CN105018062A

CN105018062A - 一种稠油降粘剂及其制备方法与稠油降粘方法

Info

Publication number: CN105018062A
Application number: CN201410181096.6A
Authority: CN
Inventors: 刘必心; 李本高; 龙军
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2034-04-30
Also published as: CN105018062B

Abstract

本发明公开了一种稠油降粘剂及其制备方法与稠油降粘方法。以该稠油降粘剂的总重量为基准，该稠油降粘剂含有3-30重量％的组分A，5-40重量％的组分B和30-92重量％的溶剂；所述组分A为卤代甲烷、对甲苯磺酸甲酯、硫酸二甲酯、三氟甲磺酸甲酯和碳酸二甲酯中的至少一种，所述组分B为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、R₁NOH和R₂NX中的至少一种，其中，R₁和R₂独立地为C₁-C₄的烷基，X为F、Cl、Br或I。采用本发明提供的稠油降粘剂，进行稠油降粘，可以有更高的降粘效率。

Description

一种稠油降粘剂及其制备方法与稠油降粘方法

技术领域

本发明涉及一种稠油降粘剂及其制备方法与稠油降粘方法。

背景技术

近年来，由于国际原油价格的不断攀升以及稀油资源随着开采不断地减少，各国开始对稠油的开采不断加以重视。目前对稠油的开发已延伸到了以往认为没有开采价值的边际重油和沥青储层。由于稠油在油层中粘度高、流动阻力大、甚至不能流动，因而用常规技术难以经济有效地进行开采。中国的陆上稠油、沥青资源约占石油资源总量的20％，预测资源量198亿吨，其中最终可探明的地质资源79.5亿吨，可采资源量19.1亿吨。经过几十年的勘探，我国已先后在全国发现了70多个重油油田，稠油的产量已超过全国石油总产量的10％。随着石油开采和炼制技术的进步，以及重油开采成本的降低和产量的提高，稠油将成为中国重要的战略性接替能源之一。

稠油通常是指粘度高、相对密度大的原油。其中胶质和沥青质含量都较高的为重质原油。胶质、沥青质分子是稠油中相对分子质量最大且极性最强的组分，研究发现，沥青质分子在原油中以三维缔合网络结构形式存在，形成规整度很高的聚集体。胶质分子吸附在沥青质聚集体上，形成了沥青质粒子与液态油之间的过渡层，使沥青质粒子悬浮在油中，形成石油胶体。当原油分子间发生相对位移时会产生很大的内摩擦力，从而表现出原油的高粘度。

稠油油藏开采的困难主要表现在两个方面：一方面稠油的粘度高，稠油在油层中的渗流阻力大，使得稠油不能从油藏流入井底；另一方面即使在油藏条件下，稠油能够流入井底，但在垂直举升和外输的过程中，一系列外部因素使得稠油的粘度进一步增大，严重影响了稠油的采收和利用。

现有的稠油降粘方法主要有掺稀降粘、热力降粘和化学降粘。掺稀降粘是向稠油中掺入一定量的稀油来降低稠油的粘度，该方法虽然效果较好，但是需要消耗大量的稀油资源。热力降粘是用加热的方法来降低稠油的粘度，但是该方法需要大量的能耗并且效率不高。化学降粘包括乳化降粘和油溶性降粘——乳化降粘是指利用水溶性表面活性剂与原油之间形成水包油型乳液从而达到降低粘度的目的；油溶性降粘是通过利用分子结构中极性基团与沥青质、胶质相互作用，并破坏胶质沥青质聚集体以及空间网状结构，达到降低原油粘度的目的。现有的化学降粘技术主要存在降粘效率不高、降粘剂对稠油具有选择性等问题，如何研制出新型的稠油降粘剂，是目前研制稠油降粘剂的一大难题。

CN101875838A公开了一种油溶性降粘剂，该油溶性降粘剂的原料组成包括主剂和溶剂，该主剂包括质量比3：1：1至3：3：3的动物脂、芳烃和含有酸酐的烯烃。该油溶性降粘剂能够一定程度上降低稠油粘度，但是降粘剂的主剂合成过程涉及到聚合反应，比较难控制反应程度，反应产物的聚合度对降粘剂的效果影响较大。

