CN104498011B - 一种用于稠油的树枝型油溶性降粘剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于稠油开采过程中稠油降粘的树枝型油溶性降粘剂。它能克服现有降粘剂存在的降粘效果一般，针对性强的缺点。其技术方案：降粘剂是由二乙醇胺、环氧丙烷、十八酰氯及溶剂甲苯组成，所用原料及摩尔百分比为：二乙醇胺20％～60％；环氧氯丙烷20％～60％；十八酰氯20％～60％；溶剂是用甲苯，加入量是以上三种原料总质量的30％～50％；其制备方法：在烧瓶中先按比例加入二乙醇胺和环氧氯丙烷，通入氮气，反应温度为80℃，反应40 min；再配制十八酰氯甲苯溶液加入到上步混合溶液中反应2～8 h，最后蒸馏提纯，烘干制得本降粘剂。本降粘剂制备方法简单、操作方便、易于控制；本降粘剂对稠油的降粘效果较好，加入量少，对环境污染小。

Description

一种用于稠油的树枝型油溶性降粘剂
技术领域
本发明涉及稠油的开采领域，具体涉及一种用于稠油开采过程中井筒降粘及管输降粘的树枝型油溶性降粘剂。
背景技术
稠油是一种在油层温度下粘度大于100mPa·s的非常规原油。我国的稠油资源极为丰富，已在12个盆地发现了70多个重质油田，预计储量可达到300亿吨以上。
目前，国内外对稠油的开采主要采用加热降粘、乳化降粘及掺稀降粘三种方法，但这些方法都或多或少存在着一些不足。其中加热降粘的能耗大，对基建设施要求高，一旦停止加热可能会发生管道堵塞；掺稀降粘对稀油需量高，降低了稀油品质增加炼化成本；乳化降粘不适用于含水量低或不含水油井，引入水后会发生增粘的现象，而且在管输过程中一旦破乳就会堵塞管道，还存在着后期破乳困难及废水处理等问题。随着能源需求的不断增加，开采稠油来填补常规原油的不足显得尤为重要，如何提高稠油的降粘效果，有效地降低成本，缓解稀油紧缺等系列问题亟待解决。
油溶性降粘剂是一种油溶性物质，可以直接添加，具有加量少、工艺简单、无需后处理等优点，已经越来越多受到油田的广泛关注。油溶性降粘剂分子可以通过与胶质、沥青质形成氢键拆散沥青质胶质聚集体结构，从而降低稠油的结构粘度。目前国内外主要以油溶性降凝剂降粘为主，成功应用与高凝、高粘原油，低温时降粘效果较好，但绝对粘度仍然很大；而油溶性降粘剂的研究较少，市场上所售的油溶性降粘剂效果一般，普遍存在强的针对性问题。因此，研究一种降粘效果好，能够满足稠油开采和集输的要求，而且对环境无污染、低成本的油溶性降粘剂具有重要的潜在价值。
发明内容
本发明的目的是：为了克服现有的油溶性降粘剂所存在的降粘效果一般、针对性强等缺点，特提供一种用于稠油的树枝型油溶性降粘剂，以提高稠油的降粘效率。
为了达到上述目标，本发明采用的原料二乙醇胺有两个能形成氢键的极性基团-OH和-NH2，这些极性基团能与稠油中的胺质沥青质形成氢键，将胺质和沥青质分散开来，用环氧氯丙烷与二乙醇胺聚合，发生主链反应，使主链增长；选用原料十八酰氯，其中含有强油溶性的烷基长链，增强油溶性与环氧氯丙烷和二乙醇胺聚合产物发生接枝反应，形成网状结构，进一步将胺质和沥青质分散开来，达到更好的降粘效果。
本发明采用以下技术方案：一种用于稠油的树枝型油溶性降粘剂，由二乙醇胺、环氧氯丙烷、十八酰氯及溶剂甲苯组成，所用原料及摩尔百分比为：二乙醇胺20％～60％；环氧氯丙烷20％～60％；十八酰氯20％～60％；溶剂是用甲苯，加入量是以上三种原料总质量的30％～50％；其制备方法是：在装有球型冷凝管、温度计、磁力搅拌子及进气管的四口烧瓶中按原料摩尔百分比加入20％～60％二乙醇胺和20％～60％环氧氯丙烷，反应温度为60℃～100℃，由进气管通入氮气保护，开启加热装置，反应时间为15～70min，第一阶段反应为主链反应；然后在烧杯按原料摩尔百分比20％～60％加入十八酰氯