CN106632887A - 一种处理水包油型采出液用的预脱水剂及其制备方法 - Google Patents

一种处理水包油型采出液用的预脱水剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种处理水包油型采出液用的预脱水剂及其制备方法。该方法包括将聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚、丙烯酸和催化剂苯磺酸混合后得到第一反应体系，在氮气的保护下使第一反应体系发生酯化反应，得到第一产物；采用NaOH溶液对2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸进行溶解，得到第一溶液，然后向第一溶液中加入第一产物，得到第二溶液；向第二溶液中加入丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和引发剂，于30‑50℃下搅拌反应5‑7h后再静置5‑6h，得到第二产物；向第二产物中加入丙酮，过滤，得到白色固体；对白色固体进行醇洗、烘干，得到预脱水剂。本发明提供的预脱水剂合成工艺简单，且无需提纯即可直接使用，具有较好的油水分离效果。

Description

一种处理水包油型采出液用的预脱水剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种处理油田含聚采出液用的预脱水剂及其制备方法，特别涉及一种处理水包油型采出液用的预脱水剂及其制备方法，属于油田开发技术领域。
背景技术
随着开发时间的延长，采出液的综合含水率不断上升。目前辽河油田大部分采油区块都已进入高含水开发期，油井采出液综合含水率较高。为了提高原油采收率，辽河油田还实施了大规模注聚合物开发。与油田开发初、中期的采出液相比，高含水开发期的采出液的性质发生了较大变化。油水分离的速度明显变慢。乳化油含水率上升，污水含油量上升，采出液处理难度增大，采出液由以往的油包水(W/O)型乳状液为主转变为水包油(O/W)型乳状液为主。而目前使用的原油破乳剂主要以破油包水(W/O)型乳状液为主，表现出加药量大、破乳脱水困难等缺点。
自从1914年报道Bamickel用0.1％FeSO4溶液在35℃-60℃条件下使乳化原油破乳算起，八十余年来，科研人员先后开发出了三代产品。
20年代至30年代期间出现了第一代乳化原油破乳剂，主要是低分子阴离子型表面活性剂，如脂肪酸盐、环烷酸盐等，其缺点是用量较大(1000mg/L)同时效果又差，容易受到电解质影响等。
40年代前后，环氧乙烷生产的工业化，使破乳剂研究及应用发生了一次质的飞跃，出现了环氧乙烷、环氧丙烷嵌段共聚物。如OP型、Peregel型、Tween型等相对分子质量较低的非离子型破乳剂，它们的优点是耐酸、碱和盐，原油脱水效果明显提高，用量也大幅度减少，但用量也较大(100mg/L-500mg/L)。
自60年代以后，第三代破乳剂开始出现，主要是高相对分子质量的聚醚型破乳剂。随着油田的进一步开发，原油含水量更加增大，而且随着三次采油技术现场试验规模的增大，促使新型原油破乳剂不断涌现。
进入80年代后，由于经济、储存和生产工艺等方面的原因，单纯环氧乙烷、环氧丙烷嵌段聚醚非离子型破乳剂开始被聚胺类、聚合物型、两性离子型破乳剂所取代，其最低用量降到了100mg/L以下，但这些破乳剂的最大缺点是专一性比较强，因此人们又通过改性或复配方法研制复合型破乳剂，但主剂仍为聚醚破乳剂，且主要是用于原油的破乳，而对于污水特别是O/W型乳液的破乳还未引起足够的重视。
因此，提供一种O/W型的油田采出液预脱水成为本领域亟待解决的问题之一。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种处理水包油型采出液用的预脱水剂，该预脱水剂的合成工艺简单，且无需提纯即可直接使用，具有较好的油水分离效果。
为达到上述目的，本发明提供了一种预脱水剂的制备方法，其包括以下步骤：
第一步：将聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚、丙烯酸和苯磺酸混合后得到第一反应体系，在氮气的保护下使第一反应体系发生酯化反应，得到第一产物；
第二步：采用NaOH溶液对2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸进行溶解，得到第一溶液，然后向第一溶液中加入第一产物，得到第二溶液；
第三步：向第二溶液中加入丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和引发剂，得到第二反应体系；将第二反应体系先在30-50℃下边搅拌边反应5-7h，然后在常温下静置5-6h，得到第二产物；
第四步：在常温下，边搅拌边向第二产物中加入丙酮，产生白色沉淀后进行过滤，得到白色固体；对白色固体进行醇洗、烘干，得到预脱水剂。
本发明提供的技术方案合成工艺简单，条件温和，最终制得的目标产物预脱水剂无需提纯即可直接使用。
在上述制备方法中，在第一步中，苯磺酸能够起催化剂的作用。
在上述制备方法中，优选地，在第三步中，将第二反应体系在40℃下反应6h。
在上述制备方法中，优选地，在第一步中，所述聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚的粘均分子量为12000，聚合度为50。
在上述制备方法中，优选地，在第一步中，所述聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚与所述丙烯酸的物质的量之比为(1-3):(1-3)，更优选地，所述聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚的加入量为0.1-0.3mol，所述丙烯酸的加入量为0.1-0.3mol；进一步优选地，所述聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚与所述丙烯酸的物质的量的比为1:1。
在上述制备方法中，优选地，所述苯磺酸的用量为所述聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚与所述丙烯酸的总重量的1％-2％。
在上述制备方法中，优选地，在第一步中，所述酯化反应的温度为112-116℃，酯化反应的时间为4-5h。
在上述制备方法中，优选地，在第二步中，采用NaOH溶液对2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸进行溶解，得到第一溶液时，溶解的过程中确保第一溶液的pH值小于7。
