CN104946226A

CN104946226A - 稠油磺酸盐制备方法

Info

Publication number: CN104946226A
Application number: CN201510410405.7A
Authority: CN
Inventors: 曾流芳; 刘广友; 高聚同; 严锦根; 魏志高; 魏鸿依; 何海峰; 王东; 陈安胜; 林恺
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shengli Oilfield Co Gudong Oil Extraction Plant
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shengli Oilfield Co Gudong Oil Extraction Plant
Priority date: 2015-07-14
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2015-09-30

Abstract

一种稠油磺酸盐制备方法，其特征是：所述的以稠油为原料，稠油粘度为2000～50000mPa?s(50℃)，用三氧化硫为磺化剂，在稠油分子中引入磺酸（—三氧化硫H）基团，得到稠油磺酸，将稠油磺酸用碱中和，即在稠油分子中引入了磺酸盐（—三氧化硫M，M为碱金属离子、铵离子等）基团，得到稠油磺酸盐。本发明适用于油田稠油开采，为表面活性剂，和稠油的相容性好，稠油磺酸盐可吸附在油水界面，有利于降低油水界面张力，从而具有很好的乳化降粘能力，具有更好的耐盐、耐高温性能，从而降低稠油粘度，减少稠油流动阻力，增加原油产量。

Description

稠油磺酸盐制备方法

技术领域

本发明涉及油田开采稠油降粘剂的制作，具体而言是一种稠油磺酸盐制备方法。

背景技术

目前，国内外使用的稠油降粘技术较多，大体可分为物理降粘技术、化学降粘技术、微生物降粘技术和复合降粘技术。在上述稠油降粘技术中，乳化降粘是目前研发的重点之一。这是由于乳化降粘表面活性剂成本低，降粘幅度大，工艺简单，见效快。乳化降粘技术可使用原有井的掺稀设备使其能耗降低且费用低于掺稀费用，产油量又高于掺稀的产油量。另外，乳状液的外相水水源充足（主要为采出的地层水），这样又减少了采油成本，经济效益好。稠油属于油包水（W/O）型乳状液，稠油乳化降粘是在稠油中加入表面活性剂水溶液，在表面活性剂作用下使W/O 乳状液反相成为水包油（O/W）型乳状液而降粘。表面活性剂也可使W/O 乳状液破乳而生成游离水，根据游离水量和流速形成“水套油心”、“悬浮油”、“水漂油”而降粘（破乳降粘）。将表面活性剂水溶液注入油井，也可破坏油管或抽油杆表面的稠油膜，使表面润湿性反转为亲水性，形成连续的水膜，减小抽油过程中原油流动的阻力（吸附降粘）。乳化降粘剂不仅要求其具有低界面张力，而且要求它耐盐、耐高温、低成本。因此，研究廉价的耐盐、耐高温的降粘剂是乳化降粘的重要发展方向。从表面活性剂的角度，可用于稠油乳化降粘的表面活性剂很多。核心问题是所用表面活性剂的成本。依据“相似者相溶”原理，乳化剂的分子结构和稠油越接近，乳化效果越好。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种稠油磺酸盐制备方法。

本发明以稠油为原料，稠油粘度为2000～50000 mPa•s (50℃)，用三氧化硫为磺化剂，在稠油分子中引入磺酸（—三氧化硫H）基团，得到稠油磺酸，将稠油磺酸用碱中和，即在稠油分子中引入了磺酸盐（—三氧化硫M， M为碱金属离子、铵离子等）基团，得到稠油磺酸盐。

上述稠油磺酸制备方法：首先，釜式磺化：以液体三氧化硫为磺化剂，石油醚、二氯乙烷、二氯甲烷、三氧化硫为稀释剂或溶剂，稀释后三氧化硫的浓度为5%～40%，磺化反应在反应釜中进行。将三氧化硫溶液加入稠油，搅拌下使稠油与三氧化硫反应，稠油与三氧化硫重量比为1:0.1～0.8，反应温度0～80℃，反应时间1～12h；其次，膜式磺化：以气态三氧化硫为磺化剂，干燥空气为稀释剂。将气态三氧化硫通过干燥空气稀释成体积浓度为1.5～30%，通入膜式磺化反应器，然后用石油醚、二氯甲烷、二氯乙烷或三氧化硫将稠油稀释成重量浓度为10～40%后通入膜式磺化反应器顶部，与三氧化硫气体并流而下，30～60℃下进行磺化反应，再经老化处理得到稠油磺酸。老化温度为40 ℃，老化时间为30min。

