CN115651185B - 一种油田用粘度调节剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于三次采油技术领域，具体涉及一种油田用粘度调节剂及其制备方法与应用。所述制备方法如下：在烧瓶中加入对苯二酚、4‑哌啶磺酸、40wt%甲醛、水，搅拌加热至回流，反应完毕，冷却到50℃以下；旋转蒸发，减压蒸发，冷却到室温，得到粘稠液体；将上述粘稠液体用甲苯转移到高压反应釜中，加入氢氧化钠固体做催化剂，抽真空，随后搅拌并升温，加入环氧丙烷，反应得到中间体；将上述中间体通入环氧乙烷，反应一段时间后，冷却至室温，得到粗品；将上述粗品用活性炭脱色，旋转蒸发仪蒸干，得到深黄色粘稠固体即粘度调节剂。该粘度调节剂具有高活性低浓度特点，浓度200mg/L条件下可使稠油降粘率达到99%以上。

Description

一种油田用粘度调节剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于三次采油技术领域，具体涉及一种油田用粘度调节剂及其制备方法与应用。

背景技术

高粘度的原油在世界油气资源中占有相当大的比重。据统计，高粘度的原油占世界已探明原油储量的20％以上，随着高粘度易开采原油的不断减少，高粘度原油开采日益引起各国的重视。高粘原油的特点是沥青质含量高，流动阻力大，不易开采。目前我国开采高粘原油的主要方法是蒸汽驱，是目前在技术和经济上比较成功的油藏开发技术之一。

但是当油藏处于寒带或高寒带区域，同时油藏物性为薄油层时其热损失较大，传统的热采方法从经济及工艺可操作性的角度上都存在局限。而且位于高渗透方向、高产量且注采井距小的生产井容易发生蒸汽突破现象，油藏热利用率和经济性均无法得到有效保障。

而粘度调节剂可以有效地降低高粘原油粘度、降低油水界面张力、增加储层能量，用地层自身的能量形成稳定的水包油乳状液，大大降低了高粘原油的粘度，显著降低了开采难度。

CN1221650A公开了一种主要用于油田稠油降粘的表面活性剂,其配方中按重量计有15—20%的木质素，5—15%的火碱，2—8%的皂粉或1—6%的肥皂，10—15%的合成洗涤剂，其余为水。该表面活性剂所用原料价廉而易得，配制方法简单,其降粘率可达95%以上，特别是在300℃多度高温条件下性能不减。但是在使用时需要复配碱性物质才能对稠油有较好的乳化降粘效果，而碱性物质会导致后期破乳困难等，对原油加工过程存在潜在的危害。

CN201910795697.9公开一种水溶性超支化稠油降粘驱油剂及其制备方法，该降粘驱油剂是由0.01％～1.0％的功能化骨架单体、10％～20％的丙烯酰胺、10％～20％的丙烯酸、40％～50％的非离子功能单体辛基酚聚氧乙烯醚以及20％～25％的阴离子单体2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠共聚而成的聚合物。该降粘驱油剂的水相增粘能力较强，且抗剪切性能良好，使其具有控制流度比、扩大波及体积的功能；同时该降粘驱油剂与稠油混合乳化性能较强，普通稠油乳化降粘率在80％以上且易于破乳，实现降粘和驱油一剂多用的功效。该发明制备降粘驱油剂的原料来源广泛，制备过程简便，成本较低。但是该降粘驱油剂对原油只有80%左右的降粘率，对于粘度较高的原油很难满足现场需要，因此实际应用受到了限制。

发明内容

本发明针对目前现有技术存在的问题而提供一种油田用粘度调节剂及其制备方法与应用，该粘度调节剂具有低浓度高活性的优点。

本发明的目的之一公开了一种油田用粘度调节剂，所述的粘度调节剂的分子结构式如下：

其中：

m=4-45；

n=2-20。

本发明另一个目的提供了上述油田用粘度调节剂的制备方法，所述的制备方法具体包括以下步骤：

（1）在装有搅拌器、冷凝管、温度计的烧瓶中加入对苯二酚、4-哌啶磺酸、40wt%甲醛、水，搅拌加热至回流，搅拌速率为200-300rpm，回流至反应完毕，停止加热，冷却到50℃以下；将混合液体转移到旋转蒸发仪，减压蒸发掉水分和未反应的原材料，冷却到室温，得到粘稠液体；

（2）将上述粘稠液体用甲苯转移到高压反应釜中，加入氢氧化钠固体做催化剂，用氮气吹扫管路和反应釜5-10min，抽真空，随后搅拌并升温至80-90℃，停止抽真空，一次性加入环氧丙烷，搅拌速率为400-500rpm，升温至130-135℃，反应一段时间后，用循环冷却水将体系冷却至80-90℃，得到中间体；

