CN109021957A - 一种原油降粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原油降粘剂及其制备方法,该降粘剂由以下质量份的原料制备得到:乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物100份、马来酸酐1‑5份、聚乳酸10‑30份、甲醇100.8‑307.2份、氢氧化钠0.2‑0.8份。本发明的原油降粘剂在掺量极小时,就能有效降低稠油的粘度;本发明的原油降粘剂加到原油中,使其具有优异的低温流动性,可用于原油的低温贮存;且能够有效提高原油开采、输送效率,降低成本。本发明的制备工艺简单、经济环保。
Description
技术领域
本发明属于石油工业化学品的技术领域,具体涉及一种原油降粘剂及其制备方法。
技术背景
稠油具有比重高、粘度高的物性,其氢碳比较低,炭渣含量高,且沥青质、重金属、硫、氮的含量较高,稠油的天然高粘高凝性能使其在生产、运输、储存等方面比常规原油困难得多。
稠油由于粘度高、流动阻力大,不易开采。所以在油田原油开采过程中,需要对稠油进行降粘,传统的降粘方法如加热降粘、掺稀降粘、乳化降粘等都有其不可克服的局限性。目前,采用油溶性原油降粘剂被认为是一种较有前途的稠油降粘方法。由于采用原油降粘剂降低稠油粘度、改善原油流变性操作容易、一般用量较小、成本较低,对原油的加工无影响,因此对高效的稠油降粘剂的研究开发具有十分重要的意义。
目前,对油溶性原油降粘剂的研究不是很多,专利CN105112039B公开了一种油溶性降粘剂及其制备方法,该降粘剂由以下重量百分含量的组分组成:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2-4%、脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚1-3%、溶剂油93-97%;制备方法包括:将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物加入到溶剂油中,在温度为45-55℃下搅拌3-5小时,使其完全溶解;将脂肪胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚加热至45-55℃,与上述物质混合后在45-55℃下继续搅拌3-5小时,即得。
其中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)是一类重要的降粘剂品种,因此,研究一种以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为原料制备得到的原油降粘剂,具有重要的意义。
发明内容
为了解决以上技术问题,本发明提供了一种具有高效降粘和降凝性能的原油降粘剂及其制备方法。
本发明所采用的技术方案是:
一种原油降粘剂,该降粘剂由以下质量份的原料制备得到:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物100份、马来酸酐1-5份、聚乳酸10-30份、甲醇100.8-307.2份、氢氧化钠0.2-0.8份。
本发明原油降粘剂的降粘机理:降粘剂分子中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物醇解剩余的酯基、接枝马来酸酐得到的酯基以及共混聚乳酸中的酯基协同作用提供了强极性,降粘剂分子借助于自身强的形成氢键能力,渗透进入胶质和沥青质片状分子之间,拆散胶质和沥青质堆叠而形成的聚集体,从而形成片状分子无规堆砌、结构松散、有序程度明显降低、空间延伸度不大的结构,使沥青质、胶质所形成的空间网络结构遭到破坏,使包裹在其中的石油轻质组分释放出来,从而起到有效的降粘作用。
进一步的,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中乙烯链段的含量为30-60%。
所述的原油降粘剂的制备方法包括以下步骤:
(1)分别配制乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液和氢氧化钠的甲醇溶液;
(2)将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液置于烧瓶中,油浴75-85℃,冷凝回流,在200-300rpm搅拌速度下将氢氧化钠的甲醇溶液加入到乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液中,持续搅拌反应;
(3)将反应后的溶液缓慢倒入去离子水中边搅拌边析出产物,浸泡洗涤后,80-90℃条件下烘干,得到乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物;
(4)将乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物与马来酸酐加入密炼机中,在温度185-195℃,转速40-60rpm条件下反应,制备得到接枝马来酸酐的三元共聚物;
(5)将接枝马来酸酐的三元共聚物与聚乳酸混合均匀后用双螺杆挤出机挤出造粒,得到所述原油降粘剂。
本发明的制备方法中,通过控制乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的醇解反应条件,得到乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物,且利用三元共聚物的羟基官能团接枝马来酸酐,再与环保材料聚乳酸混合,制备得到高效的原油降粘剂,制备过程环境友好,将该降粘剂加入到稠油中,能够显著降低稠油粘度,使稠油具有优异的低温流动性。
其中,步骤(1)中,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液的质量浓度为25-50%,氢氧化钠的甲醇溶液的质量浓度为10-20%。
步骤(2)中,持续搅拌反应的时间为1-2h。
步骤(3)中,乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物中醋酸乙烯酯链段的含量为20-40%。保留一定含量的极性的醋酸乙烯酯链段,对于破坏稠油中胶质和沥青质形成的重叠堆砌结构有着重要作用。
步骤(5)中,双螺杆挤出机的加工条件为:八区温度分别是170-180℃,180-190℃,180-190℃,180-190℃,180-190℃,180-190℃,170-180℃,175-185℃,转速80-120rpm。通过合理的控制共混过程中双螺杆挤出机各区的温度,有利于更顺利、更均匀的完成共混并且对降粘剂的结构不造成任何破坏,保证了降粘剂的降粘效果。
