本发明属于化石燃料开采
技术领域：
，具体涉及一种高效率稠油降粘剂及其制备方法。
背景技术：
：稠油资源量约为250亿吨左右，占石油总地质储量的28%。随着常规原油的不断开采，其储量和产量不断下降，为满足工农业生产对能源日益增长的需求，稠油的开发生产所占的比重将越来越大。稠油的粘度高达100mpa·s以上，密度大于0.92g/cm3。对石油来说，固态烃、沥青质和胶质的含量及组成是决定其流变性的主要因素。而稠油中沥青质及胶质含量特别高，而且他们的结构复杂，分子量大。稠油是一种复杂的多组分的均质有机混合物，胶质与沥青质含量高、轻质组分含量低、直链烃含量少，粘度高、流动能力差，这些特点给稠油的开采和集输带来了巨大的困难，例如，稠油粘度高，流动性差导致稠油在油层中渗流阻力大，使得稠油不能从油藏流入井底，从而难以开采，目前开发了许多技术用于稠油的开采，例如热力降粘，超声波降粘，微生物降粘等方法，但各种方法都有应用的局限性，热力降粘和超声波降粘耗能大，微生物降粘对油藏条件要求高。稠油与其他普通稀油的主要差别在于其中含有更多的胶质和沥青质，这也是稠油粘度较大的主要因素。胶质、沥青质分子是稠油中相对分子质量最大且极性最强的组分，研究发现，沥青质分子在原油中以三维缔合网络结构形式存在，形成规整度很高的聚集体。胶质分子吸附在沥青质聚集体上，形成了沥青质粒子与液态油之间的过渡层，使沥青质粒子悬浮在油中，形成石油胶体。当原油分子间发生相对位移时会产生很大的内摩擦力，从而表现出原油的高粘度。此外，高金属含量稠油的胶质，沥青质中的金属（如v，ni等）90%以卟啉化合物形式存在，其以配位键结合在一起，其在一定程度上也造成了沥青质分子聚集在一起，从而造成了高金属含量稠油的粘度比普通稠油的粘度更大，因此，高金属含量的稠油的降粘难度更大。现有的稠油降粘方法主要有掺稀降粘、热力降粘和化学降粘。掺稀降粘是向稠油中掺入一定量的稀油来降低稠油的粘度，该方法虽然效果较好，但是需要消耗大量的稀油资源。热力降粘是用加热的方法来降低稠油的粘度，但是该方法需要大量的能耗并且效率不高。化学降粘包括乳化降粘和油溶性降粘---乳化降粘是指利用水溶性表面活性剂与原油之间形成水包油型乳液从而达到降低粘度的目的；油溶性降粘是通过利用分子结构中极性基团与沥青质、胶质相互作用，并破坏胶质沥青质聚集体以及空间网状结构，达到降低原油粘度的目的。现有的化学降粘技术主要存在降粘效率不高的问题，因此开发一种降粘效率高的稠油降粘剂具有广阔的前景。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题：针对目前稠油降粘剂降粘效率低的问题，提供一种高效率稠油降粘剂及其制备方法。为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：一种稠油降粘剂，包括催化添加剂、表面活性单体、位阻扩大添加剂；所述催化添加剂的制备方法为：s1.取沸石按质量比1~3：5~10加入盐酸，于65~70℃超声1~3h，过滤，取滤渣经去离子水洗涤，干燥，得干燥物，取干燥物按质量比1~3：5~9加入氯化铵溶液，超声，过滤，取滤渣a；s2.取六水合钼酸铵按质量比1~3：8~10加入去离子水，再加入去离子水质量3~6%的山梨醇酐单油酸酯搅拌混合，得混合液，取混合液按质量比10~20：3~9加入滤渣a，超声，过滤，取滤渣b于400~450℃煅烧1~3h，冷却至室温，即得催化添加剂。所述表面活性单体的制备方法为：（1）取混合原料按质量比4~8：3~6加入异丙醇，再加入混合原料质量30~50%的去离子水搅拌混合，冷却至室温，得冷却物，取冷却物按质量比5~10：1~3加入4a分子筛，静置，减压蒸馏，得减压蒸馏物；（2）取n-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺按质量比3~6：15~20加入减压蒸馏物，得混合物a，取混合物a按质量比1~3：5~10加入异丙醇搅拌混合，减压蒸馏，得减压蒸馏物a，取减压蒸馏物a按质量比1~4：10~15加入石油醚，静置，取沉淀干燥，即得表面活性单体。