CN114560883B - 一种含硼螺环型原油处理剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于原油处理剂技术领域，具体涉及一种含硼螺环型原油处理剂及其制备方法，包括以下步骤：S1、将单长链脂肪酸甘油酯分散于有机溶剂中，搅拌均匀；S2、向S1体系中依次加入硼酸和催化剂，加热回流反应，反应结束后冷却至室温；S3、向S2反应体系中加入聚氧乙烯醚，搅拌；S4、将S3体系中不溶物过滤除去，滤液集中后将有机溶剂蒸去，即得到所述处理剂；将该制备的原油降粘降凝剂溶解于有机溶剂中，按照在原油中浓度为100‑1000mg/L加入原油中，搅拌均匀即可，降粘率达到30％以上，降凝达到5℃以上。
Description
技术领域
本发明属于原油处理剂技术领域，具体涉及一种含硼螺环型原油处理剂及其制备方法。
背景技术
目前，我国油田的开采大部分已经处于中后期，产出的原油中轻质组分含量越来越低，重质组分含量增加导致了原油的流动性变差。在环境温度较低的情况下，由于石蜡的析出而生成针状或片状晶体并相结，进一步形成三维网状结构，原油中的胶质也可以通过其稠环部位的堆积和极性基团的氢键作用在原油中形成网络结构，将低凝点油包于其中，使原油失去流动性，这给开采和集输带来了易结蜡、高凝点、高粘度、流动性差、管输阻力大等问题，需要加入各种处理剂改进其流动性。高粘、高凝原油的输送必须采用更大功率的泵送设备，并且为了达到合理的泵送排量，要求对输送系统进行加热处理或者对原油进行稀释处理。目前主要通过使用降粘降凝剂来降低原油的粘度和凝点。目前主要使用的是具有烷基长侧链和梳形聚合物，例如聚丙烯酸高碳醇酯、聚丙烯酸高碳胺酰胺、聚马来酸高碳醇酯、聚马来酸高碳胺酰胺及其单体的共聚物或者与苯乙烯、醋酸乙烯酯等单体的共聚物等。该类聚合物可以用作高凝原油的降凝剂、高粘原油的降粘剂、原油防蜡剂、原油输送减阻剂等油田化学品。但是该类产品生产成本较高，不能大量使用。
与高分子类化学品对应，还有一类小分子型原油流动性改进剂。小分子型原油流动性改进剂与聚合物型原油流动性改进剂相比的优势有：(1)小分子原油流动性改进剂本身不会增加重质组分含量，对原油品质无不良影响；(2)小分子原油流动性改进剂在化学组成上相对比较稳定，可以保证产品质量的稳定。为此，本发明提供了一种含硼螺环型小分子原油处理剂，此前未见报道。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种含硼螺环型原油处理剂及其制备方法。
本发明具体是通过如下技术方案来实现的。
本发明提供了一种含硼螺环型原油处理剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将单长链脂肪酸甘油酯分散于有机溶剂中，搅拌均匀；
S2、向S1体系中依次加入硼酸和催化剂，加热回流反应，通过交联反应生成螺环型硼酸二酯，结束后冷却至室温；
S3、向S2反应体系中加入聚氧乙烯醚，搅拌；
S4、将S3体系中不溶物过滤除去，滤液集中后将有机溶剂蒸去，即得到所述处理剂。
优选的，S1中，所述单长链脂肪酸甘油酯为工业级及其以上纯度的单辛酸甘油酯、单癸酸甘油酯、单棕榈酸甘油酯、单月桂酸甘油酯、单油酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯、单软脂酸甘油酯和单蓖麻油酸甘油酯中的一种或几种混合。
优选的，S1中，所述有机溶剂为工业级及其以上纯度的苯、甲苯、二甲苯和煤焦油中的一种或几种混合。
优选的，S1中，所述单长链脂肪酸甘油酯和所述有机溶剂的体积比为1:2-20。
优选的，S2中，所述硼酸的加入量是所述单长链脂肪酸甘油酯物质的量40％-50％。
优选的，S2中，所述催化剂为工业级及其以上纯度的无水氯化铝、无水氯化铁、无水氯化锌或无水氯化锡。
优选的，S2中，交联反应2-8h。
优选的，S3中，所述聚氧乙烯醚为工业级及其以上纯度的脂肪醇聚氧乙烯醚和/或烷基酚聚氧乙烯醚。
优选的，S3中，所述聚氧乙烯醚的加入量是所述单长链脂肪酸甘油酯质量10％-30％。
本发明还提供了由上述制备方法制得的含硼螺环型原油处理剂。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
