Mejorador del flujo por recubrimiento del núcleo.

Un mejorador de flujo que comprende partículas sólidas que tienen un núcleo polimérico y un recubrimientopolimérico que rodea por lo menos parcialmente a dicho núcleo,

donde dicho núcleo comprende un polímeroreductor de arrastre, donde dicho recubrimiento comprende un copolímero de recubrimiento que tiene unidades derepetición de un compuesto hidrófobo y unidades de repetición de un primer compuesto anfífilo.

Mejorador del flujo por recubrimiento del núcleo

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a composiciones mejoradoras de flujo. En otro aspecto, la presente invención se refiere a mejoradores de flujo que comprenden una pluralidad de partículas poliméricas de recubrimiento de núcleo.

2. Descripción de la técnica anterior

El documento EP 0 398 576 describe partículas poliméricas en etapas múltiples para uso como fluidos de perforación de pozos petroleros. En el documento US 6.841.593, se preparan agentes reductores de arrastre de alta concentración microencapsulando un agente reductor de arrastre polimérico. La polimerización se lleva a cabo completamente dentro de la microcápsula bajo condiciones de polimerización en bloque. El documento WO 2008/014190 describe un reductor de arrastre de látex que comprende una fase continua acuosa y una pluralidad de partículas poliméricas dispersadas allí. Las partículas no exhiben configuración de recubrimiento/envuelta.

En general, los fluidos transportados mediante ductos experimentan una reducción en la presión del fluido a lo largo del ducto debido a pérdidas de energía por fricción. Este problema es particularmente obvio en ductos que abarcan largas distancias, como aquellos que transportan petróleo bruto y otros productos hidrocarbonados líquidos. En parte, estas pérdidas por fricción son causadas por la formación de remolinos turbulentos dentro del fluido. Para superar estas pérdidas, los ductos emplean una o más bombas para aumentar la presión del fluido y lograr un caudal de fluido deseado a través del tubo. A medida que aumenta la demanda de fluidos transportados vía el ducto (p. ej., petróleo bruto y productos refinados tales como gasolina y diesel) , el caudal y, correspondientemente, el ducto que bombea presión, deben aumentar. No obstante, las limitaciones en el diseño (p. ej., el tamaño y el timbraje) a menudo limitan el rendimiento de los ductos existentes, y construir o mejorar los ductos existentes por lo general es un trabajo muy intensivo y costoso.

Una solución común para aumentar el rendimiento del fluido de un ducto sin alterar su presión consiste en emplear una composición mejoradora de flujo (es decir un mejorador de flujo) . Típicamente, los mejoradores de flujo comprenden uno o más agentes reductores de arrastre (es decir reductores de arrastre) capaces de reducir las pérdidas por fricción suprimiendo la formación de remolinos. En consecuencia, se logran índices de fluido más altos a una presión de bombeo constante. Típicamente, los reductores de arrastre empleados en las composiciones mejoradoras de flujo comprenden polímeros de peso molecular ultra. Los agentes reductores de arrastre poliméricos pueden ser particularmente ventajosos para uso en fluidos que contienen hidrocarburos.

En general, los reductores de arrastre poliméricos se pueden producir de acuerdo con diversas técnicas de polimerización, tales como polimerización en bloque, polimerización en emulsión, polimerización interfacial, polimerización en suspensión y/o procesos de disco rotatorio o coacervación. En consecuencia, el mejorador de flujo resultante puede tomar una variedad de formas físicas, incluyendo por ejemplo, suspensiones, geles, emulsiones, coloides y disoluciones.

Los mejoradores de flujo coloidales (es decir, látex) son un ejemplo de mejoradores de flujo que comprenden partículas de reducción de arrastre poliméricas. Típicamente, los mejoradores de flujo de látex se introducen en los ductos que se utilizan para transportar líquidos que contienen hidrocarburos a través de una bomba a inyección de alta presión. A medida que el mejorador de flujo de látex pasa por la parte interna de la bomba de inyección, por lo menos una porción de las moléculas de tensioactivo asociadas con las partículas de látex poliméricas pueden ser cizalladas, exponiendo la superficie del polímero y causando que las partículas de látex se aglomeren. Como resultado, se forma una película polimérica en la parte interna de la bomba y en el equipamiento del procedimiento aguas abajo (p. ej., válvulas, ducto, etc.) , causando así una reducción en la eficiencia del sistema de ducto. A medida que disminuye la eficiencia del ducto, aumentan los costos de operar y mantener el sistema, y se reduce el rendimiento del ducto.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

En una realización de la presente invención, se provee un mejorador de flujo que comprende partículas sólidas que tienen un núcleo polimérico y un recubrimiento polimérico que rodea por lo menos parcialmente al núcleo. El núcleo comprende un polímero reductor de arrastre, mientras que el recubrimiento comprende un copolímero de recubrimiento que tiene unidades de repetición de un compuesto hidrófobo y unidades de repetición de un compuesto anfífilo.

