原油降粘剂的合成与表征

目录摘要 (2)ABSTRACT (3)一、前言 (4)1.1稠油资源 (4)1.2稠油输送的国内外现状及趋势 (4)1.3研究目的 (5)二、各种稠油常温输送方法 (6)2.1物理降粘方法 (6)2.1.1加热法 (6)2.1.2稠油掺稀输送方法 (6)2.1.3乳化降粘输送方法 (6)2.1.4 微生物降粘技术 (7)2.1.5稠油改质降粘 (7)2.2化学降粘方法 (8)2.2.1 表面活性剂降粘 (8)2.2.2稠油催化降粘 (9)2.2.3稠油加碱降粘 (9)2.2.4稠油加油溶性降粘剂降粘 (9)2.2.5稠油水热裂解降粘技术 (10)2.2.6稠油加降凝剂降粘 (11)三、降凝剂 (12)3.1降凝剂的作用机理 (12)3.2 常用的降凝剂种类 (13)3.3影响降凝剂作用的因素 (13)四、实验部分 (15)4.1 仪器及试剂 (15)4.2实验原理 (15)4.3共聚物的制备 (15)4.4共聚物的提纯与溶解 (16)4.5原油加共聚物前后粘度的测定 (16)五、结果及讨论 (17)5.1红外光谱分析 (17)5.2共聚物的降粘性能 (18)六、结果讨论 (22)参考文献 (22)致谢 (24)摘要稠油在世界油气资源中占有较大的比例，是石油烃类能源中的重要组成部分。

国内稠油产量大约占原油总产量的30%～35%,但开采集输能耗占60%以上。

因此,大力开发稠油资源并且研发更加节省能耗的集输方式必将成为我国油气领域的发展趋势。

稠油是指在油层温度下粘度大于100mPa·s的脱气原油，其突出的特点是含沥青质、胶质。

稠油的特殊性质决定了稠油的运输必然是围绕稠油的降粘、降凝改性或改质处理进行的。

稠油降粘的常用方法有物理法和化学法。

稠油加降凝剂降粘是化学法中常用的一种，本实验以甲基丙烯酸十二酯和马来酸酐为原料，合成了一种共聚物，对其进行了提纯和表征，证实并测定了其对原油粘度的降低作用，即其对原油流变性能的改善作用。

关键词：原油；降凝剂；降粘；甲基丙烯酸十二酯；马来酸酐ABSTRACTHeavy oil plays an important part in t he world’s hydrocarbon resources. The production of heavy oil accounts for 30% ~ 35% in all crude oil output,however, its energy consumption accounts for more than 60%. Therefore, the development of a more economical way for gathering and transportation energy consumption has become an important sunjectin oil and gas fields.Heavy oil is the oil whose viscosity is more than 100mPa • s under reservoir temperature.It is rich in asphaltene and colloid .The special feature decides that the transport must focus on the viscosity and pour point depression of heavy oil. Heavy oil viscosity reduction often makes use of physical methods and chemical methods. Taking use of PPD is one of the chemical methods to reduce the viscosity of heavy oil .A copolymer ,which makes use of the lauryl methacrylate and maleic anhydride, was synthesized , purified and charactered . The experiment proved the additive of the copolymer can improve the rheological properties of heavy oil.Keywords: heavy oil，pour point depressant ，viscosity reducing technique，lauryl methacrylate，maleic anhydride一、前言1.1稠油资源稠油在世界油气资源中占有较大的比例，是石油烃类能源中的重要组成部分。

据统计，世界稠油、超稠油和天然沥青的储量约为1 000×108t。

中国重油沥青资源分布广泛，已在12个盆地发现了70多个重质油田，预计中国重油沥青资源量可达300×108t以上[1]。

随着采油技术的发展, 稠油产量越来越大。

目前中国石油天然气总公司稠油日产量约为15 万桶。

国内稠油产量大约占原油总产量的30%～35%,但开采集输能耗占60%以上。

因此, 大力开发稠油资源并且研发更加节省能耗的集输方式必将成为我国油气领域的发展趋势[2]。

稠油是指在油层温度下粘度大于100mPa·s的脱气原油，但通常都在1Pa·s 以上。

其突出的特点是含沥青质、胶质。

稠油高粘的根源并不是类似于含蜡原油在一定条件下形成网状结构，而是体系中沥青胶质形成的大分子胶束结构。

稠油中胶质分子之间、沥青质分子之间及二者相互之间有强烈的氢键。

沥青质的芳杂稠环平面相互重叠堆砌在一起，并被极性集团之间的氢键所固定，堆积起来形成微粒，再聚集为大小不同的沥青质胶束，形成沥青质离子的包覆层。

这种粒子通过氢键相互连接，形成分子量很大的胶束，造成原油的高粘度[3]。

1.2稠油输送的国内外现状及趋势经过近几十年石油科技工作者的不懈努力, 稠油开采及输送技术取得了长足的进步。

其中加热输送方法是传统的方法, 目前也仍是国内外原油主要集输方法, 但其能耗高, 输量1% 以上的原油被烧掉和损耗, 经济损失大, 此外还存在停输再启动困难、存在最低输量等问题。

