CN103992784A - 稠油乳化降粘-破乳复合剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及稠油乳化降粘与破乳脱水开采技术领域，是一种稠油乳化降粘—破乳复合剂及其制备方法，该稠油乳化降粘—破乳复合剂按下述原料制成：水86.5份至69份、乳化剂5份至15份、乳液稳定剂5份至10份、破乳剂0.5份至1份、无机碱3份至5份。本发明具有以下优点：稠油乳化降粘率可达到95%至100%；可在金属管壁表层形成一层薄膜，降低井筒内和集输管道内稠油流动时与管壁之间的摩擦阻力；80℃至90℃静止沉降破乳率可达到90%至99%；配制工艺简单，实现了稠油井筒降粘和炼化前破乳脱水一体化。主要应用于稠油含水≥30%，粘度低于50000mPa.s，使用温度为室温至100℃的稠油井筒降粘和管道集输中。

Description

稠油乳化降粘-破乳复合剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及稠油乳化降粘与破乳脱水开采技术领域，是一种稠油乳化降粘-破乳复合剂及其制备方法。 

背景技术

稠油因其粘稠又容易凝固，很难被开采出来，因而称为“流不动的油田”，是世界公认的原油开采难题。世界范围内的稠油资源地质储量为7000亿吨，我们国家稠油探明地质储量为总石油探明地质储量的15%到20%，大约数十亿吨；开采出这部分稠油资源对于国内石油供应意义重大。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。 

就开采技术而言，稠油在储层和井筒中流动性很差，给开采带来许多不便，如出现泵滞后、光杆下不去、抽油机负荷增加、启抽困难、回压升高和管线易堵塞等问题。就输送技术而言，高粘稠油必须采用更大功率的泵送设备，并且为了达到合理的泵送排量，要求对输送系统进行加热处理或对原油进行稀释处理。加热输送方法是传统的方法，目前也是国内外原油主要集输方法，但其能耗高，占输量1%以上的原油被烧掉和损耗，经济损失大，应逐渐减少或取代加热输送方式。目前对高粘稠油的输送除了加热以外，还有掺稀释油法、加油溶性降粘剂及改质降粘和乳化降粘输送。稀释法投资少，减阻效果也好，但是由于油藏条件限制只有部分地区才能采用稀释法降粘；改质降粘由于其工艺复杂、投资大，不太适合我国油田生产的现状，油溶性降粘剂的降粘效果远不如乳化降粘及其他几种降粘工艺的效果好。 

采用乳化输送方式来输送稠油，从很大程度上可节省热动力费用，是一种很有前景的输送方式。我国胜利油田、辽河油田、河南油田以及许多海底油井和管线都应用了该项技术。世界上其它国家包括美国、加拿大、委内瑞拉、印尼、沙特、英国、意大利等等，也都采用了这种技术，取得了较好的经济效益。相比于目前几种主要的集输技术，乳化降粘具有很好的发展前途并具有以下优点：操作简单，设备简易，投资少见效快；乳状液粘度小，具有一定稳定性，可以满足井筒降粘的需要，降低开采成本；可实现常温输送，不需要中间布站，减少能耗，利于管理。 

经文献检索，国内也有乳化降粘脱水剂研究： 

A、四川海盾新技术石油开发有限公司董宇光公开了一种水溶性稠油降粘剂（专利申请号：201010152050.3），其主要包括重量份为0.01-1.0份的表面活性剂0.01-1.0份的分散剂和0.01-0.6份的破乳剂；其中，所述表面活性剂是选自OP-10、TX100、Span80、Tween80的非离子型表面活性剂，所述分散剂是选自聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、瓜胶、纤维素的水溶性高分子材料，所述破乳剂为聚氧乙烯－聚氧丙烯的嵌段共聚物。

