CN115058239A - 离子液体微乳液稠油改质降粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及离子液体微乳液稠油改质降粘剂及其制备方法。本发明所述的离子液体微乳液稠油降粘剂，主要由离子液体、烃类、表面活性剂和助表面活性剂组成，利用表面活性剂和助表面活性剂降低界面张力的作用构筑双连续相的离子液体微乳液，凭借微乳液携带作用、粒径小和渗透性强的优势，使得离子液体更容易进入稠油重组分中并实现对重组分的断键反应，增加稠油中轻组分含量，从而达到改质降粘的作用。在油藏温度下，离子液体微乳液能与稠油发生改质降粘反应，可大幅度提高降粘效果，克服了传统改质降粘需要高温和特定催化剂的缺陷，降低了稠油改质和降粘成本。离子液体微乳液的制备方法简单，且对制备设备要求低。
Description
技术领域
本发明涉及离子液体微乳液稠油改质降粘剂及其制备方法，属于油田化学的技术领域。
背景技术
胶质和沥青质使得稠油粘度增大、流动困难，从而给油田的日常开发带来了许多不便(赵文学，韩克江，曾鹤，施岩.稠油降粘方法的作用机理及研究进展[J].当代化工，2015，44(06):1365-1367.)。而目前中国各个油田的稠油储量丰富，分布广泛。所以稠油开采在油田生产开发中扮演着重要的角色，是提高产能不可或缺的一环。但是经过多年的开发，各油田稠油开发面临着很多困难，首先是以蒸汽降粘开采为主的油藏出现汽窜和含水率升高等现象，其次是降粘效果不好、驱油效率低、开发难度高(田仲强，黄敏，田荣恩，李芳田，张新丽.胜利油田稠油开采技术现状[J].特种油气藏，2001(04):52-55+100.)。受上述问题的影响，稠油开采成本上升，经济效益变差，所以迫切需要新的更有效的稠油开发技术。
化学降粘法是目前原油开采和运输过程中最广泛、有效的稠油降粘技术，它的原理是通过加入化学药剂来改变原油固有的物理化学性质来降低粘度。其中改质降粘是在一定反应条件下在稠油中加入药剂，使大分子量的重组分断裂成易于采出的轻组分，最终达到不可逆降粘的目的。
但是，改质降粘也存在着一些问题，一是改质降粘每次处理的稠油量少，需要多次处理，最终导致成本增加；二是改质降粘需要高温条件，而高温条件会提高对降粘设备的要求，对设备造成一定的损耗；三是改质降粘中无污染、廉价的催化剂较少，容易对环境造成影响。对此，需要转而探求低温降粘技术，考虑到能够使稠油在温度较低时降粘的方法多为非改质降粘，例如掺稀油和乳化。因此研发了一种适用于低温条件下的改质降粘剂，这种降粘剂可以在地层温度下发挥改质降粘的作用，原位降低稠油粘度并提高原油品质、从而采出改质后的稠油，相当于在地下发挥了炼油厂的作用，既可以节约经济成本，又对环境的影响。
CN201710787538.5公开了一种稠油改质降粘剂，其中含氯化镍1-6份，钼酸钠2-7份，乙二胺0.1-2份，磺酸3-18份，去离子水20-60份以及水等，可以很好降粘。但是该剂中含有大量的氯化镍，容易造成环境污染，并且降粘剂与稠油作用时所需反应温度较高，依然无法有效地克服现有技术中的普遍存在的问题。
离子液体(ILs)定义为由阴阳离子结合在一起的熔点小于100℃的盐，它具有熔点低、蒸汽压可忽略、不燃等独特的物理化学性质，常用于工程、合成、生物质转化、沥青回收、脱硫、沥青质降解、提高采收率等领域(张锁江，刘晓敏，姚晓倩，董海峰，张香平.离子液体的前沿、进展及应用[J].中国科学(B辑:化学)，2009，39(10):1134-1144.)。离子液体具有广泛的分子间相互作用能力(色散力和氢键等)，与常规有机溶剂相比，具有出色的溶剂化性质。而一些特殊的离子液体是可以在温度较低的条件下就能使稠油粘度降低的化学剂，但是对于超稠油和特超稠油，由于原油粘度大、结构致密等原因，离子液体很难进入稠油中，所以难以完全与稠油接触导致降粘效果不理想。
