CN1137238C - 一种稠油乳化降粘剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种稠油乳化降粘剂，是芳基封头的聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂与取代的芳酸或芳磺酸型阴离子表面活性剂的缩合物。该稠油乳化降粘剂的适用范围广，不仅适用于容易降粘的胶质和沥青质含量高的稠油，也适用于不易降粘的蜡含量较高的稠油，而且达到相同降粘效果所需的剂量比其它乳化降粘剂所需剂量小。

Description

一种稠油乳化降粘剂及其制备方法
本发明属于稠油乳化降粘剂。
目前，石油开采中经常用到稠油乳化降粘法，即首先将碱液、乳化剂和水混合，然后从套管加入，与从地层渗流到井筒的稠油混合，乳化剂使油水界面张力大大降低，形成以稠油为分散相，水为连续相的O/W型乳状液体系，阻止了油滴的聚集，从而降低稠油粘度的方法。由于连续相水的粘度很低，稠油内摩擦变为水与管壁间的摩擦，大大降低了井筒内的流动阻力，流体粘度大幅降低，井口回压力也显著降低，动力消耗减少，从而大幅度提高了采油率。
文献报道和实际应用较多的稠油乳化剂是非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂，例如：CN 1064498A报道了用聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚醚作为乳化剂的实例，稠油形成O/W型乳状液后粘度比原来降低几十甚至几百倍。CN 88105018A报道了以聚氧乙烯烷基酚醚作为稠油乳化剂的方法。此外，其它专利还报道了以聚氧乙烯醇醚、聚氧乙烯失水山梨糖醇酯、聚氧乙烯氧丙烯多乙烯多胺、聚氧乙烯氧丙烯丙二醇醚等非离子表面活性剂作为稠油乳化剂的方法。上述非离子型表面活性剂的生产成本较高，而且在较高温度下，乳化降粘效果明显变差甚至失效。
阴离子表面活性剂主要有烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐和烷基硫酸(酯)盐等。阴离子表面活性剂的生产成本低，但抗硬水能力较差。为了降低乳化剂的成本，人们也使用阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的复合剂或者使用带有两种基团的乳化剂，如脂肪醇聚氧乙烯和氧丙烯的硫酸(酯)盐等。
但是不论是这种复合型乳化剂，还是上述非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，都存在适用范围窄的缺陷，对于沥青质含量较高，易于降粘的原油乳化降粘效果较好，但对于胶质和沥青含量低而蜡含量较高的石蜡基原油则不适用。
本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种乳化性能好且适用范围广的稠油乳化降粘剂。
本发明的另一个目的是提供上述乳化降粘剂的制备方法。
本发明提供的乳化降粘剂，是芳基封头的聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂与取代的芳酸或芳磺酸型阴离子表面活性剂的缩合物。
所说芳基封头的聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚等，也可以是它们的混合物，优选壬基酚聚氧乙烯醚。所说阴离子表面活性剂选自烷基芳基磺酸、氨基苯磺酸、酚磺酸和羟基苯甲酸等，也可以是它们的混合物，优选对羟基苯磺酸，对羟基苯甲酸和对氨基苯磺酸。
本发明所述乳化降粘剂的制备方法包括：将芳基封头的聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂与取代的芳酸或芳磺酸型阴离子表面活性剂按照0.1～10，优选0.5～5的摩尔比混合，在水和无机酸催化剂的存在下，加入过量甲醛，在50～150℃，优选80～120℃反应2～10小时，加入碱中和至pH约7～9即可。
所说无机酸可以是硫酸、盐酸等。
所说甲醛可以是甲醛水溶液或多聚甲醛，甲醛的加入方式最好是滴加。
本发明提供的稠油乳化降粘剂的适用范围很广，不仅适用于容易降粘的胶质和沥青质含量高的稠油，也适用于不易降粘的蜡含量较高的稠油，而且达到相同降粘效果所需的剂量比其它乳化降粘剂所需剂量小。
下面通过实施例进一步说明本发明的特点。
实施例1～4为本发明乳化降粘剂的制备。
实施例1
在有搅拌的三口瓶中加入壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10，旅顺化工厂产品)0.3摩尔，对羟基苯甲酸(POBO，湖北精细化工厂产品)0.7摩尔，98％硫酸0.3摩尔，水4摩尔。升温至80℃后滴加37％甲醛0.9摩尔，3小时滴完，然后升温至100℃，缩合反应8小时，然后用NaOH中和至pH＝8，得到乳化降粘剂208g。
实施例2
在有搅拌的三口瓶中加入苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚(辽阳华兴集团公司产品)0.3摩尔，对羟基苯磺酸(牌号POBS，汇源合成剂厂产品)0.7摩尔，98％硫酸0.3摩尔，水4摩尔。升温至80℃后滴加37％甲醛0.9摩尔，3小时滴完，然后升温至100℃，缩合反应5小时，然后用NaOH中和至pH＝8，得到乳化降粘剂188g。
实施例3
在有搅拌的三口瓶中加入壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10，旅顺化工厂产品)0.3摩尔，对羟基苯磺酸(POBS，汇源合成剂厂产品)0.1摩尔，对羟基苯甲酸(POBO，湖北精细化工厂产品)0.6摩尔，98％硫酸0.3摩尔，水4摩尔。升温至80℃后滴加37％甲醛0.9摩尔，3小时滴完，然后升温至100℃，缩合反应8小时，然后用NaOH中和至pH＝8，得到乳化降粘剂135g。
实施例4
在有搅拌的三口瓶中加入壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10，旅顺化工厂产品)0.3摩尔，对氨基苯磺酸0.1摩尔(PABS，保定精细化工厂产品)，对羟基苯甲酸(POBO，湖北精细化工厂产品)0.6摩尔，98％硫酸0.3摩尔，水4摩尔。升温至80℃后滴加37％甲醛0.9摩尔，3小时滴完，然后升温至100℃，缩合反应5小时，然后用NaOH中和至pH＝8，得到乳化降粘剂198g。
实施例5
称取单家寺超稠原油、新疆普通稠油和辽河特稠油各100g，分别加入不同剂量的乳化降粘剂和43g高矿化度硬水(总矿化度50000mg/l，其中钙镁离子浓度为750mg/l)，50℃下搅拌5分钟后，用NDJ-1型旋转粘度计(100转/分)测试乳化稠油的粘度，稠油重量组成和50℃粘度见表1，测试结果见表2。
对比例1
本对比例以非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的复合剂作为乳化降粘剂，二者的配比与实施例1相同。
按实施例5所述相同步骤，在稠油中加入壬基酚聚氧乙烯醚(旅顺化工厂产品)和对羟基苯甲酸(湖北精细化工厂产品)按3∶7的摩尔比复合的乳化降粘剂，加入量见表2，将pH调至9，乳化条件和乳化步骤同实例5，测试结果见表2。
对比例2
本对比例以非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的复合剂作为乳化降粘剂，二者的配比与实施例3相同。
按实施例5所述相同步骤，在稠油中加入壬基酚聚氧乙烯醚，对羟基苯磺酸和对羟基苯甲酸按3∶1∶6的摩尔比复合的乳化降粘剂，加入量见表2，将pH调至9，乳化条件和乳化步骤同实例5，测试结果见表2。
对比例3
本对比例以现场常用的乳化剂作对比。
按实施例5所述相同步骤，在稠油中加入壬基酚聚氧乙烯醚的甲醛缩合物(旅顺化工厂产品)非离子乳化降粘剂，加入量见表2，乳化条件和乳化步骤同实例5，测试结果见表2。
对比例4
本对比例以现场常用的乳化剂作对比。
按实施例5所述相同步骤，在稠油中加入苯酚磺酸的甲醛缩合物(隆普试验化工厂产品)阴离子型乳化降粘剂，加入量见表2，乳化条件和乳化步骤同实例5，测试结果见表2。
表1
  原油来源 饱和烃，wt％  芳烃，wt％  胶质，wt％ 沥青质，wt％ 50℃粘度，mPa.s
  单家寺稠油     16.4     23.2     55.8     4.6     74970
  新疆稠油     51.4     17.6     30.7     0.3     255
  辽河稠油     23.3     23.6     49.3     3.8     23370
从表2可以看出，本发明提供的稠油乳化降粘剂不仅适用于容易降粘的胶质和沥青质含量高的稠油(如辽河稠油和单家寺稠油)，也适用于不易降粘的蜡含量较高的稠油(如新疆稠油)，而且达到相似降粘效果时，本发明所需剂量比对比乳化降粘剂所需剂量小。
表2
  序号    降粘剂  稠油来源 剂量，wt％ 乳化稠油粘度，mPa.s
    1   实施例1 辽河     0.3     60
    2   实施例2     0.1     78
    3   实施例3     0.1     36
    4   实施例4     0.2     44
    5   对比例1     0.3     不乳化
    6   对比例2     0.3     不乳化
    7   对比例3     0.3     66
    8   对比例4     0.6     102
    9   实施例1 新疆     0.3     38
    10   实施例2     0.3     75
    11   实施例3     0.1     43
    12   实施例4     0.1     89
    13   对比例1     0.3     不乳化
    14   对比例2     0.3     不乳化
    15   对比例3     0.8     135
    16   对比例4     0.3     不乳化
    17   实施例1 单家寺     0.3     49
    18   实施例2     0.3     110
    19   实施例3     0.1     50
    20   实施例4     0.1     140
    21   对比例1     0.3     不乳化
    22   对比例2     0.3     不乳化
    23   对比例3     0.3     108
    24   对比例4     0.5     132

