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稠油降粘剂的复配降粘效果评价

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稠油降粘剂 复配降粘 效果 评价
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稠油降粘剂的复配降粘效果评价马含悦 , 李春福( 西南石油大学油气藏地质及开发国家重点实验室 , 四川 成都 610500)摘 要 : 研究了不同温度 、单一和复配降粘剂对河南某油田稠油的降粘效果 。结果表明 , 稠油粘度随温度升高而降低 , 当温度高于 60 ℃时 , 粘度随温度升高而下降缓慢 , 之后粘度保持在较低水平基本不变 。实验确定的最佳配方为 : 量 0.5%, 10 用量 0.3%, 量 0.1%, 助剂 量 0.05%, 温度 40 ℃, 此时降粘率可达 98.5%以上 。关键词 : 降粘剂 ; 复配 ; 稠油 ; 正交试验il il 10500, of on of 0 ℃, as 10, 0. 5%, 0. 3%, 0. 1%,0.05%, 0 ℃. of 8.5%. 马含悦 ( 1987 - ) , 女 , 西南石油大学 2008 级在读硕士研究生 , 专业是材料物理与化学 。E - 63. , 指粘度高 , 相对密度大的原油 , 为便于其开采和运输 , 必须降低其粘度[ 1]。目前稠油降粘的主要方法有稠油物理降粘 , 包括掺稀油降粘和加热降粘 ; 稠油化学降粘 , 包括油溶性降粘剂降粘和表面活性剂降粘以及催化降粘 ; 稠油微生物降粘[ 2]。乳化降粘剂是使用水溶性好的表面活性剂配制而成的一定浓度的水溶液 , 它注入油井中 , 使原油分散于其中 , 从而显著降低乳化稠油粘度 , 达到顺利开采的目的[ 3 -5]。实验室常用工业化生产的降粘剂进行复配 , 优选出降粘效果好的配方 ,该方法经济高效 , 且使用广泛[ 6]。本文针对河南某油田高粘度 、组成复杂的稠油 , 进行稠油降粘剂的复配研究 , 优选出具有高的降粘效果的成分配比 , 以便于稠油的开采和输送 。1 实验部分1.1 主要实验仪器及药品旋转粘度计 1 型 , 上海吉昌地质仪有限公司 ; 电动搅拌器 ; 恒温水浴 。河南某油田稠油 , 经脱水脱气后使用 ; 正庚烷 , 甲苯 , 丁酮 ,十二烷基磺酸钠 ( , α - 烯烃磺酸盐 10 乳化剂 , 脂肪醇聚氧乙烯硫酸盐 ( 均为分析纯 , 成都科龙化工试剂厂 。1.2 稠油粘度与温度关系的实验在 250 杯中加入一定量的稠油 , 分别在 40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃恒温水浴中加热 1 h, 然后用 1 型旋转粘度计测定稠油的粘度 。1.3 降粘剂的配伍性选择 4 种降粘剂进行配伍性实验 , 研究其与地层水 、自来水等的配伍性 , 观察实验现象 。1.4 单一降粘剂的降粘效果在 250 杯中加入一定量的稠油 , 在 60 ℃ 恒温水浴中静置 1 h, 用 1 型旋转粘度剂测定其粘度 , 之后加入一定量的降粘剂 , 用电动搅拌器搅拌混合 , 使其乳化均匀 , 在 60 ℃下测定乳化液的粘度 。降粘效果评价方法如下 :μ =η0- η00%式中 : η0———稠油粘度ηe———O/W 型乳状液的粘度μ———降粘率1.5 复配降粘剂的降粘效果比较单一降粘剂的降粘效果 , 优选出 3 种备用降粘剂 。采用正交实验设计[ 7]选出复配型降粘剂的最佳配方 。1.6 助剂对复配降粘剂的优化在 250 杯中加入一定量的稠油和最佳配方的乳化剂 ,分别添加不同质量分数的氢氧化钠 , 在 40 ℃ 恒温水浴中静置1 h, 用 1 型旋转粘度计测定稠油粘度 。·171·2011 年 39 卷第 10 期 广州化工2 结果与讨论2.1 温度对稠油的降粘效果粘度随温度变化曲线如图 1 所示 。由图 1 可见 , 温度低于60 ℃时 , 稠油粘度随温度升高而急剧下降 ; 温度高于 60 ℃时 , 粘度随温度升高而缓慢下降 ; 在 70 ~ 80 ℃之间 , 由于稠油变为牛顿流体 , 其粘度保持在一个较低的水平 , 不会持续下降 。这也是热力法开采原油的依据之一 。图 1 稠油粘度 ( s) 与温度 ( ℃) 的关系2.2 降粘剂的配伍性观察发现其长时间存放不产生絮状沉淀物 , 且降粘剂与相关流体相溶并保持稳定 。这表明 4 种降粘剂与相关流体的配伍性良好 。2.3 单一降粘剂降粘效果单一表面活性剂降粘效果如表 1 所示 。