（3）将上述中间体继续在80-90℃搅拌，通入环氧乙烷，通入速度为1-1.5 ml/min，通入完毕后，升温至120-125℃，反应一段时间后，采用循环冷却水将体系冷却至室温，得到粗品；

（4）将上述粗品用活性炭脱色，旋转蒸发仪蒸干，得到深黄色粘稠固体即粘度调节剂。

在本发明中，优选地，基于1摩尔份的对苯二酚，所述的4-哌啶磺酸、甲醛、环氧丙烷、环氧乙烷的用量分别为3.6-4.4摩尔份、4-6摩尔份、5-50摩尔份、2-20摩尔份；更优选地，基于1摩尔份的对苯二酚，所述的4-哌啶磺酸、甲醛、环氧丙烷、环氧乙烷的用量分别为3.8-4.2摩尔份、5-6摩尔份、10-40摩尔份、4-10摩尔份。

优选情况下，步骤（1）中，所述的水与对苯二酚的质量比为50-100：1。

优选情况下，步骤（1）中，所述的回流时间为12-24h。

在本发明中，优选地，步骤（2）中，所述的甲苯与对苯二酚的质量比为30-50：1。

优选情况下，步骤（2）中，所述的氢氧化钠与对苯二酚的质量比为0.2-0.5：1。

优选情况下，步骤（2）中，所述的反应时间为6-12h。

在本发明中，优选地，步骤（3）中，所述的反应时间为0.5-1h。

所述的油田用粘度调节剂的合成反应方程式如下：

本发明第三个方面公开了上述油田用粘度调节剂在稠油降粘中的应用。对于具体的应用无特别要求，可以为本领域常规的应用方式，在此不再论赘述。

本发明属于表面活性剂，亲水基团有：四个磺酸基、四个叔胺基、两个聚氧乙烯醚基；亲油基团有：苯基、聚氧丙烯醚基。比常规具有单亲水亲油基团的表面活性剂的表面活性更高，临界胶束浓度更低，因此使用时的用量更低。聚氧丙烯醚基在整个分子中含量比较大，而且分子链比较长，因此可以深入到原油内部，比较容易形成O/W乳状液。在磺酸基、叔胺基、聚氧乙烯醚亲水基团作用下，外相形成连续的水膜，可以降低流动阻力，大幅度降低原油粘度。

本发明与现有技术相比具有的有益效果和优点：

（1）本发明的粘度调节剂具有原料来源广泛，合成工艺简单，过程清洁无污染的特点。

（2）本发明的粘度调节剂具有高活性低浓度的特点，在使用浓度为200mg/L条件下可使稠油的降粘率达到99%以上。

实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

实施例

（1）在装有搅拌器、冷凝管、温度计的烧瓶中加入0.02mol对苯二酚、0.072mol 4-哌啶磺酸、0.08mol 40wt%甲醛、110g水，搅拌加热至回流，搅拌速率为200rpm，回流12h，停止加热，冷却到50℃以下；将混合液体转移到旋转蒸发仪，减压蒸发掉水分和未反应的原材料，冷却到室温，得到粘稠液体；

（2）将上述粘稠液体用66g甲苯转移到高压反应釜中，加入0.44g氢氧化钠固体做催化剂，用氮气吹扫管路和反应釜5min，抽真空，随后搅拌并升温至86℃，停止抽真空，一次性加入0.1mol环氧丙烷，搅拌速率为400rpm，升温至132℃，反应6h后，用循环冷却水将体系冷却至80℃，得到中间体；

（3）将上述中间体继续在80℃搅拌，通入0.4mol环氧乙烷，通入速度为1ml/min，通入完毕后，升温至120℃，反应0.5h后，采用循环冷却水将体系冷却至室温，得到粗品；

（4）将粗品用活性炭脱色，旋转蒸发仪蒸干，得到深黄色粘稠固体即粘度调节剂A。

实施例

（1）在装有搅拌器、冷凝管、温度计的烧瓶中加入0.02mol对苯二酚、0.088mol 4-哌啶磺酸、0.12mol 40wt%甲醛、220g水，搅拌加热至回流，搅拌速率为300rpm，回流24h，停止加热，冷却到50℃以下；将混合液体转移到旋转蒸发仪，减压蒸发掉水分和未反应的原材料，冷却到室温，得到粘稠液体；

