CN105062448A - 水溶性超稠原油乳化降粘剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钻井液润滑剂，其配方及制备方法为：将白油、硫化烯烃棉籽油、流型调节剂、表面活性剂和泥饼粘附润滑添加剂按照80～90：10～20：0.1～1：1～10：2～7的质量比混合于加热搅拌反应釜中，在25-140℃条件下反应10-60分钟，冷却至室温，即得最终润滑剂产品。该润滑剂在钻井液中的加量为0.5％的情况下，泥饼粘附摩阻降低率在60％至80％之间，极压摩阻降低率在75％至95％之间，同时该润滑剂抗180℃高温，荧光级别小于等于3，满足目前复杂井对钻井液润滑剂的需要。

Description

水溶性超稠原油乳化降粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及油田采油用一种化学品，具体涉及一种水溶性超稠原油乳化降粘剂。
背景技术
在中国能源紧缺的今天，稠油资源无疑是我国不可忽视的能源之一。中国的大部分稠油油藏基本上都是小断块稠油油藏，这类油藏属于低品位石油资源，原-油物性差，开发、采油、地面集输与处理难度大。稠油的突出特点是胶质沥青质含量高,从而导致其具有极高的粘度,进而使开发的难度大大增加。一般认为，当温度为50℃时，动力粘度介于1×104～5×104mPa·s之间的稠油称为特稠油，而超过5×104mPa·s之间的稠油则成为超稠油。
超稠油中胶质、沥青质含量高,石蜡含量低。胶质和沥青质具有烷基支链和含杂原子的多环芳核或环烷芳核形成的复杂结构，其分子含有可形成氢键的羟基、酯基、氨基、羧基和硫羟基等极性基团,因此胶质分子之间,沥青质分子之间及两者相互之间有强烈的氢键作用。沥青质分子的芳杂稠环平面相互重叠堆砌在一起并被极性基团之间的氢键所固定,堆积起来成微粒,再聚集为大小不同的沥青质胶束；胶质分子以芳杂稠环平面在沥青质粒子表面重叠堆砌,被氢键固定,形成沥青质粒子的包覆层。这种粒子也可通过氢键相互连接,形成分子量很大的胶束,造成了原油的高粘度。
目前常使用稠油降粘技术,包括加热降粘、掺稀油降粘、水热催化裂解降粘、微生物降粘、超声波降粘等。若能通过化学方法破坏胶质、沥青质中的氢键作用,拆开平面重叠堆砌结构,可降低特稠油的粘度。化学乳化剂降粘的方法，具有成本低、操作简便、降粘效率高等优点，是目前常用的降粘方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低粘度大于50000mPa·s的超稠原油的粘度，改善其流动性的水溶性超稠原油降粘剂。
为了实现上述目的，本发明的水溶性超稠原油乳化降粘剂，由下述重量百分比的组分制备而成(各组分的重量百分比之和为百分之百)：
其中：
所述吉米奇季铵盐类表面活性剂为丙撑基[(十二酰胺丙基二甲基/十八酰胺丙基二甲基)氯/溴化铵]、顺丁烯二酸二乙酯撑基双[(十八烷基二甲基)氯/溴化铵]、乙撑基[(十六酰胺丙基二甲基/十八酰胺丙基二甲基)氯/溴化铵]或丙撑基双[(十八酰胺丙基二甲基)氯/溴化铵]。
所述吉米奇季铵盐(即Gemini季铵盐)是由两个单链单头基普通表面活性剂在离子头基处通过化学键联接而成，因而阻抑了表面活性剂有序聚集过程中的头基分离力，极大地提高了表面活性。
所述非离子表面活性剂为所述非离子表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、十八胺聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚或十六醇聚氧乙烯醚。
所述表面活性剂可以降低油水间的界面张力，在一定温度下经过搅拌，油就会以颗粒状形式分在在乳化降粘剂溶液中，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减弱液体对管壁的摩擦力和分子内摩擦力。
该水溶性超稠原油乳化降粘剂采用吉米奇季铵盐与非离子表面活性剂复配的而成，所述两种表面活性剂具有协同增效的作用，产生更加良好的降粘效果。
优选地，所述增溶剂为乙醇、丙酮或异丙醇，均为水溶性良好的有机物，可增加表面活性剂的溶解速度，也可以溶解部分超稠原油中芳烃、胶质和沥青质，是优良的降粘助剂。
优选地，所述无机碱为NaOH,、Na2CO3或KOH，可以和原油中的石油酸反应生成石油酸盐，生成皂化作用的脂肪酸盐类产物，起到乳化剂的作用，还可以和外加表面活性剂产生协同作用。
优选地，所述氧化剂为NaClO或NaIO4，在稠油中加入氧化剂可以使沥青质中稠环部分连接的碳链或含杂原子碳链通过氧化反应断裂，减小沥青质形成结构的能力，达到稠油降粘目的。
与现有技术相比，该水溶性超稠原油乳化降粘剂：
