CN107488248A - 一种纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂及其制备方法，其制备方法，以有机蒙脱土、甲基丙烯酸高碳烷基酯和丙烯酰胺作为原料，甲基丙烯酸高碳醇酯和丙烯酰胺在有机蒙脱土的片层中进行聚合反应即得纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂；其中，所述有机蒙脱土为以有机季铵盐为插层剂进行改性的蒙脱土纳米颗粒，所述甲基丙烯酸高碳烷基酯中的高碳烷基指碳原子数为12～22的直链烷基。该方法制备出的降粘剂降粘率较高，制备方法简单，原料成本较低，能够降低降粘成本。

Description

一种纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种应用于稠油开采和运输过程中的纳米复合材料降粘剂，属于高分子材料制备技术领域。
背景技术
随着石油消费水平的不断增长，国内常规油可开采储量减少，国内能源供应日趋紧张。稠油资源储量超过传统常规原油的储量数倍，且尚未被广泛利用，因此稠油的开采和运输越来越得到国家的重视。但因高蜡稠油黏度大、凝点高和流动性差的特点，使其在开采和运输上都有很大难度。为降低稠油粘度、凝点，改善流动性，目前普遍采用加热降粘、掺稀油降粘、水热催化裂解降粘、乳化降粘、油溶性降粘剂等降粘技术。
加热降粘法是采用加热稠油从而降低稠油粘度的方法。稠油的粘度对温度的依赖性很强，随油温从高到低的变化，稠油会从牛顿流体转变为非牛顿流体，即随温度的升高，稠油的粘度明显呈下降趋势，从而采用加热能够降低稠油的粘度。加热降粘法存在的问题有能耗高、油品变差、凝管事故等。
掺稀油降粘法是把稀油加入到高粘度的稠油中以降低稠油的粘度，轻油掺入稠油可起到降凝降粘的作用。稀油资源有限且产量呈下降趋势，无法长期采用稀油进行掺入；同时，对于含蜡量和凝固点较高的原油，其降凝降粘作用较差。
水热催化裂解降粘法是指在稠油注入蒸汽开采过程中，添加催化剂，使稠油中的沥青质含量降低，稠油分子变小，相对分子量减小，最终使稠油粘度降低的方法。该法对稠油产生不可逆的改变，并且该技术需要热驱动；同时，根据稠油油藏的特性和油田开发的实际情况，要求催化剂应为液相或纳米级水溶性悬浮体，以便能进入地层孔隙，还需有较强的耐温行且对人体、环境基本无害，从而使得催化剂选择较难，限制了该法的发展。
乳化降粘法是指在表面活性剂作用下，是稠油的W/O型乳状液转变成O/W型乳状液，从而达到降粘目的。乳化降粘法后处理繁琐复杂，如液污水处理难度大，目前各种破乳脱水方法都存在一定的问题。
采用油溶性降粘剂的机理是，降粘剂分子借助强的形成氢键能量和渗透、分散作用进入胶质和沥青质片状分子之间，部分拆散平面重叠堆砌而成的聚集体，形成有降粘剂分子参与(形成新的氢键)的聚集体，这些聚集体具有片状分子无规则堆砌、结构比较松散、有序程度较低、空间延伸度较小等特点，从而降低了稠油的粘度。油溶性降粘剂可以直接添加，还可以避免乳化降粘存在的后处理问题，但是油溶性降粘剂降粘率不高，价格较高，降粘成本高。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂的制备方法，该方法制备出的降粘剂降粘率较高，制备方法简单，原料成本较低，能够降低降粘成本。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂的制备方法，以有机蒙脱土、甲基丙烯酸高碳烷基酯和丙烯酰胺作为原料，甲基丙烯酸高碳醇酯和丙烯酰胺在有机蒙脱土的片层中进行聚合反应即得纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂；其中，所述有机蒙脱土为以有机季铵盐为插层剂进行改性的蒙脱土纳米颗粒，所述甲基丙烯酸高碳烷基酯中的高碳烷基指碳原子数为12～22的直链烷基。
