專利名稱：油基泥漿的固液分離的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油基泥漿固液分離的方法。具體地，本發(fā)明涉及一種通過使泥漿與油包水的乳液接觸來分離油基泥漿的固相和液相的方法，所述油包水的乳液包含一種由至少一種水溶性單體得到的聚合物，發(fā)明背景油基泥漿形成一類普通的材料，這些材料最少包含微粒固體在油連續(xù)相中的混合物。一類油基泥漿是油基鉆探泥漿(drilling mud)，這類鉆探泥漿含有功能性流體，用來在若干方面改善鉆井操作。這些流體循環(huán)通過和圍繞鉆頭流動(dòng)，用以潤滑和冷卻鉆頭，提供浮力以有助于支撐鉆管(pipe)和套管的重量，覆蓋鉆孔(wellbore)表面以防止塌落和不良的流體流動(dòng)，使鉆屑離開鉆頭并將其送到地面。此類油基鉆探泥漿是油連續(xù)相組合物，它也可含有水溶液(例如，氯化鈣鹽水)作為不連續(xù)相(使流體成為油包水的反相乳液(inverse emulsion))、用來穩(wěn)定反相乳液的乳化劑、流變調(diào)節(jié)劑(例如，親油粘土)、增重劑(例如，硫酸鋇)、流體損耗控制劑(例如，木質(zhì)素)和其它添加劑(例如，石灰)。用過的油基鉆探泥漿除了含有上述組分外，還將含有鉆屑和其它溶解或分散的物質(zhì)，這些物質(zhì)來自鉆探介質(zhì)或來自其它污染源，例如操作過程和環(huán)境中的水。廢棄的油基泥漿是簡單使用過的或遭污染的含有足夠濃度的鉆屑或其它用來確保處理或再循環(huán)泥漿的組分的油基鉆探泥漿。
對于用柴油或合成油制成的油基鉆探泥漿的廢物處理是陸上鉆井和海上鉆井的公司的優(yōu)先考慮的問題。目前處理這些廢棄的油基鉆探泥漿(即，帶有鉆屑的鉆探泥漿)的趨勢是將其運(yùn)送到回收處，對泥漿進(jìn)行再循環(huán)。該趨勢大部分是對規(guī)章作出的響應(yīng)?；厥蘸驮傺h(huán)這些流體幾乎總是需要對來自油基鉆探泥漿的油相和可能存在的水相進(jìn)行很好的分離。
用于對油基鉆探泥漿(OBDM)進(jìn)行固液分離的方法包括機(jī)械處理、熱處理和某些化學(xué)處理方法。這些化學(xué)處理方法包括使用以下物質(zhì)美國專利第2476846號(hào)中的硅酸鈉；美國專利申請第4040866號(hào)中的有機(jī)溶劑；美國專利第4482459號(hào)中的中和-絮凝方案，其中采用溶解的聚合物絮凝劑；用來使OBDM脫水的聚環(huán)氧乙烷(Sharma，S.K.和A.G.Smelley(1991)“絮凝劑在鉆探泥漿脫水中的應(yīng)用(Use of flocculants in dewatering of drilling muds)”Advances inFiltration and Separation Technology 3(Pollution Control Technol.Oil Gas Drill.Prod.Oper.)第43-51頁)；美國專利第5090498號(hào)中的水和表面活性劑或油洗滌劑；美國專利第5156686號(hào)中的羧酸與pH周期變化組合；超臨界流體萃取(Eldridge，R.B.(1996)“通過超臨界萃取從鉆屑中除去油污染物(Oil ContaminantRemoval from Drill Cuttings by Supercritical Extraction)”Industrial &Engineering Chemistry Research35(6)1901-1905)；美國專利申請公開號(hào)第2003056987 A1中的表面活性劑與pH調(diào)節(jié)劑；以及美國專利申請公開號(hào)第2003083532 A1中的酸處理再加上溶解的水溶性聚合物。
在Julio Oswaldo Bello Torres和Luis Hernando Pérez Cadenas的題為“Analisis TecnicoEconomico de un Metodo FisicoQuimico Alternativo Para laSeparacion de Agua y Solidos en Lodos Base Aceite”，F(xiàn)undacion Universidad deAmerica，Santafe De Bogota，D.C.(1999)的論文中，將固體和油包水的乳液聚合物絮凝劑以約3重量％的濃度稀釋在水中，然后與OBDM混合。沒有聚合物絮凝劑在用水稀釋前，被直接或以純物質(zhì)的形式與OBDM混合。
雖然上述的處理方法可用來在某種程度上將微粒固體從OBDM中分離出來，但是它們都各有缺點(diǎn)，要么是操作過程效率低、產(chǎn)生其它的待處理的廢棄物，或者缺乏經(jīng)濟(jì)可行性。
本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，直接使用純的或油稀釋的油包水乳液可以使油從油基鉆探泥漿中得到極好的分離，所述乳液中的分散相含有包含至少一種水溶性單體的聚合物。這確實(shí)是出乎意料的，因?yàn)橛幸恍┪墨I(xiàn)已經(jīng)陳述了水溶性聚合物在處理OBDM中是缺乏實(shí)用性的(例如，F(xiàn)ield，S.D.，A.Wojtanowicz等(1987)，“Deliquification of oilfield drilling slurries and production sludges”，Proceedings of the Industrial Waste Conference，41st第481-7頁)。
發(fā)明慨述本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)油基泥漿固液分離的方法，其包括以下步驟使所述油基泥漿與油包水乳液接觸，所述油包水乳液包含由至少一種水溶性單體得到的聚合物，其中所述聚合物在與所述油基泥漿接觸前不進(jìn)行溶解；使油包水乳液與油基泥漿混合；以及使油基泥漿中的固相與液相分離。
另外，本發(fā)明還涉及一種組合物，其包含油基泥漿和油包水乳液，所述油包水乳液包含由至少一種水溶性單體得到的聚合物，其中，所述聚合物在與油基泥漿接觸前不進(jìn)行溶解。
發(fā)明的詳細(xì)說明在本發(fā)明中，“鉆屑”指土基固體，其包括，但不限于，砂礫、沙石、泥土、土壤、泥漿、礦物、碎石、粘土、淤泥和灰。
“油”指烴基物質(zhì)如天然或合成油、脂肪、油脂或蠟，包括但不限于來自動(dòng)物、植物或礦物源的物質(zhì)；含有烴基的合成油和油脂，諸如有機(jī)聚硅氧烷(聚硅氧烷)；以及它們的混合物。油通常包含大致為烴類的油或油脂，通常是天然或合成石油或石油產(chǎn)品，諸如原油、燃料油、船用油、煤油、柴油、汽油、石蠟混合物、內(nèi)烯烴、C16-C18鏈烯混合物、石腦油、頁巖油、煤油、焦油、潤滑油、馬達(dá)油、溶劑、蠟和潤滑油脂。另外，油可含有少量以水滴、固體顆?；騼烧呋旌衔锏男问酱嬖诘募?xì)微的不連續(xù)相。