，再加入三种原料总质量的30％～50％的溶剂甲苯溶解十八酰氯待滴加，由输液管接进气管滴加入上步混合液中，第二阶段为接枝反应，反应温度为80℃，待温度升至80℃后，开始滴加十八酰氯甲苯溶液，滴数控制在1～0.5滴/2s左右，继续通入氮气反应时间为2～8h；最后将上步混合液在真空条件下进行旋蒸，除去溶剂甲苯，再将固体产物用甲醇进行2～4次提纯，直至上层液澄清，蒸馏出甲醇，将固体产物在真空条件下烘干，制得本树枝型油溶性降粘剂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)本油溶性稠油降粘剂制备方法操作简单，反应条件温和，易于控制；(2)本油溶性降粘剂设计为新型的树枝状结构，其对胶质沥青质聚集体的分散作用更好，对稠油的降粘效果也更好；(3)本方法合成出来的产物，无需提纯，油溶性好，可以与甲苯、柴油、煤油等多种溶剂混溶；(4)本降粘剂所应原料成本低廉，加量少，对环境污染小。
具体实施方式
实施例1
在装有球型冷凝管、温度计、磁力搅拌子及进气管的四口烧瓶中按原料摩尔百分比加2.10g二乙醇胺(约0.02mol)和1.85g环氧氯丙烷(约0.02mol)，控制反应温度为80℃，由进气管通入氮气保护，开启加热装置，反应时间为40min，第一阶段反应为主链反应；然后在烧杯中用5.00g甲苯溶解6.06g十八酰氯(约0.02mol)待滴加，由输液管接进气管滴加入上步混合液中，第二段为接枝反应，控制反应温度为80℃，待温度升至80℃后，开始滴加十八酰氯甲苯溶液，滴数控制在1～0.5滴/2s左右，继续通入氮气反应时间为6h；最后将上步混合液在真空条件下进行旋蒸，除去溶剂甲苯，再将固体产物用甲醇进行2～4次提纯，直至上层液澄清，蒸馏出甲醇，将固体产物在真空条件下烘干，制得本树枝型油溶性降粘剂。
实施例2
在装有球型冷凝管、温度计、磁力搅拌子及进气管的四口烧瓶中按原料摩尔百分比加2.10g二乙醇胺(约0.02mol)和3.70g环氧氯丙烷(约0.04mol)，控制反应温度为80℃，由进气管通入氮气保护，开启加热装置，反应时间为40min，第一阶段反应为主链反应；然后在烧杯中用5.93g甲苯溶解6.06g十八酰氯(约0.02mol)待滴加，由输液管接进气管滴加入上步混合液中，第二段为接枝反应，控制反应温度为80℃，待温度升至80℃后，开始滴加十八酰氯甲苯溶液，滴数控制在1～0.5滴/2s左右，继续通入氮气反应时间为6h；最后将上步混合液在真空条件下进行旋蒸，除去溶剂甲苯，再将固体产物用甲醇进行2～4次提纯，直至上层液澄清，蒸馏出甲醇，将固体产物在真空条件下烘干，制得本树枝型油溶性降粘剂。
实施例3
在装有球型冷凝管、温度计、磁力搅拌子及进气管的四口烧瓶中按原料摩尔百分比加2.10g二乙醇胺(约0.02mol)和5.55g环氧氯丙烷(约0.06mol)，控制反应温度为80℃，由进气管通入氮气保护，开启加热装置，反应时间为40min，第一阶段反应为主链反应；然后在烧杯中用6.06g甲苯溶解6.06g十八酰氯(约0.02mol)待滴加，由输液管接进气管滴加入上步混合液中，第二段为接枝反应，控制反应温度为80℃，待温度升至80℃后，开始滴加十八酰氯甲苯溶液，滴数控制在1～0.5滴/2s左右，继续通入氮气反应时间为6h；最后将上步混合液在真空条件下进行旋蒸，除去溶剂甲苯，再将固体产物用甲醇进行2～4次提纯，直至上层液澄清，蒸馏出甲醇，将固体产物在真空条件下烘干，制得本树枝型油溶性降粘剂。
实施例4
