一种水热裂解催化降粘剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种水热裂解催化降粘剂及其制备方法，属于油田化学技术领域。一种水热裂解催化降粘剂，含有以下结构通式：其中X为7或8，Y为4～10，Z为3～6，M为过渡金属氢氧化物，其分子量范围为2000～5000。本发明专利技术有益效果是：设计合成出含有烷基酚聚氧乙烯醚结构的有机酸作为配体，该配体在较低反应温度下(150℃)，可以携带过渡金属分散渗透进入稠油重质组分的大分子缔合结构中，与其中的杂原子充分接触发生作用促使部分杂原子脱除，更好的发挥水热裂解催化降粘剂的催化活性，本发明专利技术可以用于特超稠油的水热裂解催化降粘开采，制备工艺简单，针对不同地区的稠油具备很强的普适性能和耐盐性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水热裂解催化降粘剂及其制备方法，属于油田化学
，可广泛应用在稠油开采的原油降粘工艺中。
技术介绍
随着全球经济的不断发展，能源消耗持续增长，稠油作为全球石油资源的重要组成部分，具有比常规石油资源高数倍的资源潜力，尽管当前油价低迷，全球石油行业进入极寒冬期，但随着常规轻质石油资源的逐渐减少，稠油资源仍将在未来世界能源供应中发挥举足轻重的作用。稠油开发的核心是实现稠油的大幅度降粘，使其在井筒举升和地层渗流过程中具有良好的流动性。稠油水热裂解催化降粘技术借鉴稠油炼化改质的思路，将注蒸汽开采与水热裂解催化降粘剂结合实施，利用水蒸汽的热量，使稠油在高温蒸汽和水热裂解催化降粘剂的作用下实现轻度裂解，脱除掉少量的杂原子，使大分子缔合结构解聚为小分子，从而不可逆的降低稠油粘度，改善油品，该技术的关键是高效水热裂解催化降粘剂的研制。水热裂解催化降粘剂是以过渡金属为催化中心的盐类或有机类化合物，金属催化中心通过与稠油重质组分中的杂原子发生作用促使部分杂原子脱除从而不可逆降低稠油粘度。目前报道的两亲结构型水热裂解催化降粘剂普遍存在有机配体分散、渗透及耐盐性能不佳、现场使用温度较高的问题，影响了水热裂解催化降粘剂的催化活性和普适性。ZL201110036321.3公开了过渡金属磺酸盐络合物稠油水热催化降粘剂及其制备方法，其结构通式为[R1CH(SO3)COOR2]XM，式中R1为C10～C16的烷基，R2为C1～C3的烷基，M为过渡金属离子，X为络合物配位数。该降粘剂以天然的脂肪酸烷基酯为原料，经过氯磺酸磺化后与过渡金属氧化物络合反应制备而成，该降粘剂具有原料易得，制备工艺简单的特点，但仍存在使用温度较高(200℃)，耐盐性能不佳等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的水热裂解催化降粘剂分散渗透性能不佳、使用温度较高、耐盐性能差的缺陷，提供一种水热裂解催化降粘剂。本专利技术的另一个目的在于提供上述水热裂解催化降粘剂的制备方法。本专利技术目的通过以下技术方案加以实现：一种水热裂解催化降粘剂，含有以下结构通式：其中X为7或8，Y为4～10，Z为3～6，M为过渡金属氢氧化物；其分子量范围为2000～5000。一种水热裂解催化降粘剂，按摩尔数由0.1mol的烷基酚聚氧乙烯醚、0.1～0.15mol的丙酰氯发生丙酰化反应，加入0.4～0.6mol的二氯乙烷作为反应溶剂，与0.12～0.16mol的氯磺酸发生磺化发应，最后与0.025～0.08mol的过渡金属氢氧化物发生络合发应而成，反应过程如下：其中X为7或8，Y为4～10，Z为3～6，M为过渡金属氢氧化物，n为2～6。一种水热裂解催化降粘剂的制备方法，具体步骤如下：(1)在带搅拌器和温度计的反应器中加入0.1mol的工业级烷基酚聚氧乙烯醚，40～80℃加热搅拌0.5～1h，再在反应器中加入0.1～0.15mol的丙酰氯，升温至80～100℃，反应1～3h后冷却至室温，得到烷基酚聚氧乙烯醚丙酸酯；(2)在上述含有烷基酚聚氧乙烯醚丙酸酯的反应器中加入0.4～0.6mol的二氯乙烷作为反应溶剂，将反应器转移至冰水浴中，与0.12～0.16mol的氯磺酸发生磺化发应，反应时间为0.5～1h，磺化完成后将反应器转移至油浴中升温至70～90℃加热1～2h，得到烷基酚聚氧乙烯醚丙酸酯磺酸；(3)向上述含有烷基酚聚氧乙烯醚丙酸酯磺酸的反应器中加入0.025～0.08mol的过渡金属氢氧化物，升温至100～120℃下加热搅拌1～3h，反应结束后静置分层，除去上层的水，烘干下层糊状物即为水热裂解催化降粘剂。所述的烷基酚聚氧乙烯醚为工业级辛基酚聚氧乙烯醚OP系列或壬基酚聚氧乙烯醚NP系列。所述的工业级辛基酚聚氧乙烯醚OP系列，其结构式为：CH3(CH2)7-C6H4(OC2H4)Y-OH，其中y为4～10。所述的工业级壬基酚聚氧乙烯醚NP系列，其结构式为：CH3(CH2)8-C6H4-(OC2H4)Y-OH，其中y为4～10。所述的过渡金属氢氧化物为氢氧化铁、氢氧化铜、氢氧化镍或氢氧化钼。