本发明具有如下有益效果:本发明的原油降粘剂在掺量极小时,就能有效降低稠油的粘度;将该降粘剂加入到稠油中,能够显著降低稠油粘度,使稠油具有优异的低温流动性,可用于原油的低温贮存;且能够有效提高原油开采、输送效率,降低成本。本发明的制备工艺简单、经济环保。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详述。
下述实施例中,双螺杆挤出机采用的是德国HAAKE公司型号为RC500P的双螺杆挤出机,其他试验仪器、试剂,如未做特别说明,均可通过商业途径直接购得。
实施例1
一种原油降粘剂由以下质量份的原料制备得到:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(乙烯链段含量为50%)100份、马来酸酐2份、聚乳酸20份、甲醇304.5份、氢氧化钠0.5份。
上述原油降粘剂的制备方法包括以下步骤:
(1)将100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物溶于300份甲醇中,配制成质量浓度25%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液,将0.5份氢氧化钠溶于4.5份甲醇中,配制成质量浓度10%的氢氧化钠的甲醇溶液;
(2)将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液置于三口烧瓶中,油浴80℃,冷凝回流,在200rpm搅拌速度,将氢氧化钠的甲醇溶液加入到乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液中,持续搅拌反应2h;
(3)将反应后的溶液缓慢倒入去离子水中边搅拌边析出产物,将产物在去离子水中反复浸泡洗涤后,烘箱80℃条件下烘干得到乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物;通过控制氢氧化钠的加入量以及反应的时间,调节三元共聚物中醋酸乙烯酯链段含量为30%;
(4)将乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物与2份马来酸酐加入密炼机中,在温度190℃,转速50rpm条件下反应10min,制备得到接枝马来酸酐的三元共聚物;
(5)将接枝马来酸酐的三元共聚物与20份聚乳酸混合均匀后用双螺杆挤出机挤出造粒,得到所述原油降粘剂;设置双螺杆挤出机的加工条件为:八区温度分别是170℃,180℃,180℃,180℃,180℃,180℃,170-180℃,175℃,转速100rpm。
实施例2
一种原油降粘剂由以下质量份的原料制备得到:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(乙烯链段含量为30%)100份、马来酸酐1份、聚乳酸10份、甲醇100.8份、氢氧化钠0.2份。
上述原油降粘剂的制备方法包括以下步骤:
(1)将100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物溶于100份甲醇中,配制成质量浓度50%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液,将0.2份氢氧化钠溶于0.8份甲醇中,配制成质量浓度20%的氢氧化钠的甲醇溶液;
(2)将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液置于三口烧瓶中,油浴75℃,冷凝回流,在250rpm搅拌速度,将氢氧化钠的甲醇溶液加入到乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液中,持续搅拌反应1.5h;
(3)将反应后的溶液缓慢倒入去离子水中边搅拌边析出产物,将产物在去离子水中反复浸泡洗涤后,烘箱85℃条件下烘干得到乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物;通过控制氢氧化钠的加入量以及反应的时间,调节三元共聚物中醋酸乙烯酯链段含量为20%;
(4)将乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物与1份马来酸酐加入密炼机中,在温度185℃,转速40rpm条件下反应5min,制备得到接枝马来酸酐的三元共聚物;
(5)将接枝马来酸酐的三元共聚物与10份聚乳酸混合均匀后用双螺杆挤出机挤出造粒,得到所述原油降粘剂;设置双螺杆挤出机的加工条件为:八区温度分别是170℃,180℃,180℃,180℃,180℃,180℃,170℃,175℃,转速80rpm。
实施例3
一种原油降粘剂由以下质量份的原料制备得到:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(乙烯链段含量为60%)100份、马来酸酐5份、聚乳酸30份、甲醇307.2份、氢氧化钠0.8份。
上述原油降粘剂的制备方法包括以下步骤:
(1)将100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物溶于300份甲醇中,配制成质量浓度25%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液,将0.8份氢氧化钠溶于甲醇7.2份中,配制成质量浓度10%的氢氧化钠的甲醇溶液;
(2)将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液置于三口烧瓶中,油浴85℃,冷凝回流,在300rpm搅拌速度,将氢氧化钠的甲醇溶液加入到乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液中,持续搅拌反应1h;
(3)将反应后的溶液缓慢倒入去离子水中边搅拌边析出产物,将产物在去离子水中反复浸泡洗涤后,烘箱90℃条件下烘干得到乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物;通过控制氢氧化钠的加入量以及反应的时间,调节三元共聚物中醋酸乙烯酯链段含量为40%;
(4)将乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物与5份马来酸酐加入密炼机中,在温度195℃,转速50rpm条件下反应15min,制备得到接枝马来酸酐的三元共聚物;
