本发明涉及一种稠油开采、输送过程中使用的分散剂，具体涉及一种高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂。
背景技术：
：稠油资源储量在世界油气资源总储量中占有较大的比重。随着对石油资源开采技术的不断提高，以及轻质原油资源的不断枯竭，高含蜡稠油资源越来越引起石油工作者的高度重视。因此如何对高含蜡稠油进行开采利用，使之成为可动用能源储量，成为了石油界一直在探究的难题。在原油中添加少量降凝剂以改善含蜡稠油的低温流动性能是目前普遍采用的行之有效的方法。但是由于地层原油组成复杂，很多油藏均面临高盐、高含蜡、高沥青质等问题。沥青质是石油组分中最重、极性最强的组分。沥青质之间存在很多作用力，如芳香核之间的π-π作用、杂原子之间的酸碱作用、氢键作用、金属元素之间的电荷转移作用等。由于这些作用力的存在，沥青质有强烈的自缔合倾向。原油开采过程中沥青质沉积会堵塞油层孔喉、油井和管道，使岩石表面润湿性反转，造成储层伤害使采收率降低；运输过程中沥青质沉积会引起换热器堵塞、催化剂失活等问题。ZL201110196690.9“沥青质沉积物分散剂”提出了一种可以清除井筒中堵塞沉积物，分散近井地带沥青质的分散剂。该分散剂含有50～90％的酮，5～45％的沥青质分散剂，其余为溶剂。该分散剂具有沥青质沉积物溶解率高，加剂量小等特点。上述技术只针对某一种原油的沥青质组分分散效果较好，可以达到40％以上，但是对其他原油沥青质的分散效果不佳，普适性较差。蜡晶分散助剂是一类兼有油溶性的烷烃支链和较强极性基团的低分子化合物。目前主要与降凝剂复配使用，应用于降低柴油冷滤点，表现出良好的协同效应。降凝剂作用机理还不完全清楚，一般的理论认为，一些降凝剂采用吸附机理，有一些则采用共晶机理，蜡晶分散剂就是以吸附理论为依据合成的一类降凝剂。专利ZL201310556318.3“一种应用于三次采油油井的微乳液重质蜡晶乳化分散剂”提供了一种应用于三次采油油井的微乳液重质蜡晶乳化分散剂，用于解决聚驱及粘度大的较稠油井结蜡严重导致采油井回压高、热洗周期短影响产油量的问题。该分散剂对原油中较长分子链或高碳数的蜡质沥青胶质沉积物具有清除和预防沉积的双效作用，大幅度降低凝油粘壁量。但是该分散剂作用于蜡晶的原理是将原油乳化，原油输运到目的地后还需要进行破乳脱水，需要增加破乳工序，而且需要增加对破乳后废水的处理费用。目前针对高含蜡稠油的蜡晶、沥青质分散剂尚未见报道。高含蜡稠油具有不仅含蜡量高，而且沥青质含量大的特点。由于其双重作用，导致高含蜡稠油的开采异常困难。因此，开发适应性强，效果好，成本低，用量少的具有分散蜡晶、沥青质双重作用的化学助剂是今后的一个研究方向。技术实现要素：本发明针对上述现有技术存在的不足而提供一种高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂。该分散剂由长链烷基酚与1,2-二溴乙烷反应生成中间体，然后再用氯磺酸磺化得到最终产物。该分散剂是一种含有非极性的长碳链烷基官能团以及极性的醚基和苯磺酸基官能团的有机化合物，其分子式如下：式中n为自然数，8≤n≤14。所述的长链烷基酚、1,2-二溴乙烷以及氯磺酸的摩尔比为1:0.5～0.8:1～1.15，优选为1:0.6:1.1。本发明另一个目的提供上述高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂的制备方法，所述的制备方法具体包括以下步骤：(1)将上述比例的长链烷基酚置于装有搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入催化剂以及氢氧化钠溶液，边加热边搅拌，搅拌速率为300～450rpm，加热温度为45～65℃，搅拌2～3h后降至室温，然后加入上述比例的1,2-二溴乙烷，加热至70～85℃，反应5～9h后停止加热，待冷却后加入乙醚萃取3～6次，将萃取液先用质量浓度为3％醋酸洗涤1～2次，然后用蒸馏水洗涤2～3次，最后用旋转蒸发仪除去溶剂，得到双醚粗产物；(2)将上述双醚粗产物放置于装有氯化氢吸收装置的三口烧瓶中，加入无水二氯甲烷，搅拌均匀，搅拌速率为200～400rpm；将上述比例的氯磺酸放置于恒压滴液漏斗中，滴加速率控制在5～10滴/min，待滴定完全后继续反应5～8h，停止反应，得到分散剂溶液；(3)将上述分散剂溶液用碱液中和后，蒸干溶剂，用丙酮洗涤产物2～4次，过滤后用无水乙醇提取，然后用旋转蒸发仪将乙醇除去，最终得到产物高含蜡稠油的蜡晶、沥青质分散剂。其中，所述的催化剂为四丁基溴化铵，用量为长链烷基酚质量的5～10％，所述的氢氧化钠溶液的质量浓度为20％，用量为长链烷基酚质量的2～5倍；所述的无水二氯甲烷的用量为长链烷基酚质量的0.8～2倍。