CN108165247B - 用于稠油开采集输的降粘缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于稠油开采集输的降粘缓蚀剂，按重量百分比计，包括：弱极性聚合物5％‑8.5％，烷基芳基磺酸盐0.5％‑1.5％，咪唑啉衍生物1％‑2％，有机溶剂88％‑93.5％；其中，该降粘缓蚀剂的各组分重量之和为100％。本发明还提供了降粘缓蚀剂制备方法，包括：将弱极性聚合物、烷基芳基磺酸盐、咪唑啉衍生物和有机溶剂加入到反应釜中，均匀搅拌，使各组分充分混合；随后冷却得到降粘缓蚀剂。本发明的降粘缓蚀剂兼具降粘、缓蚀功效，可明显降低稠油的粘度、减缓管道腐蚀。
Description
技术领域
本发明属于油田开采领域，具体地，本发明涉及一种用于稠油开采集输的降粘缓蚀剂及其制备方法。
背景技术
稠油是指油层温度下粘度大于50mPa.s的原油，依照粘度可将稠油进一步划分为普通稠油(50～10000mPa.s)、特稠油(10000～50000mPa.s)、超稠油(50000mPa.s以上)。在世界范围内，稠油储量与普通原油相当，我国稠油占原油储量的56％左右，是一种重要的资源。由于稠油中胶质和沥青质含量高，粘度大，流动性差，造成开采难度大、采收率较低。超深层稠油是指储层深度超过4000m的稠油油藏，因为井深油稠，此类油气资源的开采一直是世界性难题，开采成本高，经济效益低，同时此类油气资源中常伴有硫化氢、二氧化碳等腐蚀性气体，产出水矿化度极高，加上井底温度高，油气井管柱、集输线路都面临严重的腐蚀问题。
掺稀降粘是一种广泛使用的稠油开采工艺。这种工艺以馏分油、稀原油或其它有机溶剂为稀释剂，注入井筒与稠油混合，使其粘度大幅降低、流动性提高，达到可开采的程度。根据现有研究，原油粘度通常在4000mPa·s以下才能进行开采和输送。对于一些超稠油、特稠油，例如塔河稠油，其粘度大多在50000mPa·s以上，需要加入大量稀释剂才能达到正常生产所要求的粘度。稀释剂的用量是决定稠油开采经济性的一个重要指标。以降低稀释剂用量为目的的油溶性降粘剂的研制已广泛开展，但大多仅限于室内研究和现场试验阶段。工业生产要求油溶性降粘剂具有较高的替代效率，加入少量的降粘剂就可替代大量稀释剂，已有报道的油溶性降粘剂大都无法满足要求。
目前解决油田腐蚀问题的思路主要有两条，一个改变油气井管柱材质使其耐腐蚀、或内衬防腐管材；二是使用缓蚀剂。在实际应用过程中，耐腐蚀管材成本高，仍然会出现点蚀、坑蚀，强度在安全使用年限内就已不能满足生产需要。缓蚀剂虽普遍应用，但是在高矿化度环境中又抗高温的缓蚀剂仍然凤毛麟角。
因此，为了降低稀释剂用量、保证油井管柱的强度能够正常满足生产需求，有必要发明一种兼具降粘、缓蚀功效的化学剂组合物体系。
发明内容
本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，提供一种用于稠油开采集输的降粘缓蚀剂及其制备方法。
一方面，本发明提供了一种用于稠油开采集输的降粘缓蚀剂，按重量百分比计，该降粘缓蚀剂包括：弱极性聚合物5％-8.5％，烷基芳基磺酸盐0.5％-1.5％，咪唑啉衍生物1％-2％，有机溶剂88％-93.5％；其中，该降粘缓蚀剂的各组分重量之和为100％。
前述的降粘缓蚀剂，所述弱极性聚合物是甲基丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酰胺三元共聚物，和/或，马来酸酐-醋酸乙烯酯-丙烯酸丁酯共聚物。
前述的降粘缓蚀剂，所述烷基芳基磺酸盐是通式(I)或通式(II)的双烷基芳基磺酸盐：
在通式(I)中，R1和R2各自独立地是C1至C5烷基，M是Na或K；
在通式(II)中，R3和R4各自独立地是C1至C5烷基，M是Na或K。
前述的降粘缓蚀剂，所述烷基芳基磺酸盐是二十三烷基异丙苯磺酸盐、十五烷基异丙苯磺酸盐、十九烷基芳基磺酸盐和/或异构八碳-异构十三碳烷基萘磺酸钠盐。
前述的降粘缓蚀剂，所述咪唑啉衍生物是通式(III)的化合物：
其中，R5是C10至C20的直链烷基、支链烷基、环烷基或芳烃基，R6是氨基、羟乙基或羟丙基。
