CN113698531B - 一种处理油田采出液用反相破乳剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种处理油田采出液用反相破乳剂及其制备方法，所述反相破乳剂采用以下步骤制备：取反应单体加入到无水乙醇中，所述反应单体为丙烯酸酯类单体和N‑(3‑二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺单体，搅拌并升温至45‑70℃，通入氮气除氧持续15‑30min，后加入引发剂反应4‑12h即得共聚物溶液；取上述的共聚物溶液和等量的无水乙醇混合，加入3‑氯‑1‑丙醇，通氮气至少10min后密封反应器，在搅拌条件下，升温至80℃反应16h即得。本发明制备的反相破乳剂，其兼聚丙烯酸酯型反相破乳剂和阳离子型反相破乳剂的特性，又避免了两者的使用限制，在采出液处理方面有广泛应用前景。

Description

一种处理油田采出液用反相破乳剂及其制备方法
技术领域
本发明属于采油技术领域，具体而言，是一种处理油田采出液用的反向破乳剂及其制备方法。
背景技术
随着油田进入中、后期采油阶段，采出液含水率越来越高，如渤海地区渤海某油田，目前油田开发的综合含水已经超过85％。大量采出液以水包油型(O/W)乳状液存在。因此，反相破乳剂对于油田采出液处理显得尤为重要。在采出液处理过程中，反相破乳剂是加在三相分离器中促进O/W乳液分离的一类药剂。
阳离子型反相破乳剂和聚丙烯酸酯类乳液均是常用的反相破乳剂。其中，阳离子型反相破乳剂主要为含有季铵盐或者伯胺基团的高分子量高阳离子度聚合物，这类反相破乳剂性能受温度影响较小，破乳时间短，可有效破坏双电层，导致油滴聚集，但在使用过程中会有粘性油泥产生，粘壁严重。聚丙烯酸酯类乳液这类反相破乳剂主要是甲基丙烯酸和丙烯酸酯的共聚物乳液，利用丙烯酸酯单元与油滴间相互作用促进油滴聚集，反相破乳过程中不会产生油泥且破乳速度快，但聚丙烯酸酯类乳液呈现酸性，主要针对碳酸氢钠水型采出液具有较好的效果，这限制了其更广泛的应用。因此，开发性能更优异且使用限制少的反相破乳剂对于油田生产具有重要的意义。
发明内容
为解决前述问题，本发明提出了一种处理油田采出液用的反相破乳剂的制备方法，其兼聚丙烯酸酯型反相破乳剂和阳离子型反相破乳剂的特性，又避免了两者的使用限制。
本发明的技术方案如下：一种处理油田采出液用的反相破乳剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、取反应单体加入到无水乙醇中，所述反应单体为丙烯酸酯类单体和N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺单体，搅拌并升温至45-70℃，通入氮气除氧持续15-30min，后加入引发剂反应4-12h即得共聚物溶液；
S2、取上述的共聚物溶液和等量的无水乙醇混合，加入3-氯-1-丙醇，所述3-氯-1-丙醇与N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺的摩尔比为0.3-1:1，通氮气至少10min后密封反应器，在搅拌条件下，升温至80℃反应16h即得。
进一步的，所述步骤S1中，丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸月桂酯中的至少一种。
进一步的，所述步骤S1中，所述反应单体的总质量和无水乙醇的质量比为1：1-9，所述丙烯酸酯类单体和N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺单体的质量比为1：0.5-2。
进一步的，所述步骤S1中，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁腈和偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的一种，所述引发剂的加量为反应单体总质量的0.1％-0.8％。
进一步的，所述步骤S1中，加入反应单体后，搅拌并升温至55℃，反应时间为10h。
进一步的，所述步骤S2中，所述3-氯-1-丙醇与N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺单体的摩尔比为：0.5-0.6:1。
本发明还提出了一种处理油田采出液用的反相破乳剂，其利用上述制备方法制备而成。在本发明的反相破乳剂的加量为30-50mg/L，破乳温度为70℃的条件下，对渤海油田某采油平台采出液处理效果良好，下层水中含油量显著降低，可极大地缓解后于工段处理压力。