CN102618245A公开了一种新型乳化降粘剂，由石油苯磺酸盐63-65份，阴离子表面活性剂9-15份，pH值调节剂20-30份，所述pH值调节剂是烧碱与水按照重量份配比为50:50混合而制成。该乳化降粘剂虽然一定程度上克服了油溶性降粘剂的缺点，具有抗矿盐能力强，能使稠油从油包水的乳化状态转变为水包油乳液，乳化后的稠油粘度低，但是，形成的水包油型乳液增加了采出液后续破乳的难度，并且碱的加入容易对注入设备产生腐蚀。

李胜彪等(《石油天然气学报》，2009，31(2)，130-133)公开了一种稠油热采纳米降粘剂，该纳米乳化降粘剂是在常用的降粘剂中筛选和复配了纳米助剂，由于纳米材料的特殊性质，加入纳米助剂后的降粘剂，不仅能够有效降低原油粘度，还可大幅度降低油水界面张力，具有很强的乳化原油和改变油层岩石润湿性的能力，提高原油采收率。试验以河南井楼油田超稠油为研究对象，在常规稠油热采降粘剂的基础上，引入纳米助剂，研制出耐高温纳米乳化降粘剂TN-02，并与原降粘剂进行了对比试验，试验结果表明，与传统降粘剂相比，加入纳米助剂后的降粘剂在表面张力、降粘效果、耐温、耐盐和脱水等方面略有改善，在驱替效果方面明显改善。

杨勇等(《石油天然气学报》，2010，32(4)，301-304)公开了采用通过水热催化裂解反应，研究SPA催化剂对塔河稠油的降粘效果。试验结果表明，SPA催化剂对塔河稠油有很好的降解作用，反应后饱和烃明显增加，胶质明显减少。经过SPA催化降解后，塔河原始稠油的降粘效果很稳定，粘度不会反弹。但是实验的催化剂浓度、温度和时间对催化反应有较大的影响，此种降粘技术比较适合地面降粘，对于地下降粘具有一定局限性。

化学降粘剂以及化学降粘的总类较多，但是每种方法都有一定的局限性。比如油溶性降粘剂一般都是高分子聚合物，其合成过程比较麻烦，聚合度不易控制，并且聚合物和分子量对降粘效果都有一定影响。水溶性降粘剂形成的水包油型乳液会增加采出液后续破乳的难度，如果伴随蒸汽注入，一般的水溶性降粘剂还存在耐温型差等问题。催化降粘是一种较好的降粘方法，但是催化剂浓度、温度和时间对催化降粘反应有较大的影响。

由此可见，现有的化学降粘剂无论是那种，都存在着不同的影响降粘效果的问题，造成降粘效率低，影响实施效果的因素多且不易控制，因此需要提供新的稠油降粘剂和降粘方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的化学稠油降粘技术存在降粘效率不高，影响实施因素多难控制的缺陷，提供一种稠油降粘剂及其制备方法与稠油降粘方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种稠油降粘剂，以该稠油降粘剂的总重量为基准，该稠油降粘剂含有3-30重量％的组分A，5-40重量％的组分B和30-92重量％的溶剂；所述组分A为卤代甲烷、对甲苯磺酸甲酯、硫酸二甲酯、三氟甲磺酸甲酯和碳酸二甲酯中的至少一种，所述组分B为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、R₁NOH和R₂NX中的至少一种，其中，R₁和R₂独立地为C₁-C₄的烷基，X为F、Cl、Br或I。

本发明还提供本发明提供的稠油降粘剂的制备方法，该方法包括将组分A、组分B和溶剂搅拌均匀，得到稠油降粘剂。

本发明还提供一种稠油降粘的方法，该方法包括：将稠油降粘剂与稠油在30℃-90℃下混合后，在30℃-90℃下静置进行反应20-120h，所述稠油降粘剂的用量为稠油重量的0.02-2重量％，其中，所述稠油降粘剂为本发明提供的稠油降粘剂。

