CN113481026A - 一种用于稠油的低温破乳剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于稠油集输技术领域的添加剂，具体涉及一种用于稠油的低温破乳剂及其制备方法。该破乳剂是由含氢硅油和甲基封端的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚在催化剂的作用下反应生成。所述的含氢硅油和甲基封端的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚的摩尔比为1:0.1‑1，优选为1:0.5‑0.7。该破乳剂具有合成工艺简单，成本低廉，适应性强，低温破乳率高的特点，该破乳剂在温度50℃以上时，浓度为50ppm时对油田稠油油藏采出液的破乳率达到98.5％以上。同时本发明的低温破乳剂的原料来源广泛，合成工艺简单，适应性强，用量少，可满足环境保护和油田发展的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于稠油集输技术领域的添加剂，具体涉及一种用于稠油的低温破乳剂及其制备方法。
背景技术
原油破乳剂是目前联合站和炼油厂原油脱水处理必不可少的化学试剂。随着各大油田进入高含水生产期，原油含水量逐年上升。三次采油技术、重质油的开采技术和各种增产措施的使用，造成采出液的性质越来越复杂，原油乳状液的稳定性增强，破乳脱水难度加大。稠油黏度高，化学脱水较稀油更加困难，常规破乳剂对稠油低温脱水效果差。稠油脱水所需温度逐年升高，我国东部油区稠油脱水一般需在70～80℃，有的甚至高达90℃，降低温度则破乳效果显著变差。破乳脱水环节的加热能耗不断上升，生产成本大幅增加。为了节能降耗，研发高效低温稠油破乳剂成为油田地面工程领域的重要攻关课题。
大量化学破乳剂合成研究表明，通过对传统破乳剂进行改性，可以获得针对原油乳状液破乳性能更好的低温破乳剂，常见的改性方法有改头、扩链、交联、接枝、加骨、换尾和复配。改头是指选用具有活泼氢的起始剂，使破乳剂在原油乳状液体系的油相乃至界面上都有很好的相溶性，润湿和渗透能力增强，提高破乳剂分子的扩散速度和扩散程度。扩链是釆用适当的化学方法，用双官能团活泼氢化合物作扩链剂，将相对分子质量较低的聚合物连接成线型分子，使破乳剂的相对分子质量显著增加，提高破乳效果。交联是利用交联剂将高分子破乳剂交联形成相对分子质量更大的超高分子网状破乳剂，充分发挥高分子的架桥作用，把乳化膜中液珠以及乳状液中游离的液滴聚集在一起，实现油水快速分离。接枝是指利用特殊的化学反应使髙相对分子质量聚合物链上的某些官能团与其它化合物反应，在分子中引入一定相对分子质量或具有特殊官能团的支链，增大相对分子质量或局部改变分子的结构，提高破乳效果。加骨是在破乳剂分子中加入新的骨架而生成一种新的破乳剂。换尾是利用化学方法将同类或不同类的聚合物端基进行酯化制备新型破乳剂。复配是将各种具有不同功效的破乳剂按比例混合，使之具有广泛性，或将破乳剂与有机或无机添加剂混合得到兼具防蜡、降粘等作用的破乳剂。国内外研究低温破乳剂具有代表性的产品主要有：丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯与聚氧丙烯聚氧乙烯醚的共聚物、高极性有机氨衍生物和疏水缔合的三聚物等。
当前主流破乳剂仍以多乙烯多胺类、丙二醇类、酚胺类、烷基酚醛树脂类破乳剂等为主，改性类破乳剂市场份额较低。硅油改性聚醚破乳剂是既具有聚醚亲水性又具有有机硅疏水性特点的一类高效破乳剂，因而成为近年来的研究热点，也是解决低温破乳的关键。
发明内容
本发明针对目前现有技术的不足而提供一种用于稠油的低温破乳剂及其制备方法，该破乳剂具有合成工艺简单，成本低廉，适应性强，低温破乳率高的特点，该破乳剂在温度50℃以上时，浓度为50ppm时对油田稠油油藏采出液的破乳率达到98.5％以上。
本发明的目的在于提供一种用于稠油的低温破乳剂，该破乳剂是由含氢硅油和甲基封端的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚在催化剂的作用下反应生成，其分子式如下：
其中，20≤n≤5000，优选为100≤n≤2000；
100≤m1≤8000，优选为1000≤m1≤4000；
0≤m2≤7900，优选为2000≤m2≤5000；
2≤a≤8，优选为3≤a≤6；
1≤b≤8，优选为2≤b≤6。
本发明的另一个目的在于提供一种用于稠油的低温破乳剂的制备方法，所述的制备方法具体包括以下步骤：
(1)在转悠温度计，搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，依次加入含氢硅油、甲基封端的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚和溶剂，通入氮气保护，随后缓慢升温至80～100℃，待升温稳定后，滴加催化剂，恒温1～3h后反应结束，得到混合物；
(2)将上述混合物进行减压蒸馏，除去溶剂，然后用乙醇洗涤3-5次，随后放入80℃烘箱内除去残留的乙醇和溶剂，得到低温破乳剂。
在本发明中，所述的含氢硅油和甲基封端的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚的摩尔比为1:0.1-1，优选为1:0.5～0.7。
优选地，所述的含氢硅油为Si-H质量分数为0.3～1％的含氢硅油。