“泥漿”指細(xì)微的固體在液相中的可流動(dòng)的混合物。
“油基泥漿”(OBM)指含有至少一些油(例如，以泥漿的總體積為基準(zhǔn)計(jì)，至少1體積％或至少2體積％或至少5體積％的油)的泥漿。
“油基鉆探泥漿”(OBDM)指用在鉆井工業(yè)中的包含鉆探泥漿和鉆屑的油基泥漿。通常油基鉆探泥漿包含油連續(xù)相，還含有作為不連續(xù)相的水溶液(例如，氯化鈉、氯化鉀或氯化鈣鹽水)以及其它的添加劑，這些添加劑例如乳化劑、流變調(diào)節(jié)劑(例如，親油粘土)、增重劑(例如，硫酸鋇)、流體損耗控制劑(例如，木質(zhì)素)等。關(guān)于此類鉆探泥漿的進(jìn)一步說明可見美國專利申請公開號(hào)2003/0056987 A1和2003/0083532 A1以及美國專利第5156686號(hào)，通過參考結(jié)合于此。
“油包水乳液”指作為不連續(xù)液滴或顆粒的水相在連續(xù)油相中的分散體。不連續(xù)水相的成分可由含水物質(zhì)組成，它可以從基本上為水、到低分子量水溶性物質(zhì)的濃水溶液、到水溶性或水溶脹性聚合物的濃水溶液，或它們的任意組合。連續(xù)油相也可含有油溶性物質(zhì)。
“充分分散的”指接觸或混合組分，直到形成均勻或基本上均勻的組合物。
本發(fā)明涉及一種分離油基泥漿中固相和液相的方法，所述方法包括以下步驟使油基泥漿與油包水乳液接觸，所述油包水乳液包含由至少一種水溶性單體得到的聚合物，其中所述聚合物在與油基泥漿接觸前不進(jìn)行溶解；使油包水乳液與油基泥漿混合，以及使固相與液相分離。液相可以是油相和/或水相。優(yōu)選，液相是油相。在液相既含有油又含有水的情況下，本發(fā)明還涉及將油相和水相互相分離，并都從固相中分離出來的方法。因此，固相與液相分離還指油相和水相互相分離并都從固相中分離出來。
本發(fā)明還考慮將油基鉆探泥漿中的固相與液相分離。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果油包水乳液中的聚合物在與OBM接觸前基本上不增溶或溶解，則油基泥漿(OBM)中固相與液相的分離程度會(huì)得到很大的提高。
油包水乳液中的聚合物，其可以是陽離子、陰離子、兩性或非離子型的，由至少一種水溶性單體得到。水溶性單體通常是水溶性乙烯基單體?？墒褂玫乃苄詥误w的非限制性例子包括陽離子、陰離子或非離子型單體，諸如(烷基)丙烯酰胺、(烷基)丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基甲酰胺、丙烯腈、富馬酸、巴豆酸、馬來酸、甲基丙烯酸羥烷酯、2-丙烯酰氨基-2-烷基磺酸(其中烷基含有1-6個(gè)碳原子)、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸；以及前述任何物質(zhì)的鹽；或結(jié)構(gòu)為通式I、II或III的單體， 通式I
通式II 通式III其中，R1、R2和R5各自獨(dú)立為氫或C1-C6烷基；R3和R4各自獨(dú)立為氫、C1-C12烷基、芳基、芳烷基或羥乙基；R2和R4或R2和R3結(jié)合形成含有一個(gè)或多個(gè)雜原子的環(huán)；Z是酸的共軛堿，X是氧或-NR6，其中R6是氫或C1-C6烷基；A是C1-C12亞烷基。
在一個(gè)實(shí)施方式中，水溶性乙烯基單體是(烷基)丙烯酰胺、(烷基)丙烯酸及其鹽，以及乙烯基磺酸。
術(shù)語(烷基)丙烯酰胺指丙烯酰胺單體或烷基丙烯酰胺單體，諸如甲基丙烯酰胺、乙基丙烯酰胺、丁基丙烯酰胺等。同樣，(烷基)丙烯酸指丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸等。術(shù)語″(甲基)丙烯酰胺″指丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺。
如上文中所提及的，在油包水乳液中的聚合物可以由不止一種單體得到(例如，共聚物、三元共聚物等)。在本發(fā)明中，術(shù)語“共聚物”指由兩種或多種單體得到的聚合物。“均聚物”指只由一種單體得到的聚合物。術(shù)語“聚合物”指均聚物或共聚物。兩性聚合物在同一個(gè)鏈中含有陰離子和陽離子單體，但不需要兩種單體是等摩爾量的。
在一個(gè)實(shí)施方式中，在油包水乳液中的聚合物是(烷基)丙烯酰胺單體和至少一種第二單體的共聚物，所述第二單體選自N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基甲酰胺、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、富馬酸、巴豆酸、馬來酸、甲基丙烯酸羥烷酯、2-丙烯酰氨基-2-烷基磺酸(其中烷基含有1-6個(gè)碳原子)、苯乙烯磺酸；以及前述任何物質(zhì)的鹽；或通式I、II或III的單體。優(yōu)選的(烷基)丙烯酰胺是(甲基)丙烯酰胺，更優(yōu)選的是丙烯酰胺。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，在油包水乳液中的聚合物是(甲基)丙烯酰胺和至少一種第二單體的陽離子型共聚物，所述第二單體選自N，N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯或其鹽、季化N，N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸鹽(包括甲基氯化物或甲硫酸鹽)、三元或四元N，N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、三元或四元N，N-二甲基氨基甲基丙烯酰胺和二烯丙基二甲基鹵化銨。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，在油包水乳液中的聚合物是(甲基)丙烯酰胺與至少一種第二單體的陰離子型共聚物，所述第二單體選自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、富馬酸、巴豆酸、馬來酸、甲基丙烯酸羥烷酯、2-丙烯酰氨基-2-烷基磺酸(其中烷基含有1-6個(gè)碳原子)、苯乙烯磺酸；或前述任何物質(zhì)的鹽。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，在油包水乳液中的聚合物是(甲基)丙烯酰胺和(甲基)丙烯酸的陰離子型共聚物。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，在油包水乳液中的聚合物是選自以下的單體的均聚物或共聚物(甲基)丙烯酰胺、通式I和II的單體和它們的組合物，其中R1是氫或甲基，R2至R4是甲基或乙基，A是C1-C4亞烷基，X如上所定義。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，在油包水乳液中的聚合物是兩性聚合物。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，油包水乳液是含有文中所述不同類型聚合物的油包水乳液的混合物。
