CN107739600A - 稠油乳化降粘组合物及其乳化降粘的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稠油乳化降粘组合物及其乳化降粘的方法，所述稠油乳化降粘组合物由乳化剂和纳米材料按重量比1～10:1组成。本发明所述乳化降粘组合物形成的稠油乳液稳定性强，不易受体系、盐类型、温度及油相组成等因素的影响，有利于稠油开采及运输过程的现场维护，乳化降粘组合物中的纳米材料和乳化剂具有协同乳化作用，从而提高稠油的乳化降粘效果。另外，纳米材料对环境友好，能够减少稠油乳化降粘产生的废液的处理成本，且其对人体的毒害作用远小于表面活性剂，能够在实际使用中减少对操作人员的伤害。

Description

稠油乳化降粘组合物及其乳化降粘的方法
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，具体涉及一种稠油乳化降粘组合物及该乳化降粘组合物乳化降粘稠油的方法。
背景技术
作为一种非常规石油资源，“重油”又被称为“稠油”，世界上的稠油资源非常丰富，已在多个国家发现了稠油资源。我国的稠油储量也相当丰富，已建立了辽河油田、新疆油田、胜利油田、河南油田以及海洋油区等五大稠油开发生产区。但是稠油粘度大，难以流动的特性阻碍了稠油的顺利开采。国内外对高粘稠油掺水乳化降粘已进行了几十年的开发研究，乳化降粘对稠油进行开采和输送方面取得很大成果，产生了很好的经济效益和社会效益。稠油乳化降粘是用一定浓度的水溶性乳化剂水溶液在一定条件下与稠油充分混合，使高粘稠油以油滴形式分散于乳化剂水溶液中，形成低粘度O/W型乳状液，液滴分散在连续相中，稠油乳液粘度接近连续相粘度，使稠油粘度大大降低，达到采出或输送稠油的目的。
公开号为CN106398676A和CN102618239A的中国专利文献公开的稠油乳化降粘剂都采用表面活性剂，如阴离子表面活性剂、非离子-阴离子表面活性剂或非离子型表面活性剂作为乳化剂，但由于表面活性剂作为乳化剂容易受溶液盐类型及环境温度的影响，影响了稠油乳化降粘效果的长时间稳定性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种稠油乳化降粘组合物，该乳化降粘组合物能辅助提高稠油乳化降粘效果，同时增强了乳化降粘的长效稳定性。再者，本发明还提供了该稠油乳化降粘组合物乳化降粘稠油的方法。
本发明采取的技术方案如下：
1.稠油乳化降粘组合物，由乳化剂和纳米材料按重量比(1～10):1组成。
优选的，所述乳化剂为Span80，OP-10，α-烯烃磺酸钠或石油磺酸钠中的至少一种。
优选的，所述纳米材料为亲水纳米二氧化硅颗粒、亲水纳米碳酸钙或亲水纳米二氧化钛中的至少一种。
优选的，所述纳米材料的粒径为5-100nm。
优选纳米材料粒径为30-100nm。
优选的，稠油乳化降粘组合物在使用前，需用溶剂将乳化剂配制成溶液；使用时，按先加入乳化剂溶液，再加入纳米材料的顺序依次加入稠油中；所述溶剂为水、碳酸钠溶液或氯化钠溶液中的一种。
优选的，所述溶剂为质量分数0.5％碳酸钠溶液或质量分数1％氯化钠溶液。
2.采用所述乳化降粘组合物乳化降粘稠油的方法，先用溶剂将乳化剂配制成溶液并加入到稠油中，再将纳米材料加入稠油中；乳化剂溶液中溶剂的用量为稠油重量的0.25～1.5倍，乳化剂的加入量为总体系重量的1～10％；所述总体系为加入乳化降粘组合物后的稠油体系。
本发明所述乳化降粘组合物增强稠油乳化降粘效果的机理如下：
亲水纳米材料大部分处于极性水相，因此能够使稠油相分散于极性水相中的效果更好。另外，无机亲水纳米颗粒通常在水介质中是带电的，因此可以通过吸附离子型或非离子型双亲表面活性剂改变其表面润湿性，成为表面活性颗粒，这一过程可以称为纳米材料原位表面活性化，从而辅助增强稠油乳化降粘效果，由于纳米材料辅助表面活性剂形成的乳液受溶液盐类型及环境温度的影响较小，能够长时间增强乳化稳定性，从而长时间增强稠油的乳化降粘效果。
另外，本发明所述乳化降粘组合物中的纳米材料粒径大小为5～100nm，采用此粒径大小，更容易分散于水相中，同时与乳化剂在乳液界面上吸附，长时间增强乳液界面的稳定性。
采用本发明的有益效果在于：
在稠油开采及运输时添加本发明所述的乳化降粘组合物，由于乳化降粘组合物中的纳米材料和乳化剂具有协同乳化作用，从而提高稠油的乳化降粘效果。另外，纳米材料对环境友好，能够减少稠油乳化降粘产生的废液的处理成本，且其对人体的毒害作用远小于表面活性剂，能够在实际使用中减少对操作人员的伤害。
本发明所述乳化降粘组合物形成的稠油乳液稳定性强，不易受体系盐类型及环境温度等因素的影响，有利于稠油开采及运输过程的现场维护，组合物中采用的纳米材料比例需要恰当，过高或过低均会影响乳液稳定性，从而影响长时间增强稠油乳化降粘的效果。
具体实施方式
亲水纳米二氧化硅颗粒(30-40nm)、亲水纳米二氧化硅颗粒(60-80nm)、亲水纳米碳酸钙颗粒(40-60nm)、亲水纳米碳酸钙颗粒(80-100nm)、亲水纳米二氧化钛(20-30nm)均购自博宇高科新材料技术有限公司；Span80、OP-10、α-烯烃磺酸钠、石油磺酸钠均购自成都科龙化工有限公司；稠油由新疆重油公司提供；水可采用自来水，也可采用自来水配制一定百分比的碳酸钠或氯化钠的盐水(所述盐水百分比以盐和自来水混合物的总重量计)；高速搅拌器购自青岛森欣机电设备有限公司；BROOKFIELD旋转圆盘粘度计购自Brookfield公司；恒温水浴仪购自成都科龙化工有限公司。
实施例1
稠油乳化降粘组合物及稠油的使用组分及配比为：