前述的降粘缓蚀剂，所述咪唑啉衍生物是含氟葵酸咪唑啉、月桂酸咪唑啉、油酸咪唑啉、油酰胺乙基咪唑啉、双烷基酰胺咪唑啉和/或甲基硫酸十七碳烯基咪唑啉。
前述的降粘缓蚀剂，所述有机溶剂是工业白油和/或植物油毛油。
前述的降粘缓蚀剂，所述植物油毛油是棉籽油毛油。
另一方面，本发明提供了降粘缓蚀剂的制备方法，包括：将弱极性聚合物、烷基芳基磺酸盐、咪唑啉衍生物和有机溶剂加入到反应釜中，均匀搅拌，使各组分充分混合；随后冷却得到降粘缓蚀剂。
前述的制备方法，反应釜中的温度是70℃至90℃，搅拌速度是1400rpm至1500rpm，搅拌时间是2至3小时。
相对于现有技术，本发明的技术方案具有如下有益效果：
(1)一剂多用，既能使稠油粘度降低70-80％，节约稀油用量，同时又能在掺稀油管线、套管、油管及外输油管壁形成致密防护膜，起到采输系统全程降粘减阻、抗腐蚀保护(缓蚀率60-79.5％)的双重作用。
(2)广普性强，对于稀油管线不含水水平流、井筒垂直管流、集输水平流等不同介质条件下均具有较好的降粘性、缓蚀性。
(3)经检验不含有机氯，对下游炼化工艺无危害，即对系统后续原油脱水和水质处理均不产生影响。
(4)制备方法简单、易操作，在70℃-90℃条件下搅拌混匀即可，适于工业化生产和现场应用。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。除非另有说明，否则本发明中涉及的术语均具有本领域技术人员通常理解的含义。
针对当前稠油开采集输过程中存在的问题，本发明的第一方面提供了一种用于稠油开采集输的降粘缓蚀剂，按重量百分比计，该降粘缓蚀剂包括：弱极性聚合物5％-8.5％，烷基芳基磺酸盐0.5％-1.5％，咪唑啉衍生物1％-2％，有机溶剂88％-93.5％；其中，该降粘缓蚀剂的各组分重量之和为100％。
优选地，弱极性聚合物可以是甲基丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酰胺三元共聚物，和/或，马来酸酐-醋酸乙烯酯-丙烯酸丁酯共聚物。在本发明中，通过市购获得的甲基丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酰胺三元共聚物和马来酸酐-醋酸乙烯酯-丙烯酸丁酯共聚物均可用于本发明中。
优选地，烷基芳基磺酸盐是下述通式(I)或通式(II)的双烷基芳基磺酸盐：
在通式(I)中，R1和R2各自独立地是C1至C5烷基，M是Na或K。
在通式(II)中，R3和R4各自独立地是C1至C5烷基，M是Na或K。
更优选地，烷基芳基磺酸盐可以是二十三烷基异丙苯磺酸盐、十五烷基异丙苯磺酸盐或十九烷基芳基磺酸盐。具体的盐可以是钾盐、钠盐等。例如，烷基芳基磺酸盐可以是二十三烷基异丙苯磺酸钠盐、十五烷基异丙苯磺酸钾盐、十九烷基芳基磺酸钾盐、异构八碳-异构十三碳烷基萘磺酸钠盐等。在本发明中，通过市购获得的烷基芳基磺酸盐均可用于本发明中。
优选地，咪唑啉衍生物是下述通式(III)的化合物：
其中，R5是C10至C20的直链烷基、支链烷基、环烷基或芳烃基，R6是氨基、羟乙基或羟丙基。
更优选地，咪唑啉衍生物可以是含氟葵酸咪唑啉、月桂酸咪唑啉、油酸咪唑啉、油酰胺乙基咪唑啉、双烷基酰胺咪唑啉或甲基硫酸十七碳烯基咪唑啉。在本发明中，通过市购获得的咪唑啉衍生物均可用于本发明中。
优选地，有机溶剂可以是工业白油和/或植物油毛油。其中，工业白油是指液体类烃类的混合物，主要成分为C16～C31的正异构烷烃的混合物，是自石油分馏的高沸馏分(即润滑油馏分)中经脱蜡、碳化、中和、活性白土精制等处理后而成。植物油毛油是指从棉籽、菜籽、油葵等植物油料中制取、没经过精炼加工的初级油。，例如棉籽油毛油。在本发明中，通过市购获得的工业白油和植物油毛油均可用于本发明中。
本发明的降粘缓蚀剂采用上述组分和比例，各组分之间的协同效果显著，组合之后的降粘率可达82.7％，并且在70℃-120℃条件下均具有较好的缓蚀效果，平均缓蚀率79.5％。
