一种低分子超支化油溶性稠油降黏剂及其制备方法

摘要

本发明涉及一种用于稠油开采及集输降黏的低分子超支化油溶性稠油降黏剂及其制备方法。它克服现有降黏剂降黏效果差、成本高的缺点。其技术方案：该降黏剂所用原料摩尔百分比为：乙二胺10.0％～15.8％；甲醛42.0％～50.0％；苯乙酮10.0％～11.1％；丙烯酸丁酯30.0％～33.3％；1,4-二氧六环溶剂用量为前四种单体总质量的25％～50％。其制备方法：在烧瓶中先加入乙二胺、苯乙酮、丙烯丁酯及1,4-二氧六环溶剂；另加甲醛及剩余量的溶剂于恒压滴定漏斗中，在烧瓶中通入氮气保护并搅拌，反应温度为60℃～80℃，滴加漏斗中的甲醛溶液；反应时间为6h～9h，最后将反应液旋蒸、萃取、烘干得本降黏剂。该降黏剂降黏效果好；油溶性好，可与溶剂混合使用。

说明书

技术领域

本发明涉及稠油的开采、集输领域，具体涉及一种用于稠油开采及集输过程中井筒降黏 及管输降黏的低分子超支化油溶性稠油降黏剂及其制备方法。

背景技术

据数据统计，全世界已发现的稠油总地质储量约为700亿立方米，可采储量约为150亿 立方米。我国的稠油储量居世界第七位，地质储量约为250亿吨，占整个地质储量的28％， 主要分布在辽河、新疆、胜利、华北等油田。稠油是一种在油藏温度下脱气原油黏度大于 100mPa·s的非常规原油。由于稠油的密度高、黏度高、流动差等特性，给稠油的开采和集输 带来了很大的困难。

目前，国内外对稠油的降黏方法主要有：加热降黏、乳化降黏及掺稀降黏三种方法，但 这些方法又都存在着各自的不足。其中加热降黏的能耗大，对基建设施要求高，一旦加热停 止可能会造成凝管事故；掺稀降黏对稀油需量高，降低了稀油品质增加炼化成本；乳化降黏 法带入了大量的水，存在在后期破乳困难和环境污染的问题，增加了设备成本。随着能源需 求的不断增加，常规原油的开采已经趋于极限，对着这种高黏稠油的开采也越来越多，如何 去提高稠油的流动性，降低生产成本，增加稠油的开采量等显得尤为重要。

油溶性降黏剂是化学降黏方法中的一种添加剂，其油溶性好，可以直接添加，加量少、 工艺简单、无需后处理等优点，对油溶性降黏剂的研究也越来越受到广大研究者的关注。目 前国内外主要以油溶性降凝剂降黏为主，其成功应用于高凝、高黏原油，低温时具有良好的 降黏效果，但绝对黏度仍然很大；而油溶性降黏剂的研究较少，市场上所售的产品较为单一， 普遍存在着针对性强、选择性高的问题。因此，研究一种适用性好、降黏效果好的油溶性稠 油降黏剂具有巨大潜在价值。

发明内容

本发明的目的是：为了克服现有的油溶性降黏剂所存在的降黏效果一般、针对性强等缺 点，特提供一种低分子超支化油溶性稠油降黏剂及其制备方法，以提高稠油的降黏效率。

为了达到上述目标，本发明采用乙二胺、苯乙酮、甲醛及丙烯酸丁酯通过曼尼希反应制 得该降黏剂，并通过甲醛的加量及加入方式来控制分子量和枝化程度。选用的苯乙酮中含有 苯环可以增强油溶性，可以与胶质、沥青质发生π-π电子共轭，乙二胺多余的胺基可以与胶质、 沥青质形成强的氢键作用，长链的丁酯及超支化网状结构可以将胶质和沥青质聚集体拆散开 来，达到更好的降黏效果。

本发明采用以下技术方案：一种低分子超支化油溶性稠油降黏剂，由乙二胺、苯乙酮、 甲醛、丙烯酸丁酯及溶剂1,4-二氧六环组成，所用原料的摩尔百分比为：乙二胺10.0％～15.8％； 甲醛42.0％～50.0％；苯乙酮10.0％～11.1％；丙烯酸丁酯30.0％～33.3％；溶剂为1,4-二氧六环， 加入量是前四种单体总质量的25％～50％。

其制备方法是：在装有球型冷凝管、温度计、磁力搅拌子及进气管的四口烧瓶中按原料 的摩尔百分比先加入10.0％～15.8％的乙二胺、10.0％～11.1％的苯乙酮及30.0％～33.3％的丙烯酸 丁酯，再加入占前四种单体总质量百分数12.5％～25.0％的1,4-二氧六环溶剂，搅拌、溶解； 然后加入摩尔百分比为42.0％～50.0％的甲醛及前四种单体总质量百分数为12.5％～25.0％的 1,4-二氧六环于恒压滴定漏斗中待滴定；在四口烧瓶中通入氮气保护并搅拌；加热，当温度升 至60℃～80℃时，开始滴加恒压漏斗中的甲醛溶液，控制滴速在1滴/3s～1滴/7s，待反应进行 6h～9h后，停止加热；然后将上述反应液在真空条件进行旋蒸，除去溶剂1,4-二氧六环及水； 最后将旋蒸后的溶液用甲醇进行3～5次提纯，除去上层液体，剩余物质在真空条件下烘干， 即制得本低分子超支化油溶性稠油降黏剂。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)本油溶性稠油降黏剂的制备方法操作简 单，反应条件温和，易于控制；(2)本油溶性稠油降黏剂设计为新型的超支化结构，其对胶质、 沥青质聚集体的作用更好，其降黏效果也更好；(3)本方法合成出来的产物，无需提纯，油溶 性好，可以与溶剂1,4-二氧六环、甲苯等混合使用；(4)本降黏剂所用原料廉价易得。

