BRPI0711052A2 - aprimoramento de escoamento de fundo - Google Patents
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Classifications
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Abstract
APRIMORAMENTO DE ESCOAMENTO DE FUNDO.A nresente invenção refere-se a um sistema para redução da perda de carga associada a fluxo turbulento de fluidos através dos dutos localizados em locais remotos (por exemplo, fundo sob o solo e/ou fundo sob o mar). Uma tal redução na perda de carga é obtida pelo transporte de um redutor de arraste através de um longo duto de diâmetro pequeno e posteriormente injetando o redutor de arraste em um fluido hospedeiro no local remoto para preparar um fluido tratado. O fluido tratado é então extraído do local remoto via um duto de produção/transporte. A presença do redutor de arraste no fluido tratado reduz a perda de carga associada ao fluxo através do duto de produção/transporte.
Description
Relatório Descritivo da Patente da Invenção para "APRIMORAMENTO DE ESCOAMENTO DE FUNDO".
Antecedentes da Invenção
1. Campo da Invenção
A presente invenção refere-se em geral a sistemas para a pro-dução de fluidos oriundos de formações subterrâneas. Em um outro aspecto,a invenção envolve a introdução em furos verticais de um redutor de arrasteem um fluido hospedeiro contendo hidrocarboneto (por exemplo, óleo bruto)produzido a partir de uma formação subterrânea.
2. Descrição da Técnica Anterior
Uma variedade de redutores de arraste foi usada no passadopara reduzir a perda de carga associada a um fluxo turbulento de um fluidoatravés de uma tubulação. Sabe-se que polímeros de peso molecular ultra-elevado funcionam bem como redutores de arraste. Em geral, o aumento dopeso molecular e a concentração de polímero no redutor de arraste aumen-tam a eficácia do redutor de arraste, com a limitação de que o polímero pre-cisa ser capaz de se dissolver no fluido hospedeiro. Entretanto, redutores dearraste contendo altas concentrações de polímeros de alto peso moleculargeralmente não podem ser transportados através de linhas pequenas pordistâncias longas, porque a alta viscosidade de tais redutores de arraste re-quer pressões na tubulação inaceitavelmente altas e/ou o tamanho de partí-cula de polímero de tais redutores de arraste pode causar o entupimento dastubulações. Portanto, redutores de arraste não têm sido fornecidos a locaisremotos (por exemplo, subaquáticos ou de fundo) porque o fornecimentoeconômico em tais locais remotos requer tipicamente a passagem por dutoslongos e com diâmetros pequenos.
Sumário da Invenção
Em uma modalidade da presente invenção é fornecido um mé-todo/processo que inclui a etapa de introdução de um redutor de arraste emum fluido hospedeiro por um ponto de injeção localizado pelo menos 170 m(500 pés) abaixo da superfície do solo.
Em uma outra modalidade da presente invenção é fornecido umprocesso para produzir um fluido contendo hidrocarboneto a partir de umaformação subterrânea. O processo inclui as seguintes etapas: (a) transportede um látex redutor de arraste descendentemente para um ponto de injeçãolocalizado pelo menos 170 m (500 pés) abaixo do nível do solo; (b) introdu-ção de tal látex redutor de arraste em tal referido fluido contendo hidrocarbo-neto no tal ponto de injeção para assim formar um fluido tratado compreen-dendo tal látex redutor de arraste e tal fluido contendo hidrocarboneto; e (c)transporte de pelo menos uma porção de tal fluido tratado ascendentementeem direção à superfície do solo.
Em ainda uma outra modalidade da presente invenção é forne-cido um sistema de produção para extrair um fluido de uma formação subter-rânea. O sistema de produção geralmente compreende um poço e um sis-tema de injeção de aditivo. O poço inclui uma tubulação de produção que seestende para dentro da formação subterrânea. O sistema de injeção de adi-tivo inclui uma fonte de aditivo e um caminho de passagem de aditivo. A fon-te de aditivo contém um aditivo compreendendo um redutor de arraste. Ocaminho de passagem de aditivo se prolonga para dentro da formação sub-terrânea e é operável para transportar o aditivo. O caminho de passagem deaditivo inclui uma abertura de descarga para descarregar pelo menos umaporção do aditivo para fora do caminho de passagem. A abertura de descargaestá localizada a pelo menos 170 m (500 pés) abaixo da superfície do solo.
Breve Descrição dos Desenhos
Uma modalidade preferido da presente invenção é descrito emdetalhes abaixo com referência aos desenhos anexos, onde:
a figura 1 é uma representação simplificada de um poço usadopara produzir um fluido oriundo de uma formação subterrânea, na qual o po-ço é equipado com um tubo tratador (treater string) para introdução de umou mais aditivos (inclusive um redutor de arraste) no fluido produzido, antesdo transporte do fluido até a superfície;
a figura 2 é uma representação simplificada de um poço de pro-dução equipado com uma válvula motora operadora ("gas Iift valve") quepermite que aditivos (inclusive um redutor de arraste) escoem descendente-mente no espaço anelar entre o tubo de revestimento e o tubo de produçãodo poço;
a figura 3 é uma representação simplificada de um sistema deprodução offshore que inclui uma variedade de poços submarinos conecta-dos a um coletor (manifold) comum de produção que é ancorado a uma pla-taforma offshore através de uma tubulação de escoamento submarina, parti-cularmente ilustrando uma tubulação umbilical correndo da plataforma off-shore para o coletor de produção;
a figura 4 é uma vista parcial de corte de uma tubulação umbili-cal, particularmente ilustrando os vários dutos elétricos e fluidos contidos natubulação umbilical;
a figura 5 é um diagrama esquemático de uma aparelhagem pa-ra teste de recirculação em Ioop (Engineering Loop Re-circulation Test) usa-do para medir a eficácia de redutores de arraste;
a figura 6 é uma ilustração esquemática de uma aparelhagem deteste empregada para realizar testes de taxa de dissolução em vários redu-tores de arraste;
a figura 7 é uma vista isométrica de um agitador empregado nostestes de taxa de dissolução;
a figura 8 é uma vista de cima do agitador empregado nos testesde taxa de dissolução;
a figura 9 é uma vista lateral do agitador empregado nos testesde taxa de dissolução;
a figura 10 é um gráfico mostrando o efeito que a modificação dolátex inicial tem sobre a constante da taxa de dissolução de hidrocarbonetodo redutor de arraste ao longo de uma faixa de temperaturas;
a figura 11 é um gráfico da constante de taxa de dissolução paravárias formulações de redutor de arraste ao longo de uma faixa de tempera-turas; e
a figura 12 é uma plotagem da redução de arraste na aparelha-gem de teste de recirculação em Ioop (Engineering Loop Re-circulation Test)empregando vários materiais redutores de arraste.Descrição Detalhada do modalidade Preferido
Com referência inicialmente à figura 1, é ilustrado um poço deprodução 20 que é operável para extrair um ou mais fluidos de produção 24a partir de uma formação subterrânea 22. Em uma modalidade da presenteinvenção, o fluido de produção 24 contém pelo menos um fluido contendohidrocarboneto tal como, por exemplo, óleo cru e/ou gás natural. Por exem-plo, o fluido de produção 24 pode conter pelo menos aproximadamente 10,pelo menos aproximadamente 25, ou pelo menos 50 por cento em peso deóleo cru.
O poço 20 geralmente inclui um revestimento externo 26 e umatubulação interna de produção 28 que se estende descendentemente da su-perfície do solo 30 para dentro da formação subterrânea 22. O revestimento26 pode ter uma variedade de perfurações 32 localizadas perto do depósitode fluido de produção 24. Durante a operação do poço de produção 20, ofluido de produção 24 escoa da formação subterrânea 22, através das perfu-rações 32, e para dentro do revestimento 28, de onde ele pode ser extraídoatravés da tubulação de produção 28.
De acordo com uma modalidade da presente invenção, o poçoé equipado com um sistema de injeção de aditivo 34 perfuração abaixo20 que é operável pela introdução de um aditivo 36 para dentro de um fluido deprodução 24 em uma localização abaixo da superfície do solo 30. O aditivo36 contem um redutor de arraste, o qual será descrito em detalhe a seguir.Por exemplo, o aditivo 36 pode conter pelo menos cerca de 10, pelo menoscerca de 50, pelo menos cerca de 75, ou pelo menos cerca de 90 por centoem peso de redutor de pressão. Em uma modalidade, o aditivo 36 consisteessencialmente em um redutor de arraste somente. Em uma outra modali-dade, o aditivo 36 contém o redutor de arraste em combinação com um oumais produtos químicos garantidores de escoamento convencionais. Produ-tos químicos garantidores de escoamento típicos incluem, mas não estãolimitados por inibidores de hidrato, inibidores de corrosão, inibidores de para-fina, inibidores de depósitos, biocidas, desmulsificantes, agentes seqüestran-tes de sulfeto de hidrogênio, agentes seqüestrantes de oxigênio, tratamentosde água, e inibidores de asfalteno. Em uma modalidade, o aditivo 36 com-preende partículas de polímero sólidas na faixa de cerca de 5 a cerca de 75por cento em peso, ou partículas de polímero sólidas na faixa de cerca de 10cerca de 60 ou cento em peso, ou partículas de polímero sólidas na faixa decerca de 15 a cerca de 45 por cento em peso. Quando o aditivo 36 é intro-duzido no fluido de produção 24, pelo menos cerca de 50 por cento em pe-so, pelo menos cerca de 75 por cento em peso, ou pelo menos 95 por centoem peso de partículas de polímero sólidas estão dissolvidas no fluido deprodução 24. A quantidade de redutor de arraste injetado pode ser expressaem termos de concentração de polímero redutor de arraste componente lí-quido contendo hidrocarboneto do fluido produzido. A concentração de polí-mero redutor de arraste no componente líquido contendo hidrocarbonetopode se situar na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 100 ppm em peso, ou nafaixa de cerca de 0,5 a cerca de 50 ppm em peso, ou na faixa de cerca de 1a cerca de 20 ppm em peso, ou na faixa de 1 a 5 ppm em peso.
O sistema de injeção de aditivo 34 geralmente inclui pelo menosuma fonte de aditivo 38, uma bomba de adição 40, e um duto de injeção deaditivo 42. O duto de injeção 42 se estende descendentemente através deum caminho de passagem (por exemplo, um ângulo ou espaço anelar) defi-nido entre o revestimento 26 e a tubulação 28. O duto de injeção 42 incluipelo menos uma saída 44 para descarregar aditivo 36 para dentro do fluidode produção 24. Na modalidade ilustrado na figura 1, o aditivo 36 é introdu-zido no fluido de produção 24 em um local de injeção dentro do revestimento26 e fora da tubulação 28. Alternativamente ou adicionalmente, o aditivo 36pode ser introduzido no fluido de produção 24 por fora do revestimento 28e/ou por dentro da tubulação 28.