用來將油與OBM分離的油包水乳液包含連續(xù)的油相和不連續(xù)相，連續(xù)的油相一般包括水不混溶性惰性有機(jī)液體和表面活性劑或表面活性劑混合物，不連續(xù)相優(yōu)選是水性的，其形式為液滴或顆粒，含有由上述水溶性單體得到的聚合物。水相對油相的比例應(yīng)該為約0.1∶1至約10∶1、或約0.20∶1至約8∶1、或約0.5∶1至約3∶1。較佳地，以油包水乳液的總重量為基準(zhǔn)計(jì)，油包水乳液含有約1重量％至約80重量％的水相。以不連續(xù)水相的總重量為基準(zhǔn)計(jì)，油包水乳液中不連續(xù)相中含有的聚合物的量一般從較小的百分?jǐn)?shù)(例如，約2重量％或約5重量％或約10重量％)直到約70重量％或約80重量％或約90重量％或者甚至是約100重量％的范圍內(nèi)。因此，不連續(xù)水相可含有100％的聚合物和0％的水，并且可使用本領(lǐng)域已知的方法來制備。
以乳液的總重量為基準(zhǔn)計(jì)，在油包水乳液中的聚合物的總濃度為下限約1重量％或約5重量％或約10重量％或約20重量％或約40重量％的到上限約50重量％或約60重量％或約70重量％。
在本發(fā)明的油包水乳液中所用的聚合物通過上述水溶性單體或單體混合物的常規(guī)乳液或懸浮聚合來形成。此類聚合的例子是揭示在美國專利第5037881、5037863、4681912、4521317、4439332、5548020、5945494、5763523號(hào)和歐洲專利申請EP0374457 A2中的例子，這些專利文獻(xiàn)都通過參考引用于此。
乳液聚合步驟涉及兩相的制備。水相包含一種或多種水溶性單體、任選的溶解在水中的支化劑和鏈轉(zhuǎn)移劑、以及其它的本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的添加劑如穩(wěn)定劑和pH調(diào)節(jié)劑。油相包含一種水不溶性油相，諸如一種或多種表面活性劑的烴溶液。將水相和油相在常規(guī)設(shè)備中混合和均化，直到平均分散相的粒度小于約10微米且得到合適的體積粘度為止。然后將乳液轉(zhuǎn)移到合適的燒瓶中，在此燒瓶中在鼓入氮?dú)獾臈l件下對乳液攪拌約30分鐘。然后向溶液中連續(xù)加入聚合引發(fā)劑如焦亞硫酸氫鈉溶液，開始進(jìn)行聚合反應(yīng)。讓聚合放熱升到所需的溫度，此溫度通過冷卻來保持，直到不再需要冷卻。將最終形成的乳液產(chǎn)物冷卻到25℃。
通常在乳液的油相中有用的表面活性劑包括陰離子、陽離子和非離子型表面活性劑。優(yōu)選的表面活性劑包括聚氧乙烯山梨醇脂肪酸、山梨糖醇酐倍半油酸酯(sesquioleate)、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、山梨糖醇酐單油酸酯、聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐單油酸酯、二辛基磺基丁二酸鈉、油酰氨丙基二甲基胺、異硬脂基-2-乳酸鈉、聚氧乙烯山梨醇單油酸酯或它們的混合物等。在本發(fā)明中有用的乳化劑和表面活性劑充分記載在相關(guān)文獻(xiàn)中，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員經(jīng)常提及的Atlas HLB Surfactant Selector。
大部分已知的自由基引發(fā)劑可用來引發(fā)聚合反應(yīng)。適用的是偶氮二異丁腈；氧氣與亞硫酸鈉和/或焦亞硫酸氫鈉；二鹽酸2，2-偶氮雙(2-甲基-2-脒基丙烷)；過硫酸銨和六水合硫酸亞鐵銨；或其它氧化還原對。有機(jī)過氧化物也可以用來聚合烯鍵式不飽和單體。對于本發(fā)明來說特別有用的是叔丁基過氧化氫，參見《現(xiàn)代塑料百科全書(Modern Plastics Encyclopedia)》McGraw Hill，1987年10月，第165-8頁。以存在的單體的量為基準(zhǔn)計(jì)，在乳液聚合中的引發(fā)劑的用量通常為約1-1000ppm，或約25-750ppm，或約50-500ppm。
用于乳液聚合的溫度通常為約10℃至約90℃，或約20℃至約75℃，或約25℃至約60℃。
如果支化聚合物是所需的，則單體的聚合在多官能支化劑存在下進(jìn)行，以形成支化的均聚物或共聚物。多官能支化劑包括具有至少兩個(gè)雙鍵、一個(gè)雙鍵和一個(gè)活性基團(tuán)或兩個(gè)活性基團(tuán)的化合物。多官能支化劑應(yīng)該至少具有一些水溶性。含有至少兩個(gè)雙鍵的化合物的例子是亞甲基雙丙烯酰胺、亞甲基雙甲基丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、N-乙烯基丙烯酰胺、二乙烯基苯、三烯丙基銨鹽、N-甲基烯丙基丙烯酰胺等。含有至少一個(gè)雙鍵和至少一個(gè)活性基團(tuán)的多官能支化劑包括丙烯酸縮水甘油酯、丙烯醛、羥甲基丙烯酰胺等。含有至少兩個(gè)活性基團(tuán)的多官能支化劑包括醛，諸如乙二醛；雙環(huán)氧化合物和表氯醇等。
支化劑的用量應(yīng)足以確保得到高支化共聚產(chǎn)物。較佳地，加入以初始單體含量為基準(zhǔn)計(jì)含量約為4-80摩爾ppm的支化劑，以引起聚合物鏈發(fā)生足夠的支化。
也可以在乳液聚合中使用鏈轉(zhuǎn)移劑。用分子量調(diào)節(jié)劑或鏈轉(zhuǎn)移劑來控制聚合物的結(jié)構(gòu)和溶解度。當(dāng)鏈轉(zhuǎn)移劑以最佳的濃度再結(jié)合支化劑使用時(shí)，可以得到高支化的聚合物產(chǎn)物。許多此類鏈轉(zhuǎn)移劑是本領(lǐng)域技術(shù)技術(shù)人員所熟知的。這些鏈轉(zhuǎn)移劑包括醇，諸如異丙醇；硫醇；硫代酸；亞磷酸鹽和亞硫酸鹽和次膦酸鈉，但是可采用許多不同的鏈轉(zhuǎn)移劑。
在不使用鏈轉(zhuǎn)移劑的情況下，即使只加入極少量的支化劑，例如5ppm，也可以導(dǎo)致交聯(lián)。交聯(lián)的聚合物也可以用于本發(fā)明。也就是說，在分散的液滴中的聚合物可以實(shí)際上是水溶脹性而非水溶性的，或該聚合物包含水溶脹性和水溶性物質(zhì)的混合物，并且在本文所述的油基泥漿固液分離方法中仍然以有效地方式起作用。術(shù)語“支化聚合物”包括在同一樣品中由支化程度不同的(包括線型)聚合物的混合物所組成的組合物。術(shù)語“交聯(lián)聚合物”包括在同一樣品中由交聯(lián)和支化程度不同的(包括線型)聚合物的混合物所組成的組合物。