所述步骤（1）中的混合原料为：取氯丙基三氯硅烷按质量比3~6：10~15加入苯基三甲氧基硅烷搅拌混合，即得。所述位阻扩大添加剂的制备方法为：取酸酐添加剂按质量比1~3：1~4加入聚乙二醇单甲醚搅拌混合，再加入酸酐添加剂质量0.3~0.8%的对甲苯磺酸，升温至100~110℃搅拌混合1~3h，冷却至室温，即得位阻扩大添加剂。所述酸酐添加剂为：取马来酸酐按质量比2~5：1~3加入邻苯二甲酸酐混合，即得。该制备方法包括如下步骤：按质量份数计，取8~15份表面活性单体、3~7份位阻扩大添加剂、2~4份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、1~3份丙烯酰胺、1~4份丙烯酸、2~5份丙烯酰吗啉、100~150份n,n-二甲基甲酰胺搅拌混合，得基体物，通入氮气保护，滴加基体物质量0.05~0.1%的引发剂，再加入基体物质量1~3%的异丙醇，升温至40~60℃搅拌混合5~10h，冷却至室温，抽滤，取抽滤渣经丙酮洗涤，旋转蒸发，干燥，得干燥物a，取干燥物a按质量比8~10：1~4加入催化添加剂混合，即得稠油降粘剂。所述引发剂为：取n-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺按质量比2~5：1~4加入过硫酸钾混合，即得。所述基体物的搅拌混合条件为：于50~60℃搅拌混合1~3h。本发明与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本发明制备的催化添加剂是以沸石为原料经酸化和氯化铵同时作用，形成含氢的多孔结构，再负载六水合钼酸铵形成催化功能体，加入降粘剂是先稠油中对沥青等胶质进行催化加氢，进行裂解，破坏胶质的三维缔合网络结构，使得连接键断裂，破坏稠油的整体结构，从而使得降粘物质能较好的渗入；（2）本发明制备的表面活性是以氯丙基三氯硅烷、苯基三甲氧基硅烷单硅氧烷为原料，与n-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺反应，得到的含有硅氧烷和季铵盐单体，硅氧烷季铵盐为两亲分子，由于硅氧烷的疏水作用从溶液内部迁移降低表面张力，三甲基硅氧基团的存在增强了聚合物水溶液对原油的亲和力，使得与原油的接触角变小，在稠油的表面铺展润湿性较好，而亲水端直指水相，使得油滴易分散于水中，进行水包油的快速乳化；（3）本发明制备的位阻扩大添加剂是以酸酐添加剂与聚乙二醇单甲醚进行酯化反应，形成酯化物，与丙烯酰胺、丙烯酸等单体聚合后可以赋予分散剂亲水性支链，其通过锚固基团吸附在水包油快速乳化的液滴表面，使液滴表面带有电荷从而在自身周围产生双电层，增加静电排斥力，将其接枝到降粘剂聚合物中形成亲水的溶剂化支链伸入水中形成空间位阻，使颗粒分开，增大颗粒的稳定性，从而提高了降粘效果，使得稠油流动性增大；（4）本发明加入以丙烯酰胺为亲水单体，丙烯酸为阴离子单体，单体烷基丙烯酰胺作为疏水单体，磺酸基团的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸包含活泼双键，易与丙烯酰胺聚合，使聚合物主链的刚性得到较大的提高，增加聚合物的热稳定性，引入的磺酸基团增加共聚物的水溶性和水化能力，具有较强抗温抗盐性能，再加入丙烯酰吗啉引入吗啉环的两亲结构和氢键作用可有效提高聚合物的性能，引入多种单体后形成的降粘剂高分子中加入的刚性位阻单体和阴离子等单体，阻碍了分子在高温及高矿化度条件下的分子卷曲，保证了其分子的稳定溶液性能，使得降粘剂具有较好的耐盐和耐温性能；（5）本发明先通过催化添加剂对稠油中胶质进行催化裂解，破坏网络结构，再加入表面活性单体对破坏后的网络中的油滴形成水包油结构，分散于水中，再通过位阻扩大添加剂增加水包油液滴之间的空间位阻，使得分散性能提高，从而使得稠油的降粘效率提高，最后引入耐盐耐温单体形成整体的聚合物结构，完善稠油降粘剂在高矿化状态下的使用性能。