Biodegradabilidad mejorada de formulaciones antiincrustantes.

Un agente antiincrustante que comprende un polímero aniónico, comprendiendo el polímero aniónicounidades recurrentes de la fórmula (I) y unidades recurrentes de la fórmula (II):

**Fórmula**

en donde:

A1 es -CH2- o un grupo de la fórmula (III):A2 es -CH2-, -C(≥O)NHC(CH3)2CH2-, o un enlace;**Fórmula**

R1, R2 y R3 son cada uno individualmente -CH3 o -H; y

al menos uno de M1

son cada uno individualmente un catión orgánico, estando presentes loscationes orgánicos representados por M1

+, M2+ y M3+ juntos en una cantidad de al menos 5% molar, basadaen moles totales de unidades recurrentes de las fórmulas (I) y (II);

en donde los cationes orgánicos representados por M1+, M2+ y M3+ se seleccionan cada uno individualmentedel grupo constituido por +NH3R4, 4NH2(R4)(R5), +NH(R4)(R5)(R6) y +N(R4)(R5)(R6)(R7), en donde R4, R5, R6 yR7 son cada uno individualmente -CnH2nR8, donde n es un número entero comprendido en el intervalo de 1 a10 y R8 es -H u -OH .

Biodegradabilidad mejorada de formulaciones antiincrustantes

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo de la Invención Esta invención se refiere a antiincrustantes que tienen biodegradabilidad mejorada. Tales antiincrustantes son útiles en una diversidad de aplicaciones, que incluyen la prevención de incrustaciones en agua hirviente y agua de refrigeración, desalinización, control de estruvita y aplicaciones en campos de petróleo.

Descripción de la Técnica Afín La biodegradabilidad de los agentes antiincrustantes utilizados en la industria del petróleo y el gas es de particular

importancia. Véase, v.g., S. Lewis y M. Szymanski, "Environmentally Acceptable Fluid-Loss Alternatives for Use in North Sea", otoño 2004, SPE ATCE y (Resumen) . Por ejemplo, Noruega favorece claramente el uso de productos antiincrustantes para las aplicaciones en los pozos de petróleo del Mar del Norte que tienen una biodegradabilidad relativamente alta en el agua marina. Se conocen diversos protocolos de test para determinación de la biodegradabilidad, con inclusión del método de test conocido como "Marine BODIS." De acuerdo con las "OSPAR

Guidelines for Completing the Harmonised Offshore Chemical Notification Format (HOCNF) (Reference number: 2005-13) , las sustancias para las cuales no se dispone de datos en cuanto a biodegradación deben testarse de acuerdo con los métodos de test estándar para biodegradabilidad: OECD Guidelines for Testing of Chemicals, 1992, 306, o cualquiera de los cuatro protocolos publicados en el informe: "Biodegradability of chemicals in sea water. Resultados de un test de anillo realizado por OSPARCOM, fueron publicados por Elf Akvamiljö, septiembre de 1996.” De acuerdo con las Directrices del Reino Unido concernientes a las Directrices de OSPAR, el método Marine BODIS es uno de los métodos de test estándar. La biodegradabilidad es también un problema en una diversidad de aplicaciones industriales aparte de la industria del petróleo y el gas.

Se conocen cierto número de agentes antiincrustantes polímeros. Por ejemplo, las Patentes U.S. núms. 3.706.717;

3.879.288 y 4.518.511 dan a conocer polímeros aniónicos y métodos de utilización de los mismos como antiincrustantes. Sin embargo, los polímeros aniónicos dados a conocer tienen una biodegradabilidad relativamente pobre. Véanse también las Patentes U.S. núms. 5.064.563; 5.298.570; y 5.962.401. Los polímeros aniónicos llevan una carga negativa que es neutralizada por contraiones cargados positivamente. El polímero aniónico está considerado generalmente como el ingrediente activo primario en el agente antiincrustante polímero, en tanto que el contraión se considera a menudo como una especie neutra o inactiva. Por esta razón, con anterioridad a la invención descrita a continuación, los contraiones de peso molecular relativamente bajo tales como sodio y potasio se consideraban generalmente deseables a fin de maximizar el contenido de sólidos activos del agente antiincrustante y/o para minimizar costes. Los contraiones orgánicos tales como especies de alquilamonio se consideraban generalmente indeseables debido a que sus pesos moleculares relativamente altos reducían el contenido de sólidos activos del agente antiincrustante, y debido a sus costes relativamente altos en comparación con los contraiones tales como sodio y potasio.

