瀝青質(zhì)抑制的制作方法
【專利說明】瀝青質(zhì)抑制
[0001] 發(fā)曰月背景
[0002] 本文公開的技術(shù)提供通過使用季銨鹽而用于控制烴流體如原油中的瀝青質(zhì)的組 合物和方法。
[0003] 熟知烴流體如原油或殘油在制備和/或使用期間使瀝青質(zhì)沉積。在原油的實(shí)例 中，瀝青質(zhì)在油藏中發(fā)現(xiàn)的溫度、壓力、組成和環(huán)境條件下在烴流體中保持為穩(wěn)定的膠態(tài)分 散體。然而，當(dāng)例如在從油藏中提取期間溫度或壓力降低時(shí)，很大程度上由于壓力和溫度變 化而導(dǎo)致的組成變化（氣體和其它輕質(zhì)組分的損失）能使瀝青質(zhì)分子聚集或者沉淀出來以 形成瀝青質(zhì)沉積物。瀝青質(zhì)沉積物能夠?qū)е略诤偷貙觾?nèi)或者沿著油通過或儲(chǔ)存的生產(chǎn)和 儲(chǔ)存系統(tǒng)，包括任何管道、導(dǎo)管或儲(chǔ)存容器的任何地方閉塞并最終堵塞。閉塞降低生產(chǎn)率使 得必須機(jī)械地除去沉積物，導(dǎo)致產(chǎn)量損失、停機(jī)時(shí)間和提高的工程成本。
[0004] 在瀝青質(zhì)殘余和重質(zhì)燃料的情況下，瀝青質(zhì)膠體通常由于類似的原因以及由于加 入切割原料或者不同且不相容批次的燃料桶內(nèi)混合而不穩(wěn)定，這可產(chǎn)生不能保持瀝青質(zhì)穩(wěn) 定性的烴環(huán)境。實(shí)踐中通常見到的該實(shí)例是在船轉(zhuǎn)換到低硫燃料以進(jìn)入禁止使用高硫燃料 的區(qū)域時(shí)。改變成低硫燃料可使瀝青質(zhì)不穩(wěn)定，導(dǎo)致管道中的瀝青質(zhì)沉積以及可能堵塞過 濾器等。因此，重要的是有效地將聚集的瀝青質(zhì)分散在本體烴中或者除去和/或抑制瀝青 質(zhì)沉積物的形成以避免原油生產(chǎn)系統(tǒng)中的堵塞。
[0005] 在精煉和其它石油化學(xué)裝置應(yīng)用中的瀝青質(zhì)沉積的情況下，可就地形成已包含瀝 青質(zhì)的烴料流。在這種情況下，瀝青質(zhì)沉積導(dǎo)致在稱為焦化或積垢的過程中形成含碳沉積 物。
[0006] 因此，已知瀝青質(zhì)沉積物能夠?qū)е聦ι婕盁N流體的大量應(yīng)用堵塞，且重要的是除 去或抑制瀝青質(zhì)沉積物的形成以避免油井或管道阻塞。
[0007] 英國專利申請GB 2, 337, 522公開了能夠降低瀝青質(zhì)沉積的羧酸聚合物，其由以 下至少一種形成：(a)烯屬不飽和醇、羧酸或酯，（b)酯中具有極性基團(tuán)的烯屬不飽和羧酸 酯，和（c)烯屬不飽和羧酸酰胺。優(yōu)選的聚合物為（甲基）丙烯酸烷基酯。
[0008] 國際公開WO 01/055281公開了用于瀝青質(zhì)沉積的抑制劑，其使用選自與羧酸反 應(yīng)的多元醇、由縮水甘油醚或環(huán)氧化物形成的酯或醚的化合物。
[0009] 理想的是具有控制烴流體中的瀝青質(zhì)的方法。本技術(shù)提供控制烴流體中的瀝青質(zhì) 的方法以及瀝青質(zhì)控制組合物。
[0010] 發(fā)明概沐