Claims (9)

1.一种稠油乳化降粘剂，其特征在于是芳基封头的聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂与取代的芳酸或芳磺酸型阴离子表面活性剂的缩合物。
2.按照权利要求1所述的乳化降粘剂，其特征在于，所说芳基封头的聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚，或它们的混合物。
3.按照权利要求1所述的乳化降粘剂，其特征在于，所说芳基封头的聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚。
4.按照权利要求1所述的乳化降粘剂，其特征在于，所说阴离子表面活性剂是烷基芳基磺酸、氨基苯磺酸、酚磺酸或羟基苯甲酸，或它们的混合物。
5.按照权利要求1所述的乳化降粘剂，其特征在于，所说阴离子表面活性剂是对羟基苯磺酸，对羟基苯甲酸或对氨基苯磺酸。
6.权利要求1所述乳化降粘剂的制备方法，包括：将芳基封头的聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂与取代的芳酸或芳磺酸型阴离子表面活性剂按照0.1～10的摩尔比混合，在水和无机酸催化剂的存在下，加入过量甲醛，在50～150℃反应2～10小时，加入碱中和至pH7～9即可。
7.按照权利要求6所述的制备方法，其特征在于，将芳基封头的聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂与取代的芳酸或芳磺酸型阴离子表面活性剂按照0.5～5的摩尔比混合，在水和无机酸催化剂的存在下，加入过量甲醛，在80～120℃反应2～10小时，加入碱中和至pH7～9即可。
8.按照权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所说无机酸是硫酸或盐酸。
9.按照权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所说甲醛是甲醛水溶液或多聚甲醛。
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