Existe necesidad de agentes antiincrustantes que tengan biodegradabilidad mejorada, así como métodos de mejora de la biodegradabiidad de los agentes antiincrustantes existentes.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Se ha descubierto ahora que la biodegradabilidad de los polímeros aniónicos puede mejorarse reemplazando el

contraión metálico con un contraión orgánico. Así, la presente invención proporciona un agente antiincrustante que comprende un polímero aniónico, comprendiendo el polímero aniónico unidades recurrentes de la fórmula (I) y unidades recurrentes de la fórmula (II) :

en donde: A1 es -CH2- o un grupo de la fórmula (III) :

A2 es -CH2-, -C (=O) NHC (CH3) 2CH2-, o un enlace;

R1, R2 y R3 son cada uno individualmente -CH3 o -H; y

al menos uno de M1+, M2+ y M3+ son cada uno individualmente un catión orgánico, estando presentes los cationes orgánicos representados por M1+, M2+ y M3+ juntos en una cantidad de al menos 5% molar, basada en moles totales de unidades recurrentes de las fórmulas (I) y (II) ;

en donde los cationes orgánicos representados por M1+, M2+ y M3+ se seleccionan cada uno individualmente del grupo constituido por +NH3R4, 4NH2 (R4) (R5) , +NH (R4) (R5) (R6) y +N (R4) (R5) (R6) (R7) , en donde R4, R5, R6 y R7 son cada uno individualmente -CnH2nR8, donde n es un número entero comprendido en el intervalo de 1 a 10 y R8 es -H u -OH .

Otra realización proporciona un método para tratamiento de las incrustaciones, que comprende añadir un agente antiincrustante como se describe en esta memoria a un sistema acuoso que precisa tratamiento de las incrustaciones, en una cantidad eficaz para reducir o inhibir las incrustaciones en el sistema acuoso.

Otra realización proporciona un método de aumento de la biodegradabilidad de un polímero aniónico, que comprende: seleccionar un polímero aniónico que comprende al menos una unidad recurrente aniónica y al menos un contraión inorgánico, teniendo el polímero aniónico un primer grado de biodegradabilidad; y preparar una versión modificada del polímero aniónico en la cual al menos una porción del contraión inorgánico está reemplazada por un contraión orgánico, teniendo la versión modificada un segundo grado de biodegradabilidad que es mayor que el primer grado de biodegradabilidad.

Estas y otras realizaciones se describen con mayor detalle a continuación.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS

Definiciones Como se utilizan en esta memoria, los términos "polímero", "polímeros", "polimérico" y términos similares se emplean en su sentido ordinario como es entendido por un experto en la técnica, y por tanto pueden utilizarse en esta memoria para hacer referencia a o describir una molécula grande (o grupo o mixtura de tales moléculas) que contiene unidades recurrentes. Los polímeros pueden formarse de diversas maneras, que incluyen la polimerización de monómeros y/o la modificación química de una o más unidades recurrentes de un polímero precursor. Un polímero puede ser un "homopolímero" que comprende unidades recurrentes sustancialmente idénticas formadas por, v.g., polimerización de un monómero particular. Un polímero puede ser también un "copolímero" que comprende dos o más unidades recurrentes diferentes formadas por, v.g., copolimerización de dos o más monómeros diferentes, y/o por modificación química de una o más unidades recurrentes de un polímero precursor. El término "terpolímero" puede utilizarse en esta memoria para hacer referencia a polímeros que contienen tres o más unidades recurrentes diferentes. Un polímero tiene un peso molecular medio ponderal de aproximadamente 500 o mayor, y por consiguiente puede ser un oligómero.