B、刘国清公开了一种表面活性剂的制造及应用方法（专利申请号：201110192713.9）,其主要包括黑液树脂10-20％，磷脂5-15％，聚氧乙烯脱水山梨醇单油脂5-10％，NaOH5-15％。Na2CO35-10％，水30-40％；制作方法是：向反应釜顺序加入NaOH和Na2CO3与水、黑液树脂、磷脂、聚氧乙烯脱水山梨醇单油脂，搅拌至全溶后降至常温后装入包装桶即得表面活性剂成品。 

C、唐清针对塔河油田稠油高温高粘和伴生高矿化度水(220000-240000mg/L)的特点研制开发了ZDT稠油降粘剂(在高分子碳链线性共聚物的基础上，加入失水山梨醇聚氧乙烯烷基苯酚醚型非离子表面活性剂及渗透剂等阴离子非离子表面活性剂和助剂组成的复合体系)，室内试验及现场试验表明，该降粘剂具有配伍性好，降粘效果好的优点，加量为0.4%时降粘率达到96.0%以上，静止沉降脱水率大于90.0%。 

上述A、B、C配方虽然也是乳化降粘和破乳脱水一体化剂，但是其主要材料成分与本发明内容不同，本发明主要针对稠油井筒和集输过程中乳化降粘，静止沉降时受温度影响润湿反转而达到破乳脱水的目的。 

发明内容

本发明提供了一种稠油乳化降粘—破乳复合剂及其制备方法，其作用原理为表面活性剂溶液与稠油接触能使油水界面张力下降，所以在一定温度下经过搅拌，油便呈颗粒状分散在表面活性剂水溶液中，形成O/W型乳状液。表面活性剂分子吸附于油珠周围，形成定向单分子保护膜，防止了油珠重新聚合，在乳状液流动过程中能使液流对管壁摩擦力和分子内摩擦力减弱。另外由于表面活性剂水溶液的湿润作用，使流动阻力显著减少，即在管壁上吸附了一层表面活性剂水溶液水膜，使原油和管壁之间的摩擦变成表面活性剂水溶液与管壁的摩擦，达到流动阻力显著下降的目的。对于垂直井深大于500m，小于2000米的稠油井筒和集输过程中乳化降粘和后期静止破乳脱水具有显著的效果，降粘效果好，投入产出率高。 

本发明的技术方案之一是这样来实现的：一种稠油乳化降粘—破乳复合剂按下述原料重量份而制成：水86.5份至69份、乳化剂5份至15份、乳液稳定剂5份至10份、破乳剂0.5份至1份、无机碱3份至5份；其中乳化剂为主乳化剂、辅乳化剂复配而成，其重量份配比依次为60份至70份、40份至30份；破乳剂为氟碳表面活性剂、石油磺酸盐或氟碳表面活性剂、石油羧酸盐复配而成，其重量份配比依次为0.5份至1.5份、99.5份至98.5份，0.5份至1.5份、99.5份至98.5份。 

下面对上述技术方案之一作进一步优化或/和选择： 

上述乳化剂中主乳化剂为OP-10、聚氧乙烯（4EO）失水山梨醇单月桂酸酯（Tween 20）、三乙醇胺油酸酯、聚乙二醇单棕榈酸酯、十二烷基磺酸钠中的一种或一种以上的混合物。推荐最佳为OP-10或十二烷基磺酸钠。

上述乳化剂中辅乳化剂为SP-80、OP-4、植物油酸、丙二醇脂肪酸酯、丙二醇单月桂酸酯中的一种或一种以上的混合物。推荐最佳为SP-80或植物油酸。 

上述乳液稳定剂为乙二醇、丙三醇、聚乙二酸、聚乙烯酸、黄原胶、瓜尔胶和聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或一种以上的混合物。推荐最佳为乙二醇或丙三醇。 

上述破乳剂中氟碳表面活性剂为水溶性非离子氟碳表面活性剂，聚乙二醇型或酞胺类的含氨化合物。 

上述无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、三乙醇胺、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、亚硫酸钠中的一种或一种以上的混合物。推荐最佳为烧碱和亚硫酸钠按重量份依次配比50份至70份、50份至30份。 

