BRPI0710593A2 - copolìmeros úteis como desmulsificadores e clarificadores - Google Patents
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Abstract
<B>COPOLIMEROS úTEIS COMO DESMULSIFICADORES E CLARIFICADORES.<D> A presente invenção refere-se a um copolímero útil como um desmulsificador ou clarificador de água que pode ser preparado por polimerização de pelo menos um monómero aromático tendo uma ou mais ligações duplas polimerizáveis; pelo menos um monómero oleofílico tendo uma ou mais ligações duplas polimerizáveis; pelo menos um monómero ionizável tendo uma ligação dupla polimerizável; e pelo menos um monómero hidrofílico tendo uma ou mais ligações duplas polimerizáveis, sob condições de polimerização suficientes para preparar um copolímero. O copolímero pode, em algumas modalidades, ser preparado e utilizado como um látex.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COPOLÍMEROSÚTEIS COMO DESMULSIFICADORES E CLARIFICADORES".
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
1. Campo da Invenção
A presente invenção refere-se polímeros úteis na obtenção da se-paração de óleo e água e clarificação de água. A presente invenção particular-mente refere-se a tais polímeros que são copolímeros.
2. Descrição da Técnica Anterior
Desmulsificação química é um método conveniente e eficaz emrompimento de água em emulsões de óleo bruto. Desmulsificação pode serimportante na produção de óleo e gás por diversas razões. Uma razão é porque no curso normal de produção do óleo e gás de uma formação subterrânea,em algum ponto quantidades significantes de água podem ser co-produzidascom o óleo e gás. Quando a água é co-produzida como uma emulsão, é geral-mente necessário romper a emulsão antes do transporte do óleo para o merca-do.
A emulsão pode ser uma emulsão natural devido à presença deagentes emulsificantes de ocorrência natural, ou a emulsão pode ser um artefa-to do uso de aditivos ou processos de recuperação. For exemplo, o uso de va-por e injeção cáustica ou processos de combustão, para recuperação in-situdeóleos pesados, pode ser complicado pela produção de emulsões viscosas deóleo, água e argila. Óleo bruto é encontrado no reservatório em associaçãocom gás e salina ou água de formação fresca. Uma emulsão natural pode for-mar-se simplesmente devido ao cisalhamento e a pressão cai na fonte, afoga-dores e válvulas.
Uma solução química para o problema de emulsificação é descritana Patente dos Estados Unidos n- 5.100.582 de Bhattacharyya. Esta referênciadescreve desmulsificadores poliméricos para romper emulsões de água-em-óleo tendo estruturas preparadas usando percentagens variáveis de ácido acrí-lico, ácido metacrílico, acrilato de etila hexila, acrilato de monometila e acrilatode butila como seus constituintes eficazes.
Gastos consideráveis são feitos cada ano para aplicações de tra-tamento de água, tais como coagulantes e floculantes utilizados para clarificaráguas em estado natural para uso potável e industrial. Uma tal aplicação é paraclarificar correntes de processo tal como água em usinas de reciclagem de pa-pel e circuitos de água de lavagem de mineração. Outra aplicação é para clari-ficação de águas efluentes industriais e municipais.
Um método de tais aplicações de clarificação é descrito na Patentedos Estados Unidos n° 6.190.561 de Nagan, em que é descrito que um coagu-Iante cristalóide de zeólito preparado utilizando soluções de silicato de sódioaquoso e aluminato de sódio pode ser utilizdo para clarificar água por particula-dos de coagulação.
Outra solução é descrita na Patente U.S. n° 6.025.426 de Hurlock.Nesse contexto, copolímeros catiônicos hidrofílicos de acrilamida tendo pesosmoleculares elevados são descritos serem úteis como auxiliares de clarificaçãode água em estado natural, rompedores de emulsão e auxiliares de clarificaçãode água de excreção.
Sumário da Invenção
Em um aspecto, a presente invenção é um copolímero útil comoum desmulsificador ou clarificador compreendendo o produto de polimerização:pelo menos um monômero aromático tendo uma ou mais ligações duplas poli-merizáveis; pelo menos um monômero oleofílico tendo uma ou mais ligaçõesduplas polimerizáveis; pelo menos um monômero ionizável tendo uma ligaçãodupla polimerizável; e pelo menos um monômero hidrofílico tendo uma ou maisligações duplas polimerizáveis sob condições suficientes para preparar um po-límero.
Outro aspecto da invenção é um processo para preparar um copo-límero compreendendo polimerizar: pelo menos um monômero aromático tendouma ou mais ligações duplas polimerizáveis; pelo menos um monômero oleofí-lico tendo uma ou mais ligações duplas polimerizáveis; pelo menos um monô-mero ionizável tendo uma ligação dupla polimerizável; e pelo menos um mo-nômero hidrofílico tendo uma tendo uma ou mais ligações duplas polimerizá-veis sob condições suficientes para preparar um polímero.
