CN112079954B - 一种co2增溶原油降粘剂及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

一种CO2增溶原油降粘剂及制备方法和应用，尤其涉及一种可以同时增强CO2在原油中溶解、降低原油粘度的降粘剂及其制备方法。所述CO2增溶原油降粘剂由1‑丙烯酰氧基‑2‑吡咯烷酮、乙基烯丙基醚、4‑乙烯基苯甲酸甲酯三种单体进行共聚制备而得。该CO2增溶原油降粘剂通过伴注方式随CO2注入地层后，可同时增强CO2在原油中的溶解和降低原油的粘度，降低原油与CO2最小混相压力，从而增强原油的流动性，达到提高原油采收率的目的。

Description

一种CO2增溶原油降粘剂及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及原油开采领域，尤其涉及一种CO2增溶原油降粘剂及制备方法和应用。
背景技术
原油的开采可分为三大阶段。利用油藏自身的天然能量进行开采原油的方法称为一次采油，其采收率一般小于20％。利用人工方式向油藏注水补充油层能量，以提高原油采出量的方法称为二次采油，此方法可使原油采收率提高至30％～40％，仍有60％～70％的原油未被开采，所以三次采油的研究与应用具有重大的经济价值。向油层注入化学剂或气体溶剂以继续开采剩余在油藏中的原油的方法称为三次采油。三次采油可大致分为化学驱、气驱、热力驱、微生物采油。其中，气驱又可细分为CO2混相驱、烃类混相及其它气体混相驱。随着油田开发程度的深入，高粘度、低渗透的难采稠油油藏的开采逐渐受到重视。但是现有的驱油技术并不能完全对难采稠油适用，所以对三次采油进行深入研究，以提高其对不同油藏的适用性具有相当的意义。
在众多提高采收率的技术手段中，CO2驱和化学降粘法在近几年来得到了显著发展。CO2驱的原理是将一定压力的CO2注入油井中，利用其可与原油混溶的性质，使原油体积膨胀，降低其密度与粘度，提高流动性，以提高采收率。化学降粘法则是在采油中向油井注入降粘剂，利用其可破坏稠油中沥青质与胶质之间平面重叠堆积结构的性质，以分散沥青与胶质，从而降低稠油的粘度，提高流动性，以提高采收率。现有实验表明，对于大多数原油储层，单独使用CO2驱或化学降粘法在稠油开采中效果均不理想，原因在于CO2在大多数原油的溶解性差，因此发明一种能够增强CO2在原油中溶解的化学剂有着现实的必要和应用的前景。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种CO2增溶原油降粘剂及制备方法和应用，所述CO2增溶原油降粘剂通过伴注方式随CO2注入地层后，可同时增强CO2在原油中的溶解和降低原油的粘度，降低原油与CO2最小混相压力，从而增强原油的流动性，达到提高原油采收率的目的。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种CO2增溶原油降粘剂，所述CO2增溶原油降粘剂由1-丙烯酰氧基-2-吡咯烷酮、乙基烯丙基醚、4-乙烯基苯甲酸甲酯三种单体进行共聚制备而得，化学结构式如下：
Figure BDA0002682737440000021
其中，式中X、Y、Z为聚合度，X为20～300，Y为20～500，Z为20～400。
所述CO2增溶原油降粘剂的分子量为1000～100000。
所述CO2增溶原油降粘剂的制备方法，包括以下步骤：
1)分别将三种单体1-丙烯酰氧基-2-吡咯烷酮、乙基烯丙基醚、4-乙烯基苯甲酸甲酯溶于甲醇中并混合，然后持续通氮气以营造保护气氛，最后加入引发剂的甲醇溶液；
2)物料注入完毕后，进行搅拌并加热温度升高至40～60℃，反应一定时间后，加入醌类阻聚剂终止聚合反应，持续一定时间后冷却至室温；
3)反应完成后旋蒸除去甲醇，得到粗产物，后溶于丙酮，除去未反应的单体，干燥即可得到共聚产物。
本发明中，1-丙烯酰氧基-2-吡咯烷酮、乙基烯丙基醚、4-乙烯基苯甲酸甲酯和引发剂的质量比为1～5:5～10:2～20:0.05～0.2。
在步骤1)中，所述引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰中的至少一种。
在步骤2)中，所述醌类阻聚剂包括四氯苯醌、对苯醌、萘醌中的至少一种。
在步骤2)中，按质量百分数计，所述醌类阻聚剂与三种单体质量总和的比值为0.05wt％～0.2wt％。
在步骤2)中，加热反应的时间为0.5～2h，加入醌类阻聚剂终止聚合反应的持续时间为10～60min。
所述CO2增溶原油降粘剂的应用：所述CO2增溶原油降粘剂通过伴注方式随CO2注入地层后增强CO2在原油中的溶解能力，同时降低原油粘度及原油CO2最小混相压力。
所述伴注方式注入的CO2增溶原油降粘剂，其用量按质量计为驱油使用CO2总量的0.5％～20％。
相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：
1、本发明提供的一种CO2增溶原油降粘剂，原料获取容易，且制备流程简单。
2、本发明提供的一种CO2增溶原油降粘剂，可以同时增强CO2在原油中的溶解，降低原油的粘度，从而达到提高稠油采收率的目的。
3、本发明提供的一种CO2增溶原油降粘剂具有用量少、增强CO2溶解于原油效果明显、降粘率高的优点，适用于稠油的开采应用。
附图说明
图1为不同降粘剂添加量下CO2与原油最小混相压测试结果；
图2为不同降粘剂添加量下二氧化碳在原油中质量百分比测试结果。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。
实施例1
分别将3.34份1-丙烯酰氧基-2-吡咯烷酮、10份乙基烯丙基醚、16.66份4-乙烯基苯甲酸甲酯溶于甲醇中，依次倒入三口烧瓶中，持续通氮气以营造保护气氛；将0.15份偶氮二异庚腈溶于甲醇，搅拌至完全溶解后加入至三口烧瓶中，随后磁力搅拌器加热温度升高至50℃，反应1h，后加入0.08份对苯醌以终止聚合反应，持续30min后冷却至室温，分离提纯后即可得到共聚产物。
降粘剂添加前后原油粘度及降粘率测试：利用旋转粘度计测试所配制的CO2增溶原油降粘剂对胜利油田原油的降粘效果。分别测试80℃下原油的粘度、降粘剂添加量为原油质量1％后原油粘度，并以此计算降粘率。测试结果见表1。可以看出，随着降粘剂的加入，原油粘度大幅度降低，表明降粘剂可以有效降低原油的粘度，增强其流动性。
表1
Figure BDA0002682737440000031
实施例2
如实施例1所述的降粘剂的制备方法及其测试方法，不同之处在于降粘剂添加量为原油质量的3％。测试结果见表1。
实施例3
如实施例1所述的降粘剂的制备方法及其测试方法，不同之处在于降粘剂添加量为原油质量的5％。测试结果见表1。
实施例4
如实施例1所述的降粘剂的制备方法及其测试方法，不同之处在于降粘剂添加量为原油质量的7％。测试结果见表1。
实施例5
如实施例1所述的降粘剂的制备方法及其测试方法，不同之处在于降粘剂添加量为原油质量的9％。测试结果见表1。
实施例6
所用降粘剂与实施例1一致。CO2与原油的最小混相压为原油与CO2在一定温度下达到完全互溶的最小压力，可以表征CO2与原油的互溶性。利用高温高压相平衡仪，在40℃下通过逐渐升高压力的方法，分别测试所述降粘剂添加量占二氧化碳总质量的0％、1％、3％、5％、7％、9％下，CO2与胜利油田原油的最小混相压。测试结果见图1。可以看出，随着降粘剂的加入，CO2与原油最小混相压得以降低，表明降粘剂可有效地促进CO2与原油的互溶。
实施例7
所用降粘剂与实施例1一致。利用高温高压相平衡仪，测试60℃、15MPa条件下，不同降粘剂添加量下CO2在胜利油田原油中的质量百分比。测试结果见图2。
由上述结果可知，本发明CO2增溶原油降粘剂不仅可以降低原油粘度，也可以增强CO2在原油中的溶解能力，且用量较小，可以用于三次采油领域。
实施例8
分别将5份1-丙烯酰氧基-2-吡咯烷酮、8份乙基烯丙基醚、20份4-乙烯基苯甲酸甲酯溶于甲醇中，依次倒入三口烧瓶中，持续通氮气以营造保护气氛；将0.2份偶氮二异丁腈溶于甲醇，搅拌至完全溶解后加入至三口烧瓶中，随后磁力搅拌器加热温度升高至60℃，反应1.5h，后加入0.05份四氯苯醌以终止聚合反应，持续60min后冷却至室温，分离提纯后即可得到共聚产物。