Depois de o aditivo 36 ter sido descarregado no fluido de produ-ção 24, o fluido resultante combinado/tratado 46 é transportado ascenden-temente através da tubulação de produção 28 até ou próximo à superfície dosolo 30. Quando a pressão natural do fluido de produção 24 em uma forma-ção subterrânea 22 é insuficiente para causar o escoamento ascendente dofluido tratado 46 através da tubulação de produção 28 até ou próximo à su-perfície do solo 30, um meio de extração 48 é empregado para bombear flui-do tratado 46 ascendentemente através da tubulação de produção 28. Naprática, o meio de extração 48 pode assumir uma variedade de formas co-nhecidas por aqueles especialistas na técnica, inclusive a de uma bomba defundo ou uma elevação por gás.
Depois de ter sido trazida até ou próximo à superfície do solo 30,o fluido tratado 46 pode então ser transportado através do oleoduto 50. Afigura 1 mostra o oleoduto 50 como sendo um oleoduto acima da superfície.Alternativamente, o oleoduto 50 pode ser um oleoduto enterrado. O fluidotratado 46 pode ser transportado através do oleoduto 50 por uma distânciade pelo menos cerca de 1600 metros (1 milha), ou pelo menos cerca de 16km (10 milhas), ou pelo menos 160 km (100 milhas). Como o fluido tratado46 contém um redutor de arraste, a perda de carga associada com o escoa-mento do fluido tratado 46 através da tubulação de produção 28 e do oleodu-to 50 é reduzida relativamente à perda de carga que estaria associada como escoamento do fluido de produção 24 não tratado.
Em uma modalidade da presente invenção, pelo menos umaporção do aditivo 36 é introduzida no fluido de produção 24 em um local deinjeção que está em uma distância substancial abaixo da superfície do solo30. Por exemplo, o local de injeção pode estar pelo menos a cerca de 170 m(500 pés), ou pelo menos a cerca de 350 m (1000 pés), ou pelo menos acerca de 700 m (2000 pés) abaixo da superfície do solo. Portanto, o duto deinjeção 42 pode ter um comprimento de pelo menos cerca de 170 m (500pés), ou pelo menos cerca de 350 m (1000 pés), ou pelo menos cerca de700 m (2000 pés). O diâmetro interno médio ou duto de injeção 42 pode serde cerca de 5 cm (2,5 pol.) ou menos, cerca de 2,5 cm (1 pol.) ou menos,cerca de 1 cm (0,5 pol.) ou menos, ou mesmo cerca de 0,6 cm (0,25 pol.) oumenos.
Em uma modalidade da presente invenção, o aditivo de fundopode incluir um redutor de arraste que é capaz de ser transportado atravésde um duto de injeção longo com um diâmetro interno pequeno. O redutor dearraste empregado na presente invenção pode ser um látex redutor de arras-te compreendendo um polímero de alto peso molecular dispersado em umafase aquosa contínua. O polímero do látex redutor de arraste pode ser pre-parado por polimerização por emulsão de uma mistura de reação compreen-dendo um ou mais monômeros, uma fase contínua, pelo menos um agentetensoativo, e um sistema de injeção. A fase contínua geralmente compreen-de pelo menos um componente selecionado do grupo que consiste em água,líquidos orgânicos polares, e suas misturas. Quando água é o constituinteselecionado da fase contínua, então a mistura de reação também podecompreender pelo menos um entre solvente e tampão.
O monômero empregado na formação do polímero de alto pesomolecular pode incluir, mas não está limitado a, um ou mais dos monômerosselecionados do grupo que consiste de:
<formula>formula see original document page 8</formula>
em que Ri é H ou um radical C1-C10 alquila, mais preferentemente Ri é H, CH3, ou C2H5, e R2 é H ou um radical C1-C30 alquila, mais preferentementeR2 é um radical C4-Cie alquila, e é mais preferentemente representado pelafórmula
<formula>formula see original document page 8</formula>
(B)
em que R3 é CH=CH2 ou CH3-C=CH2 e R4 é H ou um radical C1-C30 alquila,mais preferentemente R4 é H ou um radical C4-C18 alquila, um anel fenilacom 0 - 5 substituintes, um anel naftila com 0 - 7 substituintes, ou um anelpiridila com 0 - 4 substituintes;(C) <formula>formula see original document page 9</formula>
onde R5 é H ou um radical C1-C30 alquila, e preferivelmente R5 é um radicalC4-C18 alquila;
<formula>formula see original document page 9</formula>
(D) <formula>formula see original document page 9</formula>
em que R6 é H ou um radical C1-C30 alquila, e preferivelmente R6 é um radi-cal C4-C18 alquila;
(E) <formula>formula see original document page 9</formula>
onde R7 é H ou um radical C1-C18 alquila, mais preferivelmente R7 é H ou umradical C1-C6 alquila, e R8 é H ou um radical C1-C18 alquila, mais preferivel-mente R8 é H ou um radical C1-C6 alquila, e mais preferivelmente R8 é H ouCH3, também, os H2's nos carbonos 1 e 4 mostrados acima poderiam sersubstituídos por radicais CrCi8 alquila ou radicais C1-C6 alquila;
(F) maleatos tais como
<formula>formula see original document page 9</formula>
em que R9 e R10 são independentemente H, radicais C1-C30 alquila, arila,cicloalquila, ou heterociclila;
(G) fumaratos tais como
<formula>formula see original document page 9</formula>
em que R13 e R14 são independentemente H, radicais C1-C30 alquila, arila,cicloalquila, ou heterociclila;
(I) maleimidas tais como
<formula>formula see original document page 10</formula>
em que R15 é H1 um radical C1-C3O alquila, arila, cicloalquila, ou heterociclila;
Em uma modalidade, monômeros de fórmula (A) são preferidos,monômeros de metacrilato de fórmula (A), e mais especialmente monômerosde metacrilato de 2-etil hexila de fórmula (A).
O agente tensoativo empregado na mistura de reação pode in-cluir pelo menos um agente tensoativo alto HLB aniônico ou não-iônico. Otermo "número HLB" se refere ao equilíbrio hidrófilo - lipófilo de um agentetensoativo em uma emulsão. O número HLB é determinado pelo métododescrito por W.C. Griffin em J. Soc. Cosmet. Chem., 1, 311 (1949) e J. Soe.Cosmet. Chem., 5, 249 (1954), que é incorporada aqui por referência. Con-forme empregado aqui, o termo "número HLB" denotará um número HLB de7 ou mais. O número HLB de agentes tensoativos para emprego com a for-mação da mistura de reação pode ser de pelo menos cerca de 8, cerca de10, ou 12.
Exemplos de agentes tensoativos aniônicos de alto HLB incluemsulfatos de alquila, éter sulfatos de alquila, sulfossuccinatos de dialquila, fos-fatos de alquila, sulfonatos de alquil arila, e sarcosinatos, de alto HLB. E-xemplos comerciais de agentes tensoativos aniônicos de alto HLB incluemlauril sulfato sódio (disponível como RHODAPON® LSB da Rhodia Incorpora-ted, Cranbury, NJ), sulfossuccinato de dioctila sódio (disponível como AE-ROSOL® OT da Cytec Industries, Inc., West Paterson, NJ), sal de sódio depolifosfato de 2-etil hexila (disponível de Jarchem Industries Inc., Newark,NJ), sulfonato de sódio dodecilbenzeno (disponível como NORFOX® 40 deNorman, Fox & Co., Vernon, CA), sódio Iauroilsarcosinic (disponível comoHAMPOSYL® L-30 de Hampshire Chemical Corp., Lexington, MA).
Exemplos de agentes tensoativos não-iônicos de alto HLB inclu-em ésteres de sorbitano, ésteres de ácido graxo PEG, ésteres de glicerinaetoxilados, aminas graxas etoxiladas, ésteres de sorbitano etoxilados, agen-tes tensoativos em bloco de oxido de etileno/ óxido de propileno, ésteres deálcool/ ácidos graxos, ácidos graxos etoxilados, óleos de mamona etoxila-dos, ésteres de glicerina, etoxilatos de álcool linear, e etoxilatos de alquilfenol, de alto HLB. Exemplos comerciais de agentes tensoativos não-iônicosde alto HLB incluem nonil fenóxi e octil fenóxi poli(etilenóxi) etanóis (disponí-veis como IGEPAL® séries CA e CO, respectivamente da Rhodia, Cranbury,NJ), álcoois primários C8 a C18 etoxilados (tais como RHODASURF® LA-9da Rhodia Inc., Cranbury, NJ), etoxilatos de álcool secundário C11 a C15(disponíveis como TERGITOL® séries 15-S, incluindo 15-S-7, 15-S-9, 15-S-12, da Dow Chemical Company, Midland, Ml), ésteres de polioxietileno sorbi-tano ácidos graxos (disponíveis como a série de agentes tensoativos TWE-EN® da Uniquema, Wilmington, DE), oleil éter de óxido de polietileno (25)(disponível como SIPONIC® Y-500-70 da Americal Alcolac Chemical Co.,Baltimore, MD), álcoois de alquil arila poliéter (disponíveis como TRITON®série X, incluindo X-100, X-165, X-3-5, e X-405 da Dow Chemical Co., Mi-dland, Ml).
O sistema de iniciação para uso na mistura de reação pode serqualquer sistema adequado para gerar radicais livres necessários para facili-tar a polimerização por emulsão. Iniciadores possíveis incluem persulfatos(por exemplo, persulfato de amônio, persulfato de sódio, persulfato de po-tássio), peróxi persulfatos, e peróxidos (por exemplo, hidroperóxido de terc-butila) usados sozinhos ou em combinação com um ou mais componentesredutores e/ou aceleradores. Possíveis componentes de redução incluem,mas não estão limitados a bissulfitos, metabissulfitos, ácido ascórbico, ácidoeritórbico, e formaldeído sulfoxilato de sódio. Possíveis aceleradores inclu-em, mas não estão limitados a, qualquer composição contendo um metal detransição com dois estados de oxidação tais como, por exemplo, sulfato fer-roso e sulfato de amônio ferroso. Alternativamente, técnicas de iniciaçãotérmica e de radiação podem ser empregadas para gerar radicais livres.
Quando água é usada para formar a mistura de reação, a águapode ser uma água purificada, tal como água destilada ou água desionizada.Entretanto, a fase contínua da emulsão também pode compreender líquidosorgânicos polares ou soluções aquosas de líquidos polares orgânicos, taiscomo aqueles listados abaixo.
Conforme previamente notado, a mistura de reação pode incluiropcionalmente pelo menos um solvente e/ou um tamponador. Pelo menosum solvente pode ser um solvente orgânico, tal como um solvente de hidro-carboneto (por exemplo, pentano, hexano, heptano, benzeno, tolueno, xileno),um solvente halogenado (por exemplo, tetracloreto de carbono), um glicol(por exemplo, etileno glicol, propileno glicol, glicerina), um éter (por exemplo,dietil éter, diglima, poliglicóis, glicol éteres). Em um modo de execução, osolvente é um solvente de hidrocarboneto, tal como tolueno. O tamponadorpode compreender qualquer tamponador que é compatível com o sistema deiniciação tal como, por exemplo, tamponadores de carbonato, fosfato e/ouborato.