Em outro aspecto, a presente invenção é um processo para des-mulsificação de um fluido de produção compreendendo misturar um fluido deprodução e o produto de polimerização: pelo menos um monômero aromáticotendo uma ou mais ligações duplas polimerizáveis; pelo menos um monômerooleofílico tendo uma ou mais ligações duplas polimerizáveis; pelo menos ummonômero ionizável tendo uma ligação dupla polimerizável; e pelo menos ummonômero hidrofílico tendo uma ou mais ligações duplas polimerizáveis sobcondições suficientes para preparar um polímero.
Em ainda outro aspecto, a presente invenção é um processo paraclarificar água tendo matéria particulada suspensa nela compreendendo mistu-rar uma suspensão aquosa de matéria particulada com o produto de polimeri-zação: pelo menos um monômero aromático tendo uma ou mais ligações du-plas polimerizáveis; pelo menos um monômero oleofílico tendo uma ou maisligações duplas polimerizáveis; pelo menos um monômero ionizável tendo umaligação dupla polimerizável; e pelo menos um monômero hidrofílico tendo umaou mais ligações duplas polimerizáveis sob condições suficientes para prepararum polímero.
Descrição das Modalidades Preferidas
Em uma modalidade, a presente invenção é um copolímero útilcomo um desmulsificador ou clarificador compreendendo o produto de polime-rização de pelo menos quatro monômeros, pelo menos um componente doqual é um monômero aromático tendo uma ou mais ligações duplas polimerizá-veis. Monômeros aromáticos tendo uma ligação dupla polimerizável incluem osarenos de monoalquenila. Arenos de monoalquenila adequados úteis com ainvenção incluem, porém não estão limitados a: estireno, metilestireno, t-butilestireno, 4-acetoxiestireno, metacrilato de benzila, 4-clorometila estireno, bro-moestireno, e 4-metoxiestireno. Outros monômeros aromáticos adequados con-tendo uma ligação dupla polimerizável incluem, porém não estão limitados a:monometacrilato de poliestireno, (met)acrilato de 9-antracenilmetila, acrilato declorofenila, 4-metacrilóxi-2-hidroxibenzofenona, 2-(2,-metacrilóxi-5'-metilfenil)benzotriazol, (met)acrilato de 2-naftila, (met)acrilato de 2-feniletila,(met)acrilato de fenila, (met)acrilato de 1-pirenilmetila, 9-vinilantraceno, e ben-zoato de vinila. Monômeros aromáticos tendo mais do que uma ligação duplapolimerizável incluem, porém não estão limitados a: divinilbenzeno,(met)acrilato de cinamila, (met)acrilato de 2-cinamoiloxietila.
O segundo componente utilizado para preparar os copolímeros dainvenção é um monômero oleofílico tendo uma ou mais ligações duplas polime-rizáveis. Tais monômeros incluem, porém não estão limitados a butadieno, iso-preno, acetato de vinila, N-cicloexilacrilamida, poli(propileno glicol) monometa-crilato, metil-, etil-, propil-, butil-, t-butil-, pentil-, hexil-, cicloexil-, 2-etialexil-, oc-til-, isodecil-, decil-, lauril-, undecil-, estearil-, ou (met)acrilato de hexadecila,onde (met)acrilato refere-se tanto à série de metacrilato quanto acrilato de mo-nômeros. Os monômeros contendo mais do que uma ligação dupla polimerizá-vel incluem: (met)acrilato de alila, di(met)acrilato butanodiol, di(met)acrilato debisfenol A, di(met)acrilato de 1,6-hexanodiol, e monoestearato de diacrilato depentaeritritol.
O terceiro componente utilizado para preparar os copolímeros dapresente invenção é um monômero ionizável tendo uma ligação dupla polimeri-zável. Estes monômeros, algumas vezes referido como monômeros carrega-dos, têm pelo menos uma ligação de alceno e pelo menos um grupo ionizável,tal como um grupo ácido, amino, ou amônio. Os monômeros representativosincluídos neste grupo são, porém não estão limitados a: ácido (met)acrílico,(met)acrilato 2-(dimetilamino)etila, 2-(dietilamino)etila (met)acrilato, 2- ou 4-vinilpiridina, (met)acrilamida de 3-(dimetilamino)propila, (met)acrilato de 2-carboxietila, (met)acrilato de 2-(diisopropilamino)etila, (met)acrilato de 3-(dimetilamino)neopentila, 1-vinilimidazol, cloreto de metacrilamidopropil trimetilamônio de, e cloreto de acriloiloxietil trimetil amônio de.
