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《吉林大学》 2012年
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聚合物稠油降粘剂的制备与性能评价

于丽丽  
【摘要】:我国稠油资源丰富,开发稠油对于解决石油资源短缺的矛盾有重大意义。由于稠油粘度高、密度大,流动性很差,给其开采和输送带来了很大困难。随着科学技术的发展,两亲性聚合物已经应用到油田开采领域,对于解决稠油生产过程中的流动性难题,具有重要的价值。 目前,稠油开采的主要方法为掺稀油法与高热开采法,这两种方法消耗能源多,开采效率低。为了提高稠油开采效率,已采用聚合物作为稠油降粘剂。针对辽河稠油胶质、沥青质含量高的特点,依据现有的文献与工作,制备了多种两亲性聚合物稠油降粘剂,通过对聚合物稠油降粘剂浓度、油水比、温度、时间等条件的测定,确定出这些聚合物稠油降粘剂的最佳适用条件并制备出更适合的聚合物稠油降粘剂。本论文工作主要分为三个部分: 第一部分稠油组成及其结构分析。利用液固吸附色谱法对稠油四组分进行分离,并且对稠油分离后的各组分进行核磁共振光谱与红外光谱的表征。稠油及其组分的性质是影响水包稠油乳状液形成和稳定的重要因素,还可以通过对稠油及其组分的性质和结构深入的研究,从本质上解释在水包稠油乳状液形成过程中稠油组分与聚合物稠油降粘剂之间、稠油组分之间的相互作用关系。稠油组分离的实质就是分离稠油中的胶质、沥青质、饱和分以及芳香分,因为这几种物质是导致稠油粘度高的直接原因。对辽河稠油样品分析得出,稠油中,胶质、沥青质、饱和分、芳香分的含量分别占总含量的36.96%、5.67%、27.12%和30.25%;除此之外稠油中游离水含量为13.11%。对比胶质、沥青质和芳香分的核磁共谱图与红外光谱图发现,这三种组分都含有类似于苯环结构的物质以及长碳链的烷烃。 第二部分稠油乳化降粘实验研究。对比稠油四组分的测试结果,将一定比例的聚乙烯亚胺与棕榈酸在145℃高温下进行酰胺化反应,将反应后的产物加入到稠油与水混合体系中,采用粘度计(Brookfield DV-Ⅱ)型对乳状液的粘度进行测试,从而确定出适合辽河稠油降粘需求的聚合物稠油降粘剂浓度、油水比、温度等条件。通过粘度计(Brookfield DV-Ⅱ)测试得到,乳状液的粘度在聚合物稠油降粘剂含量达到2.7%,油水比为60:40时,温度为45℃时乳化降粘效果最好,粘度从40,0000mPa.s降低到400mPa.s,降粘率接近100%,这时的乳状液稳定性也最好,通过显微镜可以清晰地观察到被乳化的稠油颗粒。 第三部分聚合物稠油降粘剂制备。由于目前常用丙烯酸十八酯来制备聚合物稠油降粘剂,针对丙烯酸十八酯在高温、碱度强的环境下容易水解这种缺点,本论文尝试用马来酸单十八酰胺(ODMA)来代替丙烯酸十八酯作为聚合物稠油降粘剂的单体,并且将ODMA、苯乙烯(St)与含有长侧链的亲水单体烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)进行聚合,对于这种聚合物进行结构与性能进行测试,将其在水溶液中形成的胶束来衡量它的乳化性能。经FTIR、~1HNMR测试验证APEG、St与ODMA已共聚形成APEG/St/ODMA聚合物;经GPC测试发现:由APEG单体所制备的聚合物,分子量与聚合度相对比较低;乌氏粘度计、DLS、测试结果表明,APEG/St/ODMA聚合物溶液制备得到的胶束符合形成-增大-聚集规律,该类聚合物临界胶束浓度约为0.3g/L;随亲水基团(APEG)含量的增加,胶束的平均粒径尺寸增大,所形成的胶束与胶束聚集体所占浓度比例增大;通过TEM,可以清晰的观察到核壳结构的胶束,平均大小在200nm左右。 通过系列实验研究,为聚合物稠油降粘剂在油田中的应用带来了新的思路和广阔的前景。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TE869

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