CN101629096A - 一种稠油破乳剂 - Google Patents

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本发明提供了一种稠油破乳剂，其为胺基非离子型Gemini聚醚与以苯环做桥连的Gemini磺酸在溶剂中的复配产物，其中，胺基非离子型Gemini聚醚为式I结构通式所示的化合物，Gemini磺酸为式II结构通式所示的化合物，式I中R1为主链碳原子数为8－24的烷基，R2为主链碳原子数为2－6的烷基链或者苯环，PO为环氧丙烷开环后的甲基氧乙基单元，m为20－80之间的整数，EO为环氧乙烷开环后的氧乙基单元，n为10－40之间的整数；式II中R3是主链碳原子数为8－16的烷基，R4是主链碳原子数为0－4的烷基。该稠油破乳剂对稠油乳状液具有良好的破乳性能，可应用于稠油低温脱水领域。

Description

一种稠油破乳剂
技术领域
本发明涉及一种稠油破乳剂。
背景技术
原油在开采过程中，由于和水的接触，以及与原油中的天然乳化剂、加入的化学药剂等的相互作用，乳化现象十分严重，极易与水形成稳定的乳状液。目前，世界采出的原油大约80％以原油乳状液的形式存在。随着原油的不断开采，油田进入高含水期，采出液含水量上升，导致原油的集输、储罐、动力消耗、燃料消耗大大增加，在石油炼制中还会引起催化剂中毒，从而使原油的生产、运输和加工的费用增加；原油中含有的盐等杂质，会引起管道和设备结垢、堵塞和腐蚀。因此，对原油进行破乳，使油水分离成为必需，原油破乳剂也就成为极其重要的油田化学剂。随着石油工业的不断发展，破乳剂的需求量日益增大，对破乳剂的性能要求也更为苛刻，故进行破乳剂研究非常必要。最早的破乳剂始于1914年，自W.S.Barnickel加入0.1％的FeSO4对原油进行破乳至今，破乳剂的研究已经有了90多年的历史。在这90多年中，破乳剂的发展经历了三个发展阶段：(1)用油脂作原料合成磺酸盐、硫酸盐等古典型表面活性剂；(2)用石油化工原料生产表面活性剂；(3)采用现代有机合成技术制备特殊的表面活性剂。1981年，Hihara指出，所使用的有效破乳剂主要有以下几类：石油磺酸盐、烷基磺酸盐等磺酸盐类；油脂及其衍生物类；环烷酸钠盐类；烷基酚聚氧乙烯醚类；高碳烷基咪喹啉类；聚氧化烯烃嵌段共聚物类；烷基酚醛树脂衍生物类等。不同类型的破乳剂，适用于不同类型的原油，如多元胺基聚醚对重质原油破乳效果好。
目前，国内很多油田的稠油破乳存在一定的难度，往往需要加热到90℃以上破乳剂才能有效破乳，且破乳效果欠佳。
发明内容
本发明的目的是提供一种在较低温度下对稠油具有良好破乳能力的破乳剂。
本发明提供的稠油破乳剂为胺基非离子型Gemini聚醚与以苯环做桥连的Gemini磺酸在溶剂中的复配产物，其中，胺基非离子型Gemini聚醚为式I结构通式所示的化合物，Gemini磺酸为式II结构通式所示的化合物，
Figure G2009100880848D00021
(式I)             (式II)
式I中R1为主链碳原子数为8-24的烷基，R2为主链碳原子数为2-6的烷基链或者苯环，PO为环氧丙烷开环后的甲基氧乙基单元，m为20-80之间的整数，EO为环氧乙烷开环后的氧乙基单元，n为10-40之间的整数；式II中R3是主链碳原子数为8-16的烷基，R4是主链碳原子数为0-4的烷基。
较佳地，R1的主链碳原子数为8、12或16；R2为主链碳原子数为2、3或4的烷基链，m为30-60之间的整数，n为20-30之间的整数；R3的主链碳原子数为10-16，R4的主链碳原子数为1、2或3。
溶剂可以为水、甲醇、乙醇和二甲苯中的任意一种或任意几种以任意比例混合的混合物。
较佳地，胺基非离子型Gemini聚醚和Gemini磺酸的总质量与溶剂质量的比值为30-80∶70-20。
更佳地，胺基非离子型Gemini聚醚和Gemini磺酸的总质量与溶剂质量的比值为40-50∶60-50。
较佳地，胺基非离子型Gemini聚醚与Gemini磺酸的质量比为50-80∶50-20。
更佳地，胺基非离子型Gemini聚醚与Gemini磺酸的质量比为70-80∶30-20。
所述稠油破乳剂可以将式I结构通式所示的化合物、式II结构通式所示的化合物和溶剂混匀而制得。其中，式I结构通式所示的化合物，即胺基非离子型Gemini聚醚，是由Gemini胺在高温高压、催化剂存在的条件下与环氧丙烷、环氧乙烷反应而得；式II结构通式所示的化合物，即Gemini磺酸，是由α-烯烃磺酸与苯在加热条件下反应制得(参照中国专利CN1876217)。