采用本发明提供的稠油降粘剂，进行稠油降粘，可以有更高的降粘效率，并且降粘实施简单。例如实施例1-4中只需将有效组分混合并反应后即可得到稠油降粘剂，进行稠油降粘的降粘率在35％以上，而对比例中的降粘率为4.5％以下。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种稠油降粘剂，以该稠油降粘剂的总重量为基准，该稠油降粘剂含有3-30重量％的组分A，5-40重量％的组分B和30-92重量％的溶剂；所述组分A为卤代甲烷、对甲苯磺酸甲酯、硫酸二甲酯、三氟甲磺酸甲酯和碳酸二甲酯中的至少一种，所述组分B为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、R₁NOH和R₂NX中的至少一种，其中，R₁和R₂独立地为C₁-C₄的烷基，X为F、Cl、Br或I；优选地，该稠油降粘剂含有5-25重量％的所述组分A；该稠油降粘剂含有10-25重量％的所述组分B。

本发明中，优选地，R₁和R₂独立地可以为C₄的烷基，X为Br。更优选地，所述组分B为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、四丁基氢氧化铵、四丁基溴化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵和四丙基氢氧化铵中的至少一种。

本发明中，提供的一种稠油降粘剂可以为以该稠油降粘剂的总重量为基准，含有3-30重量％的卤代甲烷，5-40重量％的氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、四丁基氢氧化铵、四丁基溴化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵和四丙基氢氧化铵中的至少一种以及30-92重量％的溶剂。

本发明中，提供的一种稠油降粘剂可以为以该稠油降粘剂的总重量为基准，含有3-30重量％的对甲苯磺酸甲酯，5-40重量％的氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、四丁基氢氧化铵、四丁基溴化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵和四丙基氢氧化铵中的至少一种以及30-92重量％的溶剂。

本发明中，提供的一种稠油降粘剂可以为以该稠油降粘剂的总重量为基准，含有3-30重量％的硫酸二甲酯，5-40重量％的氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、四丁基氢氧化铵、四丁基溴化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵和四丙基氢氧化铵中的至少一种以及30-92重量％的溶剂。

本发明中，提供的一种稠油降粘剂可以为以该稠油降粘剂的总重量为基准，含有3-30重量％的三氟甲磺酸甲酯，5-40重量％的氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、四丁基氢氧化铵、四丁基溴化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵和四丙基氢氧化铵中的至少一种以及30-92重量％的溶剂。

本发明中，提供的一种稠油降粘剂可以为以该稠油降粘剂的总重量为基准，含有3-30重量％的碳酸二甲酯，5-40重量％的氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、四丁基氢氧化铵、四丁基溴化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵和四丙基氢氧化铵中的至少一种以及30-92重量％的溶剂。

本发明的一种实施方式为提供一种稠油降粘剂，以该稠油降粘剂的总重量为基准，该稠油降粘剂含有3-30重量％的对甲苯磺酸甲酯，5-40重量％的四丁基氢氧化铵和30-92重量％的溶剂。

本发明的一种实施方式为提供一种稠油降粘剂，以该稠油降粘剂的总重量为基准，该稠油降粘剂含有3-30重量％的硫酸二甲酯，5-40重量％的氢氧化钠和30-92重量％的溶剂。

本发明的一种实施方式为提供一种稠油降粘剂，以该稠油降粘剂的总重量为基准，该稠油降粘剂含有3-30重量％的对甲苯磺酸甲酯，5-40重量％的氢氧化钾和30-92重量％的溶剂。

本发明的一种实施方式为提供一种稠油降粘剂，以该稠油降粘剂的总重量为基准，该稠油降粘剂含有3-30重量％的碳酸二甲酯，5-40重量％的四丁基氢氧化铵和30-92重量％的溶剂。