以有机季铵盐为插层剂对蒙脱土(MMT)的改性，烷基季铵盐有机阳离子能同MMT层间中的无机阳离子交换反应从而进入MMT层间，使MMT层间距有一定程度的增加，有利于甲基丙烯酸高碳烷基酯和丙烯酰胺插层到片层中，为甲基丙烯酸高碳烷基酯和丙烯酰胺在片层中聚合提供条件。甲基丙烯酸高碳烷基酯具有长支链和较强的极性基团，其中极性官能团具有较强的形成氢键的能力，可与稠油中蜡质、胶质、沥青质作用，改变它们的聚集行为，从而起到降粘的作用。而降粘剂分子中的支链通常为无极性的烷基长链，在极性基团与沥青质形成氢键时，烷基长链便覆盖在沥青质聚集体的芳香片外侧，形成无极性的溶剂化层，防止了沥青质聚集体之间吸附络合成大尺寸堆积体。这样便使得稠油中的聚集体尺寸减小，有序程度降低，从而使粘度降低。丙烯酰胺具有双键，利于发生聚合反应，同时存在氨基，有利于甲基丙烯酸高碳醇酯和丙烯酰胺在有机蒙脱土的片层中进行聚合反应。
本发明的目的之二是提供一种上述方法制备的降粘剂。
本发明的目的之三是提供一种降粘剂组合物，包括上述降粘剂。
本发明的目的之四是提供一种上述降粘剂或降粘剂组合物在稠油的开采或运输中的应用。
本发明的有益效果为：
1.本发明制备的纳米蒙脱土复合稠油降粘剂降粘效果好，对大庆林源高蜡稠油在40℃的降粘率达70.30％，且原料价格低廉，且生产过程简单，无污染物质生成，易于大量生产，产品为粉末状便于储存和运输。
2.本发明采用有机蒙脱土，具有良好的亲油性和更大的层间距，为有机物的插层和聚合提供了更大的空间。以此为载体，可大大增加降粘剂粒子的比表面积，且蒙脱土粒径为纳米尺度，具有很好的成核效应，可使降粘剂的降粘效果更佳。
3.本发明制备的纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂具有特殊的层状结构和小尺寸效应，在改善稠油中蜡质的结晶状态，细化晶粒，降低稠油的内部结构强度同时，由于在纳米蒙脱土层间引入了强极性基团，它能通过氢键作用吸附胶质、沥青质在其表面形成溶剂化层，溶剂化层的存在既阻止了蜡晶之间连接形成网状结构，又拆散了胶质和沥青质的平面重叠堆砌结构，从而起到降粘作用。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为实施例1制备的降凝剂的傅里叶红外射线(FT-IR)谱图；
图2为实施例1制备的降凝剂的热重分析(TGA)曲线。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本申请所述的聚合反应为甲基丙烯酸高碳醇酯和丙烯酰胺碳碳双键的自由基聚合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在油溶性降粘剂的降粘率高且价格高的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂及其制备方法。
本申请的一种典型实施方式，提供了一种纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂的制备方法，以有机蒙脱土、甲基丙烯酸高碳烷基酯和丙烯酰胺作为原料，甲基丙烯酸高碳醇酯和丙烯酰胺在有机蒙脱土的片层中进行聚合反应即得纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂；其中，所述有机蒙脱土为以有机季铵盐为插层剂进行改性的蒙脱土纳米颗粒，所述甲基丙烯酸高碳烷基酯中的高碳烷基指碳原子数为12～22的直链烷基。
以有机季铵盐为插层剂对蒙脱土(MMT)的改性，烷基季铵盐有机阳离子能同MMT层间中的无机离子交换反应从而进入MMT层间，使MMT层间具有一定程度的增加，有利于甲基丙烯酸高碳烷基酯和丙烯酰胺插层到片层中，为甲基丙烯酸高碳烷基酯和丙烯酰胺在片层中聚合提供条件。
本申请中所述的聚合反应为自由基聚合，其实施方法有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合及乳液聚合，为了降低制备成本，本申请优选的，所述聚合反应采用溶液聚合。采用溶液聚合的聚合体系的粘度比本体聚合低，混合和散热比较容易，生产操作和温度都易于控制，还可利用溶剂的蒸发以排除聚合热。采用溶剂聚合，能够促使聚合单体进入有机蒙脱土的层间进行聚合反应。
