CN102876306B

CN102876306B - 沥青质沉积物分散剂

Info

Publication number: CN102876306B
Application number: CN201110196690.9A
Authority: CN
Inventors: 秦冰; 罗咏涛
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2031-07-14
Also published as: CN102876306A

Abstract

本发明涉及一种沥青质沉积物分散剂，以分散剂的总质量为基准，含有50～90％的酮，5～45％的沥青质稳定剂，其余为溶剂；所述的酮为具有通式R1CH(R2)COCH₃的酮中的一种或多种，其中R1和R2为支链烷基，R1和R2可以相同或不同，R1和R2的碳数之和为10～50。本发明所提供的沥青质沉积物分散剂具有对沥青质沉积物溶解率高，加剂量小，安全稳定的特点，不仅适用于稠油开采过程清除井筒中堵塞的沉积物，也可用于分散近井地带的堵塞物。或者是管输过程中地面管线、设备中沥青质沉积物的清除。

Description

沥青质沉积物分散剂

技术领域

本发明涉及一种沥青质沉积物分散剂。

背景技术

近年来，国际原油价格持续在高位振荡，石油需求不断攀升，同时，受高油价刺激，各国稠油的开采技术和运营管理水平快速提升，不仅降低了稠油的开采成本，还使以往认为没有开采价值的边际重油和沥青储层，成为具有经济价值的有效资源。据美国《油气杂质》报道，2004和2005年，世界原油产量的增长率为1.5％，而重油的增长率为6％和3％。

稠油中含有较多胶质和沥青质，粘度大，流动性差，开采难度大，采收率较低，加热或稀释是非常有效的开采方法。一般而言，在稳定的油藏条件下，稠油中的饱和烃、芳香烃、胶质和沥青质组分处于热力学平衡状态，开发过程中储层物理和化学性质的改变均可能使油藏流体在流动和相态方面发生显著的变化，破坏沥青质组分在原油体系中的平衡状态，导致沥青质从原油中絮凝和沉积，造成地层、井筒和生产设备的堵塞，影响油田的正常生产。例如，我国的塔河油田是以稠油开发为主的油田，稠油产量占原油总产量的60％以上，主要采用掺稀油降粘为主的开采工艺，从2001年起，先后有数口稠油井生产过程中油嘴被堵，接着地面管线、油管被堵，油井不能正常生产，严重影响了整个油田的开发。

目前主要的解决方法是通过机械处理和化学有机溶剂的方法清除。机械方法不适合于地层中沉积物的清除，国内外沥青质沉积物分散剂的研制非常活跃，机理一般认为是：1)沥青分散稳定原理。配方中含有芳香类物质和极性表面活性剂，芳香类物质分散沥青质沉积物，表面活性剂极性分子借助强的形成氢键的能力渗透、分散进入胶质和沥青质片状分子之间，部分拆散平面重叠堆砌而成的聚集体，使其结构变松散，有序程度降低，空间延伸度减小，起到分散、稳定沥青质的作用。2)静电效应。胶质、沥青质被分散后，表面活性剂分子的亲水基团带有相同的电荷，吸附在沥青质颗粒上，阻止沥青质颗粒重新聚集。沥青质沉积物分散剂的种类有：甲苯芳香类溶剂，它们是很有效的化学清洁剂，但这类芳香物质太昂贵，并且污染环境。带有强极性基团的表面活性物质，例如十二烷基苯磺酸，可以较好地溶解油藏孔隙中沉积的沥青质。此外，具有亲水性的中等长度的碳链醇，乙二醚、脂肪胺、羧酸等高闪点、低毒性的材料等被用作助溶剂。另外，去沥青油也被认为是一种天然的特别强的沥青溶剂，因为去沥青油中含有丰富的天然胶质和天然芳香物质以及不饱和的沥青质，但是，去沥青油的用量非常大，采用大量的去沥青油来分散沥青质沉积物并不是明智的选择。现有沥青质沉积物分散剂对沥青质具有较强的选择性，对某一地区沥青质沉积物清除效果好的剂往往不适用于其他地区或区块的沥青质沉积物，溶剂型分散剂存在闪点低、易产生安全隐患以及环境污染等问题。另外，目前分散剂的用量普遍较大，如何研究效果好且成本低的溶解剂也是一大难题。

