CN112048336B - 一种适用于重质原油的破乳脱水添加剂及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于重质原油的破乳脱水添加剂及其制造方法，所述破乳脱水添加剂包括聚氧乙烯醚组分，所述聚氧乙烯醚组分占所述破乳脱水添加剂总质量的约10％～40％，所述聚氧乙烯醚组分优选地选自聚氧丙烯聚氧乙烯醚以及烷基酚甲醛树脂聚氧乙烯醚中的一种或两种；经亲水处理的无机颗粒，所述无机颗粒优选地选自水泥熟料颗粒；所述经亲水处理的无机颗粒与所述聚氧乙烯醚组分的质量比为约1:20至1：50；余量的烷基醇作为溶剂。本发明的破乳脱水添加剂特别适用于重油处理，能够保证添加剂组分不提升成本的基础上，改善和保持有效的破乳功能。

Description

一种适用于重质原油的破乳脱水添加剂及其制造方法

技术领域

本发明涉及高分子、有机化学领域和石油化工领域，具体而言，涉及一种破乳组合物，更具体地，涉及一种适用于重质原油的破乳脱水添加剂。

背景技术

我国是世界上能源需求和消耗较大的国家，石油等涉及国家安全的能源对于工业企业的运营发展和社会的平稳运行至关重要。随着原油开采量越来越大，对于难处理的品质劣化或稠度很高的重质原油也逐渐纳入开发的重点行列。

然而，在原油开发过程中，需要对含水量大的重质油进行脱水，才能保证后续的加工和运输等工序。而重质原油脱水难，现有的破乳剂品种少，特别适用于重油开发的破乳剂种类也较少，价格昂贵。

已有工作者对于针对重油的破乳工艺和配方进行研发。例如，中国专利CN108913200A公开一种用于稠油脱水的破乳剂及制造方法。该破乳剂由下列组分组成，40～60wt％的破乳剂主剂，1～2wt％的破乳剂助剂，10～20wt％的聚合物渗透剂，其余为水；所述的破乳剂助剂是硝酸钙和氯化钠中的一种；所述的聚合物渗透剂为磺甲基化聚丙烯酰胺。该破乳剂具有合成工艺简单，成本低廉，适应性强，低温破乳率高的特点，该破乳剂在温度为50℃，浓度为50ppm时对稠油的破乳率达到99.0％以上。因此，可广泛地应用于稠油脱水除油处理中。然而在实践中，该破乳剂采用有机硅表面活性剂以及磺甲基化聚丙烯酰等作为辅助材料，其主要原料和辅助原料的***格昂贵，难以应用于实际大规模的油田开采中。其含有大量辅助添加剂，有可能带来二次的环境污染，也不具备实际应用前景。

因此，有需求开发一种改善的破乳效果同时具备应用便利性和经济优势的特别适用于重质油田开发时破乳组分的破乳剂和制造方法。

发明内容

由以上相关技术，本发明的一个方面在于提供适用于重质原油的破乳脱水添加剂，所述破乳脱水添加剂包括以下组分：

聚氧乙烯醚组分，所述聚氧乙烯醚组分占所述破乳脱水添加剂总质量的约10％～40％，所述聚氧乙烯醚组分优选地选自聚氧丙烯聚氧乙烯醚以及烷基酚甲醛树脂聚氧乙烯醚中的一种或两种；

经亲水处理的无机颗粒，所述无机颗粒优选地选自水泥熟料颗粒；所述经亲水处理的无机颗粒与所述聚氧乙烯醚组分的质量比为约1:20至1：50；

余量是碳原子数为1-3的烷基醇作为溶剂。

在本发明以下的详细描述中将详细描述的是，发明人意外的发现利用水泥熟料颗粒作为辅助试剂，特别是经过亲水处理之后，可以较好地利用其与重质油中的残余水分混合时的水化效应，同时利用其改性后的亲水效应，将更细微的残余水分带入水相中，与重质油分离。本发明的水泥熟料颗粒可优选地选自任意的矿渣水泥熟料，例如所述矿渣水泥熟料经铝氧化物，硅氧化物，钙氧化物，和铁氧化物的组合物在高温煅烧后获得。

