稠油用降粘型减阻聚合物的合成及性能研究

摘要

油品减阻剂可以用来减少流体在湍流时的阻力,增加流速,提高输量,降低能耗,从而能广泛应用于长距离油品管道输送领域。目前国内外的油品减阻剂是基于改善油品流体力学行为研制的,这种减阻剂不能改变油品本身的性质,功能相对单一。特别是在输送稠油时,仅靠加入减阻剂,减阻效果并不理想,达不到管道输送的要求。因此我们采用降粘剂和减阻剂复配的方式来进行稠油的降粘减阻,在原有油品减阻剂仅单一改善流体力学行为的基础上,赋予其改善油品自身性质的功能,使原有油品减阻剂减阻性能得到提高,从而满足稠油管道输送的要求。
　　 本文通过理论模型和分子模拟设计的方法,结合对降粘减阻机理的研究,得出降粘减阻剂分子设计的先决条件:一是具有油溶性、二是必须是非阳离子表面活性剂。一方面,在高聚物减阻剂的支链中引入一类特殊的官能团或在原油体系中加入具有特殊官能团的特定合成降粘剂,这类特殊官能团能与胶质和沥青质分子中的羟基和羧基优先形成氢键结合,而带有这类特殊官能团的物质末端应无极性。另一方面,利用胶质、沥青质自身氢键结合类型的多样性和不对称性,造成胶质、沥青质表面吸附电子供给体聚合物和电子接受体聚合物从数量上和种类上的不对称性,从而影响胶质、沥青质分子平面重叠堆砌结构网络的发育过程,阻止胶质、沥青质形成平面重叠堆砌结构或使胶质、沥青质形成平面重叠堆砌结构的能力变弱。
　　 本文合成了具有良好降粘效果的稠油油溶性降粘剂。在溶液聚合法合成降粘聚合物研究过程中,首次采用在线红外装置进行全过程检测,分析反应过程中各种官能团吸光度随时间变化情况。在线红外谱图分析结果表明,酯基、酸酐、苯环等官能团吸光度随时间变化基本保持不变,保持了原官能团功能;而C=C键断裂所引起的三元聚合反应有特定的时间范围,其对应了三元加成共聚反应控制区,为合成工艺中反应时间关键控制参数的确定提供了依据。在乳液聚合法合成甲基丙烯酸十八酯-苯乙烯-甲基丙烯酸三元共聚物过程中,利用HAAKE VT550粘度仪进行降粘效果评价。结果表明,对大庆稠油而言,当甲基丙烯酸十八酯基三元共聚物加量为300ppm、温度在35℃时,降粘率达52.2％;对胜利稠油而言,温度为30℃、降粘剂的加入量为500ppm时,降粘率达到了69.8％。
　　 本文利用HAAKE VT550粘度仪、室内环道减阻评价系统对降粘减阻剂进行了综合性能实验研究,并通过理论计算得出在以稠油为环道输送介质条件下的减阻率为6.69％,达到了本课题的研究要求。