本发明用于高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂的制备方程式如下：本发明分子结构具有对称性，该分子具有非极性的长碳链基团以及极性苯磺酸基基团。非极性基团易于与蜡的碳氢骨架共晶吸附，而非极性基团可以对蜡晶的生长起到扭曲的作用，改变了蜡晶的生长习性，防止蜡网状结构的形成，故而起到降低含蜡原油凝固点的效果；而本发明中引入的醚链基团具有很好的柔韧性，而且磺酸基团易于与沥青质结合，与沥青质表面的的芳香核发生共轭作用，进而吸附在沥青质表面，阻止沥青质的聚集、沉积，最终达到分散沥青质的作用。本发明所述的分散剂引入了刚性基团，增加了分子的耐温性能。本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：(1)本发明的高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂的原料来源广泛，合成工艺简单，过程清洁无污染，产物易于获得和运输保存；(2)本发明的高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂具有用量少，安全稳定的特点，经济效益显著；(3)本发明的高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂的耐温性能好，耐温达160℃，克服了以往蜡晶、沥青质分散剂耐温性能差的缺点；(4)本发明的高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂对蜡晶和沥青质均具有很好的分散效果。当用量为200ppm时，可使含蜡量高于20％的高含蜡稠油的凝固点降低8℃以上，可使高含蜡稠油沥青质的溶解度达到40％以上。具体实施方式下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。实施例1高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H1及其制备方法(1)高含蜡稠油沥青质分散剂H1组成、组分以及分子式如下：分散剂H1由辛基酚与1,2-二溴乙烷反应生成中间体，然后再用氯磺酸磺化得到最终产物，该分散剂是一种含有非极性的长碳链烷基官能团以及极性的醚基和苯磺酸基官能团的有机化合物，其分子式如下：所述的辛基酚、1,2-二溴乙烷以及氯磺酸的摩尔比为1:0.5:1。(2)高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H1的制备方法如下：①将20.63g的辛基酚置于装有搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入1.03g四丁基溴化铵以及41.62g质量浓度为20％的氢氧化钠溶液，边加热边搅拌，搅拌速率为350rpm，加热温度为45℃，搅拌2h后降至室温，然后加入9.39g的1,2-二溴乙烷，加热至70℃，反应5h后停止加热，待冷却后加入乙醚萃取3次，将萃取液先用质量浓度为3％醋酸洗涤1次，然后用蒸馏水洗涤2次，最后用旋转蒸发仪除去溶剂，得到双醚粗产物；②将上述双醚粗产物放置于装有氯化氢吸收装置的三口烧瓶中，加入16.50g无水二氯甲烷，搅拌均匀，搅拌速率为200rpm；将11.65g的氯磺酸放置于恒压滴液漏斗中，滴加速率控制在5滴/min，待滴定完全后继续反应5h，停止反应，得到分散剂溶液；③将上述分散剂溶液用碱液中和后，蒸干溶剂，用丙酮洗涤产物2次，过滤后用无水乙醇提取，然后用旋转蒸发仪将乙醇除去，最终得到产物高含蜡稠油的蜡晶、沥青质分散剂H1。生成高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H1的反应方程式如下：实施例2高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H2及其制备方法(1)高含蜡稠油沥青质分散剂H2组成、组分以及分子式如下：分散剂H2由癸基酚与1,2-二溴乙烷反应生成中间体，然后再用氯磺酸磺化得到最终产物，该分散剂是一种含有非极性的长碳链烷基官能团以及极性的醚基和苯磺酸基官能团的有机化合物，其分子式如下：所述的癸基酚、1,2-二溴乙烷以及氯磺酸的摩尔比为1:0.6:1.1。