O quarto componente utilizado para preparar os polímeros da pre-sente invenção é um monômero tendo uma ou mais ligações duplas polimeri-záveis. Monômeros exemplares neste grupo incluem, porém não estão limita-dos a (met)acrilato de 2-hidroxietila, (met)acrilato de 2-hidroxipropila,(met)acrilato poli(etileno glicol), 4-(met)acriloilmorfolina, (met)acrilato tetraidro-furfurila, N-vinilcaprolactam, 1 -vinil-2-pirrolidona, dimetacrilato etileno glicol, di-metacrilato de poli(etileno glicol), bisacrilamida de Ν,Ν'-metileno, bisacrilamidaΝ,Ν'-etileno, (met)acrilamida isopropila, (met)acrilamida, N-vinil formamida, éterde alil glicidila, acrilamida de Ν,Ν-dialila, maleato de dialila, dialilamina, acrila-mida de Ν,Ν-dietila, fumarato de dietila, glicosídeo de 2-metacriloxietila,(met)acrilato de 2-N-morfolinoetila, (met)acrilato glicidila, e acrilonitrila.
Os copolímeros da presente invenção são preparados com todosos quatro componentes dos monômeros objeto: (1) Monômeros aromáticos; (2)Monômeros oleofílicos; (3) Monômeros ionizáveis; e (4) Monômeros hidrofílicos.As relações dos componentes monômeros pode variar de 40:60 a 95:5, em queos 40 e 95, respectivamente, representam o a soma total do percentual em molda soma dos (1) Monômeros aromáticos e(2) monômeros oleofílicos, e 60 e 5,respectivamente, representam o a soma total do percentual em mol dos (3)monômeros ionizáveis e (4) monômeros hidrofílicos. Cada uma das classes demonômero pode estar presente no copolímero em uma concentração de cercade 0,5 a 98,5 por cento em de mol.
Em uma modalidade da invenção, os monômeros são polimeriza-dos em água sob condições suficientes para preparar um copolímero, porém oscopolímeros desta invenção podem ser preparados com qualquer técnica que éconhecida por alguém versado na técnica para preparar polímeros e copolíme-ros. Métodos utilizados para sintetizar copolímeros incluem, porém não estãolimitados a: polimerização de emulsão, polimerização de microemulsão, polime-rização de miniemulsão, polimerização de solução, polimerização por precipita-ção, polimerização de dispersão, e polimerização de suspensão. Métodos depolimerização que podem ser utilizados para controlar o tipo de copolímero, oupor controle da polidispersidade do peso molecular do copolímero ou criandoblocos dos monômeros dentro do copolímero ou criando dendrímeros, que sãoreferidos como polimerizações de radical livre controlado são abrangidos dentrodesta invenção. Os métodos de polimerização controlada de radical livre po-dem incluir, porém não estão limitados a, ATRP (polimerização de radical detransferência de átomo), RAFT (polimerização por transferência de fragmenta-ção-adição reversa), polimerização mediada por nitróxido, polimerização medi-ada por transferência de iodeto, polimerização aniônica, polimerização catiôni-ca, polimerização por transferência de grupo, polimerização por abertura deanel, e polimerização por crescimento em etapas. Em uma modalidade, o pro-cesso preferido é uma polimerização de emulsão.
Na preparação de dispersões de copolímero aquosas por polimeri-zação de emulsão, distinções são geralmente feitas entre processos em bate-lada, semibatelada, e contínuo, e diferentes métodos de adição dos monôme-ros ao vaso de reação são descritos. Por exemplo, em um processo de semi-batelada a emulsão de monômero é preparada em um vaso de batelada sepa-rado e a emulsão é passada continuamente em um reator de polimerização,onde ela é polimerizada. De acordo com um procedimento geral para um pro-cesso de semibatelada, a corrente de alimentação de emulsão pode compre-ender todos os ingredientes utilizados para a polimerização da emulsão, taiscomo monômeros, água, e aditivos, com a emulsão de monômero aquosa sen-do preparada em um vaso de batelada separado, referido como o tanque dealimentação.
Em outras modalidades da invenção, o copolímero é preparado porum processo contínuo ou um processo de batelada. Em um processo contínuo,os monômeros são misturados e alimentados continuamente no reator enquan-to em um processo de batelada, os monômeros são misturados e reagidos semadição adicional de monômero. Qualquer método de polimerização de emulsãopode ser utilizado com a presente invenção.
O copolímero pode ser preparado utilizando um catalisador ou, nocaso alternativo, o copolímero pode ser preparado utilizando energia térmicapara iniciar a polimerização. Qualquer método de catalização e/ou iniciação dapolimerização de uma dispersão aquosa de monômeros tendo uma ou maisligações duplas polimerizáveis pode ser utilizado com a presente invenção. Porexemplo, os monômeros podem ser aquecidos de cerca de 30°C a cerca de95°C para iniciar a polimerização, ou podem ser conduzidos em temperaturaambiente com o sistema de iniciação apropriado.