由表 1 可知 , 加入降粘剂的稠油粘度明显比未加降粘剂的稠油小 , 降粘效果较好的为 10 和 1 4 种单一表面活性剂的降粘效果粘度 /( s) 降粘率 /% 265 80.12 753 54.8710 824.8 89.376.25 97.222.4 复配降粘剂的降粘效果根据正交试验法原理 , 将 P -10 和 用量 、温度分别作为 4 因素 ( A、B、C、D) , 每个因素对应 3 个水平进行正交试验 , 所得结果见表 2。由表 2 可知 , 各因素对降粘剂影响的大小顺序为 : D > A > C > B, 降粘剂的最佳配方为 : 量 0. 5%,10 用量 0.3%, 量 0.1%, 温度 40 ℃。此时降粘率可达 97%。表 2 正交试验结果与分析因素 A/% B/% C/% D/℃ 降粘率 /%1 0.1 0.1 0.1 40 97.502 0.1 0.3 0.3 60 96.303 0.1 0.5 0.5 80 88.55续表4 0.3 0.1 0.3 80 89.025 0.3 0.3 0.5 40 98.956 0.3 0.5 0.1 60 98.567 0.5 0.1 0.5 60 98.258 0.5 0.3 0.1 80 97.029 0.5 0.5 0.3 40 98.13Ⅰ 94.12 94.92 97.69 98.19Ⅱ 95.51 97.42 94.48 97.7Ⅲ 97.8 95.08 95.25 91.53极差 R 3.68 2.5 3.21 6.66主次顺序 D > A > C > 助剂含量对复配降粘剂降粘效果的影响助剂 量与降粘率的关系如图 2 所示 。当碱含量小于 0.05%时 , 降粘率随着碱含量增大而明显增大 ; 当碱含量大于0.05%时 , 降粘率几乎不变 。这是因为稠油通常具有一定量的有机酸 , 这些有机酸被碱中和后就地形成了表面活性剂 , 从而降低稠油粘度 。而当碱继续增加用量时 , 稠油中的有机酸已被碱中和完全 , 所以不再产生表面活性剂 , 降粘率因此稳定在一个值基本不变 。所以 , 碱含量的最佳用量为 0. 05%, 此时复配降粘剂的降粘率达 98.5%以上 。图 2 助剂 量与降粘率的关系3 结 论( 1) 4 种单一降粘剂与相关流体的配伍性良好 , 相同条件下的降粘效果为 : 10 > 2) 由实验可得 , 河南某油田稠油当温度低于 60 ℃时 , 其粘度随温度升高而急剧下降 ; 温度高于 60 ℃时 , 粘度随温度升高而缓慢下降 ; 在 70 ~ 80 ℃之间 , 其粘度保持在较低水平基本不变 。( 3) 由于各组分之间的协同效应 , 复配降粘剂比单一降粘剂的降粘率高 , 实验得出的最佳配方为 : 量 0. 5%, 10用量 0. 3%, 量 0. 1%, 助剂 量 0. 05%, 温度40 ℃, 此时降粘率可达 98.5%以上 。( 下转第 183 页 )·271· 广州化工 2011 年 39 卷第 10 期1.3 采用灵活多样的教学方法首先要上好绪论课 , 通过对化学史和学科前沿知识的介绍 ,增强学生对所学课程的兴趣 。其次 , 对于刚进入大学的学生 , 对于大学学习生活还需要一段时间来适应 。所以前两章的讲述一定要把握好授课进度 , 同时加强训练 , 让学生能及时消化所学知识 。如果一味赶进度 , 很可能让刚上大学的学生一时适应不了 ,产生挫败感 , 从而产生排斥心理 。另外 , 对于难点部分 , 可以将板书与多媒体相结合 。无机及分析化学中的原子结构和分子结构这一部分 , 原子轨道比较抽象 , 利用多媒体技术中不同颜色 , 动画和立体效果 ,有利于学生更好的理解课本内容 。另外 , 对于这一部分内容 , 学生普遍感觉接受起来比较困难 , 而感觉困难的部分是物理方面的知识 , 而这部分知识在化学上的落脚点 , 即四个量子数及基态原子核外电子排布学生掌握起来反而不难 。对于这一部分内容的处理 , 我们借鉴了史启祯老师的处理方法 。玻尔以波的微粒性为基础 , 建立了他的氢原子模型 ; 薛定谔则以微粒波动性为基础 , 建立起原子的波动力学模型 。可以这样说 : 波粒二象性是解决原子结构问题的 “总开关 ”。我们将这一部分内容结合化学史给学生介绍 , 取得了较好的效果 。2 无机及分析化学实验课的改革与实践2.1 精选实验内容 , 开发新的实验项目无机及分析化学实验单独设课 , 学时为 48。实验项目的选择上尽量减少验证性实验的数目 , 多开设综合性实验 。