CN1778862A - 一种稠油乳化降粘剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种稠油乳化降粘剂，包括以下组分：a)阴离子表面活性剂；b)非离子－阴离子型表面活性剂；c)破乳剂；d)水。其中，a、b、c的重量比为1∶0.1－50∶0.01－20，水量是a、b、c总重量的0.2－5000倍，阴离子表面活性剂是石油磺酸盐甲醛缩合物和磺化木质素的钠盐、钙盐，非离子－阴离子型表面活性剂选自烷基酚或脂肪醇聚氧乙烯醚的磷酸酯盐、硫酸酯盐、羧酸盐和磺酸盐，破乳剂是烷基卤化铵型阳离子破乳剂、聚氧乙烯聚氧丙烯多元醇醚型非离子破乳剂或聚氧乙烯聚氧丙烯多乙烯多胺嵌段共聚物。本发明提供的稠油乳化降粘剂具有抗矿盐能力强，能乳化胶质和沥青质含量高的稠油，且乳化后的稠油粘度低等优点。

Description

一种稠油乳化降粘剂
技术领域
本发明涉及一种稠油乳化降粘剂，不仅适用于普通稠油的乳化降粘，而且适用于超高矿盐地层条件下高胶质或高沥青质含量的稠油的乳化降粘。
技术背景
乳化降粘法是目前开采稠油常用的方法，通过乳化降粘剂在油水界面的吸附，降低油水界面张力，使稠油从油包水的乳化状态转变为水包油乳状液，大幅度降低粘度，便于正常开采，乳化降粘剂配方中一般都加入碱，以减少外加表面活性剂的用量，但这一方法并不适用于碱敏地层。
随着稠油开采深度的增加，地质条件日益复杂化。乳化降粘剂的使用效果通常还会受到地层水质矿化度的影响，尤其是水中钙镁离子浓度过高时，易于与阴离子型表面活性剂发生反应，形成沉淀，电解质浓度的增加甚至会使水包油乳状液转型为高粘度的油包水乳状液。另一方面，我国的新疆、胜利等油田已发现的油藏，有相当一部分稠油的胶质、沥青质含量很高，它们在油水界面形成很强的吸附膜，界面膜的强度很高，乳化降粘剂分子很难在油水界面取而代之使稠油乳状液发生转相从而降低粘度。
目前，市售的乳化降粘剂，当遇到钙镁离子浓度高于7000mg/L的地层水时，大都失去降粘作用。而国内新疆、中原等油田的地层水中钙镁离子浓度高达2000mg/L-30000mg/L，在此高矿化水条件下，胶质含量超过60％或者沥青质含量超过20％的稠油的乳化降粘更是没有先例。
目前，油田常用的乳化降粘剂中，文献报道和实际应用较多的乳化剂是非离子表面活性剂，例如：
CN 88105018A报道了以聚氧乙烯烷基酚醚和碱复配作为稠油乳化剂的方法。此外，其它专利还报道了以聚氧乙烯醇醚、聚氧乙烯失水山梨糖醇酯、聚氧乙烯氧丙烯多乙烯多胺、聚氧乙烯氧丙烯丙二醇醚等非离子表面活性剂作为稠油乳化剂的方法。上述非离子型表面活性剂的生产成本较高，耐矿盐的能力一般小于1000mg/L，在更高的矿化度下，乳化降粘效果明显变差甚至失效。US5934303报道了一种用萘磺酸甲醛缩合物的钠盐、镁盐或铵盐作为稠油乳化降粘剂的方法，在总离子浓度为38000mg/L(钙镁为6200mg/L)的地层水中适用。
US 4016932报道了以未缩合的石油磺酸盐、壬基酚聚氧乙烯醚和碱复配作为驱油剂的方法，可用于总离子浓度为125000mg/L(Ca2+、Mg2+为5800mg/L)的地层水。但不适用于开采稠油和超稠油。因为稠油中含有大量的沥青质和胶质，开采条件比较特殊。而且对于地层水中的钙镁浓度大于10000mg/L时，也失去作用。
CN 1340589A报道了一种芳基封头的聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂与取代的芳酸和芳磺酸阴离子表面活性剂的缩合物，在碱存在下适用于沥青质和胶质含量高的稠油的乳化降粘，但当地层水中的钙镁浓度大于2000mg/L时，则失去作用。
在我国中原油田和新疆的塔河油田、吐哈油田等，地层水的钙镁离子浓度有时会大于10000mg/L。CN1504529报道了用于此类高矿化度条件下的稠油乳化降粘剂，是阴离子表面活性剂和非离子-阴离子表面活性剂的复配物。虽然具有很高的抗盐性能，但是对于一些胶质含量大于60％或者沥青质含量超过20％的稠油，加剂量高达4％，成本很高，这种复配物的应用有一定的局限性。
发明内容
本发明提供了一种复配型稠油乳化降粘剂，具有不含碱、抗矿盐能力强，能乳化胶质和沥青质含量高的稠油，且乳化后的稠油粘度低，乳化成本适中等优点。