上述乳化剂中主乳化剂为OP-10、聚氧乙烯（4EO）失水山梨醇单月桂酸酯（Tween 20）、三乙醇胺油酸酯、聚乙二醇单棕榈酸酯、十二烷基磺酸钠中的一种或一种以上的混合物；或/和，乳化剂中辅乳化剂为SP-80、OP-4、植物油酸、丙二醇脂肪酸酯、丙二醇单月桂酸酯中的一种或一种以上的混合物；或/和，乳液稳定剂为乙二醇、丙三醇、聚乙二酸、聚乙烯酸、黄原胶、瓜尔胶和聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或一种以上的混合物；或/和，破乳剂为氟碳表面活性剂、石油磺酸盐或氟碳表面活性剂、石油羧酸盐复配而成；无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、三乙醇胺、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、亚硫酸钠中的一种或一种以上的混合物。 

本发明的技术方案之二是这样来实现的：一种上述稠油乳化降粘—破乳复合剂的制备方法，其按下述制备步骤进行： 

第一步，将所需要量的无机碱、水加入搅拌容器中搅拌10分钟至30分钟；

第二步，在第一步后再加入所需要量的乳化剂并搅拌60分钟至120分钟；

第三步，在第二步后再加入所需要量的乳液稳定剂并搅拌60分钟至120分钟；

第四步，在第三步后再加入所需要量的破乳剂并搅拌30分钟至60分钟；

其中：搅拌速度为100至1000r/min，制备步骤中溶液的温度控制在20℃至50℃。

本发明具有以下优点：稠油乳化降粘率可达到95%至100%；可在金属管壁表层形成一层薄膜，降低井筒内和集输管道内稠油流动时与管壁之间的摩擦阻力；80℃至90℃静止沉降破乳率可达到90%至99%；配制工艺简单，实现了稠油井筒降粘和炼化前破乳脱水一体化；主要应用于稠油含水≥30%，粘度低于50000mPa·s，使用温度为室温至100℃的稠油井筒降粘和管道集输中。 

附图说明：

图1：本发明稠乳化降粘—破乳复合剂1%加量时的粘温关系

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据上述本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。 

实施例1，该稠油乳化降粘—破乳复合剂按下述原料重量份而制成：水86.5份至69份、乳化剂5份至15份、乳液稳定剂5份至10份、破乳剂0.5份至1份、无机碱3份至5份；其中乳化剂为主乳化剂、辅乳化剂复配而成，其重量份配比依次为60份至70份、40份至30份；破乳剂为氟碳表面活性剂、石油磺酸盐或氟碳表面活性剂、石油羧酸盐复配而成，其重量份配比依次为0.5份至1.5份、99.5份至98.5份，0.5份至1.5份、99.5份至98.5份。 

实施例2，该稠油乳化降粘—破乳复合剂按下述原料重量份而制成：水86.5份或69份、乳化剂5份或15份、乳液稳定剂5份或10份、破乳剂0.5份或1份、无机碱3份或5份；其中乳化剂为主乳化剂、辅乳化剂复配而成，其重量份配比依次为60份或70份、40份或30份；破乳剂为氟碳表面活性剂、石油磺酸盐或氟碳表面活性剂、石油羧酸盐复配而成，其重量份配比依次为0.5份或1.5份、99.5份或98.5份，0.5份或1.5份、99.5份或98.5份。 

实施例3，该稠油乳化降粘—破乳复合剂按下述原料重量份而制成：水86.5份、乳化剂5份、乳液稳定剂5份、破乳剂0.5份、无机碱3份；其中乳化剂为主乳化剂、辅乳化剂复配而成，其重量份配比依次为60份、40份；破乳剂为氟碳表面活性剂、石油磺酸盐复配而成，其重量份配比依次为0.5份、99.5份。 

实施例4，该稠油乳化降粘—破乳复合剂按下述原料重量份而制成：水86.5份、乳化剂5份、乳液稳定剂5份、破乳剂0.5份、无机碱3份；其中乳化剂为主乳化剂、辅乳化剂复配而成，其重量份配比依次为60份、40份；破乳剂为氟碳表面活性剂、石油磺酸盐复配而成，其重量份配比依次为1.5份、98.5份。 