因此, 世界各国原油集输研究工作都在致力于用其它非加热输送方式, 逐渐减少或取代加热输送方式[4]。

目前常用的稠油(包括特稠油和超稠油) 降粘方法有物理和化学的方法, 物理方法包括加热法、掺稀油法、乳化降粘输送方法、微生物降粘技术、稠油改质降粘等；化学法包括表面活性剂降粘、稠油催化降粘、加碱降粘、加油溶性降粘剂降粘、稠油水热裂解降粘技术、稠油加降凝剂降粘等。

1.3研究目的稠油加降凝剂降粘是化学法中常用的一种。

目前的研究表明，原油低温析出蜡以范德华力结合形成三维空间网络结构，将低凝点的油分、胶质、沥青质、污泥水吸附包在其内，形成蜡膏状物质，使原油失去流动性。

虽然降凝与降粘从概念上有所不同，但就改变原油体系内部的结构而言，原理有类似性。

本设计属于中石油管道科技中心“抗剪切、降粘与环保型油品减阻剂开发与应用研究”研究合同的一部分：具有降粘功能的油品减阻剂研究与开发应用。

实验以甲基丙烯酸十二酯马来酸酐为原料，合成一种具有降粘效果的降凝剂，对其进行了提纯和表征，证实并测定了其对原油粘度的降低作用。

二、各种稠油常温输送方法2.1物理降粘方法2.1.1加热法原理：稠油的粘度对温度的依赖性很强, 随油温从高到低的变化, 稠油会从牛顿流体转变为非牛顿流体,其粘度与温度的关系方程可用半对数方程表示:lgμ= A + BT (1) 式中:A、B 为常数, B 称为粘温指数。

式(1) 表明, 随温度升高, 稠油的粘度明显呈下降趋势, 加热可降低稠油的粘度。

优点：大量实验数据结果表明, 稠油的粘度比一般原油的粘度对温度更敏感, 稠油在凝固程中, 随着温度的降低, 最后失去流动性, 是一个渐变过程。

因而稠油的加热降粘效果比一般原油更显著, 因而稠油采用加热降粘处理是经济的。

缺点：加热降粘法也存在一些问题, 如能耗高, 油品变差[5]。

2.1.2稠油掺稀输送方法原理: 就是将稠油稀释, 降低稠油的粘度, 以混合物的形式进行输送的一种方法。

常规的稀释方法是, 在稠油进入管道之前, 先将稠油与一些低粘液态碳氢化合物混合在一起, 这样就可以降低稠油的输送粘度。

掺入的轻质油（包括天然气凝析液、原油的馏分油、石脑油等）。

稀释一直是稠油降粘减阻输送的主要方法。

轻质油来源方便并且充足时, 稀释降粘减阻技术是最简单且有效的。

目前, 新疆、胜利、河南等国内油田对距离较远的接转站, 均采用掺稀油降粘流程。

优点: ①可以直接利用常规的原油输送系统来输送稠油; ②在停输期间不会发生稠油凝固现象。

缺点: ①稀油来源必须要有保障; ②需要建专门的管线把稀油从产地输至油田与稠油掺混; ③稠油中掺入稀油, 对稠油和稀油的油质都有较大的影响,很难最有效地利用稠油和稀油资源。

稠油掺稀输送方法已在加拿大、美国、委内瑞拉和我国得到了广泛的应用[3]。

2.1.3乳化降粘输送方法原理: 一定浓度的表面活性剂水溶液, 在一定温度下与稠油充分混合使高粘原油以粗油滴系分散于活性水中, 形成低粘度的水包油（O /W）型乳状液。

通过加入化学添加剂, 稠油以微小球体的形式稳定地悬浮在水中, 同时由于表面活性剂水溶液的湿润作用, 使液流流动阻力显著减少, 即在管壁上吸附了一层表面活性剂水溶液的水膜, 从而使原油和管壁之间的摩擦变成表面活性剂水溶液与管壁的摩擦,达到流动阻力显著下降的目的从而大大降低了稠油的表观粘度, 而有利于管道输送。

起乳化降粘作用的化学添加剂常称为表面活性剂。

其种类很多, 总括起来, 按其构造可分四大类: 阳离子型、阴离子型、两性离子型及非离子型。

而作为降粘剂的是多属于非离子型的。

优点: 近几年来, 应用表面活性剂乳化降粘来开采和集输被认为最有前途, 最有潜力的方法之一。

我国自20 世纪90 年代以来, 对胜利、南阳、辽河、大港等油田也相继进行了掺活性水管输高粘原油的试验, 积累了许多经验, 取得了初步成果。

缺点: 在以后的工作中要涉及破乳工艺; 而且处理不好会不稳定, 薄膜破裂, 稠油会重新聚集[3]。

2.1.4 微生物降粘技术利用微生物降解技术对原油中的沥青质等重质组份进行降解, 可以降低原油粘度, 提高油藏采收率, 该技术的理论依据是使用添加氮、磷盐、铵盐的充气水使地层微生物活化。

其机理包括: ①就地生成以增加压力来增强原油中的溶解能力; ②生成有机酸而改善原油的性质; ③利用降解作用将大分子的烃类转化为低分子的烃; ④产生表面活性剂以改善原油的溶解能力; ⑤产生生物聚合物将固结的原油分散成滴状; ⑥对原油重质组份进行生化活性的酶改进从而改善原油粘度。