[发明专利]一种防止在原油/水料流的脱水过程中形成羧酸钙沉积物的方法

说明书

本发明涉及包含三个疏水基团的任选乙氧基化化合物作为含有羧酸， 尤其是环烷酸，和盐水的原油料流的添加剂以防止在流体暴露于剪切力时 形成羧酸钙的用途。

在石油生产过程中，从采油井流向接收站的原油在高压下通常由油、 气和水的混合物组成。在多相流动中，各种组分通常相当好分离，但是当 流经压力下降的阀门时，高剪切力可以将水乳化进入油相。根据未经证实 的理论，此处已经溶解于原油中的二氧化碳被释放，由此pH值增加，导 致在油/水界面存在的羧酸解离增强，从而有利于钙离子和形成的羧酸根离 子之间的反应。原油中存在的羧酸多半为所谓的环烷酸，而且还存在直链/ 支链羧酸。此处的环烷酸定义为包括一种或多种饱和环状结构(如环戊烷、 环己烷、环庚烷或其他脂环族同系物的衍生物)的羧酸。除了一元酸外，还 存在高分子量C₈₀四元酸和所谓的ARN酸，这被认为是产生了特殊问题。

在钙离子和羧酸根离子之间的反应中第一步为形成带正电荷的1∶1 化合物CaL⁺，其中L代表羧酸根离子。此化合物吸引另一个羧酸根离子 形成中性亲脂性1∶2化合物CaL₂。CaL₂与聚合形成网状的C₈₀四酸的钙 盐一起，可以在油/水分离设备中产生麻烦的沉积物。

在接收站原油的第一次处理因此通常是在热交换器中加热和在水力旋 流器和重力沉降分离器中进行的脱水过程。

当原油含有大量羧酸，特别是上述四聚C₈₀酸时，可以形成非常有害 的相应钙化合物沉积物。这些羧酸钙可以在分离器中的水和油之间形成一 个厚层，在器壁上还形成硬粘层。

由于这些沉积物，完全停止该工艺通常是必要的，以便尽可能进行清 洁作业。

通过在减压阀上游将本发明的化合物加入原油/水料流中，可以几乎完 全防止羧酸钙的形成，由此还防止有害沉积物的形成。

以前解决此问题的方法是将中等强度的酸如甲酸加入原油中并因此使 环烷酸保持质子化形式。此状态下它们不能与钙离子反应形成环烷酸钙。 (见A.Goldszal，C.Hurtevent和G.Rousseau，“Scale and Naphthenate Inhibition in Deep-Offshore Fields(深海海上油田水垢和环烷酸盐的抑 制)”，SPE Oilfield Scale Symposium(SPE油田水垢研讨会)，SPE74661， (2002)Aberdeen，UK)。最重要的缺点是酸的使用急剧增加了与流体接触 的所有金属部件的腐蚀率。

碱性溶液已经用于除去原油中的环烷酸。

在EP 0 881 274中含水碱用于任选在非离子表面活性剂存在下，优选 在具有C₁₂-C₁₈烷基和10-50个EO单元的直链乙氧基化醇存在下处理原油 以形成不稳定乳液，然后借助重力或静电场破坏乳液的稳定。当酸性起始 原油为含钙原油时，则在破乳时钙通常作为不溶性含钙相存在于第一和第 二相之间。这是一个缺点，因为此相必须除去和处理。

在US 5 961 821中公开了一种通过从起始原油中萃取包括环烷酸的有 机酸、重金属和硫至水中来精制原油的方法，其包括用定量乙氧基化胺和 水处理起始原油的步骤，其中乙氧基化胺具有如下结构式：

其中R为C₃-C₆烃基且n＝1-10。由胺和环烷酸得到的盐是水溶性的，因此 通过分离水相除去。然而，为了有效抵抗环烷酸钙的形成，萃取工艺必须 在接收站减压之前进行，但这似乎难以实现。

在US 6 096 196中公开了类似的方法，其中原油用烷氧基化胺处理， 所述烷氧基化胺选自包含具有如下结构式的化合物的烷氧基化胺：

其中R为线性或支化的C₈-C₂₀烷基，优选C₁₀-C₁₄烷基，m+o＝2-50，优选 5-15，且p+q＝0-15，优选0。