根据可选的方案，其中所述经亲水处理的无机颗粒由亲水处理剂包覆处理，所述亲水处理剂处理优选地选自聚乙二醇二甲基丙烯酸酯。

根据优选的方案，所述碳原子数为1-3的烷基醇为乙醇，更优选地为无水乙醇。

在优选的方案中，所述经亲水处理的无机颗粒与所述聚氧乙烯醚组分的质量比为约1:25。

在进一步优选的方案中，所述聚氧乙烯醚组分为聚氧丙烯聚氧乙烯醚与烷基酚甲醛树脂聚氧乙烯醚二者按照质量比1:1配制。

在可选的方案中，在所述的适用于重质原油的破乳脱水添加剂中，所述聚氧乙烯醚组分优选地为聚氧丙烯聚氧乙烯醚。

本发明的另一方面提供一种制造适用于重质原油的破乳脱水添加剂，所述方法包括以下步骤：

步骤1)，将水泥熟料颗粒与亲水处理剂按照1:0.2至1：1的质量比混合，所述亲水处理剂优选地选自聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，使得所述亲水处理剂覆盖所述水泥熟料颗粒从而得到经亲水处理的无机颗粒；

步骤2)，向放置所述经亲水处理的无机颗粒的反应容器中按照所述经亲水处理的无机颗粒：聚氧乙烯醚组分为1:20至1：50的比例将聚氧乙烯醚组分加入反应容器并搅拌；

步骤3)，向完成所述步骤2)的反应容器中加入碳原子数为1-3的烷基醇作为溶剂，优选地将所得到的混合体系搅拌并加热至15分钟保持一段时间，随后冷却至室温，得到所述破乳脱水添加剂；以及其中

聚氧乙烯醚组分占所述破乳脱水添加剂总质量的约10％～40％。

在可选的方法中，所述碳原子数为1-3的烷基醇为无水乙醇，所述无水乙醇占所述破乳脱水添加剂总质量的约58％至85％。

以下，将结合具体实施方式，对本发明的技术方案及优点做出更加详细的解释和说明。应当理解的是，说明书、具体实施方式中所呈现的内容，仅仅为了更加清楚地说明本发明的技术方案及其优点，并不对本发明的保护范围构成限制。本领域技术人员能够在说明书公开内容的基础上，针对各种合理的变换得到变化后的技术方案，只要不脱离本发明的精神，各种变化后的技术方案均应当理解为被包括在本发明的保护范围之内。

具体实施方式

在下文中更详细地描述了本发明以有助于对发明的理解。

在具体实施方案的叙述之前，在本说明书中说明所采用的部分主要原料的来源已基本情况。需要说明的是，此处具体实施方式所述的原料来源是非限制性的，本领域技术人员能够根据本发明的启示和教导来选择适当的原材料以及测试设备进行相关的测试并能够获得相应的结果，对于没有说明具体生产厂商或者途径的原料，本领域技术人员更够根据本说明书的公开内容和需求选择满足相应需求的原材料作为反应起始物质。合成部分化合物的反应原料来自本发明前序步骤中合成的初次产品，这根据本发明的说明书的公开也是可以理解的。

本发明中采用的用于破乳剂的各个组分可以通过商业采购途径获得，在可选的方案中，也可以有具体或特定的制备工艺得到，其并不会限定本领域技术人员阅读本说明书时能够实施本发明。为更好地说明，对部分主要原料的使用和来源做出说明。

聚氧丙烯聚氧乙烯醚：聚氧丙烯聚氧乙烯醚(F-38)，采购自上海倍科化工；实施例中称为原料A1；

烷基酚甲醛树脂聚氧乙烯醚：采购自邢台蓝天精细化工；实施例中称为原料A2；

水泥熟料颗粒(粉末)：来自山西威顿的矿渣水泥熟料；

亲水处理剂：聚乙二醇二甲基丙烯酸酯；采购自江苏南通庄园化工有限公司；

溶剂：乙醇，优选地使用的是含量大于等于99.5％的无水乙醇，采购自江苏东南化工。

实施例1：各个组分的准备与破乳剂的制备

步骤1)取破碎至平均粒径500μm以下的水泥熟料粉末200g，加入50g聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(按照水泥熟料颗粒与亲水处理剂聚乙二醇二甲基丙烯酸酯按照配比1：0.25)并搅拌，直至亲水处理剂与水泥熟料颗粒混合均匀，使得亲水处理剂均匀包裹水泥熟料颗粒；将处理的颗粒加入反应容器；

