一种井下作业油泥砂破乳剂及其制备方法和应用

摘要

本申请公开了一种井下作业油泥砂破乳剂及其制备方法和应用，属于破乳剂技术领域。一种井下作业油泥砂破乳剂，包括以下重量份的组分，磺酸盐类或季铵盐类两性离子型破乳剂20~35份，氨基酸改性聚醚15~25份，聚醚类降粘剂1~5份，聚丙烯酰胺类沉降剂2~10份，木质素磺酸盐类分散剂1~3份和醇类有机溶剂40~65份；其中，所述氨基酸改性聚醚为多元氨基酸共聚物改性聚乙二醇二乙烯基醚；所述氨基酸改性聚醚的分子量为3500~5000。该井下作业油泥砂破乳剂具有用量少和脱水率高的优点，且适用于大多数油泥砂的处理。

说明书

技术领域

本申请涉及一种井下作业油泥砂破乳剂及其制备方法和应用，属于破乳剂技术领域。

背景技术

我国在原油开采过程中产生数百万吨的含油泥砂，含油泥砂含有大量的矿物油及其它有害物质，属危险废弃物，对环境具有极大的危害性；若不加以处理直接排放，不但占用大量耕地，而且对周围土壤、水体、空气都将造成严重污染，生态环境一旦被污染破坏将很难恢复，造成严重的不利影响，这与我国倡导的节约、环保、科学发展的主旨是背道而驰。因此需要对含油泥砂进行有效的处理，以达到相关规定的要求。

原油中含有胶质、树脂、有机酸和沥青质等天然表面活性剂，同时原油中含有大量水，它们都吸附在油水表面，形成具有一定强度和张力的界面膜，使水珠难以聚结在一起。因此，绝大部分水以极其微小的颗粒分散在原油中形成稳定的原油乳液，给油水分离带来巨大困难。在油泥砂处理过程中，需要先将油水界面膜破除，使油水相互分离，进而实现油、水和泥砂三相分离。近年来化学破乳法是油田中使用最广泛的一种破乳方法，该方法具有脱水速率相对较快、油/水界面清晰、用量少、成本低、能耗低等优点。然而，当前使用的破乳剂大多存在脱水量小、脱水速度慢、破乳效果差、适用范围小等特点，大大降低了油泥砂的处理效率。因此，寻求破乳性能优良、适用性强的新型破乳剂仍是未来面临的巨大挑战。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种井下作业油泥砂破乳剂及其制备方法和应用，该破乳剂具有用量少和脱水率高的优点，且适用于大多数油泥砂的处理。

本发明采用的技术方案为：

一方面，本发明提供了一种井下作业油泥砂破乳剂，包括以下重量份的组分，磺酸盐类或季铵盐类两性离子型破乳剂20~35份，氨基酸改性聚醚15~25份，聚醚类降粘剂1~5份，聚丙烯酰胺类沉降剂2~10份，木质素磺酸盐类分散剂1~3份和醇类有机溶剂40~65份；

其中，所述氨基酸改性聚醚为多元氨基酸共聚物改性聚乙二醇二乙烯基醚；

所述氨基酸改性聚醚的分子量为3500~5000。

所述氨基酸改性聚醚通过如下方法制备得到：

将聚乙二醇二乙烯基醚、多元氨基酸共聚物和溶剂置于反应釜中，在20~30℃搅拌反应0.5~2h，随后升温至50~65℃搅拌反应1~2.5h，向混合液中加入催化剂并在55~70℃搅拌反应1~2h，再减压蒸馏脱除溶剂即得所述氨基酸改性聚醚；

其中，所述溶剂为乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或六甲基磷酰三胺；优选地，溶剂为二甲基甲酰胺。