乳化剂Span80：2％，亲水纳米碳酸钙颗粒(40-60nm)：1.0％，稠油70％，自来水27％(所述百分比均按稠油中加入乳化剂和纳米材料后的水油混合物的总重量计)，高速搅拌后形成稠油乳液，其初始降粘效率为80％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为74％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为65％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为78％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为71％。若将亲水纳米碳酸钙颗粒(40-60nm)降为0.5％，其它条件相同，形成的稠油乳液，初始降粘效率为78％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为68％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为57％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为73％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为64％。若将亲水纳米碳酸钙颗粒换成(80-100nm)配比为1.0％，其它条件相同形成的稠油乳液，初始降粘效率为76％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为64％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为55％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为68％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为60％。若没有加亲水纳米碳酸钙颗粒，其它条件相同形成的稠油乳液，初始降粘效率为75％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为48％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为32％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为58％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为42％。
降粘效率测试方法：
降粘效率具体测定方法如下：用高搅杯装入一定量的稠油，在50℃恒温水浴中静置1小时后，用旋转圆盘粘度计测定稠油的粘度μ0，然后将已在50℃下恒温的一定浓度的乳化剂(或含有纳米材料的乳化剂)水溶液(自来水配制)加入到稠油中，用高速搅拌器在1000转/min条件下高速搅拌5min，直至乳化均匀。在设定温度条件下密封放置一定时间后，采用恒温循环水浴迅速升温或降温到50℃，并在50℃下用旋转圆盘粘度计迅速测定稠油乳状液的粘度μ0/W。
降粘效率的计算公式如下，可计算出稠油的乳化降粘效果，该值越大降粘效率越好。
η＝(μ0-μ0/W)/μ0*100％，
公式中，η---降粘效率；
μ0---稠油的粘度；
μ0/W---乳状液的粘度。
实施例2
稠油乳化降粘组合物及稠油的使用组分及配比为：
乳化剂OP-10：3％，亲水纳米碳酸钙颗粒(40-60nm)：1.0％，稠油70％，自来水26.0％(所述百分比均按加入乳化剂和纳米材料后的水油混合物的总重量计)，高速搅拌后形成稠油乳液，其初始降粘效率为87％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为81％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为74％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为85％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为79％。若将亲水纳米碳酸钙颗粒(40-60nm)降为0.5％，其它条件相同形成的稠油乳液，初始降粘效率为83％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为75％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为66％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为80％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为72％。若将亲水纳米碳酸钙颗粒换成(80-100nm)配比为1.0％，其它条件相同形成的稠油乳液，初始降粘效率为80％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为75％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为70％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为78％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为72％。若没有加亲水纳米碳酸钙颗粒，其它条件相同形成的稠油乳液，初始降粘效率为78％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为51％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为33％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为65％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为47％。降粘效率计算方法同实施例1。
实施例3
稠油乳化降粘组合物及稠油的使用组分及配比为：
乳化剂α-烯烃磺酸钠：3％，亲水纳米二氧化硅颗粒(30-40nm)：0.5％，稠油70％，自来水26.5％(所述百分比均按加入乳化剂和纳米材料后的水油混合物的总重量计)，高速搅拌后形成稠油乳液，其初始降粘效率为94％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为88％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为82％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为90％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为87％。