相比于CN1504529，本发明的主要创新点是在稠油乳化降粘剂中加入了破乳剂。在稠油乳化降粘领域，现有技术从未使用过破乳剂。因为本领域技术人员一般认为，稠油乳化降粘的主要任务是乳化，目的是使稠油从油包水的乳化状态转变为水包油乳液，从而大幅度降低粘度，便于正常开采。而破乳过程是把水和油彼此分开，便于二者分离。因此，在稠油开采过程中并不使用破乳剂。但是，对于胶质和沥青质含量很高的稠油，乳化难度很大。本发明意外地发现，加入破乳剂后，水和油先彼此分开，在乳化剂的作用下就可以很容易地形成水包油乳液。
本发明提供的稠油乳化降粘剂，包括以下组分：
e)阴离子表面活性剂；
f)非离子-阴离子型表面活性剂；
g)破乳剂；
h)水；
其中，a、b、c的重量比为1∶0.1-50∶0.01-20，优选1∶0.2-40∶0.02-15，水量是a、b、c总重量的0.2-5000倍，优选0.5-4500倍。
所述阴离子表面活性剂是石油磺酸盐甲醛缩合物和磺化木质素的钠盐、钙盐等，分子量为500-40000，优选1000-20000，可以是市售商品，也可以按照常规方法制备。
所述非离子-阴离子型表面活性剂选自烷基酚或脂肪醇聚氧乙烯醚的磷酸酯盐、硫酸酯盐、羧酸盐和磺酸盐等。通式分别写为：
R-O-(CH2CH2O)n-PO3M2
R-O-(CH2CH2O)n-SO3M
R-O-(CH2CH2O)n-CH2COOM
R-O-(CH2CH2O)n-R’SO3M
R是烷基或烷苯基，总碳数为6-20，优选8-16；n为氧乙烯聚合度，其值为3-90；M为一价金属阳离子或NH4 +，R’的碳数为1-6范围。优选的非离子-阴离子型表面活性剂为：C6-C20烷基酚(或脂肪醇)聚氧乙烯醚羧酸盐，C6-C20烷基酚(或脂肪醇)聚氧乙烯醚磺酸盐，C6-C20烷基酚(或脂肪醇)聚氧乙烯醚磷酸酯盐，C6-C20烷基酚(或脂肪醇)聚氧乙烯醚硫酸酯盐。
所述破乳剂可以是烷基卤化铵或烷基苄基卤化铵型阳离子破乳剂或聚氧乙烯聚氧丙烯多元醇醚型非离子破乳剂，还可以是平均分子量为1000-30000的聚氧乙烯聚氧丙烯多乙烯多胺嵌段共聚物等。阳离子型破乳剂优选C6-C30长链烷基三甲基卤化铵，或C6-C30长链烷基二甲基苄基卤化铵，更优选C8-C24烷基三甲基氯化铵或溴化铵，或C8-C24烷基二甲基苄基氯化铵或溴化铵，如十二烷基三甲基溴(或氯)化铵、十六烷基三甲基溴(或氯)化铵、二十烷基三甲基溴(或氯)化铵、十二烷基二甲基苄基溴(或氯)化铵、十六烷基二甲基苄基溴(或氯)化铵、二十烷基二甲基苄基溴(或氯)化铵等。非离子型破乳剂优选聚氧乙烯聚氧丙烯多元醇醚，如聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基二醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯二甘醇醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯丙三醇醚。
所述的水可以是普通水质，如自来水、井水、蒸馏水，也可以是总离子浓度为200000mg/L，钙镁离子浓度不大于150000mg/L的超高矿化度的矿化水。
本发明提供的稠油乳化降粘剂可以按照以下方法配制和使用：将阴离子表面活性剂、非离子-阴离子表面活性剂和破乳剂与少量水配成较浓的溶液，再用水稀释后与稠油接触乳化；也可以用大量的水将阴离子表面活性剂、非离子-阴离子表面活性剂和破乳剂配成较稀的溶液，然后直接与稠油接触乳化。其中，以稠油重量为基准，乳化降粘剂浓度为0.01-5％，优选0.2-2％。
本发明提供的稠油乳化降粘剂中的阴离子组分是以炼油副产物或造纸工业副产物为原料合成的石油磺酸盐缩合物或木质素磺酸盐，成本低廉。与之复配的非离子-阴离子表面活性剂具有很强的抗高矿盐水的能力。所加的破乳剂可以破坏胶质、沥青质在油水界面形成的强吸附膜，可以满足油田高矿化度水质和高胶质、沥青质稠油的降粘要求。稠油乳化降粘剂配方中不含碱，因此特别适合于碱敏地层的乳化降粘。
具体实施方式
实例1
