一种水溶性稠油降黏剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及稠油降黏开采技术领域，具体涉及一种水溶性稠油降黏剂及其制备方法和应用。

背景技术：

亚砜及砜在农药与医药领域内具有较高的应用价值，作为脱硫过程中的中间体，可通过原油催化氧化脱硫、除硫基杂质而获得。将硫醚氧化得多砜类有机物的方法已经非常成熟。在稠油降黏领域的研究中，通过设计一种可用于稠油地下原位改质的水溶性催化氧化体系，在地层油藏中通过低温催化氧化进行稠油降黏反应，地下原位获得亚砜及砜产物，实现高效降黏。

稠油黏度高、凝点高以及在地层中流动性差等特点，导致其难以采用常规方法进行有效开采。目前，稠油开采技术主要包括冷采技术、热采技术以及冷采与热采相结合的复合开采技。而在这些开采技术当中，以注蒸汽为主的热采技术应用最为广泛。

为了保证注空气采油过程中的安全性和提高采油过程的经济性,西南石油大学课题组于2002年提出了稠油油藏注空气低温催化氧化采油技术，该技术是在油藏条件下注气开采稠油的过程中，注入合适的催化剂，提高原油低温氧化速率，使耗氧增加并放热，同时形成烟道气或氮气辅助外注高干度蒸汽提高稠油采收率，具有有效提高底层能量、环境友好、成本低和热利用率高等特点。但是，稠油注空气低温催化氧化技术的安全性问题一直是学术界关注的焦点，尤其是生产井的安全，必须保证当空气突破时，采出气中o2的浓度低于爆炸的安全阈值(5％)。为此，目前趋势是将氧化源o2替换成有机过氧化氢化合物、h2o2、kio4、naio4等，在加入或者不加入溶剂的条件下，辅以催化剂进行降黏。但仍然存在降黏率低降黏时间长的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种水溶性稠油降黏剂及其制备方法和应用，解决现有技术中降黏率低降黏时间长的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种水溶性稠油降黏剂及其制备方法和应用。

本发明提出一种水溶性稠油降黏剂，按照质量百分比计算，包括游离氮杂卡宾5-10wt％，十二烷基苯磺酸钴1-2wt％，氧化剂15-30wt％，供氢剂1-5wt％，碱1-2wt％，乳化剂0.5-1wt％，其余为溶剂，共计100％。

进一步地，所述氧化剂为叔丁基过氧化氢。

进一步地，所述供氢剂为甲醇。

进一步地，所述碱为氢氧化钠。

进一步地，所述溶剂为苯。

进一步地，所述乳化剂为吐温20和司班20中的一种或者两种。

进一步地，还包括磷酸二氢钠1-5％。

本发明还提出一种上述水溶性稠油降黏剂的制备方法，包括以下步骤：将十二烷基苯磺酸钴与溶剂混合，之后加入氧化剂和供氢剂混合，之后继续加入碱和乳化剂混合，之后加入游离氮杂卡宾混合得到所述水溶性稠油降黏剂。

进一步地，在25-40℃下将所述十二烷基苯磺酸钴与所述溶剂混合。

此外，本发明还提出一种上述水溶性稠油降黏剂或者上述制备方法制备得到的水溶性稠油降黏剂在处理稠油中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：少量的乳化剂能够实现稠油的部分降解析出金属离子，少量的十二烷基苯磺酸钴具有表面活性基团，能够有效增强沥青质粒子之间的相互排斥作用，提高沥青质粒子之间的排斥力和抗团聚力，提高稠油的流动性，进而有利于游离氮杂卡宾进入稠油中与稠油中的金属离子络合，在其他组分的配合下能够有效提高稠油的降黏率并且加快了降黏速度，降黏12h，降黏率高达90％以上。

附图说明

图1是本发明游离氮杂卡宾的化学结构鉴定核磁共振氢谱图；

图2是本发明实施例降黏前后的稠油的ft-ir谱图。

具体实施方式

本具体实施方式提供了一种水溶性稠油降黏剂，按照质量百分比计算，包括游离氮杂卡宾5-10wt％，十二烷基苯磺酸钴1-2wt％，氧化剂15-30wt％，供氢剂1-5wt％，碱1-2wt％，乳化剂0.5-1wt％，其余为溶剂，共计100％。

进一步地，本具体实施方式中，所述氧化剂为叔丁基过氧化氢，所述供氢剂为甲醇，所述碱为氢氧化钠，所述溶剂为苯，所述乳化剂为吐温20和司班20中的一种或者两种。

在某些优选的实施例中，所述水溶性稠油降黏剂还包括磷酸二氢钠1-5wt％。磷酸二氢钠能够提供质子，稳定降黏的进行，从而提高降黏效果。

本具体实施方式还包括一种上述水溶性稠油降黏剂的制备方法，包括以下步骤：在25-40℃下将十二烷基苯磺酸钴与溶剂混合，之后加入氧化剂和供氢剂混合，之后继续加入碱和乳化剂混合，之后加入游离氮卡宾混合得到所述水溶性稠油降黏剂。