若将亲水纳米二氧化硅颗粒(30-40nm)降为0.25％，其它条件相同形成的稠油乳液，初始降粘效率为92％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为84％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为76％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为85％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为83％。若将亲水纳米二氧化硅颗粒换成(60-80nm)配比为0.5％，其它条件相同形成的稠油乳液，初始降粘效率为90％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为85％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为78％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为88％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为85％。若没有加亲水纳米二氧化硅颗粒，其它条件相同形成的稠油乳液，初始降粘效率为88％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为68％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为52％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为78％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为64％。降粘效率计算方法同实施例1。
实施例4
稠油乳化降粘组合物及稠油的使用组分及配比为：
乳化剂石油磺酸钠：3％，亲水纳米二氧化硅颗粒(30-40nm)：0.5％，稠油70％，自来水26.5％(所述百分比均按加入乳化剂和纳米材料后的水油混合物的总重量计)，高速搅拌后形成稠油乳液，其初始降粘效率92％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为85％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为79％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为89％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为84％。若将亲水纳米二氧化硅颗粒(30-40nm)降为0.25％，其它条件相同形成的稠油乳液，初始降粘效率为89％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为81％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为74％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为85％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为77％。若将亲水纳米二氧化硅颗粒换成(60-80nm)配比为0.5％，其它条件相同形成的稠油乳液，初始降粘效率为87％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为78％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为73％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为82％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为78％。若没有加亲水纳米二氧化硅颗粒，其它条件相同形成的稠油乳液，初始降粘效率为85％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为62％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为48％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为72％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为60％。降粘效率计算方法同实施例1。
实施例5
稠油乳化降粘组合物及稠油的使用组分及配比为：
乳化剂OP-10：3％，亲水纳米二氧化钛颗粒(20-30nm)：1.0％，稠油70％，自来水26.0％(所述百分比均按加入乳化剂和纳米材料后的水油混合物的总重量计)，高速搅拌后形成稠油乳液，其初始降粘效率为85％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为78％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为71％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为82％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为75％。若将亲水纳米二氧化钛颗粒(20-30nm)降为0.25％，其它条件相同形成的稠油乳液，初始降粘效率为82％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为73％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为64％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为75％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为66％。若没有加亲水纳米二氧化钛颗粒，其它条件相同形成的稠油乳液，初始降粘效率为78％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为51％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为33％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为65％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为47％。降粘效率计算方法同实施例1。
