CN107903885A - 一种降粘剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种降粘剂及其制备方法与应用。以重量份数计，降粘剂的原料组成包括20‑22份大豆油脚、0.7‑1份烧碱、13‑16份碱性纸浆废液、0.5‑0.7份OP‑10、0.5‑0.7份乙二胺、0.5‑0.7份三乙醇胺和3.5‑5份水。该降粘剂的制备方法包括：将大豆油脚加入反应容器中，将所述反应容器加热至预定温度后向其中加入水和三乙醇胺，混合均匀；向所述反应容器中加入烧碱和乙二胺，加入完毕后，在所述预定温度下进行反应；向所述反应容器中加入碱性纸浆废液和OP‑10，混合均匀，得到所述降粘剂。该降粘剂具有成本低廉，环境友好，制备简单，降粘效果优越的一系列优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种降粘剂及其制备方法与应用，属于石油化工领域。
背景技术
随着经济的不断发展和石油开采的不断深入，仅仅依靠轻质油资源已不能满足各行业的需要，重质稠油的开发越来越受到重视。我国高粘度重质稠油资源分布很广，据不完全统计，探明和控制储量已达16亿吨，其中陆地稠油约占石油总资源的20％以上。我国辽河油田、胜利油田、新疆克拉玛依油田都有着丰富的稠油资源。重质稠油本身具有密度大、凝点高、粘度大、流动困难的特点，因此需要各种降粘手段来辅助重质稠油的开采。
目前，国内外对重质稠油开采方式主要有加热降粘和化学降粘两种方式，其中加热降粘燃料消耗大，成本高，使用局限性大；化学降粘操作简便，而且可以大幅度节能降耗，是一种较为常用的生产开发方式。
常见的一种化学降粘机理是向原油中添加降粘剂，使原油和水形成水包油乳状液，破坏油包水乳状液，从而降低原油的粘度，提高其流动性，同时破坏油管或抽油杆表面的稠油膜，使表面润湿性反转为亲水性，形成连续的水膜，减小抽油过程中原油流动的阻力，达到正常生产的目的。
在稠油开采过程中，降粘剂用量较大，同时目前现场常用的降粘剂，价格较高，造成生产成本居高不下。现场对降粘剂的依赖和降粘剂本身高昂的价格之间的矛盾越来越尖锐。
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降粘剂。该降粘剂具有成本低廉，环境友好，制备简单，降粘效果优越的一系列优点。
为达到上述目的，本发明提供了一种降粘剂，以重量份数计，所述降粘剂的原料组成包括：
在上述降粘剂中，大豆油脚是大豆生产过程中产生的副产品，其主要成分为大豆磷脂、中性油和水分。
在上述降粘剂中，纸浆废液是造纸厂排出的废物，分为酸性和碱性两种；其中，酸性纸浆废液的主要成分为各种糖类、有机酸、游离亚硫酸盐、硫化钠等；碱性纸浆废液中主要含木质素衍生物、有机酸盐、游离氢氧化钠及硫化钠等。
本发明还提供了一种制备上述降粘剂的方法，其包括以下步骤：
将大豆油脚加入反应容器中，将所述反应容器加热至预定温度后向其中加入水和三乙醇胺，混合均匀；
向所述反应容器中加入烧碱和乙二胺，加入完毕后，在所述预定温度下进行反应；
向所述反应容器中加入碱性纸浆废液和OP-10，混合均匀，得到所述降粘剂。
在上述方法中，优选地，所述预定温度为90±1℃。
在上述方法中，优选地，向所述反应容器中加入烧碱和乙二胺时，所述烧碱和乙二胺是分批次加入的。
在上述方法中，优选地，分批次加入烧碱和乙二胺时，相邻批次之间的时间间隔为5min。
在上述方法中，优选地，所述烧碱和乙二胺是分4批加入的。
在上述方法中，优选地，该方法包括以下步骤：
将大豆油脚加入反应釜中，在搅拌状态下以5℃/min的速度将所述反应釜升温至90±1℃，继续搅拌10min后，向所述反应釜中加入水和三乙醇胺，继续搅拌10min；
在搅拌条件下，向所述反应釜中分4次加入烧碱和乙二胺，相邻批次之间的时间间隔为5min，加入完毕后保持反应釜的温度为90±1℃，持续搅拌2h；
