复配型高粘原油降粘降凝剂

复配型高粘原油降粘降凝剂赵秉臣 闫　峰 李栋林 于　萍(沈阳化工学院,110021)高粘原油降粘剂是由丙烯酸二十二酯、马来酸酐、苯乙烯三元共聚物与非离子表面活性剂按一定的质量比复配成的产物。

讨论了聚合物中的各组分的用量比,共聚物与表面活性剂的配比对降粘效果的影响,并测试了在50℃,剪切速率100s -1条件时粘度为5500M Pa ・s 的高粘原油,加剂量为0.4%时,原油凝点下降14℃,粘度下降了63.6%。

关键词:高粘原油　降粘剂　三元共聚物　非离子型表面活性剂 稠油由于粘度、凝点较高流动性差,给开采和输送等过程造成很多困难。

随着稠油开采量的日益增长,人们对改善其流动性给予了极大的关注。

近年来解决稠油的开采及输送取得了很大进展,其主要方法有加热降粘法,掺活性水的乳化降 收稿日期:19990203;修改稿收到日期:19990712。

作者简介:赵秉臣　53岁,副教授,化学工程专业,主要从事油田化学品开发研究,已发表论文6篇。

用B E M 系列降凝剂后,取得了巨大的经济效益,同时提高了管线运行的安全性和应变能力。

b .ORV 系列油基降粘剂对低粘稠油具有较好的降粘效果,适用于低粘稠油的开采和集输,该剂在冀东油田1045区块的应用取得了巨大的经济效益,投入产出比为1∶11。

c .H EA 系列水基降粘剂对高粘稠油具有较好的降粘效果且具有较好的耐高温性能,该剂在辽河等油田的应用取得了巨大的经济效益,投入产出比为1∶26.2。

参　考　文　献1　王彪等.SPE ,29954:593～6042　谢慧专等.精细石油化工,1994,(3):32～363　张付生,精细石油化工,1999,(4):6～84　王彪等.Ch ina O il &Gas ,4(4):220～2215　夏长富.油田化学,1985,2(2):155～1606　张付生等.油田化学,1995,12(4):347～352THE APPL I CAT I ON OF POUR PO INT D EPESSANT V ISCOSIT YRED UCER IN PROD UCT I ON AND TRASPORTAT I ON FOR CRUD E O I LZhang Fu sheng X ie H u izhuan and Dong L ijian(R esea rch Institu te of P etroleum E xp lora tion and D evelopm en t ,B ej ing ,100083)AbstractB E M series of pou r po in t dep ressan ts ,H EA series of w ater base visco sity reducers and ORV se 2ries of o il base reducers ,w ith good m odifying effect fo r crude o il ,cou ld be u sed fo r p roducti on and tran spo rtati on of h igh pou r po in t crude o ils and low visco sity crude o il o r h igh visco sity crude o il re 2sp ectively .A pp lying effect and gain ing econom ic benefit of them u sed in p roducti on and tran spo rtati on of crude o il w ere in troduced .Keywords :pou r po in t dep ressan t ;visco sity reducer ;p roducti on ;tran spo rtati on1999年11月 精　细　石　油　化　工SPEC I AL IT Y PETROCH E M I CAL S 第6期粘法及化学添加剂降粘法等。

虽然前两种方法仍然是目前主要采用的方式,但由于其存在着各种不足,人们更倾向于重视采用化学添加剂来降低稠油的粘度及凝点,改善流动性。

尽管各种化学添加剂都有较强的选择性,而产生了使用上的局限性,但这种方法操作简单易行,能耗低,没有破乳之类的后处理等优点。

所以,人们对稠油的降粘降凝剂的研制还是作了大量的工作,并取得了很大的进展。

为了解决高粘高凝原油的输送,本文研制了一种复配型高粘原油的降粘剂,是由丙烯酸二十二酯、马来酸酐、苯乙烯按一定比例构成的共聚物与聚醚型非离子表面活性剂按一定比例复配而成。

此种复配尚未见有过报道。

1　降粘剂的作用原理与基本组成原油是各种烃类与非烃类的混合物,各种组分的相对含量不同时原油的物性不同,含正构烷烃多的原油凝固点高,含胶质、沥青质高的原油粘度高。

胶质、沥青质分子是原油中分子量最大、极性最强的组分,它们分子间相互形成的氢键,分子平面重叠堆砌,形成很强的内聚力。

因此,原油分子发生相对位移时产生很大的内摩擦力,使原油具有很高的粘度。

降粘剂中的三元共聚物是一种油溶性高分子化合物。

分子中含有极性基团侧链和高碳烷烃主链,二者在原油降粘过程中的作用不同,只有它们共同作用才能有效地降低原油的粘度,其中主碳链要有一定的长度,才具有良好的空间伸展作用和屏蔽效应。

分子中的极性基与胶质,沥青质中的极性形成更强的氢键,以破坏胶质,沥青质分子的平面堆砌,形成无规则堆砌,结构变得松散,有序化程度降低,有降粘剂分子参加的聚集体,便达到了降粘效果。

表面活性剂分子也是由亲水的极性基和亲油的烃基组成,它的作用增强了降粘剂分子在原油中的分散性、增溶性、渗透性,使降粘剂分子在原油中更好的溶解和分散。

其良好地接触状态,是发挥降粘剂效果的保证。

根据以上的原则,本文讨论的降粘剂是由丙烯酸二十二酯、马来酸酐、苯乙烯共聚物与聚醚型非离子表面活性剂按质量比1∶1复配而成,这种聚合物具有梳型分子形状,覆盖面积大,具有两个极性单体,增强极性可以降低用量。

