CN104011167A - 抑制烃混合物中蜡的方法和组合物 - Google Patents

Abstract

一种抑制含烃混合物中蜡形成或沉积的方法，所述方法包括使所述混合物与包含至少一种离子液体的组合物接触。所述离子液体优选是聚胺盐衍生物或聚丙二醇衍生物。

Description

抑制烃混合物中蜡的方法和组合物

对相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月21日提交的美国临时申请No.61/578,334的权益，其经此引用并入本文。

发明领域

本发明涉及抑制烃混合物中蜡沉积的方法和组合物，和在一个实施方案中涉及抑制油气生产过程中蜡沉积的方法和组合物。

背景

产自生产井的原油通常含有蜡质组分，它们“冻结”形成蜡晶体，而蜡晶体会附着到管道或导管上和随后堵塞管道。原油中存在的蜡主要由被称作石蜡的链烷烃(C₁₈-C₃₆)和环烷烃(C₃₀-C₆₀)组成。

当原油温度降低时—当油产自深到海洋表面以下的井时会发生，开始在管壁上形成蜡晶体。蜡晶体的尺寸随后继续增大直至覆盖整个内壁。管道的部分堵塞要求额外压力以使烃移动通过管道，和可能最终导致管道的完全堵塞。

发明概述

本发明提供一种抑制含烃混合物中蜡形成或沉积的方法，所述方法包括使所述混合物与包含至少一种离子液体的组合物接触。

本发明进一步提供一种用于抑制烃混合物中蜡形成或沉积的组合物，其包含至少一种离子液体。

本发明还提供一种泡沫受抑制的混合物，其包含水、烃和含至少一种离子液体的组合物。

附图简述

图1显示了实施例1中样品的碳数分布的结果。

发明详述

本发明涉及一种处理产自油气生产井的烃的方法。在这些烃经历的生产、运输和加工步骤的过程中，这些烃倾向于形成和沉积蜡沉积物。本发明通过用包含一种或多种离子液体的组合物处理所述烃而解决这一问题。所述离子液体可以与本领域普通技术人员已知的可用于处理产自烃生产井的烃的附加组分结合。

“离子液体”通常定义为在室温下是液体或按定义具有小于100℃的熔点的熔盐。它们几乎没有蒸气压并表现出高的热稳定性。在本申请中使用术语“离子液体”时，其可适用于上述熔盐或溶解在溶液(水性或其它)中的盐。

离子液体可以由式C⁺A^-表示，其中C⁺是合适的阳离子和A^-是合适的阴离子。

离子液体的一个优选实施方案是聚胺盐衍生物。所述聚胺盐衍生物可以与本领域普通技术人员已知的可用于处理产自烃生产井的烃的附加组分结合。

合适的聚胺盐衍生物的一个实施方案具有通用化学式(I)：

[NH₂(A-NH)_nH]_m pX^q-

其中A是二价任选取代的烃基，n是1-100，m是1-4，q是1-4，p是使得pq＝m的整数，和X^q-是阴离子。

在式(I)中，A优选是二价直链或支链烃基。也就是说，式(I)中的A优选是任选取代的芳族、脂族或脂环族直链或支链二价烃基。更优选地，A是亚芳基、亚烷基或亚烯基，特别是含有4至25个碳原子，更优选6至25个碳原子，更优选8至24个碳原子，更优选10至22个碳原子，最优选12至20个碳原子的亚芳基、亚烷基或亚烯基。

在式(I)的化合物中，基团A中的任选取代基优选选自羟基、卤基或烷氧基，尤其是C_1-4烷氧基。

例如，所述任选取代的烃基A可以合适地选自庚基、辛基、十一烷基、十二烷基、十七烷基、十七烯基、十七碳二烯基、硬脂基、油烯基和亚油基。

本文式(I)中的所述任选取代的烃基A的其它实例包括C_4-8环烷基，如环己基；多环烷基，如衍生自天然存在的酸如松香酸的多环萜烯基；芳基，如苯基；芳烷基，如苄基；和多芳基，如萘基、联苯基、stibenyl和苯基甲基苯基。

