CN114075433A - 一种新型油溶性稠油降粘剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及油田化学助剂制备领域，具体涉及一种新型油溶性稠油降粘剂及其制备方法。将甲基丙烯酸十八酯、N‑乙烯基吡咯烷酮、马来酸酐、对苯乙烯磺酸钠、二甲基二烯丙基氯化按重量比70~86:7~19:1~7:1~5:1~5混合，加入引发剂，进行共聚反应，分离提纯，即得；分离提纯后所得物质主要成分，其结构式如式I所示。本发明所述新型稠油降粘剂的制备方法简单，制备所得稠油降粘剂降粘效果突出，用量少；按质液比30mg/L加入到原油中即可有效降低原油粘度。

Description

一种新型油溶性稠油降粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及油田化学助剂制备领域，具体涉及一种新型油溶性稠油降粘剂及其制备方法。
背景技术
海上稠油开采受平台空间限制，陆上稠油常用的热采并不适合海上稠油开采，并且陆上稠油冷采处于现场试验阶段，取得一定效果，海上稠油与陆上冷采稠油储层条件及油品类似，具备实施降粘开采潜力。因此针对海上油藏和平台条件，需要研制高效、速溶化学剂，并配套注入工艺流程，优化生产管柱，满足海上平台有限、冬季低温、夏季高温、远程控制等特殊要求，实现海上稠油油藏的高效动用。
目前，常用的稠油降粘方法主要有加热降粘，掺稀降粘，超声波降粘，表面活性剂降粘，油溶性降粘剂等方法。而加热降粘，掺稀降粘，超声波降粘存在固定投资大、能耗高、降粘有效期短等缺点。而表面活性剂降粘耐温、耐盐性差，采出的稠油破乳脱水困难、处理量大，在应用上受到了很大的限制。而油溶性降粘剂降粘技术具有加量少，简单、高效、污染少等优点，但对不同地区稠油针对性较强，效果差异较大。本发明以甲基丙烯酸十八酯，N-乙烯基吡咯烷酮，马来酸酐，对苯乙烯磺酸钠，二甲基二烯丙基氯化铵为原料，通过溶液聚合制备出一种油溶性稠油降粘剂，在原油中加入少量就可有效降低原油粘度。
中国发明专利CN101851494B，提供了一种油溶性降粘剂，由溶剂油、丙烯酸混合酯和高分子降凝降粘剂、有机硅表面活性剂按照一定质量比混合而成，其中溶剂油为200#，占比为15-25％，属于易燃易爆品，在海上平台使用，具有危险性。
中国发明专利CN104312569B，公开了一种含聚四氟乙烯的降粘剂及其制备方法，将聚四氟乙烯粉末与其他各组分合理复配，制得一种降粘效果良好的降粘剂，其对稠油的降粘率为9.6％，但是降粘效率较低。
专利专利申请CN104371058A，公开了一种含(甲基)丙烯酸芳基烷基酯的共聚物。共聚单体是(甲基)丙烯酸芳基烷基酯，另外的共聚单体选自苯乙烯、丙烯酰胺、马来酸酐、醋酸乙烯酯、α-烯烃、顺丁烯二酸酐、富马酸中的一种或几种。通过不同的共聚单体的组合以及聚合条件，得到系列化产品。含(甲基)丙烯酸芳基烷基酯的共聚物，作为降凝剂、降粘剂或流动性改进剂使用。
因此，目前仍亟需一种安全有效的稠油降粘剂。
发明内容
本发明目的之一是提供一种新型油溶性稠油降粘剂，该降粘剂是一种油溶性聚合物，在原油中加入少量该产品就可有效降低原油粘度。
本发明目的之二是提供一种新型油溶性稠油降粘剂的制备方法，所述方法的制备过程中引入酰胺基、磺酸基、季铵基、酯基等，使其能够与沥青质胶质及其他极性物质形成氢键，同时，阴离子与阳离子在含水油中通过形成水化膜，使得降黏效果大大提高。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案
本发明提供一种新型油溶性稠油降粘剂，其结构式如下式I所示：
Figure BDA0002630644140000031
其中，n，m，p，q，x均为正整数，表示相应结构单元的聚合度。
优选地，式I所示结构式中，n取值为70～86，m取值为7～19，p取值为1～7，q取值为1～5，x取值为1～5。
本发明还提供一种新型油溶性稠油降粘剂的制备方法，将甲基丙烯酸十八酯、N-乙烯基吡咯烷酮、马来酸酐、对苯乙烯磺酸钠、二甲基二烯丙基氯化按重量比70～86:7～19:1～7:1～5:1～5混合，加入引发剂，进行共聚反应，分离提纯，即得；
分离提纯后所得物质主要成分，其结构式如式I所示。
优选地，所用引发剂为偶氮二异丁腈。