一類乳液聚合是反相微乳液聚合，此類聚合通常在油相中有比乳液聚合更多的表面活性劑。該聚合通過以下步驟實(shí)現(xiàn)i)通過將單體水溶液與含有適量的表面活性劑或表面活性劑混合物的液體烴混合，以形成包含小水滴分散在連續(xù)油相中的反相微乳液，來制備含有單體的微乳液；ii)使含有單體的微乳液處于聚合條件下。如果需要形成小水滴，可以對乳液施加混合能量，例如，剪切，來得到更小的水滴。
反相微乳液的形成取決于對表面活性劑濃度的適當(dāng)選擇，以及表面活性劑或表面活性劑混合物的親水-親油平衡值(HLB)。溫度、油相的性質(zhì)和水相的組成也會(huì)影響微乳液的形成。
所選擇的一種或多種表面活性劑應(yīng)該使HLB值在約6-12的范圍內(nèi)。由此根據(jù)單體的性質(zhì)、共聚單體的性質(zhì)和比例(如果存在的話)和油相的性質(zhì)，所需的HLB值可變化。除了HLB值在合適的范圍內(nèi)外，表面活性劑的濃度應(yīng)足以形成反相微乳液。表面活性劑濃度太低將不能形成微乳液，而濃度過高會(huì)提高成本又不會(huì)得到明顯的益處。例如，用于形成含有陰離子聚合物的反相微乳液的表面活性劑的最小量會(huì)根據(jù)所使用的表面活性劑體系的HLB值而變化；以總重量為基準(zhǔn)計(jì)的這種最小表面活性劑量用美國專利第4681912號(hào)的唯一附圖
中表示表面活性劑濃度與HLB值關(guān)系的曲線中的影線部分來表示，參見該專利中的附圖和第三欄的第22-37行。
對有機(jī)相的選擇對于得到反相微乳液所需的表面活性劑最小濃度有著重要的影響，有機(jī)相通常含有如烴或烴混合物之類的油。最希望使用異鏈烷烴或直鏈烴或它們的混合物，以得到便宜的制劑。
微乳液的聚合可以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何方式進(jìn)行?？捎酶鞣N熱和氧化還原自由基引發(fā)劑來進(jìn)行引發(fā)反應(yīng)，引發(fā)劑包括過氧化物，例如叔丁基過氧化氫；偶氮化合物，例如偶氮二異丁腈；無機(jī)化合物，諸如過硫酸鉀；以及氧化還原對，諸如硫酸亞鐵銨/過硫酸銨。加入引發(fā)劑可在實(shí)際聚合之前的任何時(shí)間進(jìn)行。聚合也可以使用光化學(xué)輻射方法來進(jìn)行，例如紫外輻射或鈷60源的電離輻射。
通常將水溶液加入到油和表面活性劑的預(yù)混溶液中，所述水溶液含有如上所述的單體和任選的共聚單體以及任何常規(guī)的添加劑，這些添加劑例如，但不限于螯合劑，諸如亞乙基二胺四乙酸；二官能單體，諸如亞甲基雙(丙烯酰胺)；pH調(diào)節(jié)劑；引發(fā)劑等。在水溶液和油溶液混合后，就形成反相微乳液，通常不需要剪切。
通過陰離子單體(例如，上述的那些單體)的乳液聚合可形成陰離子型聚合物。另一種形成陰離子型聚合物的方法是，通過加入苛性水解劑，至少部分水解非離子型丙烯酰胺聚合物，(即，使至少部分聚合物上的酰胺基轉(zhuǎn)化為羧酸根基團(tuán))，結(jié)果形成部分水解的陰離子丙烯酰胺聚合物?？捎迷诒景l(fā)明中的水解劑包括，但不限于，堿金屬氫氧化物和氫氧化季銨。但是，優(yōu)選的水解劑是堿金屬氫氧化物，更優(yōu)選的是氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化鋰。但是，實(shí)際上任何能提供堿溶液的物質(zhì)都可以用作水解劑。
水解劑應(yīng)作為水溶液緩慢地加入到聚合物乳液中，并進(jìn)行混合。最佳的水解劑是10％至50％的堿金屬氫氧化物水溶液，更佳的是20％至40％的溶液，最佳的約30％的溶液。以聚合物乳液為基準(zhǔn)計(jì)，堿金屬氫氧化物的溶液的濃度在0.2重量％至30重量％、優(yōu)選4重量％至12重量％的范圍內(nèi)。但是，使用的水解劑的百分?jǐn)?shù)可根據(jù)所需的水解程度而變化。
雖然具有上述濃度的堿金屬氫氧化物的溶液如上所述是特別有用的，但是尤其要指出，堿金屬氫氧化物在水性介質(zhì)中的濃度更高或更低也是可以采用的。宜使用低濃度水解劑的情況包括需要較低程度的水解和穩(wěn)定性因素。當(dāng)需要較高程度的水解而不過分稀釋時(shí)，可以使用高濃度的水解劑。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，穩(wěn)定性因素在該決定中也起著作用。
水解反應(yīng)可在室溫下進(jìn)行，但是在升高的溫度下進(jìn)行可以得到更好的結(jié)果。通常反應(yīng)可在約10℃至約70℃的范圍內(nèi)進(jìn)行。但是，對于該反應(yīng)優(yōu)選的溫度范圍是約35℃至約55℃。水解反應(yīng)所需的時(shí)間長短取決于反應(yīng)物、反應(yīng)物的濃度、反應(yīng)條件和所需的水解程度。
在油包水乳液中的聚合物的分子量不是至關(guān)重要的，可低到約1000至高達(dá)交聯(lián)聚合物的范圍內(nèi)變化。較佳地，聚合物的數(shù)均分子量可在低到1000、或約5000或約10000或約100000至高達(dá)無窮大(交聯(lián)的)或約60×106或?qū)τ谒苄跃酆衔锔哌_(dá)約40×106的范圍內(nèi)變化。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，可將油包水乳液在與OBM接觸前預(yù)分散在油中。如果用油預(yù)分散乳液，則在預(yù)處理的油包水乳液中聚合物的濃度以乳液的總重量為基準(zhǔn)計(jì)約為0.01重量％至20重量％，或約為0.1重量％至10重量％。任何類型的油都適合用于預(yù)分散。優(yōu)選用于預(yù)分散的油類包括煤油、柴油、石蠟混合物、內(nèi)烯烴或C16-C18鏈烯混合物。更優(yōu)選的油是任何用在OBM中的油。
如上文所提及的，將含有上述聚合物的油包水乳液與OBM接觸，以分離OBM中的固體和液體。本發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，如果在油包水乳液中的聚合物在與OBM接觸前基本上不增溶或溶解(例如，接觸或溶解在過量水中)，則OBM中固體和液體分離的程度將得到很大的提高(例如，參見下文的實(shí)施例7-9)。