Los polímeros "aniónicos" son polímeros que contienen grupos aniónicos o cargados negativamente que están unidos al polímero. Ejemplos de grupos aniónicos incluyen, sin limitación, carboxilato, sulfonato y fosfonato. Los grupos aniónicos están asociados típicamente con cationes o contraiones cargados positivamente. Ejemplos de cationes incluyen H+, Na+, y K+. En soluciones acuosas, la asociación entre el grupo aniónico y el catión es típicamente una función del pH, de 8na manera comprendida por los expertos en la técnica.

Como se utilizan en esta memoria, los términos "antiincrustante", "antiincrustantes", "agente antiincrustaciones", "inhibidor de las incrustaciones" y términos similares se utilizan en su sentido ordinario tal como es entendido por un experto en la técnica, y por consiguiente pueden utilizarse en esta memoria para hacer referencia a o describir compuestos químicos o composiciones que contienen tales compuestos, donde los compuestos, cuando se añaden a un sistema acuoso, reducen la cantidad de incrustación y/o la tasa de formación de incrustaciones en el sistema acuoso, en comparación con un sistema que no contiene el compuesto o composición química añadido. En este contexto, el término "incrustación" se refiere a sustancias insolubles tales como sales insolubles, que incluyen, sin limitación, sales sulfato, carbonato y fosfato tales como carbonato de calcio, sulfato de calcio, fosfato de calcio, sulfato de bario, sulfato de estroncio, vivianita, y estruvita, que tienen tendencia a formarse en sistemas acuosos tales como agua de calderas, agua de refrigeración, agua marina (v.g., en aplicaciones... [Seguir leyendo]

1. Un agente antiincrustante que comprende un polímero aniónico, comprendiendo el polímero aniónico unidades recurrentes de la fórmula (I) y unidades recurrentes de la fórmula (II) :

en donde: A1 es -CH2- o un grupo de la fórmula (III) :

A2 es -CH2-, -C (=O) NHC (CH3) 2CH2-, o un enlace;

R1, R2 y R3 son cada uno individualmente -CH3 o -H; y

al menos uno de M1+, M2+ y M3+ son cada uno individualmente un catión orgánico, estando presentes los cationes orgánicos representados por M1+, M2+ y M3+ juntos en una cantidad de al menos 5% molar, basada en moles totales de unidades recurrentes de las fórmulas (I) y (II) ;

en donde los cationes orgánicos representados por M1+, M2+ y M3+ se seleccionan cada uno individualmente del grupo constituido por +NH3R4, 4NH2 (R4) (R5) , +NH (R4) (R5) (R6) y +N (R4) (R5) (R6) (R7) , en donde R4, R5, R6 y

R7 son cada uno individualmente -CnH2nR8, donde n es un número entero comprendido en el intervalo de 1 a 10 y R8 es -H u -OH .

2. El agente antiincrustante de la reivindicación 1, en donde A1 es el grupo de la fórmula (III) .

3. El agente antiincrustante de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que es una sal orgánica de un

copolímero hidrolizado de anhídrido maleico y al menos un comonómero seleccionado del grupo constituido por 20 ácido alil-sulfónico y ácido vinil-sulfónico.

4. El agente antiincrustante de la reivindicación 3, en donde el comonómero es ácido alil-sulfónico.

5. El agente antiincrustante de la reivindicación 1, en donde el polímero aniónico es una sal orgánica de un copolímero de ácido acrílico y al menos un comonómero seleccionado del grupo constituido por ácido alil-sulfónico y ácido vinil-sulfónico.

6. El agente antiincrustante de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende adicionalmente unidades recurrentes de la fórmula (IV) :

en donde M4+ es H+, NH4+, o un catión orgánico, estando presentes juntos los cationes orgánicos representados por M1+, M2+, M3+ y M4+ en una cantidad de al menos 5% molar, basada en moles totales de unidades recurrentes de las fórmulas (I) , (II) , y (IV) , o unidades recurrentes de la fórmula (V) :

en donde Rx y Ry son C1-C4.

