专利名称：梳型改性聚硅氧烷阴离子水基稠油降粘剂及其合成方法
技术领域：
本发明涉及一种降粘剂及其合成方法，更具体地说涉及一种应用于油田稠油降粘开采的梳型结构改性聚硅氧烷阴离子水基稠油降粘剂及其合成方法。
背景技术：
我国含有丰富的稠油资源，随着资源能源的紧张，稠油的开采力度也不断加大。稠油中胶质浙青质含量高，导致其粘度大，流动性差，要实现稠油的正常开采与输送，必须降低其粘度，增加其流动性。开发高效的稠油降粘剂以提高稠油的开采效率，降低开采成本， 对于缓解我国能源紧张具有十分重要的意义。水基稠油降粘剂是以水为载体，借助界面化学原理，通过对稠油组分的乳化分散， 将高粘度的油包水体系转变为低粘度的水包油分散体系，从而实现稠油的降粘开采。各油田稠油油品性质及地质条件差异较大，稠油粘度通常在1000至数百万毫帕秒(50°C)不等， 地层水矿化度通常在1000 M0000mg/L不等，油层温度随井深不同而不同，通常大多在 30 150°C之间，注蒸汽开采的稠油井油层温度通常200°C以上。常规表面活性剂，通常难以耐受150°C以上的高温或50000mg/L以上的矿化度，容易因为水解或沉淀而失效。因此， 要实现稠油的正常降粘开采，所使用的降粘剂配方不仅需要具备很好的乳化降粘能力，而且还需要具备耐温、抗盐、抗水解等性能，才能满足现场使用环境的需要。有机硅表面活性剂是以聚二甲基硅氧烷为其疏水主链，在其中间位或端位连接有亲水基团而构成的一类表面活性剂。在许多工业应用领域，比如聚氨酯勻泡，涂料流平，工业消泡，织物整理等领域，使用的主要都是有机硅表面活性剂。与传统的碳氢类表面活性剂相比，有机硅表面活性剂具有更高的表面活性和耐温性能。例如25°C下常规碳氢表面活性剂水溶液的表面张力通常在30 40mN/m，而有机硅表面活性剂水溶液的表面张力则通常在20 30mN/m之间；Si-C型有机硅表面活性剂通常可在250°C以上使用，Si-O-C型有机硅表面活性剂易水解、缩合，通常只能在100°C以下使用。目前，有机硅表面活性剂在油田钻井和原油破乳上的研究与应用，已出现相关文献和专利技术，而作为稠油降粘剂使用，出现了部分文献，但相关专利则未见报道。CN 1807M2A公开了一种钻井液用抗温降粘剂，由天然腐植酸与有机硅化合物经过共聚、磺化等反应制成，该抗温降粘剂适用于各种水基钻井泥浆体系，降粘效果好，改善钻井液流动性效果显著，具有优异的抗高温，抗盐性能，抑制水敏性地层膨胀、垮塌等作用；张津林(张津林.有机硅钻井液在冀中油田的应用.J.石油天然气学报，2009， 32(2) 301 304)研究了有机硅钻井液在冀中油田的应用，现场试验取得了良好效果；CN 101851525A报道了一种有机硅型原油破乳剂的制备，取得了较好的破乳效果；郑晓宇，李平(郑晓宇，李平.丙二醇嵌段聚醚及其聚硅氧烷改性产物的界面性能和破乳性能.石油学报，2004，2(K2) :5 1 研究了丙二醇嵌段聚醚及其聚硅氧烷改性产物的界面性能和破乳性能，结果表明，丙二醇嵌段聚醚接枝聚硅氧烷破乳剂比其前身物具有更好的界面性能和破乳能力。甘振维(甘振维.塔河油田超稠油水溶性减阻降粘剂的研究与应用.J.应用化工，2010,39(5) :687 692.)研制了有机硅改性聚醚耐盐型稠油减阻降粘剂，可以满足50°C粘度小于500000mpa. s的稠油降粘，对于更高粘度的稠油则还需进一步改进。 魏三林，李晓辉等(魏三林，李晓辉等.吐哈油田稠油井筒化学降粘的配方研究及室内评价.J.内蒙古石油化工.2010,21 :139 141)研制了聚硅氧烷改性聚醚，应用于吐哈油田稠油降粘配方，其降粘剂的降粘率达到了 99.4%。以上两种降粘剂其分子结构均为
其结构为非离子型表面活性剂，形成水包油分散体系时不能形成双电层，其分散稳定性能不如阴离子型好；其侧链不含有长链烷基，对稠油的亲和力有待提高；其采用的是Si-O-C化学键型结构，抗温抗水解能力不如Si-C型表面活性剂好，应用于高温油藏稠油降粘可能受到一定局限。因此，需要研制开发一种新型结构的应用于油田稠油降粘开采的降粘剂及其合成方法来解决上述存在的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种梳型改性聚硅氧烷阴离子水基稠油降粘剂。该降粘剂采用了主链为聚二甲基硅氧烷，侧链为长链烷基、亚丙基聚氧丙烯聚氧乙烯醚有机酸酯盐的梳型结构，其主侧链用Si-C化学键相连，表面活性和界面活性强，耐温抗盐及抗水解性能好，对稠油具有很好的降粘能力。本发明还提供该梳型改性聚硅氧烷阴离子水基稠油降粘剂的合成方法。本发明的技术方案如下本发明的梳型改性聚硅氧烷阴离子水基稠油降粘剂，其分子结构通式如(I)