本發(fā)明的方法還可包括加入表面活性劑和/或水?？稍诩尤胗桶橐褐?、加入期間或加入后，向OBM中加入表面活性劑。較佳地，在加入油包水乳液后，向OBM中加入表面活性劑。表面活性劑可以是任何能改變OBM中油相和水相之間界面張力的表面活性劑。優(yōu)選的表面活性劑是高HLB表面活性劑，其HLB值大于約10，或約為10-40，或約為10-30，或約為10-20。也優(yōu)選的是陰離子型表面活性劑或高HLB陰離子型表面活性劑，其HLB值大于約10，或約為10-40，或約為10-30，或約為10-20。
可使用的幾類這種表面活性劑的例子是磺基丁二酸鹽、磺基琥珀酰胺酸鹽、烷基芳基磺酸鹽、聯(lián)苯磺酸鹽、苯磺酸、(烷基)萘磺酸、油和脂肪酸的硫酸鹽和磺酸鹽、乙氧基化烷基苯酚的硫酸鹽、醇的硫酸鹽、乙氧基化醇的硫酸鹽、石油磺酸鹽、脂肪酯的硫酸鹽、稠合萘的磺酸鹽、脂族或芳族磷酸酯、烷氧基化醇、鏈烷烴磺酸鈉和它們的混合物。
可使用的這種表面活性劑的例子是二異丁基磺基丁二酸鈉、二戊基磺基丁二酸鈉、二環(huán)己基磺基丁二酸鈉、二辛基磺基丁二酸鈉、雙(2-乙基己基)磺基丁二酸鈉、N-(1，2-二羧基-乙基)-N-十八烷基磺基丁二酸四鈉、乙氧基化醇半酯磺基丁二酸二鈉、二(1，3-二甲基丁基)磺基丁二酸鈉、雙十三烷基磺基丁二酸鈉和它們的混合物。
以O(shè)DMB的總重量為基準(zhǔn)計(jì)，與OBM接觸的油包水乳液的量應(yīng)為下限約0.1重量％或約0.5重量％至上限約20重量％或約10重量％或約5重量％或約2重量％。與OBM接觸的油包水乳液的量的優(yōu)選范圍是0.5重量％至5重量％。
OBM和油包水乳液優(yōu)選進(jìn)行混合?？墒褂萌魏魏线m的方法來混合組分。可用來混合組分的方法或設(shè)備的非限制性例子為流動(dòng)混合器、在線混合器、氣體攪拌或機(jī)械混合器。關(guān)于這些混合技術(shù)或設(shè)備的更詳細(xì)資料可在例如《化學(xué)工程師手冊(Chemical Engineer′s Handbook)》，第五版，McGraw-Hill BookCompany，1973，第19-3至19-14和21-3至21-10頁中找到。優(yōu)選將OBM和油包水乳液組合物進(jìn)行混合，以使其得到很好地分散。
可通過機(jī)械分離或重力分離將油相從OBM中分離出來。機(jī)械分離的非限制性例子是使用離心機(jī)、旋風(fēng)分離器、壓力過濾或真空輔助過濾。重力分離的例子是使用澄清劑、增稠劑或連續(xù)逆流傾析。關(guān)于此類方法的更詳細(xì)資料可在例如《化學(xué)工程師手冊(Chemical Engineer′s Handbook)》，第五版，McGraw-HillBook Company，1973，第19-44至19-104和21-11至21-14頁中找到。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例是一種組合物，該組合物包含油基泥漿和油包水乳液，所述油包水乳液包含由至少一種水溶性單體得到的聚合物，其中，所述聚合物在與油基泥漿接觸前不進(jìn)行溶解。與上述相同的聚合物也可用于組合物。組合物還可包含表面活性劑。與上述相同的表面活性劑可用于組合物。較佳地，在加入表面活性劑前，首先將油包水乳液加入到OBM中。
現(xiàn)在將通過以下實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。這些實(shí)施例不用來限制本發(fā)明的范圍。與上述一般和詳細(xì)說明結(jié)合，以下實(shí)施例進(jìn)一步提供對本發(fā)明的理解。
實(shí)施例實(shí)施例1-6.使用油包水乳液進(jìn)行OBDM的油分離從Colombia的廢棄鉆探泥漿處理裝置中得到三種不同的廢棄OBDM。這些泥漿中的油是柴油類油。泥漿性質(zhì)列在下表中。
表1.來自Colombia的廢棄油基鉆探泥漿
使用兩種方法來測定OBDM的組成。干餾分析確定水、固體和油的各量。使用稱為BSW(基于固體和水的比例)法的溶劑萃取法還測定了處理前和處理后OBDM的總(水+固體)含量，如下文所述。
重力沉降后取40毫升OBDMD油相樣品。向OBDM中加入大約40毫升Varsol(來自ExxonMobil的脂族烴流體)和3滴破乳劑表面活性劑，并進(jìn)行混合。將所得的組合物混合物在2000rpm的轉(zhuǎn)速下離心2分鐘。測定離心后分離出的固體的體積％，再乘以2，得到BSW值。
BSW值是在樣品被脂族烴油(例如，Varsol)1∶1稀釋后，從樣品中分離出的固體和水的體積百分?jǐn)?shù)。處理后可以得到BSW值小于或等于約2％的分離油相，認(rèn)為該處理是成功的。
實(shí)驗(yàn)方案用來評價(jià)OBDM固液分離處理的功效的實(shí)驗(yàn)方案如下。使用頂部(overhead)攪拌器來對廢棄的油基鉆探泥漿樣品進(jìn)行混合，以得到充分分散的均勻組合物。將泥漿樣品稱取到600毫升玻璃燒杯中。使用刮勺將油包水乳液(下文所述的聚合物乳液I)分散在另一個(gè)燒杯中的柴油中，直到組合物均勻?yàn)橹?。然后將油包水加入到泥漿中，并使用頂部攪拌器混合3分鐘，直到組合物均勻?yàn)橹?。使處理過的泥漿沉降1小時(shí)，然后觀察處理過的泥漿的物理狀態(tài)。將重力分離出的液相傾析出來，使用BSW法進(jìn)行分析。
聚合物乳液I是反相油包水乳液，其中分散的水相含有丙烯酰胺(45摩爾％)和2-丙烯酰氧基乙基三甲基氯化銨(55摩爾％)的共聚物、以及10ppm作為支化劑的N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺，通過與美國專利第5945494(實(shí)施例3B)號(hào)中類似的方法制得，該專利通過參考結(jié)合于此。當(dāng)該聚合物乳液預(yù)分散在柴油中時(shí)，該聚合物得到良好的分散，形成均勻的組合物。
使用聚合物乳液I處理不同泥漿的結(jié)果示于表2。
表2.用聚合物乳液I處理OBDM A、B和C
使用聚合物處理不同泥漿的結(jié)果表明，形成大量的(large)在重力作用下易于分離的聚集體，得到易于回收的干凈的油相。
實(shí)施例7-9.在與OBDM接觸前油包水乳液預(yù)溶解在水中這些實(shí)施例說明，如果將聚合物乳液預(yù)溶解在水中，以致形成聚合物水溶液，則處理過的OBDM的固體分離較差。
聚合物乳液II是反相聚合物乳液，其中分散的水相含有丙烯酰胺(45摩爾％)和2-丙烯酰氧基乙基三甲基氯化銨(55摩爾％)的共聚物，通過與美國專利第5763523(實(shí)施例19)號(hào)中類似的方法制得，該專利通過參考結(jié)合于此。
通過使用Braun混合器將1毫升聚合物乳液在100毫升自來水中混合15秒，來使聚合物乳液I和II分別溶解在水中，然后靜置老化1小時(shí)。這樣得到均勻的聚合物水溶液。
用在此測試中的OBDM是用在上述實(shí)施例2和5中的OBDM B。