En otra realización de la presente invención, se provee un mejorador de látex que comprende una fase continua acuosa y una pluralidad de partículas poliméricas dispersadas en la fase continua. Las partículas poliméricas comprenden un núcleo y un recubrimiento que rodea por lo menos parcialmente al núcleo. El núcleo comprende un polímero reductor de arrastre formado por polimerización en emulsión. El recubrimiento está formado alrededor del núcleo por la emulsión que polimeriza por lo menos un monómero hidrófobo y por lo menos un tensioactivo polimerizable en presencia del núcleo.

Incluso en otra realización de la presente invención, se provee un procedimiento para elaborar un mejorador de flujo que comprende: (a) formar una pluralidad de partículas del núcleo de un polímero reductor de arrastre por polimerización en emulsión; y (b) formar recubrimientos alrededor de una porción de las partículas del núcleo por polimerización en emulsión para producir una pluralidad de partículas de recubrimiento del núcleo.

Incluso en otra realización de la presente invención, se provee un procedimiento para reducir la pérdida de presión asociada con el flujo turbulento de un fluido a través de un conducto. El procedimiento comprende usar una bomba para inyectar un mejorador de flujo en el fluido que fluye por el conducto, donde el mejorador de flujo comprende partículas sólidas que tienen un núcleo polimérico y un recubrimiento polimérico por lo menos parcialmente alrededor del núcleo. El núcleo de las partículas sólidas comprende un polímero reductor de arrastre, mientras que el recubrimiento comprende un copolímero de recubrimiento que tiene unidades de repetición de un compuesto hidrófobo y unidades de repetición de un compuesto anfífilo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La FIG. 1 es un diagrama esquemático de un aparato de prueba para determinar la estabilidad de bombeo de diversos mejoradores de flujo;

La FIG. 2 es un gráfico del caudal másico frente al tiempo que resulta de una prueba de estabilidad de bombeo realizada con el aparato representado en la FIG. 1 usando un mejorador de flujo de látex comparativo; y

La FIG. 3 es un gráfico del caudal másico frente al tiempo que resulta de una prueba de estabilidad de bombeo realizada con el aparato representado en la FIG. 1 usando un mejorador de flujo de látex de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

De acuerdo con una realización de la presente invención, se provee una composición capaz de reducir la caída de presión asociada con el flujo fluido turbulento en un conducto (es decir, una composición mejoradora de flujo o un mejorador de flujo) . El mejorador de flujo comprende una composición de látex que incluye una pluralidad de partículas sólidas dispersadas en una fase continua líquida (es decir, un mejorador de flujo de látex) . En una realización, los sólidos dispersados pueden comprender partículas con recubrimiento del núcleo formadas mediante un procedimiento de polimerización en emulsión de dos etapas que se describe en detalle a continuación. El mejorador de flujo de látex de recubrimiento del núcleo resultante puede tener una mayor estabilidad de bombeo que los mejoradores de flujo de látex convencionales.

La primera etapa en la producción de mejoradores de flujo de látex de recubrimiento del núcleo de acuerdo con una realización de la presente invención consiste en sintetizar los núcleos de las partículas poliméricas (es decir, las partículas del núcleo) a través de una primera etapa de polimerización en emulsión. En general, la primera etapa de polimerización en emulsión implica polimerizar uno o más monómeros en una primera mezcla de reacción que comprende una fase continua líquida, por lo menos un estabilizador en emulsión, un sistema de... [Seguir leyendo]

1. Un mejorador de flujo que comprende partículas sólidas que tienen un núcleo polimérico y un recubrimiento polimérico que rodea por lo menos parcialmente a dicho núcleo, donde dicho núcleo comprende un polímero reductor de arrastre, donde dicho recubrimiento comprende un copolímero de recubrimiento que tiene unidades de repetición de un compuesto hidrófobo y unidades de repetición de un primer compuesto anfífilo.

2. El mejorador de flujo según la reivindicación 1, en el que dicho primer compuesto anfífilo es un tensioactivo polimerizable, en el que la relación en peso de unidades de repetición de dicho compuesto hidrófobo a unidades de repetición de dicho primer compuesto anfífilo en dicho copolímero de recubrimiento oscila entre 0, 5:1 y 40:1.

3. El mejorador de flujo según la reivindicación 1, en el que dicho primer compuesto anfífilo es polietilenglicol metacrilato y/o dicho compuesto hidrófobo es 2-etilhexil metacrilato.

4. El mejorador de flujo según la reivindicación 1, en el que dicho copolímero de recubrimiento comprende además unidades de repetición de un segundo compuesto anfífilo, donde dicho primer compuesto anfífilo es un tensioactivo polimerizable no iónico y dicho segundo compuesto anfífilo es un tensioactivo polimerizable iónico, donde la relación en peso de las unidades de repetición de dicho primer compuesto anfífilo a las unidades de repetición de dicho segundo compuesto anfífilo en dicho copolímero de recubrimiento oscila entre 0, 25:1 y 30:1.

5. Un mejorador de flujo de látex que comprende una fase continua acuosa y una pluralidad de partículas poliméricas dispersadas en dicha fase continua, donde dichas partículas poliméricas comprenden un núcleo y un recubrimiento que rodea por lo menos parcialmente a dicho núcleo, donde dicho núcleo comprende un polímero reductor de arrastre formado por polimerización en emulsión, donde dicho recubrimiento se forma alrededor de dicho núcleo polimerizando en emulsión por lo menos un monómero hidrófobo y por lo menos un tensioactivo polimerizable en presencia de dicho núcleo.

