高粘原油降粘剂_赵秉臣

第12卷　第4期1998.12

沈　阳　化　工　学　院　学　报

J OU RNAL OF SHENYANG INST ITUTE OF CHEM ICAL TECHNO LOGY

Vol.12　N o.4

Dec.1998高粘原油降粘剂

赵秉臣 闫　峰 李栋林 于　萍

(沈阳化工学院　沈阳　110021)

摘要

介绍由聚合物AEM V和非离子表面活性剂复配成的高粘原油降粘剂的组成及作用原理,并在50℃及剪切速率100s-1条件下,测试粘度为5500mPa·s的高粘原油的降粘降凝

效果.结果表明∶当降粘剂加入量为0.4%时,原油的粘度下降了52.6%,凝点降低14℃.

因而这是一种同时具备降粘降凝两种效果的降粘剂.

关键词:　高粘原油;　降粘剂;　非离子表面活性剂;　丙烯酸二十二酯-马来酸酐-

醋酸乙烯酯共聚物

分类号:　T E624.8

原油是各种烃类与非烃类的混合物,当各种组分相对含量不同时,则原油物性不同,如含正构烷烃多的原油凝固点高;含胶质、沥青质多的原油粘度高.胶质、沥青质分子是原油中分子量最大且极性最强的组分,由于分子间相互形成氢键,分子平面重叠堆砌,产生很强的内聚力,因此在原油分子发生相对位移时内摩擦力很大,表现出原油的粘度很高.

高粘原油的低温流动性很差,对原油的开采及输送都产生许多不利的影响.本文介绍的高粘稠油降粘剂是一种由高分子聚合物与非离子表面活性剂组成的复配物.

1　降粘剂的组成与作用原理

1998年9月10日收稿

300沈　阳　化　工　学　院　学　报 1998年

1.1　降粘剂的基本组成

高粘原油降粘剂是由丙烯酸二十二酯-马来酸酐-醋酸乙烯酯三元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.

1.2　作用原理

三元聚合物AEM V是一种油溶性高分子聚合物,分子中含有极性基团侧链和高碳烷基主链.极性基团和主碳链在原油降粘过程中的作用不同,只有二者共同作用才能有效地降低原油的粘度.其中主碳链要有足够的长度,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,破坏了胶质.沥青质分子间的紧密的平面堆砌,形成无规则堆砌、结构比较松散、有序化程度降低并有降粘剂分子参加的聚集体,从而达到降粘效果.

表面活性剂分子由亲水的极性基和亲油烃基组成,它的作用是增强了降粘分子在原油中的分散性和增溶性,使降粘剂分子在原油中更好地溶解与分散.降粘剂分子与原油分子间的良好接触状态,才能更有效地发挥降粘剂的降粘降凝作用.

2　降粘剂试样的制备

2.1　丙烯酸二十二酯的制备

在搅拌下按一定的物料比例,依次向反应器中加入二十二醇、溶剂,加热待醇溶解后,加入阻聚剂、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,最后得棕色蜡状固态丙烯酸二十二酯.

2.2　AEMV三元聚合物的制备

在搅拌状态下,按丙烯酸二十二酯、马来酸酐、醋酸乙烯酯的摩尔比为5∶1∶1(A),6∶1∶1 (B),7∶1∶1(C)等3种不同的配比,分别向反应器中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、酯酸乙烯酯、引发剂等.反应温度95℃,反应时间6h,反应后进行洗涤,减压蒸馏得丙烯酸二十二酯-马来酸酐-醋酸乙烯酯三元共聚物试样3种.

2.3　表面活性剂

聚醚型非离子表面活性剂为工业品.

3　原油物性

原油试样取自辽河油田某站.从采油的角度认为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100mPa·s).油样物性见附表.

4　实验结果与讨论

4.1　测试仪器

原油粘度的测定采用成都仪器厂生产的WXS -11型旋转粘度计.

原油凝固点的测定按GB3535-83进行,使用的仪器为上海石油仪器厂生产的温差电制冷凝固点测定仪.

附表　原油物性

相对密度(d 204)凝固定(℃)蜡含量(%)胶质+沥青质(%)粘度(50℃100s -1

)(mPa ·s )0.995345.647.45500

4.2　加剂量对降粘效果的影响

以3种聚合物A 、B 、C 与表面活性剂配比分别为2∶1,1∶1,1∶2的比例配成9种降粘剂,依次向原油中加0%、0.2%、0.4%、0.8%(以降粘剂质量计),在50℃,搅拌10min 的条件下,考察体系的剪应力(τ)、表观粘度(η)、剪切速率(D )、粘度下降率(Δη)、加剂量(w )之间的关系.图1、图2表明,剪应力、粘度均随降粘剂加入量增加而下降,同时也表现出趋势变缓.图3反映在50℃,100s -1条件下粘度的下降率与加剂量之间的关系.当降粘剂加入量小于某值时,原油的粘度随加剂量的增加急剧下降,当加剂量超过此值后,原油的粘度下降随加剂量增加而变缓,这是因为降粘剂本身也是聚合物,分子很大,随其在原油中浓度增加,虽然可以与原油的胶质、沥青质形成更多更强的氢键,使其内聚力降低更多,但降粘剂自身分子间的引力也参与作用,使原油与降粘剂混合物总体系的粘度下降相对变缓,由此可认为,对任何一种原油,降粘剂皆有一适宜加入量.该原油适宜加入量以降粘剂质量计为0.4%.

4.3　聚合物组成对降粘效果的影响

图3所示是聚合物A 、B 、C 与表面活性剂以1∶1比例复配的3种降粘剂在相同条件下的实验结果.如在加剂量的0.4%时,其粘度下降率分别为42.3%,52.6%、45.2%.聚合物分子中碳链增加则削弱极性,反之亦然.因此聚合物分子中的碳链与极性需在一适当的比例范围内,才能产生明显的降粘降凝效果.

4.4　复配比例对降粘效果的影响

图4所示是聚合物B 与表面活性剂的配比为2∶1,1∶1,1∶2的降粘剂组成.由图4可知,在降粘过程中聚合物的作用是主要的,但若分散不好,也会严重地限制其作用的发挥,因此,聚合物与表面活性剂必需采取适当的配比.

5　结 论

由丙烯酸二十二酯、马来酸酐、醋酸乙烯酯按摩尔比6∶1∶1比例生成的三元聚合物与聚醚型非离子表面活性剂按质量比1∶1配比组成降粘剂,在加剂量0.4%(质量计)的条件下,可使301

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