Na formação da mistura de reação, o monômero, água, pelomenos um agente tensoativo, e opcionalmente pelo menos um solvente, po-dem ser combinados sob uma atmosfera substancialmente livre de oxigênioque é mantida a menos do que cerca de 1000 ppm/p do que cerca de 100ppm/p de oxigênio. A atmosfera livre de oxigênio pode ser mantida por purgacontínua do recipiente de reação com um gás inerte tal como nitrogênio e/ouargônio. A temperatura do sistema pode se manter a um nível do ponto decongelamento da fase contínua até cerca de 60°C, ou de cerca de O0C atécerca de 45°C, ou de O0 C até 30°C. A pressão do sistema pode ser mantidana faixa de cerca de 0,34 até 7 bara (5 até 100 psia), ou cerca de 0,7 atécerca de 1,7 bara (10 até cerca de 25 psia), ou cerca da pressão atmosféri-ca. Entretanto, pressões mais elevadas de até cerca de 21 bara (300 psia)podem ser necessárias para polimerizar certos monômeros, tais como diole-finas. A seguir, uma solução tampão pode ser adicionada, se requisitado,seguido por adição do sistema de iniciação, tanto todos imediatamente ou aolongo do tempo. A reação de polimerização é realizada por uma quantidadesuficiente de tempo para obtenção de pelo menos 90 por cento de conver-são em peso dos monômeros. Tipicamente, este período de tempo está nafaixa de entre cerca de 1 até cerca de 10 horas, ou 3 até 5 horas. Durante apolimerização, a mistura de reação pode ser continuamente agitada.
A tabela que se segue estabelece faixas aproximadas amplas eestreitas para as quantidades de ingredientes presentes na mistura de rea-ção.
<table>table see original document page 13</column></row><table>
A reação de polimerização por emulsão rende uma composiçãode látex inicial compreendendo uma fase dispersa de partículas sólidas euma fase líquida contínua. O látex inicial pode ser uma dispersão coloidalestável compreendendo uma fase dispersa de partículas de polímero comalto peso molecular e uma fase contínua compreendendo água. As partícu-las coloidais podem se formar na faixa de cerca de 10 até cerca de 60 porcento em peso do látex inicial, ou na faixa de 40 até 50 por cento em pesodo látex inicial. A fase contínua pode compreender água, pelo menos umagente tensoativo de alto HLB1 pelo menos um solvente (se presente), euma solução tampão se necessário. Água está compreendida na faixa decerca de 20 até 80 por cento em peso do látex inicial, ou cerca de 40 atécerca de 60 por cento em peso do látex inicial. O agente tensoativo de altoHLB está na faixa de cerca de 0,1 até cerca de 10 por cento em peso do lá-tex inicial, ou de 0,25 até 6 por cento em peso do látex inicial. Conforme no-tado na tabela acima, a solução tampão está presente em uma quantidadenecessária para alcançar o pH requisitado para iniciação da reação de poli-merização e é dependente do iniciador. Tipicamente, o pH requisitado parainiciar uma reação está na faixa de 6,5 até 10.
O polímero da fase dispersa pode ter um peso molecular médio(Mw) de pelo menos 1 χ 10 6 g/mol, ou pelo menos cerca de 2 χ 106 g/mol, oupelo menos 5 χ 106 g/mol. As partículas coloidais podem ter um tamanho departícula médio de menos do que cerca de 10 microns, menos do que cercade 1000 nm (1 mícron), na faixa de cerca de 10 até cerca de 500 nm, ou nafaixa de 50 até 250 nm. Pelo menos cerca de 95 por cento em peso das par-tículas coloidais podem ser maiores do que cerca de 10 nm e menores doque cerca de 500 nm. Em pelo menos cerca de 95 por cento em peso aspartículas podem ser maiores do que cerca de 25 nm e menores do que cer-ca de 250 nm. O polímero da fase dispersa pode exibir pouca ou nenhumaramificação ou reticulação. A fase contínua pode ter um pH na faixa de cercade 4 até cerca de 10, ou de cerca de 6 até cerca de 8, e contém poucos cá-tions multivalentes, se os contiver.
Para o polímero funcionar como um redutor de arraste, o políme-ro deveria dissolver ou ser substancialmente solvatado no fluido produzido(por exemplo, óleo bruto e/ou água). A eficácia das partículas poliméricas dealto peso molecular como redutores de arraste, quando adicionadas direta-mente ao fluido produzido, é grandemente dependente da temperatura dofluido produzido. Por exemplo, a baixas temperaturas, o polímero dissolve nofluido produzido a uma menor taxa, portanto, uma menor redução de arrastepode ser conseguida. Entretanto, quando a temperatura do fluido produzidoestá acima de cerca de 30° C, ou acima de 40°C, o polímero é mais rapida-mente solvatado e consegue-se uma apreciável redução do arraste. Con-forme mostrado nos exemplos abaixo, pode ser possível conseguir umamaior redução de arraste em uma faixa de temperaturas maior, modificandoo látex inicial através da adição de um agente tensoativo de baixo HLB e/ouum solvente. O látex modificado resultante pode ser fornecido em um siste-ma de pacote único onde as propriedades de redução de arraste do políme-ro estão disponíveis para o fluxo de fluido produzido em um período de tem-po muito mais rápido.
De acordo com um modo de execução da presente invenção, olátex inicial pode ser modificado para aumentar a taxa de dissolução do po-límero. Tal modificação também pode fornecer uma dispersão coloidal está-vel que não significativamente floculará ou aglomerará ao longo do tempo,assegurando assim que o látex não se tornará totalmente quebrado ou inver-tido. O látex modificado pode ser formado por adição de pelo menos um a-gente tensoativo de baixo HLB e/ou pelo menos um solvente para o látexinicial. Em um modo de execução, o látex inicial pode ser modificado amboscom um agente tensoativo HLB e um solvente. Conforme usado aqui, "debaixo HLB" deve denotar um número de HLB menor do que 7. O agente ten-soativo de baixo HLB menor do que cerca de 6, menor do que cerca de 5, ouna faixa de cerca de 1 até 4.
Agentes tensoativos de baixo HLB apropriados exemplares, in-cluem ésteres de sorbitano de baixo HLB, ésteres de ácido PEG graxo, éste-res de glicerina etoxilados, aminas graxas etoxiladas, ésteres de sorbitanoetoxilados, oxido de etileno em bloco/ agente tenso -ativo oxido de propileno,álcool/ésteres de ácido graxo, álcoois etoxilados, ácidos graxos etoxilados,óleos de mamona alcoxilados, ésteres de glicerina, etoxilatos de álcool line-ar, etoxilatos de alquil fenol, e emulsificantes poliméricos solúvel em óleo taiscomo sal/amida ou misturas de sal/amidas de poliisobutileno anidrido succí-nico copolímero de dietanol amina (PIBSA), e Hypermer B-206, e suas misturas.
Exemplos comerciais de agentes tensoativos de baixo HLB nãoaniônicos apropriados incluem trioleato de sorbitano (disponível comoSPAN® 85 da Uniqema, Wilmington1 DE), triestearato de sorbitano (disponí-vel como SPAN® 65 da Uniqema, Wilmington, DE), sesquioleato de sorbita-no (disponível como LUMISORB® SSO da Lambent Technologies, Skokie,IL), monooleato de sorbitano (disponível como ALKAMULS® SMO da RhodiaInc., Cranbury, NJ), monoestearato de sorbitano (dsponível como SPAN® 60da Uniqema, Wilmington, DE), éster de ácido etileno glicol graxo (disponívelna MONOSTRIOL® 60 da Uniqema, Wilmington, DE), Barcelona, Espanha),dioleato de polietileno glicol (tal como ALKAMULS® 600 DO da Rhodia Inc.,Cranbury, NJ) monoestearato de propileno glicol (disponível como MONOS-TRIOL® PR-A da Undesa, Barcelona, Espanha), monoestearato de glicerol(disponível como KEMFLUID® 203-4 da Undesa, Barcelona, Espanha), salde amida de poliisobutileno anidrido succínico copolímero de amina dietanol(disponível como LUBRIZOL® 2700, da The Lubrizol Corporation, Wickliffe,OH), e agentes tensoativos poliméricos hidrófobos proprietários (tais comoHYPERMER® B-206 da Uniqema, Wilmington, DE).
A quantidade de pelo menos um agente tensoativo de baixo HLBrequisitada para modificar o látex inicial depende da taxa de dissolução de-sejada para o polímero, bem como da quantidade de diluente empregadapara fornecer a flexibilidade necessária para ajustar a taxa de dissolução àscondições do oleoduto. A formulação finalizada (por exemplo, o redutor dearraste do látex modificado) pode conter na faixa de cerca de 1 até cerca de95 por cento em peso do agente tensoativo de baixo HLB, ou na faixa decerca de 1 até cerca de 50 por cento em peso do agente tensoativo de baixoHLB, ou na faixa de cerca de 1 até cerca de 30 por cento em peso do agentetensoativo de baixo HLB, ou na faixa de 1 até 25 por cento em peso do a-gente tensoativo de baixo HLB.
Solventes apropriados para uso na formação do látex modificadoredutor de arraste incluem solventes aromáticos (tais como benzeno, tolue-no, xileno, etilbenzeno, dibenziltolueno, benziltolueno, butilxileno, difenileta-no, diisopropilbifenila, triisopropilbifenila, etc.), solventes aromáticos parcial-mente ou totalmente hidrogenados (tais como tetrahidronaftalenos ou deca-hidronaftalenos), glicóis (tais como etileno glicol, propileno glicol, butilenoglicol, hexileno glicol, poliglicóis tais como dietileno glicol, trietileno glicol,polietileno glicol, polipropileno glicol e copolímeros em bloco de oxido depropileno oxido de etileno, éteres glicol, butil éter polipropileno glicol, butiléter etileno glicol, metil éter propileno glicol, butil éter propileno glicol, feniléter propileno glicol, metil éter dietileno glicol, metil éter dipropileno glicol,metil éter trietileno glicol), ésteres (tais como formiato de butila, acetato deetila, ésteres lactato), solventes contendo nitrogênio (tais como dimetilfor-mamida), álcoois alifáticos e aromáticos (tais como metanol, etanol, isopro-panol, álcool hexílico, álcool 2-etilhexílico, álcool benzílico, álcool tetrahidro-furfurílico), cetonas (tais como acetona, metil etil cetona, metil isobutil ceto-na, metil isoamil cetona, ciclohexanona), solventes contendo enxofre (taiscomo sulfóxido de dimetila), tetrahidrofurano, haletos de alquila (tais comocloreto de metileno, 1,1,1-tricloroetano, percloroetileno), e suas combina-ções. Mais preferidos são glicóis de baixo peso molecular contendo um pesomolecular menor do que cerca de 1000, ou contendo um peso molecular nafaixa de cerca de 100 até cerca de 600, ou na faixa de 200 até 500. Polieti-leno glicol contendo um peso molecular de cerca de 200 também pode serusado.
A quantidade de solvente requisitada depende da taxa de disso-lução desejada para o polímero. A quantidade mínima de solvente é aquelaque é necessária para fornecer a taxa de dissolução mínima desejada no(s)duto(s) que carrega(m) o fluido tratado para maximizar a quantidade do po-límero de redução do arraste ativo. O látex redutor de arraste modificadopode conter na faixa de cerca de 1 até cerca de 95 por cento em peso dosolvente, ou na faixa de cerca de 10 até cerca de 30 por cento em peso dosolvente, ou na faixa de 15 até 25 por cento em peso do solvente.
