CN104154421A - 一种原油降凝剂纳米级基材、其应用方法及原油 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原油降凝剂纳米级基材、其应用方法及原油，属于原油降凝剂技术领域。该纳米级基材的制备方法包括将极性基团接枝到无机纳米粒子表面，得到经过表面改性的原油降凝剂纳米级基材。该原油降凝剂纳米级基材的应用方法是将所述原油降凝剂纳米级基材添加至原油。该原油中添加有该原油降凝剂纳米级基材。该原油降凝剂纳米级基材能够在低温条件下对原油降凝降粘。添加该原油降凝剂纳米级基材后原油在低温条件下，结晶体系结构的胶凝强度弱，使得低温原油保持流动的时效性延长。
Description
技术领域
本发明涉及原油降凝剂技术领域，特别涉及一种原油降凝剂纳米级基材及其应用方法。
背景技术
随着国家对节能、安全、环保及战略储备的日益重视，油气输送介质在管道中的节能、安全流动对于管道运营具有比以往更重要的意义。目前，我国生产的原油大多含蜡量较高，在低温下流动性较差，为了解决这一技术问题，我国的原油通常采用加热输送，这种方式不仅需要耗费大量的燃料油和动力，而且在管线停输后，其管线的再启动存在很大的不安全性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种添加后能够使原油降凝从而实现其在低温下输送的原油降凝剂纳米级基材、其应用方法及添加有该原油降凝剂纳米级基材的原油。
本发明提供的原油降凝剂纳米级基材的制备方法包括将极性基团接枝到无机纳米粒子表面，得到经过表面改性的原油降凝剂纳米级基材。
作为优选，所述无机纳米粒子选自纳米碳酸钙、纳米滑石粉、纳米蒙脱石、纳米二氧化硅。
作为优选，所述极性基团选自链结构硅烷偶联剂、不同链结构的硅烷、氨基硅烷、含不同链长烷基结构的硅烷。
本发明提供的原油降凝剂纳米级基材的应用方法包括以下步骤：将所述原油降凝剂纳米级基材添加至原油，所述原油降凝剂纳米级基材的添加量为1～200g/t。
本发明提供的原油中添加有所述原油降凝剂纳米级基材，所述原油降凝剂纳米级基材的添加量为1～200g/t。
本发明提供的原油降凝剂纳米级基材由于经过表面改性，由亲水性变为疏水性，再将其添加至原油，使得添加了该原油降凝剂纳米级基材的原油凝点从30.5℃降低至16.5～18℃，25℃条件下的表观黏度从900mPa·s降低至75mPa·s。管道停输再启动试验表明，空白管输原油30℃启输压力为438.25kPa，而添加本发明提供的原油降凝剂纳米级基材后，25℃启输压力为464.86kPa。并且，在停输99小时后，20℃下仍然可以顺利重启输送，启输压力为518.19kPa。此外，添加本发明提供的原油降凝剂纳米级基材后原油在低温条件下，结晶体系结构的胶凝强度弱，使得低温原油保持流动的时效性延长。
附图说明
图1为本发明实施例提供的原油降凝剂纳米级基材中纳米二氧化硅经过表面改性前后结构形态示意图；
图2为本发明实施例提供的原油降凝剂纳米级基材中纳米粒子为二氧化硅、极性基团为硅烷的化学结构示意图；
图3为本发明实施例提供的原油降凝剂纳米级基材中纳米粒子为二氧化硅、极性集团为氨基硅烷的化学结构示意图；
图4为本发明实施例提供的原油降凝剂纳米级基材中纳米粒子为二氧化硅、极性基团为长烷基结构的硅烷的化学结构示意图
图5为添加了本发明实施例提供的原油降凝剂纳米级基材后的原油在18℃条件下的触变性能在恢复期内变化曲线图；
图6为添加了传统EVA降凝剂的原油在18℃条件下的触变性能在恢复期内变化曲线图；
图7为添加了本发明实施例提供的原油降凝剂纳米级基材后的原油在18℃条件下的触变性能在复苏后的变化曲线图；
图8为添加了传统EVA降凝剂的原油在18℃条件下的触变性能在复苏后的变化曲线图。
具体实施方式
为了深入了解本发明，下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
参见附图1～4，以纳米二氧化硅为例进一步对本发明提供的原油降凝剂纳米级基材及其应用方法做出进一步说明如下：
将氨基硅烷接枝到纳米二氧化硅表面，即得经过表面改性的原油降凝剂纳米二氧化硅，该经过表面改性的原油降凝剂纳米二氧化硅从原来的亲水性改性为疏水性。
其中，无机纳米粒子选自纳米碳酸钙、纳米滑石粉、纳米蒙脱石、纳米二氧化硅。
其中，极性基团选自链结构硅烷偶联剂、不同链结构的硅烷、氨基硅烷、含不同链长烷基结构的硅烷。
下面着重讨论添加了本发明提供的原油降凝剂纳米二氧化硅之后的原油的有效果：
表1