实施例5:，该稠油乳化降粘—破乳复合剂按下述原料重量份而制成：水69份、乳化剂15份、乳液稳定剂10份、破乳剂1份、无机碱5份；其中乳化剂为主乳化剂、辅乳化剂复配而成，其重量份配比依次为60份、40份；破乳剂为氟碳表面活性剂、石油羧酸盐复配而成，其重量份配比依次为0.5份、99.5份， 

实施例6:，该稠油乳化降粘—破乳复合剂按下述原料重量份而制成：水69份、乳化剂15份、乳液稳定剂10份、破乳剂1份、无机碱5份；其中乳化剂为主乳化剂、辅乳化剂复配而成，其重量份配比依次为60份、40份；破乳剂为氟碳表面活性剂、石油羧酸盐复配而成，其重量份配比依次为1.5份、98.5份，

实施例7:，该稠油乳化降粘—破乳复合剂按下述原料重量份而制成：水69份、乳化剂15份、乳液稳定剂10份、破乳剂1份、无机碱5份；其中乳化剂为主乳化剂、辅乳化剂复配而成，其重量份配比依次为70份、30份；破乳剂为氟碳表面活性剂、石油羧酸盐复配而成，其重量份配比依次为1.5份、98.5份，

实施例8:，该稠油乳化降粘—破乳复合剂按下述原料重量份而制成：水69份、乳化剂15份、乳液稳定剂10份、破乳剂1份、无机碱5份；其中乳化剂为主乳化剂、辅乳化剂复配而成，其重量份配比依次为70份、30份；破乳剂为氟碳表面活性剂、石油羧酸盐复配而成，其重量份配比依次为0.5份、99.5份，

实施例9：该稠油乳化降粘—破乳复合剂按下述原料重量份而制成：水86.5份、乳化剂5份、乳液稳定剂5份、破乳剂0.5份、无机碱3份；其中乳化剂为主乳化剂、辅乳化剂复配而成，其重量份配比依次为70份、30份；破乳剂为氟碳表面活性剂、石油磺酸盐复配而成，其重量份配比依次为0.5份、99.5份。

实施例10，该稠油乳化降粘—破乳复合剂按下述原料重量份而制成：水86.5份、乳化剂5份、乳液稳定剂5份、破乳剂0.5份、无机碱3份；其中乳化剂为主乳化剂、辅乳化剂复配而成，其重量份配比依次为70份、30份；破乳剂为氟碳表面活性剂、石油磺酸盐复配而成，其重量份配比依次为1.5份、98.5份。 

实施例11，与上述实施例的不同之处在于：实施例11的主乳化剂为OP-10、聚氧乙烯（4EO）失水山梨醇单月桂酸酯（Tween 20）、三乙醇胺油酸酯、聚乙二醇单棕榈酸酯、十二烷基磺酸钠中的一种或一种以上的混合物。 

实施例12，与上述实施例的不同之处在于：实施例12的乳化剂中辅乳化剂为SP-80、OP-4、植物油酸、丙二醇脂肪酸酯、丙二醇单月桂酸酯中的一种或一种以上的混合物。 

实施例13，与上述实施例的不同之处在于：实施例13的乳液稳定剂为乙二醇、丙三醇、聚乙二酸、聚乙烯酸、黄原胶、瓜尔胶和聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或一种以上的混合物。 

实施例14，与上述实施例的不同之处在于：实施例14的破乳剂中氟碳表面活性剂为水溶性非离子氟碳表面活性剂，聚乙二醇型或酞胺类的含氨化合物。 

实施例15，与上述实施例的不同之处在于：实施例15的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、三乙醇胺、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、亚硫酸钠中的一种或一种以上的混合物。 