Em uma modalidade da invenção, após a polimerização ser com-pletada, pode ser desejável criar uma forma quaternizada do copolímero. Estasituação aplicar-se-ia quando os monômeros de amina fossem escolhidos parao terceiro tipo de monômero. A quaternização pode ser realizada pela adiçãode cloreto de metila, brometo de etila, ou tipos similares de materiais. A inven-ção não está limitada a estes dois materiais e qualquer método de quaterniza-ção conhecido por aqueles versados na técnica de preparação de tais políme-ros e copolímeros pode ser utilizado.
Em outra modalidade da invenção, assim que a polimerização esti-ver completa, pós-reticulação do copolímero pode ser feita para torná-lo maiseficaz em desmulsificação ou clarificação de água. Pós-reticulação pode serrealizada em copolímeros contendo um monômero de ácido, tal como ácidoacrílico ou metacrílico, pela adição do metal divalente ou multivalente, tal comocloreto de zinco, oxido de magnésio, ou um sal de alumínio. A reticulação podetambém ser realizada pela adição do material contendo duas ou mais funciona-lidades de hidroxila, tais como celulose ou etileno glicol, ao copolímero conten-do ácido sob condições acídicas. A adição da poliamina ao polímero acídicocom calor também proveria pos-reticulação. Além disso, também é possívelque uma reação de Adição Michael do poliacrilato ou dialila, tal como monoes-tearato de diacrilato de pentaeritritol ou maleato de dialila, com copolímerosfuncionalizados por amina possa ser feita para iniciar pós-reticulação. A reaçãode Adição de Michael é apropriada para copolímeros que foram sintetizadoscontendo um monômero de amina, tal como metacrilato de 2-(dimetilamino)etila. A invenção não está Iimitda a exatamente este monômero,e é inclusive de todos os monômeros de amina listados como monômeros ioni-záveis apropriados. Outro método para reticulação de copolímeros com baseem amina é pela adição do poliepóxido, poliácido, poliisocianato, ou um poliiso-cianato bloqueado. Estes métodos são exemplares e qualquer reação de reticu-lação conhecida por alguém versado na técnica de preparação de polímeros ecopolímeros a serem úteis podem ser utilizados.
Algumas vezes é necessário formar a emulsão utilizando um mistu-rador ou outros recursos de mistura. Por exemplo, os monômeros podem sermisturados e então uma emulsão mantida utilizando misturadores de pá, mistu-radores estáticos, e ainda misturadores de bico, incluindo bicos de cone sólido,bicos de cone oco, bicos de jato de ventoinha, bicos de jato homogêneo, bicosinjetores, bicos ejetores, bicos em espiral, bicos de jato de impressão, e bicosde dois fluidos ou uma placa defletora emulsificante.Qualquer configuração de reator conhecida por aqueles versadosna técnica de preparação de polímeros de emulsão a serem úteis pode ser uti-lizada com a invenção. Por exemplo, tais reatores incluem, por exemplo, reato-res agitados, cascatas de tanque, e reatores não-agitados, tais como reatoresde tubo.
Quando o copolímero é preparado utilizando um catalisador, emuma modalidade um catalisador de radical livre é utilizado. Iniciadores de poli-merização de radical livre adequados incluem todos aqueles que são capazesde estabelecer uma polimerização de radical livre. Eles podem compreender ouperóxidos, por exemplo, peroxodissulfatos de metal alcalino ou peróxidos orgâ-nicos, ou compostos azo. O uso pode também ser feito de sistemas combina-dos que são compostos de pelo menos um redutor orgânico ou inorgânico epelo menos um peróxido e/ou hidroperóxido, um exemplo sendo hidroperóxidode ferc-butila com o sal de sódio de ácido hidroximetanossulfônico ou peróxidode hidrogênio com ácido ascórbico,
Sistemas catalisadores combinados podem ser utilizados, os quaisincluem uma pequena quantidade do composto de metal que é solúvel no meiode polimerização e cujo componente metálico é capaz de existir em uma plura-lidade de estados de valência, por exemplo, ácido ascórbidco/sulfato de fer-ro(ll)/peróxido de hidrogênio, em que em muitos casos o ácido ascórbico podeser substituído pelo sal de sódio de ácido hidroximetanossulfônico, sulfito desódio, sulfito de hidrogênio de sódio ou bissulfito de sódio e peróxido de hidro-gênio por hidroperóxido de terc- butila ou peroxodissulfatos de álcali e/ou pero-xodissulfato de amônio. Os iniciadores preferidos são os sais de amônio oumetal alcalino de peroxossulfatos ou peroxodissulfatos, especialmente peroxo-dissulfato de sódio ou potássio, e V-50 (2,2'-azobis(2-metilpropionamidina) dii-drocloreto), um inibidor azo. Aquantidadede iniciadorde radical livre utilizado,com base na quantidade total dos monômeros a serem polimerizados, é, emuma modalidade, de 0,1 a 3% em peso. Para polimerização de radical livre con-trolada, o iniciador ou catalisador é dependente do método. A utilização de mé-todos ATRP de polimerização usualmente requer o uso de sais de metal taiscomo, porém não limitados ao, brometo de cobre. A polimerização RAFT é de-pendente do uso do agente adequado para transferência reversível, tal comoditiocarbamato, bem como um iniciador azo tal como AIBN (2,2'-azobis(2-metilpropionitrilo). Um iniciador adequado para uma polimerização aniônica ésec-butil lítio, porém a invenção não é limitada a este iniciador.