权利要求
1. 一种梳型改性聚硅氧烷阴离子水基稠油降粘剂，其特征在于分子结构通式如(I)
2.一种梳型改性聚硅氧烷阴离子水基稠油降粘剂的合成方法，其特征在于主要包括以下步骤步骤一平衡共聚反应由聚甲基氢硅氧烷与八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷在酸催化剂催化条件下加热进行平衡共聚反应，得到甲基含氢硅油中间体1 ；步骤二硅氢加成反应将甲基含氢硅油中间体1与长链α -烯烃、烯丙基聚氧丙烯聚氧乙烯醚在催化剂催化下进行硅氢加成反应，得到长链烷基及亚丙基聚氧丙烯聚氧乙烯醚共改性中间体2 ；步骤三阴离子化反应将长链烷基及亚丙基聚氧丙烯聚氧乙烯醚共改性中间体2与阴离子化试剂、催化剂、溶剂投料进行阴离子化反应，得到梳型改性聚硅氧烷阴离子水基稠油降粘剂。
3.根据权利要求2所述的梳型改性聚硅氧烷阴离子水基稠油降粘剂的合成方法，其特征在于所述的步骤一平衡共聚反应具体包括以下步骤将聚甲基氢硅氧烷(市售产品通常活性氢质量分数为1. 55% 1. 65% )、六甲基二硅氧烷、八甲基环四硅氧烷按重量比1. 9 9. 2 1.0 0 47. 5比例加入反应器，在酸催化剂存在下于60°C 90°C下搅拌反应3 5小时，再降温至30 40°C，中和至中性，然后于90 95°C减压-0. 04MPa脱除水分和低沸物，过滤得到甲基含氢硅油中间体1。
4.根据权利要求3所述的梳型改性聚硅氧烷阴离子水基稠油降粘剂的合成方法，其特征在于所述的酸催化剂为浓硫酸，用量为投料总重量的 4%，中和到中性时采用加入固体碳酸氢钠的方法。
5.根据权利要求2所述的梳型改性聚硅氧烷阴离子水基稠油降粘剂的合成方法， 其特征在于所述的步骤二硅氢加成反应具体包括以下步骤甲基含氢硅油中间体1与长链α-烯烃、烯丙基聚氧丙烯聚氧乙烯醚在催化剂催化下进行硅氢加成反应，反应温度为 80 140°C，反应时间为0. 5 5小时，得到梳型结构改性聚硅氧烷中间体2 ；其中，长链 α -烯烃与烯丙基聚氧丙烯聚氧乙烯醚的摩尔总量为中间体1中活性氢摩尔总量的1. 0 1.3倍，长链α-烯烃与烯丙基聚氧丙烯聚氧乙烯醚的摩尔比为1 15 15。
6.根据权利要求5所述的梳型改性聚硅氧烷阴离子水基稠油降粘剂的合成方法，其特征在于所述的催化剂为氯钼酸，用量为投料总重的5 50ppm。
7.根据权利要求2所述的梳型改性聚硅氧烷阴离子水基稠油降粘剂的合成方法，其特征在于所述的步骤三阴离子化反应具体包括以下步骤将原料按摩尔比投料，其中中间体 2与阴离子化试剂按照中间体2中亚丙基聚氧丙烯聚氧乙烯醚摩尔数阴离子化试剂摩尔数等于1 1.0 2.0比例投料，溶剂占投料总重的0 70%，在催化剂存在下进行阴离子化反应，反应温度为40 180°C，反应时间为0. 5 15小时。
8.根据权利要求7所述的梳型改性聚硅氧烷阴离子水基稠油降粘剂的合成方法，其特征在于所述的催化剂为过氧化物，硝酸盐、亚硝酸盐、过硫化物、尿素或偶氮化合物，用量为投料总重的0.5% 5%。
9.根据权利要求7所述的梳型改性聚硅氧烷阴离子水基稠油降粘剂的合成方法，其特征在于所述的阴离子化试剂的主要原料为顺丁烯二酸酐、氯乙基磺酸钠、氯乙基磺酸钾、 溴乙基磺酸钠、溴乙基磺酸钾、多聚磷酸、五氧化二磷、氨基磺酸、氯磺酸、羟乙基磺酸钠、羟乙基磺酸钾、氯乙酸钠、氯乙酸钾、溴乙酸钠、溴乙酸钾、丙烷磺内酯、环氧氯丙烷、环氧溴丙烷、亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化镁或氨水；所述的溶剂为水或丙酮。
全文摘要
本发明公开了一种梳型改性聚硅氧烷阴离子水基稠油降粘剂。该降粘剂采用了主链为聚二甲基硅氧烷，侧链为长链烷基、亚丙基聚氧丙烯聚氧乙烯醚有机酸酯盐的梳型结构，其主侧链用Si-C化学键相连，表面活性和界面活性强，耐温抗盐及抗水解性能好，对稠油具有很好的降粘能力。本发明的梳型改性聚硅氧烷阴离子水基稠油降粘剂，其分子结构通式如(I)分子结构的主链为聚二甲基硅氧烷，侧链为长链烷基及亚丙基聚氧丙烯聚氧乙烯醚有机酸酯盐，主侧链间采取Si-C化学键相连。
文档编号C08G77/392GK102516972SQ20111040372
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者孙宇, 尹迎阳, 曾春江 申请人:南京美思德新材料有限公司