在装有球型冷凝管、温度计、磁力搅拌子及进气管的四口烧瓶中按原料摩尔百分比加6.31g二乙醇胺(约0.06mol)和1.85g环氧氯丙烷(约0.02mol)，控制反应温度为80℃，由进气管通入氮气保护，开启加热装置，反应时间为40min，第一阶段反应为主链反应；然后在烧杯中用7.11g甲苯溶解6.06g十八酰氯(约0.02mol)待滴加，由输液管接进气管滴加入上步混合液中，第二段为接枝反应，控制反应温度为80℃，待温度升至80℃后，开始滴加十八酰氯甲苯溶液，滴数控制在1～0.5滴/2s左右，继续通入氮气反应时间为6h；最后将上步混合液在真空条件下进行旋蒸，除去溶剂甲苯，再将固体产物用甲醇进行2～4次提纯，直至上层液澄清，蒸馏出甲醇，将固体产物在真空条件下烘干，制得本树枝型油溶性降粘剂。
实施例5
在装有球型冷凝管、温度计、磁力搅拌子及进气管的四口烧瓶中按原料摩尔百分比加2.10g二乙醇胺(约0.02mol)和1.85g环氧氯丙烷(约0.02mol)，控制反应温度为80℃，由进气管通入氮气保护，开启加热装置，反应时间为40min，第一阶段反应为主链反应；然后在烧杯中用11.06g甲苯溶解18.18g十八酰氯(约0.06mol)待滴加，由输液管接进气管滴加入上步混合液中，第二段为接枝反应，控制反应温度为80℃，待温度升至80℃后，开始滴加十八酰氯甲苯溶液，滴数控制在1～0.5滴/2s左右，继续通入氮气反应时间为6h；最后将上步混合液在真空条件下进行旋蒸，除去溶剂甲苯，再将固体产物用甲醇进行2～4次提纯，直至上层液澄清，蒸馏出甲醇，将固体产物在真空条件下烘干，制得本树枝型油溶性降粘剂。
在上述实验中，参照石油行业标准SY/T 5887-93原油降凝剂效果评定方法，先将上述制得的降粘剂，加入质量分数为降粘剂的100％～200％的甲苯，搅拌溶解制成降粘剂溶液；实验1，取80ml稠油，加入3g柴油，在温度为80℃下充分搅拌，再在温度为60℃水浴锅中恒温40min，测其粘度记为η0；实验2，取80ml稠油，加入3g柴油溶解上述降粘剂甲苯溶液，按照降粘剂的加量为650mg/L～850mg/L加入稠油中，在温度为80℃下充分搅拌，再在温度为60℃水浴锅中恒温40min，测其粘度记为η1。最后按公式；ν＝[(η0-η1)/η0]×100％计算出降粘率ν。
实验结果得出二乙醇胺、环氧氯丙烷、十八酰氯的最优单体配比1：3：1(如表一)，最佳合成条件为第一阶段在80℃反应40min，第二阶段在80℃下反应6h，最后所得的降粘剂与加量为降粘剂质量的100％的溶剂甲苯搅拌溶解制得混合溶液，在60℃时降粘剂加量为750mg/L时降粘率达到43.06％(如表二、表三)。
表一 单体配比对降粘率的影响
表二 不同降粘剂加量对降粘率的影响
表三 不同温度对降粘率的影响

Claims (1)

1.一种用于稠油的树枝型油溶性降粘剂，其特征在于：该油溶性降粘剂是由二乙醇胺、环氧氯丙烷、十八酰氯及溶剂甲苯组成；所用原料及摩尔百分比为：二乙醇胺20％～60％；环氧氯丙烷20％～60％；十八酰氯20％～60％；溶剂是用甲苯，加入量是以上三种原料总质量的30％～50％；其制备方法：在装有球型冷凝管、温度计、磁力搅拌子及进气管的四口烧瓶中按原料摩尔百分比加入20％～60％二乙醇胺和20％～60％环氧氯丙烷，反应温度为60℃～100℃，由进气管通氮气保护，开启加热装置，反应时间为15min～70min，第一阶段反应为主链反应；然后在烧杯中按原料摩尔百分比20％～60％加入十八酰氯，再加入三种原料总质量的30％～50％的溶剂甲苯溶解十八酰氯待滴加，由输液管接进气管滴加入上步混合液中，第二段为接枝反应，反应温度为80℃，待温度升至80℃后，开始滴加十八酰氯甲苯溶液，滴数控制在1～0.5滴/2s，继续通入氮气反应时间为2～8h；最后在真空条件下进行旋蒸，除去溶剂甲苯，再将固体产物用甲醇进行2～4次提纯，直至上层液澄清，蒸馏出甲醇，将固体产物在真空条件下烘干，制得本树枝型油溶性降粘剂。
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