(2)高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H2的制备方法如下：①将23.4g的癸基酚置于装有搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入1.40g四丁基溴化铵以及70.2g质量浓度为20％的氢氧化钠溶液，边加热边搅拌，搅拌速率为400rpm，加热温度为50℃，搅拌2h后降至室温，然后加入11.27g的1,2-二溴乙烷，加热至85℃，反应8h后停止加热，待冷却后加入乙醚萃取5次，将萃取液先用质量浓度为3％醋酸洗涤2次，然后用蒸馏水洗涤2次，最后用旋转蒸发仪除去溶剂，得到双醚粗产物；②将上述双醚粗产物放置于装有氯化氢吸收装置的三口烧瓶中，加入46.8g无水二氯甲烷，搅拌均匀，搅拌速率为250rpm；将12.82g的氯磺酸放置于恒压滴液漏斗中，滴加速率控制在10滴/min，待滴定完全后继续反应6h，停止反应，得到分散剂溶液；③将上述分散剂溶液用碱液中和后，蒸干溶剂，用丙酮洗涤产物3次，过滤后用无水乙醇提取，然后用旋转蒸发仪将乙醇除去，最终得到产物高含蜡稠油的蜡晶、沥青质分散剂H2。生成高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H2的反应方程式如下：实施例3高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H3及其制备方法(1)高含蜡稠油沥青质分散剂H3组成、组分以及分子式如下：分散剂H3由十二烷基酚与1,2-二溴乙烷反应生成中间体，然后再用氯磺酸磺化得到最终产物，该分散剂是一种含有非极性的长碳链烷基官能团以及极性的醚基和苯磺酸基官能团的有机化合物，其分子式如下：所述的十二烷基酚、1,2-二溴乙烷以及氯磺酸的摩尔比为1:0.7:1.05。(2)高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H3的制备方法如下：①将26.24g的十二烷基酚置于装有搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入2.10g四丁基溴化铵以及131.2g质量浓度为20％的氢氧化钠溶液，边加热边搅拌，搅拌速率为300rpm，加热温度为55℃，搅拌3h后降至室温，然后加入13.15g的1,2-二溴乙烷，加热至75℃，反应6h后停止加热，待冷却后加入乙醚萃取4次，将萃取液先用质量浓度为3％醋酸洗涤1次，然后用蒸馏水洗涤3次，最后用旋转蒸发仪除去溶剂，得到双醚粗产物；②将上述双醚粗产物放置于装有氯化氢吸收装置的三口烧瓶中，加入26.24g无水二氯甲烷，搅拌均匀，搅拌速率为350rpm；将12.23g的氯磺酸放置于恒压滴液漏斗中，滴加速率控制在7滴/min，待滴定完全后继续反应7h，停止反应，得到分散剂溶液；③将上述分散剂溶液用碱液中和后，蒸干溶剂，用丙酮洗涤产物3次，过滤后用无水乙醇提取，然后用旋转蒸发仪将乙醇除去，最终得到产物高含蜡稠油的蜡晶、沥青质分散剂H3。生成高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H3的反应方程式如下：实施例4高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H4及其制备方法(1)高含蜡稠油沥青质分散剂H4组成、组分以及分子式如下：分散剂H4由十四烷基酚与1,2-二溴乙烷反应生成中间体，然后再用氯磺酸磺化得到最终产物，该分散剂是一种含有非极性的长碳链烷基官能团以及极性的醚基和苯磺酸基官能团的有机化合物，其分子式如下：所述的十四烷基酚、1,2-二溴乙烷以及氯磺酸的摩尔比为1:0.8:1.15。(2)高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H4的制备方法如下：①将29.05g的十四烷基酚置于装有搅拌器和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入2.91g四丁基溴化铵以及116.2g质量浓度为20％的氢氧化钠溶液，边加热边搅拌，搅拌速率为450rpm，加热温度为65℃，搅拌3h后降至室温，然后加入15.03g的1,2-二溴乙烷，加热至80℃，反应9h后停止加热，待冷却后加入乙醚萃取6次，将萃取液先用质量浓度为3％醋酸洗涤2次，然后用蒸馏水洗涤3次，最后用旋转蒸发仪除去溶剂，得到双醚粗产物；②将上述双醚粗产物放置于装有氯化氢吸收装置的三口烧瓶中，加入43.58g无水二氯甲烷，搅拌均匀，搅拌速率为400rpm；将13.40g的氯磺酸放置于恒压滴液漏斗中，滴加速率控制在8滴/min，待滴定完全后继续反应8h，停止反应，得到分散剂溶液；③将上述分散剂溶液用碱液中和后，蒸干溶剂，用丙酮洗涤产物4次，过滤后用无水乙醇提取，然后用旋转蒸发仪将乙醇除去，最终得到产物高含蜡稠油的蜡晶、沥青质分散剂H4。