CN1775918A - 一种原油破乳剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种破乳剂及其制备方法。该破乳剂由以下方法制备：1)以甲苯或二甲苯为溶剂，加入起始剂多乙烯多胺或壬基酚醛树脂，平均聚合度为23－30的环氧乙烷和和平均聚合度为15－38的环氧丙烷按质量比1∶1－3混合均匀，以氢氧化钠或氢氧化钾为催化剂，100－140℃，0.2－0.5MPa，反应1.5－4小时，得到聚醚；2)将聚醚与扩链剂按摩尔比1∶0.06－0.15混合均匀，并加入与扩链剂等摩尔数的吡啶，90－100℃反应1－3小时，抽真空后卸压，获得原油破乳剂。本发明的破乳剂具有分子量高和支化度合理的特点，其制备方法工艺简单，用量少，破乳脱水效果好，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种原油破乳剂及其制备方法。
背景技术
原油从油井采出后，首先经过联合站或处理厂脱水使其含水率达标，才能外输到炼油厂炼制加工。目前，国内大部分油田已进入中高含水时期，为了增油降水，实现原油的增产稳产，聚合物驱油技术已成为化学驱提高采收率的主导技术之一，获得了巨大的技术、经济和社会效益。与此同时，聚合物的存在增添了原油破乳脱水的难度，特别是对高胶质沥青质含量的稠油，采用疏水缔合型聚合物作为驱油剂，其采出原油的破乳脱水难度就更大了。
目前商业化应用的原油破乳剂，聚醚类占据了绝对多数的份额，而聚醚类破乳剂中，大部分是利用起始剂与环氧乙烷和环氧丙烷反应后，再通过扩链剂提高破乳剂的分子量，实现破乳剂的性能增效。在原油破乳剂的研究、生产和应用中，关于起始剂、原料种类、聚合方式和合成方法等方面已有大量资料报道。然而重要原料之一的扩链剂方面的研究工作关注较少，在破乳剂合成中，扩链剂多使用商品化的化学试剂，如：CN1544117A使用甲苯二异氰酸酯和五氧化二磷等交联剂(扩链剂)，EP0141585和DE3319788使用甲苯二异氰酸酯和有机硅等扩链剂，CN1101238C使用甲苯二异氰酸酯和多芳基多异氰酸酯扩链剂，龚惠娟等(精细石油化工，2000，4：1-4)使用甲苯二异氰酸酯和多烷撑多异氰酸酯扩链剂，徐家业等(石油学报(石油加工)，2002，18(2)：48-52)使用己二酸扩链剂，WOP9213933A1使用四丙烯琥珀酸酐扩链剂，此外，还有二元酸、二聚脂肪酸、二元酸酐等。由此可见，专门设计合成大分子量的多官能团类扩链剂尚少见报道，相应的原油破乳剂研究未见发表。
发明内容
本发明的目的是提供一种原油破乳剂及其制备方法。
本发明所提供的原油破乳剂的制备方法，由以下步骤组成：
(1)以甲苯或二甲苯为溶剂，加入起始剂多乙烯多胺或壬基酚醛树脂，然后加入质量比为1∶1-3的平均聚合度为23-30的聚环氧乙烷和平均聚合度为15-38的聚环氧丙烷，再加入催化剂氢氧化钠或氢氧化钾，100-140℃，0.2-0.5MPa，反应1.5-4小时，得到聚醚；所述聚醚具有以下结构式，其中n为23-30，m为15-38；
(2)将步骤(1)中的聚醚与扩链剂按1∶0.06-0.15的摩尔比混合均匀，并加入与所述扩链剂等摩尔数的吡啶，90-100℃反应1-3小时，抽真空后卸压，获得原油破乳剂；
所述扩链剂是由下述式I、式II和式III表示的结构单元，以1∶0.01-0.04∶0.01-0.09的摩尔比组成的重均分子量为600-2800的无规共聚物；式I、式II和式III的结构式如下所示：
式I 式II 式III
式I中的R1表示H或CH3，R2表示CH3或C4H9。
所述方法中，所述多乙烯多胺可为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和五乙烯六胺。
所述扩链剂按照以下方法制备：
a)将摩尔比为1∶0.01-0.12的丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯溶于甲苯或二甲苯中，加入所述丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯总质量的0.02-0.6％的过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁氰和所述丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯总质量的1-9％下述任一种链转移剂：对苯二酚、苯酚、抗氧剂1010、异丙醇或巯基乙醇，在70-100℃共聚反应2-6小时，得到丙烯酸酯与甲基丙烯酸羟乙酯的共聚物；
b)在步骤a)中得到的丙烯酸酯与甲基丙烯酸羟乙酯的共聚物中加入是所述甲基丙烯酸羟乙酯三分之一摩尔数的三溴化磷，90-110℃下溴取代反应4-8小时，90℃减压蒸馏即得扩链剂。
本发明具体提供了以下三种优选的制备破乳剂方法：
第一种方法是：所述原油破乳剂的制备方法中，所述步骤(1)中，起始剂为四乙烯五胺，所述聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的平均聚合度分别为30和19，它们的质量比为1∶3，所述反应温度为130℃，反应时间为2.5小时；所述步骤(2)中，聚醚与扩链剂的摩尔比为1∶0.10，反应温度为90℃，反应时间为3小时；