向所述反应釜中加入碱性纸浆废液和OP-10，保持反应釜的温度为90±1℃，搅拌10min后，得到降粘剂。
本发明另外还提供了上述降粘剂在石油开采中的应用。在应用时，将降粘剂直接投加到原油中；其中，每立方米原油中所述降粘剂的投加量为1-3公斤。
本发明的有益效果：
本发明提供的降粘剂具有成本低，环境友好，制备工艺简单，降粘效果优异的特点，有效解决了油田现场降粘剂成本高、价格贵的问题，在高效降粘、保证生产的同时，降低了生产成本，提高了经济效益。除此之外，本发明提供的降粘剂由于使用工业上的生产废弃物大豆油脚和碱性纸浆废液为主要原料，起到了变废为宝、保护环境的作用，社会效益显著，具有广阔的应用前景。
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1
本实施例提供了一种低成本环保降粘剂。该降粘剂的制备过程如下：
(1)称取500公斤大豆油脚，倒入反应釜中，在搅拌状态下以5℃/min的速度将所述反应釜升温至90±1℃，继续搅拌10min后，称取100公斤自来水和12.5公斤三乙醇胺，加入到反应釜中，继续搅拌10min。
(2)称取25公斤烧碱和12.5公斤乙二胺，在搅拌情况下加入到反应釜中，共分4次加入，每次间隔5min，加入后保持反应釜温度为90±1℃，持续搅拌2h。
(3)向反应釜中加入337.5公斤碱性纸浆废液，同时加入12.5公斤OP-10，保持反应釜温度90±1℃搅拌10min后制备完成，停止加热，待反应釜自然降至室温后入桶包装，得到低成本环保降粘剂。
其中，大豆油脚价格1300元/吨，纸浆废液价格500元/吨，OP-10价格10000元/吨，烧碱价格2000元/吨，乙二胺价格26000元/吨，三乙醇胺价格9700元/吨。因此该降粘剂成本不超过1200元/吨，远远低于目前油田采购降粘剂的价格标准(目前辽河油田采购降粘剂的价格为6000元/吨)。
对实施例1提供的低成本环保降粘剂的效果进行评价：
以辽河油田高升采油厂高3-6-18井为实施对像，向其中加入降粘剂(每立方米原油投入1公斤降粘剂)，加药前该井产出原油粘度为8564.38mPa﹒s，加药后该井产出原油粘度为162.37mPa﹒s，降粘率为98.10％。之前辽河油田降粘剂采购价格为6000元/吨，远远高于本发明提供的降粘剂的成本价。可见本发明在满足现场采油需要的同时，大大降低了生产成本，也起到了变废为宝，保护环境的作用。
实施例2
本实施例提供了一种低成本环保降粘剂。该降粘剂的制备过程如下：
(1)称取500公斤大豆油脚，倒入反应釜中，在搅拌状态下以5℃/min的速度将所述反应釜升温至90±1℃，继续搅拌10min后，称取87.5公斤自来水和12.5公斤三乙醇胺，加入到反应釜中，继续搅拌10min。
(2)称取17.5公斤烧碱和12.5公斤乙二胺，在搅拌情况下加入到反应釜中，共分4次加入，每次间隔5min，加入后保持反应釜温度为90±1℃，持续搅拌2h。
(3)向反应釜中加入357.5公斤碱性纸浆废液，同时加入12.5公斤OP-10，保持反应釜温度90±1℃搅拌10min后制备完成，停止加热，待反应釜自然降至室温后入桶包装，得到低成本环保降粘剂。
其中，大豆油脚价格1300元/吨，纸浆废液价格500元/吨，OP-10价格10000元/吨，烧碱价格2000元/吨，乙二胺价格26000元/吨，三乙醇胺价格9700元/吨。因此该降粘剂成本不超过1200元/吨，远远低于目前油田采购降粘剂的价格标准。
对实施例2提供的低成本环保降粘剂的效果进行评价：
以辽河油田辽兴油气开发公司奈曼油田奈1井为实施对像，向其中加入降粘剂(每立方米原油投入1公斤降粘剂)，加药前该井产出原油粘度为9546.27mPa﹒s，加药后该井产出原油粘度为182.63mPa﹒s，降粘率为98.09％。之前辽河油田降粘剂采购价格为6000元/吨，远远高于本发明提供的降粘剂的成本价。可见本发明在满足现场采油需要的同时，大大降低了生产成本，也起到了变废为宝，保护环境的作用。