實(shí)驗(yàn)方案用來評價(jià)固液分離處理的功效的實(shí)驗(yàn)方案如下。使用頂部攪拌器混合廢棄的油基鉆探泥漿樣品，以得到均勻的組合物。將泥漿樣品稱取到250毫升玻璃燒杯中。使用刮勺將聚合物乳液分散在另一個(gè)燒杯中的柴油中，直到組合物均勻?yàn)橹?，或如上所述將聚合物乳液溶解在水中。然后將分散的聚合物乳液或溶解的聚合物溶液加入到泥漿中，并使用頂部攪拌器在200rpm的轉(zhuǎn)速下混合30秒。然后觀察處理過的泥漿的物理狀態(tài)。將約100毫升處理過的泥漿加入到玻璃離心管中，并在2000rpm的轉(zhuǎn)速下離心10分鐘。觀察離心過的泥漿的物理狀態(tài)。注意各層的體積及其一般的物理特征(例如，緊密固體、料漿、水、乳液、油)。
使用聚合物乳液I和II處理不同泥漿的結(jié)果示于下表3。
表3.用聚合物乳液I和II處理OBDM B
*分散液體或溶劑#不能分離的具有高固體含量的油基泥漿結(jié)果表明，當(dāng)用分散在柴油中的聚合物乳液I處理OBDM B時(shí)，聚集固體和干凈油相得到清晰的分離(實(shí)施例7)。但是，當(dāng)聚合物乳液I或II被預(yù)溶解在水中時(shí)，所得的聚合物水溶液不能與OBDM B很好混合，油相與固相的分離效果非常差或者根本無法發(fā)生分離(實(shí)施例8和9)。
實(shí)施例10-15.使用油包水乳液、表面活性劑和水的組合分離OBDM中的油相這一組實(shí)施例表明使用基于反相聚合物乳液、表面活性劑和水的組合進(jìn)行從OBDM中分離油的處理。
從Mexico的廢棄鉆探泥漿處理裝置中得到OBDM，將其稱為OBDM D。此泥漿中的油是柴油類油。泥漿性質(zhì)列在下表(表4)中。固體分為兩類高重力固體(HGS)和低重力固體(LGS)。
表4.來自Mexico的廢棄油基鉆探泥漿
實(shí)驗(yàn)方案用來評價(jià)固液分離處理功效的實(shí)驗(yàn)方案如下?；旌嫌突@探泥漿樣品，以得到均勻的組合物。稱取60克泥漿樣品到250毫升塑料燒杯中。如果合適的話，加入水，并使用刮勺進(jìn)行手工混合，直到組合物均勻?yàn)橹?。如果合適的話，加入表面活性劑，并使用刮勺進(jìn)行手工混合，直到組合物均勻?yàn)橹埂⒕酆衔锶橐悍稚⒌搅硪粋€(gè)塑料燒杯中的與OBDM相容的油中，并使用刮勺進(jìn)行手工混合，直到組合物均勻?yàn)橹?。然后如果合適的話，將上述聚合物乳液I加入到部分處理過的泥漿中，并使用刮勺進(jìn)行手工混合，直到組合物均勻?yàn)橹埂Ｔ谀承┣闆r下，將未分散的聚合物乳液直接加入到泥漿中，然后使用刮勺進(jìn)行手工混合，直到組合物均勻?yàn)橹?。然后觀察處理過的泥漿的物理狀態(tài)。將約50毫升處理過的泥漿加入到塑料離心管中，并在2000rpm的轉(zhuǎn)速下離心10分鐘(例如，在IEC CentraGP-8搖籃式離心機(jī))。觀察離心過的泥漿的物理狀態(tài)。注意各層的體積及其一般的物理特征(例如，緊密固體、料漿、水、乳液、油)。
分離相的一般外觀和使用聚合物乳液I處理不同泥漿的結(jié)果示于表5。
表5.使用聚合物乳液I處理OBDM D
±表面活性劑是二辛基磺基丁二酸鹽(27重量％)和二羧基乙基十八烷基磺基丁二酰胺酸鹽(57重量％)在2-丙醇(16重量％)中的混合物。
*分離相外觀的解釋油＝適當(dāng)干凈的油層水＝適當(dāng)干凈的水層乳液＝澄清差的水層或‘質(zhì)量差的(rag)’層料漿＝比原始泥漿固體含量低、但并沒有完全分離的泥漿相固體＝良好分離的固體層，可能含有吸收的水。
實(shí)施例10-15表明，對于特定的OBDM D，在處理程序中使用所有三種組分(聚合物乳液、表面活性劑和水)，會(huì)得到最佳的油相與固體的分離。在某些情況下，不只是固體從液相中分離出來，而且液相也分離成油相和水相。從這組實(shí)施例中還明顯可知，在任何有效處理中，油包水乳液都是必需的組分。
實(shí)施例16-20.使用不同的油包水乳液處理OBDM
這一組實(shí)施例表明了可用于成功處理OBDM以得到固液分離的聚合物乳液類型的范圍。
聚合物乳III是反相聚合物乳液，其中，分散的水相含有丙烯酰胺(45摩爾％)和二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯(55摩爾％)的共聚物，其按以下步驟制備。首先單獨(dú)制備以下所述的油相和水相。
油相的制備在1000毫升樹脂燒瓶中加入8.64克山梨糖醇酐單油酸酯、12.15克乙氧基化醇(60％EO)和167.71克低氣味石蠟油。用磁力攪拌器攪拌混合物，直到該混合物均勻?yàn)橹埂?br> 水相的制備向1000毫升燒杯中加入145.29克丙烯酰胺水溶液(52％的溶液)、160.50克去離子水、204.45克二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯和1.40克Versenex80(Dow Chemical Company的產(chǎn)品)。提供冷卻，以維持溫度低于100°F。緩慢加入大約70克濃H2SO4，用來將pH調(diào)節(jié)到3.5。向該混合物中加入0.028克次磷酸鹽和足夠的去離子水，使水相的總量達(dá)到594克。用磁力攪拌器攪拌混合物，直到該混合物均勻?yàn)橹埂?br> 然后將油相和水相混合，均化產(chǎn)生單體乳液。然后向該單體乳液中加入聚合引發(fā)劑，0.14克Vazo64(DuPont Chemical Company的產(chǎn)品)。向該單體乳液中鼓入氮?dú)?，并加熱?25-130°F，以開始聚合。將乳液的溫度維持在125-130°F，直到聚合完全為止。將乳液冷卻到室溫，在攪拌下加入8.0克乙氧基化醇(60％EO)。
聚合物乳液IV是反相聚合物乳液，其中分散的水相含有丙烯酰胺(90摩爾％)和丙烯酰氨基丙基三甲基氯化銨(10摩爾％)的共聚物，通過與歐洲專利申請0374457A2(實(shí)施例16)中類似的方法制得，該專利通過參考結(jié)合于此。
聚合物乳液V是反相聚合物乳液，其中分散的水相含有丙烯酰胺(70摩爾％)和丙烯酸銨(30摩爾％)的共聚物，通過與美國專利第5763523號(hào)(實(shí)施例23)中類似的方法制得，該專利通過參考結(jié)合于此。
聚合物乳液VI是反相聚合物乳液，其中分散的水相含有丙烯酰胺(90摩爾％)和丙烯酸鈉(10摩爾％)的共聚物，由其中分散的水相含有聚(丙烯酰胺)的反相聚合物乳液的堿水解制得。其通過與美國專利第5548020號(hào)(實(shí)施例5)中類似的方法制得，該專利通過參考結(jié)合于此。
從Mexico的廢棄鉆探泥漿處理裝置中得到OBDM，并將其稱為OBDM E。該泥漿中的油是柴油類油。該泥漿性質(zhì)列于下表6中。固體分為兩類高重力固體(HGS)和低重力固體(LGS)。
表6.來自Mexico的廢棄油基鉆探泥漿
使用不同的聚合物乳液處理OBDM E的結(jié)果列于表7中。