Aditivos podem ser usados para preparar os copolímeros da inven-ção. Uma classe de aditivos que pode ser útil com a presente invenção são osdispersantes. Os dispersantes típicos incluem emulsificantes e/ou colóides pro-tetores. Estas substância são comumente utilizadas em quantidades de até20% em peso em algumas modalidades, de 0,5 a 15% em peso e em outrasmodalidades, e de 0,5 a 10% em peso em ainda outras modalidades da inven-ção, com base no peso dos monômeros a serem polimerizados.
Colóides protetores exemplares incluem álcoois polivinílicos, deri-vados de celulose, ou copolímeros com base em vinilpirrolidona. Emulsificantesadequados são, em particular, emulsificantes aniônicos e não-iônicos, tais co-mo mono-, di- e trialquilfenóis etoxilados, etoxilatos de alcanóis de cadeia lon-ga, sais de metal alcalino e sais de amônio de sulfatos de alquila, de monoéste-res sulfúricos com alcanóis etoxilados e alquilfenóis etoxilados, de ácidos al-quilsulfônicos e de ácidos alquilarilsulfônicos.
Emulsificantes não-iônicos que podem ser utilizados incluem emul-sificantes não-iônicos arilalifáticos ou alifáticos, exemplos sendo mono-, di- etrialquilfenóis etoxilados (grau de etoxilação: de 3 a 50, radical alquila: C4-C10),etoxilatos de álcoois de cadeia longa (grau de etoxilação: de 3 a 50, radical al-quila: C8-C36), e também copolímeros em bloco de oxido de polietileno/óxido depolipropileno.
Exemplos de emulsificantes aniônicos adequados são sais de me-tal alcalino e sais de amônio de sulfatos de alquila (radicais alquila: C8-C12), demonoésteres sulfúricos com alcanóis etoxilados (grau de etoxilação: de 2 a 50,radical alquila: C12-C18) e alquilfenóis etoxilados (grau de etoxilação: de 3 a 50,radical alquila: C4-C9), de ácidos alquilsulfônicos (radical alquila: C12-C18) e deácidos alquilarilsulfônicos (radical alquila: C9-C18). Emulsificantes aniônicos a-dequados também incluem éteres bis(ácidos fenilsulfônicos) e seus sais de me-tal alcalino ou sais de amônio.Emulsificantes catiônicos adequados para uso com a presente in-venção incluem haletos de amônio quaternário, por exemplo, cloreto de trimetil-cetilamônio, cloreto de metiltrioctilamônio, cloreto de benziltrietilamônio, oucompostos quaternários de N-(C6-C20)alquil)piridinas, N- (C6-C20)alquil morfoli-nas ou N-(C6-C20)alquil imidazóis, por exemplo, cloreto de N-laurilpiridínio.
Outra classe de aditivos úteis com a invenção são agentes detransferência de cadeia. Os agentes de transferência de cadeia podem ser Ci-teis em algumas modalidades para controlar o crescimento de peso molecular.Agentes de transferência de cadeia opcional incluem mercaptanas tais comomercaptanas de alquila e/ou aril alquila. Exemplos de agentes de transferênciade cadeia específica incluem mercaptano de n-octila, mercaptano de n-dodecila, mercaptano de t-octila, mercaptano de t-dodecila, mercaptano de tri-decila, mercaptano de tetradecila, mercaptano de hexadecila e similares, bemcomo misturas destes.
Os copolímeros da invenção podem ter um peso molecular de mé-dia de número (Mn) na faixa de 5000 a 300,000 dáltons. Em uma modalidade,o copolímero pode ter um peso molecular de média de número (Mn) na faixa de10,000 a 100,000 dáltons. Em ainda outra modalidade, o copolímero pode terum peso molecular de média de número (Mn) na faixa de 10.000 a 75,000 dál-tons.
Os monômeros e dispersantes são, em uma modalidade, introduzi-dos na água para formar uma emulsão antes de ou concomitante com a inicia-ção de polimerização. Quando um iniciador químico é usado, ele pode ser su-prido em uma corrente separada ou misturado concomitantemente com os mo-nômeros no reator.
Na prática da invenção, pelo menos um de cada dos quatro tiposde monômero é utilizado para preparar os copolímeros da invenção.