对比实验
1、当降粘剂配方中不存在OP-10、乙二胺、三乙醇胺时，按照下述过程在实验室内制备降粘剂：
(1)称取100g大豆油脚，倒入装有温度计、回流冷凝管、搅拌器、分水器的500mL三口烧瓶，中，在搅拌状态下以5℃/min的速度将所述反应釜升温至90±1℃，继续搅拌10min后，称取20g自来水，加入到三口烧瓶中，继续搅拌10min。
(2)称取5g烧碱，在搅拌情况下加入到三口烧瓶中，共分4次加入，每次间隔5min，加入后保持反应釜温度90±1℃，持续搅拌2h。
(3)向反应釜中加入67.5g碱性纸浆废液，保持反应釜温度90±1℃搅拌10min后制备完成，停止加热，待温度自然降至室温后制得低成本环保降粘剂。
对制得的降粘剂降粘率评价。降粘率室内评价实验遵照下述步骤进行：
(1)将原油破乳脱水后，在50℃下，使用旋转粘度计测定其原油粘度η；
(2)用电子天平称取0.20g降粘剂，加入199.80g自来水中，配制成质量浓度为0.1％的水溶液。该水溶液为降粘剂水溶液。
(3)用电子天平称取降粘剂水溶液180g和脱水原油420g混合均匀，配制成质量比为3:7的原油乳状液，使用旋转粘度计测定原油乳状液在50℃下的粘度η1。降粘率δ按下述公式计算：
降粘率评价实验具体数据见表1：
表1降粘实验数据
表1中的平均降粘率为90.43％。
2、当降粘剂配方中存在OP-10、乙二胺、三乙醇胺时，按照下述过程在实验室内制备降粘剂：
(1)称取100g大豆油脚，倒入装有温度计、回流冷凝管、搅拌器、分水器的500ml三口烧瓶，中，在搅拌状态下以5℃/min的速度将所述反应釜升温至90±1℃，继续搅拌10min后，称取20g自来水和2.5g三乙醇胺，加入到三口烧瓶中，继续搅拌10min。
(2)称取5g烧碱和2.5g乙二胺，在搅拌情况下加入到三口烧瓶中，共分4次加入，每次间隔5min，加入后保持反应釜温度90±1℃，持续搅拌2h。
(3)向反应釜中加入67.5g碱性纸浆废液和2.5g OP-10，保持反应釜温度90±1℃搅拌10min后制备完成，停止加热，待温度自然降至室温后制得低成本环保降粘剂。
对制得的降粘剂降粘率依同样的方法进行评价，具体数据见表2：
表2降粘实验数据
从实验结果可知，不加OP-10、乙二胺、三乙醇胺的降粘剂降粘率在90％左右，加入OP-10、乙二胺、三乙醇胺的降粘剂降粘率在98％左右，提升了降粘率8.13％，可见加入OP-10、乙二胺、三乙醇胺有效提高了降粘剂的作用效果。
3、当降粘剂配方中只存在OP-10时，按照下述过程在实验室内制备降粘剂：
(1)称取100g大豆油脚，倒入装有温度计、回流冷凝管、搅拌器、分水器的500ml三口烧瓶，中，在搅拌状态下以5℃/min的速度将所述反应釜升温至90±1℃，继续搅拌10min后，称取20g自来水，加入到三口烧瓶中，继续搅拌10min。
(2)称取5g烧碱，在搅拌情况下加入到三口烧瓶中，共分4次加入，每次间隔5min，加入后保持反应釜温度90±1℃，持续搅拌2h。
(3)向反应釜中加入67.5g碱性纸浆废液和2.5g OP-10，保持反应釜温度90±1℃搅拌10min后制备完成，停止加热，待温度自然降至室温后制得低成本环保降粘剂。
对制得的降粘剂降粘率依同样的方法进行评价，具体数据见表3：
表3降粘实验数据
表3中的平均降粘率为91.39％，相对于(1)中不加OP-10、乙二胺、三乙醇胺的情况，降粘率提升了0.96％。
4、当降粘剂配方中只存在乙二胺时，按照下述过程在实验室内制备降粘剂：
(1)称取100g大豆油脚，倒入装有温度计、回流冷凝管、搅拌器、分水器的500ml三口烧瓶，中，在搅拌状态下以5℃/min的速度将所述反应釜升温至90±1℃，继续搅拌10min后，称取20g自来水，加入到三口烧瓶中，继续搅拌10min。
