CN112940178B - 一种可降解清水剂的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可降解清水剂的应用。所述可降解清水剂按照如下步骤的方法制备：在惰性气氛中，在引发剂存在的条件下，可聚合叔胺与可聚合伯胺和/或可聚合仲胺进行聚合反应，得到可聚合叔胺与可聚合伯胺和/或可聚合仲胺低聚物；再加入可降解扩链剂，升温后进行扩链反应，得到扩链低聚物；向扩链低聚物中加入阳离子化试剂，经反应即得。本发明采用的可降解型清水剂用于油田采出液处理，具有电荷补偿、击穿界面膜和反相聚集的能力，可作为油相清水剂、反相破乳剂、清水剂/絮凝剂、气浮选剂、老化油脱水剂单独使用，或与其它药剂复合使用；且能在热水中能够发生降解，处理聚驱采出水具有良好的除油率，且形成的含聚絮体具有自消解性。

Description

一种可降解清水剂的应用
技术领域
本发明涉及一种可降解清水剂的应用，属于油田开发领域。
背景技术
油田开发过程中，经地层孔隙、管线、泵、阀门以及突然脱气时造成的扰动，含水原油会形成油包水和水包油等复杂的、稳定性高的乳状液，特别是在三次采油技术应用后，乳状液的稳定性会更强。原油乳状液增大了液流的体积，降低了设备和管道的有效利用率，增加了输送过程中的动力消耗，引起金属管道、设备的结垢和腐蚀；增加了升温过程的燃料消耗。为实现油水高效分离，油回水，水回注，需要在工艺、设备、药剂方面采取一定的措施和手段。特别是对于聚驱采出液，工艺、设备方面需要采取“强化油系统、增级水系统、污油单独处理”的原则，进行流程再造；药剂方面研制高效的采出液处理药剂，结合“分级组合加药”系统化解决聚驱采出液处理难题：
(1)强化油系统。重视强化油系统处理能力，确保外输原油含水量，并减少脱出污水含油量，源头上减轻终端生产水处理压力和平台上水处理系统负荷，是采出液处理全系统的关键。
(2)增级水系统。水系统处理常规为三级处理，建议延长处理环节，优先使用可降解型清水剂，在特定情况下可配合非离子清水剂、阴离子清水剂、两性清水剂、阳离子清水剂等，采取分级组合加药，提升回注水水质，来提升油田开发效益。
(3)污油单独处理系统。污水系统处理过程中产生的污油，不打回原油处理系统，避免恶性循环，而是采取单独处理的方式。
发明内容
本发明的目的是提供一种可降解清水剂的应用，所述可降解清水剂能够在热水中能够发生降解，处理聚驱采出水具有良好的除油率，且形成的含聚絮体具有自消解性；本发明提供了可降解清水剂的应用场景与使用方式，可以高效解决油田采出液处理问题，并不会产生油泥。
所述可降解型清水剂可以用于油田采出液处理，具有电荷补偿、击穿界面膜和反相聚集的能力，可作为油相清水剂、反相破乳剂、清水剂/絮凝剂、气浮选剂、老化油脱水剂单独使用，或与其它药剂复合使用。
本发明可降解型清水剂作为油相清水剂、反相破乳剂单独使用或与破乳剂联合使用时，药剂使用浓度为50～200mg/L，最优使用浓度时80～120mg/L。
本发明可降解型清水剂作为清水剂/絮凝剂、气浮选剂单独使用或与非离子清水剂联合使用时，药剂使用浓度为150～400mg/L，最优使用浓度为200～350mg/L。
本发明可降解型清水剂作为老化油脱水剂单独使用或与非离子型破乳剂联合使用时，药剂使用浓度为300～1000mg/L，最优使用浓度为300～600mg/L。
本发明所涉及的可降解清水剂按照如下步骤的方法制备：
(1)在惰性气氛中，在引发剂存在的条件下，可聚合叔胺与可聚合伯胺和/或可聚合仲胺进行聚合反应，得到可聚合叔胺与可聚合伯胺和/或可聚合仲胺低聚物；
(2)向所述可聚合叔胺与可聚合伯胺和/或可聚合仲胺低聚物中加入可降解扩链剂，升温后进行扩链反应，得到扩链低聚物；
(3)向所述扩链低聚物中加入阳离子化试剂，经反应即得所述可降解清水剂。
其中，所述可聚合叔胺为N,N-二甲基丙烯酰胺、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中至少一种；
所述可聚合仲胺为二烯丙基胺；
所述可聚合伯胺为烯丙基伯胺。