实施例16，与上述实施例的不同之处在于：实施例16的无机碱为为烧碱和亚硫酸钠按重量份依次配比50份至70份、50份至30份。 

实施例17，与上述实施例的不同之处在于：实施例17的无机碱为为烧碱和亚硫酸钠按重量份依次配比50份或70份、50份或30份。 

实施例18，与上述实施例的不同之处在于：实施例18的无机碱为为烧碱和亚硫酸钠按重量份依次配比50份、50份。 

实施例19，与上述实施例的不同之处在于：实施例19的无机碱为为烧碱和亚硫酸钠按重量份依次配比70份、30份。 

实施例20，上述实施例1至19的制备方法按下述制备步骤进行： 

第一步，将所需要量的无机碱、水加入搅拌容器中搅拌10分钟至30分钟；

第二步，在第一步后再加入所需要量的乳化剂并搅拌60分钟至120分钟；

第三步，在第二步后再加入所需要量的乳液稳定剂并搅拌60分钟至120分钟；

第四步，在第三步后再加入所需要量的破乳剂并搅拌30分钟至60分钟；

其中：搅拌速度为100至1000r/min，制备步骤中溶液的温度控制在20℃至50℃。

在本发明中：百分比%都为重量百分比；“中的一种以上的混合物”是指“中的两种的混合物”和“中的两种以上的混合物”。 

上述实施例1至20所得稠油乳化降粘—破乳复合剂的试验平均结果如下： 

试验1，本发明稠油乳化降粘—破乳复合剂加量对稠油降粘效果的影响

    选用新疆油田某区块稠油，含水量35%，采用NXS-11型旋转粘度计A转子在50r/min下测定结果如表1：

表1：本发明稠油乳化降粘—破乳复合剂加量对稠油降粘效果试验表

试验2，本发明稠油乳化降粘—破乳复合剂受温度影响的试验

    选用新疆油田某区块稠油，油水比按体积50:50，加入1%本发明稠油乳化降粘—破乳复合剂后，采取NXS-11型旋转粘度计A转子在50r/min下测量温度从38℃至59℃之间变化时，本发明稠油乳化降粘—破乳复合剂降粘效果，测定结果如表2，附图1：

表2：本发明稠油乳化降粘—破乳复合剂加量1%时的粘温关系试验表

试验3,本发明稠油乳化降粘—破乳复合剂与原油形成的乳状液静态稳定性受盐含量的影响评价。

在室内乳化降粘实验中，固定实验用水为NaHCO₃型，含量1496.15 mg/L，氯离子含量为3466.17mg/L，Ca²⁺为7.5mg/L、其余为Na⁺和Mg²⁺，总矿化度为5457.34mg/L（编号B）；为了考察地层水的影响，分别实验了自来水（编号A）、含矿化度为7000mg/L，Ca²⁺为100mg/L、HCO₃ ^-为4900mg/L（编号C）的地层水对照，实验结果见表3-3-7。实验取油水体积比50: 50的油水比，本发明稠油乳化降粘—破乳复合剂加量为1.0%，乳化温度73℃。由表中实验可知，对本发明稠油乳化降粘—破乳复合剂的相对影响较小。 

表3： 盐含量对静态稳定性的影响 

SV _50℃为50℃时的污泥沉降比。

实验4，本发明稠油乳化降粘—破乳复合剂的破乳效果评价 

选用新疆油田某区块稠油，油水比按体积50:50，加入0.3%本发明稠油乳化降粘—破乳复合剂1000r/min搅拌5min后，测量其1小时至48小时，85℃下静止时间内的破乳脱水效果，结果如表4：

表4：本发明稠油乳化降粘—破乳复合剂加量静止破乳效果试验表

试验5,本发明稠油乳化降粘—破乳复合剂在试验井中应用的效果: 本发明稠油乳化降粘—破乳复合剂在某油田2口井井筒中应用，配液浓度3000mg/L、日掺入量10m³/d、日节省稀油资源16.8m³，效果见表5。

