發布時間：2022-04-18所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要: 針對高膠質和瀝青質含量超稠油的特點，室內研究了一種高效油溶性稠油降粘劑 YZ-31，對不同降粘劑對超稠油降粘效果進行了比較。探討了超稠油降粘劑 YZ-31 加量、溫度等因素對降粘效果的影響。結果表明: 油溶性降粘劑 YZ-31 對高膠質和瀝青質含量的勝利油田鄭家超
摘要: 針對高膠質和瀝青質含量超稠油的特點，室內研究了一種高效油溶性稠油降粘劑 YZ-31，對不同降粘劑對超稠油降粘效果進行了比較。探討了超稠油降粘劑 YZ-31 加量、溫度等因素對降粘效果的影響。結果表明: 油溶性降粘劑 YZ-31 對高膠質和瀝青質含量的勝利油田鄭家超稠油降粘效果明顯。在 50o C，5 wt% 的降粘劑加量下對三種實驗超稠油樣品的降粘率都在 95% 以上。
關鍵詞: 超稠油; 降粘劑; 降粘性能
稠油及超稠油資源具有瀝青質膠質含量高，粘度大、密度高、流動性差等特點[1]，嚴重影響到稠油資源的開采的輸送。因此，降低稠油粘度，改善稠油流動性，這對于解決稠油開采、輸送和煉制等問題具有重大意義[2]。目前，國內外普遍采用的稠油開采方法主要是蒸汽吞吐、蒸汽驅和蒸汽輔助重力卸油。根據油井生產特性和原油品質，油溶性降粘劑可以作為化學降粘法開采單獨使用，或結合熱采伴注使用。膠質瀝青質分子含有可形成氫鍵的羥基、氨基、羧基、羰基等極性基團，且膠質瀝青質分子的芳雜稠環平面相互重疊堆砌在一起并被這些極性基團之間的氫鍵所固定，形成了大分子的膠束結構，導致原油粘度大大增加[3]。油溶性降粘劑可借助較強的滲透、分散作用進入膠質、瀝青質片狀分子之間，拆散膠質瀝青質堆砌而成的聚集體[4，5]，使瀝青質體系的分散度增加，從而使原油的粘度下降，流動性能增強，同時又避免了乳化降粘后的破乳脫水等問題。油溶性稠油降粘劑多以芳烴溶劑和一定的表面活性劑組成。近年來國內外有關油溶性降粘劑的研究越來越受到重視[6-10]。鄒桂華等研制的 CDJZ 稠油降粘劑對吉林油田稠油有較好的降粘效果[11]。張鳳英等研究了四元共聚物 MASM 對新疆塔里木稠油的降粘效果[12]，降粘效果較好但是降粘劑的加劑量較大。由于不同地區的稠油由于其原有組成和特性存在較大差異，因而對于降粘劑的適應性不同。目前市售的多種油溶性降粘劑對勝利油田鄭家地區超稠油的降粘效果不佳。分析得知鄭家區塊超稠油具有高膠質和瀝青質的特點，因此必須在降粘劑中添加具有很強對膠質和瀝青質分散和穩定能力的組份才可能改善降粘劑的降粘效果。由此我們通過大量實驗研制了一種可以滿足高膠質瀝青質含量超稠油開采的油溶性降粘劑 YZ-31。
1 實驗部分
1. 1 實驗儀器與試劑
儀器: NDJ-1B 旋轉型粘度計、SHB-B95 型循超稠油降粘劑 YZ-31 外觀為淺黃色透明液體，密度 0. 95 ～ 1. 1 g /cm3 ，閃點( 閉口) >50 o C。 pH 為 6 ～ 8，不含有機氯。其他稠油降粘劑 YJN1、XB-80 及 SHNJ-3 為市售產品。
1. 2 稠油物性測定
采用 GB/T 260-77 方法測定了則原油含水量; 原油中膠質、瀝青及蠟含量采用 RIPP7-90 方法測定[13]; 原油粘度采用 NDJ-1B 型旋轉粘度計測定。
1. 3 降粘率測定
首先將待測超稠油進行脫水處理，將脫水原油置于恒溫水浴鍋中 50 ℃ 下恒溫預熱至少 30min。將降粘劑加入到 50 ℃ 的原油中，用玻璃棒攪拌均勻使降粘劑與原油充分作用。分別測定加入降粘劑前后原油的粘度
2 結果與討論
2. 1 超稠油組成與物性分析
試驗用超稠油的組成與物性如下表 1 所示。 環水式多用真空泵、ZK-82A 型真空干燥箱、RE52A 型旋轉蒸發器等。
試劑: 無水乙醇、甲苯、石油醚、正庚烷等為國藥集團公司的分析純試劑。實驗油樣取自勝利油田鄭家地區超稠油，其中 1#油樣來自鄭 401 井，2# 油樣來自鄭 408 井，3 #油樣取自 37 #站混合超稠油。
