CN108794680A - 一种新型稠油降粘剂的制备方法 - Google Patents

一种新型稠油降粘剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型稠油降粘剂的制备方法，以甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，丙烯酰胺，马来酸酐为原料，通过水溶液聚合、物理复配方法制备出稠油降粘剂，其所用原料按以下重量份配比：30~50份甲基丙烯酸甲酯，9~15份苯乙烯，5~11份丙烯酰胺，3~5份马来酸酐。本发明通过引发剂引发单体发生聚合反应，得到一种油溶性聚合物，在原油中加入少量该产品就可有效降低原油粘度，提高稠油开采率，适用于稠油油田的开发利用。

Description

一种新型稠油降粘剂的制备方法
技术领域
本发明涉及油田化学助剂制备领域，具体涉及一种新型稠油降粘剂的制备方法。
背景技术
随着常规原油可采量和产量的不断下降，其开采已无法满足人们对资源的需求，稠油的开采受到了国内外的广泛关注。稠油的组成比较复杂，含有大量的蜡质、胶质、沥青质等大分子有机物及少量重金属，使其密度和粘度都远大于轻质原油，常温下流动性较差，开采和运输极为困难，工业成本昂贵。因此降低稠油粘度，增强稠油流动性成为近年来油田化学研究的热点和难点问题。
目前，常用的降粘方法主要是物理和化学降粘法。物理降粘法存在固定投资大、能耗高、降粘有效期短等缺点。化学降粘法耐温、耐盐性差，采出的稠油破乳脱水困难、处理量大，在应用上受到了很大的限制。而普通的聚丙烯胺类聚合物，表面活性较低、分子与稠油亲和作用能力差、乳化降粘效果差。本发明以甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，丙烯酰胺，马来酸酐为原料，通过水溶液聚合、物理复配方法制备出一种油溶性稠油降粘剂，在原油中加入少量该产品就可有效降低原油粘度，提高稠油开采率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型稠油降粘剂的制备方法，该降粘剂是一种油溶性聚合物，在原油中加入少量该产品就可有效降低原油粘度。
一种新型稠油降粘剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤:
称取100重量份甲苯置于反应釜中，然后加入30~50份甲基丙烯酸甲酯，9~15份苯乙烯，超声分散30min后再依次加入5~11份马来酸酐，3~5份丙烯酰胺，将反应釜升温至60℃恒温搅拌1~2h待单体完全溶解后向反应釜中充入60%氮气和40%氖气30min，再将温度升至75~80℃，向反应釜中缓慢加入0.8份过氧化苯甲酰，保温反应4h后将温度降至65~70℃，加入16份纳米KH550-CMK-3复合材料继续保温反应2~3h，出料，得到新型稠油降粘剂。
所述纳米KH550-CMK-3复合材料制备方法如下：
在烧瓶中加入75份无水乙醇，30份去离子水，磁力搅拌30min使其混合均匀，再加入8份硅烷偶联剂3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺，在超声波震荡仪下超声处理2h，加入45份纳米CMK-3纳米粉，剧烈搅拌使其分散均匀，在80℃、氮气氛围下恒温油浴搅拌反应3h后将产物离心分离，用乙醇洗涤3~5次，65℃真空干燥12h，得中间产物纳米KH550/CMK-3；称取20份十八酸溶于50份二甲苯中，然后将中间产物纳米KH550/CMK-3在搅拌下均匀分散于其中，在60℃下恒温反应3h，离心分离后在微波消解仪下140℃微波处理2h，65℃真空干燥12h，得到纳米KH550-CMK-3复合材料。
有益效果：本发明提供一种新型稠油降粘剂的制备方法，该剂生产流程简单，原料相对容易获取，制备过程中引入酰胺基团，其能够与沥青质胶质及其他极性物质形成氢键，降粘剂分子可形成氢键的作用渗透、分散进入胶质和沥青质的片状分子之间，拆散平面重叠堆砌而成的聚集体，降低原油结构粘度，且降粘剂聚合物分子链能够在油中很好地舒展，破坏所形成的空间网状结构。纳米KH550-CMK-3复合材料的引入，纳米颗粒利用特殊的表面效应能够作为成核点吸附蜡质在表面结晶、析出，改变蜡质的结晶行为，破坏蜡晶原有的Ｈ维网状结构；同时纳米颗粒表面所引入的强极性基团通过氮键作用吸附胶质、衡青质在其表面形成溶剂化层，溶剂化层的存在既能阻止蜡晶之间连接形成网状结构，又能拆散原稠油体系中胶质和巧青质的平面重叠堆硕结构，从而使稠油粘度大幅降低。
具体实施方式
