CN103980442A - 用于稠油乳化降粘的水溶性聚合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于稠油乳化降粘的水溶性聚合物及其制备方法,该聚合物含有丙烯酰胺、丙烯酸钠和烯丙基甘油醚基聚氧乙烯醚基烷烃类化合物三种结构单元,粘均分子量在100~800万。其制备方法包括:将烷基聚氧乙烯醚溶于四氢呋喃中,在通氮气条件下,滴加烯丙基缩水甘油醚到四氢呋喃溶液中,70-80℃下反应5h后,得到烯丙基甘油醚基聚氧乙烯醚基烷烃类化合物;将丙烯酰胺、丙烯酸和烯丙基甘油醚基聚氧乙烯醚基烷烃类化合物溶于水中,调节溶液pH值至7左右,通入氮气30min,升温至40-60oC,加入引发剂,反应8~10h。该聚合物具有优异的乳化性能,有利于原油的开采和集输,其制备方法操作简便,反应条件温和,产率较高。
Description
技术领域
本发明涉及一种可用于稠油乳化降粘的水溶性聚合物及其制备方法。
背景技术
稠油是一种富含胶质和沥青质的多烃类复杂混合物,特点是密度高、粘度大、流动性差。我国稠油资源丰富,在已探明的石油资源中,稠油所占比例越来越大。但由于稠油具有特殊的高粘度和高凝点的特性,造成原油在储层和井筒中的流动性变差,在开采和集输过程中遇到一系列亟待解决的技术难题。
对于稠油的开采,常规降粘主要有两种,即物理降粘和化学降粘。目前国内外已开发了多种方法,如注蒸汽开采法、电加热油层法、掺溶剂降粘法、加热降粘法以及化学乳化降粘法等,其中化学降粘技术是一种很有前途的稠油降粘方法。
油田中常用的化学降粘剂主要有水溶性乳化降粘剂和油溶性降粘剂。水溶性乳化降粘剂的作用就是使W/O型乳状液转变为O/W型乳状液。乳状液的粘度主要取决于外相粘度和分散相占乳状液体积的分数,由于水的粘度远远小于油的粘度,所以O/W型乳状液的粘度要小于W/O型乳状液的粘度。由于乳化降粘具有工艺简单、成本低和易于实现的特点,是降低稠油粘度行之有效的方法。
本发明合成了一种可用于稠油乳化降粘的水溶性聚合物,该聚合物既能乳化稠油形成O/W型乳状液,降低稠油的粘度,有一定的稳定性,有利于稠油的开采和集输,又对后续的原油的破乳脱水影响小。由于其独特的性能,对稠油的开发和集输具有重要的应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供用于稠油乳化降粘的水溶性聚合物,该聚合物具有优异的乳化性能,能够高效乳化原油,降低原油粘度,增加原油流动性,有利于原油的开采和集输。
本发明的另一目的还在于提供上述水溶性聚合物的制备方法,该方法为自由基水溶液聚合法,原理可靠,操作简便,反应条件温和,产率较高,具有广阔的市场前景。
为达到以上技术目的,本发明提供以下技术方案。
用于稠油乳化降粘的水溶性聚合物,含有丙烯酰胺、丙烯酸钠和烯丙基甘油醚基聚氧乙烯醚基烷烃类化合物三种结构单元,其结构式如下:
其中x、y、z为结构单元数,x为60~80%,y为16~39%,z为1-x-y,n=1~20,m=8~20。
该水溶性聚合物的粘均分子量在100~800万。
所述水溶性聚合物的制备方法,依次包括以下步骤:
(1)制备单体烯丙基甘油醚基聚氧乙烯醚基烷烃类化合物:
将烷基聚氧乙烯醚(市售,烷基的碳原子数为8~20)溶于四氢呋喃中,烷基聚氧乙烯醚和四氢呋喃的体积比为1:2,在通氮气条件下,滴加烯丙基缩水甘油醚到四氢呋喃溶液中,烷基聚氧乙烯醚与烯丙基缩水甘油醚的摩尔比为1:1,70-80℃下反应5h后,将产物减压蒸馏,得到棕色粘稠液体,即烯丙基甘油醚基聚氧乙烯醚基烷烃类化合物。相关反应式如下:
(2)制备水溶性聚合物:
将摩尔分数为0.70的丙烯酰胺(AM)、摩尔分数为0.28的丙烯酸(AA)和摩尔分数为0.02的烯丙基甘油醚基聚氧乙烯醚基烷烃类化合物溶于水中,总的单体浓度为20~30质量%,调节溶液pH值至7左右,通入氮气30min除去氧气,升温至40-60℃,然后加入氧化-还原引发体系引发剂,引发剂加量为单体质量的0.05~1.5%,反应8~10h,将产物剪碎,在40℃真空烘箱中干燥48h,得到白色粉末状聚合物。相关反应式如下:
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1.本发明合成的稠油降粘剂能大幅度降低稠油粘度,原料易得,合成方法方便简单。
2.该类稠油降粘剂具有好的普适性,所形成的乳状液具有一定稳定性,对后续原油的破乳脱水影响小。
附图说明
图1为单体烯丙基甘油醚基聚氧乙烯醚基烷烃类化合物的红外谱图。
图2为本发明中所述水溶性聚合物的红外谱图。
具体实施方式