在上述制备方法中，优选地，在第二步中，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和第一产物的物质的量之比为(0.5-1):(2.5-3.5)。
在上述制备方法中，优选地，在第二步中，所述NaOH溶液的物质的量浓度为1.0-1.5mol/L，所述NaOH溶液的加入量为1-2mL；所述2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的加入量为0.05-0.1mol；所述第一产物的加入量为0.25-0.35mol。
在上述制备方法中，优选地，在第二步中，向第一溶液中加入第一产物后，该方法还包括向第一溶液中加入NaOH溶液调节pH值的步骤；更优选地，所述pH值调节为5.0-5.5。
在上述制备方法中，优选地，第二步中的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸与第三步中的丙烯酰胺的物质的量之比为(0.5-1):1。
在上述制备方法中，优选地，在第三步中，丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和引发剂三者的物质的量之比为1:(2-4):(0.2-0.3)；更优选地，所述丙烯酰胺的加入量为0.10mol，所述二甲基二烯丙基氯化铵的加入量为0.20-0.40mol，所述引发剂的加入量为0.02-0.03mol。
在上述制备方法中，优选地，在第三步中，所述引发剂包括过硫酸钾。
在上述制备方法中，优选地，第三步中的丙烯酰胺与第四步中的丙酮的物质的量之比为1:(2-3)。
在上述制备方法中，优选地，在第四步中，向第二产物中加入丙酮后搅拌30-40min。
在上述制备方法中，优选地，在第四步中，所述烘干的温度为50-70℃，更优选为60℃；烘干的时间为2-3h。
本发明还提供了由上述方法制备得到的预脱水剂，所述预脱水剂能够应用于油田含聚采出液的处理中，尤其是水包油型的采出液。
在一个具体实施方式中，预脱水剂的制备方法包括以下步骤：
将(0.1-0.3mol)聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚和(0.1-0.3mol)丙烯酸加入反应容器中；然后加入苯磺酸，其重量为所述环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚与所述丙烯酸的总重量的1％-2％；混合后得到第一反应体系，在氮气的保护下使第一反应体系发生酯化反应，得到第一产物；
采用NaOH溶液对(0.05mol-0.1mol)的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸进行溶解，得到第一溶液，溶解过程中确保第一溶液的pH值小于7；然后向前述第一溶液中加入(0.25mol-0.35mol)的第一产物，得到第二溶液；其中，所述NaOH溶液的物质的量浓度为1.0-1.5mol/L，用量为1mL-2mL；
向上述第二溶液中加入0.10mol丙烯酰胺、(0.20mol-0.40mol)二甲基二烯丙基氯化铵和(0.02mol-0.03mol)引发剂，得到第二反应体系；将第二反应体系在30-50℃下反应5-7h，然后在常温下静置5-6h，得到第二产物；
向上述第二产物中加入丙酮，丙酮的加入量是相对于上步中的丙烯酰胺而言的，丙烯酰胺与丙酮的物质的量的比为1:(2-3)，过滤，得到白色固体；对白色固体进行醇洗、烘干，得到预脱水剂。
本发明的有益效果：
1)与传统合成工艺相比，本发明提供的技术方案合成工艺简单，条件温和；制备得到的预脱水剂无需进行提纯，可直接使用；
2)本发明提供给的预脱水剂，能够用于油田采出液(特别是水包油型采出液)的初步脱水，其具有较好的油水分离效果，能够将采出液中的大部分水脱除，减轻下游脱水装置的负荷和药剂的用量，大大提高了脱水效率。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例
本实施例提供了一种预脱水剂的制备方法，其包括以下步骤：
将(0.1-0.3mol)聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚与(0.1-0.3mol)丙烯酸投入反应容器中，并加入苯磺酸催化剂(催化剂的加入量为聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚与丙烯酸的总重量的1％-2％)；然后向反应容器中通入氮气，在氮气的保护下将反应容器加热到115℃回流进行酯化反应4.5h，得到第一产物；
称取0.05mol的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)，采用NaOH溶液(NaOH溶液的浓度为1.0mol/L)进行溶解以形成第一溶液，溶解过程中确保第一溶液的pH值小于7，最终测得该溶液的pH值为6.5；然后向第一溶液中加入0.30mol第一产物，并向其中加入NaOH溶液将pH值调节为5.5，得到第二溶液；
向第二溶液中加入丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵(丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵物质的量比为1:4，其中，丙烯酰胺的加入量为0.10mol)，然后加入0.025mol过硫酸钾，在40℃下边搅拌边反应6小时后，停止搅拌，在常温下静置5个小时后结束反应，得到粘稠状的第二产物；
向第二产物中加入0.2mol丙酮，搅拌30-40min，产生白色沉淀后进行过滤，得到白色固体，然后用质量浓度为95％的乙醇溶液对白色固体进行清洗，于60℃烘3h，得到目标产物预脱水剂。
将上述实施例提供的预脱水剂应用于辽河油田采出液(该采出液为水包油型)的处理中：
表1预脱水剂的分离效果
试验编号 原油中水的质量百分比含量，％ 污水含油量，mg/L
1 15.6 325
2 14.9 308
3 15.4 300
4 14.7 296
该含聚采出液油相的含水量为31.6％，水相的含油量为1320mg/L，含聚采出液中聚合物(该聚合物主要为聚丙烯酰胺)的含量为300mg/L，处理温度为50℃，以采出液的体积计，预脱水剂的投加量为30mg/L，经60min沉降后，分离效果如表1所示。
从表1可以看出，本发明提供的预脱水剂对辽河油田O/W型乳状采出液具有较好的油水分离效果，当预脱水剂的投加量为30mg/L时，水相的含油量降为300mg/L左右，油相的含水量降为15％左右，大大降低了后续油水分离工艺的负荷，具有较好的应用前景。