本发明的有益效果：本发明制备的反相破乳剂，其兼聚丙烯酸酯型反相破乳剂和阳离子型反相破乳剂的特性，又避免了两者的使用限制。具体而言，其凝固点低，适用气温极低的海上采油平台，储存、加注过程中不凝胶，加注容易，会大大减少现场加药管线、加药泵的清洗频率；并且其不受采出液性质限制，加药量小，破乳速度快。对空间紧凑的采油平台而言，采出液处理要求处理时间段，速度快，因此其对采油平台来说有巨大实际应用价值。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和技术优点更加清楚，下面将结合本发明在渤海某油田采出液处理的实际应用过程，对本发明的实施过程中的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例1
取20g无水乙醇，加入6.67g甲基丙烯酸甲酯和13.33g N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺在55℃下搅拌混合均匀；通氮除氧20min后加入0.10g偶氮二异丁腈，引发聚合10h后取出放入丝口瓶内，加入40g无水乙醇，3.70g 3-氯-1-丙醇，通氮除氧10min后，80℃反应16h。
实施例2
取20g无水乙醇，加入10g丙烯酸乙酯和10g N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺在55℃下搅拌混合均匀；通氮除氧20min后加入0.10g偶氮二异丁腈，引发聚合10h后取出放入丝口瓶内，加入40g无水乙醇，4.44g 3-氯-1-丙醇，通氮除氧10min后，80℃反应16h。
实施例3
取20g无水乙醇，加入6.67g丙烯酸乙酯和13.33g N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺在55℃下搅拌混合均匀；通氮除氧20min后加入0.10g偶氮二异丁腈，引发聚合10h后取出放入丝口瓶内，加入40g无水乙醇，7.40g 3-氯-1-丙醇，通氮除氧10min后，80℃反应16h。
对比例1
取20g无水乙醇，加入13.33g丙烯酸乙酯和6.67g N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺在65℃下搅拌混合均匀；通氮除氧20min后加入0.10g偶氮二异丁腈，引发聚合8h后取出放入丝口瓶内，加入40g无水乙醇，3.70g 3-氯-1-丙醇，通氮除氧10min后，80℃反应16h。
实施例4
取20g无水乙醇，加入10g丙烯酸甲酯和10g N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺在55℃下搅拌混合均匀；通氮除氧20min后加入0.10g偶氮二异丁腈，引发聚合10h后取出放入丝口瓶内，加入40g无水乙醇，5.55g 3-氯-1-丙醇，通氮除氧10min后，80℃反应16h后。
实施例5
取20g无水乙醇，加入10g丙烯酸丁酯和13.33g N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺在55℃下搅拌混合均匀；通氮除氧20min后加入0.10g偶氮二异丁腈，引发聚合10h后取出放入丝口瓶内，加入40g无水乙醇，5.55g 3-氯-1-丙醇，通氮除氧10min后，80℃反应16h。
实施例6
取20g无水乙醇，加入10g丙烯酸异辛酯和10g N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺在55℃下搅拌混合均匀；通氮除氧20min后加入0.10g偶氮二异丁腈，引发聚合10h后取出放入丝口瓶内，加入40g无水乙醇，5.55g 3-氯-1-丙醇，通氮除氧10min后，80℃反应16h。
对比例2
取20g无水乙醇，加入10g丙烯酸丁酯和10g N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺在55℃下搅拌混合均匀；通氮除氧20min后加入0.10g偶氮二异丁腈，引发聚合5h后取出放入丝口瓶内，加入40g无水乙醇，5.55g 3-氯-1-丙醇，通氮除氧10min后，80℃反应16h。
实施例7
取20g无水乙醇，加入10g甲基丙烯酸月桂酯和10g N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺在55℃下搅拌混合均匀；通氮除氧20min后加入0.10g偶氮二异丁腈，引发聚合10h后取出放入丝口瓶内，加入40g无水乙醇，4.44g 3-氯-1-丙醇，通氮除氧10min后，80℃反应16h。
实施例8
取20g无水乙醇，加入6.67g甲基丙烯酸丁酯和13.33g N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺在55℃下搅拌混合均匀；通氮除氧20min后加入0.10g偶氮二异丁腈，引发聚合10h后取出放入丝口瓶内，加入40g无水乙醇，3.70g 3-氯-1-丙醇，通氮除氧10min后，80℃反应16h。
实施例9
取20g无水乙醇，加入13.33g甲基丙烯酸异辛酯和6.67g N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺在55℃下搅拌混合均匀；通氮除氧20min后加入0.10g偶氮二异丁腈，引发聚合10h后取出放入丝口瓶内，加入40g无水乙醇，3.70g 3-氯-1-丙醇，通氮除氧10min后，80℃反应16h。