本具体实施方式还包括一种上述水溶性稠油降黏剂或者上述制备方法制备得到的水溶性稠油降黏剂在处理稠油中的应用。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，下述实施例中的游离氮杂卡宾由以下步骤制得：

将2,6二异丙基苯胺与40％乙二醛、甲酸加入无水乙醇中反应2d，过滤，用冷甲醇洗涤后得到所述二氮杂丁二烯；其中，所述2,6-二异丙基苯胺与所述乙二醛的摩尔比为2:1；二氮杂丁二烯的产率为89.2％；

将多聚甲醛、hcl(4mindioxane)在30℃下搅拌12h，之后加入二氮杂丁二烯和和thf的混合物中，并在室温下继续搅拌反应4h，经过滤洗涤得到所述1,3-双(2,6-二异丙基-1-苯基)咪唑鎓氯化物；所述二氮杂丁二烯、所述多聚甲醛和所述hcl的摩尔比为1:1:1；1,3-双(2,6-二异丙基-1-苯基)咪唑鎓氯化物的产率为88.4％；

将1,3-双(2,6-二异丙基-1-苯基)咪唑鎓氯化物、叔丁醇钾按照摩尔比1:1混合加入第一有机溶剂thf中，室温下搅拌反应4h，经乙酸乙酯萃取、干燥、纯化得到所述游离氮杂卡宾；游离氮杂卡宾的产率为66.7％；图1中，游离氮杂卡宾1h-nmr(400mhz,c6d6):d1.13(d,j＝9.2hz,12h,ch(ch3)2),1.23(d,j＝9.2hz,12h,ch(ch3)2),2.91(sep,j＝9.2hz,4h,ch(ch3)2),6.57(s,2h,nch),7.11(m,4h,m-c6h3),7.22(m,2h,p-c6h3)。

游离氮杂卡宾的结构式如下：

实施例1

本实施例提出一种水溶性稠油降黏剂，按照质量百分比计算，包括游离氮杂卡宾5wt％，十二烷基苯磺酸钴2wt％，氧化剂叔丁基过氧化氢30wt％，供氢剂甲醇3wt％，碱氢氧化钠1wt％，乳化剂吐温201wt％，其余为溶剂苯，共计100％。

本实施例的水溶性稠油降黏剂由以下步骤制得：

在25℃下将十二烷基苯磺酸钴与溶剂混合，之后加入氧化剂和供氢剂混合，之后继续加入碱和乳化剂混合，之后加入游离氮杂卡宾混合得到所述水溶性稠油降黏剂。

实施例2

本实施例提出一种水溶性稠油降黏剂，按照质量百分比计算，游离氮杂卡宾8wt％，十二烷基苯磺酸钴1wt％，氧化剂叔丁基过氧化氢20wt％，供氢剂甲醇5wt％，碱2wt％，乳化剂司班200.5wt％，其余为溶剂苯，共计100％。

本实施例的水溶性稠油降黏剂由以下步骤制得：

在30℃下将十二烷基苯磺酸钴与溶剂混合，之后加入氧化剂和供氢剂混合，之后继续加入碱和乳化剂混合，之后加入游离氮卡宾混合得到所述水溶性稠油降黏剂。

实施例3

本实施例提出一种水溶性稠油降黏剂，按照质量百分比计算，游离氮杂卡宾10wt％，十二烷基苯磺酸钴1wt％，氧化剂叔丁基过氧化氢15wt％，供氢剂甲醇1wt％，碱氢氧化钠1.5wt％，乳化剂吐温200.8wt％，其余为溶剂苯，共计100％。

本实施例的水溶性稠油降黏剂由以下步骤制得：

在30℃下将十二烷基苯磺酸钴与溶剂混合，之后加入氧化剂和供氢剂混合，之后继续加入碱和乳化剂混合，之后加入游离氮杂卡宾混合得到所述水溶性稠油降黏剂。

实施例4

本实施例提出一种水溶性稠油降黏剂，按照质量百分比计算，游离氮杂卡宾6wt％，十二烷基苯磺酸钴1.5wt％，氧化剂叔丁基过氧化氢20wt％，供氢剂甲醇3wt％，碱氢氧化钠1.5wt％，乳化剂司班200.8wt％，其余为溶剂苯，共计100％。

本实施例的水溶性稠油降黏剂由以下步骤制得：

在40℃下将十二烷基苯磺酸钴与溶剂混合，之后加入氧化剂和供氢剂混合，之后继续加入碱和乳化剂混合，之后加入游离氮卡宾混合得到所述水溶性稠油降黏剂。

实施例5

本实施例提出一种水溶性稠油降黏剂，按照质量百分比计算，包括游离氮杂卡宾5wt％，十二烷基苯磺酸钴2wt％，氧化剂叔丁基过氧化氢30wt％，供氢剂甲醇3wt％，碱氢氧化钠1wt％，乳化剂吐温201wt％，磷酸二氢钠3wt％，其余为溶剂苯，共计100％。

