CN109628074A - 一种原油降粘材料的制备方法及原油降粘材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种原油降粘材料的制备方法及原油降粘材料。其包括，将石墨烯载体碳材料分散在水中；加入钴盐、镍盐、碱；加入还原剂，加热反应，得到原油降粘材料。本发明中，金属镍与金属钴具有协同效应，降粘效率高，在加入量仅为原油总量的0.5wt％时降粘率也能达到94.8％，优于其他原油降粘材料；降粘过程温度低，工艺简单，易于操作。

Description

一种原油降粘材料的制备方法及原油降粘材料
技术领域
本发明属于粘稠原油的降粘技术领域，具体涉及一种原油降粘材料的制备方法及原油降粘材料。
背景技术
稠油，是黏度和密度均比较高的原油，国际上一般称为重质原油，在世界油气资源中占有很大的比重。现如今，国民经济飞速发展，我国对油气资源的需求量和消耗量也随之不断地增加，而石油作为油气资源的重要组成部分，它不断的被开采，以致于轻质原油的储量正在迅速减少。因为稠油、重油等品质较差的原油在石油资源中占有举足轻重的地位。因此，人们的目光以及越来越多的注意力被非常规石油资源—稠油所吸引。
据不完全数据统计显示，目前全世界所有的石油资源中，稠油以及超稠油的储量约为1012吨，是已发现的常规轻质原油总储量的六倍左右。在我国，稠油资源非常丰富，目前己经探明储量约有40亿吨，占我国石油总资源的28％左右，预计总储量约有2.5×1010吨，主要分布在以大庆、河南、辽河、胜利和新疆为主的油田。
稠油的组成部分较为复杂，使得相较于轻质原油而言，其密度、粘度、凝点都较高。在常温下，稠油以凝固态的形式存在，导致重质原油(即稠油)的开采要比轻油困难得多，不仅开采费用更高，还需要更高的开采技术，因此目前大多数油田的采收率不高，不超过50％。原油变重的趋势迫在眉睫，已经能很明显的发现，大量大规模地开采那些难于动用的、投资费用较高的稠油势必成为必然。因此，该如何开采高粘度、高凝点的稠油，并且能有效进行运输，使之成为可利用的能源，是世界石油界一直在探寻解决方法的问题之一。
目前国内外对改善稠油低温流动性的方法，根据作用原理不同，主要分为物理方法和化学方法两大类。物理法主要有加热法和掺稀油法，化学方法包括乳化法、微生物法以及加入化学原油降粘材料、降凝剂法等。在以上方法中，加入原油降粘材料是耗能少、成本低、无污染并且不需要后处理的方法之一，但存在降黏效果差、用量高、低温失活的缺点。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。
因此，作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种原油降粘材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种原油降粘材料的制备方法，其包括，
将载体碳材料分散在水中；
加入金属盐、碱；
加入还原剂，加热反应，得到原油降粘材料。
作为本发明所述原油降粘材料的制备方法的一种优选方案：所述金属盐由其水溶性盐中的一种或几种组分组成，所述水溶性盐包括硝酸盐、硫酸盐、氯化物；所述还原剂包括水合肼、硼氢化钠、抗坏血酸、柠檬酸钠中的一种。
作为本发明所述原油降粘材料的制备方法的一种优选方案：所述载体碳材料包括氧化石墨烯或C3N4；所述碱包括NaOH；所述金属盐包括钴盐、镍盐，所述钴盐包括硝酸钴、所述镍盐包括硝酸镍。
作为本发明所述原油降粘材料的制备方法的一种优选方案：所述金属盐：所述碱：水合肼的摩尔比为1：(1～3)：(0.5～1.5)，载体碳材料与金属盐中的金属单质的质量比为1：(7～11)。
作为本发明所述原油降粘材料的制备方法的一种优选方案：包括，
称取所述氧化石墨烯或C3N4分散在水中；
常温搅拌下，缓慢加入硝酸钴、硝酸镍和NaOH；加入水合肼，持续搅拌2～4h；
170～190℃反应10～15h得到所述原油降粘材料。
作为本发明的另一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供所述的方法制得的原油降粘材料。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：所述的方法制得的原油降粘材料，其中：所述原油降粘材料由45％单质Co、45％单质Ni、10％载体RGO组成。
作为本发明所述的原油降粘材料的一种优选方案：所述原油降粘材料能够作为原油降粘催化剂，所述原油降粘材料的用量为原油质量的0.5％。
作为本发明所述的原油降粘材料的一种优选方案：所述原油降粘材料作为原油降粘催化剂时，以甲苯为溶剂加入原油中，180℃反应12h进行降粘反应。
作为本发明所述的原油降粘材料的一种优选方案：所述原油降粘材料的降粘率达到94.8％。
本发明的有益效果：本发明中，金属镍与金属钴具有协同效应，降粘效率高，在加入量仅为原油总量的0.5wt％时降粘率也能达到94.8％，优于其他原油降粘材料；降粘过程温度低，工艺简单，易于操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为实施例2钴/石墨烯原油降粘材料图。
图2为镍/石墨烯原油降粘材料图。
图3为实施例1镍/钴/石墨烯原油降粘材料图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1：