从表1可以看出，将该经过表面改性的原油降凝剂纳米二氧化硅添加至原油后，其25℃下的表观粘度比未添加降凝剂的原油和添加传统EVA降凝剂的原油要低，凝点也低于未添加降凝剂的原油和添加传统EVA降凝剂的原油；特别是长时稳定性好于未添加降凝剂的原油和添加传统EVA降凝剂的原油。
此外，在凝点温度及以下，分别采用滞回曲线法和小振幅振荡法对其改性后原油的触变性变化规律以及粘弹性进行了实验研究，并与添加EVA处理后的含蜡原油触变性及粘弹性进行了对比分析。实验结果表明，在18℃条件下，添加纳米材料改性处理后原油的触变性及储能模量G′和损耗模量G″均小于添加EVA处理后的原油。当两种改性处理后原油分别在室温下(25±3℃)静置放置一个月以后，在18℃条件下，其添加纳米材料改性处理后原油的储能模量G′和损耗模量G″及触变性远小于EVA处理后的原油，由此可见，添加纳米材料改性处理后原油在低温条件下，结晶体系结构的胶凝强度弱，使得低温原油保持流动的时效性延长。
由图5、6看出，在18℃条件下，纳米样和EVA样在触变恢复初始，两个样品各自的G″远大于G′，损耗角均趋于90°，说明原油接近纯粘性液体。当纳米样及EVA样触变恢复时间分别在51min和17min时,各自的G′和G″基本相当，损耗角δ趋于45°，说明原油由溶胶态向凝胶态转变【6.7.8.9.10】。纳米样及EVA样触变恢复时间分别在54min和20min时，各自的G″＜G′、δ＜45°，说明原油处于凝胶态，趋向弹性固体，但纳米样由溶胶向凝胶转变的时间比EVA样延迟了2.5倍；在触变恢复2h后，纳米样和EVA样的G′最大值分别为7.87Pa和91.62Pa。
由图7、8可看出，在18℃条件下，纳米样在室温25℃±3℃静置放30天后，在触变恢复初始，G′比纳米样静置放置前大两个数量级，同在18℃条件下，EVA样在恒温箱25℃静置放置30天后，在触变恢复初始，G′比EVA样静置放置前大三个数量级，纳米样及EVA样触变恢复凝胶的时间比静置前样均缩短了一半，在触变恢复2h后，纳米样和EVA样的G′最大值分别为195.5Pa和1135Pa。在纳米样静置稳定实验中，油样在析蜡高峰25℃下有小幅升降温，对原油低温流变影响较小，说明经纳米材料改性后的石蜡结晶结构稳定，有利于原油在低温下长时效的保持溶胶态。
本发明提供的原油降凝剂纳米级基材的应用方法包括以下步骤：将所述原油降凝剂纳米级基材添加至原油，所述原油降凝剂纳米级基材的添加量为1～200g/t。
本发明提供的原油中添加有所述原油降凝剂纳米级基材，所述原油降凝剂纳米级基材的添加量为1～200g/t。
本发明提供的原油降凝剂纳米级基材由于经过表面改性，由亲水性变为疏水性，再将其添加至原油，使得添加了该原油降凝剂纳米级基材的原油凝点从30.5℃降低至16.5～18℃，25℃条件下的表观黏度从900mPa·s降低至75mPa·s。管道停输再启动试验表明，空白管输原油30℃启输压力为438.25kPa，而添加本发明提供的原油降凝剂纳米级基材后，25℃启输压力为464.86kPa。并且，在停输99小时后，20℃下仍然可以顺利重启输送，启输压力为518.19kPa。此外，添加本发明提供的原油降凝剂纳米级基材后原油在低温条件下，结晶体系结构的胶凝强度弱，使得低温原油保持流动的时效性延长。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种原油降凝剂纳米级基材，其特征在于，所述纳米级基材的制备方法包括将极性基团接枝到无机纳米粒子表面，得到经过表面改性的原油降凝剂纳米级基材。
2.根据权利要求1所述的纳米级基材，其特征在于，所述无机纳米粒子选自纳米碳酸钙、纳米滑石粉、纳米蒙脱石、纳米二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的纳米级基材，其特征在于，所述极性基团选自链结构硅烷偶联剂、不同链结构的硅烷、氨基硅烷、含不同链长烷基结构的硅烷。
4.权利要求1～3中任一所述的原油降凝剂纳米级基材的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述原油降凝剂纳米级基材添加至原油，所述原油降凝剂纳米级基材的添加量为1～200g/t。
5.一种原油，其特征在于，所述原油中添加有权利要求1～3中任一所述的原油降凝剂纳米级基材，所述原油降凝剂纳米级基材的添加量为1～200g/t。
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