Os copolímeros da presente invenção são particularmente úteis naprodução de desmulsificação de fluido e clarificação de água. Para os propósi-tos desta invenção, um fluido de produção é freqüentemente a mistura de múl-tiplas fases de hidrocarbonetos, água, materiais inorgânicos solúveis e matériaparticulada produzida a partir de um poço de óleo e gás. Os copolímeros dapresente invenção podem ser usados, opcionalmente em combinação com ou-tros aditivos, para tratar a produção de perfuração de fluido, na superfície emum separador, ou mesmo a jusante do poço de produção para facilitar a sepa-ração do hidrocarboneto da água no fluido de produção para produzir uma fasede hidrocarboneto que pode ser transferido e refinado eficazmente e de modoeconômico. Em outra modalidade, os copolímeros da presente invenção podemser utilizados para perfuração em conjunto com, por exemplo, um desincrusta-dor, para penetrar e romper emulsões na formação de produção para facilitar ofluxo de hidrocarbonetos em uma perfuração de poço de óleo. Os copolímerosda presente invenção podem ser utilizados de qualquer modo conhecido poraqueles versados na técnica de produção de óleo e gás a ser útil.
Em aplicações de clarificação, os copolímeros da presente inven-ção podem ser usados para processos de clarificação ou água de excreçãso.Em uma modalidade, os copolímeros da presente invenção são misturadoscom água de excreção para produzir um floco que pode então ser separado daágua utilizando um dispositivo separador. Em outra modalidade, os copolímerosda presente invenção podem ser adicionados à água de processo para reduzira turvação. Os copolímeros da presente invenção podem ser utilizados dequalquer modo conhecido por aqueles versados na técnica de tratar processo eágua de excreção a ser útil.
Os copolímeros da invenção podem ser desejavelmente utilizadosna forma de látexes. Em uma aplicação, os copolímeros são preparados porpolimerização de emulsão. O látex resultante pode ser utilizado sem tratamentoadicional ou modificação tanto como um desmulsificador quanto um agente declarificação de água.
Os copolímeros da invenção podem também ser preparados emoutros solventes além de água. Qualquer solvente conhecido ser útil por aque-les versados na técnica de preparação de polímero e copolímeros pode ser uti-lizado. Exemplos de tais solventes incluem solventes orgânicos, porém não es-tão limitados a: polivinilpirrolidona, N-metil-2-pirrolidinona (também chamado N-metil-2- pirrolidona), 2-pirrolidona, sulfóxido de dimetila, dimetilacetamida, ácidolático, metanol, etanol, tetraidrofurano, isopropanol, 3-pentanol, n-propanol, gli-cerol, butileno glicol (butanodiol), etileno glicol, propileno glicol, monoglicerídeosmono- e diacilado (tais como caprilato de glicerila), isossorbeto de dimetila,acetona, dimetilformamida, 1,4-dioxano, polietileno glicol (por exemplo, PEG-4,PEG-8, PEG-9, PEG-12, PEG-14, PEG-16, PEG-120, PEG-75, PEG-150), éste-res de polietileno glicol (exemplos tais como PEG-4 dilaurato, dilaurato de PEG-20, isoestearato de PEG-6, palmitoestearato de PEG-8, palmitoestearato dePEG-150), sorbitans de polietileno glicol (tais como isoestearato de sorbitam dePEG-20), éteres de monoalquila de polietileno glicol (exemplos tais como éterdimetílico de PEG-3, éter dimetílico de PEG-4), polipropileno glicol (PPG), algi-nato de polipropileno, butanodiol de PPG-10, éter de glicose de metila de PPG-10, éter de glicose de metila de PPG-20, éter de estearila de PPG-15, dicapra-to/dicaprilato de de propileno glicol, Iaurato de propileno glicol. Outros solventesincluem hidrocarbonetos alifáticos saturados tais como butano, pentano, hexa-no e heptano; hidrocarbonetos cicloalifáticos saturados tais como ciclopentanoe cicloexano; monoolefinas tais como 1-buteno e 2-buteno; hidrocarbonetosaromáticos tais como benzeno e tolueno; hidrocarbonetos halogenados taiscomo cloreto de metileno, clorofórmio, tetracloreto de carbono, tricloroetileno,percloroetileno, 1,2-dicloroetano, clorobenzeno, bromobenzeno e clorotolueno.Entre eles, tolueno e tetraidrofurano são os preferidos. Dois ou mais solventespodem ser usados em combinação.
EXEMPLOS
Os seguintes exemplos são fornecidos para ilustrar a presente in-venção. Os exemplos não se destinam a limitar o escopo da presente invençãoe eles não devem ser desse modo interpretados. Quantidades são em partespor peso ou percentagens de peso, a menos que de outro modo indicado.
