一种易破乳脱水的有机硅改性两亲聚合物型稠油降粘剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种易破乳脱水的有机硅改性两亲聚合物型稠油降粘剂及其制备方法，该降粘剂制备步骤如下：将丙烯酰胺、含双键的有机硅季铵盐和溶剂混合搅拌均匀，得混合液；通入氮气，加热至60～80℃，在搅拌下加入引发剂，于60～80℃，反应5～12个小时，得反应液；将反应液冷却后倒入丙酮或乙醇中，经抽滤、浸泡、洗涤、干燥，即得稠油降粘剂。本发明专利技术的制备方法操作简单、成本较低，制备得到的降粘剂在较低浓度下即具有较好的耐温抗盐和降粘效果，又易于破乳脱水，降低了后期水处理难度。该降粘剂不需要同其它助剂复配使用，综合性能优异又绿色环保。

Organosilicon modified two parent polymer type heavy oil viscosity reducer capable of demulsification and dehydration and preparation method thereof

The present invention relates to an easy demulsification and dehydration of silicone modified two type amphiphilic polymers viscosity reducing agent and preparation method thereof, the viscosity reducer preparation steps are as follows: acrylamide, double bond containing organosilicon quaternary ammonium salt and solvent mixing, mixed liquid; adding nitrogen, heated to 60 to 80 DEG C, adding lead agent under agitation at 60 to 80 DEG C, the reaction is 5 to 12 hours, the reaction liquid; cooling after the reaction liquid into the acetone or ethanol, after soaking, filtering, washing and drying, the viscosity reducing agent. The preparation method of the invention has simple operation and low cost, the prepared viscosity reducer with temperature resistance and salt resistance and viscosity reducing effect better in low concentration, and easy demulsification and dehydration, reduce the difficulty of water treatment. The viscosity reducer does not need to be used in combination with other auxiliaries, and has excellent comprehensive performance and green environment protection.

【技术实现步骤摘要】
一种易破乳脱水的有机硅改性两亲聚合物型稠油降粘剂及其制备方法
本专利技术涉及一种易破乳脱水的有机硅改性两亲聚合物型稠油降粘剂及其制备方法，属于稠油开采降粘剂