进一步优选的，采用溶液聚合的步骤为，将有机蒙脱土、甲基丙烯酸高碳烷基酯和丙烯酰胺加入至有机溶剂中混合均匀，升温，在惰性气体氛围下，加入引发剂，持续通入惰性气体反应一段时间后经过纯化处理即得纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂。本申请中所述的有机溶剂为能够溶解甲基丙烯酸高碳烷基酯和丙烯酰胺的有机物，如甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等，由于乙醇的毒性小、成本低、后处理方便，所以优选乙醇。本申请中所述的引发剂为受热能够分解成自由基的化合物，例如过硫酸盐、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰等。本申请中所述的惰性气体为难以与聚合体系中的任何化合物产生反应的气体，例如氮气、氩气等。本申请一方面采用溶液聚合，能够使自由基聚合的放热迅速转移，从而排出聚合热；另一方面持续通入惰性气体，既防止氧气的阻聚，又能够使惰性气体在聚合体系流动的过程中带走部分聚合热，防止爆聚。
一般引发剂受热分解的温度大于60℃，所以本申请更进一步优选的，升温至60～80℃。
为了使聚合反应完全，同时降低能耗，本申请更进一步优选的，持续通入惰性气体进行反应的时间为5～7h。
由于本申请是将单体在有机蒙脱土内进行聚合反应，制备活动的纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂难以溶于溶剂中，因而本申请所述的纯化处理为沉淀物的纯化处理，其采用的常规纯化手段为过滤-洗涤-干燥、离心分离-洗涤-干燥等。由于本申请制备的产品的颗粒较小，一般滤纸的空隙较大，采用过滤的效果较差，因而本申请更进一步优选的，所述纯化处理的步骤为：离心分离-洗涤-干燥。
为了使聚合反应顺利进行，同时降低引发剂的加入量，本申请更进一步优选的，所述引发剂的加入量为所述甲基丙烯酸高碳烷基酯和丙烯酰胺总质量的0.5％～1.5％。
优选的，甲基丙烯酸高碳烷基酯、丙烯酰胺质量比为1～3:1～3。采用该比例的降粘效果更好。
优选的，甲基丙烯酸高碳烷基酯和丙烯酰胺摩尔的总质量与有机蒙脱土的质量比为1～5:1～5。
优选的，所述甲基丙烯酸高碳烷基酯为甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十六酯、甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸二十酯或甲基丙烯酸二十二酯。
本申请中所述有机蒙脱土可以购买获得，也可以自行制备。
本申请提供了有机蒙脱土的制备方法，将溶胀后的蒙脱土纳米颗粒均匀分散至水中制备成蒙脱土分散体系，在一定温度下向蒙脱土分散体系中滴加有机季铵盐溶液，滴加后保持一定温度反应一段时间，再将反应后的物料经过纯化处理即得有机蒙脱土。所述有机季铵盐为阳离子为有机季铵阳离子的化合物，例如十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵等。
优选的，其步骤为：将有机季铵盐溶解于水中形成有机季铵盐溶液，向蒙脱土纳米颗粒中加入水静置一段时间后使蒙脱土纳米颗粒溶胀，搅拌使溶胀后的蒙脱土纳米颗粒均匀分散至水中制备成蒙脱土分散体系，在一定温度下向蒙脱土分散体系中滴加有机季铵盐溶液，滴加后保持一定温度反应一段时间，再将反应后的物料经过纯化处理即得有机蒙脱土。
为了使蒙脱土改性更好，进一步优选的，蒙脱土分散体系的制备温度与蒙脱土改性反应的温度均为50～70℃，蒙脱土改性反应的时间为5～7h。
由于本申请蒙脱土难以溶于水，因而本申请所述的纯化处理为沉淀物的纯化处理，其采用的常规纯化手段为过滤-洗涤-干燥、离心分离-洗涤-干燥等。由于本申请制备的产品的颗粒较小，一般滤纸的空隙较大，采用过滤的效果较差，因而本申请更进一步优选的，所述纯化处理的步骤为：离心分离-洗涤-干燥。
优选的，有机季铵盐与蒙脱土纳米颗粒的质量比为1～2:1～2。
优选的，所述的蒙脱土纳米颗粒可用钠基蒙脱土、锂基蒙脱土、钙基蒙脱土，阳离子交换容量在60-120mmol/100g范围内。
本申请的另一种典型实施方式，提供了一种上述方法制备的降粘剂。
本申请的第三种典型实施方式，提供了一种降粘剂组合物，包括上述降粘剂。
本申请的第四种典型实施方式，提供了一种上述降粘剂或降粘剂组合物在稠油的开采或运输中的应用。