步骤2)向反应容器加入聚氧丙烯聚氧乙烯醚5Kg，边加入边搅拌，持续搅拌15分钟；

步骤3)再向步骤2)的体系中加入10Kg乙醇，将温度加热至约40℃搅拌15分钟后冷却至室温，将制备得到的破乳剂从容器中流出至储藏库保存。

实施例2：重质原油脱水率的测定

本实验中的重质原油来自胜利油田的取样，经测试其密度为918kg/m³，原油原始含水率为41.5％(体积含水率按照标准SY/T 5402的规定进行测试标定)。脱水率的测试按照通用标准Q/SH10201418-2013来进行。具体在本发明的实验中：

在测试中统对于重质原油的脱水破乳剂的用量为125mg/L。将准备好的原油乳状液倒入指定容量(例如100ml)的具量筒，将原油乳液在水浴中恒温加热至60℃。

按照加药比例加入破乳剂溶液。封闭量筒将量筒上下颠倒数次，放气后重新封闭上下剧烈震荡约100次，每次振幅大于10cm，再次充分混合后，重新将量筒放入水浴中沉降。

原油脱水率S按照以下公式计算：

S＝V/(V₀×W_v)×100％，其中S为原油破乳剂脱水率，V为原油乳状液沉降后出水量(ml)；W_v为原油乳状液体积含水率；V₀为原油乳状液体积。

每个样品做5个平行试样和试验，取算术平均值作为测定结果。

根据实施例2的测试方法对使用实施例1的乳化原油进行测试后，得到结果为脱水率约为99.6％，远超过行业企业标准Q/SH10201418-2013中认可的对于重质原油的脱水率大于80％的应用标准，同时也匹敌或优于相关技术中的破乳剂组合物。同时，本专利技术所应用的产品的成本仅为相关技术的重油处理乳化组合物成本的30-50％，具有优质改善且经济效益乐观的大规模应用前景。

实施例3：

本实施例3与实施例1类似，不同之处在于，本实施例采用的破乳剂的主要组分中，使用聚氧丙烯聚氧乙烯醚与烷基酚甲醛树脂聚氧乙烯醚质量比1：1(各自使用2.5Kg)作为实施例1步骤2)的工艺流程，其他工艺步骤与实施例1相同，在此省略其描述。

实施例3中的乳化剂与相同油田的样本经测试后，得到约99.8％的测试结果。

对比例1：

对比例1采用与实施例1相同的工艺。但不使用亲水化的无机颗粒。在具体实施过程中，向反应容器加入聚氧丙烯聚氧乙烯醚5Kg，加入后适当搅拌；再向的体系中加入10Kg乙醇，将温度加热至约40℃搅拌15分钟后冷却至室温，将制备得到的破乳剂从容器中流出至储藏库保存。

对比例1’

对比例1’采用与实施例2相同的工艺。但不使用亲水化的无机颗粒。向反应容器加入聚氧丙烯聚氧乙烯醚与烷基酚甲醛树脂聚氧乙烯醚各自使用2.5Kg，加入后适当搅拌再向的体系中加入10Kg乙醇，将温度加热至约40℃搅拌15分钟后冷却至室温，将制备得到的破乳剂从容器中流出至储藏库保存。

对比例1和对比例1’各自根据实施例2的实验方法进行测试，结果显示对比例1获得约94.5％的水油分离率，对比例1’获得约96％的分离率，相比实施例1和实施例2的分离率没有得到提升和改善。