Claims (10)

1.一种CO2增溶原油降粘剂，其特征在于：所述CO2增溶原油降粘剂由1-丙烯酰氧基-2-吡咯烷酮、乙基烯丙基醚、4-乙烯基苯甲酸甲酯三种单体进行共聚制备而得，化学结构式如下：
Figure FDA0002682737430000011
其中，式中X、Y、Z为聚合度，X为20～300，Y为20～500，Z为20～400。
2.如权利要求1所述的一种CO2增溶原油降粘剂，其特征在于：所述CO2增溶原油降粘剂的分子量为1000～100000。
3.权利要求1～2任一项所述的一种CO2增溶原油降粘剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)分别将三种单体1-丙烯酰氧基-2-吡咯烷酮、乙基烯丙基醚、4-乙烯基苯甲酸甲酯溶于甲醇中并混合，然后持续通氮气以营造保护气氛，最后加入引发剂的甲醇溶液；
2)物料注入完毕后，进行搅拌并加热温度升高至40～60℃，反应一定时间后，加入醌类阻聚剂终止聚合反应，持续一定时间后冷却至室温；
3)反应完成后旋蒸除去甲醇，得到粗产物，后溶于丙酮，除去未反应的单体，干燥即可得到共聚产物。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于1-丙烯酰氧基-2-吡咯烷酮、乙基烯丙基醚、4-乙烯基苯甲酸甲酯和引发剂的质量比为1～5:5～10:2～20:0.05～0.2。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，所述引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰中的至少一种。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在步骤2)中，所述醌类阻聚剂包括四氯苯醌、对苯醌、萘醌中的至少一种。
7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：按质量百分数计，所述醌类阻聚剂与三种单体质量总和的比值为0.05wt％～0.2wt％。
8.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，加热反应的时间为0.5～2h，加入醌类阻聚剂终止聚合反应的持续时间为10～60min。
9.权利要求1～2任一项所述的一种CO2增溶原油降粘剂或权利要求3～8任一项所述制备方法制备的CO2增溶原油降粘剂的应用，其特征在于：所述CO2增溶原油降粘剂通过伴注方式随CO2注入地层后增强CO2在原油中的溶解能力，同时降低原油粘度及原油CO2最小混相压力。
10.如权利要求9所述的应用，其特征是：所述伴注方式注入的CO2增溶原油降粘剂，其用量按质量计为驱油使用CO2总量的0.5％～20％。
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