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稠油化学降粘法概述51952685

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化学 降粘法 概述 51952685
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第19卷第8期 2005年8月 化工时刊 9, .2005 稠油化学降粘法概述 赵素惠 王永清 赵田红 (西南石油学院,四川成都610500) 摘要综述了稠油开采的常用方法(加热法、掺稀油法、稠油改质降粘法和添加化学药剂降粘法),着重介绍了添加化 学药剂降粘法(催化降粘、加碱降粘、加表面活性剂降粘、加降凝剂降粘、加油溶性降粘剂降粘),并阐述了它们的作用 机理及其存在的问题,指出了今后降粘剂的发展趋势。 关键词 稠油 降粘剂加熟 掺稀油 稠油改质 化学药剂 催化 加碱 表面活性剂 降凝剂 油溶性降 粘剂 10500) he is as as t of of is 油田中常用的稠油化学降粘法有:稠油催化降 粘、加碱降粘、加表面活性剂降粘、加降凝剂降粘及加 油溶性降粘剂降粘。 Ⅱ塑迪堡 隆 在蒸气吞吐或蒸气驱的注蒸气阶段,油层温度达 150~300℃,若在此温度范围内加入少量的催化剂如 1青 质在硫键处断裂,产生理想的降粘效果。 由于稠油中含重金属成分,重金属的存在会使催 化剂中毒而迅速降低催化效果,故在加入催化剂前应 先除去稠油中的重金属成分。 日塑 塑 煎隆 原油中含有一些酸性物质,如脂肪酸、环烷酸、焦 质酸和沥青酸,这些酸性物质是潜在的表面活性物 质,可被碱活化,形成O/。在此乳化剂 收稿日期:2005—04—04 作者简介:赵索惠(198女,硕士生,63. -——64‘ -—— 作用下,稠油与水形成O/大幅降粘。 常加入的碱有: 应方程式如下: R—R—2O 王思敏等人的研究表明油含水大于25%时, 随着原油含水量的增加,加入碱液,原油降粘幅度逐 渐增加,并且碱液降粘仅对酸值大于0.2 油有效,切忌投加过量。 囵稠油加表面活性剂降粘 3.1 降粘原理j 表面活性剂的降粘原理通常归为3种:①乳化降 粘,即在表面活性剂作用下使W//破乳降粘,即表面活性剂使 W/据游离水量和流 速形成“水套油心”、“悬浮油”、“水漂油”而降粘;③吸 附降粘,是将表面活性剂水溶液注入油井,破坏油管 维普资讯 .9,■蜀圆 或抽油杆表面的稠油膜,使表面润湿性反转为亲水 性,形成连续的水膜,减小抽油过程中原油流动的阻 力。这3种机理往往同时存在,但表面活性剂不同及 条件不同时,起主导作用的降粘机理也不同。 3.2选用表面活性剂的原则【6 乳化降粘的关键问题是形成适当稳定的O/状液,在整个过程之中不会破乳分层,最后到集油 站或炼油厂后又能容易破乳脱水,因此所选的乳化降 粘剂应具有以下两个特征:第一,对稠油具有较好的 乳化性,能形成比较稳定的O/者对油 管、抽油杆表面具有良好的水润湿性,能形成稳定的 水膜;第二,形成的O/则 影响下一步的脱水。 除此之外,所选用的表面活性剂还应具有高效、 廉价、货源广、用量少的特点。 3.3常用的表面活性剂类型 (I)按溶解后解离出的电荷分阴离子型、阳离子 型、两性离子型、非离子型4种。 (2)按表面活性剂所带官能团分脂肪酸盐类(阴 离子型)、石油磺酸盐类(阴离子型)、聚氧乙烯烷基酚 醚类(非离子型)等。其中,羧酸盐型表面活性剂对超 稠油乳化效果较好,而性剂则对普通稠油乳化效果较好。 郑秀娟等人的研究 性剂与原油接触后,当原油中有机酸含量较低时, 以表面活性剂作用为主:当原油中有机酸含量较高 时,除溶剂化剂本身含有的活性物质起作用外,溶剂 化中的碱性物质与原油中的有机酸反应产生也产生 活性物质,促使水包油乳状液的形成,从而降低原油 粘度。 河、胜利、华北、大庆、大港等 取得较高的效益,统计使用1 000余井次,投入产出比 高达I:60。 3.4存在的问题 加表面活性剂降粘乳化剂术虽可在一定程度上 解决稠油的降粘问题,但开采时需加人大量的水,并 且要求所形成的乳状液必须具有一定的稳定性,导致 采出的稠油破乳脱水难度增加、处理量加大。 ■塑 垫隆 型隆 对于石蜡基原油,由于原油中蜡含量高,引起原 油凝固点高。当温度在凝固点以上时此类原油的粘 度并不大,而且对温度不敏感,但当温度降到其凝固 点以下时,原油粘度急剧上升。在原油中加入降凝 剂,可以降低原油的凝固点,从而改善原油的低温流 动性。 4.1 降凝剂的作用机理 降凝剂的分子结构与原油中的蜡分子结构相同 或相近,在蜡的成核和生长过程中能够与蜡晶共晶或 吸附,阻止了蜡晶的生长,使蜡的网状结构被抑制,由 蜡造成的稠油的部分结构粘度消失,从而屈服值降 低,表观粘度下降。作用机理 (I)分散理论降凝剂在原油析蜡点温度以上析 出,起晶核作用,成为蜡吸附生长的中心,使原油中生 成的小颗粒蜡增多,减少网状结构,降低结构粘度。 (2)吸附理论1938年与氯化石蜡的烷基化产物)降凝机理的结 果,提出了吸附理论,即降凝剂将原油中的蜡晶中心 吸附在其周围,阻止进一步析出的蜡晶相互结合,使 其不能与轻组分一起形成三维网状凝胶结构,从而降 低原油凝固点。 (3)共晶理论 降凝剂在原油析蜡点温度时析 出,与蜡共晶,破坏石蜡的方向性,生成分枝的“过滤 残晶形态”,使原油结构粘度降低。 4.2常用的降凝剂类型 常用的聚合物类型降凝剂有两类,即均聚物和共 聚物降凝剂。均聚物类有:丙烯酸高碳醇酯聚合物、 甲基丙烯酸高碳醇酯聚合物、反式丁烯二酸二烷基酯 聚合物。共聚物有二元共聚和三元共聚。其中二元 共聚物:乙酸乙烯酯一乙烯共聚物、乙酸乙烯酯一马 来酸酯或富马酸酯共聚物、乙烯为单体二元共聚物、 苯乙烯为单体的二元共聚物、聚物、烷基乙烯基醚为单体的二元共聚物。由于三 元共聚物反应产物复杂,反应难于控制,用于降凝剂 的种类比较少,常见的有:乙酸乙烯酯一丙烯酸酯一 马来酸酯共聚物、甲基丙烯酸烷基酯一乙烯基吡啶一 甲基丙烯酸丙基酯三元共聚物。常用于聚合的单体 物质有乙烯、乙酸乙烯基酯、丙烯酸高碳酯、甲基丙烯 酸、烯吡啶、烷基乙烯基醚、丙烯 氰等含双键化合物。 4.3存在的问题 由于只有当降凝剂的分子结构与原油中蜡的分 一65— 维普资讯 ■目墨盈2005.V o.8 论文综述{子结构相同或相近时才会发生作用,故从一定程度上 讲降凝剂对原油具有一定的选择性,即适用于这种原 油的降凝剂不一定适用于其它原油。原油中的石蜡 是正构烷烃的混合物,同一原油采用不同的降凝剂会 收到不同的降粘效果。因此,采用适用范围不同的两 种或数种降凝剂复配,可以扩大其使用范围,得到更 好的降粘效果。 