CN109628138B - 一种稠油采出液破乳剂及其制备方法 - Google Patents

一种稠油采出液破乳剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种稠油采出液破乳剂及其制备方法。该方法包括如下步骤：以甲苯为溶剂，对甲苯磺酸为催化剂，用聚醚多元醇与马来酸酐反应得到顺丁烯二酸聚醚酯；以甲苯为溶剂，氯铂酸为催化剂，用含氢硅油与丙烯酸、丙烯酸甲酯及制得的顺丁烯二酸聚醚酯反应得到梳状硅改性聚醚化合物。本发明提供的破乳剂对油田稠油采出液具有良好的破乳、脱水效果。

Description

一种稠油采出液破乳剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于原油开采特别是稠油或油砂蒸汽热力开采技术领域，具体涉及一种稠油采出液破乳剂及其制备方法。
背景技术：
全球稠油可采储量约4000亿吨，是常规原油可采储量(1500亿吨)的2.7倍。而经20余年的发展，重油、沥青砂的年产量由2000万吨上升到近亿吨。中国陆上累计发现70多个稠油油田，总地质储量约12亿方，年产量从85年的100万吨上升到1300万吨，占陆上原油总产量的9％，已累计生产逾亿吨；海洋油田稠油占70％，稠油开发地位同样举足轻重。
由于稠油密度大、粘度高、沥青质和胶质含量都较高，使其在开发过程中采出的含水稠油体系较为复杂，主要表现为油水密度差小，乳化严重，导致常规的原油破乳剂在处理稠油采出液时遇到很多问题，如药剂加入量大，原油脱水温度高、能耗大，脱水时间长，采出液含水量高，采出水含油量高等，严重影响稠油开采及外输。因此，研制针对稠油采出液的高效破乳剂是我国稠油开发中亟需解决的问题。
近年来，稠油采出液破乳剂的研究主要集中在非离子型聚醚破乳剂及其复配产品方面，如专利CN 103642518 B，将环氧聚醚A与环氧聚醚B以摩尔比1:(0.9～1.1)的比例溶于二甲苯，得到用量少、破乳脱水效果好的稠油采出液破乳剂，但是该破乳剂破乳温度高、能耗大，脱水时间长；同时，也有进行非聚醚型稠油采出液破乳剂开发的，如专利CN101255354 B，以丙烯酸系列单体为原料，合成了一种具有良好的亲水亲油性、破乳效果好的非聚醚破乳剂，但是该破乳剂用量较大，使用成本高。
发明内容：
本发明所要解决的技术难题是克服现有稠油采出液破乳剂的诸多缺陷，提供一种新型含硅梳状稠油采出液破乳剂及其制备方法。一方面含硅破乳剂表面活性远高于天然乳化剂，使得破乳剂分子能很快优先吸附在油水界面上，取代天然乳化剂分子，降低油水的界面张力和界面膜强度，使分散在原油中的水滴聚结；另一方面，具备梳状结构的破乳剂分子向乳化液滴扩散并渗透过水滴保护层时，易吸附在固体粒子和水滴表面，降低它们的表面能，改变表面的润湿性能，破坏保护层上粒子之间的接触，使界面膜的强度剧烈降低而破坏。
本发明所提供的一种稠油采出液破乳剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)以甲苯为溶剂，对甲苯磺酸为催化剂，用聚醚多元醇与马来酸酐反应生成具有下式(Ⅱ)结构的顺丁烯二酸聚醚酯，其中对甲苯磺酸占反应物总质量的1～2％，聚醚多元醇与马来酸酐的质量比为1:1～1:3，反应温度130～160℃，反应时间4～8h；
Figure BDA0001889258400000021
式中，x＝1～20，y＝1～50，z＝1～20；
(2)以甲苯为溶剂，氯铂酸为催化剂，用含氢硅油与丙烯酸、丙烯酸甲酯及步骤(1)制得的顺丁烯二酸聚醚酯反应生成具有下式(Ⅰ)结构的梳状硅改性聚醚化合物
Figure BDA0001889258400000022
式中，m＝1～20，a＝1～10，b＝1～10，c＝1～10，n＝1～20；
其中氯铂酸加入量为20～60ppm(占反应物总质量)，含氢硅油与顺丁烯二酸聚醚酯的质量比为1:2～1:3，含氢硅油与丙烯酸的质量比为5:1～8:1，含氢硅油与丙烯酸甲酯的质量为4:1～6:1，反应温度80～100℃，反应时间6～8h。
本发明制备方法得到的稠油采出液破乳剂对于不同油田的稠油破乳、脱水效果显著，在行业标准《SY/T 5281-2000原油破乳剂使用性能检测方法(瓶试法)》规定的条件下进行破乳实验时，本发明破乳剂具有破乳能力强、破乳速度快、用量少、破乳温度低的特点，优于国内外同类型产品。
具体实施方式：
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1：破乳剂a的合成
(1)顺丁烯二酸聚醚酯的制备：
在装有温度计、分水器、搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入聚醚多元醇、马来酸酐、对甲苯磺酸和甲苯，升温至130℃进行反应，通过观察分水器中分水量判断反应进程，整个反应时间8h，得到顺丁烯二酸聚醚酯。聚醚多元醇(相对分子量2000)、马来酸酐、对甲苯磺酸和甲苯的加入量分别为20g、20g、0.6g和150g(聚醚多元醇与马来酸酐的质量比为1:1，对甲苯磺酸占反应物总质量的1.5％)。
(2)梳状硅改性聚醚化合物的制备
在装有温度计、恒压滴定漏斗、搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入含氢硅油、甲苯和氯铂酸溶液。通入氮气，0.5h后开始加热搅拌。90℃时滴加丙烯酸、丙烯酸甲酯及步骤(1)制得的顺丁烯二酸聚醚酯于四口烧瓶中，回流反应7h，得到梳状硅改性聚醚化合物，即破乳剂产品b。含氢硅油、丙烯酸、丙烯酸甲酯、顺丁烯二酸聚醚酯、氯铂酸与甲苯的加入量分别为20g、4g、5g、40g、0.0014g和150g(含氢硅油与丙烯酸的质量比为5:1，含氢硅油与丙烯酸甲酯的质量比为4:1，含氢硅油与顺丁烯二酸聚醚酯的质量比为1:2，氯铂酸的加入量为20ppm)。
实施例2：破乳剂b的合成
(1)顺丁烯二酸聚醚酯的制备：
在装有温度计、分水器、搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入聚醚多元醇、马来酸酐、对甲苯磺酸和甲苯，升温至140℃进行反应，通过观察分水器中分水量判断反应进程，整个反应时间6h，得到顺丁烯二酸聚醚酯。聚醚多元醇(相对分子量3000)、马来酸酐、对甲苯磺酸和甲苯的加入量分别为15g、30g、0.45g和150g(聚醚多元醇与马来酸酐的质量比为1:2，对甲苯磺酸占反应物总质量的1％)。