A modificação do látex inicial pode ser conseguida através deuma simples operação de misturação. A misturação pode ser realizada u-sando um misturador simples elevado, ou os materiais podem ser medidos eproporcionalmente alimentados a um misturador contínuo ou estático, de-pendendo da viscosidade dos materiais selecionados para a modificação.Tem sido observado que a ordem da adição dos materiais de modificaçãoum efeito na facilidade de preparação no caso de materiais que têm uma altaviscosidade. Nesta situação, é geralmente mais fácil adicionar o solventeprimeiro seguido pelo agente tensoativo e por fim o látex. Entretanto, namaioria dos casos, a ordem de adição não parece ter um impacto nas pro-priedades da mistura acabada. A misturação pode ocorrer a uma temperatu-ra de cerca de 5 até cerca de 60°C ou na faixa de 15 até 30°C, em torno decerca da pressão atmosférica. Se um agente tensoativo com alta viscosida-de é usado, um misturador de dispersão pode ser empregado tal como a-queles usados para preparar dispersões de pigmento. O tempo de mistura-ção depende grandemente da viscosidade dos materiais sendo empregados.Misturas de baixa viscosidade podem ser preparadas dentro de minutos,entretanto misturas de agentes tensoativos de elevada viscosidade podemrequisitar períodos de misturação extensos.
O peso molecular do polímero do látex inicial não é substancial-mente afetado pela adição de pelo menos um agente tensoativo de baixoHLB modificador e pelo menos o um solvente. Os tamanhos de partícula daspartículas coloidais são geralmente os mesmos que no látex inicial, entretan-to, é possível que algum inchaço das partículas possa ocorrer dependendodo tipo de solvente empregado na etapa da modificação. Devido ao inchaço,o tamanho da distribuição de partículas também pode ser aumentado. A vis-cosidade do látex redutor de arraste pode ser aumentada pela adição doagente tensoativo e do solvente. A concentração máxima de agente tensoa-tivo e do solvente deveria ser selecionada de modo que a composição delátex modificada permaneça relativamente fácil de bombear. A solubilidadedos látexes modificados e iniciais em um líquido contendo hidrocarboneto édescrita aqui em termos de uma taxa constante "k" de dissolução de hidro-carboneto. A taxa constante de distribuição de hidrocarboneto (k) é determi-nada na maneira descrita no exemplo 2, abaixo. O látex modificado, descritoacima, tem uma taxa de dissolução de hidrocarboneto constante (km) que émaior do que a taxa de dissolução de hidrocarboneto constante do látex ini-cial (kj) (isto é, não modificado. A taxa constante de dissolução de hidrocar-boneto do látex modificado (km) em querosene a 20, 40, e/ou 60°C pode serpelo menos cerca de 10, 25, 50, 100 ou 500 por cento maior do que a taxade dissolução de hidrocarboneto constante do látex inicial (k,) em queroseneà mesma temperatura (isto é, 20, 40, e/ou 60°C). A taxa de dissolução dehidrocarboneto constante do látex modificado (km) em querosene a 20°C po-de ser de pelo menos cerca de 0,004 min'1, pelo menos cerca de 0,008 min"\ ou pelo menos 0,012 min"1. A taxa de dissolução de hidrocarboneto cons-tante do látex modificado (km) em querosene a 40°C pode ser pelo menoscerca de 0,01 min"1, pelo menos cerca de 0,02 min"1, ou pelo menos 0,04min"1. A taxa de dissolução de hidrocarboneto constante do látex modificado(km) em querosene a 60° C pode ser de pelo menos cerca de 0,05 min"1, pelomenos cerca de 0,2 min"1, ou pelo menos 0,4 min'1. A taxa de dissolução dehidrocarboneto constante do látex inicial (k,) em querosene a 20°C pode sermenor do que cerca de 0,004 min"1, menos do que cerca de 0,002 min"1, oumenos do que OlOOImin"1. A taxa de dissolução de hidrocarboneto constantedo látex inicial (kj) em querosene a 40°C pode ser menos do que cerca de0,01 min"1, menos do que cerca do látex inicial em querosene pode ser me-nor do que cerca de 0,01 min"1, menos do que cerca de 0,008 min"1, ou me-nos do que 0,006 min"1. A constante da taxa de dissolução de hidrocarbone-to do látex inicial (k,) em querosene a 60°C pode ser menor do que cerca de0,005 min"1, do que cerca de 0,004 min"1, ou menor do que 0,003 min"1.
O redutor de arraste empregado na presente invenção deveriaser relativamente estável, de modo que ele possa ser armazenado por lon-gos períodos de tempo e posteriormente empregado como um redutor dearraste eficaz sem maior modificação. Conforme usado aqui, "estabilidadena prateleira" deve denotar a capacidade de uma dispersão coloidal ser ar-mazenada por períodos de tempo significativos sem que uma quantidadesignificativa da fase sólida dispersa se dissolva na fase líquida contínua. Oredutor de arraste modificado pode exibir uma estabilidade na prateleira talque menos do que cerca de 25, cerca de 10, ou 5 por cento em peso daspartículas sólidas do polímero de elevado peso molecular se dissolve na fa-se contínua por um período de armazenamento de 6 meses, sendo que oredutor de arraste modificado é armazenado sem agitação a uma temperatu-ra e pressão padrão (STP) durante o período de armazenamento de 6 me-ses.
Conforme usado aqui, "estabilidade da taxa de dissolução" devedenotar a capacidade de um redutor de arraste ser armazenado por perío-dos de tempo significativos sem alterar significativamente a constante dataxa de dissolução de hidrocarboneto do redutor de arraste. O redutor dearraste empregado na presente invenção pode exibir uma estabilidade dataxa de dissolução tal que a constante da taxa de dissolução de hidrocarbo-neto do redutor de arraste, ao final de um período de armazenamento de 6meses definido acima, está dentro de cerca de 25, cerca de 10, ou 5 porcento da constante da taxa de dissolução de hidrocarboneto do redutor dearraste de látex modificado no início do período de armazenamento.
Redutores de arraste empregados na presente invenção podemfornecer uma porcentagem de redução do arraste significativa. Por exemplo,os redutores de arraste podem fornecer pelo menos cerca de 2 por cento deredução de arraste, pelo menos 5 por cento de redução de arraste, ou pelomenos 8 por cento de redução de arraste. A porcentagem de redução dearraste e a maneira pela qual ela é calculada são mais totalmente descritosno Exemplo 2, abaixo.
Com referência agora à figura 2, é ilustrado um poço 100 similarao poço 20 da figura 1 incluindo um revestimento externo 102 e um tubo deprodução interno 104. O poço 100 é equipado com um sistema de injeção deaditivo alternativo 106 contendo uma configuração diferente do que o siste-ma de injeção de aditivo da figura 1. O sistema de injeção de aditivo 106 ge-ralmente inclui uma fonte de aditivo 108, uma bomba de aditivo 110, um dutoalimentador de aditivo 112, e um dispositivo de vedação com válvula 114. Odispositivo de vedação com válvula 114 pode ser qualquer dispositivo quecontrole o escoamento do fluido através da passagem (por exemplo, espaçoanelar) definido entre o revestimento 102 e o tubo 104. Por exemplo, o dis-positivo de vedação com válvula 114 pode ser uma válvula de injeção de gásconvencional (gas-lift valve). Apesar da figura 2 ilustrar somente um únicodispositivo de vedação com válvula 114, deveria ser compreendido que opoço 100 pode ser equipado com múltiplos dispositivos de vedação com vál-vulas, verticalmente espaçados.
Em operação, o aditivo (que inclui um redutor de arraste, con-forme discutido acima) é bombeado da fonte de aditivo 108 para o duto dealimentação de aditivo 112 através de uma bomba de aditivo 110. A saída doduto alimentador do aditivo 112 está em comunicação líquida com a passa-gem definida entre o revestimento 102 e o enchimento 104. Permite-se queo aditivo desça pelo caminho de passagem até que ele atinja o dispositivo devedação com válvula 114. A pressão na passagem pode ser controlada paraabrir e fechar seletivamente a válvula do dispositivo de vedação 114. A pres-são da passagem pode ser controlada pela bomba de injeção de aditivo 110ou por um sistema de controle de pressão separado (não mostrado). Depoisque o aditivo passa por um meio de vedação com válvula 114, ele pode cairno fluido produzido. O fluido tratado resultante pode posteriormente ser ex-traído e transportado da maneira descrita acima com referência à figura 1.
Com referência agora à figura 3, é ilustrado um sistema de pro-dução offshore simplificado, incluindo uma pluralidade de poços submarinos200, um coletor comum de produção 202, uma plataforma offshore 204, umalinha de escoamento submarino 206, e uma linha umbilical 208. Cada poço200 pode ter uma configuração similar aos poços 20 e 100, descritos acimacom referência às figuras 1 e 2. Cada poço 200 é operável para produzir umfluido contendo hidrocarboneto de uma formação subterrânea. Os fluidoscontendo hidrocarboneto produzidos por cada poço 200 são combinados nocoletor de produção 202 e são posteriormente transportados via a linha deescoamento 206 para a plataforma 204. Uma primeira terminação da linhaumbilical 208 está conectada a uma instalação de controle na plataforma204, enquanto uma segunda extremidade da linha umbilical 208 está conec-tada a poços 200, ao coletor de produção 202, e/ou à linha de escoamento206.
Com referência agora à figura 4, a linha umbilical 208 geralmen-te inclui uma pluralidade de dutos elétricos 214, uma pluralidade de dutos defluido 216, e uma pluralidade de camadas protetoras 218 em torno dos dutoselétricos 214 e dutos de fluido 216. Com referência às figuras 3 e 4, dutoselétricos 214 transmitem energia da plataforma 204 para os poços 200 e/ouao coletor de produção 202. Dutos de fluido 216, comumente referidos comolinhas de injeção de produtos químicos, são tipicamente usados para injetarprodutos químicos garantídores de fluxo com baixa viscosidade nos fluidoscontendo hidrocarbonetos produzidos transportados de volta à plataforma204 via linha de escoamento 206. Produtos químicos garantidores de esco-amento típicos que são injetados através dos dutos de fluido 216 incluem,mas não estão limitados a, inibidores de hidrato, inibidores de corrosão, ini-bidores de parafina, inibidores de depósito, biocidas, desemulsificantes, se-qüestrantes (scavengers) de sulfeto de hidrogênio, seqüestrantes de oxigê-nio, tratamentos de água e inibidores de asfalteno.
De acordo com um modo de execução da presente invenção,um aditivo compreendendo um redutor de arrasto é transportado através delinhas de injeção de produtos químicos (tal como dutos de fluidos 216) emumbilicais (tal como a linha umbilical 208). O redutor de arraste pode serempregado posteriormente tubo abaixo da maneira descrita acima com res-peito aos poços 20 e 100 das figuras 1 e 2. Em uma tal configuração de po-ço submarino, a "superfície do solo" pode ser a superfície do mar ou do fun-do do mar.
O comprimento da linha umbilical 208 pode ser de pelo menos170 metros (500 pés), ou pelo menos cerca de 350 m (1000 pés), ou pelomenos cerca de 350 m (1000 pés), ou na faixa de 1750 m (5000 pés) até 48km (30 milhas).