微乳液一般是由几种相互之间没有溶解关系的液体经过乳化剂处理后，分散液滴的直径为纳米级的分散体系，主要由极性相、非极性相、两亲物质和电解质构成。由于其耐温性好、液滴直径小和界面张力低等优势，被广泛应用于三次采油等方向。近年来离子液体微乳液开始出现在人们视野里，一方面，离子液体的阳离子和阴离子成分可以被改性以获得所需性能，因此，它们通常被称为“设计溶剂”，所以也使得这类新型的微乳液体系的性质可根据需要调节；另一方面，由于离子液体的催化能力和离子液体微乳液的增溶能力都很出色(孟雅莉，李臻，陈静，夏春谷.离子液体微乳液体系的应用研究[J].化学进展，2011，23(12):2442-2456.)，因此，在此基础上利用设计离子液体的降粘性能、微乳液的特性和离子液体微乳液的稳定性，通过构建离子液体微乳液来实现稠油就地低温改质降粘。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种离子液体微乳改质降粘剂。
本发明还提供一种上述离子液体微乳改质降粘剂的制备方法。
本发明的技术方案为：
离子液体微乳液稠油改质降粘剂，其特征在于，包括离子液体、烃类、表面活性剂和助表面活性剂，离子液体与烃类比例为3:7～7:3，助表面活性剂与表面活性剂的质量比Km为1～2。
离子液体微乳液不仅具有离子液体特有的催化能力和微乳液的增溶能力，又具有它们所加和的优势，离子液体构筑的微乳液能够在高温下不破乳，对降粘设备的要求低，保护设备，对环境污染较小。
优选的，所述的离子液体为[bmim]Br·FeCl3、[bmim]Br、[bmim]PF4或它们的混合物，[bmim]Br·FeCl3属于清洁材料，对环境无污染。
优选的，所述的烃类为正庚烷、正辛烷、环己烷或它们的混合物。
优选的，所述表面活性剂为Sp80和Tw20、Sp80和Tw80、Sp80和JFC或Sp80和OP-13。
优选的，所述的助表面活性剂为异丙醇、正丁醇、正戊醇或它们的混合物。
上述离子液体微乳的制备方法，包括步骤如下：
A1)将表面活性剂加入助表面活性剂中，通过搅拌机进行搅拌；搅拌速度为800～1000r/min；搅拌时间为10min～20min，定温40-60℃，搅拌至表面活性剂完全溶于助表面活性剂中时停止。
A2)加入烃类和离子液体，通过搅拌机进行搅拌；搅拌速度为600～800r/min；搅拌时间为30min～40min，定温50-60℃，搅拌直至体系澄清透明，即制得离子液体微乳液。
本申请的有益之处在于：
1.本发明所述的离子液体微乳液稠油改质降粘剂，利用离子液体具有的可设计性强和低温催化功能，在地层温度下实现稠油就地降粘，因此可减少能量损耗和环境污染，获得良好的经济效益。考虑到超稠油结构致密，离子液体难以完全与稠油混合，故通过离子液体微乳液，利用微乳液的携带作用、粒径小和渗透性强的优势，使离子液体进入稠油的重组分中实现对目标稠油的充分降粘。
2.本发明所述的离子液体微乳液稠油改质降粘剂，为ILs/O型微乳液，具有离子液体的降粘性能、微乳液的特性和离子液体微乳液的稳定性，室温条件下长时间不破乳，能够较好的实现稠油就地低温改质降粘。
3.本发明所述的离子液体微乳液稠油改质降粘剂，对环境无污染，且制备工艺简单，成本低。
具体实施方式
实施例1
离子液体微乳液稠油改质降粘剂，其特征在于，包括离子液体、烃类、表面活性剂和助表面活性剂，离子液体与油比例为4:6，助表面活性剂与表面活性剂的质量比Km为1.5。
离子液体微乳液不仅具有离子液体特有的催化能力和微乳液的增溶能力，又具有它们所加和的优势，离子液体构筑的微乳液能够在高温下不破乳，对降粘设备的要求低，保护设备，对环境污染较小。
实施例2