发明人对此不期望受制于任何理论，但一种可能的解释是，水泥熟料颗粒本身具有较强的水化性能，其主要由铝、硅氧化物，钙氧化物和/或矿渣氧化物经高温煅烧而成，其较强的水化性能使得能够在油性环境中进一步带入重质原油中残留的水分。而亲水处理剂对于水泥熟料颗粒起到暂时保护的作用，避免其剧烈与水分形成浆料和粘结性物质滞留在乳业状油层中。同时，亲水处理剂的膜层进一步带动熟料颗粒进入到水相中，避免原油中不必要的残留。

本发明实施方案中的水泥熟料颗粒和粉末可以由商业采购获得，也可以有已有相关技术的工艺制造，例如，根据中国专利公开CN103435281A工艺制造的矿渣水泥熟料，或者由破乳剂加工企业自行烧结具有活性的水泥熟料。

实施例4

本实施例调节水泥熟料与聚氧乙烯醚组分的配比(质量比)：

表1：不同水泥熟料与聚氧乙烯醚组分的脱水性能

从表1中可见，无论单独采用A1(聚氧丙烯聚氧乙烯醚)或者是A1和A2(烷基酚甲醛树脂聚氧乙烯醚)的组合，在水泥熟料与本发明的组分聚氧乙烯醚组分比例从1：50至1:20之间时，取得了更优异的脱水比例。当比例超过1:20时，效率不再明显上升(可参考表中的1：10以及实施例3的脱水效果)，超过1:10更接近1:1时，效率改善有所下降，而造成下降的原因可能是水泥熟料比例增加导致的使用过程中提前水化的结果，导致其不能以分散有效的状态将残余水分带入水相之中。

在本发明优选的方案中，在无机水泥熟料的使用过程中，优选地所述破乳剂组分不含有水分，并且乙醇优选使用高纯度乙醇，避免水泥熟料颗粒即使在亲水组分保护下提前释放其水化性能。

实施例5：

为了考量本发明对于重质油的效果，发明人取得了不同油田的油品，其中轻质油品的原油密度为860kg/m³,中质原油的密度为905kg/m³,发现中质和轻质原油应用本发明的破乳剂组分时，脱水率均高于99.5％，这说明本发明的破乳剂在从应用于轻质原油至重质原油时，破乳脱水效果几乎没有下降。使得本发明的产品特别适用于重质原油的油田开采中，并且具有大规模应用的市场价值。

根据本发明说明书记载的实施方案和技术内容，本发明至少可以提供以下技术方案：虽然本公开内容包括具体的实施例，但是对本领域的技术人员明显的是在不偏离本权利要求和其等同技术方案的发明要点和范围的情况下，可以对这些实施例做出各种形式上和细节上的替换或变动。本文中描述的实施例应被认为只在说明意义上，并非为了限制的目的。在每一个实施例中的特征和方面的描述被认为适用于其它实施例中的相似特征和方面。因此，本公开的范围不应受到具体的描述的限定，而是受权利要求技术方案的限定，并且在本权利要求和其等同物的范围内的所有变化被解释为包含在本公开的技术方案之内。

本发明至少提供以下技术方案：

方案1.一种适用于重质原油的破乳脱水添加剂，其特征在于，所述

破乳脱水添加剂包括以下组分：

聚氧乙烯醚组分，所述聚氧乙烯醚组分占所述破乳脱水添加剂总质量的约10％～40％，所述聚氧乙烯醚组分优选地选自聚氧丙烯聚氧乙烯醚以及烷基酚甲醛树脂聚氧乙烯醚中的一种或两种；

