中，所述流體混合物包含至少約50重量％的所述液態(tài)烴。
25.一種方法，其包括將減阻聚合物加入瀝青質(zhì)含量至少約為3重量％且API比重小于約26°的液態(tài)烴中，從而產(chǎn)生經(jīng)過處理的液態(tài)烴，其中，所述減阻聚合物包含至少一種具有至少一個(gè)雜原子的重復(fù)單元，所述經(jīng)過處理的液態(tài)烴的粘度不小于在用所述減阻聚合物處理之前的所述液態(tài)烴的粘度。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的API比重約為5°-25°，瀝青質(zhì)含量約為4-35重量％。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的硫含量至少約為1重量％。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的氮含量至少約為1,300ppmw。
29.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的金屬含量約為1-2,000ppmw。
30.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴包含至少約15重量％的沸點(diǎn)至少約為1,050°F的渣油，并且所述液態(tài)烴的康拉遜殘?zhí)己考s為3.5-45重量％。
31.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的硫含量約為1.2-9重量％，所述液態(tài)烴的氮含量至少約為1,400ppmw，所述液態(tài)烴的金屬含量約為50-1,500ppmw。
32.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴是重質(zhì)原油。
33.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物包含至少約10,000個(gè)重復(fù)單元。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，至少約10％的所述重復(fù)單元包含雜原子，所述雜原子包括氧原子、氮原子、硫原子、磷原子和/或氯原子。
35.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述重復(fù)單元包括一種或多種選自下組的單體的殘基
式中，R1是H或C1-C10烷基，R2是H、C1-C30烷基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、芳基取代的C1-C10烷基、-(CH2CH2O)x-RA或-(CH2CH(CH3)O)x-RA基，其中x在1-50的范圍內(nèi)，RA是H、C1-C30烷基或C6-C30烷基芳基；
(B)
R3-芳烴-R4
式中，芳烴是苯基、萘基、蒽基或菲基，R3是CH＝CH2或CH3-C＝CH2，R4是H、C1-C30烷基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、Cl、SO3、ORB或COORC，其中RB是H、C1-C30烷基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、或芳基取代的C1-C10烷基，RC是H、C1-C30烷基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、或芳基取代的C1-C10烷基；
式中，R5是H、C1-C30烷基或C6-C20取代的或未取代的芳基；
式中，R6是H、C1-C30烷基或C6-C20取代的或未取代的芳基；
式中，R7是H或C1-C18烷基，R8是H、C1-C18烷基或Cl；
式中，R9和R10獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、或雜環(huán)基；
式中，R11和R12獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、或雜環(huán)基；
式中，R13和R14獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、或雜環(huán)基；
式中，R15是H、C1-C30烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、或雜環(huán)基；
式中，R16是H、C1-C30烷基或C6-C20芳基；
式中，R17和R18獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、或雜環(huán)基；
式中，R19和R20獨(dú)立地是H、C1-C30烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、C5-C30取代的或未取代的環(huán)烷基、或雜環(huán)基。
36.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物包含以下基團(tuán)的殘基的重復(fù)單元C4-C20烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、或甲基丙烯酸或丙烯酸的芳基取代的C1-C10烷基酯衍生物。
37.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物是包含甲基丙烯酸2-乙基己酯單體的殘基的重復(fù)單元的均聚物。
38.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物是包含甲基丙烯酸2-乙基己酯單體的殘基和至少一種其它單體的殘基的重復(fù)單元的共聚物。
39.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物是包含甲基丙烯酸2-乙基己酯單體的殘基和丙烯酸丁酯單體的殘基的重復(fù)單元的共聚物。
40.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)過處理的液態(tài)烴包含約0.1-500ppmw的所述減阻聚合物。
41.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物的溶度參數(shù)在所述液態(tài)烴的溶度參數(shù)的至少約20％內(nèi)。
42.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴是還包含非烴流體和/或非液相的流體混合物的組分，所述流體混合物包含至少約50重量％的所述液態(tài)烴。
43.一種降低重質(zhì)原油湍流通過管道的壓降的方法，所述重質(zhì)原油的API比重小于約26°，瀝青質(zhì)含量至少約為5重量％，所述方法包括
(a)將減阻聚合物加入所述重質(zhì)原油中，其中，所述減阻聚合物包含至少約25,000個(gè)重復(fù)單元；和
(b)使所得的經(jīng)過處理的原油流過所述管道，其中，所述經(jīng)過處理的原油的粘度不小于在用所述減阻聚合物處理之前的所述重質(zhì)原油的粘度。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述重質(zhì)原油的硫含量至少約為1重量％。
45.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述重質(zhì)原油的氮含量至少約為1,300ppmw。
46.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述重質(zhì)原油的金屬含量約為1-2,000ppmw。