原油降粘材料制备及使用过程如下：
(1)称取固含量为2.51％氧化石墨烯胶状物均匀分散在水中，所述氧化石墨烯胶状物中，氧化石墨烯含量为0.0075g；
(2)常温搅拌下，将0.17g Co(NO3)2·6H2O、0.17g Ni(NO3)2·6H2O和0.09g NaOH缓慢加入上述溶液中；
(3)向上述体系中加入50μL N2H4，持续搅拌3h；
(4)转移至高压反应釜中，180℃反应12h即可得到原油降粘材料；
(5)将所述原油降粘材料、188μL甲苯加入15g原油中，所述原油降粘材料占原油的质量百分数为0.5wt％，180℃反应12h进行降粘反应。
本实施例原油降粘材料由45％单质Co、45％单质Ni、10％载体RGO组成，其降粘效果如表1所示。
实施例2：
原油降粘材料制备及使用过程如下：
(1)称取固含量为2.51％氧化石墨烯胶状物均匀分散在水中，所述氧化石墨烯胶状物中，氧化石墨烯含量为0.0075g；
(2)常温搅拌下，将0.33g CoCl2·6H2O和0.09g NaOH缓慢加入上述溶液中；
(3)向上述体系中加入50μL N2H4，持续搅拌3h；
(4)转移至高压反应釜中，180℃反应12h即可得到原油降粘材料；
(5)将0.5％原油降粘材料、188μL甲苯加入15g原油中，180℃反应12h进行降粘反应。
该项实例原油降粘材料由90％单质Co、10％载体RGO组成，其降粘效果如表1所示。
实施例3：
原油降粘催化剂由50％单质Co和50％单质Ni组成，制备及使用过程如下：
(1)常温搅拌下，将0.17g Co(NO3)2·6H2O、0.17g Ni(NO3)2·6H2O和0.09g NaOH缓慢加入上述溶液中；
(2)向上述体系中加入50μL N2H4，持续搅拌3h；
(3)转移至高压反应釜中，180℃反应12h即可得到降粘催化剂；
(4)将0.5％降粘催化剂、171μL甲苯加入13.7g原油中，180℃反应12h进行降粘反应。
实施例4：
原油降粘催化剂由45％单质Co、45％单质Ni、10％载体C3N4组成，制备及使用过程如下：
(1)称取0.0075g C3N4均匀分散在水中；
(2)常温搅拌下，将0.17g CoSO4·7H2O、0.17g NiSO4·6H2O和0.09g NaOH缓慢加入上述溶液中；
(3)向上述体系中加入50μL N2H4，持续搅拌3h；
(4)转移至高压反应釜中，180℃反应12h即可得到降粘催化剂；
(5)将0.5％降粘催化剂、188μL甲苯加入15g原油中，180℃反应12h进行降粘反应。
该项实例降粘催化剂的降粘效果如表1所示。
表1实施例1～6催化剂处理后的降粘效果
注：石油平均相对分子质量根据GB/T 17282-2012通过黏度测量值估算得出。
从表1可看出，加入钴镍双组分金属盐降粘材料后，金属单质钴和镍产生了协同效应，提升了降粘效果，使降粘率提高。由45％单质Ni、45％单质Co、10％RGO组成时，降粘效果最佳，降粘率高达94.8％，远大于现有文献报道的其他原油降粘材料，并且本发明涉及的原油降粘材料用量少，即对原油的降粘效率高。
本发明提供的一种原油降粘材料的制备方法及原油降粘材料，采用水合肼还原方法，制备出石墨烯负载双金属单质镍和钴的复合物，对原油具有非常明显的催化降粘效果，具有用量少，实用性强，特别是在低温条件下，降粘效率高，为原油开采和输送提供有力的技术支持。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种原油降粘材料的制备方法，其特征在于：包括，
将载体碳材料分散在水中；
加入金属盐、碱；
加入还原剂，加热反应，得到原油降粘材料。
2.如权利要求1所述原油降粘材料的制备方法，其特征在于：所述金属盐由其水溶性盐中的一种或几种组分组成，所述水溶性盐包括硝酸盐、硫酸盐、氯化物；所述还原剂包括水合肼、硼氢化钠、抗坏血酸、柠檬酸钠中的一种。
3.如权利要求2所述原油降粘材料的制备方法，其特征在于：所述载体碳材料包括氧化石墨烯或C3N4；所述碱包括NaOH；所述金属盐包括钴盐、镍盐，所述钴盐包括硝酸钴、所述镍盐包括硝酸镍。
4.如权利要求2或3所述原油降粘材料的制备方法，其特征在于：所述金属盐：所述碱：水合肼的摩尔比为1：(1～3)：(0.5～1.5)，载体碳材料与金属盐中的金属单质的质量比为1：(7～11)。
5.如权利要求4所述原油降粘材料的制备方法，其特征在于：包括，
称取所述氧化石墨烯或C3N4分散在水中；
常温搅拌下，缓慢加入硝酸钴、硝酸镍和NaOH；加入水合肼，持续搅拌2～4h；
170～190℃反应10～15h得到所述原油降粘材料。
6.权利要求1～5任一所述的方法制得的原油降粘材料，其特征在于：所述原油降粘材料由45％单质Co、45％单质Ni、10％载体RGO组成。
7.如权利要求6所述的原油降粘材料，其特征在于：所述原油降粘材料能够作为原油降粘催化剂，所述原油降粘材料的用量为原油质量的0.5％。
8.如权利要求7所述的原油降粘材料，其特征在于：所述原油降粘材料作为原油降粘催化剂时，以甲苯为溶剂加入原油中，180℃反应12h进行降粘反应。
9.如权利要求7或8所述的原油降粘材料，其特征在于：所述原油降粘材料的降粘率达到94.8％。
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