一种新型稠油降粘剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型稠油降粘剂及其制备方法，该该降粘剂的结构如式Ⅰ所示，n为50‑5000的整数；本发明专利技术的新型稠油降粘剂在结构上更接近芳香多环簇集成体积更大的稠油簇集体，根据相似相溶的理论，本发明专利技术的新型稠油降粘剂可以更好地达到增溶稠油并降低稠油粘度的效果，提高稠油的采收率。

【技术实现步骤摘要】
一种新型稠油降粘剂及其制备方法
本专利技术涉及油气田开发领域，更具体地，涉及一种新型稠油降粘剂及其制备方法。
技术介绍
通常来说，稠油是指沥青质和胶质含量较高、粘度较大的原油。一般把地面(20℃时)密度大于0.9g/cm3、地下粘度大于50mPa.s的原油叫稠油。因为稠油的密度大，也叫做重油。与常规石油相比较，稠油由分子量较大的烷烃分子组成，通常在室温下保持固体或流动非常困难的粘稠状态。稠油粘度高、密度大、流动性极差，因此开采是非常困难的。在稠油中存在多种纳米级分子簇集体结构，其中原油中沥青、胶质等成分的分子结构对原油簇集体的形成起着关键作用。沥青、胶质等成分的分子结构有一个共同点：大的芳香多环位于分子中央，周围分布着少许多环环烷烃和支链脂肪烃，在芳香多环的周围分布着一些杂原子(O、N、S)，并且多数与芳香多环共轭。稠油簇集体的形成过程首先是沥青分子之间簇集成沥青聚集体，沥青聚集体之间再由含杂原子较多的胶质分子连接成体积大的簇集体，然后该簇集体进一步通过芳香多环簇集成体积更大的稠油簇集体。目前所使用的稠油降粘剂主要为利用共聚合方法制备的疏水缔合聚合物，常用的亲水单体是丙烯酰胺(AM)，因为AM合适制备高分子量的水溶性聚合物而被广泛应用于各大油田作为三次采油的化学注剂，引入疏水基团后，粘度进一步提高，并可形成増溶原油的微观胶束核，可达到更佳的稠油降粘及萃取效果。常用的疏水基团主要是含碳原子数从12-20的直链或支链烷烃，虽然可达到增粘增溶稠油的效果，但是由于其化学结构与稠油簇集体中主要的芳香多环结构相差较大，故增溶效果不理想，因此，有必要提供一种增溶效果理想的稠油降粘剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种增溶效果理想的稠油降粘剂，使其与稠油具有较强亲和力，使大稠油簇集体更容易被解簇分散成小簇集体，较小的稠油簇集体被分散乳化至水相。为了实现上述目的，本专利技术的一方面提供一种新型稠油降粘剂，该降粘剂的结构如式Ⅰ所示，n为50-5000的整数。本专利技术的另一方面提供一种新型稠油降粘剂的制备方法，该方法包括：步骤1，在惰性气体、第一有机溶剂和第一催化剂存在条件下，将聚乙二醇与对甲苯磺酰氯接触反应，得到式Ⅱ所示化合物；步骤2，在惰性气体和第二有机溶剂存在条件下，将芘甲醇与氢化钠进行一步接触反应，然后，加入步骤1得到的式Ⅱ所示化合物进行二步接触反应，得到式Ⅰ所示化合物。本专利技术的技术方案，使用一种具备疏水性质的芘(Py)来代替传统的烷烃疏水基团，连接在聚乙二醇(PEG)分子链两端。由于Py的化学结构为共轭的芳香环，在结构上更接近芳香多环簇集成体积更大的稠油簇集体，根据相似相溶的理论，该降粘剂可以更好地达到增溶稠油并降低稠油粘度的效果，提高稠油的采收率。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的新型稠油降粘剂的合成的示意图。图2示出了本专利技术的新型稠油降粘剂在水溶液中与稠油相互作用的分子形态示意图。图3示出了本专利技术的一个实施例的新型稠油降粘剂的核磁共振谱图。图4示出了本专利技术的一个实施例所得的式Ⅰ所示化合物的不同浓度下的油水界面张力。图5示出了本专利技术的一个实施例所得的式Ⅰ所示化合物中添加不同浓度的钙离子后的界面张力。图6示出了本专利技术的一个实施例所得的式Ⅰ所示化合物的粘度随剪切速率的变化曲线图。图7示出了本专利技术的一个实施例所得的式Ⅰ所示化合物在不同时间的乳化情况图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术的优选实施方式。虽然附图中显示了本专利技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。本专利技术的一方面提供一种新型稠油降粘剂，该降粘剂的结构如式Ⅰ所示，n为50-5000的整数。