优选地，所述的溶剂为异丙醇或环己酮，用量为含氢硅油摩尔数的2～5倍。
优选地，所述的催化剂为氯铂酸或氢化四(三苯基膦)铑络合物，滴加速度为10～20滴/min，用量为含氢硅油摩尔数的0.01～0.1％。
优选地，所述乙醇的用量为含氢硅油摩尔数的0.5～3倍。
所述的反应方程式如下：
本发明提供用于稠油的低温破乳剂，通过在分子上引入硅氧链结构，提高分子的柔顺性和低内聚能，使其表现出良好的疏水性和透光性；增加聚醚链段，使其具有良好的亲水性和生物相容性，而两者的结合即获得了一种具有两亲性的破乳剂，从而在低温下和低浓度下即具有优异的破乳性能；本发明的另一方面在于将聚醚链接枝在聚硅氧烷基链上，改变了硅氧烷基链的空间结构，支化结构更强，提高了其对小液滴的捕捉能力，可有效实现深度脱水的目标；而高密度的支链结构，提高了分子定向排列的位阻，降低了其成膜的可能性，促进了油水的分离；聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段具有不同的亲疏水性能，因此通过调节聚氧乙烯和聚氧丙烯的嵌段聚合度，可适应不同类型稠油油藏。
本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的低温破乳剂的原料来源广泛，合成工艺简单，适应性强，用量少，可满足环境保护和油田发展的需要；
(2)本发明的破乳剂具有较强的低温破乳能力，在50℃下即可将稠油破乳，同时对于不同类型稠油具有良好的适应性；
(3)本发明的破乳剂具有使用浓度低的特点，在使用浓度50mg/L时，50℃条件下对稠油的破乳率达到98.5％以上，满足了稠油破乳需求。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
(1)在转悠温度计，搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，依次加入1mol含氢硅油、0.1mol甲基封端的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚和2mol溶剂异丙醇，通入氮气保护，随后缓慢升温至80℃，待升温稳定后，滴加催化剂氯铂酸，恒温1h后反应结束，得到混合物；
(2)将上述混合物进行减压蒸馏，除去溶剂异丙醇，然后用乙醇洗涤3次，随后放入80℃烘箱内除去残留的乙醇和溶剂异丙醇，得到低温破乳剂A1。
所述的含氢硅油为Si-H质量分数为0.3～1％的含氢硅油。
所述的催化剂氯铂酸的滴加速度为10滴/min，用量为0.01％mol。
所述乙醇的用量为0.5mol。
所制备的低温破乳剂A1的分子式为：
其中，20≤n≤5000；
100≤m1≤8000；
0≤m2≤7900；
a＝2；
b＝1。
实施例2
(1)在转悠温度计，搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，依次加入1mol含氢硅油、0.3mol甲基封端的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚和3mol溶剂环己酮，通入氮气保护，随后缓慢升温至85℃，待升温稳定后，滴加催化剂氯铂酸，恒温2h后反应结束，得到混合物；
(2)将上述混合物进行减压蒸馏，除去溶剂环己酮，然后用乙醇洗涤3次，随后放入80℃烘箱内除去残留的乙醇和溶剂环己酮，得到低温破乳剂A2。
所述的含氢硅油为Si-H质量分数为0.3～1％的含氢硅油。
所述的催化剂为氯铂酸，滴加速度为15滴/min，用量为0.02％mol。
所述乙醇的用量为0.6mol。
所制备的低温破乳剂A2的分子式为：
其中，20≤n≤5000；
100≤m1≤8000；
0≤m2≤7900；
a＝3；
b＝2。
实施例3
(1)在转悠温度计，搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，依次加入1mol含氢硅油、0.5mol甲基封端的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚和4mol溶剂异丙醇，通入氮气保护，随后缓慢升温至90℃，待升温稳定后，滴加催化剂氯铂酸，恒温3h后反应结束，得到混合物；
(2)将上述混合物进行减压蒸馏，除去溶剂异丙醇，然后用乙醇洗涤4次，随后放入80℃烘箱内除去残留的乙醇和溶剂异丙醇，得到低温破乳剂A3。
所述的含氢硅油为Si-H质量分数为0.3～1％的含氢硅油。
所述的催化剂为氯铂酸，滴加速度为12滴/min，用量为0.05％mol。
所述乙醇的用量为1mol。
所制备的低温破乳剂A3的分子式为：
其中，20≤n≤5000；
100≤m1≤8000；
0≤m2≤7900；
a＝5；
b＝4。
实施例4
(1)在转悠温度计，搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，依次加入1mol含氢硅油、0.7mol甲基封端的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚和3mol溶剂环己酮，通入氮气保护，随后缓慢升温至95℃，待升温稳定后，滴加催化剂氯铂酸，恒温2h后反应结束，得到混合物；
(2)将上述混合物进行减压蒸馏，除去溶剂环己酮，然后用乙醇洗涤4次，随后放入80℃烘箱内除去残留的乙醇和溶剂环己酮，得到低温破乳剂A4。