1)可以以较低的加入量，即0.1～0.5wt％即可有效降低超稠原油粘度，可大大降低粘度大于50000mPa·s高粘度原油的粘度，改变其流动能力差的缺点，尤其在60～70℃温度下的降粘率可达90％以上，且成本低廉，使用方法简便；
2)适用温度范围广，在40～70℃的温度条件下均具有有良好的降粘效果；
3)各组分性质稳定，配伍性能良好，对水的矿化度等因素容忍能力强，具有良好的抗盐效果，长期放置也无沉淀和不溶物出现；
4)可以用于油田生产各个环节中稠油的降粘工作，应用范围广，应用前景广阔。
附图说明
图1是在稠油中加入实施例1的水溶性超稠原油乳化降粘剂与未加入降粘剂随温度变化的粘度变化曲线图；
图2是在稠油中加入实施例2的水溶性超稠原油乳化降粘剂与未加入降粘剂随温度变化的粘度变化曲线图；
图3是在稠油中加入实施例3的水溶性超稠原油乳化降粘剂与未加入降粘剂随温度变化的粘度变化曲线图；
图4是在稠油中加入实施例4的水溶性超稠原油乳化降粘剂与未加入降粘剂随温度变化的粘度变化曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。
实施例1
按照下述组分及重量百分比将原料充分混合均匀，采油过程中通过空心杆送入井内，使原油粘度降低后随泵采出。
实施例2
按照下述组分及重量百分比将原料充分混合均匀，采油过程中通过空心杆送入井内，使原油粘度降低后随泵采出。
实施例3
按照下述组分及重量百分比将原料充分混合均匀，采油过程中通过空心杆送入井内，使原油粘度降低后随泵采出。
实施例4
按照下述组分及重量百分比将原料充分混合均匀，采油过程中通过空心杆送入井内，使原油粘度降低后随泵采出。
实施例5
稠油粘度按照企业标准QS/H0055-2007稠油降粘剂技术要求，分别称取280g大港油田自来屯油田稠油油样(70℃粘度为51000mPa·s,NDJ-79旋转粘度计，4号转子，6r/min)，按上述比例分别配制实施例1～4乳化降粘剂样品溶液，每一种体系在剪切速率为7.3s-1，温度分别为30℃、40℃、50℃、60℃和70℃的条件下，恒温充分搅拌，用旋转粘度计测定其粘度变化。在不同温度下在280g稠油中加入0.1wt％的实施例1～4降粘剂与未加入降粘剂的测量粘度值，如下表1所示。
表1：
由于稠油为超稠油，原油粘度只有60、70℃时数据，从表1中可以看出，在60℃和70℃的温度下降粘剂降粘率均超过90％。
如图1～4所示为实施例1～4制备的乳化降粘剂样品溶液，在7.3s-1的剪切速率为，温度分别为30℃、40℃、50℃、60℃和70℃的条件下与对应未加入降粘剂的对比图。
结合图1～4和表1所示可以看出，该水溶性超稠原油乳化降粘剂降粘性能好，较低的加入量(0.1～0.5wt％)即可有效降低超稠原油粘度，可大大降低粘度大于50000mPa·s高粘度原油的粘度，改变其流动能力差的缺点，尤其在60～70℃温度下的降粘率可达90％以上，且成本低廉，使用方法简便，其中实施例2制备的水溶性超稠原油乳化降粘剂的降粘效果最好；适用温度范围广，在40～70℃的温度条件下均具有有良好的降粘效果，可以用于油田生产各个环节中稠油的降粘工作，应用范围广，应用前景广阔。
以上所述，仅是本发明的部分实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改或等同变化，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种水溶性超稠原油乳化降粘剂，其特征在于，由下述重量百分比的组分制备而成：
其中：
所述吉米奇季铵盐类表面活性剂为丙撑基[(十二酰胺丙基二甲基/十八酰胺丙基二甲基)氯/溴化铵]、顺丁烯二酸二乙酯撑基双[(十八烷基二甲基)氯/溴化铵]、乙撑基[(十六酰胺丙基二甲基/十八酰胺丙基二甲基)氯/溴化铵]或丙撑基双[(十八酰胺丙基二甲基)氯/溴化铵]；
所述非离子表面活性剂为所述非离子表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、十八胺聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚或十六醇聚氧乙烯醚。
2.根据权利要求1所述的水溶性超稠原油乳化降粘剂，其特征在于，所述增溶剂为乙醇、丙酮或异丙醇。
3.根据权利要求1所述的水溶性超稠原油乳化降粘剂，其特征在于，所述无机碱为NaOH,、Na2CO3或KOH。
4.根据权利要求1所述的水溶性超稠原油乳化降粘剂，其特征在于，所述氧化剂为NaClO或NaIO4。
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