技术介绍
随着石油开采程度的不断加深，稠油资源所占的比例越来越大，但是稠油因其密度高、粘度大，使其开采、运输、储存困难。目前的稠油降粘技术有乳化降粘、物理降粘和微生物降粘法等，其中稠油乳化降粘开采技术是应用范围最广，也是最经济有效的方法。稠油降粘剂通常采用表面活性剂复配的方式，所用的表面活性剂一般为非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂，其中具有较高耐温能力的是阴离子表面活性剂和非离子-阴离子两性表面活性剂。稠油乳化降粘的核心是降粘剂的筛选，不仅要求对稠油的降粘效果好，乳化速度快，与稠油作用分散好，不形成大的油滴，还要求乳化体系不能太稳定，有利于采出液的破乳脱水。好的稠油降粘剂要求稠油降粘后具有流动分散和静止分层的特点。近年来，我国科研人员针对不同矿藏条件下的稠油开采要求，研制开发了多种性能优异的乳化降粘剂，其中共聚/缩聚型聚合物乳化降粘剂可以结合表面活性剂和某些基团的特点，对中高粘度稠油具有用量少、降粘效率高和耐温抗盐等优点。有机硅(聚合物)表面活性剂在油田钻井和原油破乳上的研究与应用，已有相关文献和专利报导，而作为稠油开采降粘剂使用的相关文献、专利则报导较少。中国专利文献CN103450868A公开了一种抗温耐盐型水溶性两亲聚合物复合稠油降粘剂。由丙烯酰胺、疏水烷基丙烯酰胺、丙烯酰胺基烷基氯化铵季铵盐和非离子聚醚丙烯酸酯四元无规共聚成的两亲聚合物作为A组分和小分子表面活性剂B组分复合而成，添加浓度0.3％时其降粘稠油的能力优于OP-10以及聚表二元复合体系等。中国专利文献CN102516972A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，在添加浓度0.5％时耐温抗盐及抗水解性能好，对稠油具有很好的降粘能力。该专利技术方法以聚甲基氢硅氧烷、六甲基二硅氧烷、八甲基环四硅氧烷等为主要原料，经过平衡共聚、氯铂酸催化硅氢加成、阴离子化三步反应完成，工艺步骤繁杂，成本高。目前，聚合物类稠油降粘剂在实际使用中大多需与其他助剂复配，有机聚硅氧烷类稠油降粘剂价格较高，二者同时存在着乳化体系较稳定，不利于采出液破乳脱水等问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种既具有耐温抗盐和降粘效果又易于破乳脱水的有机硅改性两亲聚合物型稠油降粘剂。该降粘剂不需要同其它助剂复配使用，综合性能优异又绿色环保。本专利技术还提供一种易破乳脱水的有机硅改性两亲聚合物型稠油降粘剂的制备方法。本专利技术的技术方案如下：一种易破乳脱水的有机硅改性两亲聚合物型稠油降粘剂，所述稠油降粘剂是由丙烯酰胺和含双键的有机硅季铵盐反应生成的两亲聚合物，具有式(Ⅰ)所示结构：其中:R’为H或CH3；x:y＝100:0.5～5.0；R为：其中：A为O或NH；a＝2～4；b＝2～4；R1为CH3或C2H5；R2为CH3或C2H5；R3、R4、R5独立地选自OSi(CH3)3、OCH3、OC2H5或C1-C3烷基，R3、R4、R5相同或不同；X为Cl、Br或I。根据本专利技术优选的，所述R基团中，A为NH，a＝3，b＝3，R1、R2均为CH3，R3、R4、R5均为OSi(CH3)3，X为Cl；或者，A为O，a＝2，b＝3，R1、R2均为CH3，R3、R4、R5均为OC2H5，X为Cl。根据本专利技术优选的，所述含双键的有机硅季铵盐具有式(II)所示结构：其中：A、a、b、R’、R1、R2、R3、R4、R5、X的含义与式(I)中含义相同；优选的，R’为CH3，A为NH，a＝3，b＝3，R1、R2均为CH3，R3、R4、R5均为OSi(CH3)3，X为Cl；或者，R’为CH3，A为O，a＝2，b＝3，R1、R2均为CH3，R3、R4、R5均为OC2H5，X为Cl。根据本专利技术优选的，所述稠油降粘剂为白色粉末状，重均分子量为：(1～5)×106。一种易破乳脱水的有机硅改性两亲聚合物型稠油降粘剂的制备方法，包括步骤如下：将丙烯酰胺、含双键的有机硅季铵盐和溶剂混合搅拌均匀，得混合液；通入氮气，加热至60～80℃，在搅拌下加入引发剂，于60～80℃，反应5～12个小时，得反应液；将反应液冷却后倒入丙酮或乙醇中，经抽滤、浸泡、洗涤、干燥，即得稠油降粘剂。根据本专利技术优选的，所述丙烯酰胺和含双键的有机硅季铵盐的质量比为100:5～25；优选的，所述丙烯酰胺和含双键的有机硅季铵盐的质量比为100:10～15。根据本专利技术优选的，所述溶剂为丙酮、四氢呋喃、苯、甲苯、环己烷、乙二醇二甲醚、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的一种或两种以上的组合；优选的，所述溶剂为四氢呋喃、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的一种或两种以上的组合。根据本专利技术优选的，所述混合液的固含量为10～20wt％；优选的，所述混合液的固含量为15wt％。根据本专利技术优选的，所述引发剂为偶氮类引发剂、有机过氧类引发剂、无机过氧类引发剂或氧化还原类引发剂中的一种或两种以上的组合；所述引发剂的质量是丙烯酰胺和含双键的有机硅季铵盐总质量的0.05～2％；优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述引发剂的质量是丙烯酰胺和含双键的有机硅季铵盐总质量的0.5～1.0％。根据本专利技术优选的，所述反应温度为65～75℃。根据本专利技术优选的，经抽滤得到的产物用丙酮或乙醇浸泡并洗涤5～10次，60℃真空干燥24～72小时。根据本专利技术优选的，所述含双键的有机硅季铵盐的制备方法包括步骤如下：将烷基丙烯酰胺基叔胺或烷基丙烯酸酯基叔胺、卤代烷基硅烷和溶剂混合搅拌均匀；于60～90℃，反应36～72小时，冷却至室温；经减压旋蒸、洗涤，即得含双键的有机硅季铵盐。优选的，所述烷基丙烯酰胺基叔胺或烷基丙烯酸酯基叔胺具有式(III)所示结构：其中：A、a、R’、R1、R2的含义与式(I)中含义相同。优选的，所述卤代烷基硅烷具有式(IV)所示结构：其中，b、R3、R4、R5、X的含义与式(I)中含义相同。优选的，所述烷基丙烯酰胺基叔胺或烷基丙烯酸酯基叔胺和卤代烷基硅烷的摩尔比为1:1～3；进一步优选的，所述烷基丙烯酰胺基叔胺或烷基丙烯酸酯基叔胺和卤代烷基硅烷的摩尔比为1:1.5～2.0。优选的，所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、二甲基亚砜、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺或丙酮中的一种或两种以上的组合；所述溶剂的质量为烷基丙烯酰胺基叔胺或烷基丙烯酸酯基叔胺和卤代烷基硅烷总质量的1～2倍；进一步优选的，所述溶剂为丙酮、乙醇或异丙醇中的一种或两种以上的组合；所述溶剂的质量为烷基丙烯酰胺基叔胺或烷基丙烯酸酯基叔胺和卤代烷基硅烷总质量的1.5倍。优选的，所述反应温度为75～85℃，反应时间是48～72小时。优选的，所述洗涤方式为用乙醚或石油醚洗涤3～5次。本专利技术技术方案的优势在于：有机硅表面活性剂具有表面张力低、耐高温、分散润湿性能强等特点，本专利技术的降粘剂以丙烯酰胺为主要原料，将有机硅功能基引入到聚合物结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种易破乳脱水的有机硅改性两亲聚合物型稠油降粘剂，其特征在于，所述稠油降粘剂是由丙烯酰胺和含双键的有机硅季铵盐反应生成的两亲聚合物，具有式(Ⅰ)所示结构：

