CN103755884A

CN103755884A - 一种处理油田聚驱采出液用反相破乳剂及其制备方法

Info

Publication number: CN103755884A
Application number: CN201310711520.9A
Authority: CN
Inventors: 段明; 马永张; 方申文; 靖波; 张健
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: CN103755884B

Abstract

本发明公开了一种处理油田聚驱采出液用反相破乳剂及其制备方法，涉及石油工业技术领域。该方法用以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚醚和丙烯酸为原料，加入催化剂和引发剂，制得处理油田聚驱采出液用反相破乳剂。本发明的反相破乳剂，与油田现场常用破乳剂复配后，处理聚驱采出液时，破乳脱出水水质良好。

Description

一种处理油田聚驱采出液用反相破乳剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及石油工业技术领域，尤其涉及的是一种处理油田聚驱采出液用反相破乳剂及其制备方法。

背景技术

目前，国内众多油田已进入全面注聚阶段，聚合物驱采出液相对水驱采出液存在较大性质差异。对于聚合物驱采出液，聚合物分布在水相和油水界面导致了油水乳状液稳定性更强，导致破乳时脱水率下降和脱出水水质变差。至今，各油田使用的破乳剂体系通常由W/O乳液用破乳剂+反相破乳剂复配构成，破乳剂主要用来提高脱水率和脱水速度，反相破乳剂用来改善脱出水水质。反相破乳剂主要包括低分子电解质、醇类、阳离子聚合物等，这些药剂普遍很难适应聚驱采出液处理的要求，表现为破乳后下层水含油量升高，或产生大量油泥堵塞过滤器，从而使得污水达不到排放和回注的标准，增大了污水处理系统的成本和难度。因此，研究一类高效处理油田聚驱采出液用反相破乳剂对于油田生产具有重要的生产意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术在处理油田聚驱采出液中存在的不足，提供了一种处理油田聚驱采出液用反相破乳剂及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种处理油田聚驱采出液用反相破乳剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）聚环氧丙烷油头的制备

将N’N-二甲基乙醇胺和催化剂加入到高温高压反应釜，密闭好反应釜，在升温前先用氮气吹扫置换，然后抽真空，先氮气吹扫置换再抽真空的操作反复至少两次；然后开动搅拌并升温至120℃后停止加热，滴加环氧丙烷，控制反应温度不超过140℃且压力在0.4MPa以下，待物料反应完毕，压力回落后再反应30min，使压力降至0MPa，最后降温开釜出料得到以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的聚环氧丙烷油头；

（2）以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚醚的制备

向高温高压反应釜中加入步骤（1）所述的聚环氧丙烷油头和催化剂，密闭好反应釜，在升温前先用氮气吹扫置换，然后抽真空，先氮气吹扫置换再抽真空的操作反复至少两次，然后开动搅拌并升温至120℃后停止加热，滴加环氧乙烷，控制反应温度不超过140℃且压力在0.4MPa以下，待物料反应完毕，压力回落后再反应30min，使压力降至0MPa；然后加热至130℃加入环氧丙烷，控制反应温度不超过150℃且压力在0.4MPa以下，待物料反应完毕，压力回落后再反应30min，使压力降至0MPa，最后降温开釜出料，得到以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚醚；

（3）反相破乳剂的制备

向装有冷凝管和恒压滴液漏斗的三口烧瓶中加入（2）所述以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚醚以及溶剂和催化剂，在恒压滴液漏斗中加入丙烯酸和溶剂；磁力搅拌并油浴升温至温度1后，向三口烧瓶中缓慢滴加丙烯酸溶液，然后反应，此阶段为酯化反应阶段；降低体系温度至温度2，加入引发剂，反应，此阶段为聚合阶段；待反应完全后，降温出料，得到反相破乳剂。

所述的制备方法，步骤（1）中，环氧丙烷与N’N-二甲基乙醇胺的质量比为34、45、57，79或99。

所述的制备方法，步骤（1）中，催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钡或乙酸钙，其用量为环氧丙烷与N’N-二甲基乙醇胺质量之和的0.2%-0.6%，优选0.3%；步骤（2）中，催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钡或乙酸钙，其用量为聚环氧丙烷油头、环氧乙烷和环氧丙烷质量之和的0.2%-0.6%，优选0.3%。