本发明提供的稠油破乳剂具备良好的界面参与能力和降粘作用，能够迅速到达油水界面，取代天然界面活性物质，形成新的不稳定的油水界面膜，对稠油乳状液具有良好的破乳性能，可应用于稠油低温脱水领域。
具体实施方式
本发明所制备的稠油破乳剂是一种将胺基非离子型Gemini聚醚与Gemini磺酸在溶剂中混合的复配体系。各组成成分所占比例对破乳性能有一定的影响。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1：胺基非离子型Gemini聚醚(式III结构式所示的化合物)的制备：
在高压反应釜中入19.8g Gemini胺和1.3g KOH，用氮气吹扫置换三次，升温至115～130℃，加入174.2g环氧丙烷，控制反应釜内总压力为0.2～0.8MPa、反应温度为140±5℃，待反应釜内压力回落后，继续反应60min。再加入66.1g环氧乙烷，控制反应釜内压力低于0.8MPa，继续反应60min。将反应体系温度降至低于80℃后，取出产物。
Figure G2009100880848D00031
(式III)
实施例2：Gemini磺酸(式IV结构式所示的化合物)的制备：参照中国专利CN1876217，即：
在高压反应釜中加入124g α-烯烃磺酸(C12AOS)、78g苯，逐渐升温至120℃，保温5小时后蒸去未反应的苯，得到单链磺酸；在配有回流冷凝管、磁力搅拌的圆底烧瓶中加入81.5g单链磺酸、62g C12AOS，逐渐升温至130℃，保温5小时，得产物Gemini磺酸。
Figure G2009100880848D00032
(式IV)
实施例3：稠油破乳剂A的制备
将60g式III结构式所示的化合物(即胺基非离子型Gemini聚醚)、40g式IV结构式所示的化合物(即Gemini磺酸)和100g乙醇混合，即得稠油破乳剂A。
实施例4：稠油破乳剂B的制备
将70g式III结构式所示的化合物(即胺基非离子型Gemini聚醚)、30g式IV结构式所示的化合物(即Gemini磺酸)和100g乙醇混合，即得稠油破乳剂B。
实施例5：破乳剂C的制备
将80g式III结构式所示的化合物(即胺基非离子型Gemini聚醚)、20g式IV结构式所示的化合物(即Gemini磺酸)和100g乙醇混合，即得稠油破乳剂C。
实施例6：破乳剂D的制备
将40g式V结构式所示的化合物(即胺基非离子型Gemini聚醚，制备过程同实施例1，加入的KOH、环氧丙烷分别改为0.87g、87.1g)，40g式IV结构式所示的化合物(即Gemini磺酸)和120g乙醇混合，即得稠油破乳剂D。
Figure G2009100880848D00041
(式V)
实施例7：破乳剂性能评价实验
对克拉玛依稠油在不同温度下进行瓶试法破乳实验。该瓶试法破乳参照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5281-2000《原油破乳剂使用性能检测方法(瓶试法)》、中国海洋石油总公司企业标准(Q/HS2020-2004)。
具体实验步骤如下：
将准备好的原油乳状液样品倒入脱水试瓶中，用水浴预热，恒温时间不少于15min。
用取液器或注射器向预定的脱水试瓶中注入一定量的原油破乳剂溶液。
脱水试瓶的振荡应采用机械振荡法或人工振荡法。a)机械振荡法：旋紧瓶盖后将试瓶迅速放置在震荡机上，震荡0.5～5min，充分混匀，取下脱水试瓶，松动瓶盖，并重新将试瓶置于恒温水浴内静止沉降。b)人工振荡法：旋紧瓶盖后，将脱水试瓶颠倒2～5次，缓慢松动瓶盖放气后，重新旋紧瓶盖，可采用手工方式直接振荡，也可将试瓶放置在人工振荡箱内，水平振荡50～200次，振幅应大于20cm，充分混合均匀后，松动瓶盖，并重新将脱水试瓶置于恒温水浴中静置沉降。
目测记录不同时间的脱出水量，终止沉降时，观察记录污水颜色和油水界面状况。
实验结果如表1～3所示，其中现场实际破乳温度为80℃。
表180℃下对克拉玛依稠油的脱水实验
Figure G2009100880848D00051
表270℃下对克拉玛依稠油的脱水实验
Figure G2009100880848D00052
表360℃下对克拉玛依稠油的脱水实验
Figure G2009100880848D00053
以上结果表明，本发明的稠油破乳剂针对油包水型稠油乳状液具有较好的破乳性能，尤其是破乳剂C，在比现场破乳温度低10℃的条件下，脱水率仍能达到80％以上。

