CN113122215B - 一种用于稠油降粘的油溶性降粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一方面公开了一种用于稠油降粘的油溶性降粘剂，包括以质量分数计的以下组分：渗透剂28‑35％、稳定剂6.0‑8.5％、吸附剂1.0‑1.5％，非芳香烃溶剂55.5‑65.0％。本发明还公开了上述用于稠油降粘的油溶性降粘剂的制备方法。该油溶性稠油降粘剂可在低加剂量条件下对稠油实现降粘，同时不含对下游加工有影响的有机氯，不存在后续破乳脱水的问题，其不仅适用于普通稠油，而且适用于特稠油和超稠油的降粘。
Description
技术领域
本发明涉及用于稠油降粘的油溶性降粘剂，尤其涉及一种用于稠油管输和开采的掺稀降粘过程的油溶性降粘剂及其制备方法。
背景技术
随着石油资源的日益枯竭，稠油资源正在被越来越多地重视和利用。世界稠油资源非常丰富，中国、俄罗斯以及北美洲的稠油资源矿藏储量巨大，我国的重质油田数目巨大，在中国的大庆、胜利两大原油生产基地，稠油产量已占原油总产量的11％。如何安全有效地开采稠油资源，确保稠油资源价值的完全实现，既关系到我国的经济发展和社会稳定，也有利于低碳环保和节能减排等可持续发展要求的顺利实现。
由于稠油富含大量的胶质、沥青质和固态烃，而胶质和沥青质的分子量大并且极性很强，分子间易形成氢键，使得分子之间有很强的内聚力，导致稠油在流动时由于较大的内摩擦力，使其在温度较低时，无法流动。这一系列的原因，造成了稠油密度大、粘度高、流动性差等特点，从而造成了开采和运输稠油的困难。
现有的降低稠油粘度的方法有加热降粘、乳化降粘、掺稀降粘和添加油溶性降粘剂降粘等。加热降粘技术相对成熟，但耗能过大，成本过高，不够经济，且一旦停止加热可能会发生管道堵塞；乳化降粘成本较低，效果相对较好，但不适用于含水量低或不含水油井，引入水后会发生增粘的现象，而且在管输过程中一旦破乳就会堵塞管道，还存在着后期破乳困难及废水处理等问题；掺稀降粘对稀油需量高，降低了稀油品质增加炼化成本；添加油溶性降粘剂降粘，既可以降低稠油粘度，成本也相对较低，而且不存在污水处理难题，是发展前景最好的降粘方法。
油溶性降粘剂是一种油溶性物质，可以直接添加，具有降粘效果好、工艺简单、无需后处理等优点，已经越来越多受到油田的广泛关注。油溶性降粘剂分子可以通过与胶质、沥青质形成氢键拆散沥青质胶质聚集体结构，从而降低稠油的结构粘度。
综上所述，针对稠油的各种特点，研究油溶性降粘剂组成对降粘效果的影响和开发高效的油溶性降粘剂具有很大理论及经济意义，也是解决稠油在开采与运输过程中遇到的问题的重要途径。目前国内外主要油溶性降粘基本上可归结为两类：一类是缩合物型；另一类是不饱和单体的均聚物或共聚物，在使用过程中往往需掺入大量溶剂，同时纯剂加量高(3000ppm-50000ppm)，致使成本高，无法进行规模化应用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种降粘效果好、低加剂量、低成本的油溶性稠油降粘剂，该油溶性稠油降粘剂可在低加剂量条件下对稠油实现降粘，同时不含对下游加工有影响的有机氯，不存在后续破乳脱水的问题，其不仅适用于普通稠油，而且适用于特稠油和超稠油的降粘。另一目的是提供一种制备上述用于稠油降粘的油溶性降粘剂的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于稠油降粘的油溶性降粘剂，包括以质量分数计的以下组分：渗透剂28-35％、稳定剂6.0-8.5％、吸附剂1.0-1.5％，非芳香烃溶剂55.5-65.0％。
可选地，根据本发明的用于稠油降粘的油溶性降粘剂，所述渗透剂为长碳链脂肪酸。
可选地，根据本发明的用于稠油降粘的油溶性降粘剂，所述长碳链脂肪酸为十六烷酸、十六碳-顺-9-烯酸、十八烷酸、十八烯酸、十八碳三烯酸、二十烷酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸中的一种或几种。
可选地，根据本发明的用于稠油降粘的油溶性降粘剂，所述稳定剂为乙酸乙酯或醋酸戊酯。
可选地，根据本发明的用于稠油降粘的油溶性降粘剂，所述吸附剂为改性ZnO纳米粒子或改性CaO纳米粒子。