步骤(1)中，所述可聚合叔胺与所述可聚合伯胺和/或可聚合仲胺的总质量可为聚合反应体系质量的10～70％；
所述可聚合叔胺与所述可聚合伯胺和/或可聚合仲胺的质量比范围可为51～59：1～9，优选59：1、57：3、55：5或51：9；
所述引发剂的加量可为所述可聚合叔胺与所述可聚合伯胺和/或可聚合仲胺的总质量的0.3％～0.8％；
所述引发剂为氧化-还原引发体系或偶氮引发体系；
所述聚合反应的温度为0～65℃，时间为2～12h。
步骤(1)中，所述聚合反应在极性有机溶剂中进行；
所述极性有机溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、吡啶或丙酮。
步骤(2)中，所述扩链反应的温度为50～75℃，时间为2～24h。
步骤(2)中，所述可降解扩链剂为官能度≥2的多丙烯酸酯类化合物或多丙烯酰胺类化合物；
所述多丙烯酸酯类化合物可为聚乙二醇二丙烯酸酯、四丙烯酸异戊四酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二丙烯酸1,6-己二醇酯、二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二丙烯酸二乙二醇酯和二丙二醇二丙烯酸酯中任一种；
所述多丙烯酰胺类化合物可为N,N′-乙烯基双丙烯酰胺。
步骤(2)中，所述可降解扩链剂与所述可聚合叔胺与可聚合伯胺和/或可聚合仲胺低聚物中仲胺基团的摩尔比可为0.04～0.3：1，优选0.1～0.14：1、0.1：1、0.13：1或0.14：1；
步骤(3)中，所述阳离子化试剂为HCl气体、无水甲酸或乙酸等；
所述阳离子化试剂与所述扩链低聚物中叔胺基团的摩尔比为0.3～0.8：1，优选0.6：1；
所述反应的温度为50～75℃，时间为1～24h。
本发明采用的可降解型清水剂用于油田采出液处理，具有电荷补偿、击穿界面膜和反相聚集的能力，可作为油相清水剂、反相破乳剂、清水剂/絮凝剂、气浮选剂、老化油脱水剂单独使用，或与其它药剂复合使用；且能在热水中能够发生降解，处理聚驱采出水具有良好的除油率，且形成的含聚絮体具有自消解性。
附图说明
图1为海上采出液处理工艺流程图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中，除油率、可降解清水剂热水降解性和含聚絮体自消解性分别按照下述方法测定：
(1)除油率的测定
油田污水取自国内某注聚油田，采出水含油量为8210mg/L，产出聚合物浓度为105mg/L。清水剂评价实验如下：取100ml聚驱采出水倒入烧杯中，60℃下保温10min后加入350ppm的清水剂，搅拌1min，静置5min后下层水样测定水中含油量。计算除油率。
除油率＝(初始含油量-处理后含油量)/初始含油量×100％。
(2)表观粘度降低率的测定
取10g可降解清水剂乙醇溶液与10g纯水混合，加热至65℃，保温2h，采用布氏粘度计测定保温前后的表观粘度，利用溶液保温2h后表观粘度降低率反应可降解性。
(3)絮团消失时间的测定
含聚油泥形成的主要原因是清水与驱油用聚合物(HPAM)相互作用形成了水不溶聚电解质复合物絮团，若该絮团能自消解，则含聚油泥会自消解。配制浓度为500mg/L的驱油用聚合物(HPAM)水溶液，向其中加入可降解清水剂(500mg/L)，形成聚电解质复合物絮团，加热至65℃，记录絮团消失时间。
实施例1、可降解清水剂的制备
首先，称取57g N,N-二甲基丙烯酰胺、3g二烯丙基胺和40g乙醇加入至反应器中，升温至55℃，通入氮气30min后加入0.3g引发剂偶氮二异丁腈反应8h，得到N,N-二甲基丙烯酰胺与二烯丙基胺低聚物乙醇溶液；接着，加入1.24g聚乙二醇二丙烯酸酯(平均分子为400mol/g，其摩尔数与低聚物中仲胺基团的摩尔数之比为0.1：1)，升温至70℃，反应2h得到扩链低聚物；最后，加入15.9g无水甲酸(其摩尔数与扩链低聚物中叔胺基团的摩尔数之比为0.6：1)，70℃下反应1h后得到可降解清水剂1。
实施例2、可降解清水剂的制备