本发明的第二方面提供了上述用于稠油开采集输的降粘缓蚀剂的制备方法，包括：按照上述比例，将弱极性聚合物、烷基芳基磺酸盐、咪唑啉衍生物和有机溶剂加入到反应釜中，在70℃-90℃，以1400rpm-1500rpm的速度均匀搅拌2至3小时，使各组分充分混合，混合结束后，物料在反应釜中静置、冷却，直至冷却至室温，所得的物料即是制得的稠油开采集输用具有降粘、缓蚀功效的降粘缓蚀剂。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例中采用的各物质的来源如表1所示。
表1
实施例1：
本实施例的稠油开采集输用降粘缓蚀剂组成：甲基丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酰胺三元共聚物5g，二十三烷基异丙苯磺酸钾1.0g，含氟葵酸咪唑啉1.5g，100#工业白油92.5g。
本实施例的降粘缓蚀剂采用如下方法制备：
1)分别称取92.5g工业白油、5g甲基丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酰胺三元共聚物、1.5g含氟葵酸咪唑啉、1g二十三烷基异丙苯磺酸钾，放入反应釜中，均匀搅拌，使组合物中的组分充分混合，温度控制在75℃，搅拌速度为1500rpm，搅拌时间为3h；
2)反应结束后，物料在反应釜中静置、冷却，直至冷却至室温，所得的物料记为降粘缓蚀剂1。
实施例2：
本实施例的稠油开采集输用降粘缓蚀剂组成：马来酸酐-醋酸乙烯酯-丙烯酸丁酯共聚物7g，十五烷基异丙苯磺酸钠0.8g，月桂酸咪唑啉2g，100#工业白油91.2g。
本实施例的降粘缓蚀剂采用如下方法制备：
1)分别称取91.2g工业白油、7g马来酸酐-醋酸乙烯酯-丙烯酸丁酯共聚物、2g月桂酸咪唑啉、0.8g十五烷基异丙苯磺酸钠，放入反应釜中，均匀搅拌，使组合物中的组分充分混合，温度控制在80℃，搅拌速度为1500rpm，搅拌时间为3h；
2)反应结束后，物料在反应釜中静置、冷却，直至冷却至室温，所得的物料记为降粘缓蚀剂2。
实施例3：
本实施例的稠油开采集输用降粘缓蚀剂组成：马来酸酐-醋酸乙烯酯-丙烯酸丁酯共聚物8g，十九烷基芳基磺酸钠1.5g，油酸咪唑啉2g，棉籽油毛油88.5g。
本实施例的降粘缓蚀剂采用如下方法制备：
1)分别称取88.5g棉籽油毛油、8g马来酸酐-醋酸乙烯酯-丙烯酸丁酯共聚物、2g油酸咪唑啉、1.5g十九烷基芳基磺酸钠，放入反应釜中，均匀搅拌，使组合物中的组分充分混合，温度控制在90℃，搅拌速度为1500rpm，搅拌时间为2h；
2)反应结束后，物料在反应釜中静置、冷却，直至冷却至室温，所得的物料记为降粘缓蚀剂3。
实施例4：应用试验(秘密试验)
一、模拟油样配制
备注：所用掺稀油来源于油田掺稀油系统，粘度127mPa.s、密度0.90g/cm3；
稠油为塔河12区超稠油，粘度358620mPa.s、密度1.029g/cm3；
地层水为油田产出水，密度1.14g/cm3，总矿化度22×104mg/L,Ca2+Mg2+1.8×104mg/L。
二、实验方案
1、降粘性能评价
按照QSH1020 1519-2013《稠油降粘剂通用技术条件》标准中油溶性降粘剂性能评价方法测试。
2、缓蚀性能评价
按照SY/T 5273-2000《油田采出水用缓蚀剂性能评价方法》标准，测定体系对P110钢片的缓蚀率。
三、实验过程与结果
根据上述实验方案，针对本发明实施例1-3的降粘缓蚀剂进行降粘、缓蚀实验，具体的实验结果如表2所示：
表2不同降粘缓蚀剂的降粘率和缓蚀率
| 序号 | 降粘缓蚀剂 | 浓度ppm | 模拟油 | 温度℃ | 降粘率％ | 缓蚀率％ |
| 1 | 降粘缓蚀剂1 | 5000 | 掺稀油1 | 50 | 20 | 15 |
| 2 | 降粘缓蚀剂1 | 5000 | 混合油1 | 120 | 72 | 18 |
| 3 | 降粘缓蚀剂1 | 5000 | 混合油2 | 120 | 70.5 | 73 |
| 4 | 降粘缓蚀剂1 | 5000 | 混合油3 | 120 | 73.2 | 75 |
| 5 | 降粘缓蚀剂1 | 5000 | 混合油1 | 70 | 82.7 | 17 |
| 6 | 降粘缓蚀剂1 | 5000 | 混合油2 | 70 | 80.2 | 69 |