Exemplo 1
Um látex é preparado combinando-se quatro monômeros comomostrado na tabela em um funil de gotejamento. O funil de gotejamento é co-nectado a um frasco de base redonda de 250 mL de 3 gargalos tendo um agi-tador e uma manta de aquecimento. O iniciador, água, tensoativo iônico, e ten-soativo não-iônico são adicionados ao frasco e agitados sob uma purga de ni-trogênio durante 30 minutos. Os monômeros no funil de cotejamento são des-gaseificados utilizando uma purga de nitrogênio durante 15 minutos. Na expira-ção dos tempos de purga, a purga de nitrogênio é terminada e 1-octanotiol éadicionado ao frasco de reação, seguido pela adição de aproximadamente 1/3do volume de monômero. Os conteúdos do frasco são aquecidos para 70°C.
Quando os conteúdos do frasco atingem 70°C, lenta adição gota a gota do vo-lume de monômero restante é iniciada. Na conclusão da adição do monômero,os conteúdos do frasco são mantidos a 70°C durante 2,5 horas. O frasco é en-tão resfriado em água gelada para aproximadamente 30°C e o látex é coletadosem filtração.
O copolímero é testado quanto ao peso molecular utilizando GPCcontra padrões de poliestireno. Os resultados são exibidos abaixo na tabela.
O copolímero é utilizado para conduzir uma experiência de campoem uma produção de poço de óleo. Amostras idênticas do copolímero e odesmulsificador sendo utilizado no campo onde o poço é localizado são colo-cados em frascos com amostras do fluído de produção. Os frascos são entãoagitados e deixados descansar. Se o copolímero rompe a emulsão, bem comoou melhor do que o desmulsificador convencional, o copolímero é indicado serbom desmulsificador. Se o copolímero não funciona bem como o desmulsifica-dor convencional, o copolímero é indicado ser um demulsificador fraco.
Exemplos 2-5
O Exemplo 1 é repetido substancialmente identicamente excetoque os reagentes listados na tabela são utilizados. Os resultados são tambémlistados na tabela para estes exemplos.
TABELA
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1. Tensoativo iônico
2. Tensoativo não iônico
3. Iniciador
4. Agente de Transferência de Cadeia
Claims (24)
1. Copolímero útil como um desmulsificadorou clarificador compre-endendo o produto de polimerização:pelo menos um monômero aromático tendo uma ou mais ligaçõesduplas polimerizáveis;pelo menos um monômero oleofílico tendo uma ou mais ligaçõesduplas polimerizáveis;pelo menos um monômero ionizável tendo uma ligação dupla poli-merizável; epelo menos um monômero hidrof ílico tendo uma ou mais ligaçõesduplas polimerizáveis,sob condições de polimerização suficientes para preparar um copo-límero.
2. Copolímero de acordo com a reivindicação 1, em que o monô-mero aromático tendo uma ou mais ligações duplas polimerizáveis é um mono-alquenil areno.
3. Copolímero de acordo com a reivindicação 2, em que o alquenilareno é selecionado do grupo consistindo em estireno, metilestireno, estirenode t-butila, 4-acetoxiestireno, metacrilato de benzila, estireno de 4-clorometila,bromoestireno, 4-metoxiestireno, e misturas dos mesmos.
4. Copolímero de acordo com a reivindicação 1, em que o monô-mero aromático tendo uma ou mais ligações duplas polimerizáveis é seleciona-do do grupo consistindo em: poliestireno monometacrilato, (met)acrilato de 9-antracenilmetila, acrilato de clorofenila, 4-metacrilóxi-2-hidroxibenzofenona, 2-(2,-metacrilóxi-5,-metilfenil)benzotriazol, (met)acrilato de 2-naftila, 2-feniletila(met)acrilato, (met)acrilato de fenila, (met)acrilato de 1 -pirenilmetila, 9-vinilantraceno, benzoato de vinila, divinilbenzeno, (met)acrilato de cinamila,(met)acrilato de 2-cinamoiloxietila e misturas dos mesmos.
5. Copolímero de acordo com a reivindicação 1, em que o monô-mero oleofílico tendo uma ou mais ligações duplas polimerizáveis é seleciona-do do grupo consistindo em: butadieno, isopreno, acetato de vinila, N-cicloexilacrilamida, monometacrilato de poli(propileno glicol), (met)acrilato demetila, (met)acrilato de etila, (met)acrilato de propila, (met)acrilato de butila,(met)acrilato de t-butila, (met)acrilato de pentila, (met)acrilato de hexila,(met)acrilato cicloexila, (met)acrilato 2-etialexila, (met)acrilato de octila,(met)acrilato de isodecila, (met)acrilato decila, (met)acrilato de laurila,(met)acrilato undecila, (met)acrilato de estearila, (met)acrilato de hexadecila, emisturas dos mesmos.
6. Copolímero de acordo com a reivindicação 1, em que o monô-mero oleofílico tendo uma ou mais ligações duplas polimerizáveis é seleciona-do do grupo consistindo em: (met)acrilato de alila, di(met)acrilato de butanodiol,di(met)acrilato de bisfenol A, di(met)acrilato de 1,6-hexanodiol, monoestearatode diacrilato de pentaeritritol, e misturas dos mesmos.