具体实施方式聚乙二醇单甲醚：分子量为500。催化添加剂的制备方法：s1.取沸石按质量比1~3：5~10加入浓度为1mol/l的盐酸，于65~70℃超声1~3h，过滤，取滤渣经去离子水洗涤，干燥，得干燥物，取干燥物按质量比1~3：5~9加入浓度为1mol/l的氯化铵溶液，超声60~90min，过滤，取滤渣a；s2.取六水合钼酸铵按质量比1~3：8~10加入去离子水，再加入去离子水质量3~6%的山梨醇酐单油酸酯，搅拌混合30~50min，得混合液，取混合液按质量比10~20：3~9加入滤渣a，超声1~3h，过滤，取滤渣b于400~450℃煅烧1~3h，冷却至室温，即得催化添加剂。混合原料为：取氯丙基三氯硅烷按质量比3~6：10~15加入苯基三甲氧基硅烷搅拌混合，即得。表面活性单体的制备方法为：（1）取混合原料按质量比4~8：3~6加入异丙醇，再加入混合原料质量30~50%的去离子水，于25~30℃搅拌混合2~4h，冷却至室温，得冷却物，取冷却物按质量比5~10：1~3加入4a分子筛，静置10~18h，减压蒸馏，得减压蒸馏物；（2）取n-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺按质量比3~6：15~20加入减压蒸馏物，得混合物a，取混合物a按质量比1~3：5~10加入异丙醇，于75~80℃搅拌混合2~4天，减压蒸馏，得减压蒸馏物a，取减压蒸馏物a按质量比1~4：10~15加入石油醚，静置3~5h，取沉淀干燥，即得表面活性单体。酸酐添加剂为：取马来酸酐按质量比2~5：1~3加入邻苯二甲酸酐混合，即得。位阻扩大添加剂的制备方法为：取酸酐添加剂按质量比1~3：1~4加入聚乙二醇单甲醚，于40~45℃搅拌混合20~30min，再加入酸酐添加剂质量0.3~0.8%的对甲苯磺酸，升温至100~110℃搅拌混合1~3h，冷却至室温，即得位阻扩大添加剂。引发剂为：取n-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺按质量比2~5：1~4加入过硫酸钾混合，即得。一种高效率稠油降粘剂的制备方法，包括如下步骤：按质量份数计，取8~15份表面活性单体、3~7份位阻扩大添加剂、2~4份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、1~3份丙烯酰胺、1~4份丙烯酸、2~5份丙烯酰吗啉、100~150份n,n-二甲基甲酰胺，于50~60℃搅拌混合1~3h，得基体物，通入氮气保护，滴加基体物质量0.05~0.1%的引发剂，再加入基体物质量1~3%的异丙醇，升温至40~60℃搅拌混合5~10h，冷却至室温，抽滤，取抽滤渣经丙酮洗涤，旋转蒸发，干燥，得干燥物a，取干燥物a按质量比8~10：1~4加入催化添加剂混合，即得高效率稠油降粘剂。实施例1聚乙二醇单甲醚：分子量为500。催化添加剂的制备方法：s1.取沸石按质量比1：5加入浓度为1mol/l的盐酸，于65℃超声1h，过滤，取滤渣经去离子水洗涤，干燥，得干燥物，取干燥物按质量比1：5加入浓度为1mol/l的氯化铵溶液，超声60min，过滤，取滤渣a；s2.取六水合钼酸铵按质量比1：8加入去离子水，再加入去离子水质量3%的山梨醇酐单油酸酯，搅拌混合30min，得混合液，取混合液按质量比10：3加入滤渣a，超声1h，过滤，取滤渣b于400℃煅烧1h，冷却至室温，即得催化添加剂。混合原料为：取氯丙基三氯硅烷按质量比3：10加入苯基三甲氧基硅烷搅拌混合，即得。