具体实施方式

实施例1

在装有球型冷凝管、温度计、磁力搅拌子及进气管的四口烧瓶中按原料的摩尔百分比加 入1.2g的乙二胺、2.4g的苯乙酮及7.69g的丙烯酸丁酯，加入1,4-二氧六环溶剂8.3g，搅拌、 溶解；然后加入6g的质量百分浓度为30％～40％的甲醛溶液及9g的1,4-二氧六环于恒压滴定 漏斗中待滴定；在四口烧瓶中通入氮气保护并搅拌；加热，当温度升至60℃时，开始滴加恒 压漏斗中的甲醛溶液，控制滴速在1滴/4s，待反应进行6h后，停止加热。然后将上述反应 液在真空条件进行旋蒸，除去溶剂1,4-二氧六环及水；最后将旋蒸后的溶液用甲醇进行4次 提纯，除去上层液体，剩余物质在真空条件下烘干，即制得本低分子超支化油溶性稠油降黏 剂。

实施例2

在装有球型冷凝管、温度计、磁力搅拌子及进气管的四口烧瓶中按原料的摩尔百分比加 入1.2g的乙二胺、2.4g的苯乙酮及7.69g的丙烯酸丁酯，加入1,4-二氧六环溶剂17.3g，搅拌、 溶解；然后加入6g的质量百分浓度为30％～40％的甲醛溶液及17.3g的1,4-二氧六环于恒压滴 定漏斗中待滴定；在四口烧瓶中通入氮气保护并搅拌；加热，当温度升至60℃时，开始滴加 恒压漏斗中的甲醛溶液，控制滴速在1滴/4s，待反应进行6h后，停止加热。然后将上述反 应液在真空条件进行旋蒸，除去溶剂1,4-二氧六环及水；最后将旋蒸后的溶液用甲醇进行5 次提纯，除去上层液体，剩余物质在真空条件下烘干，即制得本低分子超支化油溶性稠油降 黏剂。

实施例3

在装有球型冷凝管、温度计、磁力搅拌子及进气管的四口烧瓶中按原料的摩尔百分比加 入1.2g的乙二胺、2.4g的苯乙酮及7.69g的丙烯酸丁酯，加入1,4-二氧六环溶剂17.3g，搅拌、 溶解；然后加入6g的质量百分浓度为30％～40％的甲醛溶液及17.3g的1,4-二氧六环于恒压滴 定漏斗中待滴定；在四口烧瓶中通入氮气保护并搅拌；加热，当温度升至70℃时，开始滴加 恒压漏斗中的甲醛溶液，控制滴速在1滴/4s，待反应进行7h后，停止加热。然后将上述反 应液在真空条件进行旋蒸，除去溶剂1,4-二氧六环及水；最后将旋蒸后的溶液用甲醇进行4 次提纯，除去上层液体，剩余物质在真空条件下烘干，即制得本低分子超支化油溶性稠油降 黏剂。

实施例4

在装有球型冷凝管、温度计、磁力搅拌子及进气管的四口烧瓶中按原料的摩尔百分比加 入1.8g的乙二胺、2.4g的苯乙酮及7.69g的丙烯酸丁酯，加入1,4-二氧六环溶剂17.9g，搅拌、 溶解；然后加入6g的质量百分浓度为30％～40％的甲醛溶液及17.9g的1,4-二氧六环于恒压滴 定漏斗中待滴定；在四口烧瓶中通入氮气保护并搅拌；加热，当温度升至70℃时，开始滴加 恒压漏斗中的甲醛溶液，控制滴速在1滴/5s，待反应进行6h后，停止加热。然后将上述反 应液在真空条件进行旋蒸，除去溶剂1,4-二氧六环及水；最后将旋蒸后的溶液用甲醇进行3 次提纯，除去上层液体，剩余物质在真空条件下烘干，即制得本低分子超支化油溶性稠油降 黏剂。

实施例5

在装有球型冷凝管、温度计、磁力搅拌子及进气管的四口烧瓶中按原料的摩尔百分比加 入1.2g的乙二胺、2.4g的苯乙酮及7.69g的丙烯酸丁酯，加入1,4-二氧六环溶剂18.8g，搅拌、 溶解；然后加入7.5g的质量百分浓度为30％～40％的甲醛溶液及18.8g的1,4-二氧六环于恒压 滴定漏斗中待滴定；在四口烧瓶中通入氮气保护并搅拌；加热，当温度升至60℃时，开始滴 加恒压漏斗中的甲醛溶液，控制滴速在1滴/4s，待反应进行6h后，停止加热。然后将上述 反应液在真空条件进行旋蒸，除去溶剂1,4-二氧六环及水；最后将旋蒸后的溶液用甲醇进行5 次提纯，除去上层液体，剩余物质在真空条件下烘干，即制得本低分子超支化油溶性稠油降 黏剂。

对于上述实验中合成的降黏剂评价，参照石油行业标准SY/T5767-2005《管输原油降凝剂技 术条件及输送工艺规范》和SY/T0520-2008《原油黏度测定旋转黏度计平衡法》，按0#柴油 与本稠油降黏剂质量比为9:1配制成降黏剂溶液样品待用。实验1，取未加降黏剂的稠油80g， 测定温度为50℃，使用NDJ-8SN数显黏度计测定稠油黏度，测其黏度记为η₀；实验2，取稠 油80g，加入上述配制的降黏剂溶液1.2g，测定温度为50℃，测其黏度记为η₁。最后按公式 ν＝[(η₀-η₁)/η₀]×100％计算出降黏率ν。实验结果如下：

表1降黏剂对新疆稠油的降黏率