本实施例的水溶性稠油降黏剂由以下步骤制得：

在25℃下将十二烷基苯磺酸钴与溶剂混合，之后加入氧化剂和供氢剂混合，之后继续加入碱和乳化剂混合，之后加入游离氮卡宾混合得到所述水溶性稠油降黏剂。

实施例6

本实施例提出一种水溶性稠油降黏剂，按照质量百分比计算，包括游离氮杂卡宾8wt％，十二烷基苯磺酸钴1wt％，氧化剂叔丁基过氧化氢20wt％，供氢剂甲醇5wt％，碱氢氧化钠2wt％，乳化剂吐温200.5wt％，磷酸二氢钠1wt％，其余为溶剂苯，共计100％。

本实施例的水溶性稠油降黏剂由以下步骤制得：

在25℃下将十二烷基苯磺酸钴与溶剂混合，之后加入氧化剂和供氢剂混合，之后继续加入碱和乳化剂混合，之后加入游离氮卡宾混合得到所述水溶性稠油降黏剂。

实施例7

本实施例提出一种水溶性稠油降黏剂，按照质量百分比计算，包括游离氮杂卡宾10wt％，十二烷基苯磺酸钴1wt％，氧化剂叔丁基过氧化氢15wt％，供氢剂甲醇3wt％，碱氢氧化钠1wt％，乳化剂吐温201wt％，磷酸二氢钠5wt％，其余为溶剂苯，共计100％。

本实施例的水溶性稠油降黏剂由以下步骤制得：

在25℃下将十二烷基苯磺酸钴与溶剂混合，之后加入氧化剂和供氢剂混合，之后继续加入碱和乳化剂混合，之后加入游离氮卡宾混合得到所述水溶性稠油降黏剂。

对比例1

本对比例的水溶性稠油降黏剂与实施例1的区别在于：不含游离氮杂卡宾，具体地，包括十二烷基苯磺酸钴2wt％，氧化剂叔丁基过氧化氢30wt％，供氢剂甲醇3wt％，碱氢氧化钠1wt％，乳化剂吐温201wt％，其余为溶剂苯，共计100％。

对比例2

本对比例的水溶性稠油降黏剂与实施例1的区别在于：不含十二烷基苯磺酸钴，具体地，包括游离氮杂卡宾5wt％，氧化剂叔丁基过氧化氢30wt％，供氢剂甲醇3wt％，碱氢氧化钠1wt％，乳化剂吐温201wt％，其余为溶剂苯，共计100％。

对比例3

本对比例的水溶性稠油降黏剂与实施例5的区别在于：不含游离氮杂卡宾，具体地，包括十二烷基苯磺酸钴2wt％，氧化剂叔丁基过氧化氢30wt％，供氢剂甲醇3wt％，碱氢氧化钠1wt％，乳化剂吐温201wt％，磷酸二氢钠3wt％，其余为溶剂苯，共计100％。

应用例

将实施例1-7及对比例1-3提出的水溶性稠油降黏剂用于处理开采自吐哈的稠油为反应物(50℃下，黏度为95650mpa·s)；具体地，先将稠油与水按照质量比7:3混合，之后按照水溶性稠油降黏剂的添加量为所述稠油质量的1.0％向稠油中加入所述水溶性稠油降黏剂并在60℃下进行降黏，检测并获取降黏6h、9h和12h的降黏率。

测定稠油的黏度值，评价催化剂的催化性能。降黏率计算公式为δη(％)＝((η0-η)/η0)×100％，η0和η分别指代反应前和反应后的油样黏度，单位为mpa·s；降黏结果如表1所示。

表1实施例1-7及对比例1-3不同时间下对稠油的降黏结果

从表1可以看出，经过12h的降黏，实施例1-7的降粘率高达90％以上，另外，加入磷酸二氢钠的实施例5-7的降黏效果略好，而对比例1因为缺少游离氮杂卡宾，降黏率较低，对比例2因为缺少十二烷基苯磺酸钴，降粘率也明显偏低，对比例3相比对比例1多了磷酸二氢钠，降黏效果比对比例1略好，说明本申请中水溶性稠油降黏剂的降黏效果是各组分配合实现。

另外可在催化氧化降黏后的稠油中经检测表征，结合图2，降黏后的稠油在925-1135cm^-1处存在宽吸收峰，具体地，1165、1120cm^-1处的峰归属于砜中的so2伸缩振动，1072、1032cm^-1处的峰归属于亚砜的s＝o伸缩振动，说明降黏获得了亚砜及砜，降黏效果显著。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。