称取50℃粘度为643000mPa.s，胶质和沥青质含量分别为20.4重％和26.6重％的新疆塔河超稠原油100g，将0.1g平均分子量为10000的石油磺酸盐缩合物(PF200A，汇源合成剂厂产品)，0.4g壬基酚聚氧乙烯醚羧酸盐(北京兴普新产品开发中心生产)，0.002g十六烷基三甲基溴化铵(浙江赞成科技有限公司产品)，0.5g水配成乳化降粘剂，用43g高矿化度硬水(总矿化度200000mg/l，其中钙镁离子浓度为20000mg/l)稀释后加入到上述稠油中，50℃下搅拌5分钟后，Hakke VT550型旋转粘度计(100转/分)测试乳化稠油的粘度，测试结果见表1。
实例2
称取50℃粘度为74880mPa.s，胶质和沥青质含量分别为61.3重％和9.5重％的胜利稠油100g，将0.05g平均分子量为10000的石油磺酸盐缩合物(PF200A，汇源合成剂厂产品)，0.4g壬基酚聚氧乙烯醚羧酸盐(北京兴普新产品开发中心生产)，0.01g十六烷基三甲基氯化铵(浙江赞成科技有限公司生产)，0.1g水配成乳化降粘剂，用66g高矿化度硬水(总矿化度200000mg/l，其中钙镁离子浓度为20000mg/l)稀释后加入到上述稠油中，50℃下搅拌5分钟后，Hakke VT550型旋转粘度计(100转/分)测试乳化稠油的粘度，测试结果见表1。
实例3
称取50℃粘度为46700mPa.s，胶质和沥青质含量分别为30.8重％和17.6重％的新疆稠油100g，称取0.05g平均分子量为8000的石油磺酸盐缩合物(PF200A，汇源合成剂厂产品)，0.05g壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯盐(北京兴普新产品开发中心生产)，0.1g聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇醚(济南试剂厂)，2g水配成乳化降粘剂，用35g硬水(总矿化度20000mg/l，其中钙镁离子浓度为250mg/l)稀释后加入到上述稠油中，50℃下搅拌5分钟后，Hakke VT550型旋转粘度计(100转/分)测试乳化稠油的粘度，测试结果见表1。
实例4
称取50℃粘度为64160mPa.s，胶质和沥青质含量分别为23.9重％和3.9重％的胜利草桥稠油100g，将0.01g平均分子量为1000的木质素磺酸钠，0.3g脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐，0.1g聚氧乙烯聚氧丙烯多乙烯多胺嵌段共聚物，0.2g水配成乳化降粘剂，用43g高矿化度硬水(总矿化度200000mg/l，其中钙镁离子浓度为20000mg/l)稀释后加入到上述稠油中，50℃下搅拌5分钟后，Hakke VT550型旋转粘度计(100转/分)测试乳化稠油的粘度，测试结果见表1。
实例5
称取50℃粘度为74970mPa.s胶质和沥青质含量分别为48.3重％和4.6重％的胜利单家寺稠油1000g，称取0.01g平均分子量为10000的石油磺酸盐缩合物(PF200A，汇源合成剂厂产品)，0.08g壬基酚聚氧乙烯醚硫酸酯盐(北京兴普新产品开发中心生产)，0.02g十二烷基二甲基苄基氯化铵，用430g自来水溶解后加入到上述稠油中，50℃下搅拌5分钟后，Hakke VT550型旋转粘度计(100转/分)测试乳化稠油的粘度，测试结果见表1。
实例6
本实例采用更高矿化度水。
称取50℃粘度为21060mPa.s，胶质和沥青质含量分别为29.3重％和17.2重％的新疆塔河超稠原油1000g，将0.9g平均分子量为10000的石油磺酸盐缩合物(PF200A，汇源合成剂厂产品)，2g异辛基酚聚氧乙烯醚羧酸盐(北京兴普新产品开发中心生产)，0.015g聚氧乙烯聚氧丙烯丙三醇醚，1g水配成乳化降粘剂，用430g高矿化度硬水(总矿化度200000mg/l，其中钙镁离子浓度为100000mg/l)稀释后加入到上述稠油中，50℃下搅拌5分钟后，Hakke VT550型旋转粘度计(100转/分)测试乳化稠油的粘度，测试结果见表1。
实例7
本实例采用低矿化度水。
称取50℃粘度为23370mPa.s，胶质和沥青质含量分别为55.8重％和4.8重％的辽河稠油100g，将0.1g平均分子量为10000的石油磺酸盐缩合物(PF200A，汇源合成剂厂产品)，0.05g壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯盐(北京兴普新产品开发中心生产)，0.05g聚氧乙烯聚氧丙烯二甘醇醇醚，0.1g水配成乳化降粘剂，用43g硬水(总矿化度50000mg/l，其中钙镁离子浓度为350mg/l)稀释后加入到上述稠油中，50℃下搅拌5分钟后，Hakke VT550型旋转粘度计(100转/分)测试乳化稠油的粘度，测试结果见表1。