经亲水处理的无机颗粒，所述无机颗粒优选地选自水泥熟料颗粒；所述经亲水处理的无机颗粒与所述聚氧乙烯醚组分的质量比为约1:20至1：50；

余量是碳原子数为1-3的烷基醇作为溶剂。

方案2.根据方案1所述的适用于重质原油的破乳脱水添加剂，其中所述经亲水处理的无机颗粒由亲水处理剂包覆处理，所述亲水处理剂处理优选地选自聚乙二醇二甲基丙烯酸酯。

方案3.根据方案1或2所述的适用于重质原油的破乳脱水添加剂，其中所述碳原子数为1-3的烷基醇为乙醇，更优选地为无水乙醇。

方案4.根据方案1至3中任一项所述的适用于重质原油的破乳脱水添加剂，

其中所述经亲水处理的无机颗粒与所述聚氧乙烯醚组分的质量比为约1:25。

方案5.根据方案1至4中任一项所述的适用于重质原油的破乳脱水添加剂，

其中所述聚氧乙烯醚组分为聚氧丙烯聚氧乙烯醚与烷基酚甲醛树脂聚氧乙烯醚二者按照质量比1:1配制。

方案6.根据方案1至5中任一项所述的适用于重质原油的破乳脱水添加剂，

其中所述聚氧乙烯醚组分为聚氧丙烯聚氧乙烯醚。

方案7.一种制造如方案1至6中任一项所述的适用于重质原油的破乳脱水添加剂，所述方法包括以下步骤：

步骤1)，将水泥熟料颗粒与亲水处理剂按照1:0.2至1：1的质量比混合，所述亲水处理剂优选地选自聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，使得所述亲水处理剂覆盖所述水泥熟料颗粒从而得到经亲水处理的无机颗粒；

步骤2)，向放置所述经亲水处理的无机颗粒的反应容器中按照所述经亲水处理的无机颗粒：聚氧乙烯醚组分为1:20至1：50的比例将聚氧乙烯醚组分加入反应容器并搅拌；

步骤3)，向完成所述步骤2)的反应容器中加入碳原子数为1-3的烷基醇作为溶剂，优选地将所得到的混合体系搅拌并加热至15分钟保持一段时间，随后冷却至室温，得到所述破乳脱水添加剂；以及其中

聚氧乙烯醚组分占所述破乳脱水添加剂总质量的约10％～40％。

方案8.根据方案7所述的方法，其中所述碳原子数为1-3的烷基醇为无水乙醇，所述无水乙醇占所述破乳脱水添加剂总质量的约58％至85％，优选地占60％至70％。

Claims (3)

1.一种适用于重质原油的破乳脱水添加剂，其特征在于，所述破乳脱水添加剂包括以下组分：

聚氧乙烯醚组分，所述聚氧乙烯醚组分占所述破乳脱水添加剂总质量的10%~40%,所述聚氧乙烯醚组分为聚氧丙烯聚氧乙烯醚；

经亲水处理的无机颗粒，所述无机颗粒选自水泥熟料颗粒；所述经亲水处理的无机颗粒与所述聚氧乙烯醚组分的质量比为1:20至1:25;

作为溶剂的无水乙醇，无水乙醇中乙醇的含量大于等于99.5%；所述无水乙醇占所述破乳脱水添加剂总质量的58%至85%； 其中

所述经亲水处理的无机颗粒由以下方法制备：将所述水泥熟料颗粒与亲水处理剂按照1:0.2至1: 1的质量比混合，所述亲水处理剂为聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，使得所述亲水处理剂覆盖所述水泥熟料颗粒从而得到经亲水处理的无机颗粒。

2.根据权利要求1所述的适用于重质原油的破乳脱水添加剂，

其中所述经亲水处理的无机颗粒与所述聚氧乙烯醚组分的质量比为1:25。

3.一种制造如权利要求1至2中任一项所述的适用于重质原油的破乳脱水添加剂的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1),将水泥熟料颗粒与亲水处理剂按照1:0.2至1: 1的质量比混合，所述亲水处理剂为聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，使得所述亲水处理剂覆盖所述水泥熟料颗粒从而得到经亲水处理的无机颗粒；

步骤2),向放置所述经亲水处理的无机颗粒的反应容器中将聚氧乙烯醚组分加入反应容器并搅拌；

步骤3),向完成所述步骤2)的反应容器中加入无水乙醇作为溶剂，并将所得到的混合体系搅拌并加热至15分钟保持一段时间，随后冷却至室温，得到所述破乳脱水添加剂；以及其中

作为溶剂的无水乙醇，无水乙醇中乙醇的含量大于等于99.5%；并且聚氧乙烯醚组分占所述破乳脱水添加剂总质量的10%〜40%。