本发明中，稠油降粘剂含有上述特定的组分A和组分B时，组分A和组分B可以有更好的相互作用，可以提供更好的降粘效果。

根据本发明，优选情况下，所述溶剂为甲苯、四氢呋喃和二氯甲烷中的至少一种。

根据本发明，优选情况下，所述组分A、组分B和溶剂的加入量使得得到的稠油降粘剂中，以所述稠油降粘剂的总重量为基准，所述组分A的含量为3-30重量％、所述组分B的含量为5-40重量％和所述溶剂的含量为30-92重量％。

其中所述组分A、组分B和溶剂如上所述，在此不再一一赘述。

本发明还提供一种稠油降粘的方法，该方法包括：将稠油降粘剂与稠油在30℃-90℃下混合后，在30℃-90℃下静置进行反应20-120h，所述稠油降粘剂的用量为稠油重量的0.02-2重量％，其中，所述稠油降粘剂为本发明提供的稠油降粘剂；优选地，所述稠油降粘剂的用量为稠油重量的0.05-1.5重量％。所述稠油降粘剂的使用量在上述范围内可以对稠油有更好的作用，起到更好的降粘效果。

根据本发明，提供的稠油降粘的方法中，稠油降粘剂与稠油混合的温度使两者充分混合均匀，使稠油降粘剂更好地起到降粘作用即可，优选地，所述混合的温度为50-80℃。

根据本发明，提供的稠油降粘的方法中，混合均匀的稠油降粘剂与稠油的混合物可以进一步地进行静置，并在静置过程中使稠油降粘剂与稠油进行反应，优选地，所述反应的温度为50-80℃，所述反应的时间为40-100h，可以使稠油降粘剂与稠油有充分的相互作用，使稠油降粘剂起到更好的降粘作用。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例中，粘度通过石油化工行业标准石油沥青运动粘度测定法(SH/T0654-1998)，采用HAAKE公司的型号为HAAKE VT550的粘度计测得。

实施例和对比例中使用的化合物均为市售品。

使用的稠油为：塔河外输稠油(50℃粘度为935.5mPa·s，60℃粘度为600.8mPa·s，70℃粘度为137.5mPa·s)