O diâmetro médio interno de cada duto de fluido 216 pode ser decerca de 12 cm (5 polegada) ou menos, ou cerca de 6 cm (2,5 polegada) oumenos, ou cerca de 2,5 cm (1 polegada) ou menos, ou cerca de 1,2 cm (0,5polegadas) ou menos, ou cerca de 0,6 cm (0,25 polegadas) ou menos.
Em uma modalidade de execução da invenção, um redutor dearraste, tal como um daqueles descritos acima, é transportado da plataforma204 para o coletor de produção 202 via pelo menos um dos dutos de fluido216 formando a linha umbilical 208. Pelo menos um duto de fluido 216 podeser mantida disponível para o transporte de um produto químico garantidorde fluxo simultaneamente com um redutor de arraste através da linha umbilical 208.
Os redutores de arraste da invenção descritos em detalhe acimapodem possuir propriedades físicas que permitem que eles sejam bombea-dos através de um duto fluido 216 da linha umbilical 206 até 208 em condi-ções de operação típicas com uma perda de carga menor do que menos doque cerca de 113,102 Kpa/m (5 psi/ pé), menor do que cerca de 56,551Kpa/m (2,5 psi / pé), ou menor do que 22,620 KPa/m (1 psi/ pé). Geralmente,a temperatura na qual o redutor de arraste será transportado através de umduto fluido 216 é relativamente baixa devido ao ambiente frio do fundo dooceano em torno da linha umbilical 208. Portanto, a temperatura do redutorde arraste durante o transporte através do duto de fluido 216 é geralmentemenor do que cerca de 16°C (60°F), mais tipicamente menor do que cercade 10°C (40°F) para sistemas em mar profundo.
EXEMPLOS
Exemplo 1
Polimerizacão por Emulsão de Metacrilato de 2-etilhexila empregando a Ini-ciacão Redox
Neste exemplo, foi preparado um látex inicial redutor de arraste.Geralmente, 2-metacrilato de 2-etilhexila foi polimerizado em uma emulsãocompreendendo água, agente tensoativo, iniciador, e uma solução tampão.
Mais especificamente, a polimerização foi realizada em uma cal-deira de reação encamisada de 300 ml com um condensador, agitador me-cânico, termopar, bocais de septo, e entradas/saídas de nitrogênio. A chalei-ra foi carregada com 0,231 g de hidrogenofosfato de dissódio, 0,230 g dedihidrogenofosfato de potássio, e 4.473 g de dodecil sulfonato de sódio. Acaldeira foi purgada com nitrogênio durante a noite. A seguir, a caldeira foicarregada com 125 g de água desoxigenada de grau HPLC, o teor da caldei-ra foi agitado a 300 rpm, e a temperatura da caldeira ajustada para 5°C, u-sando o banho de circulação. O monômero de metacrilato de 2-etilhexila(100 ml, 88,5 g) foi então purificado para remover qualquer inibidor de poli-merização presente, desoxigenado (por borbulha de gás nitrogênio atravésda solução), e transferido para a chaleira.
Neste exemplo, quatro iniciadores foram preparados para adição à caldeira: uma solução de persulfato de amônio (APS) por dissolução de0,131 g de APS em 50,0 ml de água; uma solução de formaldeído sulfoxilatode sódio (SFS) por dissolução de 0,175 g de SFS em 100,0 ml de água; umasolução de sulfato ferroso por dissolução de 0,021 g de FeSC>4 · 7 H2O em10,0 ml de água; e uma solução de hidroperóxido de terc-butila (TBHP) por dissolução de 0,076 g de TBHP 70% em 50,0 ml de água.
A caldeira foi então carregada com 1,0 ml de solução de sulfatoferroso e por um período de duas horas foram adicionados concomitante-mente 1,0 ml de solução de PAS e 1,0 ml de solução de SFS. Em seguida àadição de APS e SFS, adicionaram-se concomitantemente por um período de duas horas 1,0 ml de solução de TBHP e 1,0 ml de solução de SFS.
O látex final foi coletado depois que a temperatura resfriou até atemperatura de partida. O látex final (216,58 g) compreendeu 38,3 % do po-límero e uma pequena quantidade de coágulo (0,41 g).Exemplo 2
Neste exemplo, as capacidades de redução de arraste da emul-são de polímero de metacrilato de poli-2-etilhexila preparada no exemplo 1foram avaliadas em um sistema de combustível diesel #2. O dispositivo deteste usado neste exemplo foi um dispositivo de teste de ciclo de recircula-ção de 5 cm (duas polegadas) projetado conforme mostrado na figura 5. Es- te teste permitiu a avaliação do desempenho do redutor do arraste quandoinjetado em uma forma não-pré-dissolvida em um fluido de hidrocarbonetono ciclo de fluxo. O teste foi empregado para simular os perfis de desempe-nho e comportamento redutor de arraste nas tubulações de campo por umperíodo de tempo de três horas em termos de dissolução, desempenho de pico e degradação do polímero redutor de arraste.
No teste de recirculação do tubo de ciclo de 5 cm (duas polega-das), 2500 I (600 galões) de diesel a uma temperatura de 21ºC (70°F) foirecirculado a partir de um reservatório misto através de uma tubulação deciclo de 5 cm (2 polegadas) de diâmetro e de volta ao reservatório. O volumeretido aproximado na tubulação foi de 400 I (100 galões). O diesel foi recircu-lado a 3 l/s (42,3 gpm) usando uma bomba de cavidade progressiva de baixocisalhamento. A perda de carga foi medida em uma seção de 140 m (440pés) do Ioop da tubulação. A perda de carga do caso "base" foi medida du-rante um período de não-injeção. A perda de carga do caso "tratado" foi me-dida durante e em seguida à injeção da amostra com redutor de arraste. Noteste de recirculação do ciclo da tubulação de 5 cm (duas polegadas), o ma·terial da amostra foi injetado por um período de 2 minutos na tubulação logofluxo abaixo do reservatório e bomba, com o volume do material injetadosendo igual àquele requisitado para obter o ppm alvo para o reservatório de2400 I (600 galões). A monitoração da perda de carga continuou por um pe-ríodo de 3 horas após a injeção. Neste exemplo particular, uma emulsão depolímero redutor de arraste suficiente foi injetada no ciclo de teste para ren-der uma concentração de 5 ppm de metacrilato de poli-2-etilhexila (p/p) ba-seado no combustível de diesel #2. Nenhuma perda de carga mensurável foiregistrada em 3 horas de recirculação. Isto foi igual a 0% de redução de ar-raste (% DR).
A porcentagem de redução de arraste é a proporção da diferen-ça entre a perda de carga da linha de base (∆Pbase) e a perda de carga tra-tada (∆Pbase) para a perda de carga da linha de base (∆Pbase) e a perda decarga tratada (∆P,ratada) a uma taxa de fluxo constante:
% DR = (APbase - ∆Ptratada) / (∆Pbase)
A taxa na qual o polímero se dissolve no fluxo de hidrocarbonetoé uma propriedade muito importante. A redução do arraste mais eficaz nãopode ocorrer até que o polímero seja dissolvido ou substancialmente solva-tado no duto. A taxa na qual o polímero se dissolve pode ser determinadapor um teste de inibição de vortex em querosene a várias temperaturas. Auma velocidade de agitação constante, a profundidade do vortex é propor-cional à quantidade do polímero dissolvido no querosene. A taxa de dissolu-ção é uma função de primeira ordem:d/dt (Conc"não dissolvido) — (-k) (Conc"não-dissolvido)em que k é a constante da taxa de dissolução. O tempo, T, para uma certafração do polímero ser dissolvido é uma função de k como se segue:
T%dissolvida = [1n 100 /(100-% dissolvida) ]/k
A figura 6 ilustra esquematicamente o dispositivo de teste dataxa de dissolução usado para determinar a constante da taxa de dissolu-ção. O aparelho de teste da constante da taxa de dissolução incluiu um agi-tador rotativo que foi colocado em um cilindro de 250 ml graduado encami-sado com um diâmetro interno de 48 mm. A extremidade superior do agita-dor rotativo foi conectada a um motor de velocidade variável (não mostrado).A configuração específica do agitador rotativo é ilustrada em detalhes nasfiguras 7-9. O agitador rotativo empregado nos testes da taxa de dissoluçãofoi um agitador de tinta Black & Decker feito a partir de um molde de umplástico resistente a óleo. A cabeça do agitador foi formada por um discocom 45 mm de diâmetro constando de um disco central e um anel externo. Odisco central tinha 20 mm de diâmetro e 1,5 mm de espessura e foi centrali-zado em um cilindro que tinha 12 mm de diâmetro e 12 mm de espessura. Ocilindro foi perfurado no centro para se ligar à cabeça de agitação a um eixode 4 mm de diâmetro. O eixo foi rosqueado por 27 mm de modo que as duaspequenas porcas mantiveram a cabeça de agitação no eixo. O anel externotinha 45 mm de diâmetro, 9 mm de largura, e 1,5 mm de espessura. O anelexterno estava ligado ao disco interno por 13 arcos uniformemente espaça-dos de 13 mm de extensão e 1 mm de espessura. O disco externo residiu 6mm abaixo do nível do disco interno. Os arcos que ligaram o anel externo aodisco interno agiram como pás para agitar o fluido no cilindro do teste. O ei-xo que ligou a cabeça de agitação ao motor de agitação (não mostrado) ti-nha 300 mm de extensão. Deveria ser notado que os resultados do teste dataxa de dissolução podem variar um pouco se diferentes configurações deagitador são empregadas.
Para conduzir o teste da taxa de dissolução, o agitador foi posi-cionado dentro do cilindro e ajustado de modo que o fundo da cabeça doagitador estava cerca de 5 milímetros do fundo do cilindro. O cilindro enca-misado foi então preenchido com água recirculada de um banho com águade recirculação com capacidade de aquecimento e resfriamento controladas.A temperatura desejada foi selecionada e permitiu-se que o banho atingisseaquela temperatura fosse atingida. O cilindro graduado encamisado foi pre-enchido com querosene para a linha de 200 ml com o agitador posicionado.A circulação do fluido de resfriamento através do cilindro graduado encami-sado foi iniciada. O querosene dentro do cilindro graduado foi agitado por umtempo suficiente para permitir que a temperatura se equilibrasse na tempera-tura ajustada, usualmente de 10-15 minutos. A temperatura do querosene foichecada com um termômetro para assegurar que o querosene estivesse natemperatura desejada do teste. A velocidade do motor foi ajustada para agi-tar rápido o suficiente para formar um vortex no querosene que atingiu até agraduação de 125 ml no cilindro.
Uma fração do polímero pré-dissolvido contendo a concentraçãodesejada de polímero foi adicionada ao querosene, enquanto o vortex foiformado. O polímero pré-dissolvido foi preparado por misturação da emulsãode látex com um solvente contendo os parâmetros de solubilidade apropria-dos para conseguir a dissolução total. O recipiente com a emulsão e o sol-vente foi girado durante a noite. No caso de uma emulsão de metacrilato depoli-2- etilhexila, uma mistura de 20% de isopropanol e 80% de querosene(v/v) permitiu a dissolução total do polímero à temperatura ambiente dentrodesse período de tempo. Por exemplo, uma solução 3% de metacrilato depoli-2-etilhexila foi preparada por adição de 7,83 gramas de uma emulsãopolimérica 38,3% em 92,17 gramas de 20% de isopropanol e 80% de quero-sene (v/v) e seguido por agitação para dispersar a emulsão em uma jarra de200 g (8 onças). O sistema do solvente tornou-se rapidamente viscoso. Ajarra foi então colocada em uma placa giratória girando a uma velocidadelenta e permitiu-se homogeneizar durante a noite.