表7.使用聚合物乳液III-VI處理OBDM D
±表面活性劑是二辛基磺基丁二酸鹽(27重量％)和二羧基乙基十八烷基磺基丁二酰胺酸鹽(57重量％)在2-丙醇(16重量％)中的混合物。
*水和表面活性劑在加入到OBDM中前進(jìn)行預(yù)混這些實(shí)施例表明，陽離子或陰離子型聚合物乳液可成功地用來分離OBDM的不同相。實(shí)施例16還表明，在處理中只使用聚合物乳液，而不加入表面活性劑，也可以使油相和水相得到分離實(shí)施例21-23.不同油類OBDM的處理這一組實(shí)施例表明，本發(fā)明也可以用來對由不同油類組成的OBDM進(jìn)行固液分離。前述的實(shí)施例1-20是基于柴油類油OBDM?？捎脕砩a(chǎn)OBDM的其它主要類型的油是合成油，其包括石蠟和烯烴?？赏ㄟ^向典型的烯烴油基合成OBDM中加入低重力固體來制備廢棄的合成OBDM。原始的合成油基泥漿稱為OBDM F，而廢棄的合成油基泥漿稱為OBDM G。泥漿性質(zhì)列于下表8中。
表8.廢棄的合成油基鉆探泥漿
聚合物乳液VII是反相聚合物乳液，其中分散的水相含有丙烯酰胺(45摩爾％)和2-丙烯酰氧基乙基三甲基氯化銨(55摩爾％)的共聚物、以及17ppm作為支化劑的N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺，通過與美國專利第5945494(實(shí)施例3B)號(hào)中類似的方法制得。當(dāng)該聚合物乳液混合在柴油中時(shí)，該聚合物得到良好的分散，形成均勻的組合物。
不同處理的結(jié)果列于表9中。
表9.使用聚合物乳液III和VII處理OBDM G
使用兩種不同的聚合物乳液(實(shí)施例21和22)可以實(shí)現(xiàn)固相和液相良好的分離。實(shí)施例23表明，在某些情況下，聚合物乳液不需要預(yù)分散在水中，可以作為純物質(zhì)使用。
實(shí)施例24-29.使用聚合物乳液和不同的表面活性劑處理OBDM這一組實(shí)施例說明，可以選擇聚合物乳液和表面活性劑的組合來選擇性地產(chǎn)生OBDM中的油-固分離或油-水-固分離。
由美國的鉆探泥漿處理裝置得到OBDM，并將其稱為OBDM H。該泥漿中的油是合成類油。泥漿性質(zhì)列于下表10中。固體分為兩類高重力固體(HGS)和低重力固體(LGS)。
表10.來自美國的廢棄油基鉆探泥漿
用聚合物乳液III和表面活性劑對OBDM H進(jìn)行不同處理的結(jié)果列在表11中。只說明表面活性劑組合物中的表面活性劑。
表11.使用聚合物乳液III和不同的表面活性劑處理OBDM H
上述實(shí)施例表明，只有特定的聚合物乳液和表面活性劑的組合才會(huì)得到有用的固液分離，并且根據(jù)特定的聚合物乳液和表面活性劑的組合，OBM可以選擇性地分離成油和固體或油-水-固相。只使用表面活性劑，雖然確實(shí)使分離得到一些改善，但總是得到臟的油相(固體污染物)。使用聚合物乳液，再結(jié)合一定的表面活性劑，可以既改善分離，又回收到更干凈的油相。我們的經(jīng)驗(yàn)表明，根據(jù)泥漿組成，需要不同的聚合物乳液和表面活性劑的組合來有效地處理(即，產(chǎn)生有用的固液分離)不同的OBM。
本文所述和要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍不受本文所揭示的具體實(shí)施方式
的限制，因?yàn)檫@些實(shí)施方式是用來說明本發(fā)明若干方面。任何等同的實(shí)施方式在本發(fā)明的范圍內(nèi)。實(shí)際上，除了本文所示和描述的以外，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可以從前述的說明書中得知本發(fā)明不同的修改。這些修改也在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種分離油基泥漿中固相和液相的方法，其包括以下步驟(i)使所述油基泥漿與油包水乳液接觸，所述油包水乳液包含由至少一種水溶性單體得到的聚合物，其中所述聚合物在與所述油基泥漿接觸前不進(jìn)行溶解；(ii)將所述油包水乳液與所述油基泥漿進(jìn)行混合；(ii)分離固相和液相。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述單體是水溶性乙烯基單體。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一種水溶性單體選自(烷基)丙烯酰胺、(烷基)丙烯酸及其鹽、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基甲酰胺、丙烯腈、富馬酸及其鹽、巴豆酸及其鹽、馬來酸及其鹽、甲基丙烯酸羥烷酯、2-丙烯酰氨基-2-烷基磺酸及其鹽-其中所述烷基含有1-6個(gè)碳原子、苯乙烯磺酸及其鹽、或結(jié)構(gòu)為通式I、II或III的單體， 通式I 通式II 通式III其中，R1、R2和R5各自獨(dú)立為氫或C1-C6烷基；R3和R4各自獨(dú)立為氫、C1-C12烷基、芳基、芳烷基或羥乙基；R2和R4或R2和R3可結(jié)合形成含有一個(gè)或多個(gè)雜原子的環(huán)；Z是酸的共軛堿，X是氧或-NR6，其中R6是氫或C1-C6烷基；A是C1-C12亞烷基。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少一種水溶性乙烯基單體選自(烷基)丙烯酰胺、(烷基)丙烯酸及其鹽、乙烯基磺酸及其鹽、以及2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸及其鹽。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述聚合物是單體的均聚物或共聚物，所述單體選自(甲基)丙烯酰胺、通式I、II或III的單體和它們的組合，其中R1是氫或甲基，R2至R4是甲基或乙基，A是C1-C4亞烷基。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述聚合物是(烷基)丙烯酰胺單體和至少一種第二單體的共聚物，所述(烷基)丙烯酰胺單體中的烷基含有1-6個(gè)碳原子，所述第二單體選自N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基甲酰胺、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸，富馬酸、巴豆酸、馬來酸、甲基丙烯酸羥烷酯、2-丙烯酰氨基-2-烷基磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸；以及上述這些化合物的鹽；或通式I、II或III的單體。