对比例3
取20g无水乙醇，加入6.67g甲基丙烯酸丁酯和13.33g N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺在55℃下搅拌混合均匀；通氮除氧20min后加入0.10g偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐，引发聚合10h后取出放入丝口瓶内，加入40g无水乙醇，5.55g 3-氯-1-丙醇，通氮除氧10min后，80℃反应16h。
为了进一步说明本发明的效果，对上述实施例中的反相破乳剂进行性能测试。
参照中国石油与天然气行业标准SY/T 5797-93《水包油乳状液破乳剂使用能评定方法1993》以及SY/T 5329-2012《碎岩屑油藏注水水质推荐指标及分析方法》，对实施例1-9及对比例1-3得到的阳离子聚丙烯酸酯反相破乳剂处理后10min污水的水色、油水界面情况、水相含油率等进行测定，结果列于表1。
表1、实施例1-9以及对比例1-3处理效果对照表
Figure BDA0002970005840000041
Figure BDA0002970005840000051
(评价等级参考SY/T 5797-93)
从表1中可以看出，在加药浓度为50mg/L的条件下，本发明实施例1-实施例9中制得的反相破乳剂的应用效果均较好，说明在本发明最佳反应温度(55℃)、反应时间(10h)、引发剂(偶氮二异丁腈)和引发剂加量(0.5wt％)下制得的反相破乳剂均具有较好的破乳性能，其效果远优于现有的反相乳化剂；根据对比例1-对比例3中的数据可知，在本发明规定的其余反应条件下，其效果也与现场的反相破乳剂不相上下，最终的破乳效果也能够满足现场对破乳效果的需求。
综上，以无水乙醇为溶剂，丙烯酸酯和N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺为聚合单体，偶氮二异丁腈为引发剂，通过溶液聚合制备得到聚合物溶液；使用3-氯-1-丙醇对共聚物进行季铵化改性后得到的反相破乳剂与现场在用破乳剂复配后对油田采出液具有良好的处理效果。药剂作用速度快，进一步提高药剂用量可提高处理效果，水相更加干净。本发明中反相破乳剂具有用量低、处理效果好的优点，且该反相破乳剂生产工艺简单易实现工业化生产，在油田采出液处理方面有广泛的应用前景。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种处理油田采出液用反相破乳剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、取反应单体加入到无水乙醇中并使其溶解，所述反应单体为丙烯酸酯类单体和N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺单体，搅拌并升温至45-70℃，通入氮气除氧持续15-30min，后加入引发剂反应4-12h即得共聚物溶液；
S2、取上述的共聚物溶液和等量的无水乙醇混合，加入3-氯-1-丙醇，所述3-氯-1-丙醇与步骤S1中的N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺的摩尔比为0.3-1:1，通氮气至少10min后密封反应器，在搅拌条件下，升温至80℃反应16h即得；
所述丙烯酸酯类单体和N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺单体的质量比为1：0.5-2。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸月桂酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述反应单体的总质量和无水乙醇的质量比为1：1-9。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁腈和偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的一种，所述引发剂的加量为反应单体总质量的0.1％-0.8％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，加入反应单体后，搅拌并升温至55℃，反应时间为10h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述3-氯-1-丙醇与N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺单体的摩尔比为0.5-0.6:1。
7.一种处理油田采出液用反相破乳剂，其特征在于，采用如权利要求1-6任一所述的制备方法制备而成。
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