在本发明中，式(I)中的所述任选取代的烃基A可含有一个或多个官能团，如羰基、羧基、硝基、羟基、卤基、烷氧基、氨基，优选叔氨基(无N-H键)、氧基、氰基、磺酰基和亚砜基(sulphoxyl)。取代的烃基中的大部分非氢原子通常是碳，杂原子(例如氧、氮和硫)通常仅占所存在的总非氢原子的少数，约为33％或更少。

本领域技术人员会认识到，取代的烃基A中的诸如羟基、卤基、烷氧基、硝基和氰基之类的官能团将取代烃基的氢原子之一，而取代的烃基中的诸如羰基、羧基、叔氨基(-N-)、氧基、磺酰基和亚砜基之类的官能团将取代烃基中的-CH-或-CH₂-部分。

更优选地，式(I)中的烃基A未被取代或被选自羟基、卤基或烷氧基(更优选C_1-4烷氧基)中的基团取代。

在式(I)中，n是1-100。n的范围的下限优选为1，更优选2，再更优选3；n的范围的上限优选为100，更优选60，更优选40，更优选20，再更优选10(即n可选自任何下列范围：1-100，2-100，3-100，1-60，2-60，3-60，1-40，2-40，3-40，1-20，2-20，3-20，1-10，2-10，和3-10)。

合适的聚胺盐衍生物的另一实施方案具有化学式(II)：

[R-NH(CH₂)_jNH₂]_m pX^q-

其中R是二价任选取代的烃基，j是1-100，m是1-4，q是1-4，p是使得pq＝m的整数，和X^q-是阴离子。

在式(II)中，R优选是二价直链或支链烃基。也就是说，在式(II)中，R优选是任选取代的芳族、脂族或脂环族直链或支链二价烃基。更优选地，R是亚芳基、亚烷基或亚烯基，特别是含有4至25个碳原子，更优选6至25个碳原子，更优选8至24个碳原子，更优选10至22个碳原子，最优选12至20个碳原子的亚芳基、亚烷基或亚烯基。

在式(II)的化合物中，基团R中的任选取代基优选选自羟基、卤基或烷氧基，尤其是C_1-4烷氧基。

例如，所述任选取代的烃基R可以合适地选自庚基、辛基、十一烷基、十二烷基、十七烷基、十七烯基、十七碳二烯基、硬脂基、油烯基和亚油基。

本文式(II)中的所述任选取代的烃基R的其它实例包括C_4-8环烷基，如环己基；多环烷基，如衍生自天然存在的酸如松香酸的多环萜烯基；芳基，如苯基；芳烷基，如苄基；和多芳基，如萘基、联苯基、stibenyl和苯基甲基苯基。

在本发明中，式(II)中的所述任选取代的烃基R可含有一个或多个官能团，如羰基、羧基、硝基、羟基、卤基、烷氧基、氨基，优选叔氨基(无N-H键)、氧基、氰基、磺酰基和亚砜基。取代的烃基中的大部分非氢原子通常是碳，杂原子(例如氧、氮和硫)通常仅占所存在的总非氢原子的少数，约33％或更少。

本领域技术人员会认识到，取代的烃基R中的诸如羟基、卤基、烷氧基、硝基和氰基之类的官能团将取代烃基中的氢原子之一，而取代的烃基中的诸如羰基、羧基、叔氨基(-N-)、氧基、磺酰基和亚砜基之类的官能团将取代烃基中的-CH-或-CH₂-部分。

更优选地，式(II)中的烃基R未被取代或被选自羟基、卤基或烷氧基(更优选C_1-4烷氧基)中的基团取代。

在式(II)中，j是1-100。j的范围的下限优选为1，更优选2，再更优选3；j的范围的上限优选为100，更优选60，更优选40，更优选20，再更优选10(即j可选自任何下列范围：1-100，2-100，3-100，1-60，2-60，3-60，1-40，2-40，3-40，1-20，2-20，3-20，1-10，2-10，和3-10)。