上述稠油磺酸制备方法用碱水溶液将稠油磺酸中和，其中碱水溶液包括：氨或氨水，碱金属氢氧化物，有机胺。碱金属氢氧化物包括MOH， M=Li, Na, K；有机胺包括NR₁R₂R₃，R₁，R₂，R₃为H、烷基（C_nH_n+1，n=1～6）、或羟乙基（CH₂CH₂OH）等，碱水溶液浓度5～50%，中和反应温度为20～80 ℃，中和稠油磺酸至pH值7～8。

上述稠油磺酸制备方法在制备过程中，蒸馏出的有机溶剂进行循环使用，同时作为稠油降粘剂，应用于稠油乳化降粘。

本发明的有益效果是：适用于油田稠油开采，利用三氧化硫磺化的方式在稠油分子中引入亲水基团，可使稠油中的大部分成分被磺化，经磺化后，稠油的很多分子中引入了一个或多个磺酸（—三氧化硫H）基团，磺酸经用碱中和后，即在稠油分子中引入了磺酸盐（—三氧化硫M， M为碱金属离子、铵离子等）基团。磺酸盐基团的引入使稠油分子有了亲水基，使其溶解度增加，就成了表面活性剂，和稠油的相容性好，稠油磺酸盐就可吸附在油水界面，有利于降低油水界面张力，从而具有很好的乳化降粘能力，具有更好的耐盐、耐高温性能，从而降低稠油粘度，减少原油流动阻力，增加原油产量。

具体实施方式

施例 1

将250 重量份的稠油，粘度为5600 mPa•s（50℃），与400 重量份的20%三氧化硫溶液在反应釜中混合，机械搅拌下，50℃反应6h，得到稠油磺酸溶液，降温至20 ℃，搅拌条件下，用40% NaOH水溶液滴入上述溶液中，至水相pH值至7～8。常压蒸馏蒸除三氧化硫，得到稠油磺酸钠水溶液产品，产品为黑褐色浆状物，用于配制稠油乳化降粘剂。

性能测定：

1.以上述稠油磺酸钠配制1%水溶液，用界面张力仪测定表面张力为31.2 mNm^-1（50℃）；

2.参照中国石化集团胜利石油管理局企业标准（稠油降粘剂通用技术条件，Q/SH1020 1519-2013），对上述稠油磺酸钠进行稠油乳化降粘性能评价，结果如下：

不同油水比条件下稠油降粘剂效果

油水比：1.00， 1.65， 1.98， 2.35， 2.71

降粘率：99.2%，98.8%，98.6%，98.1%，97.6%

实施例 2

将250 重量份的稠油，粘度为5600 mPa•s（50℃），与400重量份的20%三氧化硫溶液在反应釜中混合，机械搅拌下，50℃反应6h。得到稠油磺酸的三氧化硫溶液。降温至20 ℃，搅拌条件下，用25～28% 氨水滴入上述溶液中，pH值至7～8。常压蒸馏蒸除三氧化硫，得到稠油磺酸氨水溶液产品。产品性状为黑褐色浆状物，用于配制稠油乳化降粘剂。

性能测定：

1.以上述稠油磺酸氨配制1%水溶液，用界面张力仪测定表面张力为30.6 mNm^-1（50℃）；

2.参照中国石化集团胜利石油管理局企业标准（稠油降粘剂通用技术条件，Q/SH1020 1519-2013），对上述稠油磺酸氨进行稠油乳化降粘性能评价，结果如下：

不同油水比条件下稠油降粘剂效果

油水比：1.00， 1.65， 1.98， 2.35， 2.71

降粘率：99.8%，99.5%，99.0%，98.1%，97.8%

实施例 3

加热三氧化硫，用干燥预热后的空气稀释至体积浓度为15%，将原料稠油，粘度为5600 mPa•s（50℃），用三氧化硫稀释为重量浓度为25%的稠油三氧化硫溶液。把稠油三氧化硫溶液预热至50 ℃，用计量泵送至膜式磺化反应器顶部，与三氧化硫气体并流而下，沿反应器内部均匀成膜，与三氧化硫充分反应。磺化反应器内径10mm，有效长度2.5m。反应温度为50 ℃。反应得到的稠油磺酸和未磺化稠油的混合物经40 ℃老化30min。反应共加入25%的稠油三氧化硫溶液1000 重量份，通入三氧化硫80重量份。20 ℃条件下搅拌，用40% NaOH水溶液滴入上述溶液中，pH值至7～8。常压蒸馏蒸除三氧化硫，得到稠油磺酸钠水溶液产品，产品性状为黑褐色浆状物，用于配制稠油乳化降粘剂。