生成高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H4的反应方程式如下：实施例5称取0.01g高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H1，均匀溶于1g甲苯中。称取50g胜利油田GDD32×53井沥青质沉积物，与所述分散剂溶液用磁力搅拌混合均匀后，计算溶解度。结果见表1。称取0.01g高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H1，均匀溶于1g甲苯中。称取50g胜利油田GDD32×53井高含蜡稠油，与所述分散剂溶液用磁力搅拌混合均匀后，按照SY/T0541-2009方法测定其降低GDD32×53井高含蜡稠油凝点。结果见表1。所述胜利油田GDD32×53井的高含蜡稠油参数如下：50℃粘度为12897mP·s，凝固点为43℃，沥青质含量为23.5％，含蜡量18.9％。实施例6称取0.01g高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H2，均匀溶于1g甲苯中。称取50g胜利油田C26×028井沥青质沉积物，与所述分散剂溶液用磁力搅拌混合均匀后，计算溶解度。结果见表1。称取0.01g高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H2，均匀溶于1g甲苯中。称取50g胜利油田C26×028井高含蜡稠油，与所述分散剂溶液用磁力搅拌混合均匀后，按照SY/T0541-2009方法测定其降低C26×28井高含蜡稠油凝点。结果见表1。所述胜利油田C26×028井的高凝稠油参数如下：50℃粘度为8976mP·s，凝固点为40℃，沥青质含量为19.7％，含蜡量20.6％。实施例7称取0.01g高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H3，均匀溶于1g甲苯中。称取50g胜利油田X26×53井沥青质沉积物，与所述分散剂溶液用磁力搅拌混合均匀后，计算溶解度。结果见表1。称取0.01g高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H3，均匀溶于1g甲苯中。称取50g胜利油田X26×53井高含蜡稠油，与所述分散剂溶液用磁力搅拌混合均匀后，按照SY/T0541-2009方法测定其降低胜利X26×53井高含蜡稠油凝点。结果见表1。所述胜利油田X26×53井的高含蜡稠油参数如下：50℃粘度为23640mP·s，凝固点为51℃，沥青质含量为23.1％，含蜡量15.8％。实施例8称取0.01g高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂H4，均匀溶于1g甲苯中。称取50g胜利油田GD1-15×521井沥青质沉积物，与所述分散剂溶液用磁力搅拌混合均匀后，计算溶解度。结果见表1。称取0.01g高含蜡稠油沥青质分散剂H4，均匀溶于1g甲苯中。称取50g胜利油田GD1-15×521井高含蜡稠油，与所述分散剂溶液用磁力搅拌混合均匀后，按照SY/T0541-2009方法测定其降低GD1-15×521井高含蜡稠油凝点。结果见表1。所述胜利油田GD1-15×521井的高含蜡稠油参数如下：50℃粘度为19743mP·s，凝固点为50℃，沥青质含量为21.7.1％，含蜡量18.8％。对比例9称取50g胜利油田X26×53井沥青质沉积物，与1g甲苯用磁力搅拌混合均匀后，计算溶解度。结果见表1。称取50g胜利油田X26×53井高含蜡稠油，与1g甲苯用磁力搅拌混合均匀后，按照SY/T0541-2009方法测定其降低胜利X26×53井高含蜡稠油凝点。结果见表1。所述胜利油田X26×53井的高含蜡稠油参数如下：50℃粘度为23640mP·s，凝固点为51℃，沥青质含量为23.1％，含蜡量15.8％。表1分散剂对不同高含蜡稠油的溶解度及凝固点测试结果实例溶解率/％ΔSP/℃实施例546.39实施例649.210实施例748.010实施例847.59对比例93.51由表1可知，本发明沥青质分散剂对多种高含蜡稠油的沥青质分散作用均较好。在添加量为200ppm时，沥青质溶解度均达到46％以上。同时根据分散剂对多种高含蜡稠油的凝固点测试可知，在添加量为200ppm下，原油凝固点降低8℃以上，且具有普遍适用性。综上所述，本发明不仅具有很好的沥青质分散作用，还能有效降低高含蜡稠油的凝固点。同时，由于用量低，合成简单，具有很好的经济效益，完全可以满足现场高含蜡油开采及输送要求。当前第1页1 2 3