稠油油溶性降粘剂ESA的合成及评价

论文摘要

稠油中沥青质及胶质的含量高,凝固点及粘度高,稠油的生产和运输都比常规原油困难,所以对稠油降粘剂的研究及其作用机理的探讨具有重要意义。本文概述了稠油开采和输送的现状以及方法,在参考国内外有关化学降粘剂文献的基础上,合成出一种主要针对孤岛采油厂第二联合站(以下简称孤二联)原油的降粘剂,确定了降粘剂的合成条件,并对其进行了表征和性能评价,初步探索了降粘剂的降粘机理。采用苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酰胺作为聚合反应的单体,甲苯为溶剂,偶氮二异丁腈为引发剂合成油溶性的降粘剂ESA,并对其降粘效果进行了评价测试。试验中探讨了单体配比、反应温度、引发剂加量、反应时间等条件对产物性能的影响,并确定了最适宜反应条件为:反应温度65℃,反应时间15h,引发剂加量6‰,甲基丙烯酸丁酯:苯乙烯:丙烯酰胺单体的物质的量之比为10:9:0.8。通过IR对合成的聚合物ESA的结构和组成进行了表征。从加药温度、加药量、与表面活性剂的复配以及与破乳剂的配伍性等方面对降粘剂进行了降粘效果评价,降粘剂与表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵的复配效果较好,当m(ESA):m(十六烷基三甲基溴化铵)=2:1时,降粘效果最好,最高降粘率可达到70%。对不同含水原油进行了加药前后的流变测试和粘温测试,实验数据显示,自制降粘剂ESA对测试范围内的含水原油都具有一定的降粘效果;通过对比实验,自制降粘剂ESA要好于市售降粘剂的降粘效果;还考察了不同加量下降粘剂对原油破乳实验的影响,经过测试,合成的降粘剂ESA与破乳剂有良好的配伍性。最后,本文对油溶性降粘剂降粘机理进行了初步探索,实验结果表明降粘剂分子主要通过与胶质和沥青质的作用来降低粘度。同时,降粘剂分子的平均分子量、极性基团和酯链都会影响到降粘剂的降粘效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 稠油的定义、特点和分类
• 1.2.1 稠油的定义
• 1.2.2 稠油的一般特点
• 1.2.3 稠油的分类
• 1.3 稠油的开采和输送
• 1.3.1 稠油的开采
• 1.3.2 稠油输送方法
• 1.4 稠油油溶性降粘剂的研究概况
• 1.4.1 油溶性降粘剂的国外研究现状
• 1.4.2 油溶性降粘剂的国内研究现状
• 1.4.3 油溶性降粘剂的类型
• 1.5 稠油油溶性降粘剂研究中存在的问题及发展趋势
• 1.5.1 稠油油溶性降粘剂研究中存在的问题
• 1.5.2 稠油降粘剂的发展趋势
• 1.6 本课题的研究目标和主要内容
• 1.6.1 研究目标
• 1.6.2 研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验仪器及试剂
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验试剂
• 2.2 稠油降粘剂分子的结构设计
• 2.3 合成原理
• 2.4 溶剂的选择
• 2.5 引发剂的选择
• 2.6 合成步骤
• 2.7 产品的纯化
• 2.8 聚合物特性粘数的测试
• 2.9 丙烯酸长链酯的制备
• 2.10 降粘剂的性能评价
• 2.10.1 降粘剂性能评价的方法
• 2.10.2 降粘剂与表面活性剂的复配
• 2.10.3 降粘剂与破乳剂的配伍性
• 第三章 三元共聚物 ESA 的合成及性能评价
• 3.1 三元共聚物 ESA 的合成
• 3.1.1 ESA 单体用量的优化
• 3.1.2 苯乙烯用量对产品降粘性能的影响
• 3.1.3 丙烯酰胺用量对产品降粘性能的影响
• 3.1.4 反应温度对产品降粘性能的影响
• 3.1.5 反应时间对产品降粘性能的影响
• 3.1.6 引发剂用量对产品降粘性能的影响
• 3.1.7 引发剂加入方式对产品降粘性能的影响
• 3.1.8 苯乙烯加入方式对产品降粘性能的影响
• 3.2 降粘剂 ESA 的表征
• 3.3 降粘剂 ESA 的性能评价
• 3.3.1 加药温度对产品降粘性能的影响
• 3.3.2 加药量对产品降粘性能的影响
• 3.4 降粘剂 ESA 与表面活性剂的复配
• 3.5 降粘剂 ESA 与破乳剂配伍性评价
• 3.5.1 不同含水量原油流动性测定
• 3.5.2 原油剪切稳定性测试
• 3.5.3 降粘剂对原油脱水的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 稠油降粘剂降粘机理初探
• 4.1 胶质和沥青质的结构分析
• 4.1.1 胶质的结构分析
• 4.1.2 沥青质的结构分析
• 4.1.3 胶质沥青质分子间的缔合作用对稠油粘度的影响
• 4.2 降粘剂分子与胶质和沥青质的相互作用
• 4.2.1 胶质和降粘剂分子的相互作用
• 4.2.2 沥青质和降粘剂分子的相互作用
• 4.3 ESA 的平均分子量与降粘作用的关系
• 4.4 ESA 的极性与降粘剂作用的关系
• 4.5 酯链长度与降粘剂作用的关系
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