实施例1
称取100重量份甲苯置于反应釜中，然后加入30份甲基丙烯酸甲酯，9份苯乙烯，超声分散30min后再依次加入5份马来酸酐，3份丙烯酰胺，将反应釜升温至60℃恒温搅拌1~2h待单体完全溶解后向反应釜中充入60%氮气和40%氖气30min，再将温度升至75~80℃，向反应釜中缓慢加入0.8份过氧化苯甲酰，保温反应4h后将温度降至65~70℃，加入16份纳米KH550-CMK-3复合材料继续保温反应2~3h，出料，得到新型稠油降粘剂。
上述纳米KH550-CMK-3复合材料制备方法如下：
在烧瓶中加入75份无水乙醇，30份去离子水，磁力搅拌30min使其混合均匀，再加入8份硅烷偶联剂3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺，在超声波震荡仪下超声处理2h，加入45份纳米CMK-3纳米粉，剧烈搅拌使其分散均匀，在80℃、氮气氛围下恒温油浴搅拌反应3h后将产物离心分离，用乙醇洗涤3~5次，65℃真空干燥12h，得中间产物纳米KH550/CMK-3；称取20份十八酸溶于50份二甲苯中，然后将中间产物纳米KH550/CMK-3在搅拌下均匀分散于其中，在60℃下恒温反应3h，离心分离后在微波消解仪下140℃微波处理2h，65℃真空干燥12h，得到纳米KH550-CMK-3复合材料。
实施例2
与实施例1完全相同，不同在于：加入30份甲基丙烯酸甲酯，12份苯乙烯，11份马来酸酐，4份丙烯酰胺。
实施例3
与实施例1完全相同，不同在于：加入30份甲基丙烯酸甲酯，15份苯乙烯，8份马来酸酐，5份丙烯酰胺。
实施例4
与实施例1完全相同，不同在于：加入40份甲基丙烯酸甲酯，12份苯乙烯，8份马来酸酐，3份丙烯酰胺。
实施例5
与实施例1完全相同，不同在于：加入40份甲基丙烯酸甲酯，9份苯乙烯，11份马来酸酐，5份丙烯酰胺。
实施例6
与实施例1完全相同，不同在于：加入40份甲基丙烯酸甲酯，15份苯乙烯，5份马来酸酐，4份丙烯酰胺。
实施例7
与实施例1完全相同，不同在于：加入50份甲基丙烯酸甲酯，9份苯乙烯，11份马来酸酐，3份丙烯酰胺。
实施例8
与实施例1完全相同，不同在于：加入50份甲基丙烯酸甲酯，12份苯乙烯，5份马来酸酐，4份丙烯酰胺。
实施例9
与实施例1完全相同，不同在于：加入50份甲基丙烯酸甲酯，15份苯乙烯，8份马来酸酐，5份丙烯酰胺。
对比例1
与实施例1完全相同，不同在于：只是不加入纳米KH550-CMK-3复合材料。
对比例2
与实施例1完全相同，不同在于：只是用纳米CMK-3纳米粉代替纳米KH550-CMK-3复合材料。
对比例3
与实施例1完全相同，不同在于：只是制备纳米KH550-CMK-3复合材料时不加入无水乙醇。
对比例4
与实施例1完全相同，不同在于：只是制备纳米KH550-CMK-3复合材料时不进行超声处理。
对比例5
与实施例1完全相同，不同在于：只是制备纳米KH550-CMK-3复合材料时不在微波消解仪下进行微波处理。
对比例6
与实施例1完全相同，不同在于：只是制备稠油降粘剂时用丙烯酸十八酯代替甲基丙烯酸甲酯。
对比例7
与实施例1完全相同，不同在于：只是制备稠油降粘剂时不加入马来酸酐。
对比例8
与实施例1完全相同，不同在于：只是制备稠油降粘剂时不充入60%氮气和40%氖气。
对比例9
与实施例1完全相同，不同在于：只是制备稠油降粘剂时将温度始终保持在65~70℃。
按下述方法对本发明实施例1~9与对比例1~9制备的稠油降粘剂进行性能测试：
稠油降粘剂降粘性能测试
取两份1000ml的稠油，其中一份不加降粘剂，另一份加入50mg的降粘剂，同时放入 50℃水浴锅中恒温搅拌，分别测定两份稠油的粘度。平行测定3次，取平均值，降粘率的计算方法如下。
表1 稠油降粘剂降粘性能测试
实施例1-9可以发现，当在实施例1所处于配比环境中，制得的稠油降粘剂效果最好，达到了79.2，而实施例2-9制备的稠油降粘剂不是特别理想，仅仅只有20-60%之间，可见其原料的配比对于整个产物的降粘率有着巨大的影响，实施例1的配比产生了出乎意料的降黏效果，可见在实施例1所述的原料配比下制备的稠油降粘剂分子量适中，在原油中的溶解性最好，此时的降粘剂聚合物与纳米KH550-CMK-3复合材料间协同作用最好，因而得到的稠油降粘剂降粘性能最优异，另外对比例1~5说明在降粘剂聚合物中添加纳米KH550-CMK-3复合材料可显著提高降粘剂降粘性能，说明纳米KH550-CMK-3复合材料与合成的聚合物能够协同降粘，对比例6~9说明制备稠油降粘剂时条件及原料的选择对其降粘性能有突出影响。