在原油中加入降凝剂后,起初原油的降粘幅度均 随降凝剂添加量的增加而迅速增高,但达到一定值 后,降粘幅度则随添加量的增加而缓慢增加,保持基 本上的恒定,这种现象可叫“顶棚”式疑点降低不 同降凝剂对同种原油出现“顶棚”的先后不同。故,选 择合适的降凝剂和最佳加料范围是很重要的。 吴本芳等人的研究凝剂对高凝、高粘 原油的低温降粘效果好,但在较高温区(如50℃附 近)的降粘效果较差。上海石化有限股份公司生产的 量2 000 ,在相同剪切速率下,辽 河特稠油20℃的粘度降低85.2%,而50℃的粘度仅 降低17.7%。 稠油加油溶性降粘剂降粘 ’2] 油溶性降粘剂主要是基于原油降粘剂开发技术, 针对焦质、沥青质分子呈层次堆积状态,借助高温或 溶剂作用下堆积层隙“疏松”的特点,使降粘剂分子 “渗入”胶质或沥青质分子层之间,起到降低稠油粘度 的作用。降粘剂与降凝剂的最大不同在于它的结构 中含有极性较大的官能团和(或)具有表面活性的官 能团,有时还要与表面活性剂或溶剂复配使用。 5.1 油溶性降粘剂的作用机理 油溶性降粘剂是一种兴起不久的原油流动性改 进剂,国内外的学者对其与原油的作用机理研究较 少,未见有成熟的理论见诸报道。但近年来降粘剂研 究的一个显著特点是在原油酯型分子骨架上引入具 一66一 有极性或表面活性的侧链,利用极性基团和表面活性 剂基团的空间效应和降低固液界面张力的能力提高 对蜡晶、胶质、沥青质的分散作用。表面活性剂基团 可产生分散作用,原因如下u : (1)降低表面张力 表面活性剂吸附于固一液界 面,降低了界面吉布斯自由能。 (2)位垒作用 表面活性剂吸附于固一液界面, 阻碍固体颗粒相互接近。吸附力越大,在热运动中越 能阻止由碰撞动能引起的颗粒聚结。 (3)电垒作用 大多是非离子型的高分子表面活 性剂,具有多个极性基团,这些极性基团包围固体颗 粒,使固体颗粒间互相排斥。 5.2油溶性降粘剂的类型【12J 油溶性降粘剂的品种很多,但基本上可归结为两 类:一类是缩合物型,如一类是不饱和 单体的均聚物或共聚物,典型聚合物有乙烯一醋酸乙 烯酯共聚物((甲基)丙烯酸高碳醇酯衍生物的 聚合物、马来酸酯的聚合物或不饱和酸酯与其它不饱 和单体的共聚物。 参考文献 [1] 秦冰,彭朴,景振华.日用化学品科学,2000,23(增刊1):129 [2]葛际红,张贵才,赵福麟.油田化学,1999,16(4):320—322 [3]王思敏,王积龙.石油规划设计,1996,2,23~26 [4]魏小明,刘喜民,王卫东,徐凤廷.精细石油化工,20:45~48 [5] 赵国玺.表面活性剂化学.北京:北京石油大学出版社,382—408 [6]黄敏,李芳田,史足华.油田化学,2000,17(2):137—139 [7]郑秀娟,刘东升,林茂森.特种油气藏,(3):49—53 [8]王克.油田化学,0(2):183~187 [9]熊崇翔译,石油炼制译丛,(9),43(1982) [10]吴本芳,郭金波.油气储运,22(2):1—6 [11]吴本芳.辽河油田降粘研究,华东理工大学硕士学位论文,2001 [12]周风山,吴瑾光.油田化学,2001,18(3):268~272 [13]沈钟,王果庭.胶体与表面化学.北京:化学工业出版社,普资讯
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