[0011] 提供控制烴流體中的瀝青質(zhì)的方法，所述方法使用季銨鹽。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施方案中，季銨鹽可包括以下組分的反應(yīng)產(chǎn)物：(a)烴基取代?；瘎┖?具有能夠與所述烴基取代?；瘎┛s合的氧或氮原子且進(jìn)一步具有叔氨基的化合物的反應(yīng) 產(chǎn)物；(b)適于將叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施方案中，烴基取代?；瘎┛梢詾榫郛惗∠╃晁峄螋?。聚異丁烯琥珀 酸或酐的聚異丁烯可具有約150至約5000的數(shù)均分子量。
[0014] 在另一實(shí)施方案中，烴基取代?；瘎┛梢詾槎嗔u基羧酸，例如多羥基硬脂酸。
[0015] 在一個(gè)實(shí)施方案中，具有能夠與所述烴基取代?；瘎┛s合的氧或氮原子且進(jìn)一步 具有叔氨基的化合物可以為N，N-二甲基-1，3-二氨基丙烷。
[0016] 在一個(gè)實(shí)施方案中，用于將叔氨基季銨化的季銨化劑可以為硫酸二烷基酯；烷基 鹵；芐基鹵；鹵代乙酸/鹽；烴基取代碳酸酯；烴基取代草酸酯；任選與酸組合的烴基環(huán)氧 化物；及其混合物。
[0017] 在另一實(shí)施方案中，方法可用于具有烴流體總重量的至少0. 01重量％，在一些實(shí) 施方案中達(dá)90重量％的瀝青質(zhì)含量的烴流體中。
[0018] 本公開內(nèi)容的另一方面涉及瀝青質(zhì)控制組合物。該組合物可包含（a)烴流體；和 (b)季銨鹽。季銨鹽可包含：（i)烴基取代?；瘎┖途哂心軌蚺c所述烴基取代?；瘎┛s合的 氧或氮原子且進(jìn)一步具有叔氨基的化合物的反應(yīng)產(chǎn)物；和（ii)適于將叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮 的季銨化劑。在一些實(shí)施方案中，組合物還可任選包含具有潤滑粘度的油。
[0019] 在方法和/或組合物的實(shí)施方案中，烴流體可以為油田產(chǎn)品，例如原油、精煉或石 油化學(xué)工藝流、重餾分或殘余燃料。
[0020] 發(fā)明詳沐
[0021 ] 提供控制烴流體中的瀝青質(zhì)的方法，該方法包括使用包含烴流體和季銨鹽的組合 物。
[0022] 烴流體
[0023] 烴流體可以為油，包括脂族或液體芳族油。烴流體可以為原油、黑油或者來自原油 蒸餾的非揮發(fā)性餾分。烴流體也可以為重質(zhì)燃料，例如重餾分取暖用油或者船用/工業(yè)燃 料油，包括船用燃料。烴流體還可以為在高溫條件下傾向于在表面上形成瀝青質(zhì)和最終焦 炭狀物種的任何石油化學(xué)工藝油。在一個(gè)實(shí)施方案中，烴流體可以為油田產(chǎn)品，例如全井產(chǎn) 品或者井孔中或來自井孔的多相混合物，或者在氣體和/或水至少部分分離以后井源處的 一種，例如油出口餾分。在一個(gè)實(shí)施方案中，烴流體可以為精煉或石油化學(xué)工藝流或者重餾 分或殘余燃料。
[0024] 烴可包含基于烴流體的總重量至少0. 01重量％瀝青質(zhì)，在另一實(shí)施方案中，達(dá)30 重量％瀝青質(zhì)。存在于烴流體中的瀝青質(zhì)的合適范圍的實(shí)例包括至多90重量％或0. 001 重量％至90重量％、0. 01重量％至70重量％或0. 04-50重量％或0. 06-30重量％。在一 個(gè)實(shí)施方案中，瀝青質(zhì)含量可以為基于烴流體的總重量為至多90重量％。一般而言，油頁 巖、柏油或?yàn)r青經(jīng)流體包含較高的瀝青質(zhì)含量。
