一种高凝点原油用四元共聚物类降凝剂及其制备方法与流程

1.本技术涉及一种高凝点原油用四元共聚物类降凝剂及其制备方法，属于油田化学品技术领域。


背景技术：

2.高凝原油由复杂烃类混合组成，含蜡量较高，在常温下便会凝固，堵塞油井管道及采油设备，给原油的开采和输送造成了很大的影响。目前，主要采用加热输送工艺，这种输送方法具有燃料消耗多、允许的数量范围变化小等缺点。从降低能耗和生产成本、提高管道运行的安全性角度考虑，向高凝原油中添加化学降凝剂，是实现高凝原油常温乃至低温输送最简单和最有效的方法。
3.现有商用的降凝剂对高凝点原油的降凝效果较差，因此研制用于高凝原油的降凝剂，使高凝原油在常温乃至低温下依旧保持较好的流动性，是解决井筒结蜡严重、堵塞卡钻等问题的关键。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本技术提供了一种高凝点原油用四元共聚物类降凝剂及其制备方法和应用，该高凝点原油用四元共聚物类降凝剂的第一物质和第二物质协同作用，降低了高凝点原油的凝点和黏度，提高了高凝点原油的低温流动性，使得高凝点原油便于开采和运输。
5.根据本技术的一个方面，提供了一种高凝点原油用四元共聚物类降凝剂，其由第一物质和第二物质组成；
6.所述第一物质为由改性蒙脱土与甲基丙烯酸十八脂、马来酸酐、聚乙二醇和丙烯酰胺的四种单体共聚组成的纳米改性蒙脱土复合材料；
7.所述第二物质为由甲基丙烯酸十八脂
‑
马来酸酐
‑
丙烯酰胺三元共聚物经醇解组成的醇解型三元共聚物。
8.优选的，按重量比计，所述第一物质和第二物质的重量比为1：(1.5～3)。
9.优选的，所述第一物质中单体甲基丙烯酸十八脂、马来酸酐、聚乙二醇和丙烯酰胺的摩尔比为(2～3)：1：(1～2)：(1～2)。
10.优选的，所述第二物质中单体甲基丙烯酸十八脂、马来酸酐和丙烯酰胺的摩尔比为(3～4)：1：(1～2)。
11.优选的，所述改性蒙脱土的尺寸为200～300nm。
12.根据本技术的另一个方面，提供了一种高凝点原油用四元共聚物类降凝剂的制备方法，其包括如下步骤：
13.将第一物质和第二物质加入二甲苯中，超声分散均匀后，制得高凝点原油用四元共聚物类降凝剂。
14.优选的，所述第一物质包括以下制备步骤：
15.将改性蒙脱土加入无水乙醇中，不断搅拌直至改性蒙脱土均匀分散于无水乙醇中，再加入单体甲基丙烯酸十八脂、马来酸酐、聚乙二醇和丙烯酰胺，在氮气的保护氛围下，在65～75℃的温度下保温10min，加入偶氮二异丁腈，反应6～8小时，离心、洗涤、干燥，制得第一物质。
16.优选的，所述改性蒙脱土包括以下制备步骤：
17.将蒙脱土与纯水混合，制备成5％～8％的悬浊液，加热到65℃；
18.在不断搅拌的条件下，将十二烷基苯磺酸盐的水溶液加入到所述悬浊液中，反应7～8小时，冷却静置，离心、洗涤、干燥，研磨成粉末，制得改性蒙脱土。
19.优选的，所述第二物质包括以下制备步骤：
20.在单体甲基丙烯酸十八脂、马来酸酐和丙烯酰胺的混合物中，加入偶氮二异丁腈，在氮气的保护下，在60～70℃的温度下，进行聚合反应，反应5～6小时，得甲基丙烯酸十八脂
‑
马来酸酐
‑
丙烯酰胺三元共聚物；
21.将所述甲基丙烯酸十八脂
‑
马来酸酐
‑
丙烯酰胺三元共聚物与高碳醇混合，以对甲苯磺酸为催化剂，在100～110℃的温度下进行醇解反应，反应4～5小时，反应完成后，冷却至室温，离心、洗涤、干燥，制得第二物质；