(2)梳状硅改性聚醚化合物的制备
在装有温度计、恒压滴定漏斗、搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入含氢硅油、甲苯和氯铂酸溶液。通入氮气，0.5h后开始加热搅拌。80℃时滴加丙烯酸、丙烯酸甲酯及步骤(1)制得的顺丁烯二酸聚醚酯于四口烧瓶中，回流反应8h，得到梳状硅改性聚醚化合物，即破乳剂产品b。含氢硅油、丙烯酸、丙烯酸甲酯、顺丁烯二酸聚醚酯、氯铂酸与甲苯的加入量分别为30g、5g、4g、90g、0.005g和150g(含氢硅油与丙烯酸的质量比为6:1，含氢硅油与丙烯酸甲酯的质量比为5:1，含氢硅油与顺丁烯二酸聚醚酯的质量比为1:3，氯铂酸的加入量为40ppm)。
实施例3：破乳剂c的合成
(1)顺丁烯二酸聚醚酯的制备：
在装有温度计、分水器、搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入聚醚多元醇、马来酸酐、对甲苯磺酸和甲苯，升温至150℃进行反应，通过观察分水器中分水量判断反应进程，整个反应时间5h，得到顺丁烯二酸聚醚酯。聚醚多元醇(相对分子量2500)、马来酸酐、对甲苯磺酸和甲苯的加入量分别为15g、45g、1.2g和150g(聚醚多元醇与马来酸酐的质量比为1:3，对甲苯磺酸占反应物总质量的2％)。
(2)梳状硅改性聚醚化合物的制备
在装有温度计、恒压滴定漏斗、搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入含氢硅油、甲苯和氯铂酸溶液。通入氮气，0.5h后开始加热搅拌。100℃时滴加丙烯酸、丙烯酸甲酯及步骤(1)制得的顺丁烯二酸聚醚酯于四口烧瓶中，回流反应6h，得到梳状硅改性聚醚化合物，即破乳剂产品c。含氢硅油、丙烯酸、丙烯酸甲酯、顺丁烯二酸聚醚酯、氯铂酸与甲苯的加入量分别为25g、5g、5g、50g、0.005g和150g(含氢硅油与丙烯酸的质量比为5:1，含氢硅油与丙烯酸甲酯的质量比为5:1，含氢硅油与顺丁烯二酸聚醚酯的质量比为1:2，氯铂酸的加入量为60ppm)。
实施例4：破乳剂d的合成
(1)顺丁烯二酸聚醚酯的制备：
在装有温度计、分水器、搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入聚醚多元醇、马来酸酐、对甲苯磺酸和甲苯，升温至160℃进行反应，通过观察分水器中分水量判断反应进程，整个反应时间4h，得到顺丁烯二酸聚醚酯。聚醚多元醇(相对分子量2000)、马来酸酐、对甲苯磺酸和甲苯的加入量分别为20g、40g、0.9g和150g(聚醚多元醇与马来酸酐的质量比为1:2，对甲苯磺酸占反应物总质量的1.5％)。
(2)梳状硅改性聚醚化合物的制备
在装有温度计、恒压滴定漏斗、搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入含氢硅油、甲苯和氯铂酸溶液。通入氮气，0.5h后开始加热搅拌。80℃时滴加丙烯酸、丙烯酸甲酯及步骤(1)制得的顺丁烯二酸聚醚酯于四口烧瓶中，回流反应8h，得到梳状硅改性聚醚化合物，即破乳剂产品d。含氢硅油、丙烯酸、丙烯酸甲酯、顺丁烯二酸聚醚酯、氯铂酸与甲苯的加入量分别为24g、3g、4g、48g、0.0016g和150g(含氢硅油与丙烯酸的质量比为8:1，含氢硅油与丙烯酸甲酯的质量比为6:1，含氢硅油与顺丁烯二酸聚醚酯的质量比为1:2，氯铂酸的加入量为20ppm)。
实施例5：破乳剂e的合成
(1)顺丁烯二酸聚醚酯的制备：
在装有温度计、分水器、搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入聚醚多元醇、马来酸酐、对甲苯磺酸和甲苯，升温至140℃进行反应，通过观察分水器中分水量判断反应进程，整个反应时间6h，得到顺丁烯二酸聚醚酯。聚醚多元醇(相对分子量3000)、马来酸酐、对甲苯磺酸和甲苯的加入量分别为30g、30g、0.9g和150g(聚醚多元醇与马来酸酐的质量比为1:1，对甲苯磺酸占反应物总质量的1.5％)。
(2)梳状硅改性聚醚化合物的制备
在装有温度计、恒压滴定漏斗、搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入含氢硅油、甲苯和氯铂酸溶液。通入氮气，0.5h后开始加热搅拌。90℃时滴加丙烯酸、丙烯酸甲酯及步骤(1)制得的顺丁烯二酸聚醚酯于四口烧瓶中，回流反应7h，得到梳状硅改性聚醚化合物，即破乳剂产品e。含氢硅油、丙烯酸、丙烯酸甲酯、顺丁烯二酸聚醚酯、氯铂酸与甲苯的加入量分别为28g、4g、7g、28g、0.0027g和150g(含氢硅油与丙烯酸的质量比为7:1，含氢硅油与丙烯酸甲酯的质量比为4:1，含氢硅油与顺丁烯二酸聚醚酯的质量比为1:1，氯铂酸的加入量为40ppm)。
实施例6：实施例1～5制备的破乳剂性能评价实验
(1)实验方法：
参考行业标准《SY/T 5281-2000原油破乳剂使用性能检测方法(瓶试法)》，用二甲苯稀释破乳剂；加热恒温水浴至90℃，保持温度恒定；用100mL具塞量筒量取一定量的稠油(取自辽河油田)；用微量进样器加入计量的破乳剂溶液；用移液管加入一定量的水；将具塞量筒放入恒温水浴中恒温20min；取出具塞量筒手工震荡(100±10)次；将具塞量筒放入恒温水浴中，分别在10min、20min、30min、60min、90min记录具塞量筒的出水情况，以出水较快、水质较清、油水界面清晰者为好，评选出效果较好的破乳剂。
脱水率计算：
Figure BDA0001889258400000061
V：100mL具塞量筒中水的体积，以10mL计；
V0t：t时刻空白实验析出游离水的体积数，本实验中，空白实验均无游离水析出，故V0t为0，说明模拟实验配制的原油和水乳化充分；
Vt：t时刻添加一定量破乳剂实验析出游离水的体积数，mL。
(2)实验结果：
表1瓶试法实验结果
Figure BDA0001889258400000062
从表1中数据可以看出，本发明破乳剂针对辽河油田稠油，在较低的加入量条件下，就能达到较好的破乳、脱水效果，尤其是破乳剂a，脱水率达到95％以上。