Claims (10)

1.一种预脱水剂的制备方法，其包括以下步骤：
第一步：将聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚、丙烯酸和苯磺酸混合后得到第一反应体系，在氮气的保护下使第一反应体系发生酯化反应，得到第一产物；
第二步：采用NaOH溶液对2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸进行溶解，得到第一溶液，然后向第一溶液中加入第一产物，得到第二溶液；
第三步：向第二溶液中加入丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和引发剂，得到第二反应体系；将第二反应体系在30-50℃下反应5-7h，然后在常温下静置5-6h，得到第二产物；
第四步：向第二产物中加入丙酮，过滤，得到白色固体；对白色固体进行醇洗、烘干，得到预脱水剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中：在第一步中，
所述聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚与所述丙烯酸的物质的量之比为(1-3):(1-3)；
优选地，在第一步中，所述苯磺酸的用量为所述聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚与所述丙烯酸的总重量的1％-2％；
更优选地，在第一步中，所述酯化反应的温度为112-116℃，所述酯化反应的时间为4-5h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中：在第二步中，采用NaOH溶液对2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸进行溶解，得到第一溶液时，溶解的过程中确保第一溶液的pH值小于7。
4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其中：在第二步中，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和第一产物的物质的量之比为(0.5-1):(2.5-3.5)。
5.根据权利要求1、3或4所述的制备方法，其中，在第二步中，所述NaOH溶液的浓度为1.0-1.5mol/L，所述NaOH溶液的加入量为1-2mL；
所述2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的加入量为0.05-0.1mol；
所述第一产物的加入量为0.25-0.35mol。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中：在第三步中，丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和引发剂三者的物质的量之比为1:(2-4):(0.2-0.3)；
优选地，所述丙烯酰胺的加入量为0.10mol，所述二甲基二烯丙基氯化铵的加入量为0.20-0.40mol，所述引发剂的加入量为0.02-0.03mol。
7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其中：在第三步中，所述引发剂包括过硫酸钾。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其中：第三步中的丙烯酰胺与第四步中的丙酮的物质的量之比为1:(2-3)。
9.一种预脱水剂，其是由权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的。
10.权利要求9所述的预脱水剂在水包油型采出液中的应用。
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