可选地，根据本发明的用于稠油降粘的油溶性降粘剂，所述吸附剂的粒径为10-30nm。
可选地，根据本发明的用于稠油降粘的油溶性降粘剂，所述非芳香烃溶剂为棕榈油、橄榄油、油菜籽油、大豆油、向日葵油、亚麻籽油、棉籽油中的一种或几种。
另一方面，本发明还提供了上述用于稠油降粘的油溶性降粘剂的制备方法，包括以下步骤：
将渗透剂、稳定剂、吸附剂和非芳香烃溶剂按照配比放入反应釜中，搅拌，使组合物中的组分融合、反应；
反应结束后，静置、冷却至室温，得到所述稠油降粘剂。
可选地，根据本发明的用于稠油降粘的油溶性降粘剂，反应釜温度控制在50℃-60℃，搅拌速度为1000rpm-1500rpm，搅拌时间为1h-1.5h。
本发明提供的用于稠油降粘的油溶性降粘剂具有以下优点：
(1)该降粘剂可以使超稠油粘度降低80％以上，对于不同原油性质(普通稠油、特超稠油等)、不同含水(0-40％)的原油，均具有较好的降粘性。
(2)与传统的分散、稀释方法不同，本发明的降粘剂通过渗透剂破坏沥青质分子间的氢键作用而对稠油的流变性产生影响、吸附剂通过吸附破坏沥青质分子的聚集，来实现降粘，降粘剂加入量少(200-800ppm，现有技术降粘剂用量需3000ppm-50000ppm)。
(3)本发明的降粘剂不依赖于芳香族溶剂，体系更加环保。
(4)不含有机氯，对下游炼化工艺无危害，即对系统后续原油脱水和水质处理均不产生影响。
(5)制备油溶性降粘剂的方法简单、易操作，适于工业化生产和现场应用。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式对本发明作进一步的描述。
一方面，本发明提供了一种用于稠油降粘的油溶性降粘剂，包括以质量分数计的以下组分：渗透剂28-35％、稳定剂6.0-8.5％、吸附剂1.0-1.5％，非芳香烃溶剂55.5-65.0％。
具体地，所述渗透剂为长碳链脂肪酸，例如可以是诸如为十六烷酸、十六碳-顺-9-烯酸、十八烷酸、十八烯酸、十八碳三烯酸、二十烷酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸中的一种或几种。本申请的油溶性降粘剂采用廉价易得且对环境无污染的长碳链脂肪酸部分替代了现有降粘剂主剂中价格昂贵的有机高级脂肪酸酯，降低体系成本，经济实用、价格低廉。
所述稳定剂为乙酸乙酯或醋酸戊酯。通过添加稳定剂，能够使本发明的油溶性降粘剂显著提高对温度变化的抗性，能够在高温稠油中保持降粘效率，并且显著降低了稠油降粘中降粘剂的添加比例。
所述吸附剂为改性ZnO纳米粒子或改性CaO纳米粒子。进一步优选地，改性ZnO、改性CaO纳米粒子粒径范围为10-30nm。其中，所述改性ZnO、改性CaO纳米粒子主要采用气流粉碎--表面改性一体化工艺制备得到，即，将纳米ZnO、纳米CaO与十八烷酸在高混机中混合均匀以后，在流化床气流粉碎机中完成纳米ZnO、CaO的超细粉碎和表面改性。
所述非芳香烃溶剂为棕榈油、橄榄油、油菜籽油、大豆油、向日葵油、亚麻籽油、棉籽油中的一种或几种，可以是上述油脂加工过程的毛油。现有降粘剂中的溶剂大多为例如甲苯、二甲苯等芳香族溶剂，本发明将溶剂替换为非芳香族溶剂，制得的产品以及整个制备过程更加环保。
另一方面，本发明还提供了上述用于稠油降粘的油溶性降粘剂的制备方法，包括以下步骤：
将渗透剂、稳定剂、吸附剂和非芳香烃溶剂按照配比放入反应釜中，搅拌，使组合物中的组分融合、反应；
反应结束后，静置、冷却至室温，得到所述稠油降粘剂。
优选地，将反应釜温度控制在50℃-60℃，搅拌速度为1000rpm-1500rpm，搅拌时间为1h-1.5h。
上述制备方法简单、易操作，在50-60℃条件下搅拌混匀即可，适于工业化生产和现场应用。
为了具体的描述本发明，申请人通过以下示例对本申请的用于稠油降粘的油溶性降粘剂及其制备方法进行说明。应当理解的是，下述具体的实施例仅作为本发明的具体实现方式的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。
实施例1
本实施例的油溶性降粘剂的组成如表1所示。
本实施例的油溶性降粘剂的制备方法：
将20g十八烷酸、12g二十二碳六烯酸、7g乙酸乙酯、1g改性ZnO纳米粒子、45g棕榈油毛油、15g油菜籽油毛油放入反应釜中，温度控制在50℃-60℃，1000rpm条件下搅拌1h-1.5h，静置、冷却至室温，所得的物料即为所述的油溶性降粘剂A1。