目前，油田开采集输常用的沥青质沉积物分散剂中，文献报道较多的是芳香烃类溶剂、含氟表面活性剂、烷基苯酚醚等表面活性剂类。

油田化学2006年23卷“塔河油田TK305井井筒沥青质沉积防治”一文报道了一种大分子含氟表面活性剂用于305井井筒沥青质沉积防治，使该井恢复正常生产。该井沥青质沉积物在120℃不溶于性质与TK305井原油相近的S86井原油(稀油)，在塔一联原油(稠油)中溶解率为4.8％，在加入0.4％SLAD02脱除剂的塔一联原油中溶解率达30.13％，溶解了沥青质沉积物的加剂塔一联原油与S86井原油的等量混合油，30～60℃黏度在50～350mPa·s之间，在井筒内可正常举升。上述技术的缺陷在于含氟表面活性剂的成本较高，而且对沥青质沉积物的溶解能力有限，因此，作业时仍需借助大量的稀原油，虽然油井最终恢复正常生产，但生产成本很高。

西安石油大学学报2010年25卷“稠油胶质沥青质分散解堵剂性能评价与现场应用”一文报道了水基沥青高温分散稳定剂用于海洋采油厂有机物堵塞的油井。该剂由分散剂，配以适当助溶剂和C-F、Si-F表面活性剂和水组成，其作用机理是溶解-分散-混溶-形成一个稳定的低粘度体系，在地层条件下和低温下不会分层析出，降低稠油粘度，提高地层中原油的流动能力。其基本原理是向原油中加入一定量的表面活性剂水溶液，使原油形成水包油型乳状液或分散体系。但是该法的缺点是分散剂用量大于16％，成本高，并且其中含有大量的水，原油输运到目的地后还需要进行破乳脱水，需要增加破乳工序，而且需要增加对破乳后废水的处理费用。

CN 1508213A提出了一种用于石油开发油井用清洗解堵剂，将芳烃、乙醇、有机酸盐、石蜡乳化分散剂、高效净洗剂按一定比例复合，可溶解胶质、沥青质、蜡质等有机物，增强原油流动性，还可抑制储层粘土膨胀。其主要成分是芳烃类物质，其中的净洗剂成分仍是含氟类表面活性剂。清洗解堵剂的用量专利并无涉及，经济性很难做评估。

CN 101235280A提出了一种轻质油开采中沥青质沉积固体抑制剂，能有效降低和控制沥青质在轻质油开采过程中聚集和沉降。其技术方案是：该抑制剂由高压聚乙烯、柴油及其它助剂组成，包括聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、2，6二叔丁基对甲酚等，在100-130℃熔融胶结反应，经成型后得产品。CN 1118617提出了用N，N-二烷基酰胺减少原油中沥青的沉淀。一方面，原油在钻孔中与至少一种具有8-22碳原子脂肪酸的N，N-二烷基酰胺接触。另一方面，在EOR方法的混相驱动操作过程中，通过加入至少一种具有8-22碳原子脂肪酸的N，N-二烷基酰胺驱动溶剂来减少沥青的沉淀。上述技术适用范围是轻质油开采，对于高粘度稠油中析出的沥青质沉积物的分散作用需进一步考察。

以上技术所述的分散剂仅能部分解决因沥青质的沉淀作用所引起的问题，对沥青质的溶解能力有限，有些分散剂仅在轻质油开采等有限的范围内有作用，油的组成发生变化，分散效果就发生很大变化。适应性强、效果好、成本低、用量少的沥青质沉积物分散剂是今后的研究方向。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种沥青质沉积物分散剂，该分散剂不存在后续破乳脱水的问题，不仅可用于稠油井井筒堵塞物的清除，或者是地面管线、设备中沥青质沉积物的清除，也可用于分散近井地带的堵塞物。