首先，称取57g N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、3g二烯丙基胺和40g乙醇加入至反应器中，升温至55℃，通入氮气30min后加入0.3g引发剂叔丁基过氧化氢反应8h，得到N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺与二烯丙基胺低聚物乙醇溶液；接着，加入1.24g聚乙二醇二丙烯酸酯(平均分子为400mol/g，其摩尔数与低聚物中仲胺基团的摩尔数之比为0.1：1)，升温至70℃，反应2h得到扩链低聚物；最后，加入9.25无水甲酸(其摩尔数与扩链低聚物中叔胺基团的摩尔数之比为0.6：1)，70℃下反应1h后得到可降解清水剂2。
实施例3、可降解清水剂的制备
首先，称取57g甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、3g二烯丙基胺和40g乙醇加入至反应器中，升温至55℃，通入氮气30min后加入0.3g引发剂偶氮二异丁腈反应8h，得到N,N-二甲基丙烯酰胺与二烯丙基胺低聚物乙醇溶液；接着，加入1.24g聚乙二醇二丙烯酸酯(平均分子为400mol/g，其摩尔数与低聚物中仲胺基团的摩尔数之比为0.1：1)，升温至70℃，反应2h得到扩链低聚物；最后，加入10g无水甲酸，其摩尔数与扩链低聚物中叔胺基团的摩尔数之比为0.6：1，70℃下反应1h后得到可降解清水剂3。
实施例4、可降解清水剂的制备
首先，称取55g N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、5g二烯丙基胺和40g乙醇加入至反应器中，升温至55℃，通入氮气30min后加入0.3g引发剂偶氮二异丁腈反应8h，得到N,N-二甲基丙烯酰胺与二烯丙基胺低聚物乙醇溶液；接着，加入2.06g二缩三丙二醇二丙烯酸酯(其摩尔数与低聚物中仲胺基团的摩尔数之比为0.13：1)，升温至70℃，反应2h得到扩链低聚物；最后，加入8.93g无水甲酸，其摩尔数与扩链低聚物中叔胺基团的摩尔数之比为0.6：1，70℃下反应1h后得到可降解清水剂4。
实施例5、可降解清水剂的制备
首先，称取51g N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、9g二烯丙基胺和40g乙醇加入至反应器中，升温至55℃，通入氮气30min后加入0.3g引发剂偶氮二异丁腈反应8h，得到N,N-二甲基丙烯酰胺与二烯丙基胺低聚物乙醇溶液；接着，加入3.71g三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，升其摩尔数与低聚物中仲胺基团的摩尔数之比为0.14：1，温至70℃，反应2h得到扩链低聚物；最后，加入8.28g无水甲酸，其摩尔数与扩链低聚物中叔胺基团的摩尔数之比为0.6：1，70℃下反应1h后得到可降解清水剂6。
实施例1-5制备的清水剂的性能评价结果见表1。
表1可降解清水剂1-5的效果
Figure BDA0002931208970000051
由表1中的数据可以看出，通过上述方法制备的可降解清水剂均有较高的除油效率和较快的絮团降解速度，其中尤以可降解清水剂5性能最优。
实施例6、作为油相清水剂/反相破乳剂与破乳剂联合使用
在图1的加药点1处加入破乳剂(聚醚)80mg/L，可降解清水剂1(作为油相清水剂/反相破乳剂)加入80mg/L，加入含聚采出液来液中，来液含聚浓度100mg/L，含水80％～85％。处理后脱出水含油量与不加油相清水剂的比，除油率50％以上。
实施例7、作为油相清水剂单独使用
在图1的加药点2处，可降解清水剂2(作为油相清水剂/反相破乳剂)加入80mg/L，加入含聚采出液来液中，来液含聚浓度100mg/L，含水80％～85％。处理后脱出水含油量与不加油相清水剂的比，除油率50％以上。
实施例8、作为预除油剂单独使用
在图1的加药点3处，可降解清水剂3作为(预除油剂)加入200mg/L，加入含聚污水中，来液含聚浓度100mg/L，含油大于2％。处理后除油率85％以上。