所述扩链剂的制备方法中，所述丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酯，所述甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1∶0.08；所述过氧化二苯甲酰为所述甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯总质量的0.5％；所述链转移剂为巯基乙醇，所述巯基乙醇是所述甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯总质量的2％；所述共聚反应温度为100℃，共聚反应时间为2小时；所述溴取代反应温度为105℃，溴取代反应时间为4小时。
第二种方法是：所述原油破乳剂的制备方法中，所述步骤(1)中，所述起始剂为壬基酚醛树脂，所述聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的平均聚合度分别为23和15，它们的质量比为1∶2，所述反应温度为123℃，反应时间为3.5小时；所述步骤(2)中，所述聚醚与扩链剂的摩尔比为1∶0.07，反应温度为100℃，反应时间为1小时；
所述扩链剂的制备方法中，所述丙烯酸酯为丙烯酸丁酯，所述丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1∶0.04；所述过氧化二苯甲酰为所述丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸羟乙酯总质量的0.07％；所述链转移剂为异丙醇，所述异丙醇是所述丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸羟乙酯总质量的9％；所述共聚反应温度为80℃，共聚反应时间为6小时；所述溴取代反应温度为95℃，溴取代反应时间为5小时。
第三种方法是：所述原油破乳剂的制备方法中，所述起始剂为五乙烯六胺，所述聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的平均聚合度分别为23和38，它们的质量比为1∶1.5，所述步骤(1)中的反应温度为115℃，反应时间为4小时；所述步骤(2)中，聚醚与扩链剂的摩尔比为1∶0.12，反应温度为100℃，反应时间为1.5小时；
所述扩链剂的制备方法中，所述丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酯，所述甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1∶0.12；所述过氧化二苯甲酰为所述甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯总质量的0.42％；所述链转移剂为巯基乙醇，所述巯基乙醇是所述甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯总质量的4％；所述共聚反应温度为95℃，共聚反应时间为3小时；所述溴取代反应温度为90℃，溴取代反应时间为8小时。
由上述任一种方法制备的破乳剂也属于本发明的保护范围。
本发明的破乳剂具有分子量高和支化度合理的特点，其制备方法简单，原油破乳剂用量少，破乳脱水效果好，成本低，特别适用于稠油缔合聚合物驱原油的高效破乳脱水；本发明能有效解决稠油缔合聚合物驱采出原油脱水难的问题。另外，本发明的原油破乳剂不但可用于稠油缔合聚合物驱原油破乳脱水，还可用于常规聚合物驱采出原油的脱水处理。
具体实施方式
下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例1、重均分子量为710的扩链剂的制备。
以二甲苯为溶剂，甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸羟乙酯按1∶0.08的摩尔比投放到三口烧瓶中，机械搅拌，加入甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸羟乙酯总质量的0.5％的引发剂过氧化二苯甲酰和甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸羟乙酯总质量的2％的链转移剂巯基乙醇，100℃反应2小时，即可得到丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸羟乙酯的共聚物；在该共聚物中加入是甲基丙烯酸羟乙酯摩尔数三分之一的三溴化磷，机械搅拌，105℃反应4小时，90℃减压蒸馏2小时，即得无规共聚物扩链剂。其中：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸溴乙酯结构单元的摩尔比为0.78∶0.022∶0.036，该扩链剂的重均分子量为710。
实施例2、重均分子量为2580的扩链剂的制备。
以二甲苯为溶剂，丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸羟乙酯按1∶0.04的摩尔比投放到三口烧瓶中，机械搅拌，加入丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸羟乙酯总质量的0.07％的引发剂过氧化二苯甲酰和丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸羟乙酯总质量的9％的链转移剂异丙醇，80℃反应6小时，即可得到丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸羟乙酯的共聚物；在该共聚物中加入是甲基丙烯酸羟乙酯摩尔数三分之一的三溴化磷，机械搅拌，95℃反应5小时，90℃减压蒸馏2小时，即得无规共聚物扩链剂。其中：丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸溴乙酯结构单元的摩尔比为0.82∶0.014∶0.02，该扩链剂的重均分子量为2580。
