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梳型聚合物对高凝油蜡晶特性和流变性能的影响

周超  
【摘要】:随着经济的高速发展,当今世界对能源的需求与日俱增。石油作为传统能源,在工业生产中扮演着重要的角色。但由于其消耗量逐年增加,导致可开采储量不断减少。世界范围内,高蜡和高沥青质原油的开采量逐年增加,在开采、运输过程中遇到的原油粘度大,流动困难的问题亟待解决。化学添加剂的加入能够有效改善原油的流变性能,且能耗小、用量少、成本低,较传统的加热等方法更有优势。 本文在聚(苯乙烯-马来酸酐)侧链上接枝不同碳链长度的伯胺,包括十四胺、十六胺和十八胺,通过改变伯胺与马来酸酐的投料比,即1.0,1.5和2.0,从而调节梳型聚合物中极性官能团和非极性官能团的比例,得到一个系列,进而研究侧链不同长度和胺化度的SMAC对模型油和原油的流动性的影响。 本文通过核磁共振氢谱(1H NMR)表征了梳型聚合物的结构,并通过积分核磁峰面积定量计算出分子中极性和非极性官能团的比例,并计算出梳型聚合物SMAC的胺化度。此外,借助GPC测量了SMAC的分子量。 本文所使用的是辽河油田高凝油,含蜡量高达37%,胶质、沥青质含量为12.22%,低温时易凝固。为了研究梳型聚合物与高凝油的相互作用机理,本文配制了模型油以简化研究对象。通过流变仪测试模型油和原油在添加剂加入前后屈服应力、凝点的变化,评价梳型聚合物对模型油和原油流动性能的改善效果。此外,还借助偏光显微镜观察油品中蜡晶结晶形态的变化,通过差示扫描量热仪DSC测量了油品中的蜡晶的相转变温度和焓值。 实验结果表明,梳型聚合物SMAC能有效地降低油品的屈服应力、凝点,改变原油中蜡晶的结晶形态,使其更好地分散在原油中,并不易凝结成块。其中,在50℃的测试温度和0.3%加入浓度下,SMAC18-2.0对辽河高凝油屈服应力的降低幅度达到99.3%。胺化度、侧链接枝的碳链长度和投加浓度都对原油的流变性能有显著的影响。总体而言,随着碳链增长,胺化度提高,投加浓度增加,对油品流变性能的改善效果越好。 综上所述,梳型聚合物SMAC可以有效地降低蜡的结晶度,降低高凝油的凝点与屈服应力,从而改善高凝油的流动性能。在实际生产中可以减少高凝油开采和运输能耗,带来可观的经济效益。


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