油溶性稠油降粘劑: 超稠油降粘劑 YZ-31 其組成含混合芳烴 80 wt% ，互溶劑 15 wt% ，和梳狀高分子共聚物 5 wt% 。其中使用的梳狀高分子共聚物由本實驗室合成: 將一定質量的 AMC14 S、苯乙烯和丙烯酸十八酯加入反應裝置中，溶劑為甲苯和無水乙醇的混合溶劑，通氮氣 30 min，加入引發劑在 75℃ 下反應 6h。反應完后用甲醇將聚合物沉淀出來即得高分子聚合物( 合成路線及聚合物結構如下式) 。
由表 1 可以看出，三種超稠油的膠質、瀝青質含量都較高，其中 2#超稠油膠質瀝青質含量最大。此外，導致勝利油田稠油粘度高、流動性差的主要因素是膠質含量高。因此，研究開發能與膠質形成更強氫鍵[14，15]的油溶性降粘劑，是解決稠油流動性問題的關鍵。
2. 2 不同降粘劑對超稠油降粘效果的比較
不同類型的降粘劑對同一稠油的降粘效果不同，因此實驗考查了不同降粘劑對三種試驗超稠油的降粘效果。測試方法按上述降粘劑評價方法進行操作。實驗條件: 降粘劑的加量為 5 wt% ，實驗測試溫度為 50 ℃。不同降粘劑的降粘效果如下表 2 所示。
本文來源于：《化學研究與應用》Chemical Research and Application(月刊)創刊于1989年。本刊旨在報道化學學科的理論和應用研究成果，促進學術交流和科技成果轉化，為我國社會主義現代化建設服務。讀者對象是高校師生、科研院所的科研人員、廠礦企業的技術人員以及有關管理人員和情報工作者。
由上表可看出，不同降粘劑對該超稠油的降粘效果差別較大，商品樣降粘劑對所選超稠油的降粘效果普遍較差，而降粘劑 YZ-31 對超稠油的降粘效果顯著，滿足了現場開采的需要。另外在相同實驗條件下降粘劑 YZ-31 對膠質、瀝青質含量最大的 2#超稠油降粘率最高，對膠質、瀝青質含量最小的 3#超稠油降粘率最低。由此我們得到此結論: 降粘劑 YZ-31 對瀝青質、膠質含量越高的超稠油降粘效果越顯著。分析原因可能是 YZ-31 中主劑更容易與超稠油中的膠質瀝青質作用形成氫鍵，因而使得降粘劑對超稠油的降粘效果更顯著。
2. 3 降粘劑加量對超稠油粘度的影響
超稠油降粘劑的加量將直接影響其降粘效果，因此實驗研究了不同降粘劑加量對超稠油粘度的影響。實驗測試方法按上述降粘劑的評價方法來進行操作，測試溫度為 50 ℃。測試結果如下圖 1 所示。圖 1 降粘劑加量對降粘效果的影響 Fig. 1 Effect of YZ-31 addition on the viscosity reduction 由上圖可以看出，加入 YZ-31 后超稠油粘度大幅降低。隨著降粘劑加量的不斷加大，超稠油降粘率不斷增大。在加量僅為 5 wt% 的條件下對三種不同區塊超稠油的降粘率達到了 95% 。這說明了自制降粘劑的加入有效的分散了超稠油中的膠質、瀝青質，從而使得超稠油粘度大大降低。在加量大于 5 wt% 時降粘率基本保持不變，因此，從成本和工業實際應用方面考慮，三種超稠油選擇的最佳加劑量都為 5 wt% 。
2. 4 熱處理溫度對超稠油粘度的影響溫度是影響
原油粘度的一個重要因素。一般情況下隨溫度上升原油粘度明顯下降。但是當溫度降回原來溫度時，其粘度值與升溫前會有一定的差別。這種溫度對原油粘度的影響對膠質和瀝青質含量較高的超稠油尤其明顯，其實際反映的是超稠油中膠質瀝青質等較大的分子聚集體隨溫度的變化情況。實驗考察了降粘劑 YZ-31 加劑量為 5 wt% 時，加劑熱處理溫度分別在 40 ～ 80 ℃ 范圍內對超稠油的降粘效果。熱處理前后粘度測定都在 50℃下進行。由圖 2 可知，隨處理溫度的升高，降粘劑 YZ-31 對三種超稠油的降粘率都增大，說明熱處理本身有助于降粘率的提高。
2. 5 不同溫度下降粘劑 YZ-31 的降粘效果
降粘劑在不同溫度下的降粘效果不同。在不同溫度和加劑量 5 wt% 條件下考察了加入降粘劑YZ-31 前后超稠油的粘度變化情況。實驗結果如下圖 3 所示，隨溫度升高，降粘劑本身的降粘效果下降。在相同的溫度區間內，三種超稠油的降粘率下降幅度不同。說明降粘劑對溫度的敏感性不單純和降粘劑本身有關系，也受到了原油內部組成與結構變化的影響。當溫度升至 90 ℃時 YZ-31 對三種超稠油的降粘率仍都在 80% 以上，表明 YZ-31 在高溫下仍具有較高的降粘率。