Porções do polímero pré-dissolvido foram adicionadas rapida-mente (isto é, em cerca de 5 segundos) ao querosene agitado no cilindrograduado para determinar a quantidade do polímero requisitado para conseguiro fechamento de todo o vortex, definido como fechamento no marco 175 ml nocilindro graduado. No caso da emulsão de metacrilato de poli-2-etilehexila38,3% preparada no exemplo 1, determinou-se que 200 ppm de polímeroativo era necessário para fechar completamente o vortex.
Emulsões que não foram pré-dissolvidas tinham suas taxas dedissolução medidas usando a mesma concentração de polímero requisitadapara fechamento total do vortex para o polímero pré-dissolvido pelo seguinteprocedimento. Uma fração da emulsão, tanto modificada ou não-modificada,foi adicionada ao querosene na concentração e temperatura desejadas. Umtemporizador foi usado para monitorar e registrar os tempos em que o vortexatingiu as marcas de 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 170, e 175 ml nocilindro. Entretanto, a determinação foi interrompida quando o tempo exce-deu 30 minutos.
A constante de dissolução k foi calculada determinando primeiroo vortex relativo, Rv, e depois plotando o tempo requisitado para alcançar asvárias marcas do vortex vs. o registro dos vortexes relativos. O vortex total éa diferença entre 200 ml (o volume no cilindro graduado) e o vortex em 125ml (isto é, 75 ml).
Rv = (200 - o vortex efetivo)/ vortex total
Por exemplo, quando o vortex efetivo é 130 ml, o vortex relativoé 0,833. O tempo requisitado para alcançar as várias marcas de vortex foiplotado versus o registro do vortex relativo. Uma linha de tendência dos da-dos foi então desenhada e uma regressão foi realizada na linha de tendên-cia. A inclinação da linha de tendência foi multiplicada por -2,303 para con-verter os dados de volta aos dados lineares. Esta foi a constante da taxa dedissolução, k, para uma dada temperatura e concentração do polímero ativo.
A taxa de dissolução da emulsão de metacrilato de poli-2-etilhexila 38,3% preparada no exemplo 1 foi medida usando o teste da taxade dissolução em 500 ppm de polímero ativo. Os resultados mostram que opolímero de emulsão virtualmente não tinha nenhuma dissolução em 20°C e30°C e taxas de dissolução muito baixas a temperaturas de até 60°C.<table>table see original document page 29</column></row><table>
Nos exemplos 3-5, vários solventes e agentes tensoativos foramincorporados na emulsão de látex preparada no Exemplo 1 para determinarseu efeito na taxa de dissolução do polímero da emulsão em um hidrocarboneto.
Exemplo 3
Tolueno (104,15 g ) foi adicionado a um béquer de 600 ml e obéquer foi colocado sob um agitador suspenso com uma hélice de 3 páscom 5 cm (2 polegadas) de diâmetro. O agitador foi ajustado a 250 rpm eadicionou-se 41 675 gramas de sesquioleato de sorbitano (disponível comoLumisorb® SSO da Lambent Technologies, Skokie, IL) e misturou-se por 10minutos até a dissolução. Uma porção da mistura preparada no Exemplo 1(104,175 g) foi então adicionada e o sistema foi misturado por 20 minutos. Acomposição tinha uma densidade de 0,939 g/ml e uma viscosidade Brooksfi-eld LVDVII + de 3700 mPa.s usando uma haste #4 a 12 rpm. A composiçãoem termos de porcentagem em peso foi como se segue:
Emulsão do Exemplo 1 41,67%
Tolueno 41,66%
Sesquioleatodesorbitano 16,67%
A taxa de dissolução deste material foi medida usando o teste detaxa de dissolução descrito acima. Os resultados mostram que o polímero daemulsão modificada tinha boas propriedades de dissolução, o que aperfei-çoa com o aumento da temperatura.<table>table see original document page 30</column></row><table>
Exemplo 4
Tolueno (104,15 g) foi adicionado a um béquer de 600 ml e obéquer foi colocado sob um agitador suspenso equipado com um hélice de 3pás com 5 cm (2 polegadas) de diâmetro. O agitador foi ajustado a 250 rpm.
Uma quantidade da emulsão preparada no Exemplo 1 (145,85 g) foi entãoadicionada e o sistema foi misturado por 20 minutos. A composição tinhauma densidade de 0,937 g/ml. A viscosidade Brookfield LVDVII + foi muitoalta para ser medida usando este instrumento a 12 rpm. A composição emtermos de porcentagem em peso foi como se segue:
<table>table see original document page 30</column></row><table>
A taxa de dissolução deste material foi medida usando o teste detaxa de dissolução descrito acima. Os resultados mostram que o polímero daemulsão não tinham dissolução a 20°C e 30°C e taxas de dissolução muitobaixas a temperaturas de até 60° C.
<table>table see original document page 30</column></row><table>Exemplo 5
Uma quantidade da emulsão preparada no Exemplo 1 (208,325g) foi adicionada a um béquer de 600 ml e o béquer foi colocado sob um agi-tador suspenso equipado com um hélice de 3 pás com 5 cm (2 polegadas)de diâmetro. O agitador foi ajustado para 250 rpm e 41675 g de sesquiolatode sorbitano foi então adicionado e o sistema foi misturado por 20 minutos. Acomposição tinha uma densidade de 0,991 g/ml e a viscosidade BrookfieldLVDVII + foi muito elevada para ser medida usando este instrumento a 12rpm. A mistura tinha uma consistência macia, semelhante a pasta. A compo-sição, em termos de porcentagem em peso, é como se segue:Emulsão do Exemplo 1 83,33%
Tolueno 0%
Sesquioleatodesorbitano 16,67%
A taxa de dissolução deste material foi medida usando o teste detaxa de dissolução descrito acima. Os resultados mostram que o polímero daemulsão não tinha dissolução a 20°C e 30°C e taxas de dissolução muitobaixas a temperaturas de até 60°C.
<table>table see original document page 31</column></row><table>
Os três exemplos acima (exemplos 3, 4 e 5) ilustram o melhora-
mento dramático na taxa de dissolução que ocorre pelo uso de ambos umagente tensoativo e um solvente para modificar as propriedades de dissolu-ção dos polímeros de emulsão em questão em hidrocarbonetos. Uma disso-lução muito mais rápida pode ser obtida usando ambos um agente tensoati-vo e um solvente do que pode ser obtido pelo uso tanto de ambas as classesde aditivo simplesmente. Uma plotagem do fator da taxa de dissolução, k,versus a temperatura do hidrocarboneto usado (querosene) é apresentadana figura 10.
Exemplo 6
Neste exemplo, 75 g de acetona foram adicionados a um béquerde 600 ml e o béquer foi colocado sob um agitador suspenso com um hélicede 3 pás com 5 cm (2 polegadas) de diâmetro. O agitador foi ajustado a 250rpm e 50 g de sesquiolato de sorbitano foi adicionado e misturado por 10minutos até que ele se dissolveu. Uma quantidade de emulsão preparada noExemplo 1 (125 g) foi então adicionada e o sistema foi misturado por 20 mi-nutos. A composição tinha uma densidade de 0,94 g/ml e uma viscosidadeBrookfield LVDVII + de 6700 mPa.s usando um eixo #4 a 12 rpm. A compo-sição em termos de porcentagem em peso foi como se segue:
Emulsão do Exemplo 1 50%
Tolueno 30%
Sesquioleato de sorbitano 20%
A taxa de dissolução deste material foi medida usando o teste detaxa de dissolução descrita acima. Os resultados mostram que o polímero daemulsão modificado tinha boas propriedades de dissolução que melhoraramcom o aumento da temperatura.
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Este exemplo ilustra como um solvente alternativo pode ser em-pregado para conseguir propriedades de dissolução mais rápidas a umatemperatura mais baixa. Isto pode ser importante em muitas aplicações detubulação onde o óleo crú ou produtos refinados são transportados a tempe-raturas mais baixas.
Exemplo 7
Uma quantidade de polietileno glicol (96,15 g) contendo um pesomolecular de 200 (PEG-200) foi adicionada a um béquer de 600 ml e o bé-quer foi colocado sob um agitador suspenso equipado com um hélice de 3pás de 5 cm (2 polegadas) de diâmetro. O agitador foi ajustado para 250 rpme 57,7 g do sal de dietanolamina do copolímero anidrido poliisobutileno suc-cínico (PIBSA) foi adicionado e o sistema foi misturado por 30 minutos atéque PIBSA foi dissolvido. A seguir, adicionaram-se 96,15 g da emulsão pre-parada no Exemplo 1 e o sistema foi misturado por 20 minutos. A composi-ção tinha uma densidade de 0,971 g/ml e uma viscosidade Brookfield LVDVII+ de 32000 mPa.s usando um eixo #4 a 6 rpm. A composição tinha umaconsistência espessa semelhante a pasta. A composição em termos de por-centagem em peso foi como se segue:
Emulsão do Exemplo 1 38,46%
PEG-200 38,46%
PIBSA 23,08%
A taxa de dissolução deste material foi medida usando o teste detaxa de dissolução descrito acima. Os resultados mostram que o polímero daemulsão modificado tinha boas propriedades de dissolução que melhoramcom o aumento da temperatura.
<table>table see original document page 33</column></row><table>
Este exemplo ilustra que o uso de um solvente não-inflamável,menos danoso que tolueno ou acetona, pode ser usado e propriedades dedissolução elevadas ainda podem ser obtidas através de amplas faixas detemperatura.
Exemplo 8
Neste exemplo, adicionaram-se 50 g de PEG-200 a 600 ml dobéquer e o béquer foi colocado sob um agitador suspenso equipado comuma hélice de 3 pás com 5 cm (2 polegadas) de diâmetro. O agitador foi a-justado a 250 rpm e 12,5 g de amina de sebo etoxilada (RhodameenpPN-430) e 37,5 g de copolímero de anidrido succínico poliisobutileno, sal de die-tanolamina preparado no exemplo 1 foram então adicionados e o sistema foimisturado por 20 minutos. A composição tinha uma densidade de 1,0078g/ml e uma viscosidade Brookfield LVDVII + de 1120 mPa.s usando um eixo#4 a 30 rpm. A composição em termos de porcentagem em peso foi como sesegue:
Emulsão do Exemplo 1 60%
PEG-200 20%
Rhodameen PN 430 5%
PIBSA 15%
A taxa de dissolução deste material foi medida usando o teste detaxa de dissolução descrito acima. Os resultados mostram que o polímero daemulsão modificado tinha boas propriedades de dissolução que melhoramcom o aumento da temperatura.