本发明的发明构思为：本发明利用硼酸与四个羟基作用形成螺环结构，制备了带有长链烷基的螺环型硼酸二酯，进而与聚氧乙烯醚类化合物复配，发明了一种含硼螺环型原油处理剂，制备的螺环结构具有特殊的结构，两个环状结构直接相连导致形成两个平面(方向)的交叉，每一个平面(方向)均可以与原油中的蜡质共晶，则可改变蜡晶生长方向，使其结构松散，不易长大，降低原油的凝点和低温粘度；两个环状结构的交叉，使其具有比平面结构分子更大的立体结构，可以使其与胶质作用，插入其层间，使胶质不宜紧密堆积，拉大层间距离，降低因胶质引起的粘度(如图1所示)；
应用时，将该制备的原油降粘降凝剂溶解于苯、甲苯、二甲苯、正丁醇、煤焦油等有机溶剂中，按照在原油中浓度为100-1000mg/L加入原油中，搅拌均匀即可，降粘率达到30％以上，降凝达到5℃以上。
附图说明
图1为本发明螺环化合物与蜡质的共结晶方式；
图2为实施例1制备的处理剂的红外图谱；
图3添加各实施例制备的处理剂前后原油蜡晶形貌的变化。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
下述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。
实施例1
一种含硼螺环型原油处理剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将单长链脂肪酸甘油酯分散于2倍的有机溶剂中，搅拌均匀，所述单长链脂肪酸甘油酯为工业级的单棕榈酸甘油酯，所述有机溶剂为工业级的苯；
第二步，向上述反应容器中加入单长链脂肪酸甘油酯物质的量40％的硼酸，再加入硼酸质量5％的催化剂，在反应器上加上分水器和冷凝回流装置，搅拌下加热回流反应8小时，冷却至室温，所述催化剂为工业级的无水氯化铝；
第三步，向上述反应容器中加入单长链脂肪酸甘油酯质量30％的聚氧乙烯醚并充分搅拌，所述聚氧乙烯醚为工业级的十八醇聚氧乙烯醚；
第四步，将上述混合物中的不溶物过滤除去，滤液集中后将有机溶剂蒸去，即得到原油降粘降凝剂。
实施例1制备的降凝剂红外谱图如图2所示，由图2可知，其中，3495cm-1的强烈吸收峰归属于处理剂中的—COOH伸缩振动吸收峰；2941cm-1处为处理剂主链上的—C—C—伸缩振动吸收峰，1639cm-1处为酯基—C(＝O)—O—的强伸缩振动吸收峰，1423cm-1处的吸收峰为—C—O—的吸收峰。从红外图谱中可以看到，所合成的处理剂即为目标产物。
应用时，将该制备的原油降粘降凝剂溶解于苯中，按照在原油中浓度为1000mg/L加入原油中，搅拌均匀即可，降粘率达到56％，降凝10.3℃。
实施例2
一种含硼螺环型原油处理剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将单长链脂肪酸甘油酯分散于5倍的有机溶剂中，搅拌均匀，所述单长链脂肪酸甘油酯为分析纯单油酸甘油酯，所述有机溶剂为分析纯甲苯；
第二步，向上述反应容器中加入单长链脂肪酸甘油酯物质的量45％的硼酸，再加入硼酸质量6％的催化剂，在反应器上加上分水器和冷凝回流装置，搅拌下加热回流反应6小时，冷却至室温，所述催化剂为分析纯无水氯化铁；
第三步，向上述反应容器中加入单长链脂肪酸甘油酯质量25％的聚氧乙烯醚，所述聚氧乙烯醚为分析纯的月桂醇聚氧乙烯醚；
第四步，将上述混合物中的不溶物过滤除去，滤液集中后将有机溶剂蒸去，即得到原油降粘降凝剂。
应用时，将该制备的原油降粘降凝剂溶解于甲苯中，按照在原油中浓度为800mg/L加入原油中，搅拌均匀即可，降粘率55％，降凝8℃。
实施例3
一种含硼螺环型原油处理剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将单长链脂肪酸甘油酯分散于10倍的有机溶剂中，搅拌均匀，所述单长链脂肪酸甘油酯为化学纯单蓖麻油酸甘油酯，所述有机溶剂为化学纯二甲苯；
第二步，向上述反应容器中加入单长链脂肪酸甘油酯物质的量50％的硼酸，再加入硼酸质量10％的催化剂，在反应器上加上分水器和冷凝回流装置，搅拌下加热回流反应2小时，冷却至室温，所述催化剂为化学纯无水氯化锌；
第三步，向上述反应容器中加入单长链脂肪酸甘油酯质量20％的聚氧乙烯醚，所述聚氧乙烯醚为化学纯壬基酚聚氧乙烯醚；
第四步，将上述混合物中的不溶物过滤除去，滤液集中后将有机溶剂蒸去，即得到原油降粘降凝剂。
应用时，将该制备的原油降粘降凝剂溶解于二甲苯中，按照在原油中浓度为600mg/L加入原油中，搅拌均匀即可，降粘率50％以上，降凝6.8℃。
实施例4
一种含硼螺环型原油处理剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将单长链脂肪酸甘油酯分散于15倍的有机溶剂中，搅拌均匀，所述单长链脂肪酸甘油酯为工业级物质的量比为1:2的单辛酸甘油酯和单硬脂酸甘油酯组合物，所述有机溶剂为工业级煤焦油；