实施例3、重均分子量为1090的扩链剂的制备。
以甲苯为溶剂，甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸羟乙酯按1∶0.12的摩尔比投放到三口烧瓶中，机械搅拌，加入甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸羟乙酯总质量的0.42％的引发剂过氧化二苯甲酰和甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸羟乙酯总质量的4％的链转移剂巯基乙醇，95℃反应3小时，即可得到甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸羟乙酯的共聚物；在该共聚物中加入是甲基丙烯酸羟乙酯摩尔数三分之一的三溴化磷，机械搅拌，90℃反应8小时，90℃减压蒸馏2小时，即得无规共聚物扩链剂。其中：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸溴乙酯结构单元的摩尔比为0.94∶0.016∶0.087，该扩链剂的重均分子量为1090。
实施例4、用实施例1的扩链剂制备破乳剂
以二甲苯为溶剂，加入起始剂四乙烯五胺，然后加入总质量是起始剂100倍质量的平均聚合度为30的聚环氧乙烷和平均聚合度为19聚环氧丙烷混合均匀，其中，平均聚合度为30的聚环氧乙烷和平均聚合度为19的聚环氧丙烷的质量比为1∶3；再加入是所述平均聚合度为30的聚环氧乙烷质量的6％的氢氧化钠作为催化剂，130℃，压力为0.5MPa，反应2.5小时，获得聚醚，将聚醚与实施例1中制备的扩链剂按1∶0.10的摩尔比混合均匀，并加入与扩链剂等摩尔数的吡啶，90℃反应3小时，抽真空后卸压，获得原油破乳剂。
用上述破乳剂对渤海绥中36-1油田缔合聚合物驱原油进行脱水，具体方法如下：在100ml原油中加入9mg上述破乳剂，混匀，70℃，静置2小时；另取100ml原油加热至70℃，静置2小时作为空白对照，结果表明，经破乳剂处理过的原油油水界面较齐，水色较清，破乳剂的脱水率为88％；而空白对照没有油水界面，水色混浊，脱水率为10％。
实施例5、用实施例2的扩链剂制备破乳剂
以甲苯为溶剂，加入起始剂壬基酚醛树脂，然后加入总质量是起始剂200倍质量的平均聚合度为23的聚环氧乙烷和平均聚合度为15的聚环氧丙烷，混合均匀，其中，平均聚合度为23的聚环氧乙烷和平均聚合度为15的聚环氧丙烷的质量比为1∶2；再加入是所述平均聚合度为23的聚环氧乙烷质量的11％的氢氧化钾作为催化剂，123℃，压力为0.4MPa，反应3.5小时后，获得聚醚，将聚醚与实施例2中制备的扩链剂按1∶0.07的摩尔比混合均匀，并加入与扩链剂等摩尔数的吡啶，100℃反应1小时，抽真空后卸压，获得原油破乳剂。
用上述破乳剂对渤海绥中36-1油田缔合聚合物驱原油进行脱水，具体方法如下：在100ml原油中加入9mg上述破乳剂，70℃，混匀，静置2小时，另取100ml不含聚合物的原油加热至70℃，静置2小时作为空白对照，结果表明，经破乳剂处理过的原油油水界面较齐，水色清，破乳剂的脱水率为80％；而空白对照没有油水界面，水色混浊脱水率为10％。
实施例6、用实施例3的扩链剂制备破乳剂
以甲苯为溶剂，加入起始剂五乙烯六胺，然后加入总质量是起始剂260倍质量的平均聚合度为23的聚环氧乙烷和平均聚合度为38的聚环氧丙烷，混合均匀，其中，平均聚合度为23的聚环氧乙烷和平均聚合度为38的聚环氧丙烷的质量比为1∶1.5；再加入是所述平均聚合度为23的聚环氧乙烷质量的4％的氢氧化钾作为催化剂，115℃，压力为0.3MPa，反应4小时后，获得聚醚，将聚醚与实施例3中制备的扩链剂按1∶0.12的摩尔比混合均匀，并加入与扩链剂等摩尔数的吡啶，100℃反应1.5小时，抽真空后卸压，获得原油破乳剂。
用上述破乳剂对渤海绥中36-1油田缔合聚合物驱原油进行脱水，具体方法如下：在100ml原油中加入8mg上述破乳剂，70℃，混匀，静置2小时，另取100ml原油加热至70℃，静置2小时作为空白对照，结果表明，经破乳剂处理过的原油油水界面齐，水色较清，破乳剂的脱水率为78％；而空白对照没有油水界面，水色混浊，脱水率为10％。
Claims (7)
1、一种制备破乳剂的方法，由以下步骤组成：
(1)以甲苯或二甲苯为溶剂，加入起始剂多乙烯多胺或壬基酚醛树脂，然后加入质量比为1∶1-3的平均聚合度为23-30的聚环氧乙烷和平均聚合度为15-38的聚环氧丙烷，再加入催化剂氢氧化钠或氢氧化钾，100-140℃，0.2-0.5MPa，反应1.5-4小时，得到聚醚；所述聚醚具有以下结构式，其中n为23-30，m为15-38；
(2)将步骤(1)中的聚醚与扩链剂按1∶0.06-0.15的摩尔比混合均匀，并加入与所述扩链剂等摩尔数的吡啶，90-100℃反应1-3小时，抽真空后卸压，获得原油破乳剂；
所述扩链剂是由下述式I、式II和式III表示的结构单元，以1∶0.01-0.04∶0.01-0.09的摩尔比组成的重均分子量为600-2800的无规共聚物；式I、式II和式III的结构式如下所示：
式I 式II 式III；