实施例9、作为水相清水剂单独使用
在图1的加药点4处，可降解清水剂4(作为水相清水剂)加入350mg/L，加入含聚污水中，来液含聚浓度100ppm，含油大于2％。处理后含油量降至300mg/L以下。
实施例10、作为水相清水剂与非离子型清水剂组合使用
在图1的加药点3处，非离子型清水剂(聚醚)200mg/L，加入含聚污水中，来液含聚浓度100ppm，含油大于2％。药剂加入后含有降至3000mg/L，再在加药点4处，加入可降解清水剂5(作为水相清水剂)，加入量150mg/L，来液含聚浓度100ppm，处理后含油量降至300mg/L以下。
实施例11、作为气浮选剂使用
在图1的加药点5处，加入可降解清水剂2(作为气浮选剂使用)，加入量150mg/L，来液含聚浓度100ppm，处理后含油量降至100mg/L以下。
实施例12、作为老化油脱水剂单独使用
在图1的加药点6处，加入可降解清水剂1(老化油脱水剂)，加入量600mg/L，来液油相体积分数60～70％，水相体积分数30～40％。重力沉降后，输出油含水降至9～10％，回注水含油30mg/L以下。

Claims (1)

1.可降解清水剂在处理聚驱采出水中的应用；
所述可降解清水剂作为油相清水剂、反相破乳剂、清水剂/絮凝剂、气浮选剂或老化油脱水剂单独使用，或与其它药剂复合使用；
当所述可降解型清水剂作为油相清水剂或反相破乳剂单独使用，或与破乳剂联合使用时，药剂使用浓度为50～200mg/L；
所述可降解型清水剂作为清水剂/絮凝剂或气浮选剂单独使用，或与非离子清水剂联合使用时，药剂使用浓度为150～400mg/L；
所述可降解型清水剂作为老化油脱水剂单独使用或与非离子型破乳剂联合使用时，药剂使用浓度为300～1000mg/L；
所述可降解清水剂按照如下步骤的方法制备：
(1)在惰性气氛中，在引发剂存在的条件下，可聚合叔胺与可聚合伯胺和/或可聚合仲胺进行聚合反应，得到可聚合叔胺与可聚合伯胺和/或可聚合仲胺低聚物；
所述可聚合叔胺为N,N-二甲基丙烯酰胺、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中至少一种；
所述可聚合仲胺为二烯丙基胺；
所述可聚合伯胺为烯丙基伯胺；
所述可聚合叔胺与所述可聚合伯胺和/或可聚合仲胺的总质量为聚合反应体系质量的10～70％；
所述可聚合叔胺与所述可聚合伯胺和/或可聚合仲胺的质量比范围为51～59：1～9；
所述引发剂的加量为所述可聚合叔胺与所述可聚合伯胺和/或可聚合仲胺的总质量的0.3％～0.8％；
所述引发剂为氧化-还原引发体系或偶氮引发体系；
所述聚合反应的温度为0～65℃，时间为2～12h；
所述聚合反应在极性有机溶剂中进行；
所述极性有机溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、吡啶或丙酮；
(2)向所述可聚合叔胺与可聚合伯胺和/或可聚合仲胺低聚物中加入可降解扩链剂，升温后进行扩链反应，得到扩链低聚物；
所述扩链反应的温度为50～75℃，时间为2～24h；
所述可降解扩链剂为官能度≥2的多丙烯酸酯类化合物；
所述多丙烯酸酯类化合物为聚乙二醇二丙烯酸酯、四丙烯酸异戊四酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二丙烯酸1,6-己二醇酯、二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二丙烯酸二乙二醇酯和二丙二醇二丙烯酸酯中任一种；
所述可降解扩链剂与所述可聚合叔胺与可聚合伯胺和/或可聚合仲胺低聚物中仲胺基团的摩尔比为0.04～0.3：1；
(3)向所述扩链低聚物中加入阳离子化试剂，经反应即得所述可降解清水剂；
所述阳离子化试剂为HCl气体、无水甲酸或乙酸；
所述阳离子化试剂与所述扩链低聚物中叔胺基团的摩尔比为0.3～0.8：1；
所述反应的温度为50～75℃，时间为1～24h。
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