<table>table see original document page 34</column></row><table>
Este exemplo ilustra o uso de mais do que um agente tensoativode baixo HLB para obter uma taxa de dissolução aumentada comparadocom a emulsão sozinha e permite o uso de uma taxa de diluição dada a cer-tas temperaturas.Exemplo 9
Neste exemplo, adicionaram-se 60 g de metil éter de tripropilenoglicol e 6 g de 1-hexanol foram adicionados a um béquer de 1000 ml e o bé-quer foi colocado sob um agitador suspenso equipado com um hélice d 3pás com 7,5 cm (3 polegadas) de diâmetro. O agitador foi ajustado a 250rpm. Em seguida, 30 g de uma amina de sebo etoxilada (Rhodameen PN-430 e 90 g do copolímero do anidrido succínico de poliisobutileno, sal dedietanolamina foi adicionada e misturada por 30 minutos até a dissolução.Depois, 354 g da emulsão preparada no Exemplo 1 foi adicionada e o siste-ma foi misturado por 20 minutos. A composição tinha uma densidade de0,9979 g/ml e uma viscosidade Brookfield LVDVII + de 3071 mPa.s usandoum eixo #4 a 30 rpm. A composição em termos de porcentagem em peso foicomo se segue:
Emulsão do Exemplo 1 59%PEG-200 10%Tripropileno glicol metil éter 10%1 -hexanol 1 %Rhodameen PN-430 5%PIBSA 15%
A taxa de dissolução deste material foi medida usando o teste detaxa de dissolução descrito acima. Os resultados mostram que o polímero daemulsão modificado tinha boas propriedades de dissolução que melhoramcom o aumento da temperatura.
<table>table see original document page 35</column></row><table>Este exemplo ilustra o uso de mais do que um agente tensoativode baixo HLB e mais do que um solvente para obter uma taxa de dissoluçãoaumentada comparado com a emulsão sozinha e permite o uso de uma con-centração menor de solvente e agentes tensoativos de baixo HLB para seobter uma dada taxa de diluição a certas temperaturas.
A figura 11 é uma plotagem da taxa de dissolução versus a tem-peratura para os exemplos 7, 8 e 9. Esta comparação das taxas de dissolu-ção dos vários sistemas ilustram que o uso de mais do que um solvente e ouagente tensoativo de baixo HLB pode ser usado para se obter somente me-lhoramentos marginais nas taxas de dissolução. Usando agentes tensoativose/ou solventes múltiplos para permitir o uso de uma menor concentração deaditivos pode-se obter também uma mistura com uma viscosidade mais bai-xa.
Exemplo 10
Neste exemplo, adicionaram-se 104,5 g de tolueno a um béquerde 600 ml e o béquer foi colocado sob um agitador suspenso equipado comum hélice de 3 pás com 5 cm (2 polegadas) de diâmetro. O agitador foi ajus-tado a 250 rpm e 41,675 g de sesquioleato de sorbitano foi adicionado e osistema foi misturado por 10 minutos até a dissolução. A seguir, 104,175 gda emulsão preparada no exemplo 1 foram adicionados e misturados por 20minutos. A composição tinha uma densidade de 0,939 g/ml e uma viscosida-de Brookfied LVDVII + de 3700 mPa.s usando um eixo #4 a 12 rpm. A com-posição em termos de porcentagem em peso foi como se segue:
Emulsão do exemplo 1 41,67%
Tolueno 41,66%
Sesquioleato de sorbitano 16,67%
A mistura preparada acima foi injetada no aparelho de teste deciclo de recirculação projetado descrito no exemplo 2 em uma quantidadesuficiente para render uma concentração de 3 ppm de metacrilato de poli-2-etilhexila (p/p) baseado no peso do combustível diesel #2. Depois da injeção,a pressão do ciclo começou a cair rapidamente. Uma perda de pressão iguala 10,75% DR foi medida após 600 segundos (10 minutos).Exemplo 11
Neste exemplo, 104,15 g de tolueno foram adicionados a umbéquer de 600 ml e o béquer foi colocado sob um agitador suspenso equi-pado com uma hélice com 3 pás e 5 cm (2 polegadas) de diâmetro. O agita-dor foi ajustado para 250 rpm e 145,85 g da emulsão preparada no Exemplo1 foram então adicionados e misturados por 20 minutos. A composição tinhauma densidade de 0,937 g/ml e a viscosidade Brookfield LVDVII + foi muitoalta para ser medida usando este instrumento a 12 rpm. A composição emtermos de porcentagem em peso é como se segue:Emulsão do exemplo 1 58,34%
Tolueno 41,66 %
Sesquioleato de sorbitano 0 %
A mistura preparada acima foi injetada no aparelho de teste deciclo de recirculação projetado descrito no exemplo 2 em uma quantidadesuficiente para render uma concentração de 3 ppm de metacrilato de poli-2-etilhexila (p/p) baseado no peso do combustível diesel #2. Durante o teste de3 horas nenhuma redução de arraste significativa foi medida.Exemplo 12
Neste exemplo, adicionaram-se 208,325 g da emulsão prepara-da no Exemplo 1 a um béquer de 600 ml e o béquer foi colocado sob umagitador suspenso equipado com um hélice com 3 pás e 5 cm (2 polegadas)de diâmetro. O agitador foi ajustado até 250 rpm e adicionou-se então 41675g de sesquioleato de sorbitano e misturou-se por 20 minutos. A composiçãotinha uma densidade de 0,991 g/ml e a viscosidade Brookfield LVDVII + foimuito alta para ser medida usando este instrumento a 12 rpm. A mistura ti-nha uma consistência semelhante a pasta, macia. A composição em termosde porcentagem em peso foi como se segue:
Emulsão do exemplo 1 58,34 %
Tolueno 0 %
Sesquioleato de sorbitano 16,67 %
A mistura preparada acima foi injetada no aparelho de teste deciclo de recirculação projetado de 5 cm (2 polegadas) descrito no exemplo 2em uma quantidade suficiente para render uma concentração de 3 ppm demetacrilato de poli-2-etilhexila (p/p) baseado no peso do combustível diesel#2. Durante 3 horas de teste nenhuma redução de arraste significativa foimedida.
A figura 12 é uma plotagem da redução do arraste no teste deciclo de recirculação projetado de 5 cm (2 polegadas) para os exemplos 2,10, 11 e 12. Nesta plotagem da % da redução de arraste versus o tempo decirculação, a injeção no fluido de recirculação ocorreu a 100 segundos. Du-rante os 120 segundos seguintes as emulsões modificadas foram injetadas auma concentração maior (21,5 ppm de polímero para a emulsão modificadae 35,8 ppm para a emulsão não modificada) e a uma taxa proporcional aofluxo de uma passagem do combustível diesel através do ciclo calculado como:
Concentração inicial (ppm) = taxa de injeção / (taxa de injeção + taxa de ciclo)
Isto se equilibrou com o restante do combustível diesel no tan-que de armazenamento de modo que dentro de cerca de 300 segundos detempo total decorrido o polímero estava na concentração de equilíbrio des-crita (isto é. 3 ppm de polímero para as emulsões modificadas e 5 ppm paraa emulsão não modificada). A concentração de equilíbrio foi calculada como:
Concentração de equilíbrio (ppm) = massa de polímero/massa de diesel
Esta plotagem ilustra a taxa rápida de redução do arraste modifi-cada com ambos tolueno e sesquioleato de sorbitano (Exemplo 10) compa-rado com a emulsão modificada tanto com tolueno sozinho (Exemplo 11)quanto sesquioleato de sorbitano (exemplo 12) a uma concentração de equi-líbrio de polímero de 3 ppm. Adicionalmente, é ilustrado o desempenho daredução de arraste de uma emulsão não modificada a uma concentração deequilíbrio de polímero de 5 ppm. A plotagem mostra que a emulsão modifi-cada com ambos o tolueno e sesquioleato de sorbitano exibiu um rápido de-senvolvimento das propriedades de redução do arraste neste teste de Ioopenquanto a não modificada e os materiais modificados tanto com tolueno ousesquioleato de sorbitano não desenvolveram qualquer redução de arrastemensurável.
As formas preferidas da invenção descritas acima devem serusadas somente como ilustração, e não deveriam ser empregadas em umsentido Iimitante para interpretar o âmbito da presente invenção. Modifica-ções óbvias aos modos de execução do exemplo, conforme indicado acima,poderiam ser prontamente efetuadas por aqueles especialistas na técnicasem se sair do espírito da presente invenção.
FAIXAS NUMÉRICAS
A presente descrição usa faixas numéricas para quantificar cer-tos parâmetros relativos à invenção. Deveria ser compreendido que quandofaixas numéricas são fornecidas, tais faixas devem ser consideradas comofornecedoras de suporte literal para as limitações da reivindicação que so-mente expressa o valor inferior da faixa bem como reivindica limitação quesomente expressa o valor superior da faixa. Por exemplo, uma faixa numéri-ca divulgada de 10 até 100 fornece suporte literal para a reivindicação ex-pressando "maior do que 10" (com nenhuma limitação superior) e reivindica"menos do que 100 " (com nenhuma limitação inferior).
A presente descrição usa valores numéricos específicos paraquantificar certos parâmetros relativos à invenção, onde os valores numéri-cos específicos não são expressamente parte de uma faixa numérica. Deve-ria ser compreendido que cada valor numérico específico fornecido deve serconsiderado como fornecedor de suporte literal para uma faixa ampla, inter-mediária e estreita. A faixa ampla associada a cada valor numérico específi-co é o valor numérico mais e menos 60 por cento do valor numérico, arre-dondado para dois dígitos significativos. A faixa intermediária associada comcada valor numérico específico é o valor numérico mais e menos 30 por cen-to do valor numérico, arrendondado a dois dígitos significativos. A faixa es-treita associada com cada valor numérico específico é o valor numérico maise menos 15 por cento do valor numérico, arredondado para dois dígitos sig-nificativos. Por exemplo, se o relatório descreve uma temperatura específicade 17°C (62° F), tal como uma descrição fornece suporte literal para umaampla faixa numérica de 7°C (25°F) até 27°C (17°C ± 10°C) 99°F (62°F ±37°F), uma faixa intermediária de 12°C (43°F) até 22°C (17°C ± 5°C) (81°F(62 ± 19°F), e uma faixa numérica estreita de 14°C (53°F) até 20°C (71°F)(17 +/- 5°C) (62 ± 9°F). Essas faixas amplas, intermediárias, e numericamen-te estreitas deveriam ser aplicadas não apenas para os valores específicos,mas deveriam também ser aplicadas a diferenças entre esses valores espe-cíficos. Portanto, se o pedido de patente divulga uma primeira pressão de758,423 KPa (110 psia) e uma segunda pressão de 330,948 KPa (48 psia)(uma diferença de 427,475 KPa (62 psi), as faixas amplas, intermediárias eestreitas para a diferença de pressão deveriam ser, respectivamente, de172,369 a 682,581 KPa (25 a 99 psi), 296,474 a 558,475 KPa (43 a 81 psi) e365,422 a 489,528 KPa (53 a 71 psi).
DEFINIÇÕES
Conforme usado aqui, o termo "redutor de arraste" denota umacomposição que, quando adicionada a um fluido hospedeiro, é eficaz emreduzir a perda de carga associada com o fluxo turbulento do fluido hospe-deiro através de um duto.