2. 6 降粘效果的穩定性
降粘劑的降粘效果是否穩定將會直接影響到降粘劑在現場的應用。因此，這就要求降粘劑都應具有一定的穩定性。本實驗在降粘劑的加劑量 5 wt% ，加入溫度 50 ℃ 下考查了在室溫下靜置不同時間后降粘效果的變化，實驗結果如下表 3。
室溫 25 ℃下靜置 72 h 后，YZ-31 對三種超稠油的降粘率都達 92. 5% ，降粘幅度變化很小。靜置時間大于 72 h 后，降粘率變化幅度趨于平緩，這表明降粘劑 YZ-31 的降粘效果很穩定，完全符合了現場實際應用的要求。——論文作者：燕玉峰，于世虎，鄭云香，吳 偉*
參考文獻:
[1]王霞，白媛麗. 特稠油降粘劑篩選及其緩蝕效果評價[J]. 油氣儲運，2011，30( 3) : 177-179.
[2]谷俊標，申龍涉，黃東維，等. 稠油降粘技術在采油工藝上的應用[J]. 遼寧化工，2003，32( 10) : 430-432.
[3]孫慧，張付生. 稠油化學降粘研究進展[J]. 精細與專用化學品，2005，13( 23) : 16-17.
[4]秦冰，羅詠濤，李本高，等. 稠油油溶性降粘劑結構與性能的關系[J]. 石油與天然氣化工，2012，41 ( 5) : 499- 503.
[5]Zhao F，Liu Y，Qi X，et al. Thermal and structural analysis of asphaltene in heavy oil before and after the hydrogen donor catalytic reaction of upgrading and viscosity reduction under the effect of auxiliary agents[J]. Appl Mechan Mater，2011，55-57: 918-923.
[6]Ismail M，Aini M，Bhajan L，et al. Experimental investigation on the effectiveness of 1-butyl-3-methylimidazolium perchlorate ionic liquid as a reducing agent for heavy oil upgrading[J]. Indust Engin Chem Resea，2014，53 ( 19) : 8279-8284.
[7]王俊偉. 一種新型原油分散降粘助排劑的研究評價和應用[J]. 當代化工，2013，42( 5) : 676-680.
[8]Homayuni F，Hamidi，A，Vatani，A. An experimental investigation of viscosity reduction for pipeline transportation of heavy and extra-heavy crude oils[J]. Petrol Sci Techno， 2012，30( 18) : 1946-1952.
[9]全紅平，黃志宇，張太亮，等. 油溶性枝型稠油降粘劑的合成與性能評價[J]. 油氣地質與采收率，2012，19( 1) : 69-71.
[10]楊思妍，陳馥，周慧，等. 油溶性四元聚合物 MASM 稠油降粘劑的合成研究[J]. 應用化工，2011，40 ( 2) : 299-302.
[11]鄒桂華，高冰. CDJZ 稠油降粘劑在吉林油田的應用研究[J]. 化學研究與應用，2014，26( 3) : 470-472.
[12]張鳳英，李建波，諸林，等. 稠油油溶性降粘劑 MASM 的合成及室內評價[J]. 精細石油化工進展，2005，6 ( 12) : 5-7.
[13]楊翠定，顧侃英，吳文輝. 石油化工分析方法[M]. 北京: 科學出版社，1990: 20-22.
[14]李錦昕，權忠輿. 原油改性機理研究中的幾個問題[J]. 油氣儲運，1998，17( 7) : 8-12.
[15]張付生，王彪. 幾種原油降凝降粘劑作用機理的紅外光譜和 X 射線衍射研究[J]. 油田化學，1995，12( 4) : 347-352.
SCISSCIAHCI