47.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物包含至少約50,000個(gè)重復(fù)單元。
48.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述重復(fù)單元包括一種或多種選自下組的單體的殘基甲基丙烯酸2-乙基己酯、苯乙烯或其衍生物、丁二烯或其衍生物、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和它們的組合。
49.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述重復(fù)單元包括一種或多種選自下組的單體的殘基甲基丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸丁酯。
50.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述重質(zhì)原油是還包含水和/或天然氣的流體混合物的組分，所述流體混合物包含至少約50重量％的所述重質(zhì)原油。
51.一種方法，其包括將減阻聚合物加入瀝青質(zhì)含量至少約為3重量％且API比重小于約26°的液態(tài)烴中，從而產(chǎn)生經(jīng)過處理的液態(tài)烴，其中，所述減阻聚合物包含至少約10,000個(gè)重復(fù)單元，并且所述減阻聚合物的溶度參數(shù)至少約為17。
52.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物的溶度參數(shù)約為17.5-23。
53.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的溶度參數(shù)約為17.1-24。
54.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的溶度參數(shù)在所述減阻聚合物的溶度參數(shù)的至少約20％內(nèi)。
55.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的溶度參數(shù)在所述減阻聚合物的溶度參數(shù)的至少4兆帕1/2內(nèi)。
56.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的硫含量至少約為1重量％。
57.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的氮含量至少約為1,300ppmw。
58.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的金屬含量約為1-2,000ppmw。
59.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴包含至少約15重量％的沸點(diǎn)至少約為1,050°F的渣油，并且所述液態(tài)烴的康拉遜殘?zhí)己考s為3.5-45重量％。
60.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴是重質(zhì)原油。
61.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物包含以下基團(tuán)的殘基的重復(fù)單元C4-C20烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、或甲基丙烯酸或丙烯酸的芳基取代的C1-C10烷基酯衍生物。
62.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物是包含甲基丙烯酸2-乙基己酯單體的殘基和至少一種其它單體的殘基的重復(fù)單元的共聚物。
63.一種方法，其包括將減阻聚合物加入瀝青質(zhì)含量至少約為3重量％且API比重小于約26°的液態(tài)烴中，從而產(chǎn)生經(jīng)過處理的液態(tài)烴，其中，所述減阻聚合物包含至少約10,000個(gè)重復(fù)單元，并且所述減阻聚合物的溶度參數(shù)在所述液態(tài)烴的溶度參數(shù)的至少約20％內(nèi)。
64.如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物的溶度參數(shù)在所述液態(tài)烴的溶度參數(shù)的至少約18％內(nèi)。
65.如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物的溶度參數(shù)約為17.5-23。
66.如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的溶度參數(shù)約為17.1-24。
67.如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物的溶度參數(shù)在所述液態(tài)烴的溶度參數(shù)的至少4兆帕1/2內(nèi)。
68.如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的硫含量至少約為1重量％。
69.如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的氮含量至少約為1,300ppmw。
70.如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴的金屬含量約為1-2,000ppmw。
71.如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴包含至少約15重量％的沸點(diǎn)至少約為1,050°F的渣油，并且所述液態(tài)烴的康拉遜殘?zhí)己考s為3.5-45重量％。
72.如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)烴是重質(zhì)原油。
73.如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于，所述重復(fù)單元包括一種或多種選自下組的單體的殘基甲基丙烯酸2-乙基己酯、苯乙烯或其衍生物、丁二烯或其衍生物、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和它們的組合。
74.如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物包含以下基團(tuán)的殘基的重復(fù)單元C4-C20烷基、C6-C20取代的或未取代的芳基、或甲基丙烯酸或丙烯酸的芳基取代的C1-C10烷基酯衍生物。
75.如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于，所述減阻聚合物是包含甲基丙烯酸2-乙基己酯單體的殘基和至少一種其它單體的殘基的重復(fù)單元的共聚物。
全文摘要
一種降低瀝青質(zhì)原油湍流通過管道的壓降的體系。該原油具有高瀝青質(zhì)含量和/或低API比重。通過用高分子量減阻聚合物處理該瀝青質(zhì)原油可以實(shí)現(xiàn)這種壓降的降低，所述減阻聚合物的溶度參數(shù)在該重質(zhì)原油的溶度參數(shù)的約20％內(nèi)。減阻聚合物還可包含具有至少一個(gè)雜原子的單體的殘基。
文檔編號(hào)C10M141/10GK101495606SQ200780028557
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2007年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者S·N·米利根, R·L·約翰斯頓, T·L·博爾登, W·R·德瑞赫, K·W·史密斯, W·F·哈里斯 申請(qǐng)人:科諾可菲力普斯公司