优选的，所述降粘剂的浓度为100±10ppm。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本申请的技术方案。
实施例1:纳米聚甲基丙烯酸十八酯-丙烯酰胺/OMMT的制备方法，步骤如下：
(1)称取0.5g改性剂-十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，加入15mL蒸馏水，不断搅拌使改性剂完全溶解；
(2)称取1.0g钠基蒙脱土并加入20mL蒸馏水，充分搅拌后静置24小时使蒙脱土完全溶胀后，将蒙脱土分散液转移至水浴锅中，持续搅拌并保温在60℃。缓慢加入配制好的CTAB溶液，反应5小时后，离心洗涤，并烘干研磨，得到中间产物有机蒙脱土OMMT。
(3)称取有机蒙脱土(OMMT)、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酰胺各1.0g加入到含50mL无水乙醇中的三口烧瓶中，置于油浴锅中加热搅拌溶解，升温至80℃，通氮气30min后，加入引发剂0.025g AIBN(偶氮二异丁腈)，持续通氮气下反应6小时，产物经离心分离、洗涤、干燥后得到纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂。
分别对改性前后的蒙脱土进行红外光谱的测定，从图1可以看出，有机蒙脱土(OMMT)谱图中有2853cm-1和2921cm-1两个吸收峰，这分别为C-H对称和不对称伸缩振动特征吸收峰，说明存在有机碳链，蒙脱土片层中插入了有机长碳链，所以说明用CTAB对蒙脱土的改性是成功的。
聚合物的热重分析如图2所示，其质量损失主要集中于250～400℃之间，主要是由聚合物层间有机分子链高温分解引起的，导致分子结构被破坏。稠油的输送温度不会高于250℃，所以本降凝剂在此温度范围内热稳定性较好，从而体现出稳定性优势。
将合成的聚甲基丙烯酸十八酯-丙烯酰胺/OMMT复合材料降粘剂对大庆林源站高蜡稠油(含蜡量为27.3％)进行降粘效果测试。将降粘剂均匀分散于一定量的二甲苯中，取1mL加入到10g稠油中，纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂的加量为100ppm，为最优加剂量，在70℃下搅拌30min，按照国家标准《GB T 256-1988石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法》测定稠油粘度，温度区间为40℃-80℃，所用仪器为SYA-265B石油产品运动粘度仪。降粘率的计算方法如下：
式中，η0、η1分别为稠油、加入降粘剂的稠油的运动粘度，mm2/s。
在40℃时，加入纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂后，稠油的运动粘度由191.43mm2/s降至51.22mm2/s，降粘率达73.24％，降粘效果显著。随温度升高，降粘率有所下降，在50℃、60℃、70℃、80℃时降粘率分别为60.04％、51.48％、46.37％、42.51％。本研究合成的纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂降粘效果良好。
测试结果如表1所示。
表1纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂降粘测试结果
注：表1中粘度单位为mm2/s。
实施例2：纳米聚甲基丙烯酸十八酯-丙烯酰胺/OMMT的制备方法，步骤同实施例1，不同之处在于第(1)步中，用十六烷基三甲基氯化铵替代十六烷基三甲基溴化铵。
实施例3：纳米聚甲基丙烯酸十二酯-丙烯酰胺/OMMT的制备方法，步骤同实施例1，不同之处在于第(3)步中用甲基丙烯酸十二酯替代甲基丙烯酸十八酯。
实施例4：纳米聚甲基丙烯酸十四酯-丙烯酰胺/OMMT的制备方法，步骤同实施例1，不同之处在于第(3)步中用甲基丙烯酸十四酯替代甲基丙烯酸十八酯。
实施例5：纳米聚甲基丙烯酸十六酯-丙烯酰胺/OMMT的制备方法，步骤同实施例1，不同之处在于第(3)步中用甲基丙烯酸十六酯替代甲基丙烯酸十八酯。