式(I)和(II)的化合物中的阴离子X^q-不重要并可以是适合平衡聚胺阳离子的正电荷的任何阴离子(或阴离子的混合物)。

式(I)或(II)的化合物中的阴离子X^q-可以合适地是含硫阴离子，如选自硫酸根和磺酸根阴离子的阴离子。

但是，可能希望保持生产的油气中的低硫含量，因此可根据油气中的硫浓度和/或含有所述一种或多种聚(羟基羧酸)酰胺盐衍生物的油气组合物中的所需硫浓度，可能希望在式(III)的化合物中使用不含硫的阴离子。

因此，式(III)的化合物中的阴离子X^q-也可以是适合平衡聚(羟基羧酸)酰胺阳离子的正电荷的任何不含硫的阴离子(或阴离子的混合物)，如不含硫的有机阴离子或不含硫的无机阴离子。

合适的阴离子的非限制性实例是OH^-，CH^-，NH₃ ^-，HCO₃ ^-，HCOO^-，CH₃COO^-，H^-，B0₃ ^3-，C0₃ ^2-，C₂H₃O₂ ^-，HCO^2-，C₂0₄ ^2-，HC₂O₄ ^-，N0₃ ^-，N0₂ ^-，N^3-，NH₂ ^-，O^2-，0₂ ^2-，BeF₃ ^-，F^-，Na^-，[Al(H₂0)₂(OH)₄]^-，Si0₃ ^2-，SiF₆ ^2-，H₂P0₄ ^-，P^3-，P0₄ ^3-，HP0₄ ^2-，Cl^-，ClO₃ ^-，ClO₄ ^-，ClO^-，KO^-，SbOH₆ ^-，SnCl₆ ^2-，[SnTe₄]^4-，CrO₄ ^2-，Cr₂O₇ ^2-，Mn0₄ ^-，NiCl₆ ^2-，[Cu(C0₃)₂(OH)₂]^4-，AsO₄ ^3-，Br^-，Br0₃ ^-，I0₃ ^-，I^-，CN^-，OCN^-等。

合适的阴离子还可包括衍生自含羧酸基的化合物的阴离子(例如羧酸根阴离子)、衍生自含羟基的化合物的阴离子(例如醇盐，酚盐或烯醇化物阴离子)、氮基阴离子如硝酸根和亚硝酸根、磷基阴离子如磷酸根和膦酸根，或其混合物。

衍生自含羧酸基的化合物的合适的阴离子的非限制性实例包括乙酸根、油酸根、水杨酸根阴离子及其混合物。

衍生自含羟基的化合物的合适的阴离子的非限制性实例包括，酚盐阴离子及其混合物。

在本发明的一个优选实施方案中，阴离子X^q-是选自OH、酚盐基、水杨酸根、油酸根和乙酸根的不含硫的阴离子；阴离子X^q-更优选是OH。

离子液体的另一优选实施方案是式(III)的聚丙二醇衍生物：

其中R₁是羟基、单或多有机胺、或有机醇；R₂和R₃独立地为氢或甲基；m和n是小于100的正整数；p是小于2000的正整数；和k是1-4的正整数。

可以将含离子液体的处理流体注入生产井、注入井、烃生产系统或以本领域普通技术人员已知的任何其它方式注入。处理流体可以在一个或多个位置注入，并可以在不同位置或在不同时刻一起或单独注入大于一种不同的处理流体。

据信，包含离子液体的组合物被有效减少蜡形成和沉积，因为其防止蜡形成并溶解已形成的任何蜡。

如下述示例性实施例中所示，本发明的方法减少或抑制蜡的形成或沉积。

实施例

实施例1比较了使用与二甲苯结合的离子液体相对于使用二甲苯本身对蜡溶解的影响。在这一实验中，将1克蜡沉积物样品压成丸粒。将第一个蜡沉积物放置在10毫升二甲苯中过夜。然后滤出二甲苯(样品1)并使用高温模拟蒸馏进行测试，以测定该液体的碳分布。这可用于量化来自于溶解在该液体中的蜡的重质链烷烃的量。使用10毫升二甲苯和聚胺盐衍生物混合物重复这一试验，其中该混合物为10重量％聚胺盐衍生物。滤出液体(样品2)并使用高温模拟蒸馏进行测试。用二甲苯和聚胺盐衍生物(无任何蜡)(样品3)进行另一高温模拟蒸馏以测定该混合物的基线碳分布。