Conforme usado aqui, o termo "látex redutor de arraste" denotauma composição contendo uma fase líquida contínua e uma fase dispersacompreendendo partículas de um polímero redutor de arraste. Quando opolímero redutor de arraste de um látex redutor de arraste é formado porpolimerização por emulsão, a fase contínua do látex redutor de arraste podeser formada pelo menos parcialmente do líquido empregado para polimeri-zação por emulsão ou a fase contínua pode ser formada de um líquido intei-ramente diferente do líquido empregado para polimerização por emulsão.Entretanto, a fase contínua do látex redutor de arraste deveria ser um não-solvente para a fase dispersa.
Conforme usado aqui o termo "diâmetro interno médio" denota odiâmetro interno médio de um duto ao longo do comprimento do duto.
Conforme usado aqui, os termos "compreendendo", "compreen-de", e "composto de" são termos de transição com terminação aberta de umobjeto mencionado antes do termo para um ou elementos mencionados depoisdo termo, onde o elemento ou elementos listados depois do termo de transiçãonão são necessariamente os únicos elementos que formam o objeto.
Conforme usado aqui, os termos "incluindo", "inclui", e "inclui"têm o mesmo significado aberto na extremidade significando "compreenden-do, "compreende" e "compreende".
Conforme usado aqui, os termos "contendo", "tem", e "têm" têmo mesmo significado com extremidade aberta como "compreendendo","compreende" e "composto de".
Conforme usado aqui os termos "contendo", "contem", e "con-têm" têm o mesmo significado de extremidade aberta que como "compreen-dendo", "compreende" e "composto de".
Conforme usado aqui o termo "um", "um", "o", e "o referido" sig-nifica um ou mais.
Conforme usado aqui o termo: "e/ou", quando usado em umalista de dois ou mais items, significa que qualquer um dos itens listados podeser empregado. Por exemplo, se uma composição é descrita como contendoos componentes A, B, e/ou C, a composição pode conter A sozinho; B sozi-nho; C sozinho; A e B em combinação; A e C em combinação; B e C emcombinação; ou A, B e C em combinação.
Claims (38)
1. Processo que compreende a introdução de um redutor de ar-raste para dentro de um fluido hospedeiro em um ponto de injeção localizadopelo menos a cerca de 170 metros abaixo da superfície do solo.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde a referidaintrodução inclui provocar que o referido redutor de arraste seja transportadoatravés de uma passagem definida entre um revestimento externo e umatubulação interna de produção em um poço de produção.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde a referidaintrodução inclui o transporte de tal redutor de arraste através de um duto deinjeção com um comprimento de pelo menos cerca de 170 metros e um diâ-metro interno médio de menos do que cerca de 6 cm (2,5 pol.).
4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, onde o referidoduto de injeção tem um comprimento de pelo menos cerca de 350 metros eum diâmetro interno médio de menos do que cerca de 2,5 cm (1 pol.).
5. Processo, de acordo com a reivindicação 3, onde pelo menosuma porção de tal duto de injeção está localizado em um espaço anelar de-finido entre um revestimento externo e uma tubulação interna de produçãode um poço de produção.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 3, onde pelo menosuma porção de tal duto de injeção forma pelo menos parte de uma linha um-bilical submarina e onde a referida superfície do solo é o fundo do mar.
7. Processo de acordo com a reivindicação 6, onde uma primeiraporção de tal duto de injeção é parte da referida linha umbilical submarina,onde uma segunda porção do tal duto de injeção é uma tubulação tratadora,e onde as referidas primeira e segunda porções de tal duto de injeção cadaqual tem um comprimento de pelo menos cerca de 170 metros e um diâme-tro interno médio de menos do que cerca de 6 cm (2,5 pol.).
8. Processo de acordo com a reivindicação 1, onde o referidofluido hospedeiro compreende óleo bruto.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, ainda compreen-dendo o transporte combinado do fluido hospedeiro e do redutor de arraste apartir de tal ponto de injeção até a superfície do solo através de um duto deprodução.
10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde o referidoredutor de arraste compreende um polímero de alto peso molecular com umpeso molecular médio ponderai de pelo menos cerca de 1 x 106 g/mol.
11. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde o referidoredutor de arraste compreende uma fase líquida contínua e uma variedadede partículas de polímero dispersas na referida fase contínua.
12. Processo, de acordo com a reivindicação 11, onde as referi-das partículas têm um tamanho de partícula médio de menos do que cercade 1000nm.
13. Processo, de acordo com a reivindicação 11, onde pelo me-nos cerca de 95 por cento das referidas partículas têm tamanhos de partícu-la na faixa de cerca de 10 a cerca de 500 nm.
14. Processo, de acordo com a reivindicação 11, onde a referidafase contínua compreende água.
15. Processo, de acordo com a reivindicação 14, onde tal referi-da fase contínua compreende ainda pelo menos um solvente hidrocarbone-to.
16. Processo, de acordo com a reivindicação 11, onde a referidafase contínua compreende pelo menos um agente tensoativo de alto HLB epelo menos um agente tensoativo de baixo HLB, onde o referido pelo menosum agente tensoativo de alto HLB tem um número HLB de pelo menos cercade 8, e onde o referido pelo menos um agente tensoativo de baixo HLB temum número de HLB menor do que cerca de 6.
17. Processo, de acordo com a reivindicação 11, onde o referidopolímero é formado por meio de polimerização por emulsão de metacrilatode 2-etil hexila.
18. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde o referidoredutor de arraste tem uma taxa de dissolução de hidrocarboneto constantede pelo menos cerca de 0,004 min"1 e, querosene a 20 °C.
19. Processo, de acordo com a reivindicação 1, onde o referidoredutor de arraste tem uma taxa de dissolução de hidrocarboneto constantede pelo menos cerca de 0,01 min"1 e, querosene a 40 0C.
20. Processo para produção de um fluido contendo hidrocarbo-neto a partir de uma formação subterrânea, o referido processo compreen-dendo:(a) o transporte de um látex redutor de arraste descendentemen-te para um ponto de injeção localizado a pelo menos cerca de 170 metrosabaixo da superfície do solo;(b) a introdução do referido Iatex redutor de arraste em um fluidocontendo hidrocarboneto em tal ponto de injeção para lá formar um fluidotratado que compreende o referido látex redutor de arraste e o referido fluidocontendo hidrocarboneto; e(c) o transporte de pelo menos uma porção do referido fluido tra-tado ascendentemente em direção à superfície do solo.
21. Processo, de acordo com a reivindicação 20, onde o referidotransporte da etapa (a) inclui transportar o referido Iatex redutor de arrasteatravés de uma passagem definida por um revestimento externo e uma tubu-lação interna de produção de um poço de produção e onde o referido trans-porte da etapa (c) inclui transportar pelo menos uma porção do referido Ii-quido tratado ascendentemente através de tal tubulação de produção.
22. Processo, de acordo com a reivindicação 20, onde o referidotransporte da etapa (a) inclui transportar pelo menos uma porção do referidoIatex redutor de arraste através de um duto de injeção com um diâmetro in-terno médio menor do que cerca de 6 cm (2,5 pol.).
23. Processo, de acordo com a reivindicação 22, onde o referidoduto de injeção tem um comprimento de pelo menos cerca de 350 metros etem um diâmetro interno médio de menos do que cerca de 2,5 cm (1 pol.).
24. Processo, de acordo com a reivindicação 22, onde o referidoduto de injeção é pelo menos em parte disposto em um espaço anelar defi-nido entre um revestimento externo e uma tubulação interna de produção deum poço de produção e onde o referido transporte da etapa © inclui o trans-porte de pelo menos uma porção do referido fluido tratado através de tal tu-bulação de produção.
25. Processo, de acordo com a reivindicação 20, onde o referidolátex redutor de arraste compreende partículas de polímero com um pesomolecular médio ponderai de pelo menos cerca de 1 χ 10"6 g/mol e um ta- manho médio de partícula de menos do que cerca de 1,000 nm.
26. Processo, de acordo com a reivindicação 25, onde pelo me-nos cerca de 95 por cento das referidas partículas têm tamanhos de partícu-la na faixa de cerca de 10 a cerca de 500 nm.
27. Processo, de acordo com a reivindicação 20, onde o referido látex redutor de arraste tem uma taxa de dissolução de hidrocarboneto cons-tante de pelo menos cerca de 0,004 min"1 em querosene a 20 0C.
28. Processo, de acordo com a reivindicação 20, onde o referidolátex redutor de arraste tem uma taxa de dissolução de hidrocarboneto cons-tante de pelo menos cerca de 0,01 min"1 em querosene a 40 0C.
29. Processo, de acordo com a reivindicação 20, onde o referidolátex redutor de arraste compreende pelo menos um agente tensoativo debaixo HLB com um número HLB menor do que cerca de 6 e pelo menos umagente tensoativo de alto HLB com um número HLB maior do que pelo me-nos cerca de 8.
30. Sistema de produção para extração de um fluido a partir deuma formação subterrânea, o referido sistema de produção compreendendo:um poço compreendendo uma tubulação de produção que seestende para dentro da referida formação subterrânea; eum sistema de injeção de aditivo compreendendo uma fonte de aditivo e um caminho de passagem de aditivo, onde tal fonte de aditivo con-tém um aditivo que compreende um redutor de arraste, onde tal referido ca-minho de passagem se estende para dentro da tal formação subterrânea e éoperacional para transportar o referido aditivo, onde tal referido caminho depassagem inclui uma abertura de descarga para descarregar pelo menos uma porção de tal aditivo para fora de tal caminho de passagem, onde a re-ferida abertura de descarga está localizada pelo menos a cerca de 170 me-tros abaixo da superfície do solo.
31. Sistema de produção, de acordo com a reivindicação 30, on-de o referido caminho de passagem é definido por um duto de aditivo alon-gado.
32. Sistema de produção, de acordo com a reivindicação 31, on-de o referido duto de aditivo tem um diâmetro interno médio de menos doque cerca de 6 cm (2,5 pol.).
33. Sistema de produção, de acordo com a reivindicação 31, on-de o referido duto de aditivo tem um comprimento de pelo menos cerca de-350 metros e um diâmetro interno médio de menos do que cerca de 2,5 cm(1 pol.).
34. Sistema de produção, de acordo com a reivindicação 31, on-de o referido poço ainda compreende um revestimento e onde o referido du-to de aditivo está disposto entre o referido revestimento e a referida tubula-ção de produção.
35. Sistema de produção, de acordo com a reivindicação 30, on-de o referido poço ainda compreende um revestimento e onde o referidocaminho de passagem de aditivo é definido entre a referida tubulação deprodução e o referido revestimento.
36. Sistema de produção, de acordo com a reivindicação 35, on-de o referido sistema de injeção de aditivo inclui um dispositivo de selagemcom válvula disposto no referido caminho de passagem de aditivo e onde taldispositivo de selagem com válvula é operável para controlar o escoamentode fluido através do referido caminho de passagem.
37. Sistema de produção, de acordo com a reivindicação 36, on-de o referido dispositivo de selagem com válvula é uma válvula de injeção degás (gas Iift valve).
38. Sistema de produção, de acordo com a reivindicação 30, on-de o referido fluido compreende óleo bruto.
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