(2)称取5g烧碱和2.5g乙二胺，在搅拌情况下加入到三口烧瓶中，共分4次加入，每次间隔5min，加入后保持反应釜温度90±1℃，持续搅拌2h。
(3)向反应釜中加入67.5g碱性纸浆废液，保持反应釜温度90±1℃搅拌10min后制备完成，停止加热，待温度自然降至室温后制得低成本环保降粘剂。
对制得的降粘剂降粘率依同样的方法进行评价，具体数据见表4：
表4降粘实验数据
表4中的平均降粘率为91.96％，相对于不加OP-10、乙二胺、三乙醇胺的情况，降粘率提升了1.53％。
5、当降粘剂配方中只存在三乙醇胺时，按照下述过程在实验室内制备降粘剂：
(1)称取100g大豆油脚，倒入装有温度计、回流冷凝管、搅拌器、分水器的500ml三口烧瓶，中，在搅拌状态下以5℃/min的速度将所述反应釜升温至90±1℃，继续搅拌10min后，称取20g自来水和2.5g三乙醇胺，加入到三口烧瓶中，继续搅拌10min。
(2)称取5g烧碱，在搅拌情况下加入到三口烧瓶中，共分4次加入，每次间隔5min，加入后保持反应釜温度90±1℃，持续搅拌2h。
(3)向反应釜中加入67.5g碱性纸浆废液，保持反应釜温度90±1℃搅拌10min后制备完成，停止加热，待温度自然降至室温后制得低成本环保降粘剂。
对制得的降粘剂降粘率依同样的方法进行评价，具体数据见表5：
表5降粘实验数据
表5中的平均降粘率为93.42％，相对于不加OP-10、乙二胺、三乙醇胺的情况，降粘率提升了2.99％。
综合上述实验结果，单独加OP-10降粘率提升了0.96％，单独加乙二胺降粘率提升了1.53％，单独加三乙醇胺降粘率提升了2.99％，三项之和为5.48％，而OP-10、乙二胺、三乙醇胺三者同时加入时降粘率提升了8.13％(5.48％<8.13％)，由此可见，OP-10、乙二胺和三乙醇胺之间存在相互协同作用。
Claims (8)
1.一种降粘剂，以重量份数计，所述降粘剂的原料组成包括：
2.权利要求1所述的降粘剂的制备方法，其包括以下步骤：
将大豆油脚加入反应容器中，将所述反应容器加热至预定温度后向其中加入水和三乙醇胺，混合均匀；
向所述反应容器中加入烧碱和乙二胺，加入完毕后，在所述预定温度下进行反应；
向所述反应容器中加入碱性纸浆废液和OP-10，混合均匀，得到所述降粘剂。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预定温度为90±1℃。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，向所述反应容器中加入烧碱和乙二胺时，所述烧碱和乙二胺是分批次加入的；
优选地，分批次加入烧碱和乙二胺时，相邻批次之间的时间间隔为5min。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述烧碱和乙二胺是分4批加入的。
6.根据权利要求2-5任一项所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
将大豆油脚加入反应釜中，在搅拌状态下以5℃/min的速度将所述反应釜升温至90±1℃，继续搅拌10min后，向所述反应釜中加入水和三乙醇胺，继续搅拌10min；
在搅拌条件下，向所述反应釜中分4次加入烧碱和乙二胺，相邻批次之间的时间间隔为5min，加入完毕后保持反应釜的温度为90±1℃，持续搅拌2h；
向所述反应釜中加入碱性纸浆废液和OP-10，保持反应釜的温度为90±1℃，搅拌10min后，得到降粘剂。
7.权利要求1所述的降粘剂在石油开采中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其中，在应用时，将降粘剂直接投加到原油中；其中，每立方米原油中所述降粘剂的投加量为1-3公斤。
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