一种沥青质沉积物分散剂，以分散剂的总质量为基准，含有50～90％的酮，5～45％的沥青质稳定剂，其余为溶剂；所述的酮为具有通式R1CH(R2)COCH₃的酮中的一种或多种，其中R1和R2为烷基，R1和R2可以相同或不同，R1和R2的碳数之和为10～50。

以分散剂的总质量为基准，所述的酮的含量优选为60～70％。

以分散剂的总质量为基准，所述沥青质稳定剂的含量优选为10～20％。

所述分散剂中，酮、沥青质稳定剂与溶剂的质量分数之和为100％。

R1和R2的碳数之和优选为15～25。R1、R2各自独立地是直链烷基或支链烷基。从产品易得性角度考虑，R1和R2优选为支链烷基。

所述的沥青质稳定剂是指可阻止分散的沥青质重新进行聚集的物质。

所述沥青质稳定剂优选为2-烷基萘磺酸、烷基萘、聚甲基丙烯酸酯、醋酸乙烯酯/反丁烯二酸酯共聚物、聚α-烯烃和烷基化聚苯乙烯中的一种或多种。其中，2-烷基萘磺酸中的烷基优选为碳数1～20的烷基，更优选碳数为8～12的直链烷基；所述烷基萘的分子量优选为2000～10000，更优选为3000～8000；所述醋酸乙烯酯/反丁烯二酸酯共聚物的分子量优选为4000～28000，更优选为8000～20000；所述烷基化聚苯乙烯的分子量优选为20000～120000，更优选为40000～100000；所述聚甲基丙烯酸酯中，与羧基相联的烷基碳数优选为1～20，更优选为6～18；所述聚α-烯烃中，烷基侧链的碳数优选为1～20，更优选为7～18。

所述溶剂选自C5～C20的直链烷烃、C5～C20支链烷烃、C5～C20环烷烃和C6～C15的芳香烃中的一种或多种，优选为C8～C15的直链烷烃、C8～C15支链烷烃、C8～C15环烷烃和C7～C10芳香烃中的一种或多种。

本发明认为沥青质沉积物去除的关键是破坏胶质、沥青质的分子聚集体。本发明通过加入带支链的酮，使其与沥青质分子发生作用，破坏了沥青质分子间的氢键作用，使沥青质粒子间的相互排斥力增强，与支链酮分子结合的沥青质分子不易相互结合形成大的晶体，分散性和抗沉积能力得到提高。同时，分散剂中的沥青质稳定组份与少量溶剂的存在，具有增效作用，增强了胶质、沥青质分子与分散剂的混合程度，从而达到分散或者清除沥青质沉积物的目的。

与现有技术相比，本发明所提供的沥青质沉积物分散剂可以不含芳香烃，成为一种环保型的沥青质沉积物分散剂；在作业过程中不需再添加水，因此不存在后续破乳脱水的问题。本发明所提供的沥青质沉积物分散剂具有对沥青质沉积物溶解率高，加剂量小，安全稳定的特点，不仅适用于稠油开采过程清除井筒中堵塞的沉积物，也可用于分散近井地带的堵塞物。或者是管输过程中地面管线、设备中沥青质沉积物的清除。

具体实施方式

本发明的沥青质沉积物分散剂可以按照以下方法配制：先将沥青质稳定剂组份和溶剂组份在常温下搅拌混合均匀，最后将酮组份加入到上述的混合物中，混合后得到沥青质沉积物分散剂。实施例中，先称取一定量沥青质沉积物于锥形瓶中，加热到50℃。按不同比例向油样中加入分散剂，在磁力搅拌上以100rpm低速搅拌30min，然后用滤纸过滤，称量残余物重量，计算溶解率。溶解率为已分散的样品质量与总样品质量之比。

实施例1

称取0.05g2-壬基萘磺酸，均匀溶于0.1g正戊烷。称取0.35gR1CH(R2)COCH₃溶于上述混合液中，得到沥青质沉积物分散剂。称取10g新疆塔河TH10316井沥青质沉积物，与所述溶解剂分散剂用磁力搅拌混合均匀后，计算溶解率。结果见表1。