（2）将上述粘稠液体用110g甲苯转移到高压反应釜中，加入1.1g氢氧化钠固体做催化剂，用氮气吹扫管路和反应釜10min，抽真空，随后搅拌并升温至85℃，停止抽真空，一次性加入1mol环氧丙烷，搅拌速率为500rpm，升温至134℃，反应12h后，用循环冷却水将体系冷却至90℃，得到中间体；

（3）将上述中间体继续在90℃搅拌，通入0.04mol环氧乙烷，通入速度为1.5 ml/min，通入完毕后，升温至122℃，反应1h后，采用循环冷却水将体系冷却至室温，得到粗品；

（4）将粗品用活性炭脱色，旋转蒸发仪蒸干，得到深黄色粘稠固体即粘度调节剂B。

实施例

（1）在装有搅拌器、冷凝管、温度计的烧瓶中加入0.02mol对苯二酚、0.076mol 4-哌啶磺酸、0.09mol 40wt%甲醛、145g水，搅拌加热至回流，搅拌速率为250rpm，回流14h，停止加热，冷却到50℃以下；将混合液体转移到旋转蒸发仪，减压蒸发掉水分和未反应的原材料，冷却到室温，得到粘稠液体；

（2）将上述粘稠液体用72g甲苯转移到高压反应釜中，加入0.68g氢氧化钠固体做催化剂，用氮气吹扫管路和反应釜10min，抽真空，随后搅拌并升温至87℃，停止抽真空，一次性加入0.3mol环氧丙烷，搅拌速率为450rpm，升温至132℃，反应8h后，用循环冷却水将体系冷却至85℃，得到中间体；

（3）将上述中间体继续在82℃搅拌，通入0.3mol环氧乙烷，通入速度为1.5 ml/min，通入完毕后，升温至125℃，反应0.6h后，采用循环冷却水将体系冷却至室温，得到粗品；

（4）将粗品用活性炭脱色，旋转蒸发仪蒸干，得到深黄色粘稠固体即粘度调节剂C。

实施例

（1）在装有搅拌器、冷凝管、温度计的烧瓶中加入0.02mol对苯二酚、0.084mol 4-哌啶磺酸、0.115mol 40wt%甲醛、208g水，搅拌加热至回流，搅拌速率为220rpm，回流22h，停止加热，冷却到50℃以下；将混合液体转移到旋转蒸发仪，减压蒸发掉水分和未反应的原材料，冷却到室温，得到粘稠液体；

（2）将上述粘稠液体用108g甲苯转移到高压反应釜中，加入1.04g氢氧化钠固体做催化剂，用氮气吹扫管路和反应釜5min，抽真空，随后搅拌并升温至88℃，停止抽真空，一次性加入0.9mol环氧丙烷，搅拌速率为460rpm，升温至131℃，反应11h后，用循环冷却水将体系冷却至86℃，得到中间体；

（3）将上述中间体继续在85℃搅拌，通入0.08mol环氧乙烷，通入速度为1.2 ml/min，通入完毕后，升温至123℃，反应0.8h后，采用循环冷却水将体系冷却至室温，得到粗品；

（4）将粗品用活性炭脱色，旋转蒸发仪蒸干，得到深黄色粘稠固体即粘度调节剂D。

实施例

（1）在装有搅拌器、冷凝管、温度计的烧瓶中加入0.02mol对苯二酚、0.078mol 4-哌啶磺酸、0.1mol 40wt%甲醛、168g水，搅拌加热至回流，搅拌速率为260rpm，回流16h，停止加热，冷却到50℃以下；将混合液体转移到旋转蒸发仪，减压蒸发掉水分和未反应的原材料，冷却到室温，得到粘稠液体；

（2）将上述粘稠液体用81g甲苯转移到高压反应釜中，加入0.79g氢氧化钠固体做催化剂，用氮气吹扫管路和反应釜8min，抽真空，随后搅拌并升温至87℃，停止抽真空，一次性加入0.4mol环氧丙烷，搅拌速率为450rpm，升温至133℃，反应9h后，用循环冷却水将体系冷却至82℃，得到中间体；

（3）将上述中间体继续在86℃搅拌，通入0.2mol环氧乙烷，通入速度为1.1 ml/min，通入完毕后，升温至121℃，反应0.7h后，采用循环冷却水将体系冷却至室温，得到粗品；

（4）将粗品用活性炭脱色，旋转蒸发仪蒸干，得到深黄色粘稠固体即粘度调节剂E。

实施例

（1）在装有搅拌器、冷凝管、温度计的烧瓶中加入0.02mol对苯二酚、0.082mol 4-哌啶磺酸、0.11mol 40wt%甲醛、200g水，搅拌加热至回流，搅拌速率为280rpm，回流20h，停止加热，冷却到50℃以下；将混合液体转移到旋转蒸发仪，减压蒸发掉水分和未反应的原材料，冷却到室温，得到粘稠液体；