实施例6：纳米聚甲基丙烯酸二十酯-丙烯酰胺/OMMT的制备方法，步骤同实施例1，不同之处在于第(3)步中用甲基丙烯酸二十酯替代甲基丙烯酸十八酯。
实施例7：纳米聚甲基丙烯酸二十二酯-丙烯酰胺/OMMT的制备方法，步骤同实施例1，不同之处在于第(3)步中用甲基丙烯酸二十二酯替代甲基丙烯酸十八酯。
实施例8：纳米聚甲基丙烯酸十八酯-丙烯酰胺/OMMT的制备方法，步骤同实施例1，不同之处在于第(1)步中CTAB的用量为1.0g。
实施例9：纳米聚甲基丙烯酸十八酯-丙烯酰胺/OMMT的制备方法，步骤同实施例1，不同之处在于第(1)步中CTAB的用量为1.0g，第(2)步中钠基蒙脱土的用量为0.5g。
实施例10：纳米聚甲基丙烯酸十八酯-丙烯酰胺/OMMT的制备方法，步骤同实施例1，不同之处在于第(3)步中丙烯酰胺的用量为3.0g。
实施例11：纳米聚甲基丙烯酸十八酯-丙烯酰胺/OMMT的制备方法，步骤同实施例1，不同之处在于第(3)步中甲基丙烯酸十八酯的用量为3.0g。
实施例12：纳米聚甲基丙烯酸十八酯-丙烯酰胺/OMMT的制备方法，步骤同实施例1，不同之处在于第(3)步中有机蒙脱土的用量为10.0g。
实施例13：纳米聚甲基丙烯酸十八酯-丙烯酰胺/OMMT的制备方法，步骤同实施例1，不同之处在于第(3)步中有机蒙脱土的用量为1.0g，甲基丙烯酸十八酯的用量为2.0g，丙烯酰胺的用量为3.0g。
对实施例2～13制备降粘剂进行降粘效果测试，其检测结果与实施例1的降粘效果相似。
对比例1
纳米聚甲基丙烯酸十酯-丙烯酰胺/OMMT的制备方法，步骤同实施例1，不同之处在于第(3)步中用甲基丙烯酸十酯替代甲基丙烯酸十八酯。对本对比例制备的降粘剂进行降粘效果测试,其在在40℃时，稠油的运动粘度无明显下降。
对比例2
纳米聚甲基丙烯酸二十四酯-丙烯酰胺/OMMT的制备方法，步骤同实施例1，不同之处在于第(3)步中用甲基丙烯酸二十四酯替代甲基丙烯酸十八酯。对本对比例制备的降粘剂进行降粘效果测试,其在在40℃时，稠油的运动粘度没有降低，碳数过多的长支链反而增加了原油的粘度。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂的制备方法，其特征是，以有机蒙脱土、甲基丙烯酸高碳烷基酯和丙烯酰胺作为原料，甲基丙烯酸高碳醇酯和丙烯酰胺在有机蒙脱土的片层中进行聚合反应即得纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂；其中，所述有机蒙脱土为以有机季铵盐为插层剂进行改性的蒙脱土纳米颗粒，所述甲基丙烯酸高碳烷基酯中的高碳烷基指碳原子数为12～22的直链烷基。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述聚合反应采用溶液聚合。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征是，采用溶液聚合的步骤为，将有机蒙脱土、甲基丙烯酸高碳烷基酯和丙烯酰胺加入至有机溶剂中混合均匀，升温，在惰性气体氛围下，加入引发剂，持续通入惰性气体反应一段时间后经过纯化处理即得纳米蒙脱土与聚合物复合降粘剂；
优选的，升温至60～80℃；
优选的，持续通入惰性气体进行反应的时间为5～7h；
优选的，所述纯化处理的步骤为：离心分离-洗涤-干燥；
优选的，所述引发剂的加入量为所述甲基丙烯酸高碳烷基酯和丙烯酰胺总质量的0.5％～1.5％。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，甲基丙烯酸高碳烷基酯、丙烯酰胺质量比为1～3:1～3。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，甲基丙烯酸高碳烷基酯和丙烯酰胺摩尔的总质量与有机蒙脱土的质量比为1～5:1～5。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，有机蒙脱土的制备方法，将溶胀后的蒙脱土纳米颗粒均匀分散至水中制备成蒙脱土分散体系，在一定温度下向蒙脱土分散体系中滴加有机季铵盐溶液，滴加后保持一定温度反应一端时间，再将反应后的物料经过纯化处理即得有机蒙脱土。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征是，其步骤为：将有机季铵盐溶解于水中形成有机季铵盐溶液，向蒙脱土纳米颗粒中加入水静置一段时间后使蒙脱土纳米颗粒溶胀，搅拌使溶胀后的蒙脱土纳米颗粒均匀分散至水中制备成蒙脱土分散体系，在一定温度下向蒙脱土分散体系中滴加有机季铵盐溶液，滴加后保持一定温度反应一端时间，再将反应后的物料经过纯化处理即得有机蒙脱土；