本专利技术有益效果是：设计合成出含有烷基酚聚氧乙烯醚结构的有机酸作为配体，该配体在较低反应温度下(150℃)，可以携带过渡金属分散渗透进入稠油重质组分的大分子缔合结构中，与其中的杂原子充分接触发生作用促使部分杂原子脱除，更好的发挥水热裂解催化降粘剂的催化活性，本专利技术可以用于特超稠油的水热裂解催化降粘开采，制备工艺简单，针对不同地区的稠油具备很强的普适能和耐盐性能。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1在带搅拌器和温度计的反应器中加入0.1mol的工业级辛基酚聚氧乙烯醚OP-4，60℃加热搅拌1h，再在反应器中加入0.15mol的丙酰氯，升温至90℃，反应1h后冷却至室温，得到辛基酚聚氧乙烯醚丙酸酯；接着在含有辛基酚聚氧乙烯醚丙酸酯的反应器中加入0.6mol的二氯乙烷作为反应溶剂，将反应器转移至冰水浴中，与0.12mol的氯磺酸发生磺化发应，反应时间为0.5h，磺化完成后将反应器转移至油浴中升温至80℃加热1h，得到辛基酚聚氧乙烯醚丙酸酯磺酸；最后向含有辛基酚聚氧乙烯醚丙酸酯磺酸的反应器中加入0.05mol的氢氧化镍，升温至120℃下加热搅拌1h，反应结束后静置分层，除去上层的水，烘干下层糊状物即为水热裂解催化降粘剂，其结构式为：将本实施例产品应用于特稠油1#(50℃下粘度为33593mPa·s)，将本实施例产品、地层水(矿化度15万ppm)和稠油置于高压反应釜，在150℃下发生水热裂解催化降粘反应，其中以整个体系质量为基准，降粘剂的用量占0.2～0.3wt％，水的用量占25～30wt％。经检测，本实施例产品稠油降粘率达88％，并有5.75％的重质组分裂解为轻质组分可见该水热裂解催化降粘剂具有优异的催化降粘效果。实施例2在带搅拌器和温度计的反应器中加入0.1mol的工业级壬基酚聚氧乙烯醚NP-7，70℃加热搅拌1h，再在反应器中加入0.12mol的丙酰氯，升温至100℃，反应2h后冷却至室温，得到壬基酚聚氧乙烯醚丙酸酯；接着在含有壬基酚聚氧乙烯醚丙酸酯的反应器中加入0.5mol的二氯乙烷作为反应溶剂，将反应器转移至冰水浴中，与0.14mol的氯磺酸发生磺化发应，反应时间为0.5h，磺化完成后将反应器转移至油浴中升温至90℃加热1h，得到壬基酚聚氧乙烯醚丙酸酯磺酸；最后向含有壬基酚聚氧乙烯醚丙酸酯磺酸的反应器中加入0.05mol的氢氧化铁，升温至110℃下加热搅拌2h，反应结束后静置分层，除去上层的水，烘干下层糊状物即为水热裂解催化降粘剂，其结构式为：将本实施例产品应用于特稠油2#(50℃下粘度为17296mPa·s)，将该本实施例产品、地层水(矿化度11万ppm)和稠油置于高压反应釜，在150℃下发生水热裂解催化降粘反应，其中以整个体系质量为基准，催化降粘剂的用量占0.2～0.3wt％，水的用量占25～30wt％。经检测，本实施例产品稠油降粘率达90％，并有5.89％的重质组分裂解为轻质组分可见该水热裂解催化降粘剂具有优异的催化降粘效果。实施例3～9按照实施例1、2的步骤，试验油样为特稠油1#(50℃下粘度为33593mPa·s)，配方和条件见表1：表1实施例3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水热裂解催化降粘剂，其特征在于：含有以下结构通式：其中X为7或8，Y为4～10，Z为3～6，M为过渡金属氢氧化物；其分子量范围为2000～5000。

【技术特征摘要】
1.一种水热裂解催化降粘剂，其特征在于：含有以下结构通式：其中X为7或8，Y为4～10，Z为3～6，M为过渡金属氢氧化物；其分子量范围为2000～5000。2.一种水热裂解催化降粘剂，其特征在于：按摩尔数由0.1mol的烷基酚聚氧乙烯醚、0.1～0.15mol的丙酰氯发生丙酰化反应，加入0.4～0.6mol的二氯乙烷作为反应溶剂，与0.12～0.16mol的氯磺酸发生磺化发应，最后与0.025～0.08mol的过渡金属氢氧化物发生络合发应而成，反应过程如下：其中X为7或8，Y为4～10，Z为3～6，M为过渡金属氢氧化物，n为2～6。3.根据权利要求2所述的一种水热裂解催化降粘剂，其特征在于：所述的烷基酚聚氧乙烯醚为工业级辛基酚聚氧乙烯醚OP系列或壬基酚聚氧乙烯醚NP系列。4.根据权利要求3所述的一种水热裂解催化降粘剂，其特征在于：所述的工业级辛基酚聚氧乙烯醚OP系列，其结构式为：CH3(CH2)7-C6H4-(OC2H4)Y-OH，其中y为4～10。5.根据权利要求3所述的一种水热裂解催化降粘剂，其特征在于：所述的工业级壬基酚聚氧乙烯醚NP系列，其结构式为：CH3(CH...

【专利技术属性】
技术研发人员：李健，姚建兵，关佳平，李明志，张聚，李国锋，李雪峰，侯义梅，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司中原油田分公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11