所述的制备方法，步骤（2）中，聚环氧丙烷油头、环氧乙烷和环氧丙烷的质量比为1：6：6、1：6：9或1：6：12。

所述的制备方法，步骤（1）和（2）中，反应压力控制在0-0.4MPa；反应温度为120-150℃，优选130℃。

所述的制备方法，步骤（3）中，以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚醚和丙烯酸的摩尔比为1:1。

所述的制备方法，步骤（3）中，溶剂为四氢呋喃、甲苯或二甲苯，溶剂占整个体系质量的50%；催化剂为对甲苯磺酸、浓硫酸或浓盐酸，其用量为以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚醚和丙烯酸质量之和的1%-2%。

所述的制备方法，步骤（3）中，引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈或N,N-二甲基苯胺+过氧化苯甲酰，引发剂加量为以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚醚和丙烯酸质量之和的0.5%-1%；其中引发剂为N,N-二甲基苯胺+过氧化苯甲酰时，N,N-二甲基苯胺和过氧化苯甲酰的质量比为1:1。

所述的制备方法，步骤（3）中，反应过程中的压力为常压；酯化反应阶段温度1为120-140℃，反应时间为6-8h；聚合反应阶段温度2为60-80℃，反应时间为3-4h。

所述的制备方法得到处理油田聚驱采出液用反相破乳剂。

所述处理油田聚驱采出液用反相破乳剂的结构式如式（Ⅰ）所示：

其中

为以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚醚，结构如式（II）所示；“—————”为聚丙烯酸主链，结构如式（III）所示：

式（II）中x表示环氧丙烷与N’N-二甲基乙醇胺的质量比，x=34、45、57，79或99；m，n，p为以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的聚环氧丙烷油头、环氧乙烷嵌段和环氧丙烷嵌段的质量比，具体为1：6：6、1：6：9或1：6：12。

本发明以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚醚和丙烯酸为原料，共聚后得到一种反相破乳剂。该发明的反相破乳剂，与油田现场常用破乳剂复配后，处理聚驱采出液时，保证破乳脱出水具有良好水质。

附图说明

图1为BH33与反相破乳剂不同比例复配使用后脱水1h照片。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的聚环氧丙烷油头的制备

将10gN’N-二甲基乙醇胺和2.4g氢氧化钾加入到高温高压反应釜，密闭好反应釜。在升温前先用氮气吹扫置换，然后用真空泵抽真空，反复两次，然后开动搅拌并升温，当温度升至120℃时停止加热，打开进料阀，滴加环氧丙烷790g，控制反应温度不超过140℃且压力控制在0.4MPa以下，待物料反应完毕，压力回落后再反应30min，使压力降至0MPa，最后降温开釜，出料得到以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的聚环氧丙烷油头，标记为DMEA-79。

实施例2

采用实施例1的方法，但环氧丙烷的量分别变更为340g、450g、570g、990g，得到的以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂为起始剂的聚环氧丙烷油头，分别标记为DMEA-34、DMEA-45、DMEA-57、DMEA-99。

实施例3以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚醚的制备

将40g DMEA-79油头和3.20g氢氧化钾加入到高温高压反应釜，密闭好反应釜。在升温前先用氮气吹扫置换，然后用真空泵抽真空，反复两次，然后开动搅拌并升温，当温度升至120℃时停止加热，打开进料阀，滴加环氧乙烷240g，控制反应温度不超过140℃且压力控制在0.4MPa以下，待物料反应完毕，压力回落后再反应30min，使压力降至0MPa；然后，加热至130℃再加入360g环氧丙烷，控制反应温度不超过150℃且压力控制在0.4MPa以下，待物料反应完毕，压力回落后再反应30min，使压力降至0MPa，最后降温开釜出料得到以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚醚破乳剂，标记为DMEA-79-169。

实施例4

采用实施例3的方法，但将DMEA-79油头分别变更为DMEA-34、DMEA-45、DMEA-57和DMEA-99，得到的以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚醚，分别标记为DMEA-34-169、DMEA-45-169、DMEA-57-169和DMEA-99-169。