实施例6
稠油乳化降粘组合物及稠油的使用组分及配比为：
乳化剂石油磺酸钠：3％，亲水纳米二氧化钛颗粒(20-30nm)：1.0％，稠油70％，自来水26.0％(所述百分比均按加入乳化剂和纳米材料后的水油混合物的总重量计)，高速搅拌后形成稠油乳液，其初始降粘效率为90％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为84％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为77％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为88％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为80％。若将亲水纳米二氧化钛颗粒(20-30nm)降为0.25％，其它条件相同形成的稠油乳液，初始降粘效率为87％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为80％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为72％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为84％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为76％。若没有加亲水纳米二氧化钛颗粒，其它条件相同形成的稠油乳液，初始降粘效率为85％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为62％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为48％；30℃条件下放置6小时后降粘效率为72％，30℃条件下放置12小时后降粘效率为60％。降粘效率计算方法同实施例1。
实施例7
乳化剂Span80：2％，亲水纳米碳酸钙颗粒(40-60nm)：1.0％，稠油70％，自来水27％(所述百分比均按稠油中加入乳化剂和纳米材料后的水油混合物的总重量计)，高速搅拌后形成稠油乳液，其初始降粘效率为80％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为74％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为65％。若将自来水换成0.5％碳酸钠盐水，其它条件相同形成的稠油乳液，由于碱的辅助乳化作用，初始降粘效率为85％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为76％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为70％。若没有加亲水纳米碳酸钙颗粒，并将自来水换成0.5％碳酸钠盐水，其它条件相同形成的稠油乳液，初始降粘效率为78％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为55％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为45％。
实施例8
乳化剂石油磺酸钠：3％，亲水纳米二氧化硅颗粒(30-40nm)：0.5％，稠油70％，自来水26.5％(所述百分比均按加入乳化剂和纳米材料后的水油混合物的总重量计)，高速搅拌后形成稠油乳液，其初始降粘效率92％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为85％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为79％；若将自来水换成1％氯化钠盐水，其它条件相同形成的稠油乳液，初始降粘效率为75％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为68％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为60％。若没有加亲水纳米碳酸钙颗粒，并将自来水换成1％氯化钠盐水，其它条件相同形成的稠油乳液，初始降粘效率为68％，80℃条件下放置6小时后降粘效率为45％，80℃条件下放置12小时后降粘效率为30％。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例、对比实施例，而是包括符合本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.稠油乳化降粘组合物，其特征在于，由乳化剂和纳米材料按重量比(1～10):1组成。
2.如权利要求1所述的稠油乳化降粘组合物，其特征在于，所述乳化剂为Span80，OP-10，α-烯烃磺酸钠或石油磺酸钠中的至少一种。
3.如权利要求1所述的稠油乳化降粘组合物，其特征在于，所述纳米材料为亲水纳米二氧化硅颗粒、亲水纳米碳酸钙或亲水纳米二氧化钛中的至少一种。
4.如权利要求3所述的稠油乳化降粘组合物，其特征在于，所述纳米材料的粒径为5-100nm。
5.如权利要求1～4任一项所述的稠油乳化降粘组合物，其特征在于，稠油乳化降粘组合物在使用前，需用溶剂将乳化剂配制成溶液；使用时，按先加入乳化剂溶液，再加入纳米材料的顺序依次加入稠油中；所述溶剂为水、碳酸钠溶液或氯化钠溶液中的一种。
6.如权利要求5所述的稠油乳化降粘组合物，其特征在于，所述溶剂为质量分数0.5％碳酸钠溶液或质量分数1％氯化钠溶液。
7.采用权利要求1～4任一项所述乳化降粘组合物乳化降粘稠油的方法，其特征在于，先用溶剂将乳化剂配制成溶液并加入到稠油中，再将纳米材料加入稠油中；乳化剂溶液中溶剂的用量为稠油重量的0.25～1.5倍，乳化剂的加入量为总体系重量的1～10％；所述总体系为加入乳化降粘组合物后的稠油体系。
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