实施例2

称取0.1g分子量5000的烷基萘，均匀溶于0.5g环己烷。称取1.4gR1CH(R2)COCH₃溶于上述混合液中，得到沥青质沉积物溶解剂分散剂。称取10g新疆塔河TK614稠油井沥青质沉积物，与所述分散剂用磁力搅拌混合均匀后，计算溶解率。结果见表1。

实施例3

称取0.1g分子量2000的聚甲基丙烯酸酯，均匀溶于0.1g直馏煤油，称取0.8g R1CH(R2)COCH₃溶于上述混合液中，得到沥青质沉积物溶解剂分散剂。称取10g新疆塔河TH10316井沥青质沉积物，与所述溶解剂分散剂用磁力搅拌混合均匀后，计算溶解率。结果见表1。

实施例4

称取0.1g平均相对分子质量为8500的醋酸乙烯酯/反丁烯二酸酯共聚物，均匀溶于0.02g直馏柴油，称取0.18g R1CH(R2)COCH₃溶于上述混合液中，得到沥青质沉积物分散剂。称称取10g胜利油田王-140井沥青质沉积物，与所述分散剂用磁力搅拌混合均匀后，计算溶解率。结果见表1。

对比例1

称取0.5g二甲苯，加入10g新疆塔河TH10316井沥青质沉积物，用磁力搅拌混合均匀后，计算溶解率。结果见表1。

对比例2

称取2g十二烷基苯磺酸加入到10g胜利油田王-140井井沥青质沉积物，用磁力搅拌混合均匀后，计算溶解率。结果见表1。

表1

Claims

1.一种沥青质沉积物分散剂，以分散剂的总质量为基准，含有50～90％的酮，5～45％的沥青质稳定剂，其余为溶剂；所述的酮为具有通式R1CH(R2)COCH₃的酮中的一种或多种，其中R1和R2为烷基，R1和R2可以相同或不同，R1和R2的碳数之和为10～50；

所述沥青质稳定剂为2-烷基萘磺酸、烷基萘、聚甲基丙烯酸酯、醋酸乙烯酯/反丁烯二酸酯共聚物、聚α-烯烃和烷基化聚苯乙烯中的一种或多种；

其中，所述2-烷基萘磺酸中的烷基为碳数1～20的烷基；所述烷基萘的分子量为2000～10000；所述聚甲基丙烯酸酯中，与羧基相联的烷基碳数为1～20；所述醋酸乙烯酯/反丁烯二酸酯共聚物的分子量为4000～28000；所述聚α-烯烃中，烷基侧链的碳数为1～20；所述烷基化聚苯乙烯的分子量为20000～120000。

2.按照权利要求1所述的分散剂，其特征在于，以分散剂的总质量为基准，所述的酮的含量为60～70％。

3.按照权利要求1所述的分散剂，其特征在于，以分散剂的总质量为基准，所述沥青质稳定剂的含量为10～20％。

4.按照权利要求1所述的分散剂，其特征在于，R1和R2的碳数之和为15～25。

5.按照权利要求1所述的分散剂，其特征在于，2-烷基萘磺酸中的烷基为碳数8～12的直链烷基。

6.按照权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述烷基萘的分子量为3000～8000。

7.按照权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述醋酸乙烯酯/反丁烯二酸酯共聚物的分子量8000～20000。

8.按照权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述烷基化聚苯乙烯的分子量为40000～100000。

9.按照权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸酯中，与羧基相联的烷基碳数为6～18。

10.按照权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述聚α-烯烃中，烷基侧链的碳数7～18。

11.按照权利要求1所述的分散剂，其特征在于，所述溶剂选自C5～C20的直链烷烃、C5～C20支链烷烃、C5～C20环烷烃和C6～C15的芳香烃中的一种或多种。

12.按照权利要求11所述的分散剂，其特征在于，所述溶剂选自C8～C15的直链烷烃、C8～C15支链烷烃、C8～C15环烷烃和C7～C10芳香烃中的一种或多种。

13.按照权利要求1所述的分散剂，其特征在于，R1和R2为支链烷基。