结果显示在图1中。结果表明，二甲苯和聚胺盐衍生物的混合物溶解更多的蜡，这如样品2中更大量的更高碳数的化合物(蜡链烷烃)所显示。

Claims (17)

1.一种抑制含烃混合物中蜡的形成或沉积的方法，所述方法包括使所述混合物与包含至少一种离子液体的组合物接触。

2.权利要求1的方法，其中所述离子液体选自聚胺盐衍生物和聚丙二醇衍生物。

3.权利要求1的方法，其中所述离子液体包括具有化学式[NH₂(A-NH)_nH]_m pX^q-的聚胺盐衍生物，其中A是二价任选取代的烃基，n是1-100，m是1-4，q是1-4，p是使得pq＝m的整数，和X^q-是阴离子。

4.权利要求1的方法，其中所述离子液体包括具有化学式[R-NH(CH₂)_jNH₂]_m pX^q-的聚胺盐衍生物，其中R是二价任选取代的烃基，j是1-100，m是1-4，q是1-4，p是使得pq＝m的整数，和X^q-是阴离子。

5.权利要求1的方法，其中所述离子液体包括具有下列化学式的聚丙二醇衍生物，

其中R₁是羟基、单或多有机胺、或有机醇，R₂和R₃独立地为氢或甲基，m和n是小于100的正整数，p是小于2000的正整数，和k是1-4的正整数。

6.权利要求1-5任一项的方法，其中将所述离子液体注入井口或注入井中。

7.权利要求1-5任一项的方法，其中将所述离子液体注入输送原油的管线中。

8.一种用于抑制烃混合物中蜡形成或沉积的组合物，其包含至少一种离子液体。

9.权利要求8的组合物，其中所述离子液体选自聚胺盐衍生物和聚丙二醇衍生物。

10.权利要求8的组合物，其中所述离子液体包括具有化学式[NH₂(A-NH)_nH]_m pX^q-的聚胺盐衍生物，其中A是二价任选取代的烃基，n是1-100，m是1-4，q是1-4，p是使得pq＝m的整数，和X^q-是阴离子。

11.权利要求8的组合物，其中所述离子液体包括具有化学式[R-NH(CH₂)_jNH₂]_m pX^q-的聚胺盐衍生物，其中R是二价任选取代的烃基，j是1-100，m是1-4，q是1-4，p是使得pq＝m的整数，和X^q-是阴离子。

12.权利要求8的组合物，其中所述离子液体包括具有下列化学式的聚丙二醇衍生物，

其中R₁是羟基、单或多有机胺、或有机醇，R₂和R₃独立地为氢或甲基，m和n是小于100的正整数，p是小于2000的正整数，和k是1-4的正整数。

13.一种蜡受抑制的混合物，其包含烃和含至少一种离子液体的组合物。

14.权利要求13的混合物，其中所述离子液体选自聚胺盐衍生物和聚丙二醇衍生物。

15.权利要求13的混合物，其中所述离子液体包括具有化学式[NH₂(A-NH)_nH]_m pX^q-的聚胺盐衍生物，其中A是二价任选取代的烃基，n是1-100，m是1-4，q是1-4，p是使得pq＝m的整数，和X^q-是阴离子。

16.权利要求13的混合物，其中所述离子液体包括具有化学式[R-NH(CH₂)_jNH₂]_m pX^q-的聚胺盐衍生物，其中R是二价任选取代的烃基，j是1-100，m是1-4，q是1-4，p是使得pq＝m的整数，和X^q-是阴离子。

17.权利要求13的混合物，其中所述离子液体包括具有下列化学式的聚丙二醇衍生物，

其中R₁是羟基、单或多有机胺、或有机醇，R₂和R₃独立地为氢或甲基，m和n是小于100的正整数，p是小于2000的正整数，和k是1-4的正整数。