优选地，所述聚乙二醇二乙烯基醚与多元氨基酸共聚物的质量比为（20~35）：1，更优选为（25~30）：1，更优选为28：1。

优选地，所述多元氨基酸共聚物由6-氨基己酸、甘氨酸、丙氨酸、L-亮氨酸、L-苯丙氨酸和L-色氨酸共聚而成。

优选地，所述催化剂选自锑系催化剂、钛系催化剂或锆系催化剂。

优选地，锑系催化剂为三氧化二锑、醋酸锑或乙二醇锑，更优选三氧化二锑；钛系催化剂为四氯化钛；锆系催化剂为磷酸锆。

优选地，所述磺酸盐类或季铵盐类两性离子型破乳剂为烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐、季铵盐或季胺碱，更优选为烷基苯磺酸盐。

优选地，聚醚类降粘剂为聚醚丙烯酸酯，聚丙烯酰胺类沉降剂为聚丙烯酸-丙烯酰胺。

优选地，所述木质素磺酸盐类分散剂为木质素磺酸钠、木质素磺酸钾、木质素磺酸钙或碱性木质素，更优选为木质素磺酸钠；所述醇类有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇或苯甲醇，更优选为乙二醇。

另一方面，本发明提供了上述任一所述的井下作业油泥砂破乳剂的制备方法，包括如下步骤：

将20~35份磺酸盐类或季铵盐类两性离子型破乳剂，15~25份氨基酸改性聚醚，1~5份聚醚类降粘剂，2~10份聚丙烯酰胺类沉降剂，1~3份木质素磺酸盐类分散剂和40~65份醇类有机溶剂加入搅拌釜中，搅拌0.5~1.5h，即得所述井下作业油泥砂破乳剂。

优选地，所述搅拌温度为50~75℃，转速为50~200r/min。

又一方面，本发明保护上述任一所述井下作业油泥砂破乳剂或上述任一所述制备方法得到的所述井下作业油泥砂破乳剂在井下作业油泥砂处理中的应用。

本申请的有益效果包括但不限于：

1．本申请的井下作业油泥砂破乳剂中，多元氨基酸共聚物上的氨基能够大量聚集在油水界面膜上，增强与水分子的吸附作用，提高脱水率；多元氨基酸共聚物中羧基与聚乙二醇二乙烯基醚中羟基发生酯化反应，增大氨基酸改性聚醚的分子量，使得氨基酸改性聚醚在油水界面上覆盖的面积更大，破乳效果更好。两性离子型破乳剂和氨基酸改性聚醚协同作用，克服了两性离子型破乳剂用量大、适用范围小的缺陷，得到综合脱水效果俱佳的复配型破乳剂。

2．本申请的井下作业油泥砂破乳剂的制备方法简单，对生产环境要求不高，可以随用随制，且能够和油泥砂处理过程共同作业，不会产生因破乳剂封存时间过久导致失效进而影响破乳效果的问题。

3．本申请的作业油泥砂破乳剂应用范围广，特别适用于井下作业油泥砂的破乳分离过程，破乳效果好，油泥砂的分离和回收效率高，较少的用量便能达到较好的破乳效果，解决了现有油泥砂处理成本高的问题。

具体实施方式

下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种井下作业油泥砂破乳剂，包括以下重量份的组分，磺酸盐类或季铵盐类两性离子型破乳剂20~35份，氨基酸改性聚醚15~25份，聚醚类降粘剂1~5份，聚丙烯酰胺类沉降剂2~10份，木质素磺酸盐类分散剂1~3份和醇类有机溶剂40~65份；

其中，氨基酸改性聚醚为多元氨基酸共聚物改性聚乙二醇二乙烯基醚；

氨基酸改性聚醚的分子量为3500~5000。

优选地，两性离子型破乳剂为烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐、季铵盐或季胺碱，更优选为烷基苯磺酸盐。

优选地，聚醚类降粘剂为聚醚丙烯酸酯，聚丙烯酰胺类沉降剂为聚丙烯酸-丙烯酰胺。

优选地，木质素磺酸盐类分散剂为木质素磺酸钠、木质素磺酸钾、木质素磺酸钙或碱性木质素，更优选为木质素磺酸钠；醇类有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇或苯甲醇，更优选为乙二醇。