实施例5以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚醚和丙烯酸为原料，反相破乳剂的制备

将13.8g DMEA-79-169、0.153g对甲苯磺酸、7.65g甲苯加入到带有冷凝管的三口烧瓶中，在恒压滴液漏斗中加入1.5g丙烯酸和7.80g甲苯，磁力搅拌并油浴升温至120℃，将恒压滴液漏斗中的丙烯酸和溶剂缓慢滴加至三口烧瓶中，反应6h后降温至70℃，加入0.153g过氧化苯甲酰，反应3h后，结束反应，产品标记为DMEA-79-169-AA。

实施例6

采用实施例5的方法，但将DMEA-79-169变更为DMEA-34-169、DMEA-45-169、DMEA-57-169、DMEA-99-169、DMEA-79-166、DMEA-79-1612、DMEA-79-269、DMEA-79-369，将丙烯酸的质量变更为0.75g、3g，同时相应调整催化剂、溶剂和引发剂的用量，得到一系列反相破乳剂。

实施例7以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚醚和丙烯酸为原料制得的反相破乳剂的性能研究

以某油田聚驱采出液为处理对象，将80ml含水约为70%的原油乳状液加入到脱水瓶中，在65℃水浴中保温20min，取出后分别加入相应体积的1%的BH33以及反相破乳剂稀释液，手摇脱水瓶200次后放入水浴中，在水浴中保温1h并读取各个时间段的脱水体积，并观察脱出水水色。

表1为BH33与不同浓度反相破乳剂复配使用后下层水中含油量的变化。从表1中可以看出，反相破乳剂DMEA-79-169-AA与BH33复配后，下层水中含油量明显下降。

图1为BH33与反相破乳剂不同比例复配使用后脱水1h照片。由图1可知，经现场所用BH33在100及150ppm处理后，其下层脱出水水色浑浊，含油量高，而与反相破乳剂复配使用后，水色清澈亮黄，含油量较低。

表1 BH33与不同浓度反相破乳剂复配使用后下层水中含油量的变化

综上，以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚醚和丙烯酸为原料制得的反相破乳剂性能评价结果，可以发现其与常规破乳剂复配后，针对聚驱采出液，能显著降低破乳脱出水中含油量。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种处理油田聚驱采出液用反相破乳剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）聚环氧丙烷油头的制备

（3）反相破乳剂的制备

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤（1）中，环氧丙烷与N’N-二甲基乙醇胺的质量比为34、45、57，79或99。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤（1）中，催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钡或乙酸钙，其用量为环氧丙烷与N’N-二甲基乙醇胺质量之和的0.2%-0.6%，优选0.3%；步骤（2）中，催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钡或乙酸钙，其用量为聚环氧丙烷油头、环氧乙烷和环氧丙烷质量之和的0.2%-0.6%，优选0.3%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤（2）中，聚环氧丙烷油头、环氧乙烷和环氧丙烷的质量比为1：6：6、1：6：9或1：6：12。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤（1）和（2）中，反应压力控制在0-0.4MPa；反应温度为120-150℃，优选130℃。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤（3）中，以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚醚和丙烯酸的摩尔比为1:1。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤（3）中，溶剂为四氢呋喃、甲苯或二甲苯，溶剂占整个体系质量的50%；催化剂为对甲苯磺酸、浓硫酸或浓盐酸，其用量为以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚醚和丙烯酸质量之和的1%-2%。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤（3）中，引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈或N,N-二甲基苯胺+过氧化苯甲酰，引发剂加量为以N’N-二甲基乙醇胺为起始剂的环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚醚和丙烯酸质量之和的0.5%-1%；其中引发剂为N,N-二甲基苯胺+过氧化苯甲酰时，N,N-二甲基苯胺和过氧化苯甲酰的质量比为1:1。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤（3）中，反应过程中的压力为常压；酯化反应阶段温度1为120-140℃，反应时间为6-8h；聚合反应阶段温度2为60-80℃，反应时间为3-4h。

10.根据权利要求1-9任一所述的制备方法得到处理油田聚驱采出液用反相破乳剂。