优选的，蒙脱土分散体系的制备温度与蒙脱土改性反应的温度均为50～70℃，蒙脱土改性反应的时间为5～7h；
优选的，有机季铵盐与蒙脱土纳米颗粒的质量比为1～2:1～2。
8.一种权利要求1～7任一所述的制备方法制备的降粘剂。
9.一种降粘剂组合物，其特征是，包括权利要求8所述的降粘剂。
10.一种权利要求8所述的降粘剂或权利要求9所述的降粘剂组合物在稠油的开采或运输中的应用；
优选的，所述降粘剂的浓度为100±10ppm。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109880384A (zh) * 2019-01-22 2019-06-14 长安大学 一种环保型复合改性高粘沥青及制备方法
CN110665543A (zh) * 2019-11-07 2020-01-10 西安石油大学 一种稠油高温降粘用金属-粘土复合催化剂及其制备方法
CN110743552A (zh) * 2019-11-07 2020-02-04 西安石油大学 一种粘土负载零价金属稠油水热裂解催化剂及其制备方法
CN111394158A (zh) * 2020-03-24 2020-07-10 许卫明 极压抗磨变速箱机油及其制备方法
CN111575096A (zh) * 2020-06-15 2020-08-25 许卫明 防锈变速箱机油及其制备方法
CN111978945A (zh) * 2020-09-01 2020-11-24 宁波锋成先进能源材料研究院有限公司 一种稠油降粘助剂、其制备方法及其应用
CN112239663A (zh) * 2020-10-19 2021-01-19 中国石油大学(华东) 一种基于苯乙烯焦油的水包油乳状液驱油剂及其制备方法与应用
CN112321768A (zh) * 2021-01-05 2021-02-05 山东奥士德石油技术有限公司 一种复合稠油降粘剂的制备方法
CN113480989A (zh) * 2021-06-02 2021-10-08 德仕能源科技集团股份有限公司 一种高凝点原油用四元共聚物类降凝剂及其制备方法
CN113817115A (zh) * 2021-10-25 2021-12-21 宁波锋成先进能源材料研究院有限公司 一种纳米蒙脱土基复合物及制备方法和应用
CN114437303A (zh) * 2021-12-31 2022-05-06 宁波锋成先进能源材料研究院有限公司 一种纳米材料及其制备方法与在伴蒸汽用稠油耐高温纳米降粘剂中的应用
CN116240006A (zh) * 2021-12-07 2023-06-09 天津大港油田滨港集团博弘石油化工有限公司 一种改性纳米稠油降粘剂及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102492410A (zh) * 2011-12-06 2012-06-13 中国石油天然气股份有限公司 稠油油溶性降粘剂及制备方法
CN105175629A (zh) * 2015-07-20 2015-12-23 山东大学 一种高蜡稠油降凝剂及其制备方法
CN106190084A (zh) * 2016-07-12 2016-12-07 山东大学 一种纳米材料高蜡稠油降粘剂的制备及性能测试
CN107022348A (zh) * 2017-03-28 2017-08-08 常州大学 一种疏水改性碳纳米管制备稠油降粘剂的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102492410A (zh) * 2011-12-06 2012-06-13 中国石油天然气股份有限公司 稠油油溶性降粘剂及制备方法