| 7 | 降粘缓蚀剂1 | 5000 | 混合油3 | 70 | 79.5 | 71 |
| 8 | 降粘缓蚀剂2 | 5000 | 掺稀油1 | 50 | 12.3 | 13 |
| 9 | 降粘缓蚀剂2 | 5000 | 混合油1 | 120 | 79.5 | 17 |
| 10 | 降粘缓蚀剂2 | 5000 | 混合油2 | 120 | 73.5 | 74 |
| 11 | 降粘缓蚀剂2 | 5000 | 混合油3 | 120 | 76.2 | 79 |
| 12 | 降粘缓蚀剂2 | 5000 | 混合油1 | 70 | 81.5 | 14 |
| 13 | 降粘缓蚀剂2 | 5000 | 混合油2 | 70 | 80.9 | 79 |
| 14 | 降粘缓蚀剂2 | 5000 | 混合油3 | 70 | 78.5 | 76 |
| 15 | 降粘缓蚀剂3 | 5000 | 掺稀油1 | 50 | 22 | 18 |
| 16 | 降粘缓蚀剂3 | 5000 | 混合油1 | 120 | 75 | 20 |
| 17 | 降粘缓蚀剂3 | 5000 | 混合油2 | 120 | 75.5 | 74 |
| 18 | 降粘缓蚀剂3 | 5000 | 混合油3 | 120 | 75.2 | 72 |
| 19 | 降粘缓蚀剂3 | 5000 | 混合油1 | 70 | 82.3 | 19 |
| 20 | 降粘缓蚀剂3 | 5000 | 混合油2 | 70 | 80.6 | 75 |
| 21 | 降粘缓蚀剂3 | 5000 | 混合油3 | 70 | 79.8 | 75 |
从表2的结果可以看出，本发明的降粘缓蚀剂普遍适用于各种粘度的稠油，在70℃-120℃温度条件下均能实现较好的降粘、缓蚀效果，降粘率最高可达到82.7％，缓蚀率最高可达到79％。
本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。
Claims (7)
1.一种用于稠油开采集输的降粘缓蚀剂，其特征在于，按重量百分比计，该降粘缓蚀剂包括：弱极性聚合物5％-8.5％，烷基芳基磺酸盐0.5％-1.5％，咪唑啉衍生物1％-2％，有机溶剂88％-93.5％；其中，该降粘缓蚀剂的各组分重量之和为100％；
其中，所述弱极性聚合物是甲基丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酰胺三元共聚物，和/或，马来酸酐-醋酸乙烯酯-丙烯酸丁酯共聚物；
其中，所述烷基芳基磺酸盐是通式(I)或通式(II)的双烷基芳基磺酸盐：
在通式(I)中，R1和R2各自独立地是C1至C5烷基，M是Na或K；
在通式(II)中，R3和R4各自独立地是C1至C5烷基，M是Na或K；
其中，所述咪唑啉衍生物是通式(III)的化合物：
其中，R5是C10至C20的直链烷基、支链烷基、环烷基或芳烃基，R6是氨基、羟乙基或羟丙基。
2.根据权利要求1所述的降粘缓蚀剂，其特征在于，所述烷基芳基磺酸盐是二十三烷基异丙苯磺酸盐、十五烷基异丙苯磺酸盐、十九烷基芳基磺酸盐和/或异构八碳-异构十三碳烷基萘磺酸钠盐。
3.根据权利要求1所述的降粘缓蚀剂，其特征在于，所述咪唑啉衍生物是含氟葵酸咪唑啉、月桂酸咪唑啉、油酸咪唑啉、油酰胺乙基咪唑啉、双烷基酰胺咪唑啉和/或甲基硫酸十七碳烯基咪唑啉。
4.根据权利要求1所述的降粘缓蚀剂，其特征在于，所述有机溶剂是工业白油和/或植物油毛油。
5.根据权利要求4所述的降粘缓蚀剂，其特征在于，所述植物油毛油是棉籽油毛油。
6.权利要求1至5任一项所述的降粘缓蚀剂的制备方法，其特征在于，包括：将弱极性聚合物、烷基芳基磺酸盐、咪唑啉衍生物和有机溶剂加入到反应釜中，均匀搅拌，使各组分充分混合；随后冷却得到降粘缓蚀剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，反应釜中的温度是70℃至90℃，搅拌速度是1400rpm至1500rpm，搅拌时间是2至3小时。
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