对比例1
用市售非离子表面活性剂NP-21(壬基酚聚氧乙烯醚)代替实例1所述复合乳化剂，乳化剂量，乳化条件和乳化步骤同实例1，测试结果见表1。
对比例2
用CN 1504529所述复合乳化剂：0.1g平均分子量为10000的石油磺酸盐缩合物(PF200A，汇源合成剂厂产品)，0.4g壬基酚聚氧乙烯醚羧酸盐(北京兴普新产品开发中心生产)0.5g水配成乳化降粘剂，代替实施例1所述乳化降粘剂，并按所述步骤乳化稠油，测试结果见表1。
对比例3
用市售磺酸盐型表面活性剂PS-1代替实例2所述复合乳化剂，其余条件同实例2，测试结果见表1。
对比例4
用市售美国石油磺酸盐ORS-41，按实例4所述比例和混合型表面活性剂组分复配成复合乳化剂，并按所述步骤乳化稠油，测试结果见表1。
表1
 实例   乳化用水总矿化度(钙镁离子浓度)   乳化稠油粘度，mpa.s
 实例1   200000(20000)   135
 实例2   200000(20000)   177
 实例3   200000(20000)   77
 实例4   200000(20000)   94
 实例5   200000(20000)   178
 实例6   200000(100000)   332
 实例7   50000(350)   46
 对比例1   200000(20000)   不乳化
 对比例2   200000(20000)   不乳化
 对比例3   200000(20000)   不乳化
 对比例4   200000(20000)   不乳化

Claims (11)

1.一种稠油乳化降粘剂，包括以下组分：
a)阴离子表面活性剂；
b)非离子-阴离子型表面活性剂；
c)破乳剂；
d)水；
其中，a、b、c的重量比为1∶0.1-50∶0.01-20，水量是a、b、c总重量的0.2-5000倍。
2.按照权利要求1所述的降粘剂，其特征在于，a、b、c的重量比为1∶0.2-40∶0.02-15，水量是a、b、c总重量的0.5-4500倍。
3.按照权利要求1所述的降粘剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂是石油磺酸盐甲醛缩合物或磺化木质素的钠盐、钙盐。
4.按照权利要求3所述的降粘剂，其特征在于，石油磺酸盐甲醛缩合物和磺化木质素的钠盐、钙盐的分子量为500-40000。
5.按照权利要求4所述的降粘剂，其特征在于，石油磺酸盐甲醛缩合物和磺化木质素的钠盐、钙盐的分子量为1000-20000。
6.按照权利要求1所述的降粘剂，其特征在于，所述非离子-阴离子型表面活性剂是烷基酚或脂肪醇聚氧乙烯醚的磷酸酯盐、硫酸酯盐、羧酸盐、磺酸盐。
7.按照权利要求6所述的降粘剂，其特征在于，烷基酚或脂肪醇的总碳数为6-20，氧乙烯聚合度为3-90。
8.按照权利要求1所述的降粘剂，其特征在于，所述破乳剂是烷基卤化铵或烷基卤化铵型阳离子破乳剂、聚氧乙烯聚氧丙烯多元醇醚型非离子破乳剂或平均分子量为1000-30000的聚氧乙烯聚氧丙烯多乙烯多胺嵌段共聚物。
9.按照权利要求8所述的降粘剂，其特征在于，阳离子型破乳剂是C6-C30长链烷基三甲基卤化铵，或C6-C30长链烷基二甲基苄基卤化铵。
10.按照权利要求9所述的降粘剂，其特征在于，阳离子型破乳剂是C8-C24烷基三甲基氯化铵或溴化铵，或C8-C24烷基二甲基苄基氯化铵或溴化铵，
11.按照权利要求8所述的降粘剂，其特征在于，非离子型破乳剂是聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基二醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯二甘醇醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯丙三醇醚。
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