7. El agente antiincrustante de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde A2 es -CH2-.

8. El agente antiincrustante de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde los cationes orgánicos representados por M1+, M2+, M3+ y M4+ están presentes juntos en una cantidad que es eficaz para proporcionar al agente antiincrustante un pH comprendido en el intervalo de 3 a 10.

9. El agente antiincrustante de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde los cationes orgánicos representados por M1+, M2+, M3+ y M4+ se seleccionan cada uno individualmente del grupo constituido por +NH2 (CH3) 2 y +NH3 (CH2CH2OH) .

10. El agente antiincrustante de la reivindicación 1, en donde: A1 es un grupo de la fórmula (III) :

A2 es -CH2-; R1, R2 y R3 son cada uno -H; M1+ es +NH3C2H4OH; M2+ es Na+; 60% molar de M3+ es +NH3C2H4OH;

40% molar M3+ es H+; y

el número de moles de unidades recurrentes de la fórmula (I) es igual al número de moles de unidades recurrentes de la fórmula (II) .

11. Un método para tratamiento de las incrustaciones, que comprende añadir al agente antiincrustante de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 a un sistema acuoso que precisa tratamiento de las incrustaciones.

12. El método de la reivindicación 11, que comprende añadir el agente antiincrustante al sistema acuoso en una cantidad comprendida en el intervalo de 0, 1 partes por millón a 50.000 partes por millón, en peso basado en la capacidad del sistema acuoso.

13. El método de la reivindicación 11 o la reivindicación 12, en donde el sistema acuoso se selecciona del grupo constituido por agua de calderas, agua de refrigeración, agua marina, agua salobre, agua de campos de petróleo, 30 agua de plantas de tratamiento urbanas, y agua de plantas de tratamiento industriales.

14. El método de la reivindicación 13, en donde el sistema acuoso comprende agua de campos de petróleo.

15. El método de la reivindicación 14, en donde el sistema acuoso comprende uno o más de carbonato de calcio, sulfato de calcio, fosfato de calcio, sulfato de bario, sulfato de estroncio, vivianita, y estruvita.

16. Un método para aumentar la biodegradabilidad de un polímero aniónico, que comprende:

seleccionar un polímero aniónico que comprende al menos una unidad recurrente aniónica y al menos un contraión inorgánico, teniendo el polímero aniónico un primer grado de biodegradabilidad como se determina por el test Marine BODIS; y

preparar una versión modificada del polímero aniónico en la cual al menos una porción del contraión inorgánico está reemplazada por un contraión orgánico, teniendo la versión modificada un segundo grado de biodegradabilidad que es mayor que el primer grado de biodegradabilidad;

en donde la versión modificada del polímero aniónico comprende unidades recurrentes de la fórmula (I) y unidades recurrentes de la fórmula (II) :

en donde: A1 es -CH2- o un grupo de la fórmula (III) :

A2 es -CH2-, -C (=O) NHC (CH3) 2CH2-, o un enlace;

R1, R2 y R3 son cada uno individualmente -CH3 o -H; y

al menos uno de M1+, M2+ y M3+ es un catión orgánico;

en donde la versión modificada del polímero aniónico comprende el al menos un contraión orgánico en una cantidad de al menos 5% molar, basada en los moles totales de la al menos una unidad

recurrente aniónica; y

en donde los cationes orgánicos representados por M1+, M2+ y M3+ se seleccionan cada uno individualmente del grupo constituido por +NH3R4, +NH2 (R4) (R5) , +NH (R4) (R5) (R6) y +N (R4) (R5) (R6) (R7) , en donde R4, R5, R6 y R7 son cada uno individualmente -CnH2nR8, en donde n es un número entero comprendido en el intervalo de 1 a 10 y R8 es -H u -OH.