Claims (4)

1.一种新型稠油降粘剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤:
称取100重量份甲苯置于反应釜中，然后加入30~50份甲基丙烯酸甲酯，9~15份苯乙烯，超声分散30min后再依次加入5~11份马来酸酐，3~5份丙烯酰胺，将反应釜升温至60℃恒温搅拌1~2h待单体完全溶解后向反应釜中充入60%氮气和40%氖气30min，再将温度升至75~80℃，向反应釜中缓慢加入0.8份过氧化苯甲酰，保温反应4h后将温度降至65~70℃，加入16份纳米KH550-CMK-3复合材料继续保温反应2~3h，出料，得到新型稠油降粘剂。
2.根据权利要求1所述一种新型稠油降粘剂的制备方法，其特征在于步骤1）中反应釜为陶瓷电加热反应釜。
3.根据权利要求1所述一种新型稠油降粘剂的制备方法，其特征在于步骤2）中搅拌速度为300~400r/min。
4.根据权利要求1所述一种新型稠油降粘剂的制备方法，其特征在于所述纳米KH550-CMK-3复合材料制备方法如下：
在烧瓶中加入75份无水乙醇，30份去离子水，磁力搅拌30min使其混合均匀，再加入8份硅烷偶联剂3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺，在超声波震荡仪下超声处理2h，加入45份纳米CMK-3纳米粉，剧烈搅拌使其分散均匀，在80℃、氮气氛围下恒温油浴搅拌反应3h后将产物离心分离，用乙醇洗涤3~5次，65℃真空干燥12h，得中间产物纳米KH550/CMK-3；称取20份十八酸溶于50份二甲苯中，然后将中间产物纳米KH550/CMK-3在搅拌下均匀分散于其中，在60℃下恒温反应3h，离心分离后在微波消解仪下140℃微波处理2h，65℃真空干燥12h，得到纳米KH550-CMK-3复合材料。
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