第二步，向上述反应容器中加入单长链脂肪酸甘油酯物质的量45％的硼酸，再加入硼酸质量8％的催化剂，在反应器上加上分水器和冷凝回流装置，搅拌下加热回流反应3小时，冷却至室温，所述催化剂为工业级无水氯化锡；
第三步，向上述反应容器中加入单长链脂肪酸甘油酯质量10％的聚氧乙烯醚，所述聚氧乙烯醚为工业级十六醇聚氧乙烯醚；
第四步，将上述混合物中的不溶物过滤除去，滤液集中后将有机溶剂蒸去，即得到原油降粘降凝剂。
应用时，将该制备的原油降粘降凝剂溶解于正丁醇，按照在原油中浓度为500mg/L加入原油中，搅拌均匀即可，降粘率48％，降凝率7.5℃。
实施例5
一种含硼螺环型原油处理剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将单长链脂肪酸甘油酯分散于20倍的有机溶剂中，搅拌均匀，所述单长链脂肪酸甘油酯为化学纯物质的量比为1：5的单辛酸甘油酯和单软脂酸甘油酯组合物，所述有机溶剂为体积比为1:1的甲苯和二甲苯；
第二步，向上述反应容器中加入单长链脂肪酸甘油酯物质的量45％的硼酸，再加入硼酸质量6％的催化剂，在反应器上加上分水器和冷凝回流装置，搅拌下加热回流反应4小时，冷却至室温，所述催化剂为化学纯无水氯化铝；
第三步，向上述反应容器中加入单长链脂肪酸甘油酯质量10％的聚氧乙烯醚，所述聚氧乙烯醚为化学纯质量比为1:2的月桂醇聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚组合物；
第四步，将上述混合物中的不溶物过滤除去，滤液集中后将有机溶剂蒸去，即得到原油降粘降凝剂。
应用时，将该制备的原油降粘降凝剂溶解于煤焦油中，按照在原油中浓度为100mg/L加入原油中，搅拌均匀即可，降粘率达到35％，降凝5.9℃。
图3是各实施例制备的处理剂添加至原油中后，原油蜡晶形貌的变化，由图3可见，未添加处理剂的蜡样呈现针状和块状分布，分布较拥挤且较大，蜡晶形貌明显规整，蜡晶显聚集网络状结构，蜡晶之间的距离很小，当加过处理剂后，蜡晶的形貌变得均匀而分散，蜡晶之间的距离变大，可知处理剂已经进入到了蜡内部，并发挥了降凝降粘效果。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种含硼螺环型原油处理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将单长链脂肪酸甘油酯分散于有机溶剂中，搅拌均匀；
所述单长链脂肪酸甘油酯为工业级及其以上纯度的单辛酸甘油酯、单癸酸甘油酯、单棕榈酸甘油酯、单月桂酸甘油酯、单油酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯、单软脂酸甘油酯和单蓖麻油酸甘油酯中的一种或几种混合；
S2、向S1体系中依次加入硼酸和催化剂，加热回流，通过交联反应生成螺环型硼酸二酯，结束后冷却至室温；
S3、向S2反应体系中加入聚氧乙烯醚，搅拌；
S4、将S3体系中不溶物过滤除去，滤液集中后将有机溶剂蒸去，即得到所述处理剂。
2.根据权利要求1所述的含硼螺环型原油处理剂的制备方法，其特征在于，S1中，所述有机溶剂为工业级及其以上纯度的苯、甲苯、二甲苯和煤焦油中的一种或几种混合。
3.根据权利要求1所述的含硼螺环型原油处理剂的制备方法，其特征在于，S1中，所述单长链脂肪酸甘油酯和所述有机溶剂的体积比为1:2-20。
4.根据权利要求1所述的含硼螺环型原油处理剂的制备方法，其特征在于，S2中，所述硼酸的加入量是所述单长链脂肪酸甘油酯物质的量40％-50％。
5.根据权利要求1所述的含硼螺环型原油处理剂的制备方法，其特征在于，S2中，所述催化剂为工业级及其以上纯度的无水氯化铝、无水氯化铁、无水氯化锌或无水氯化锡。
6.根据权利要求1所述的含硼螺环型原油处理剂的制备方法，其特征在于，S2中，交联反应2-8h。
7.根据权利要求1所述的含硼螺环型原油处理剂的制备方法，其特征在于，S3中，所述聚氧乙烯醚为工业级及其以上纯度的脂肪醇聚氧乙烯醚和/或烷基酚聚氧乙烯醚。
8.根据权利要求1所述的含硼螺环型原油处理剂的制备方法，其特征在于，S3中，所述聚氧乙烯醚的加入量是所述单长链脂肪酸甘油酯质量10％-30％。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的含硼螺环型原油处理剂。
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