氨基酸改性聚醚通过如下方法制备得到：

将聚乙二醇二乙烯基醚、多元氨基酸共聚物和溶剂置于反应釜中，在20~30℃搅拌反应0.5~2h，随后升温至50~65℃搅拌反应1~2.5h，向上述体系中加入催化剂并在55~70℃搅拌反应1~2h，再减压蒸馏脱除溶剂即得氨基酸改性聚醚；

其中，溶剂为乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或六甲基磷酰三胺；优选地，溶剂为二甲基甲酰胺。

优选地，聚乙二醇二乙烯基醚与多元氨基酸共聚物的质量比为（20~35）：1，更优选为（25~30）：1，更优选为28：1。

优选地，多元氨基酸共聚物由6-氨基己酸、甘氨酸、丙氨酸、L-亮氨酸、L-苯丙氨酸和L-色氨酸共聚而成。

优选地，催化剂选自锑系催化剂、钛系催化剂或锆系催化剂；

优选地，锑系催化剂为三氧化二锑、醋酸锑或乙二醇锑，更优选三氧化二锑；钛系催化剂为四氯化钛；锆系催化剂为磷酸锆。

根据本发明的另一个方面，本发明提供了上述任一井下作业油泥砂破乳剂的制备方法，包括如下步骤：

将20~35份磺酸盐类或季铵盐类两性离子型破乳剂，15~25份氨基酸改性聚醚，1~5份聚醚类降粘剂，2~10份聚丙烯酰胺类沉降剂，1~3份木质素磺酸盐类分散剂和40~65份醇类有机溶剂加入搅拌釜中，搅拌0.5~1.5h，即得井下作业油泥砂破乳剂。

优选地，搅拌温度为50~75℃，转速为50~200r/min。

根据本发明的又一方面，本发明提供了上述任一井下作业油泥砂破乳剂或上述任一制备方法得到的井下作业油泥砂破乳剂在井下作业油泥砂处理中的应用。

以下实施例和对比例可以为本领域中具有一般技能的人实施本发明或验证效果提供参考。这些例子并不限制权利要求的范围。

实施例1：

一种井下作业油泥砂破乳剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将聚乙二醇二乙烯基醚、多元氨基酸共聚物和二甲基甲酰胺置于反应釜中，聚乙二醇二乙烯基醚与多元氨基酸共聚物的质量比为28：1，在25℃搅拌反应1h，随后升温至57℃搅拌反应1.5h，向上述体系中加入三氧化二锑并在65℃搅拌反应1.5h，再减压蒸馏脱除溶剂即得氨基酸改性聚醚；

（2）将28份烷基苯磺酸盐，20份氨基酸改性聚醚，3份聚醚丙烯酸酯，6份聚丙烯酸-丙烯酰胺，2份木质素磺酸钠和53份乙二醇加入搅拌釜中，搅拌温度为65℃，转速为120r/min，搅拌1h，即得井下作业油泥砂破乳剂。

实施例2：

一种井下作业油泥砂破乳剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将聚乙二醇二乙烯基醚、多元氨基酸共聚物和乙腈置于反应釜中，聚乙二醇二乙烯基醚与多元氨基酸共聚物的质量比为20：1，在25℃搅拌反应1h，随后升温至57℃搅拌反应1.5h，向上述体系中加入乙二醇锑并在65℃搅拌反应1.5h，再减压蒸馏脱除溶剂即得氨基酸改性聚醚；

（2）将20份石油磺酸盐，15份氨基酸改性聚醚，3份聚醚丙烯酸酯，6份聚丙烯酸-丙烯酰胺，2份木质素磺酸钾和53份甲醇加入搅拌釜中，搅拌温度为65℃，转速为120r/min，搅拌1h，即得井下作业油泥砂破乳剂。

实施例3：

一种井下作业油泥砂破乳剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将聚乙二醇二乙烯基醚、多元氨基酸共聚物和二甲基亚砜置于反应釜中，聚乙二醇二乙烯基醚与多元氨基酸共聚物的质量比为24：1，在25℃搅拌反应1h，随后升温至57℃搅拌反应1.5h，向上述体系中加入醋酸锑并在65℃搅拌反应1.5h，再减压蒸馏脱除溶剂即得氨基酸改性聚醚；