CN105175629A (zh) * 2015-07-20 2015-12-23 山东大学 一种高蜡稠油降凝剂及其制备方法
CN106190084A (zh) * 2016-07-12 2016-12-07 山东大学 一种纳米材料高蜡稠油降粘剂的制备及性能测试
CN107022348A (zh) * 2017-03-28 2017-08-08 常州大学 一种疏水改性碳纳米管制备稠油降粘剂的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AMIR HOSSEIN SAEEDI DEHAGHANI,ETC.: ""Experimental study of Iranian heavy crude oil viscosity reduction by diluting with heptane, methanol, toluene, gas condensate and naphtha"", 《PETROLEUM》 *
杨敏等: ""纳米聚（二乙烯苯-甲基丙烯酸十八酯）降黏剂的合成及其降黏效果"", 《石油学报（石油加工）》 *
汪健等: ""纳米聚甲基丙烯酸十八酯降粘剂的合成及其降粘性能"", 《化工科技》 *

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109880384A (zh) * 2019-01-22 2019-06-14 长安大学 一种环保型复合改性高粘沥青及制备方法
CN110743552B (zh) * 2019-11-07 2022-06-07 西安石油大学 一种粘土负载零价金属稠油水热裂解催化剂及其制备方法
CN110665543A (zh) * 2019-11-07 2020-01-10 西安石油大学 一种稠油高温降粘用金属-粘土复合催化剂及其制备方法
CN110743552A (zh) * 2019-11-07 2020-02-04 西安石油大学 一种粘土负载零价金属稠油水热裂解催化剂及其制备方法
CN111394158A (zh) * 2020-03-24 2020-07-10 许卫明 极压抗磨变速箱机油及其制备方法
CN111575096A (zh) * 2020-06-15 2020-08-25 许卫明 防锈变速箱机油及其制备方法
CN111978945A (zh) * 2020-09-01 2020-11-24 宁波锋成先进能源材料研究院有限公司 一种稠油降粘助剂、其制备方法及其应用
CN112239663A (zh) * 2020-10-19 2021-01-19 中国石油大学(华东) 一种基于苯乙烯焦油的水包油乳状液驱油剂及其制备方法与应用
CN112239663B (zh) * 2020-10-19 2022-07-08 中国石油大学(华东) 一种基于苯乙烯焦油的水包油乳状液驱油剂及其制备方法与应用
CN112321768B (zh) * 2021-01-05 2021-03-16 山东奥士德石油技术有限公司 一种复合稠油降粘剂的制备方法
CN112321768A (zh) * 2021-01-05 2021-02-05 山东奥士德石油技术有限公司 一种复合稠油降粘剂的制备方法
CN113480989A (zh) * 2021-06-02 2021-10-08 德仕能源科技集团股份有限公司 一种高凝点原油用四元共聚物类降凝剂及其制备方法
CN113817115A (zh) * 2021-10-25 2021-12-21 宁波锋成先进能源材料研究院有限公司 一种纳米蒙脱土基复合物及制备方法和应用
CN116240006A (zh) * 2021-12-07 2023-06-09 天津大港油田滨港集团博弘石油化工有限公司 一种改性纳米稠油降粘剂及其制备方法
CN114437303A (zh) * 2021-12-31 2022-05-06 宁波锋成先进能源材料研究院有限公司 一种纳米材料及其制备方法与在伴蒸汽用稠油耐高温纳米降粘剂中的应用

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