如实施例1所述的离子液体微乳改质降粘剂，所不同的是，所述的离子液体为[bmim]Br·FeCl3。[bmim]Br·FeCl3属于清洁材料，对环境无污染。
实施例3
如实施例2所述的离子液体微乳改质降粘剂，所不同的是，所述的烃类为正庚烷。
实施例4
如实施例3所述的离子液体微乳改质降粘剂，所不同的是，所述表面活性剂为Sp80和JFC。
实施例5
如实施例4所述的离子液体微乳改质降粘剂，所不同的是，所述的助表面活性剂为正丁醇。
实施例6
如实施例5所述的离子液体微乳改质降粘剂，所不同的是，助表面活性剂与表面活性剂的质量比为1.5。
实施例7
一种如实施例1-6所述离子液体微乳改质降粘剂的制备方法，包括步骤如下：
A1)将13.21g Sp80和3.73g JFC加入25.40g正丁醇中，通过搅拌机进行搅拌；搅拌速度为400～500r/min；搅拌时间为10min～20min，定温40～50℃，搅拌至Sp80和JFC完全溶于正丁醇中时停止。
A2)加入40.36g正庚烷和17.30g离子液体[bmim]Br·FeCl3，通过搅拌机进行搅拌；搅拌速度为600～800r/min；搅拌时间为30min～40min，定温50-60℃，搅拌直至体系澄清透明，即制得离子液体微乳液。
实施例8
一种如实施例7所述离子液体微乳改质降粘剂的制备方法，包括步骤如下：
A1)将14.00g Sp80和3.94g JFC加入26.89g正丁醇中，通过搅拌机进行搅拌；搅拌速度为400～500r/min；搅拌时间为10min～20min，定温40～50℃，搅拌至Sp80和JFC完全溶于正丁醇中时停止。
A2)加入33.10g正庚烷和22.07g离子液体[bmim]Br·FeCl3，通过搅拌机进行搅拌；搅拌速度为600～800r/min；搅拌时间为30min～40min，定温50-60℃，搅拌直至体系澄清透明，即制得离子液体微乳液。
将制备的离子液体微乳液分别在0℃、25℃和60℃下放置20天。
通三组离子液体微乳在不同条件下放置20天均未出现分层现象，将离子液体微乳液用磁力搅拌器固定转速剪切10min后，观察外观均未发生明显变化。
通过上述现象可知，离子液体微乳液具有较好的稳定性，在长期放置过程中不会发生不稳定现象，有利于长久储存和运输。
实施例9
一种如实施例7所述离子液体微乳改质降粘剂的制备方法，包括步骤如下：
A1)将14.61g Sp80和4.12g JFC加入28.10g正丁醇中，通过搅拌机进行搅拌；搅拌速度为400～500r/min；搅拌时间为10min～20min，定温40～50℃，搅拌至Sp80和JFC完全溶于正丁醇中时停止。
A2)加入26.59g正庚烷和26.59g离子液体[bmim]Br·FeCl3，通过搅拌机进行搅拌；搅拌速度为600～800r/min；搅拌时间为30min～40min，定温50-60℃，搅拌直至体系澄清透明，即制得离子液体微乳液。
实验例1
通过对比实施例7～9可知，制得的离子液体微乳改质降粘剂，具有较好的热力学稳定性和动力学稳定性，在长期放置过程中不会发生上浮、聚结、沉降、絮凝等不稳定现象，在实际应用有利于长久储存和运输。
测试例1
分别将实施例7～9的离子液体微乳改质降粘剂产品应用于1#稠油(50℃下粘度为56000mPa·s)，将一定量电脱水后的稠油分别与实施例7～9的离子液体微乳降粘剂产品在室温下反应，稠油与离子液体微乳液的反应质量比为9:1，反应结束后，检测稠油降粘率和重质组分裂解率，具体检测结果见表1。
表1
| 稠油降粘率，％ | 重质组分裂解率，％ | |
| 实施例7 | 50.8 | 11.3 |
| 实施例8 | 61.7 | 14.6 |
| 实施例9 | 60.4 | 14.1 |
测试例2