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述聚合物是(甲基)丙烯酰胺和至少一種第二單體的共聚物，所述第二單體選自N，N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯或其鹽、季化N，N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸鹽、三元或四元N，N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、三元或四元N，N-二甲基氨基甲基丙烯酰胺和二烯丙基二甲基鹵化銨。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物是陰離子型，且由(甲基)丙烯酰胺和(甲基)丙稀酸的共聚得到。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物是陰離子型，且由水解得到。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物是支化的或交聯(lián)的。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物在所述油包水乳液中的濃度以乳液的總重量為基準(zhǔn)計(jì)約為10重量％至70重量％。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述油包水乳液在與油基泥漿接觸前用油進(jìn)行預(yù)分散。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述聚合物在所述油包水乳液中的濃度以乳液的總重量為基準(zhǔn)計(jì)約為0.1重量％至10重量％。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括加入表面活性劑。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述油基泥漿在與表面光活性劑接觸前先與油包水乳液接觸。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述表面活性劑的HLB值大于約10。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述表面活性劑是陰離子型。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述表面活性劑選自磺基丁二酸鹽、磺基丁二酰胺酸鹽、烷基芳基磺酸鹽、聯(lián)苯磺酸鹽、苯磺酸、(烷基)萘磺酸、油和脂肪酸的硫酸鹽和磺酸鹽、乙氧基化烷基苯酚的硫酸鹽、醇的硫酸鹽、乙氧基化醇的硫酸鹽、石油磺酸鹽、脂肪酯的硫酸鹽、稠合萘的磺酸鹽、脂族或芳族磷酸酯、烷氧基化醇、鏈烷烴磺酸鈉和它們的混合物。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述表面活性劑選自二異丁基磺基丁二酸鈉、二戊基磺基丁二酸鈉、二己基磺基丁二酸鈉、二環(huán)己基磺基丁二酸鈉、二辛基磺基丁二酸鈉、雙(2-乙基己基)磺基丁二酸鈉、N-(1，2-二羧基-乙基)-N-十八烷基磺基丁二酸四鈉、乙氧基化醇半酯磺基丁二酸二鈉、二(1，3-二甲基丁基)磺基丁二酸鈉、雙十三烷基磺基丁二酸鈉和它們的混合物。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述固相和液相的分離通過機(jī)械分離或重力分離來進(jìn)行。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述機(jī)械分離通過離心機(jī)、旋風(fēng)分離器、壓力過濾或真空輔助過濾來進(jìn)行，所述重力分離通過澄清劑、增稠劑或連續(xù)逆流傾析來進(jìn)行。
22.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合使用流動(dòng)混合器、在線混合器、氣體攪拌或機(jī)械混合器來進(jìn)行。
23.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述預(yù)分散油是煤油、柴油、石蠟混合物、內(nèi)烯烴或C16-C18鏈烯混合物。
24.如權(quán)利要求1至23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述油基泥漿是油基鉆探泥漿。
25.一種組合物，其包含油基泥漿和油包水乳液，所述油包水乳液包含由至少一種水溶性單體得到的聚合物，其中所述聚合物在與所述油基泥漿接觸前不進(jìn)行溶解。
26.如權(quán)利要求25所述的組合物，其還包含表面活性劑。
27.如權(quán)利要求26所述的組合物，其特征在于，所述表面活性劑的HLB值大于約10。
28.如權(quán)利要求26所述的組合物，其特征在于，所述表面活性劑是陰離子型。
29.如權(quán)利要求26所述的組合物，其特征在于，所述表面活性劑選自磺基丁二酸鹽、磺基丁二酰胺酸鹽、烷基芳基磺酸鹽、聯(lián)苯磺酸鹽、苯磺酸、(烷基)萘磺酸、油和脂肪酸的硫酸鹽和磺酸鹽、乙氧基化烷基苯酚的硫酸鹽、醇的硫酸鹽、乙氧基化醇的硫酸鹽、石油磺酸鹽、脂肪酯的硫酸鹽、稠合萘的磺酸鹽、脂族或芳族磷酸酯、烷氧基化醇、鏈烷烴磺酸鈉和它們的混合物。
30.如權(quán)利要求26所述的組合物，其特征在于，所述表面活性劑選自二異丁基磺基丁二酸鈉、二戊基磺基丁二酸鈉、二己基磺基丁二酸鈉、二環(huán)己基磺基丁二酸鈉、二辛基磺基丁二酸鈉、雙(2-乙基己基)磺基丁二酸鈉、N-(1，2-二羧基-乙基)-N-十八烷基磺基丁二酸四鈉、乙氧基化醇半酯磺基丁二酸二鈉、二(1，3-二甲基丁基)磺基丁二酸鈉、雙十三烷基磺基丁二酸鈉和它們的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)油基泥漿固液分離的方法，其包括以下步驟使所述油基泥漿與油包水乳液接觸，所述油包水乳液包含由至少一種水溶性單體得到的聚合物，其中所述聚合物在與所述油基泥漿接觸前不進(jìn)行溶解；將所述油包水乳液與所述油基泥漿混合；分離油基泥漿中的固相和液相。另外，本發(fā)明還涉及一種組合物，其包含油基泥漿和油包水乳液，所述油包水乳液含有由至少一種水溶性單體得到的聚合物，其中所述聚合物在與油基泥漿接觸前不進(jìn)行溶解。
文檔編號(hào)B01D12/00GK1856636SQ200480027953
公開日2006年11月1日 申請日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者J·E·A·佩納, H·馬西亞斯, 黃森一, R·法里納托 申請人:Cytec技術(shù)有限公司