一种用于稠油冷采低动力解聚乳化降粘剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种稠油开采过程中使用的降粘剂，具体涉及一种用于稠油冷采低动力解聚乳化降粘剂及其制备方法，该降粘剂由0.1～10wt％聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺、40～60wt％冠醚类表面活性剂和其余为水复配而成。该降粘剂低动力条件下解聚乳化稠油的能力强，在转速为低于50rpm，使用浓度低于0.1wt％，温度50℃以及搅拌时间低于1min的条件下可使粘度超过10000mPa·s稠油的粘度降低99.0％以上；可使粘度在5000～10000mPa·s的稠油粘度降低98.0％以上；可使粘度在1000～5000mPa·s的稠油粘度降低95％以上，有效地解决了常规乳化剂在油藏条件下渗流动力难以乳化稠油的难题。

A low dynamic depolymerization emulsion viscosity reducer for heavy oil cold recovery and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种用于稠油冷采低动力解聚乳化降粘剂及其制备方法
本专利技术涉及一种稠油开采过程中使用的降粘剂，具体是一种可在低动力条件下实现稠油解聚乳化降粘剂及其制备方法。
技术介绍
稠油资源在世界油气资源中占有相当大的比例。据统计，世界稠油，超稠油和天然沥青的储量约为1000亿吨。稠油资源丰富的大国有加拿大、委内瑞拉、美国、中国、印尼等，他们的重油地质储量及沥青砂资源约4000～6000亿吨，稠油年产量高达1.27亿吨以上。稠油中固体组分主要是石蜡、沥青质和胶质，当这些固体物质在原油中的浓度比较大时，原油便具有明显的非牛顿流体的特性。稠油的某些物理性质如流变特性不只是与其化学组成和化学结构有关，更与稠油的胶体结构密切相关。许多学者通过研究表明，稠油中的分散相是具有超分子结构的胶状沥青状组分。沥青类超分子结构可分为单元片、似晶缔合体、胶束、超胶束、簇状物、絮状物及液晶等几个结构层次。不同聚集过程的动力学有差别，初级的聚集过程，如沥青质分子堆积形成粒子或胶束涉及到的能量较高，所以在温度低的情况下可能起动力学变化很缓慢，而高级聚集过程如胶束生成絮凝体，其活化能几乎为零，在较低温下很容易形成。稠油的特点是沥青质含量高，粘度高，流动阻力大，不易开采。目前国内外在稠油开采过程中常用的降粘方法主要有加热降粘、水热裂解降粘、微生物降粘以及化学降粘。其中化学降粘剂又分为油溶性降粘剂以及水溶性乳化降粘剂，油溶性降粘借助强的形成氢键能力和渗透、分散作用进入胶质和沥青质片状分子之间，部分拆散平面重叠堆砌而成的聚集体，形成结构松散、有序程度较低的聚集结构，从而降低稠油粘度；水溶性乳化降粘主要机理包括乳化降粘和润湿降阻两方面：在表面活性剂的作用下，将油与油之间的内摩擦力转变为水与水之间的摩擦力，从而大幅度降低稠油的粘度；表面活性剂可将界面亲油性反转变为亲水性，形成连续的水膜，减少稠油流动阻力。目前常用的水溶性降粘体系主要用于井筒举升和管道输送等强动力环境，对于油藏条件下的低动力环境尚没有较好的乳化降粘剂体系。冠醚型表面活性剂自Pedersen发现以来，一直用于催化剂、感光材料、染色材料以及膜分离技术中，在油田应用于原油降粘尚没有相关文献报道，专利技术人在室内评价过程中偶然发现该表面活性剂具有强乳化能力，可用于稠油乳化降粘；在对聚丙烯酰胺改性物研究过程中，专利技术人发现，周小凡等发表的“新型改性聚丙烯酰胺助留剂的合成及应用”中合成的聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺高分子表面活性剂对稠油具有优异的自解聚、分散作用，在无动力条件下即可将稠油沥青质解聚分散，形成结构松散的聚集结构。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术的不足而提供一种用于稠油冷采低动力解聚乳化降粘剂及其制备方法。该降粘剂相比市售降粘剂具有普适性强，耐温耐盐性能强，最高耐温达200℃以上，耐矿化度达到200000mg/L以上。本专利技术目的之一公开了一种用于稠油冷采低动力解聚乳化降粘剂，该降粘剂由聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺、冠醚类表面活性剂和水复配而成。其中，所述的降粘剂各组成的质量组份如下：聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺0.1～10％；冠醚类表面活性剂40～60％；其余为水。优选地，所述的降粘剂各组成的质量组份如下：聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺0.5～4％；冠醚类表面活性剂50～55％；其余为水。优选地，所述的降粘剂各组成的质量组份如下：聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺2.5％；冠醚类表面活性剂52％；其余为水。所述的聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺，其分子式如下：其中，n＝5、7、9、12、14；x＝20～50；y＝20～50。优选地，所述的聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺，其分子式如下：其中，n＝9或12；x＝30～40；y＝30～40。优选地，所述的聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺，其分子式如下：其中，x＝32～35；y＝32～35。优选地，所述的聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺，其分子式如下：优选地，所述的聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺，其分子式如下：其中，x＝35～37；y＝35～37。优选地，所述的聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺，其分子式如下：所述的冠醚类表面活性剂，其结构通式如下：其中m＝1、3、5；R为C7～C12的直链烷基、烷基酰胺、烷基羧酸、烷基聚醚和芳基衍生物中的一种。优选地，所述的冠醚类表面活性剂，其结构通式如下：其中m＝3或5；R为C7～C12的直链烷基或烷基酰胺。优选地，所述的冠醚类表面活性剂，其结构通式如下：其中，R为C7～C12的直链烷基。优选地，所述的冠醚类表面活性剂，其结构通式如下：优选地，所述的冠醚类表面活性剂，其结构通式如下：其中，R为C7～C12的烷基酰胺。优选地，所述的冠醚类表面活性剂，其结构通式如下：本专利技术另一个目的公开了一种用于稠油冷采低动力解聚乳化降粘剂的制备方法，具体步骤如下：(1)首先称取冠醚类表面活性剂和水，在温度为30～50℃、搅拌速率为100～300rpm和常压下搅拌10～30min，得到均匀且透明的水溶液；(2)在上述水溶液中缓慢添加聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺，升温至60-70℃，搅拌速率为300～500rpm，搅拌时间为1～2h，之后冷却至室温，得到降粘剂。优选地，所述的制备方法具体包括以下步骤：(1)首先称取上述冠醚类表面活性剂和水，在温度为40℃、搅拌速率为250rpm和常压下搅拌15min，得到均匀且透明的水溶液；(2)在上述水溶液中缓慢添加聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺，升温至63℃，搅拌速率为420rpm，搅拌时间为1.3h，之后冷却至室温，得到降粘剂。本专利技术第三个目的公开了一种用于稠油冷采低动力解聚乳化降粘剂的应用，所述的应用范围为原油粘度低于100000mPa·s、油藏温度低于200℃、矿化度低于250000mg/L；所述的应用浓度低于0.1wt％。本专利技术的聚合物分子中含有长链烷基自发插入到胶质、沥青质的堆积结构中，破坏胶质沥青质的π-π共轭作用，减弱胶质、沥青质的聚集力，同时聚合物分子的长链乙烯醚基团突出于油滴表面，伸向水相，与水分子形成氢键，随着水的轻轻扰动，可轻易将油滴拉伸展开，起到自解聚的作用；小分子冠醚属于非离子表面活性剂，表面张力低，其润湿能力比相应的开链化合物高，由于冠醚环的活性使起泡能力有一定的增加，同时，冠醚有与金属离子络合的作用，可与油藏矿化水中的钠盐和钾盐形成稳定络合物，使其带有一定的阴离子电荷，从而提高了冠醚分子的水合作用，进而使O/W乳液更稳定。本专利技术与现有技术相比具有如下优点和有益效果：(1)本专利技术降粘剂的复配工艺简单，可操作性强，过程清洁无污染，安全环保，且产品易于获得。(2)该降粘剂相比市售降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于稠油冷采低动力解聚乳化降粘剂，其特征在于，该降粘剂由聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺、冠醚类表面活性剂和水复配而成；/n所述的降粘剂各组成的质量组份如下：/n聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺 0.1～10％；/n冠醚类表面活性剂 40～60％；/n其余为水。/n