式I中的R1表示H或CH3，R2表示CH3或C4H9。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述多乙烯多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和五乙烯六胺。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述扩链剂按照以下方法制备：
a)将摩尔比为1∶0.01-0.12的丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯溶于甲苯或二甲苯中，加入所述丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯总质量的0.02-0.6％的过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁氰和所述丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯总质量的1-9％下述任一种链转移剂：对苯二酚、苯酚、抗氧剂1010、异丙醇或巯基乙醇，在70-100℃共聚反应2-6小时，得到丙烯酸酯与甲基丙烯酸羟乙酯的共聚物；
b)在步骤a)中得到的丙烯酸酯与甲基丙烯酸羟乙酯的共聚物中加入是所述甲基丙烯酸羟乙酯摩尔数三分之一的三溴化磷，90-110℃下溴取代反应4-8小时，90℃减压蒸馏即得扩链剂。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，起始剂为四乙烯五胺，所述聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的平均聚合度分别为30和19，它们的质量比为1∶3，所述反应温度为130℃，反应时间为2.5小时；所述步骤(2)中，聚醚与扩链剂的摩尔比为1∶0.1，反应温度为90℃，反应时间为3小时；
所述扩链剂的制备方法中，所述丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酯，所述甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1∶0.08；所述过氧化二苯甲酰为所述甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯总质量的0.5％；所述链转移剂为巯基乙醇，所述巯基乙醇是所述甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯总质量的2％；所述共聚反应温度为100℃，共聚反应时间为2小时；所述溴取代反应温度为105℃，溴取代反应时间为4小时。
5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述起始剂为壬基酚醛树脂，所述聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的平均聚合度分别为23和15，它们的质量比为1∶2，所述反应温度为123℃，反应时间为3.5小时；所述步骤(2)中，所述聚醚与扩链剂的摩尔比为1∶0.07，反应温度为100℃，反应时间为1小时；
所述扩链剂的制备方法中，所述丙烯酸酯为丙烯酸丁酯，所述丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1∶0.04；所述过氧化二苯甲酰为所述丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸羟乙酯总质量的0.07％；所述链转移剂为异丙醇，所述异丙醇是所述丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸羟乙酯总质量的9％；所述共聚反应温度为80℃，共聚反应时间为6小时；所述溴取代反应温度为95℃，溴取代反应时间为5小时。
6、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述起始剂为五乙烯六胺，所述聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的平均聚合度分别为23和38，它们的质量比为1∶1.5，所述步骤(1)中的反应温度为115℃，反应时间为4小时；所述步骤(2)中，聚醚与扩链剂的摩尔比为1∶0.12，反应温度为100℃，反应时间为1.5小时；
所述扩链剂的制备方法中，所述丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酯，所述甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1∶0.12；所述过氧化二苯甲酰为所述甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯总质量的0.42％；所述链转移剂为巯基乙醇，所述巯基乙醇是所述甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯总质量的4％；所述共聚反应温度为95℃，共聚反应时间为3小时；所述溴取代反应温度为90℃，溴取代反应时间为8小时。
7、由权利要求1至6中任一所述的方法制备的破乳剂。
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