【技术特征摘要】
1.一种易破乳脱水的有机硅改性两亲聚合物型稠油降粘剂，其特征在于，所述稠油降粘剂是由丙烯酰胺和含双键的有机硅季铵盐反应生成的两亲聚合物，具有式(Ⅰ)所示结构：其中，R’为H或CH3；x:y＝100:0.5～5.0；R为：其中：A为O或NH；a＝2～4；b＝2～4；R1为CH3或C2H5；R2为CH3或C2H5；R3、R4、R5独立地选自OSi(CH3)3、OCH3、OC2H5或C1-C3烷基，R3、R4、R5相同或不同；X为Cl、Br或I。2.根据权利要求1所述的易破乳脱水的有机硅改性两亲聚合物型稠油降粘剂，其特征在于，所述R基团中，A为NH，a＝3，b＝3，R1、R2均为CH3，R3、R4、R5均为OSi(CH3)3，X为Cl；或者，A为O，a＝2，b＝3，R1、R2均为CH3，R3、R4、R5均为OC2H5，X为Cl。3.根据权利要求1所述的易破乳脱水的有机硅改性两亲聚合物型稠油降粘剂，其特征在于，所述含双键的有机硅季铵盐具有式(II)所示结构：其中：A、a、b、R’、R1、R2、R3、R4、R5、X的含义与式(I)中含义相同；优选的，R’为CH3，A为NH，a＝3，b＝3，R1、R2均为CH3，R3、R4、R5均为OSi(CH3)3，X为Cl；或者，R’为CH3，A为O，a＝2，b＝3，R1、R2均为CH3，R3、R4、R5均为OC2H5，X为Cl。4.根据权利要求1所述的易破乳脱水的有机硅改性两亲聚合物型稠油降粘剂，其特征在于，所述稠油降粘剂为白色粉末状，重均分子量为：(1～5)×106。5.如权利要求1～4任一项所述的易破乳脱水的有机硅改性两亲聚合物型稠油降粘剂的制备方法，包括步骤如下：将丙烯酰胺、含双键的有机硅季铵盐和溶剂混合搅拌均匀，得混合液；通入氮气，加热至60～80℃，在搅拌下加入引发剂，于60～80℃，反应5～12个小时，得反应液；将反应液冷却后倒入丙酮或乙醇中，经抽滤、浸泡、洗涤、干燥，即得稠油降粘剂。6.根据权利要求5所述的易破乳脱水的有机硅改性两亲聚合物型稠油降粘剂的制备方法，其特征在于，所述丙烯酰胺和含双键的有机硅季铵盐的质量比为100:5～25；优选的，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明刚，张赛平，谭业邦，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37