2　降粘剂的制备2.1　丙烯酸二十二酯的制备在搅拌下按一定物料比例,依次向反应器中加二十二醇、溶剂,加热待醇溶解后,再加阻聚剂、丙烯酸、催化剂。

控制反应温度在120～140℃,反应时间6～8h,视反应情况而定,反应停止后进行洗涤、减压蒸馏等,最后得棕色腊状固体丙烯酸二十二酯。

2.2　三元共聚物的制备在搅拌状态下,分别按丙烯酸二十二酯、马来酸酐、苯乙烯:4∶1∶1(A),5∶1∶1(B),6∶1∶1 (C)三种不同的摩尔比,向反应器中首先加入丙烯酸二十二酯、溶剂,加热待酯溶解后,再依次加入马来酸酐、苯乙烯、引发剂等。

控制反应温度80℃,反应时间8h,反应结束后经洗涤、减压蒸馏、冷却即可得到A、B、C三种不同组成的共聚物。

2.3　表面活性剂聚醚型非离子表面活性剂为工业品,天津市助剂厂。

3　原油物性及测定原油样取自辽河油田某站,此油属于普通高粘原油(凝固点在27～34℃,50℃,100s-1时的粘度大于100M Pa・s)。

表1　原油物性相对密度d200.995凝固点 ℃34蜡含量,%3.7胶质、沥青质,%47.2粘度 M Pa・s(50℃100s-1)5500 原油粘度测定采用成都仪器厂生产的W XS 11型旋转粘度剂,原油凝固点测定按GB510 83进行,仪器为上海石油仪器厂生产的温差电制冷凝点测定仪。

4　结果与讨论4.1　三元共聚物组成,降粘剂加入量对降粘降凝效果的影响本实验已按丙烯酸二十二酯、马来酸酐、苯乙烯的摩尔比不同,制得A、B、C三种聚合物,与非离子表面活性剂的质量比均为1∶1配成三种降粘剂,在相同的50℃,100s-1条件下,加剂量分别为0,0.2%,0.4%,0.5%(以降粘剂质量计)时的表现粘度的变化,见图1。

由图1可见,随降粘剂加入量的增加,粘度急剧下降,超过一定值时,趋势变缓。

因为对特定的原油任何一种降粘降凝剂的感受性都是有限的,13第6期 赵秉臣等.复配型高粘原油降粘降凝剂 只有当原油中降粘剂达到一定浓度时,降粘剂的改性作用接近极限,大于该量后,使原油流变性变化变缓。

这是由于随加剂量增加降粘剂自身分子也参与了作用,使原油与降粘剂混合物总体系的粘度下降相对变缓,由图中看出降粘剂在任何加量下,体系的粘度总是B <C <A 。

说明聚合物分子中的碳链与极性,在适当的比例范围内,才能产生明显的降粘降凝效果,比例不同效果不同,不同组分共聚比例不同。

图2直观地表示三种降粘剂在不同加剂量时的粘度降低率。

图1　共聚物组成、加剂量与粘度的关系(50℃100s -1)1B ;　2C ;　3A图2　共聚物组成、加剂量与粘度下降率的关系(50℃100s -1)1A ;　2C ;　3B由图2可见,加剂量趋近0.4%之后变化趋势减缓,说明对于这种原油降粘剂的适宜加入量在0.4%左右,粘度下降率分别为45%,56.7%,48.3%。

4.2　共聚物与表面活性剂复配比例对降粘效果的影响为了比较聚合物与表面活性剂的配比对降粘剂降粘效果的影响,本文只选择了聚合物B 与表面活性剂的配比按质量2∶1,1∶1,1∶2组成的三种降粘剂,也考察了在不同的加剂量下的降粘效果。

此处,只选加剂量为0.4%一点加以说明。

在50℃,100s -1条件下粘度下降率见表2。

表2　降粘剂配比与粘度下降率配比2∶11∶11∶2∃Γ,%49.256.746.3 由表2可见,聚合物与表面活性剂的配比1∶1为最好,在降粘过程中共聚物的作用是主要的,若分散不好也会严重的影响其效果的发挥,若聚合物量不达到一定,分散再好也不会达到良好的降粘降凝效果。

因此,聚合物与表面活性剂有一适宜的比例,才能使降粘剂发挥最大的作用。

4.3　降粘剂加入温度对降粘效果的影响原油加入降粘剂后,其分子之间的接触状况直接影响到降粘剂对原油降粘的效果。

图1、图2所示结果是加剂温度与测试温度均为50℃,为了考核加剂温度对降粘效果的影响,本实验又对聚合物B 与表面活性剂1∶1组成的降粘剂,在加剂量为0.4%条件下,分别采用加剂温度50,55,60,65,70℃,然后冷却到50℃,测定在剪切速率为100s -1状态下的粘度。

其结果见图3。

图3　加剂温度与降粘效果的关系由图3可见,随加剂温度的增加,降粘降凝效果明显增加,这是由于温度增加,降粘剂分子在油系中能充分熔化、溶解,使得油剂分子可以达到充分密切接触,因此可以极大的发挥降粘剂的降粘降凝作用。

实验结果表明,在上述条件下加剂温度65℃时的粘度比50℃时明显降低,下降率可达63.6%以上。

5　结　论由丙烯酸二十二酯、马来酸酐、苯乙烯按5∶1∶1(m o l 比)的聚合物与聚醚型非离子表面活23 精　细　石　油　化　工 1999年定向氯化合成对氯甲苯的研究王相承(防化指挥工程学院,北京,102205)杨俊和(华东冶金学院化工系,马鞍山,243002)区灿棋(中国石油化工集团公司规划院,北京,100088)研究间接氯化法合成对氯甲苯。