【技术特征摘要】
1.用于稠油冷采低动力解聚乳化降粘剂，其特征在于，该降粘剂由聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺、冠醚类表面活性剂和水复配而成；
所述的降粘剂各组成的质量组份如下：
聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺0.1～10％；
冠醚类表面活性剂40～60％；
其余为水。


2.根据权利要求1所述的用于稠油冷采低动力解聚乳化降粘剂，其特征在于，所述的降粘剂各组成的质量组份如下：
聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺0.5～4％；
冠醚类表面活性剂50～55％；
其余为水。


3.根据权利要求2所述的用于稠油冷采低动力解聚乳化降粘剂，其特征在于，所述的降粘剂各组成的质量组份如下：
聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺2.5％；
冠醚类表面活性剂52％；
其余为水。


4.根据权利要求1～3任一项权利要求所述的用于稠油冷采低动力解聚乳化降粘剂，其特征在于，所述的聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺，其分子式如下：



其中，n＝5、7、9、12、14；x＝20～50；y＝20～50。


5.根据权利要求4所述的用于稠油冷采低动力解聚乳化降粘剂，其特征在于，所述的聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺，其分子式如下：



其中n＝9或12；x＝30～40；y＝30～40。


6.根据权利要求5所述的用于稠油冷采低动力解聚乳化降粘剂，其特征在于，所述的聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺，其分子式如下：



其中x＝32～35；y＝32～35。


7.根据权利要求6所述的用于稠油冷采低动力解聚乳化降粘剂，其特征在于，所述的聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺，其分子式如下：





8.根据权利要求5所述的用于稠油冷采低动力解聚乳化降粘剂，其特征在于，所述的聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺，其分子式如下：



其中x＝35～37；y＝35～37。


9.根据权利要求8所述的用于稠油冷采低动力解聚乳化降粘剂，其特征在于，所述的聚氧化乙烯接枝聚丙烯酰胺，其分子式如下：





10.根据权利要求1～3任一项权利要求所述的用于稠油冷采低动力解聚乳化降粘剂，其特征在于，所述的冠醚类表面活性剂，其结构通式如下：



其中m＝1、3、5；R为C7～C12的直链烷基、烷基酰胺、烷基羧酸、烷基聚醚和芳基衍生物中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宗檩，汪庐山，郑万刚，谢志勤，于田田，杨斌，张学超，何旭，张岩，王志敏，
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胜利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