实施例1
一、制备单体烯丙基甘油醚基聚氧乙烯醚基烷烃类化合物:
将1份体积的烷基(碳原子数为12)聚氧乙烯醚溶于2份体积的四氢呋喃中,在通氮气条件下,滴加烯丙基缩水甘油醚到四氢呋喃溶液中,烷基聚氧乙烯醚与烯丙基缩水甘油醚的摩尔比为1:1,70-80℃下反应5h后,将产物减压蒸馏,得到棕色粘稠液体。
将该单体与光谱纯KBr混合均匀,压制成片,用红外光谱仪测定单体的红外光谱图。
图1为烯丙基甘油醚基聚氧乙烯醚基烷烃类化合物的红外光谱图,从图1可知,在3447cm-1、2914cm-1和2850cm-1处为-OH和-CH-(-CH2-)基团的伸缩振动峰,在1642cm-1处为-HC=CH2的伸缩振动峰,在1563cm-1、1506cm-1、1451cm-1和839cm-1处为-HC=CH-的伸缩振动峰和弯曲振动峰,在1252cm-1和1094cm-1处分别为-HC=CH-O-和-COC-的伸缩振动峰,由此可推断合成产物即为目标单体。
二、制备水溶性聚合物
将0.7mol的丙烯酰胺(AM)、0.28mol的丙烯酸(AA)和0.02mol的烯丙基甘油醚基聚氧乙烯醚基烷烃类化合物溶于水中,配制成总浓度为25质量%的溶液,调节溶液pH值至7左右,通入氮气30min除去氧气,升温至40-60℃,然后加入氧化-还原引发体系,引发剂加量为单体质量的0.05~1.5%,反应8~10h后结束反应,将聚合物胶体剪碎,在40℃真空烘箱中干燥48h,得到白色粉末状聚合物。
图2为该水溶性聚合物的红外光谱图,从图2可知,在3423cm-1处为-N-H和-O-H伸缩振动峰,在2923cm-1和2859cm-1处为-CH3和-C-H(-CH2-)基团的伸缩振动峰,在1642cm-1处为-C=O伸缩振动峰,在1109cm-1处为-CH2-CH2O-基团的特征峰,由此可推断合成产物即为目标聚合物。
该聚合物的降粘性能分析:
样品1:称取30℃粘度为4128mPa·s的新疆稠油100g,再加入浓度为2000mg/L的聚合物溶液100毫升。将稠油和聚合物溶液在30℃下搅拌乳化后,用Brookfield DV-III型粘度计(64号转子,4转/min)测试乳化稠油的粘度,测试结果见表1。
样品2:称取30℃粘度为4035mPa·s的新疆稠油100g,再加入浓度为3000mg/L的聚合物溶液100毫升。将稠油和聚合物溶液在30℃下搅拌乳化后,用Brookfield DV-III型粘度计(64号转子,4转/min)测试乳化稠油的粘度,测试结果见表1。
样品3:称取30℃粘度为4202mPa·s的新疆稠油100g,再加入浓度为4000mg/L的聚合物溶液100毫升。将稠油和聚合物溶液在30℃下搅拌乳化后,用Brookfield DV-III型粘度计(64号转子,4转/min)测试乳化稠油的粘度,测试结果见表1。
样品4:称取30℃粘度为4347mPa·s的新疆稠油100g,再加入浓度为5000mg/L的聚合物溶液100毫升。将稠油和聚合物溶液在30℃下搅拌乳化后,用Brookfield DV-III型粘度计(64号转子,4转/min)测试乳化稠油的粘度,测试结果见表1。
表1不同配方样品的降粘效果
从表1可以看出,在固定油水比为1:1的条件下,随着聚合物浓度的增加,对稠油的降粘效果变好,当聚合物浓度达到4000mg/L之后,降粘率的变化趋于恒定。
Claims (2)
1.用于稠油乳化降粘的水溶性聚合物,含有丙烯酰胺、丙烯酸钠和烯丙基甘油醚基聚氧乙烯醚基烷烃类化合物三种结构单元,其结构式如下:
其中x、y、z为结构单元数,x为60~80%,y为16~39%,z为1-x-y,n=1~20,m=8~20;该水溶性聚合物的粘均分子量在100~800万。
2.如权利要求1所述的用于稠油乳化降粘的水溶性聚合物的制备方法,依次包括以下步骤:
(1)将烷基聚氧乙烯醚溶于四氢呋喃中,烷基聚氧乙烯醚和四氢呋喃的体积比为1:2,在通氮气条件下,滴加烯丙基缩水甘油醚到四氢呋喃溶液中,烷基聚氧乙烯醚与烯丙基缩水甘油醚的摩尔比为1:1,70-80℃下反应5h后,将产物减压蒸馏,得到烯丙基甘油醚基聚氧乙烯醚基烷烃类化合物;
(2)将摩尔分数为0.70的丙烯酰胺、摩尔分数为0.28的丙烯酸和摩尔分数为0.02的烯丙基甘油醚基聚氧乙烯醚基烷烃类化合物溶于水中,总的单体浓度为20~30质量%,调节溶液pH值至7左右,通入氮气30min,升温至40-60℃,加入氧化-还原引发体系引发剂,反应8~10h,将产物剪碎、干燥,得到聚合物。
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