22.所述高碳醇选自高碳十二醇、高碳十四醇、高碳十六醇和高碳十八醇中的一种；
23.所述甲基丙烯酸十八脂
‑
马来酸酐
‑
丙烯酰胺三元共聚物与所述高碳醇的摩尔比为1：(1～2)。
24.根据本技术的又一个方面，提供了一种上述的高凝点原油用四元共聚物类降凝剂或经上述制备方法制备的高凝原油用四元共聚物类降凝剂在高凝点原油中的应用。
25.本技术的有益效果包括但不限于：
26.1.本技术的高凝点原油用四元共聚物类降凝剂，第一物质和第二物质协同作用，降低了高凝点原油的凝点和黏度，提高了高凝点原油的低温流动性，使得高凝点原油便于开采和运输。
27.2.本技术的高凝点原油用四元共聚物类降凝剂，长链分子可以与高凝原油中的蜡晶作用，极性基团与高凝原油中的胶质、沥青质作用，同时起到降凝降黏的效果。
28.3.本技术的高凝点原油用四元共聚物类降凝剂的制备方法，第一物质和第二物质的制备工艺简单，便于操作，有利于推广使用。
具体实施方式
29.下面结合实施例详述本技术，但本技术并不局限于这些实施例。
30.如无特别说明，本技术的实施例中的原料和催化剂均通过商业途径购买。
31.实施例1
32.高凝点原油用四元共聚物类降凝剂的制备方法，包括以下制备步骤：
33.将第一物质和第二物质加入二甲苯中，超声分散均匀后，制得高凝点原油用四元共聚物类降凝剂；
34.第一物质和第二物质的重量比为1：(1.5～3)。
35.其中，第一物质为由改性蒙脱土与甲基丙烯酸十八脂、马来酸酐、聚乙二醇和丙烯酰胺的四种单体共聚组成的纳米改性蒙脱土复合材料；
36.第一物质的制备包括以下步骤：
37.将改性蒙脱土加入无水乙醇中，不断搅拌直至改性蒙脱土均匀分散于无水乙醇中，再加入单体甲基丙烯酸十八脂、马来酸酐、聚乙二醇和丙烯酰胺，在氮气的保护氛围下，在65～75℃的温度下保温10min，加入偶氮二异丁腈，反应6～8小时，离心、洗涤、干燥，制得第一物质；
38.第一物质中单体甲基丙烯酸十八脂、马来酸酐、聚乙二醇和丙烯酰胺的摩尔比为(2～3)：1：(1～2)：(1～2)；
39.偶氮二异丁腈的使用量为甲基丙烯酸十八脂、马来酸酐、聚乙二醇和丙烯酰胺的0.5％；
40.改性蒙脱土的制备包括以下步骤：
41.将蒙脱土与纯水混合，制备成5％～8％的悬浊液，加热到65℃；
42.在不断搅拌的条件下，将十二烷基苯磺酸盐的水溶液加入到所述悬浊液中，反应7～8小时，冷却静置，离心、洗涤、干燥，研磨成粉末，制得改性蒙脱土；
43.改性蒙脱土的尺寸为200～300nm。
44.第二物质为由醇解型甲基丙烯酸十八脂
‑
马来酸酐
‑
丙烯酰胺三元共聚物组成的醇解型三元共聚物；
45.第二物质包括以下制备步骤：
46.在单体甲基丙烯酸十八脂、马来酸酐和丙烯酰胺的混合物中，加入偶氮二异丁腈，在氮气的保护下，在60～70℃的温度下，进行聚合反应，反应5～6小时，得甲基丙烯酸十八脂
‑
马来酸酐
‑
丙烯酰胺三元共聚物；
47.将上述甲基丙烯酸十八脂
‑
马来酸酐
‑
丙烯酰胺三元共聚物与高碳醇混合，以对甲苯磺酸为催化剂，在100～110℃的温度下进行醇解反应，反应4～5小时，反应完成后，冷却至室温，离心、洗涤、干燥，制得第二物质；
48.在制备甲基丙烯酸十八脂
‑
马来酸酐
‑
丙烯酰胺三元共聚物时，第二物质中单体甲基丙烯酸十八脂、马来酸酐和丙烯酰胺的摩尔比为(3～4)：1：(1～2)；偶氮二异丁腈的使用量为甲基丙烯酸十八脂、马来酸酐和丙烯酰胺的混合物的总摩尔数的0.5％；
49.在制备醇解型甲基丙烯酸十八脂