Claims (1)

1.一种稠油采出液破乳剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)以甲苯为溶剂，对甲苯磺酸为催化剂，用聚醚多元醇与马来酸酐反应生成具有下式(Ⅱ)结构的顺丁烯二酸聚醚酯，其中对甲苯磺酸占反应物总质量的1～2％，聚醚多元醇与马来酸酐的质量比为1:1～1:3，反应温度130～160℃，反应时间4～8h；
Figure FDA0001889258390000011
其中，x＝1～20，y＝1～50，z＝1～20；
(2)以甲苯为溶剂，氯铂酸为催化剂，用含氢硅油与丙烯酸、丙烯酸甲酯及步骤(1)制得的顺丁烯二酸聚醚酯反应生成具有下式(Ⅰ)结构的梳状硅改性聚醚化合物，
Figure FDA0001889258390000012
其中，m＝1～20，a＝1～10，b＝1～10，c＝1～10，n＝1～20；
其中氯铂酸加入量占反应物总质量为20～60ppm，含氢硅油与顺丁烯二酸聚醚酯的质量比为1:2～1:3，含氢硅油与丙烯酸的质量比为5:1～8:1，含氢硅油与丙烯酸甲酯的质量比 为4:1～6:1，反应温度80～100℃，反应时间6～8h。
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