性能测定：

1.以上述稠油磺酸钠配制1%水溶液，用界面张力仪测定表面张力为31.0 mNm^-1（50℃）；

不同油水比条件下稠油降粘剂效果

油水比：1.00， 1.65， 1.98， 2.35， 2.71

降粘率：99.4%，98.9%，98.7%，98.3%，97.9%

实施例 4

加热三氧化硫，用干燥预热后的空气稀释至体积浓度为15%。将原料稠油，粘度为5600 mPa•s（50℃），用三氧化硫稀释为重量浓度为25%的稠油三氧化硫溶液。

稠油三氧化硫溶液预热至50 ℃，用计量泵送至膜式磺化反应器顶部，与三氧化硫气体并流而下，沿反应器内部均匀成膜，与三氧化硫充分反应。磺化反应器内径10mm，有效长度2.5m。反应温度为50 ℃。反应得到的稠油磺酸和未磺化油的混合物经40 ℃老化30min。反应共加入25%的稠油三氧化硫溶液1000 重量份，通入三氧化硫80重量份。20 ℃、搅拌条件下，用25% 氨水滴入上述溶液中，pH值至7～8。

常压蒸馏蒸除三氧化硫，得到稠油磺酸氨水溶液产品，产品性状为黑褐色浆状物用于配制稠油乳化降粘剂。

性能测定：

1.以上述稠油磺酸氨配制1%水溶液，用界面张力仪测定表面张力为30.0 mNm^-1（50℃）；

不同油水比条件下稠油降粘剂效果

油水比：1.00， 1.65， 1.98， 2.35， 2.71

降粘率：99.8%，99.7%，99.4%，98.8%，98.1%

综上所述，稠油磺酸盐具有很好的降低稠油粘度，减少原油流动阻力作用，达到增加原油产量的目的。

Claims

1.一种稠油磺酸盐制备方法，其特征是：所述的以稠油为原料，稠油粘度为2000～50000 mPa•s (50℃)，用三氧化硫为磺化剂，在稠油分子中引入磺酸（—三氧化硫H）基团，得到稠油磺酸，将稠油磺酸用碱中和，即在稠油分子中引入了磺酸盐（—三氧化硫M， M为碱金属离子、铵离子等）基团，得到稠油磺酸盐。

2.根据权利要求1所述稠油磺酸制备方法，其方法是：首先，釜式磺化：以液体三氧化硫为磺化剂，石油醚、二氯乙烷、二氯甲烷、三氧化硫为稀释剂或溶剂，稀释后三氧化硫的浓度为5%～40%，磺化反应在反应釜中进行；将三氧化硫溶液加入稠油，搅拌下使稠油与三氧化硫反应，稠油与三氧化硫重量比为1:0.1～0.8，反应温度0～80℃，反应时间1～12h；其次，膜式磺化：以气态三氧化硫为磺化剂，干燥空气为稀释剂；将气态三氧化硫通过干燥空气稀释成体积浓度为1.5～30%，通入膜式磺化反应器，然后用石油醚、二氯甲烷、二氯乙烷或三氧化硫将稠油稀释成重量浓度为10～40%后通入膜式磺化反应器顶部，与三氧化硫气体并流而下，30～60℃下进行磺化反应，再经老化处理得到稠油磺酸，老化温度为40 ℃，老化时间为30min。

3.根据权利要求1或2所述稠油磺酸制备方法，其方法是：用碱水溶液将稠油磺酸中和，其中碱水溶液包括：氨或氨水，碱金属氢氧化物，有机胺；碱金属氢氧化物包括MOH， M=Li, Na, K；有机胺包括NR₁R₂R₃，R₁，R₂，R₃为H、烷基（ C_nH_n+1，n=1～6）、或羟乙基（CH₂CH₂OH）等，碱水溶液浓度5～50%，中和反应温度为20～80 ℃，中和稠油磺酸至pH值7～8。

4.根据权利要求2或3所述稠油磺酸制备方法，其特征是：在稠油磺酸盐制备过程中，蒸馏出的有机溶剂进行循环使用，同时作为稠油降粘剂。