表面活性单体的制备方法为：（1）取混合原料按质量比4：3加入异丙醇，再加入混合原料质量30%的去离子水，于25℃搅拌混合2h，冷却至室温，得冷却物，取冷却物按质量比5：1加入4a分子筛，静置10h，减压蒸馏，得减压蒸馏物；（2）取n-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺按质量比3：15加入减压蒸馏物，得混合物a，取混合物a按质量比1：5加入异丙醇，于75℃搅拌混合2天，减压蒸馏，得减压蒸馏物a，取减压蒸馏物a按质量比1：10加入石油醚，静置3h，取沉淀干燥，即得表面活性单体。酸酐添加剂为：取马来酸酐按质量比2：1加入邻苯二甲酸酐混合，即得。位阻扩大添加剂的制备方法为：取酸酐添加剂按质量比1：1加入聚乙二醇单甲醚，于40℃搅拌混合20min，再加入酸酐添加剂质量0.3%的对甲苯磺酸，升温至100℃搅拌混合1h，冷却至室温，即得位阻扩大添加剂。引发剂为：取n-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺按质量比2：1加入过硫酸钾混合，即得。一种高效率稠油降粘剂的制备方法，包括如下步骤：按质量份数计，取8份表面活性单体、3份位阻扩大添加剂、2份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、1份丙烯酰胺、1份丙烯酸、2份丙烯酰吗啉、100份n,n-二甲基甲酰胺，于50℃搅拌混合1h，得基体物，通入氮气保护，滴加基体物质量0.05%的引发剂，再加入基体物质量1%的异丙醇，升温至40℃搅拌混合5h，冷却至室温，抽滤，取抽滤渣经丙酮洗涤，旋转蒸发，干燥，得干燥物a，取干燥物a按质量比8：1加入催化添加剂混合，即得高效率稠油降粘剂。实施例2聚乙二醇单甲醚：分子量为500。催化添加剂的制备方法：s1.取沸石按质量比2：7加入浓度为1mol/l的盐酸，于67℃超声2h，过滤，取滤渣经去离子水洗涤，干燥，得干燥物，取干燥物按质量比2：7加入浓度为1mol/l的氯化铵溶液，超声75min，过滤，取滤渣a；s2.取六水合钼酸铵按质量比2：9加入去离子水，再加入去离子水质量4%的山梨醇酐单油酸酯，搅拌混合40min，得混合液，取混合液按质量比15：6加入滤渣a，超声2h，过滤，取滤渣b于425℃煅烧2h，冷却至室温，即得催化添加剂。混合原料为：取氯丙基三氯硅烷按质量比5：13加入苯基三甲氧基硅烷搅拌混合，即得。表面活性单体的制备方法为：（1）取混合原料按质量比6：5加入异丙醇，再加入混合原料质量40%的去离子水，于27℃搅拌混合3h，冷却至室温，得冷却物，取冷却物按质量比7：2加入4a分子筛，静置14h，减压蒸馏，得减压蒸馏物；（2）取n-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺按质量比4：17加入减压蒸馏物，得混合物a，取混合物a按质量比2：7加入异丙醇，于77℃搅拌混合3天，减压蒸馏，得减压蒸馏物a，取减压蒸馏物a按质量比3：13加入石油醚，静置4h，取沉淀干燥，即得表面活性单体。酸酐添加剂为：取马来酸酐按质量比4：2加入邻苯二甲酸酐混合，即得。位阻扩大添加剂的制备方法为：取酸酐添加剂按质量比2：3加入聚乙二醇单甲醚，于43℃搅拌混合25min，再加入酸酐添加剂质量0.5%的对甲苯磺酸，升温至105℃搅拌混合2h，冷却至室温，即得位阻扩大添加剂。引发剂为：取n-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺按质量比3：2加入过硫酸钾混合，即得。一种高效率稠油降粘剂的制备方法，包括如下步骤：按质量份数计，取13份表面活性单体、5份位阻扩大添加剂、3份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2份丙烯酰胺、2份丙烯酸、3份丙烯酰吗啉、125份n,n-二甲基甲酰胺，于55℃搅拌混合2h，得基体物，通入氮气保护，滴加基体物质量0.07%的引发剂，再加入基体物质量2%的异丙醇，升温至50℃搅拌混合7h，冷却至室温，抽滤，取抽滤渣经丙酮洗涤，旋转蒸发，干燥，得干燥物a，取干燥物a按质量比9：2加入催化添加剂混合，即得高效率稠油降粘剂。