[0025] 烴流體可進(jìn)一步包含通常以基于烴流體的總重量0重量％至35重量％、0. 5重 量％至30重量％或1重量％至15重量％存在的錯(cuò)；基于經(jīng)流體的總重量，以0重量％至10 重量％存在的氣體或者〇重量％至20重量％的水（或水滴）。在一個(gè)實(shí)施方案中，經(jīng)流體 具有在油與氣體和/或水之間的多個(gè)相。
[0026] 季銨鹽
[0027] 季銨鹽可包括以下組分的反應(yīng)產(chǎn)物：（i)包含至少一個(gè)叔氨基的化合物；和（ii) 適于將化合物（i)的叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑。合適季銨鹽的各種實(shí)施方案描述于本 文中，其各自預(yù)期單獨(dú)或組合使用。
[0028] 季銨鹽可以為以下組分的反應(yīng)產(chǎn)物：（i)至少一種化合物，所述化合物可包括： (a)烴基取代?；瘎┖途哂心軌蚺c?；瘎┛s合的氧或氮原子的化合物的縮合產(chǎn)物，其中縮 合產(chǎn)物具有至少一個(gè)叔氨基；(b)具有至少一個(gè)叔氨基的聚亞烷基取代胺；(c)具有至少一 個(gè)叔氨基的曼尼希反應(yīng)產(chǎn)物，其中曼尼希反應(yīng)產(chǎn)物衍生自烴基取代苯酚、醛和胺；和（ii) 適于將化合物（i)的叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑。季銨化劑可包括硫酸二烷基酯；烷基 鹵；芐基鹵；鹵代乙酸/鹽；烴基取代碳酸酯；烴基取代草酸酯；烴基環(huán)氧化物或者與酸組 合的烴基環(huán)氧化物；及其混合物。
[0029] 下文更詳細(xì)地描述的組分（i) (a)、（i) (b)和（i) (C)的化合物包含至少一個(gè)叔氨 基，且包括可烷基化以在烷基化步驟以后包含至少一個(gè)叔氨基的化合物。在一些實(shí)施方案 中，季銨鹽可以為聚亞烷基氯化物如聚異丁烯氯化物和具有叔胺的化合物的反應(yīng)產(chǎn)物。在 這類實(shí)施方案中，聚異丁烯氯化物為季銨化劑且具有叔胺的化合物為組分（i)。用于這類實(shí) 施方案的組分（i)的合適實(shí)例包括叔胺如三甲胺。
[0030] 季銨鹽的實(shí)例及其制備方法描述于美國專利：4, 253, 980 ;3, 778, 371 ; 4, 171，959 ;4, 326, 973 ;4, 338, 206 ;和 5, 254, 138 中。
[0031] 季銨鹽可在溶劑的存在下制備，所述溶劑可在反應(yīng)完成時(shí)除去或不除去。合適的 溶劑包括但不限于稀釋油、石油石腦油和某些醇。在一個(gè)實(shí)施方案中，這些醇包含至少2 個(gè)碳原子，在其它實(shí)施方案中，至少4、至少6或至少8個(gè)碳原子。在另一實(shí)施方案中，溶劑 可包含2-20個(gè)碳原子、4-16個(gè)碳原子、6-12個(gè)碳原子、8-10個(gè)碳原子，或者恰好8個(gè)碳原 子。這些醇通常具有2-(C 14烷基）取代基，即甲基、乙基或者丙基或丁基的任何異構(gòu)體。