实施例2-6
实施例2至实施例6中油溶性降粘剂的组成如表1所示。制备方法与实施例1相同，区别仅在于对渗透剂、稳定剂、吸附剂和非芳香烃溶剂所采用的具体物质以及配比按照表1进行相应调整，由此制得油溶性降粘剂A2-A6。
表1实施例组分配比
对比例1
本对比例的油溶性降粘剂的组成如表2所示。
本对比例的油溶性降粘剂的制备方法：
将30g甲酸甲酯、50g丙烯酸丁酯、20g邻苯二甲酸二丁酯放入反应釜中，温度控制在50℃-60℃，1000rpm条件下搅拌1h～1.5h，静置、冷却至室温，所得的物料即为所述的油溶性降粘剂B1。
对比例2
本对比例的油溶性降粘剂的组成如表2所示。制备方法：
先用74.5g甲苯溶解3.125g丙烯酸十八酯，然后依次加入18.25g生物柴油和3.125g苯乙烯，再加入引发剂0.5g偶氮二异丁腈，在80℃的温度以及氮气保护下，反应8小时，由此制得油溶性降粘剂B2。
表2对比例组分配比
本申请的油溶性降粘剂对于不同原油性质(普通稠油、特超稠油等)、不同含水(0-40％)的原油，均具有较好的降粘性。为了更好地说明本申请油溶性降粘剂的降粘效果，申请人对上述实施例1-6制备的油溶性降粘剂以及对比例1-2制备的油溶性降粘剂对于不同原油的降粘效果进行测试。其中，稠油样品分别取自塔河油田的TH12149、TH10335井，胜利油田埕南91-P1、CJC38-X76井，河南春光油田10 2-6-11H、2-8-10Hb井。
下述测试例中采用的测定方法如下：
室温下将本发明实施例1-6以及对比例1-2的油溶性降粘剂加入稠油中，降粘剂加量为下表3所示，将降粘剂加入到80℃预热30min的超稠油中，用玻璃棒搅拌均匀，采用Brookfield DV-11+Pro型(美)旋转黏度仪测定体系50℃时的粘度，并按照下式计算降粘率。
式中，
降粘率；μ1：加入降粘剂之后原油粘度；μ2：原油粘度。
具体测试结果如下表3所示。
表3实施例与对比例制得的降粘剂对胜利油田稠油的降粘效果
通过表3的数据可以看出，本发明实施例1-6制备得到的油溶性降粘剂使超稠油粘度降低80％以上，对于不同原油性质(普通稠油、特超稠油等)、不同含水(0～40％)的原油，均具有较好的降粘性。而且，相对于对比例的测试结果可以看出，在实现相近降粘效果的情况下，本发明的油溶性降粘剂添加量明显较低，对稠油的降粘效果优异。
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。单词第一、第二以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。
Claims (4)
1.一种用于稠油降粘的油溶性降粘剂，包括以质量分数计的以下组分：渗透剂28-35%、稳定剂6.0-8.5%、吸附剂1.0-1.5%，非芳香烃溶剂55.5-65.0%；
所述渗透剂为十六烷酸、十六碳-顺-9-烯酸、十八烷酸、十八烯酸、十八碳三烯酸、二十烷酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸中的一种或几种；
所述稳定剂为乙酸乙酯或醋酸戊酯；
所述吸附剂为改性ZnO纳米粒子或改性CaO纳米粒子；
所述非芳香烃溶剂为棕榈油、橄榄油、油菜籽油、大豆油、向日葵油、亚麻籽油、棉籽油中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的用于稠油降粘的油溶性降粘剂，其中，所述吸附剂的粒径为10-30nm。
3.一种权利要求1或2所述的用于稠油降粘的油溶性降粘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将渗透剂、稳定剂、吸附剂和非芳香烃溶剂按照配比放入反应釜中，搅拌，使组合物中的组分融合、反应；
反应结束后，静置、冷却至室温，得到所述用于稠油降粘的油溶性降粘剂。
4.根据权利要求3所述的用于稠油降粘的油溶性降粘剂的制备方法，其中，反应釜温度控制在50℃-60℃，搅拌速度为1000rpm-1500rpm，搅拌时间为1h-1.5h。
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