所述的含氢硅油为Si-H质量分数为0.3～1％的含氢硅油。
所述的催化剂为氯铂酸，滴加速度为18滴/min，用量为0.06％mol。
所述乙醇的用量为2mol。
所制备的低温破乳剂A4的分子式为：
其中，20≤n≤5000；
100≤m1≤8000；
0≤m2≤7900；
a＝6；
b＝4
实施例5
(1)在转悠温度计，搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，依次加入1mol含氢硅油、1mol甲基封端的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚和5mol溶剂异丙醇，通入氮气保护，随后缓慢升温至100℃，待升温稳定后，滴加催化剂氯铂酸，恒温3h后反应结束，得到混合物；
(2)将上述混合物进行减压蒸馏，除去溶剂异丙醇，然后用乙醇洗涤5次，随后放入80℃烘箱内除去残留的乙醇和溶剂异丙醇，得到低温破乳剂A5。
所述的含氢硅油为Si-H质量分数为0.3～1％的含氢硅油。
所述的催化剂为氯铂酸，滴加速度为20滴/min，用量为0.1％mol。
所述乙醇的用量为3mol。
所制备的低温破乳剂A5的分子式为：
其中，20≤n≤5000；
100≤m1≤8000；
0≤m2≤7900；
a＝8；
b＝8。
实施例6室内评价实验
测试方法:脱水效果评价实验参照石油天然气行业标准SY/T 5281-2000《原油破乳剂使用性能检测方法(瓶试法)》。准确量取100mL的原油乳状液于具塞刻度量筒内，放入45℃的恒温水浴中，预热至水浴温度再恒温0.5h，加入50mg/L的破乳剂，人工振荡200次，松动瓶盖排气，再静置于设定为脱水温度的恒温水浴中(本次测试温度均设定为50℃)，开始计时并记录120min后的脱水量，并观察油水界面。为与市售破乳剂的破乳效果相对比，本次实验选胜利油田孤岛采油厂某联合站的稠油为测试对象，稠油粘度2500mPa.s(50℃)，含水率40.3％，密度978.3kg/m3(20℃)，对比破乳剂为该联合站在用破乳剂M和N(该联合站破乳温度为80℃，使用浓度为120ppm)，其中M为烷基苯磺酸单乙醇胺，N为辛基酚聚氧乙烯醚，均购置于胜利化工有限公司。
测试结果见表1：
表1不同破乳剂破乳脱水效果测试结果
结果分析：经过测试，该联合站原油在使用浓度均为50ppm条件下，温度均为50℃条件下，在用的破乳剂M和N均无法使破乳率达标，而本发明的破乳剂在极低的温度和使用浓度条件下，其破乳效果远高于在用的破乳剂，且界面清晰，水质清澈，本发明的低温破乳剂将脱水温度从80℃降低至50℃，且使用浓度降低50％以上，可大幅节约加热能耗，降低生产成本。
Claims (9)
1.一种用于稠油的低温破乳剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体步骤如下：
(1)在转悠温度计，搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，依次加入含氢硅油、甲基封端的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚和溶剂，通入氮气保护，随后缓慢升温至80-100℃，待升温稳定后，滴加催化剂，恒温1-3h后反应结束，得到混合物；
(2)将上述混合物进行减压蒸馏，除去溶剂，然后用乙醇洗涤3-5次，随后放入80℃烘箱内除去残留的乙醇和溶剂，得到低温破乳剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的含氢硅油和甲基封端的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚的摩尔比为1:0.1-1。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的含氢硅油和甲基封端的烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚的摩尔比为1:0.5-0.7。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的含氢硅油为Si-H质量分数为0.3-1％的含氢硅油。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为异丙醇或环己酮，用量为含氢硅油摩尔数的2-5倍。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为氯铂酸或氢化四(三苯基膦)铑络合物，滴加速度为10-20滴/min，用量为含氢硅油摩尔数的0.01-0.1％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乙醇的用量为含氢硅油摩尔数的0.5-3倍。
8.根据权利要求1-7任一项权利要求所述制备方法所制得的低温破乳剂，其特征在于，所述的低温破乳剂其分子式如下：
其中，20≤n≤5000；
100≤m1≤8000；
0≤m2≤7900；
2≤a≤8；
1≤b≤8。
9.根据权利要求8所述的低温破乳剂，其特征在于，所述的低温破乳剂其分子式如下：
其中，100≤n≤2000；
1000≤m1≤4000；
2000≤m2≤5000；
3≤a≤6；
2≤b≤6。
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