稠油的降粘率由下式计算得到：

f＝(η₁-η₂)/η₁×100％

f—降粘率，％

η₁—稠油初始粘度，mPa·s

η₂—加入降粘剂后的粘度，mPa·s

实施例1

本实施例用于说明本发明的稠油降粘剂和稠油降粘方法。

(1)将0.12g的硫酸二甲酯、0.6g的氢氧化钠水溶液(25重量％)和0.28g的二氯甲烷均匀混合搅拌得到1.0g的稠油降粘剂；

(2)将50g的塔河外输稠油(50℃粘度为935.5mPa·s)与(1)得到的稠油降粘剂1.0g在50℃下混合均匀，然后静置在50℃下反应48h；

(3)用HAAKE VT550测定(2)得到的混合物在50℃时的粘度为466mPa·s，计算得到降粘率为50.2％。

实施例2

本实施例用于说明本发明的稠油降粘剂和稠油降粘方法。

(1)将0.1g的对甲苯磺酸甲酯、0.4g的四丁基氢氧化铵水溶液(25重量％)和0.3g的甲苯均匀混合搅拌得到0.8g的稠油降粘剂；

(2)将50g的塔河外输稠油(60℃粘度为600.8mPa·s)与(1)得到的稠油降粘剂0.8g在60℃下混合均匀，然后静置在60℃下反应72h；

(3)用HAAKE VT550测定(2)得到的混合物在60℃时的粘度为208.3mPa·s，计算得到降粘率为65.3％。

实施例3

本实施例用于说明本发明的稠油降粘剂和稠油降粘方法。

(1)将0.09g的碳酸二甲酯、0.36g的四丁基氢氧化铵水溶液(25重量％)和0.42g的四氢呋喃均匀混合搅拌得到0.87g的稠油降粘剂；

(2)将50g的塔河外输稠油(60℃粘度为600.8mPa·s)与(1)得到的稠油降粘剂0.87g在60℃下混合均匀，然后静置在60℃下反应96h；

(3)用HAAKE VT550测定(2)得到的混合物在60℃时的粘度为375.5mPa·s，计算得到降粘率为37.5％。

实施例4

本实施例用于说明本发明的稠油降粘剂和稠油降粘方法。

(1)将0.07g的碳酸二甲酯、0.28g的氢氧化钾水溶液(25重量％)和0.49g的四氢呋喃均匀混合搅拌得到0.84g降粘剂；

(2)将50g的塔河外输稠油(70℃粘度为137.5mPa·s)与(1)得到的稠油降粘剂0.84g在70℃下混合均匀，然后静置在70℃下反应96h；

(3)用HAAKE VT550测定(2)得到的混合物在70℃时的粘度为89.4mPa·s，降粘率为35％。

对比例1

(1)称取0.12g的硫酸二甲酯和0.33g的二氯甲烷均匀混合搅拌得到0.45g的稠油降粘剂；

(2)将22.5g的塔河外输稠油(50℃粘度为935.5mPa·s)与(1)得到的稠油降粘剂0.45g在50℃下混合均匀，然后静置在50℃下反应48h；

(3)用HAAKE VT550测定(2)得到的混合物在50℃时的粘度为893.4mPa·s，降粘率为4.5％。

对比例2

(1)将0.1g的甲基磺酸乙酯、0.4g的氢氧化钾水溶液(25重量％)和0.3g的甲苯均匀混合搅拌得到0.8g的稠油降粘剂；

(2)将50g的塔河外输稠油与(60℃粘度为600.8mPa·s)(1)得到的稠油降粘剂0.8g在60℃下混合均匀，然后静置在60℃下反应72h；

(3)用HAAKE VT550测定(2)得到的混合物在60℃时的粘度为585.2mPa·s，降粘率为2.6％。

由上述实施例和对比例的结果可以看出，采用本发明提供的稠油降粘剂在进行稠油降粘中可以有效地提高稠油降粘效果。其中含有特定的组分A和组分B组成的稠油降粘剂可以提供更高的稠油降粘率，并且该稠油降粘剂只需简单混合和静置反应即可得到，实施简单，影响因素少。

Claims

1.一种稠油降粘剂，以该稠油降粘剂的总重量为基准，该稠油降粘剂含有3-30重量％的组分A，5-40重量％的组分B和30-92重量％的溶剂；所述组分A为卤代甲烷、对甲苯磺酸甲酯、硫酸二甲酯、三氟甲磺酸甲酯和碳酸二甲酯中的至少一种，所述组分B为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、R₁NOH和R₂NX中的至少一种，其中，R₁和R₂独立地为C₁-C₄的烷基，X为F、Cl、Br或I。

2.根据权利要求1所述的稠油降粘剂，其中，该稠油降粘剂含有5-25重量％的所述组分A。

3.根据权利要求1所述的稠油降粘剂，其中，该稠油降粘剂含有10-25重量％的所述组分B。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的稠油降粘剂，其中，R₁和R₂独立地为C₄的烷基，X为Br。

5.根据权利要求4所述的稠油降粘剂，其中，所述组分B为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、四丁基氢氧化铵、四丁基溴化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵和四丙基氢氧化铵中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的稠油降粘剂，其中，所述溶剂为甲苯、四氢呋喃和二氯甲烷中的至少一种。

7.权利要求1-6中任意一项所述的稠油降粘剂的制备方法，该方法包括将组分A、组分B和溶剂搅拌均匀，得到稠油降粘剂。

8.一种稠油降粘的方法，该方法包括：将稠油降粘剂与稠油在30℃-90℃下混合后，在30℃-90℃下静置进行反应20-120h，所述稠油降粘剂的用量为稠油重量的0.02-2重量％，其中，所述稠油降粘剂为权利要求1-6中任意一项所述的稠油降粘剂。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述稠油降粘剂的用量为稠油重量的0.05-1.5重量％。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述混合的温度为50-80℃；所述反应的温度为50-80℃，所述反应的时间为40-100h。