Claims (8)

1、一种稠油破乳剂，其特征在于：该稠油破乳剂为胺基非离子型Gemini聚醚与以苯环做桥连的Gemini磺酸在溶剂中的复配产物，其中，胺基非离子型Gemini聚醚为式I结构通式所示的化合物，Gemini磺酸为式II结构通式所示的化合物，
(式I)                   (式II)
式I中R1为主链碳原子数为8-24的烷基，R2为主链碳原子数为2-6的烷基链或者苯环，PO为环氧丙烷开环后的甲基氧乙基单元，m为20-80之间的整数，EO为环氧乙烷开环后的氧乙基单元，n为10-40之间的整数；式II中R3是主链碳原子数为8-16的烷基，R4是主链碳原子数为0-4的烷基。
2、根据权利要求1所述的稠油破乳剂，其特征在于：R1的主链碳原子数为8、12或16；R2为主链碳原子数为2、3或4的烷基链，m为30-60之间的整数，n为20-30之间的整数；R3的主链碳原子数为10-16，R4的主链碳原子数为1、2或3。
3、根据权利要求1所述的稠油破乳剂，其特征在于：溶剂为水、甲醇、乙醇和二甲苯中的任意一种或任意几种以任意比例混合的混合物。
4、根据权利要求1所述的稠油破乳剂，其特征在于：胺基非离子型Gemini聚醚和Gemini磺酸的总质量与溶剂质量的比值为30-80∶70-20。
5、根据权利要求4所述的稠油破乳剂，其特征在于：胺基非离子型Gemini聚醚和Gemini磺酸的总质量与溶剂质量的比值为40-50∶60-50。
6、根据权利要求1-5任一项所述的稠油破乳剂，其特征在于：胺基非离子型Gemini聚醚与Gemini磺酸的质量比为50-80∶50-20。
7、根据权利要求6所述的稠油破乳剂，其特征在于：胺基非离子型Gemini聚醚与Gemini磺酸的质量比为70-80∶30-20。
8、一种制备权利要求1所述的稠油破乳剂的方法，是将式I结构通式所示的化合物、式II结构通式所示的化合物和溶剂混匀，得到所述稠油破乳剂。
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