（2）将上述粘稠液体用100g甲苯转移到高压反应釜中，加入0.98g氢氧化钠固体做催化剂，用氮气吹扫管路和反应釜6min，抽真空，随后搅拌并升温至83℃，停止抽真空，一次性加入0.8mol环氧丙烷，搅拌速率为480rpm，升温至132℃，反应10h后，用循环冷却水将体系冷却至88℃，得到中间体；

（3）将上述中间体继续在83℃搅拌，通入0.11mol环氧乙烷，通入速度为1.5ml/min，通入完毕后，升温至124℃，反应0.8h后，采用循环冷却水将体系冷却至室温，得到粗品；

（4）将粗品用活性炭脱色，旋转蒸发仪蒸干，得到深黄色粘稠固体即粘度调节剂F。

实施例

（1）在装有搅拌器、冷凝管、温度计的烧瓶中加入0.02mol对苯二酚、0.08mol 4-哌啶磺酸、0.105mol 40wt%甲醛、183g水，搅拌加热至回流，搅拌速率为250rpm，回流18h，停止加热，冷却到50℃以下；将混合液体转移到旋转蒸发仪，减压蒸发掉水分和未反应的原材料，冷却到室温，得到粘稠液体；

（2）将上述粘稠液体用95g甲苯转移到高压反应釜中，加入0.88g氢氧化钠固体做催化剂，用氮气吹扫管路和反应釜7min，抽真空，随后搅拌并升温至85℃，停止抽真空，一次性加入0.6mol环氧丙烷，搅拌速率为470rpm，升温至131℃，反应10.5h后，用循环冷却水将体系冷却至83℃，得到中间体；

（3）将上述中间体继续在85℃搅拌，通入0.15mol环氧乙烷，通入速度为1.2 ml/min，通入完毕后，升温至125℃，反应0.9h后，采用循环冷却水将体系冷却至室温，得到粗品；

（4）将粗品用活性炭脱色，旋转蒸发仪蒸干，得到深黄色粘稠固体即粘度调节剂G。

实施例

（1）在装有搅拌器、冷凝管、温度计的烧瓶中加入0.02mol对苯二酚、0.085mol 4-哌啶磺酸、0.112mol 40wt%甲醛、193g水，搅拌加热至回流，搅拌速率为230rpm，回流16h，停止加热，冷却到50℃以下；将混合液体转移到旋转蒸发仪，减压蒸发掉水分和未反应的原材料，冷却到室温，得到粘稠液体；

（2）将上述粘稠液体用97g甲苯转移到高压反应釜中，加入0.99g氢氧化钠固体做催化剂，用氮气吹扫管路和反应釜8min，抽真空，随后搅拌并升温至82℃，停止抽真空，一次性加入0.82mol环氧丙烷，搅拌速率为480rpm，升温至132℃，反应10.8h后，用循环冷却水将体系冷却至87℃，得到中间体；

（3）将上述中间体继续在84℃搅拌，通入0.09mol环氧乙烷，通入速度为1.4ml/min，通入完毕后，升温至122℃，反应0.6h后，采用循环冷却水将体系冷却至室温，得到粗品；

（4）将粗品用活性炭脱色，旋转蒸发仪蒸干，得到深黄色粘稠固体即粘度调节剂H。

实施例

（1）在装有搅拌器、冷凝管、温度计的烧瓶中加入0.02mol对苯二酚、0.081mol 4-哌啶磺酸、0.106mol 40wt%甲醛、192g水，搅拌加热至回流，搅拌速率为270rpm，回流16h，停止加热，冷却到50℃以下；将混合液体转移到旋转蒸发仪，减压蒸发掉水分和未反应的原材料，冷却到室温，得到粘稠液体；

（2）将上述粘稠液体用100g甲苯转移到高压反应釜中，加入1.04g氢氧化钠固体做催化剂，用氮气吹扫管路和反应釜7min，抽真空，随后搅拌并升温至80℃，停止抽真空，一次性加入0.87mol环氧丙烷，搅拌速率为450rpm，升温至130℃，反应11.2h后，用循环冷却水将体系冷却至85℃，得到中间体；

（3）将上述中间体继续在87℃搅拌，通入0.07mol环氧乙烷，通入速度为1.3 ml/min，通入完毕后，升温至123℃，反应0.62h后，采用循环冷却水将体系冷却至室温，得到粗品；