6. El mejorador de flujo según la reivindicación 5, en el que dicho recubrimiento comprende unidades de repetición de dicho monómero hidrófobo en una cantidad en el intervalo de 25 a 98 por ciento en peso.

7. El mejorador de flujo según la reivindicación 6, en el que dicho monómero hidrófobo es un monómero de metacrilato o acrilato.

8. El mejorador de flujo según la reivindicación 6, en el que la polimerización en emulsión llevada a cabo para formar dicho recubrimiento incluye el uso de un primer tensioactivo polimerizable no iónico y un segundo tensioactivo polimerizable iónico, donde dicho recubrimiento comprende unidades de repetición de dicho primer tensioactivo polimerizable en una cantidad en el intervalo de 2 a 50 por ciento en peso y unidades de repetición de dicho segundo tensioactivo polimerizable en una cantidad en el intervalo de 0, 05 a 30 por ciento en peso.

9. Un procedimiento para elaborar un mejorador de flujo que comprende:

(a) formar una pluralidad de partículas del núcleo de un polímero reductor de arrastre por polimerización en emulsión; y

(b) formar recubrimientos alrededor de por lo menos una porción de dichas partículas del núcleo por polimerización en emulsión, produciendo de este modo una pluralidad de partículas de recubrimiento del núcleo.

10. El procedimiento según la reivindicación 9, en el que dicha polimerización en emulsión de la etapa (a) se lleva a cabo en una primera mezcla de reacción que comprende una primera fase continua líquida, donde dicha polimerización en emulsión de la etapa (b) se lleva a cabo en una segunda mezcla de reacción que comprende una segunda fase continua líquida y por lo menos una porción de dichas partículas del núcleo, donde dicha segunda fase continua líquida comprende por lo menos una porción de dicha primera fase continua líquida.

11. El procedimiento según la reivindicación 10, en el que dicha segunda fase continua líquida comprende sustancialmente toda la primera fase continua líquida.

12. El procedimiento según la reivindicación 9, en el que dicha formación de la etapa (b) incluye polimerizar uno o más monómeros formadores de recubrimiento y por lo menos un tensioactivo polimerizable de modo que dicho recubrimiento comprende unidades de repetición de dicho monómero formador de recubrimiento y unidades de repetición de dicho por lo menos un tensioactivo polimerizable.

13. El procedimiento según la reivindicación 12, en el que dichos monómeros formadores de recubrimiento y dicho tensioactivo polimerizable no reaccionan químicamente con dichas partículas del núcleo durante dicha formación de de la etapa (b) .

14. El procedimiento según la reivindicación 9, donde dichos recubrimientos comprenden unidades de repetición de un monómero hidrófobo, un tensioactivo polimerizable no iónico y un tensioactivo polimerizable iónico, donde la relación en peso de unidades de repetición de dicho monómero hidrófobo a unidades de repetición de dicho

tensioactivo polimerizable no iónico en dichos recubrimientos oscila entre 0, 5:1 y 40:1, donde la relación en peso de unidades de repetición de dicho tensioactivo polimerizable no iónico a unidades de repetición de dicho tensioactivo polimerizable iónico en dichos recubrimientos oscila entre 0, 25:1 y 30:1.

15. Un procedimiento para reducir la pérdida de presión asociada con el flujo turbulento de un fluido en un conducto,

donde dicho procedimiento comprende usar una bomba para inyectar un mejorador de flujo de látex en dicho fluido que fluye por dicho conducto, donde dicho mejorador de flujo comprende partículas sólidas que tienen un núcleo polimérico y un recubrimiento polimérico que rodea por lo menos parcialmente dicho núcleo, donde dicho núcleo comprende un polímero reductor de arrastre, donde dicho recubrimiento comprende un copolímero de recubrimiento que tiene unidades de repetición de un compuesto hidrófobo y unidades de repetición de un primer compuesto anfífilo.

16. El procedimiento según la reivindicación 15, en el que dicho recubrimiento comprende además unidades de repetición de un segundo compuesto anfífilo, donde dicho primer compuesto anfífilo es un tensioactivo polimerizable no iónico y dicho segundo compuesto anfífilo es un tensioactivo polimerizable iónico, donde la relación en peso de unidades de repetición de dicho primer tensioactivo polimerizable a unidades de repetición de dicho segundo tensioactivo polimerizable oscila entre 0, 25:1 y 30:1.

17. El procedimiento según la reivindicación 15, en el que dicha bomba inyecta dicho mejorador de flujo a una presión de por lo menos 3, 45 mPa (500 psig) , donde dicho mejorador de flujo se inyecta en dicho fluido a un índice suficiente para proveer en el intervalo de aproximadamente 0, 1 a 200 ppmw dicho polímero reductor de arrastre en dicho fluido, donde dicho fluido es un fluido que contiene hidrocarburos.

FIG. 2

FIG. 3