开设的实验项目主要有 : ( 1) 分析天平的使用 ; ( 2) 酸碱标准溶液的配制和标定 ; ( 3) p 区重要金属与非金属化合物的性质 ; ( 4) d 区及 ( 5) 混合碱的组成及含量测定 ( 双指示剂法 ) ; ( 6) 蛋壳中 g 总量的测定 ; ( 7) 邻二氮菲分光光度法测定微量铁 ; ( 8) 石灰石中钙 、镁含量的测定 ; ( 9) 高锰酸钾溶液的配制和标定 ; ( 10) 用废旧易拉罐制备明矾 ; ( 11) 三草酸合铁 ( Ⅲ) 酸钾的制备 、组成测定及表征 ; ( 12) 阴 、阳离子分离及鉴定 ; ( 13) 去离子水的制备 。实践证明 , 学生对综合性实验的兴趣普遍较高 。2.2 改进实验课程的教学方法预习是做好实验的前提条件 。我们要求学生必须预习 , 这种预习不只是将讲义上的实验原理和步骤抄一遍 , 而是要求学生在预习的时候带着问题 , 并查阅资料回答实验的思考题 。在学生动手之前 , 老师对整个实验进行讲解 , 讲解过程采取启发式和提问式教学 , 对于积极回答问题的学生及时鼓励表扬 , 这有利于增强学生对实验的兴趣 , 并增强实验成功的愉悦感[ 6 -10]。2.3 注意实验课和理论课进度一致在课程安排上 , 尽量让理论课在实验课前面 , 改变以往理论课和实验课各自为阵 、相互脱离的状况 , 使理论和实践紧密结合在一起 。这样做的结果使得学生在了解理论的基础上 , 更好的理解实验的内容 , 做起实验来更加得心应手 。2.4 建立更加合理的考核制度实验成绩计算方法为 : 平时成绩 70%, 考试成绩 30%。其中平时成绩包括实验预习 、实验操作 、实验态度 、实验报告四项 。考试成绩包括理论知识和操作两部分 。在实验考核之前两周 ,实验室向学生开放 , 学生可以对以前所做的实验进行复习 。操作考试设计多个题目 , 学生现场抽题 , 并且在规定时间内完成 ,老师根据学生操作情况和数据处理给出考核成绩 。考核方式的改进 , 激发了学生对实验课的兴趣 , 学生们都能在实验前认真预习 , 上课时认真听老师讲解 , 动手操作时更加认真 , 培养了学时严谨的科学态度 , 显著提高学生的实验操作技能 。3 结 语这两年来 , 我们在无机及分析化学教学实践中 , 针对学时减少和制药工程专业的特点进行性了一些探索和尝试 , 有一定的收获 , 但是我们深知 , 该课程的教学任务艰巨 , 在目前强调学生主体地位和创新型人才培养和教育的大环境下 , 今后我们还需要不断努力和探索 。参考文献[ 1] 张秋霞 , 吴仁艳 . 化工类基础课程 《无机及分析化学 》教学方案设计[ J] . 金华职业技术学院学报 , 2010, 10( 3) : 19 -22.[ 2] 李玲 , 商少明 , 方云 . 在无机及分析化学教学中渗透化学史教育[ J] . 江南大学学报 : 教育科学版 , 2009, 29( 3) : 293 -296.[ 3] 钟国清 . 无机及分析化学课程改革的实践与思考 [ J] . 化工高等教育 , 2007( 5) : 11 -14.[ 4] 高世萍 , 翟滨 , 于长顺 , 等 . 无机及分析化学实验改革的研究与思考[ J] . 实验室科学 , 2006( 3) : 42 -43.[ 5] 罗艺萍 . 谈无机及分析化学理论课教学改革的体会 [ J] . 思茅师范高等专科学校学报 , 2010, 26( 3) : 112 -114.[ 6] 芮光伟 , 蒋珍菊 , 岳松 . 无机及分析化学课程改革与实践 [ J] . 高等教育研究 , 2007( 3) : 75 -76.[ 7] 林璜 , 丛修杰 , 姜润田 , 等 . 无机及分析化学实验课改革初探 [ J] . 中山大学学报论丛 , 2003, 23( 1) : 148 -150.[ 8] 王万慧 , 胡骥 . 青年教师提高无机及分析化学教学质量的研究 [ J] .广州化工 , 2010, 38( 3) : 208 -209.[ 9] 江文世 . 对无机及分析化学的创新教学的思考 [ J] . 西昌农业高等专科学校学报 , 2002, 16( 4) : 151 -152.[ 10] 察冬梅 , 柳畅先 , 沈静茹 . 浅谈无机及分析化学教学心得 [ J] . 科技资讯 , 2009( 4) :檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵210 -212.( 上接第 172 页 )参考文献[ 1] 吴本芳 , 郭金波 . 原油乳化降粘研究进展 [ J] . 洛阳师范学院院报 ,2002( 5) : 47.[ 2] 易绍金 , 邓勇 . 产表面活性剂菌在稠油乳化降粘剂中的实验研究[ J] . 石油与天然气化工 , 2009, 37( 1) : 59.[ 3] Q. 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