高蜡和高粘原油降粘剂的合成与降粘机理研究

摘要

由于中国社会经济的快速发展以及人们对石油产品的大量消费，中国常规原油已被大量开采和消耗，高蜡原油和高粘原油等非常规原油成为中国重要的战略储备能源。然而，粘度高、密度大、流动性差等特点严重阻碍了对非常规原油的顺利开采和有效利用。对降粘剂的研究具有重要的意义。 本文以大庆高蜡原油、新疆和胜利高粘稠油作为研究对象，通过对高蜡、高胶质沥青质原油降粘剂的机理的总结和分子结构的探索，根据对两种油样的物化性质的分析，分别设计并合成了针对性的降粘剂。其中，利用壬基酚聚氧乙烯醚与丙烯酸十八酯-α-十八烯-马来酸酐聚合物反应合成大庆高蜡原油降粘剂SOMN，壬基酚聚氧乙烯醚与苯乙烯-马来酸酐聚合物反应合成新疆、胜利高胶质沥青质原油降粘剂SMN。考察了聚合反应的单体配比、引发剂用量、反应温度和反应时间对降粘剂的降粘性能的影响。并利用红外对SOMN、SMN进行表征分析。两种降粘剂均取得良好的降粘效果：SOMN加剂量为0.6%，测试温度为35℃时，降粘率最高达64.8%；SMN加剂量为0.8%，测试温度为50℃时，降粘率最高达68.5%。 利用粘温曲线法研究了SOMN对大庆高蜡原油温敏性的影响，显微镜观察法进一步研究了降粘剂SOMN对蜡晶的形状、大小和形貌的影响，并确定其作用机理：诱导蜡晶析出，形成数目多、分散度高的细小针状蜡晶，并在蜡晶表面形成空间位阻效应，阻止蜡晶互相联接形成三维网状结构；利用粘温曲线法研究了SMN对胜利高粘稠油温敏性的影响，紫外-可见光谱法、显微镜和扫描电镜法进一步研究并确定降粘剂SMN对沥青质层状重叠堆砌结构的分散作用机理，胶质-沥青质吸附曲线法研究并确定SMN具有增加沥青质与胶质的接触面积，增强胶质对稳定沥青质溶剂化分散的作用。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 高蜡和高粘原油的性质特点和粘度成因

1.1.1 高蜡油的性质特点和粘度成因

1.1.2 高粘原油的性质特点和粘度成因

1.2 高蜡和高粘原油的降粘技术

1.2.1 物理降粘技术

1.2.2 化学降粘技术

1.3 高蜡和高粘原油油溶性降粘剂的研究概况

1.3.1 高蜡原油降凝降粘剂的国内外研究进展与应用情况

1.3.2 高蜡原油降凝降粘剂的类型与发展趋势

1.3.3 高蜡原油降凝降粘剂的机理

1.3.4 高粘稠油油溶性降粘剂的国内外研究进展与应用情况

1.3.5 高粘稠油油溶性降粘剂的类型与发展趋势

1.3.6 高粘稠油油溶性降粘剂的降粘机理

1.4 研究目标及内容

1.4.1 研究目标

1.4.2 研究内容

第二章 高蜡和高粘原油物化性质的测定与分析

2.1 实验仪器和试剂

2.1.1 实验仪器

2.1.2 实验试剂

2.2 高蜡高粘原油物化性质的测定

2.2.1 原油的脱水预处理

2.2.2 原油四组分的测定

2.2.3 原油蜡含量与蜡分布的测定

2.2.4 原油粘温性质的测定

2.2 本章小结

第三章 高蜡原油降粘剂的合成与评价

3.1 实验仪器与试剂

3.1.1 实验仪器

3.1.2 实验试剂

3.2 高蜡原油降粘剂的分子设计

3.3 高蜡稠油降粘剂SOMN的合成与评价

3.3.1 聚合物SOM的合成与提纯

3.3.2 高蜡原油降粘剂SOMN的合成与提纯

3.4 高蜡原油降粘剂SOMN的降粘性能评价

3.4.1 待测油样的预处理

3.4.2 油样粘度的测定

3.5 降粘剂SOMN合成条件的优化

3.5.1 聚合反应单因素考察实验

3.5.2 聚合反应正交实验

3.6 降粘剂SOMN用量对降粘性能的影响

3.7 产品的红外表征

3.8 本章小结

第四章 高粘稠油降粘剂的合成与评价

4.1 实验仪器与试剂

4.1.1 实验仪器

4.1.2 实验试剂

4.2 高粘稠油降粘剂的分子设计

4.3 高粘稠油降粘剂SMN的合成

4.3.1 原料预处理

4.3.2 聚合物SMA的制备与提纯

4.3.3 聚合物SMA中酸酐含量的测定

4.3.4 聚合物SMN的制备与提纯

4.4 降粘剂SMN降粘性能的评价

4.4.1 待测稠油预处理

4.4.2 稠油粘度的测定

4.5 降粘剂SMN合成条件的优化

4.5.1 聚合反应正交实验

4.5.2 聚合反应单因素考察

4.6 降粘剂添加量对降粘效果的影响

4.7 产品的红外表征

4.8 本章小结

第五章 高蜡和高粘稠油降粘剂的作用机理研究

5.1 引言

5.2 实验仪器与试剂

5.2.1 实验仪器

5.2.2 实验试剂

5.3 高蜡原油降粘剂的作用机理研究

5.3.1 SOMN对大庆高蜡原油粘温特性的影响

5.3.2 微观观察蜡晶结构

5.4 高粘稠油降粘剂的作用机理研究

5.4.1 SMN对胜利高粘稠油粘温特性的影响

5.4.2 SMN对胜利高粘稠油沥青质的分散性研究

5.4.3 与SMN作用前后沥青质的形貌变化

5.4.4 SMN对胶质——沥青质吸附曲线的影响

5.4.5 实验结果与讨论

5.5 本章小结

结论

参考文献

附录 大庆高蜡原油石蜡的质谱分析数据

攻读硕士期间取得的成果

致谢