表5：某油田区块2口井实施本发明稠油乳化降粘—破乳复合剂的参数设计表 

综上所述，同现有技术相比，本发明具有以下特点：

1、在同一复配剂内实现了井筒和管道集输过程中稠油降粘，在炼化前静止脱水一体化效果，减少了外加剂的用量，减少了稠油掺稀油开采方式的成本。

2、本发明稠油乳化降粘—破乳复合剂加量0.3%，降粘率可达到95%至100%，85℃下静止48h破乳脱水率达到90%至99%。 

3、本发明稠油乳化降粘—破乳复合剂的乳化降粘效果受时间的影响较小，受地层矿化度影响较小，适用范围更广。 

Claims (7)

1.一种稠油乳化降粘—破乳复合剂，其特征在于按下述原料重量份而制成：水86.5份至69份、乳化剂5份至15份、乳液稳定剂5份至10份、破乳剂0.5份至1份、无机碱3份至5份，其中乳化剂为主乳化剂、辅乳化剂复配而成，其重量份配比依次为60份至70份、40份至30份；破乳剂为氟碳表面活性剂、石油磺酸盐或氟碳表面活性剂、石油羧酸盐复配而成，其重量份配比依次为0.5份至1.5份、99.5份至98.5份，0.5份至1.5份、99.5份至98.5份。

2.根据权利要求1所述的稠油乳化降粘—破乳复合剂，其特征在于乳化剂中主乳化剂为OP-10、聚氧乙烯（4EO）失水山梨醇单月桂酸酯（Tween 20）、三乙醇胺油酸酯、聚乙二醇单棕榈酸酯、十二烷基磺酸钠中的一种或一种以上的混合物，推荐最佳为OP-10或十二烷基磺酸钠。

3.根据权利要求1或2所述的稠油乳化降粘—破乳复合剂，其特征在于乳化剂中辅乳化剂为SP-80、OP-4、植物油酸、丙二醇脂肪酸酯、丙二醇单月桂酸酯中的一种或一种以上的混合物，推荐最佳为SP-80或植物油酸。

4.根据权利要求1所述的稠油乳化降粘—破乳复合剂，其特征在于乳液稳定剂为乙二醇、丙三醇、聚乙二酸、聚乙烯酸、黄原胶、瓜尔胶和聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或一种以上的混合物，推荐最佳为乙二醇或丙三醇。

5.根据权利要求1所述的稠油乳化降粘—破乳复合剂，其特征在于无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、三乙醇胺、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、亚硫酸钠中的一种或一种以上的混合物，推荐最佳为烧碱和亚硫酸钠按重量份依次配比50份至70份、50份至30份。

6.根据权利要求1所述的环保型全油基钻井液，其特征在于乳化剂中主乳化剂为OP-10、聚氧乙烯（4EO）失水山梨醇单月桂酸酯（Tween20）、三乙醇胺油酸酯、聚乙二醇单棕榈酸酯、十二烷基磺酸钠中的一种或一种以上的混合物；或/和，乳化剂中辅乳化剂为SP-80、OP-4、植物油酸、丙二醇脂肪酸酯、丙二醇单月桂酸酯中的一种或一种以上的混合物；或/和，乳液稳定剂为乙二醇、丙三醇、聚乙二酸、聚乙烯酸、黄原胶、瓜尔胶和聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或一种以上的混合物；或/和，破乳剂为氟碳表面活性剂、石油磺酸盐或氟碳表面活性剂、石油羧酸盐复配而成；无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、三乙醇胺、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、亚硫酸钠中的一种或一种以上的混合物。

7.一种根据权利要求1至6中任意权利要求所述的稠油乳化降粘—破乳复合剂的制备方法，其特征在于按下述制备步骤进行：

第一步，将所需要量的无机碱、水加入搅拌容器中搅拌10分钟至30分钟；

第二步，在第一步后再加入所需要量的乳化剂并搅拌60分钟至120分钟；

第三步，在第二步后再加入所需要量的乳液稳定剂并搅拌60分钟至120分钟；

第四步，在第三步后再加入所需要量的破乳剂并搅拌30分钟至60分钟；

其中：搅拌速度为100至1000r/min，制备步骤中溶液的温度控制在20℃至50℃。