合 適醇的實(shí)例包括2-甲基庚醇、2-甲基癸醇、2-乙基戊醇、2-乙基己醇、2-乙基壬醇、2-丙 基庚醇、2-丁基庚醇、2-丁基辛醇、異辛醇、十二醇、環(huán)己醇、甲醇、乙醇、丙-1-醇、2-甲基 丙-2-醇、2-甲基丙-1-醇、丁 -1-醇、丁 -2-醇、戊醇及其異構(gòu)體，及其混合物。在一個(gè)實(shí) 施方案中，溶劑為2-乙基己醇、2-乙基壬醇、2-甲基庚醇或其組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，溶 劑包含2-乙基己醇。
[0032] 琥珀酰亞胺季銨鹽
[0033] 在一個(gè)實(shí)施方案中，季銨鹽可包含以下組分的反應(yīng)產(chǎn)物：（i) (a)烴基取代?；瘎?和具有能夠與所述酰化劑縮合的氧或氮原子的化合物，其中縮合產(chǎn)物具有至少一個(gè)叔氨 基；和（ii)適于將化合物（i)的叔氨基轉(zhuǎn)化成季氮的季銨化劑。
[0034] 用于季銨鹽中的烴基取代?；瘎┌ㄩL鏈烴，通常聚烯烴，與單不飽和羧酸或其 衍生物的反應(yīng)產(chǎn)物。
[0035] 合適的單不飽和羧酸或其衍生物包括：（i) α，β -單不飽和C4-C1。二羧酸如富 馬酸、衣康酸、馬來酸；的衍生物如（i)的酐或C 1-CJf衍生的單-或二酯；（iii) α，β-單不飽和^-心。單羧酸如丙烯酸和甲基丙烯酸；或（iv) (iii)的衍生物，例如（iii) 的C1-C5醇衍生酯。
[0036] 用于制備烴基取代酰化劑的合適長鏈烴包括包含由此處所示通式I表示的烯烴 鍵的任何化合物：
[0037] (R1) (R2)C = C(R3) (CH (R4) (R5)) (I)
[0038] 其中R1、!?2、!?3、R 4和R 5各自獨(dú)立地為氫或烴基基團(tuán)。在一些實(shí)施方案中，R 3、R4或 R5中的至少一個(gè)為包含至少20個(gè)碳原子的烴基基團(tuán)。
[0039] 也可描述為聚烯烴或烯烴聚合物的這些長鏈烴與上述單不飽和羧酸和衍生物反 應(yīng)以形成烴基取代?；瘎：线m的烯烴聚合物包括包含主要摩爾量的C 2-C2。，或者(：2-(：5單 烯烴的聚合物。這類烯烴包括乙烯、丙烯、丁烯、異丁烯、戊烯、1-辛烯或苯乙烯。聚合物可 以為均聚物，例如聚異丁烯，以及這類烯烴中兩種或更多種的共聚物。合適的共聚物包括乙 烯和丙烯、丁烯和異丁烯以及丙烯和異丁烯的共聚物。其它合適的共聚物包括其中次要摩 爾量如1-10摩爾％的共聚物單體SC 4-C18二烯烴的那些。這類共聚物包括：異丁烯和丁二 烯的共聚物；以及乙烯、丙烯和1，4-己二烯的共聚物。
[0040] 在一個(gè)實(shí)施方案中，上文所示式（I)的至少一個(gè)-R基團(tuán)衍生自聚丁烯，即（；烯 烴，包括1-丁烯、2-丁烯和異丁烯的聚合物。C 4聚合物包括聚異丁烯。在另一實(shí)施方案 中，式I的至少一個(gè)-R基團(tuán)衍生自乙烯-α烯烴聚合物，包括乙烯-丙烯-二烯聚合物。 描述乙烯-α烯烴共聚物和乙烯-較低級烯烴-二烯三元聚合物的文件的實(shí)例包括美國 專利：3, 598, 738 ;4, 026, 809 ;4, 032, 700 ;4, 137, 185 ;4, 156, 061 ;4, 320, 019 ;4, 357, 250 ; 4, 658, 078 ;4, 668, 834 ;4, 937, 299