7. Copolímero de acordo com a reivindicação 1, em que o monô-mero ionizável tendo uma ligação dupla polimerizável é selecionado do grupoconsistindo em: ácido (met)acrílico, (met)acrilato de 2-(dimetilamino)etila,(met)acrilato de 2-(dietilamino)etila, 2- ou 4-vinil piridina, (met)acrilamida de 3-(dimetilamino), (met)acrilato de 2-carboxietila, (met)acrilato de 2-(diisopropilamino)etila, (met)acrilato 3-(dimetilamino)neopentila, 1-vinilimidazol,cloreto de trimetil amônio de metacrilamidopropil, cloreto de trimetil amônio deacriloiloxietil, e misturas dos mesmos.
8. Copolímero de acordo com a reivindicação 1, em que o monô-mero hidrofílico tendo uma ou mais ligações duplas polimerizáveis é seleciona-do do grupo consistindo em: (met)acrilato de 2-hidroxietila, (met)acrilato 2-hidroxipropila, (met)acrilato de poli(etileno glicol), 4-(met)acriloilmorfolina,(met)acrilato de tetraidrofurfurila, N-vinilcaprolactam, 1 -vinil-2-pirrolidona, dime-tacrilato de etileno glicol, dimetacrilato de poli(etileno glicol), bisacrilamida deΝ,Ν'-metileno, bisacrilamida de Ν,Ν'-etileno, (met)acrilamida de isopropila,(met)acrilamida, N-vinil formamida, éter de alil glicidila, acrilamida de N1N-dialila, maleato de dialila, dialilamina, acrilamida de Ν,Ν-dietila, fumarato dedietila, glicosídeo de 2-metacriloxietila, (met)acrilato de 2-N-morfolinoetila,(met)acrilato glicidila, acrilonitrila, e misturas dos mesmos.
9. Copolímero de acordo com a reivindicação 1, em que o copolí-mero compreende pelo menos um monômero aromático, pelo menos um mo-nômero olefílico, pelo menos um monômero ionizável e pelo menos um monô-mero hidrofílico e cada classe está presente no copolímero em uma concentra-ção de 0,5 a 98,5 moles percentuais.
10. Copolímero de acordo com a reivindicação 1, em que as condi-ções de polimerização compreendem um processo de polimerização de emul-são.
11. Copolímero de acordo com a reivindicação 1, em que o copolí-mero é preparado por uma polimerização iniciada utilizando um catalisador ouagente de iniciação.
12. Copolímero de acordo com a reivindicação 1, em que o copolí-mero é preparado utilizando a iniciação térmica.
13. Copolímero de acordo com a reivindicação 12, em que a poli-merização é iniciada a uma temperatura de cerca de 30°C a cerca de 95°C.
14. Copolímero de acordo com a reivindicação 1, em que o copolí-mero é preparado em um reator.
15. Copolímero de acordo com a reivindicação 1, em que o copolí-mero compreende o produto de polimerização dos monômeros na presença dodispersante.
16. Copolímero de acordo com a reivindicação 15, em que o dis-persante é selecionado do grupo consistindo em dispersantes não-iônicos, dis-persantes aniônicos, dispersantes catiônicos, e misturas dos mesmos.
17. Copolímero de acordo com a reivindicação 1, em que o copolí-mero compreende o produto de polimerização dos monômeros na presença doagente de transferência de cadeia.
18. Copolímero de acordo com a reivindicação 17, em que o agentede transferência de cadeia é mercaptano n-octila, mercaptano de n-dodecila,mercaptano de t-octila, mercaptano de t-dodecila, mercaptano de tridecila,mercaptano de tetradecila, mercaptano hexadecila, e misturas dos mesmos.
19. Copolímero de acordo com a reivindicação 1, em que o copolí-mero é preparado em água.
20. Copolímero de acordo com a reivindicação 19, em que o copo-límero é um látex.
21. Processo para preparar um copolímero compreendendo polime-rizar:pelo menos um monômero aromático tendo uma ou mais ligaçõesduplas polimerizáveis;pelo menos um monômero oleofílico tendo uma ou mais ligaçõesduplas polimerizáveis;pelo menos um monômero ionizável tendo uma ligação dupla poli-merizável; epelo menos um monômero hidrofílico tendo uma ou mais ligaçõesduplas polimerizáveis,sob condições de polimerização suficientes para preparar um copo-límero.
22. Processo de acordo com a reivindicação 21, em que a polimeri-zação é realizada em água.
23. Processo para desmulsificar um fluido de produção compreen-dendo misturar um fluido de produção e copolímero como definido na reivindi-cação 1.
24. Processo para clarificar água tendo matéria particulada suspen-sa na mesma compreendendo misturar uma suspensão aquosa de matéria par-ticulada com copolímero como definido na reivindicação 1.
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