本专利技术提供的新型稠油降粘剂，首先将与稠油具有较强亲和力且化学结构式非常相似的主体分子的疏水基团芘(Py)溶入稠油中沥青、胶质分子聚集体，亲水基团朝向稠油簇集体的外部，大稠油簇集体被解簇分散成小簇集体，在亲水基团聚乙二醇(PEG)高分子链强亲水力的作用下，较小的稠油簇集体被分散乳化至水相。本专利技术的另一方面提供一种新型稠油降粘剂的制备方法，该方法包括：步骤1，在惰性气体、第一有机溶剂和第一催化剂存在条件下，将聚乙二醇与对甲苯磺酰氯接触反应，得到式Ⅱ所示化合物；步骤2，在惰性气体和第二有机溶剂存在条件下，将芘甲醇与氢化钠进行一步接触反应，然后，加入步骤1得到的式Ⅱ所示化合物进行二步接触反应，得到式Ⅰ所示化合物。在一个示例中，所述第一有机溶剂为二氯甲烷。在一个示例中，所述第一催化剂为三乙胺。在一个示例中，所述步骤1的反应条件包括：反应温度为-10至10℃，反应时间为8-20h。作为优选方案，所述步骤1的反应条件包括：反应温度为-5至5℃，反应时间为8-16h。在一个示例中，所述步骤1包括：将反应后的混合物旋蒸去除部分溶剂，滴加至-4至4℃的乙醚中，得到沉淀物，将沉淀物过滤收集、反复沉淀，最后真空干燥。作为优选方案，所述真空干燥的温度为30-50℃。在一个示例中，所述第二有机溶剂为二甲基甲酰胺。在一个示例中，所述一步接触反应的条件包括：反应温度为-1至2℃，反应时间为0.5-2h。在一个示例中，所述二步接触反应的条件包括：反应温度为50-70℃，反应时间为8-20h。在一个示例中，所述步骤2包括：将反应后的混合物旋蒸去除部分溶剂，滴加至-4至4℃的乙醚中，得到沉淀物，将沉淀物过滤收集后溶于甲醇，然后将所得的甲醇溶液置于干冰中，过滤收集析出产物，将所得的甲醇溶液反复析出收集，最后真空干燥。作为优选方案，所述真空干燥的温度为30-50℃。本领域技术人员可以根据需要确定本专利技术的新型稠油降粘剂的制备方法所述涉及的各反应物、催化剂和溶剂的用量。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的新型稠油降粘剂的合成的示意图。如图1所示，通过PEG和对甲苯磺酰氯(TsCl)在二氯甲烷(DCM)中的反应生成中间产物，再通过氢化钠(NaH)激活芘甲醇(PyMe)，产生活性反应种后，与中间产物进行反应得到本专利技术的稠油降粘剂。本专利技术的稠油降粘剂的主链为亲水链段，两端的两个基团为疏水基团。图2示出了本专利技术的新型稠油降粘剂在水溶液中与稠油相互作用的分子形态示意图。如图2所示，本专利技术的稠油降粘剂中的疏水基团可与稠油中沥青、胶质分子聚集体发生缔合并将其溶解，将大块稠油聚集体逐渐分解成小油滴，最后将稠油分子逐渐溶解在所形成的微观胶束核中，达到増溶稠油，降低稠油粘度的目的。实施例1步骤1，在0℃和惰性气体的条件下将定量的PEG溶于二氯甲烷(DCM)中，加入适量三乙胺(TEA)后，逐滴加入过量对甲苯磺酰氯(TsCl)，进行磁力搅拌，12小时后，将反应溶液通过旋转蒸发除去部分溶剂后逐滴沉淀在0℃的乙醚中，将沉淀物过滤收集后重复沉淀过程2-3次以除去产物中的杂质和未反应的化学试剂，最后的产物在40℃下进行真空干燥，获得式Ⅱ所示化合物；步骤2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型稠油降粘剂，其特征在于，该降粘剂的结构如式Ⅰ所示，

【技术特征摘要】
1.一种新型稠油降粘剂，其特征在于，该降粘剂的结构如式Ⅰ所示，n为50-5000的整数。2.一种新型稠油降粘剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：步骤1，在惰性气体、第一有机溶剂和第一催化剂存在条件下，将聚乙二醇与对甲苯磺酰氯接触反应，得到式Ⅱ所示化合物；步骤2，在惰性气体和第二有机溶剂存在条件下，将芘甲醇与氢化钠进行一步接触反应，然后，加入步骤1得到的式Ⅱ所示化合物进行二步接触反应，得到式Ⅰ所示化合物。3.根据权利要求2所述的新型稠油降粘剂的制备方法，其中，所述第一有机溶剂为二氯甲烷。4.根据权利要求2所述的新型稠油降粘剂的制备方法，其中，所述第一催化剂为三乙胺。5.根据权利要求2所述的新型稠油降粘剂的制备方法，其中，所述步骤1的反应条件包括：反应温度为-10至10℃，反应时间为8-20h。6.根据权利要求2所述的新型稠油降粘剂的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈少华，马涛，卢刚，谭中良，贾红育，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11