（4）将粗品用活性炭脱色，旋转蒸发仪蒸干，得到深黄色粘稠固体即粘度调节剂I。

实施例

（1）在装有搅拌器、冷凝管、温度计的烧瓶中加入0.02mol对苯二酚、0.08mol 4-哌啶磺酸、0.118mol 40wt%甲醛、204g水，搅拌加热至回流，搅拌速率为280rpm，回流20h，停止加热，冷却到50℃以下；将混合液体转移到旋转蒸发仪，减压蒸发掉水分和未反应的原材料，冷却到室温，得到粘稠液体；

（2）将上述粘稠液体用103g甲苯转移到高压反应釜中，加入1.07g氢氧化钠固体做催化剂，用氮气吹扫管路和反应釜8min，抽真空，随后搅拌并升温至90℃，停止抽真空，一次性加入0.91mol环氧丙烷，搅拌速率为420rpm，升温至135℃，反应11.8h后，用循环冷却水将体系冷却至84℃，得到中间体；

（3）将上述中间体继续在88℃搅拌，通入0.06mol环氧乙烷，通入速度为1.2 ml/min，通入完毕后，升温至121℃，反应0.6h后，采用循环冷却水将体系冷却至室温，得到粗品；

（4）将粗品用活性炭脱色，旋转蒸发仪蒸干，得到深黄色粘稠固体即粘度调节剂J。

实施例11 粘度调节剂的评价

本实验用的原油为胜利油田某区块的油样，50℃时原油粘度为21800 mPa∙s。

分别将稠油降粘剂A、B、C、D、E、F、G、H、I、J以及SL-3（胜利化工磺酸盐）和非离子型降粘剂OP-10（烷基酚聚氧乙烯醚）配置成200mg/L和500mg/L的溶液。

评价方法参考Q/SH1020 1519—2016《稠油降粘剂通用技术条件》

测试结果见表1。

表1 降粘剂降粘测试结果

从表1可以看出：

（1）在使用浓度为200mg/L时，本发明粘度调节剂A、B、C、D、E、F、G、H、I、J的降粘率均大于99%，最高达到99.47%（J），而SL-3和OP-10均不乳化，降粘率均为0，明显低于本发明。

（2）在使用浓度为500mg/L时，本发明粘度调节剂A、B、C、D、E、F、G、H、I、J的降粘率均大于99.5%，最高达到99.67%（I、J），而SL-3和OP-10降粘率分别为95.92%和94.22%，低于本发明。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种油田用粘度调节剂，其特征在于，所述的粘度调节剂的分子结构式如下：

，

其中：

m=4-45；

n=2-20。

2.根据权利要求1所述粘度调节剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法如下：

（1）在装有搅拌器、冷凝管、温度计的烧瓶中加入对苯二酚、4-哌啶磺酸、40wt%甲醛、水，搅拌加热至回流，搅拌速率为200-300rpm，回流至反应完毕，停止加热，冷却到50℃以下；将混合液体转移到旋转蒸发仪，减压蒸发掉水分和未反应的原材料，冷却到室温，得到粘稠液体；

（2）将上述粘稠液体用甲苯转移到高压反应釜中，加入氢氧化钠固体做催化剂，用氮气吹扫管路和反应釜5-10min，抽真空，随后搅拌并升温至80-90℃，停止抽真空，一次性加入环氧丙烷，搅拌速率为400-500rpm，升温至130-135℃，反应一段时间后，用循环冷却水将体系冷却至80-90℃，得到中间体；

（3）将上述中间体继续在80-90℃搅拌，通入环氧乙烷，通入速度为1-1.5 ml/min，通入完毕后，升温至120-125℃，反应一段时间后，采用循环冷却水将体系冷却至室温，得到粗品；

（4）将上述粗品用活性炭脱色，旋转蒸发仪蒸干，得到深黄色粘稠固体即粘度调节剂；

基于1摩尔份的对苯二酚，所述的4-哌啶磺酸、甲醛、环氧丙烷、环氧乙烷的用量分别为3.6-4.4摩尔份、4-6摩尔份、5-50摩尔份、2-20摩尔份。

3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，基于1摩尔份的对苯二酚，所述的4-哌啶磺酸、甲醛、环氧丙烷、环氧乙烷的用量分别为3.8-4.2摩尔份、5-6摩尔份、10-40摩尔份、4-10摩尔份。

4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的水与对苯二酚的质量比为50-100：1。

5.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的回流时间为12-24h。

6.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的甲苯与对苯二酚的质量比为30-50：1。

7.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的反应时间为6-12h。

8.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述的反应时间为0.5-1h。

9.根据权利要求1所述粘度调节剂在稠油降粘中的应用。