优选地，所述新型油溶性稠油降粘剂的制备方法，具体步骤包括：
(1)将甲苯、乙醇置于烧瓶中，然后将甲基丙烯酸十八酯、N-乙烯基吡咯烷酮、马来酸酐、对苯乙烯磺酸钠、二甲基二烯丙基氯化铵加入烧瓶，恒温70-80℃，搅拌条件下通入氮气；
(2)将偶氮二异丁腈加入烧瓶，恒温70-80℃反应6-10h；
(3)在烧瓶中加入对苯二酚，升高温度，蒸出大部分溶剂，再将反应液倒出，利用甲醇洗涤，得沉淀物；
(4)将沉淀物真空干燥，得到淡黄色透明胶状物，即得。
进一步优选地，在步骤(1)中，以100r/min的转速进行搅拌，通入氮气25-35min。
进一步优选地，在步骤(2)中，将偶氮二异丁腈与叔十二硫醇溶于甲苯后，再加入烧瓶中。
进一步优选地，在步骤(3)中，加入对苯二酚后，将温度升高至100-120℃。
进一步优选地，在步骤(4)中，将沉淀物在60-70℃下真空干燥3-5h。
本发明所述新型稠油降粘剂的制备方法，在制备过程中引入酰胺基、磺酸基、季铵基、酯基等，使其能够与沥青质胶质及其他极性物质形成氢键，同时，阴离子与阳离子在含水油中通过形成水化膜，使得降黏效果大大提高。
吡咯烷酮的环状结构能增加高分子的芳香性，增加与芳香分的溶解度，降粘剂分子可形成氢键的作用渗透、分散进入胶质和沥青质的片状分子之间，并且拆分沥青质胶质间的π-π共轭，降低原油结构粘度，且丙烯酸十八酯的长链烷基能够在油中很好地舒展，破坏所形成的空间网状结构，能阻止蜡晶之间连接形成网状结构，从而使稠油粘度大幅降低
与现有技术相比，本发明具有的优势：
本发明所述新型稠油降粘剂的制备方法简单，制备所得稠油降粘剂降粘效果突出，用量少；按质液比30mg/L加入到原油中即可有效降低原油粘度。
本发明方法制备所得新型稠油降粘剂，环境友好无毒性，闪点＞80℃，具有潜在的市场价值。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
称取120份甲苯与180份乙醇置于四口烧瓶中充当溶剂，然后将84份甲基丙烯酸十八酯，12份N-乙烯基吡咯烷酮，3份马来酸酐，3份对苯乙烯磺酸钠，3份二甲基二烯丙基氯化铵加入四口烧瓶中，恒温70℃，并且以100r/min的转速进行搅拌，通入氮气30min后，将0.5份偶氮二异丁腈与0.5份叔十二硫醇溶于5份甲苯中，再将其缓慢加入四口烧瓶，恒温80℃反应8h。停止反应后，在四口烧瓶中加入一份对苯二酚，将温度升至120℃，蒸出大部分溶剂，再将反应液倒出，利用甲醇洗涤三次，得到沉淀物。将沉淀物在70℃下真空干燥3h，得到淡黄色透明胶状的新型降粘剂。
实施例2
与实施例1的区别在于：加入77份甲基丙烯酸十八酯，14份N-乙烯基吡咯烷酮，4.5份马来酸酐，3.8份对苯乙烯磺酸钠，2份二甲基二烯丙基氯化铵。其它均与实施例1相同。
实施例3
与实施例1的区别在于：加入78份甲基丙烯酸十八酯，19份N-乙烯基吡咯烷酮，7份马来酸酐，5份对苯乙烯磺酸钠，1.2份二甲基二烯丙基氯化铵。其它均与实施例1相同。
实施例4
与实施例1的区别在于：加入85份甲基丙烯酸十八酯，8.7份N-乙烯基吡咯烷酮，4.1份马来酸酐，2.1份对苯乙烯磺酸钠，3.8份二甲基二烯丙基氯化铵。其它均与实施例1相同。
实施例5
与实施例1的区别在于：加入78份甲基丙烯酸十八酯，12份N-乙烯基吡咯烷酮，5.6份马来酸酐，3.9份对苯乙烯磺酸钠，2.2份二甲基二烯丙基氯化铵。其它均与实施例1相同。
实施例6
与实施例1的区别在于：加入78.7份甲基丙烯酸十八酯，16.1份N-乙烯基吡咯烷酮，1.9份马来酸酐，3.2份对苯乙烯磺酸钠，4.5份二甲基二烯丙基氯化铵。其它均与实施例1相同。
实施例7
与实施例1的区别在于：加入85份甲基丙烯酸十八酯，7份N-乙烯基吡咯烷酮，5份马来酸酐，3.2份对苯乙烯磺酸钠，3份二甲基二烯丙基氯化铵。其它均与实施例1相同。
实施例8
与实施例1的区别在于：加入86份甲基丙烯酸十八酯，10.6份N-乙烯基吡咯烷酮，1.6份马来酸酐，1.7份对苯乙烯磺酸钠，5份二甲基二烯丙基氯化铵。其它均与实施例1相同。
实施例9
与实施例1的区别在于：加入80.4份甲基丙烯酸十八酯，13.2份N-乙烯基吡咯烷酮，3.1份马来酸酐，3.3份对苯乙烯磺酸钠，1.9份二甲基二烯丙基氯化铵。其它均与实施例1相同。
稠油降粘剂降粘性能测试：