分别将实施例7～9的离子液体微乳改质降粘剂产品应用于2#稠油(50℃下粘度为11320mPa·s)，将一定量电脱水后的稠油分别与实施例7～9的离子液体微乳降粘剂产品在室温下反应，稠油与离子液体微乳液的反应质量比为9:1，反应结束后，检测稠油降粘率和重质组分裂解率，具体检测结果见表2。
表2
| 稠油降粘率，％ | 重质组分裂解率，％ | |
| 实施例7 | 49.6 | 20.3 |
| 实施例8 | 53.1 | 22.9 |
| 实施例9 | 51.9 | 21.1 |
测试例3
分别将实施例7～9的离子液体微乳改质降粘剂产品应用于3#稠油(50℃下粘度为4860mPa·s)，将一定量电脱水后的稠油分别与实施例7～9的离子液体微乳降粘剂产品在室温下反应，稠油与离子液体微乳液的反应质量比为9:1，反应结束后，检测稠油降粘率和重质组分裂解率，具体检测结果见表3。
表3
| 稠油降粘率，％ | 重质组分裂解率，％ | |
| 实施例7 | 31.8 | 15.3 |
| 实施例8 | 39.4 | 19.0 |
| 实施例9 | 37.6 | 17.8 |
测试例4
分别将实施例7～9的离子液体微乳改质降粘剂产品应用于3#稠油(50℃下粘度为54300mPa·s)，将一定量电脱水后的稠油分别与实施例7～9的离子液体微乳降粘剂产品在室温下反应，稠油与离子液体微乳液的反应质量比为9:1，反应结束后，检测稠油降粘率和重质组分裂解率，具体检测结果见表4。
表4
| 稠油降粘率，％ | 重质组分裂解率，％ | |
| 实施例7 | 63.8 | 21.4 |
| 实施例8 | 72.4 | 29.5 |
| 实施例9 | 69.6 | 25.7 |
实验例2
通过测试例1～4可知，四种稠油油样的粘度在室温下均发生了不同程度的降低，最高降粘率可以达到70％以上，说明该离子液体微乳液中使离子液体顺利进入稠油中，从而发挥改质降粘作用，并且该离子液体具有较好的低温改质降粘效果。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。
Claims (6)
1.离子液体微乳液稠油改质降粘剂，其特征在于，包括离子液体、烃类、表面活性剂和助表面活性剂，离子液体与烃类比例为3:7～7:3，助表面活性剂与表面活性剂的质量比Km为1～2。
2.根据权利要求1所述的离子液体微乳液稠油改质降粘剂，其特征在于，所述的离子液体为[bmim]Br·FeCl3、[bmim]Br、[bmim]PF4或它们的混合物。
3.根据权利要求1所述的离子液体微乳液稠油改质降粘剂，其特征在于，所述的烃类为正庚烷、正辛烷、环己烷或它们的混合物。
4.根据权利要求1所述的离子液体微乳液稠油改质降粘剂，其特征在于，所述表面活性剂为Sp80和Tw20、Sp80和Tw80、Sp80和JFC或Sp80和OP-13。
5.根据权利要求1所述的离子液体微乳液稠油改质降粘剂，其特征在于，所述的助表面活性剂为异丙醇、正丁醇、正戊醇或它们的混合物。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述离子液体微乳液稠油改质降粘剂的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
A1)将表面活性剂加入助表面活性剂中，通过搅拌机进行搅拌；搅拌速度为400～500r/min；搅拌时间为10min～20min，定温40～50℃，搅拌至表面活性剂完全溶于助表面活性剂中时停止。
A2)加入烃类和离子液体，通过搅拌机进行搅拌；搅拌速度为600～800r/min；搅拌时间为30min～40min，定温50-60℃，搅拌直至体系澄清透明，即制得离子液体微乳液。
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