实施例3聚乙二醇单甲醚：分子量为500。催化添加剂的制备方法：s1.取沸石按质量比3：10加入浓度为1mol/l的盐酸，于70℃超声3h，过滤，取滤渣经去离子水洗涤，干燥，得干燥物，取干燥物按质量比3：9加入浓度为1mol/l的氯化铵溶液，超声90min，过滤，取滤渣a；s2.取六水合钼酸铵按质量比3：10加入去离子水，再加入去离子水质量6%的山梨醇酐单油酸酯，搅拌混合50min，得混合液，取混合液按质量比20：9加入滤渣a，超声3h，过滤，取滤渣b于450℃煅烧3h，冷却至室温，即得催化添加剂。混合原料为：取氯丙基三氯硅烷按质量比6：15加入苯基三甲氧基硅烷搅拌混合，即得。表面活性单体的制备方法为：（1）取混合原料按质量比8：6加入异丙醇，再加入混合原料质量50%的去离子水，于30℃搅拌混合4h，冷却至室温，得冷却物，取冷却物按质量比10：3加入4a分子筛，静置18h，减压蒸馏，得减压蒸馏物；（2）取n-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺按质量比6：20加入减压蒸馏物，得混合物a，取混合物a按质量比3：10加入异丙醇，于80℃搅拌混合4天，减压蒸馏，得减压蒸馏物a，取减压蒸馏物a按质量比4：15加入石油醚，静置5h，取沉淀干燥，即得表面活性单体。酸酐添加剂为：取马来酸酐按质量比5：3加入邻苯二甲酸酐混合，即得。位阻扩大添加剂的制备方法为：取酸酐添加剂按质量比3：4加入聚乙二醇单甲醚，于45℃搅拌混合30min，再加入酸酐添加剂质量0.8%的对甲苯磺酸，升温至110℃搅拌混合3h，冷却至室温，即得位阻扩大添加剂。引发剂为：取n-（3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺按质量比5：4加入过硫酸钾混合，即得。一种高效率稠油降粘剂的制备方法，包括如下步骤：按质量份数计，取15份表面活性单体、7份位阻扩大添加剂、4份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、3份丙烯酰胺、4份丙烯酸、5份丙烯酰吗啉、150份n,n-二甲基甲酰胺，于60℃搅拌混合3h，得基体物，通入氮气保护，滴加基体物质量0.1%的引发剂，再加入基体物质量3%的异丙醇，升温至60℃搅拌混合10h，冷却至室温，抽滤，取抽滤渣经丙酮洗涤，旋转蒸发，干燥，得干燥物a，取干燥物a按质量比10：4加入催化添加剂混合，即得高效率稠油降粘剂。对比例1：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少催化添加剂。对比例2：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少表面活性单体。对比例3：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少位阻扩大添加剂。对比例4：东营市某公司生产的稠油降粘剂。将实施例与对比例所得高效率稠油降粘剂按照q/sh0055-2007《稠油降粘剂技术要求》进行测试，测试结果如表1所示。表1：测试项目实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3对比例4表面张力/150℃（mn/m）14.315.114.716.418.219.727.3自然沉降脱水率（%）92.691.591.787.188.285.679.7降粘率（%）99.9899.3799.5497.1396.2995.8789.62cacl2容忍度（mg/l）500480481413409405379综合上述，本发明的高效率稠油降粘剂相比于市售产品效果更好，耐盐性及耐高温性良好，降粘率高，值得大力推广。以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12