（2）将24份烷基苯磺酸盐，17份氨基酸改性聚醚，3份聚醚丙烯酸酯，6份聚丙烯酸-丙烯酰胺，2份木质素磺酸钙和53份乙醇加入搅拌釜中，搅拌温度为65℃，转速为120r/min，搅拌1h，即得井下作业油泥砂破乳剂。

实施例4：

一种井下作业油泥砂破乳剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将聚乙二醇二乙烯基醚、多元氨基酸共聚物和二甲基甲酰胺置于反应釜中，聚乙二醇二乙烯基醚与多元氨基酸共聚物的质量比为32：1，在25℃搅拌反应1h，随后升温至57℃搅拌反应1.5h，向上述体系中加入四氯化钛并在65℃搅拌反应1.5h，再减压蒸馏脱除溶剂即得氨基酸改性聚醚；

（2）将30份季胺碱，23份氨基酸改性聚醚，3份聚醚丙烯酸酯，6份聚丙烯酸-丙烯酰胺，2份碱性木质素和53份异丙醇加入搅拌釜中，搅拌温度为65℃，转速为120r/min，搅拌1h，即得井下作业油泥砂破乳剂。

实施例5：

一种井下作业油泥砂破乳剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将聚乙二醇二乙烯基醚、多元氨基酸共聚物和六甲基磷酰三胺置于反应釜中，聚乙二醇二乙烯基醚与多元氨基酸共聚物的质量比为35：1，在25℃搅拌反应1h，随后升温至57℃搅拌反应1.5h，向上述体系中加入磷酸锆并在65℃搅拌反应1.5h，再减压蒸馏脱除溶剂即得氨基酸改性聚醚；

（2）将35份季铵盐，25份氨基酸改性聚醚，3份聚醚丙烯酸酯，6份聚丙烯酸-丙烯酰胺，2份木质素磺酸钙和53份苯甲醇加入搅拌釜中，搅拌温度为65℃，转速为120r/min，搅拌1h，即得井下作业油泥砂破乳剂。

对比例1

采用与实施例1相同的方法制备破乳剂，不同的是，步骤（1）中聚乙二醇二乙烯基醚与多元氨基酸共聚物的质量比为10：1。

对比例2

采用与实施例1相同的方法制备破乳剂，不同的是，步骤（1）中聚乙二醇二乙烯基醚与多元氨基酸共聚物的质量比为45：1。

对比例3

采用与实施例1相同的方法制备破乳剂，不同的是，步骤（1）中催化剂为三氧化二铁。

对比例4

采用与实施例1相同的方法制备破乳剂，不同的是，去掉步骤（1），将步骤（2）中氨基酸改性聚醚替换为聚乙二醇二乙烯基醚。

对比例5

采用与实施例1相同的方法制备破乳剂，不同的是，步骤（2）中烷基苯磺酸盐替换为莫海威芽孢杆菌的细胞外蛋白类分泌物。

对比例6

采用与实施例1相同的方法制备破乳剂，不同的是，步骤（2）中烷基苯磺酸盐为10份。

对比例7

采用与实施例1相同的方法制备破乳剂，不同的是，步骤（2）中烷基苯磺酸盐为40份。

对比例8

采用与实施例1相同的方法制备破乳剂，不同的是，步骤（2）中氨基酸改性聚醚为8份。

对比例9

采用与实施例1相同的方法制备破乳剂，不同的是，步骤（2）中氨基酸改性聚醚为35份。

井下作业油泥砂破乳剂的评价：

对实施例1～5和对比例1～9的破乳剂进行脱水效果评价，大庆油田、渤海油田、塔里木油田均为本发明破乳剂适用的对象，表1以塔里木油田稠油采出液为处理对象，脱水效果如下所示：

表1脱水效果评价

从表1可以看出，该井下作业油泥砂破乳剂的脱水率高达90%以上，用量少，适用范围广，解决了油泥砂处理过程中的油水分离问题。

以上所述，仅为本申请的实施例而已，本申请的保护范围并不受这些具体实施例的限制，而是由本申请的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。