‑
马来酸酐
‑
丙烯酰胺三元共聚物时，甲基丙烯酸十八脂
‑
马来酸酐
‑
丙烯酰胺三元共聚物与高碳醇的摩尔比为1：(1～2)；高碳醇选自高碳十二醇、高碳十四醇、高碳十六醇和高碳十八醇中的一种。
50.具体的实施条件如下：
51.表1实施例与对比例的实施条件
[0052][0053][0054]
实施例2表征
[0055]
本实施例中采用高凝点原油作为实验用油，该实验用油的含蜡量为30％，凝点为45℃，胶质沥青质含量为10％～15％，黏度为900～1400mpa
·
s，原油降凝剂的凝点按照gb/t 510
‑
1983的标准进行检测。
[0056]
本实施例中黏度是测量高凝点原油用四元共聚物类降凝剂在60℃下的黏度值。
[0057]
表2高凝点原油用四元共聚物类降凝剂的性能测试结果
[0058]
样品编号凝点/℃降幅/℃黏度mpa
·
s124214802222341031530240420253505232243062124390
719263008172826091827280对比例12520550对比例23213640对比例33015600对比例43114610对比例53114630
[0059]
第一物质与第二物质的质量比为1:2.5时，降凝降黏效果最好。随着第二物质的含量增加，降凝效果先增加后降低，这是因为该复配体系中，形成的降凝剂结构具有足够长的碳链结构，极性官能团的含量适当，降凝效果较好，当第二物质的含量较低或较高时，体系中的极性分子会因含量低或高而产生交联作用导致降凝效果降低。
[0060]
蒙脱土是一种粒子为纳米尺寸的片层状硅酸盐矿物，经过表面活性剂有机改性后，晶体结构的层间距变大，粒子也由亲水性变为疏水性，利于在层间引入有机物，因此改性后的纳米蒙脱土也具有一定的降凝降黏作用；当在纳米改性的蒙脱土的表面或层间引入长链分子时，其中的极性基团可以与高凝原油中的胶质、沥青质相互作用，与胶质、沥青质形成氢键，阻碍胶质、沥青质团聚，起到了降凝降黏的作用。
[0061]
第一物质与醇解型的甲基丙烯酸十八脂
‑
马来酸酐
‑
丙烯酰胺三元共聚物复配，相较于第一物质与非醇解型的甲基丙烯酸十八脂
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马来酸酐
‑
丙烯酰胺三元共聚物复配，降凝和降粘效果均显著增加，这是由于醇解型的甲基丙烯酸十八脂
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马来酸酐
‑
丙烯酰胺三元共聚物中极性基团的含量增加，极性作用增强，使得蜡晶分子不易相互缠绕形成大分子，而且极性基团可以与胶质、沥青质形成氢键，因此降凝降黏作用增强；纳米改性蒙脱土与甲基丙烯酸十八脂、马来酸酐、聚乙二醇和丙烯酰胺的四种单体共聚组成的第一物质，由于纳米蒙脱土的小尺寸效应和特殊的成核效应，可以作为石蜡结晶的成核点，阻碍石蜡结晶成较大的蜡块，在蒙脱土层间引入强极性基团，强极性基团可以与高凝点原油中的胶质、沥青质作用形成氢键，阻碍胶质沥青质形成三维网状结构。第一物质和第二物质协同作用，降低了高凝点原油的凝点和黏度，提高了高凝点原油的低温流动性，使得高凝点原油便于开采和运输。
[0062]
以上所述，仅为本技术的实施例而已，本技术的保护范围并不受这些具体实施例的限制，而是由本技术的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。