取两份1000ml的稠油，其中一份不加降粘剂，另一份取50ml甲苯溶解加入30mg的降粘剂，放入50℃油浴锅中恒温以200r/min转速搅拌40min，分别测定两份稠油的粘度。平行测定3次，取平均值，降粘率的计算方法如下。
Figure BDA0002630644140000071
式中，υ为降粘率，％
η0为原油粘度，mPa·s
η1为加入降粘剂后原油的粘度，mPa·s
将实施例1-9制备得到的降粘剂分别按上述方法进行性能测试，所得结果如下表1所示。
表1降粘剂性能测试
测试样 降粘率(％)
实施例1 68.0％
实施例2 64.2％
实施例3 71.8％
实施例4 61.7％
实施例5 58.2％
实施例6 64.3％
实施例7 66.3％
实施例8 67.1％
实施例9 70.8％
由上表1可知，实施例3制备得到的稠油降粘剂效果最好，降粘率达到了71.8％，而其余的实施例均低于实施例3，但是总体相差不大，降粘率均在60％～70％之间，可知其原料的配比对于整个产物的降粘率有着很大的影响。
同时，在制备过程中其单体的选择才是决定降粘剂效率的关键因素。而将实施例3中19份N-乙烯基吡咯烷酮替换为19份丙烯酰胺后，聚合物降粘率降至58.2％，而进一步提高丙烯酰胺含量，聚合物降粘率最低降至30％。同样以实施例3，加入相同份数的甲基丙烯酸十八酯，N-乙烯基吡咯烷酮，马来酸酐，未加入苯乙烯磺酸钠与二甲基二烯丙基氯化铵，其降粘率降低至61.8％。而实施例3所述方法合成出的聚合物分子量适中，极性和非极性配比合理，使得聚合物能溶于油，并且有足够的极性基团拆分胶质沥青质的聚集结构，且丙烯酸十八酯的长链烷基能够在油中很好地舒展，破坏所形成的空间网状结构，能阻止蜡晶之间连接形成网状结构，从而使稠油粘度大幅降低。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型油溶性稠油降粘剂，其特征在于，其结构式如下式I所示：
Figure FDA0002630644130000011
其中，n，m，p，q，x均为正整数，表示相应结构单元的聚合度。
2.根据权利要求1所述新型油溶性稠油降粘剂，其特征在于，式I所示结构式中，n取值为70～86，m取值为7～19，p取值为1～7，q取值为1～5，x取值为1～5。
3.一种新型油溶性稠油降粘剂的制备方法，其特征在于，将甲基丙烯酸十八酯、N-乙烯基吡咯烷酮、马来酸酐、对苯乙烯磺酸钠、二甲基二烯丙基氯化按重量比70～86:7～19:1～7:1～5:1～5混合，加入引发剂，进行共聚反应，分离提纯，即得；
分离提纯后所得物质主要成分，其结构式如式I所示。
4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所用引发剂为偶氮二异丁腈。
5.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
(1)将甲苯、乙醇置于烧瓶中，然后将甲基丙烯酸十八酯、N-乙烯基吡咯烷酮、马来酸酐、对苯乙烯磺酸钠、二甲基二烯丙基氯化铵加入烧瓶，恒温70-80℃，搅拌条件下通入氮气；
(2)将偶氮二异丁腈加入烧瓶，恒温70-80℃反应6-10h；
(3)在烧瓶中加入对苯二酚，升高温度，蒸出大部分溶剂，再将反应液倒出，利用甲醇洗涤，得沉淀物；
(4)将沉淀物真空干燥，得到淡黄色透明胶状物，即得。
6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，以100r/min的转速进行搅拌，通入氮气25-35min。
7.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，将偶氮二异丁腈与叔十二硫醇溶于甲苯后，再加入烧瓶中。
8.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，加入对苯二酚后，将温度升高至100-120℃。
9.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，将沉淀物在60-70℃下真空干燥3-5h。
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