(5)将接枝马来酸酐的三元共聚物与30份聚乳酸混合均匀后用双螺杆挤出机挤出造粒,得到所述原油降粘剂;设置双螺杆挤出机的加工条件为:八区温度分别是180℃,190℃,190℃,190℃,190℃,190℃,180℃,185℃,转速120rpm。
实施例4
一种原油降粘剂由以下质量份的原料制备得到:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(乙烯链段含量为40%)100份、马来酸酐3份、聚乳酸20份、甲醇303.2份、氢氧化钠0.4份。
上述原油降粘剂的制备方法包括以下步骤:
(1)将100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物溶于300份甲醇中,配制成质量浓度25%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液,将0.4份氢氧化钠溶于3.2份甲醇中,配制成质量浓度10%的氢氧化钠的甲醇溶液;
(2)将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液置于三口烧瓶中,油浴80℃,冷凝回流,在200rpm搅拌速度,将氢氧化钠的甲醇溶液加入到乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液中,持续搅拌反应1h;
(3)将反应后的溶液缓慢倒入去离子水中边搅拌边析出产物,将产物在去离子水中反复浸泡洗涤后,烘箱85℃条件下烘干得到乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物;通过控制氢氧化钠的加入量以及反应的时间,调节三元共聚物中醋酸乙烯酯链段含量为30%;
(4)将乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物与3份马来酸酐加入密炼机中,在温度190℃,转速60rpm条件下反应10min,制备得到接枝马来酸酐的三元共聚物;
(5)将接枝马来酸酐的三元共聚物与20份聚乳酸混合均匀后用双螺杆挤出机挤出造粒,得到所述原油降粘剂;设置双螺杆挤出机的加工条件为:八区温度分别是180℃,190℃,190℃,190℃,190℃,190℃,180℃,185℃,转速100rpm。
取实施例1-3得到的原油降粘剂100ppm加入到稠油中,在65℃、150rpm的机械搅拌作用下处理30min,使降粘剂在稠油中均匀分散,用流变仪测试加剂原油在25℃下的表观粘度。
对比例1
将未加剂原油在65℃、150rpm的机械搅拌作用下处理30min,用流变仪测试原油在25℃下的表观粘度。
对比例2
取乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)降粘剂100ppm加入到稠油中,在65℃、150rpm的机械搅拌作用下处理30min,使降粘剂在稠油中均匀分散,用流变仪测试加剂原油在25℃下的表观粘度。
对比例3
取马来酸酐-醋酸乙烯共聚物降粘剂100ppm加入到稠油中,在65℃、150rpm的机械搅拌作用下处理30min,使降粘剂在稠油中均匀分散,用流变仪测试加剂原油在25℃下的表观粘度。
本发明实施例1-4和对比例1-3的原油的凝点及其在25℃条件下的表观粘度如表1所示。
由表1可知,本发明的原油降粘剂具有优异的降粘、降凝性能且降粘、降凝效果明显优于传统的降粘剂。
表1
以上对本发明所提供的原油降粘剂及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种原油降粘剂,其特征在于,该降粘剂由以下质量份的原料制备得到:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物100份、马来酸酐1-5份、聚乳酸10-30份、甲醇100.8-307.2份、氢氧化钠0.2-0.8份。
2.根据权利要求1所述的原油降粘剂,其特征在于,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中乙烯链段的含量为30-60%。
3.一种制备权利要求1-2任一项所述的原油降粘剂的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)分别配制乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液和氢氧化钠的甲醇溶液;
(2)将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液置于烧瓶中,油浴75-85℃,冷凝回流,在200-300rpm搅拌速度下将氢氧化钠的甲醇溶液加入到乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液中,持续搅拌反应;
(3)将反应后的溶液缓慢倒入去离子水中边搅拌边析出产物,浸泡洗涤后,80-90℃条件下烘干,得到乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物;
(4)将乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物与马来酸酐加入密炼机中,在温度185-195℃,转速40-60rpm条件下反应,制备得到接枝马来酸酐的三元共聚物;
(5)将接枝马来酸酐的三元共聚物与聚乳酸混合均匀后用双螺杆挤出机挤出造粒,得到所述原油降粘剂。
4.根据权利要求3所述的原油降粘剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液的质量浓度为25-50%,氢氧化钠的甲醇溶液的质量浓度为10-20%。
5.根据权利要求3所述的原油降粘剂的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,持续搅拌反应的时间为1-2h。
6.根据权利要求3所述的原油降粘剂的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇三元共聚物中醋酸乙烯酯链段的含量为20-40%。
7.根据权利要求3所述的原油降粘剂的制备方法,其特征在于,步骤(5)中,双螺杆挤出机的加工条件为:八区温度分别是170-180℃,180-190℃,180-190℃,180-190℃,180-190℃,180-190℃,170-180℃,175-185℃,转速80-120rpm。
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