有机硅稠油降粘剂成份分析配方开发降粘机理和技术工艺.docx

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有机硅稠油降粘剂成份分析配方开发降粘机理和技术工艺

有机硅稠油降粘剂配方技术开发，降粘机理及问题解决方案

导读：

本文详细介绍了有机硅类稠油降粘剂的研究背景，理论基础，参考配方等，本文中的配方数据通过修改，如需更详细资料，可咨询咱们的技术工程师。

有机硅类稠油降粘剂普遍应用于石油开采方面，禾川化学引进国外配方破译技术，专业从事有机硅类稠油降粘剂成份分析、配方还原、研发外包效劳，为石油化工企业提供一整套配方技术解决方案。

一.背景

　　稠油因其密度大、粘度高、流动性差而不能用常规方式开采。

稠油开采的关键是降粘、降摩阻、改善流变性。

目前经常使用的稠油（包括特稠油和超稠油）降粘方式有:

掺稀降粘、加热降粘、改质降粘及乳化降粘。

掺稀降粘受稀油来源的限制;加热降粘能耗大;改质降粘存在催化剂挑选困难的缺点;乳化降粘因其利用范围宽（包括油层开采、井筒降粘、管道输送等领域）,且工艺简单等优势而研究活跃。

有机硅降粘剂是由甲基三氯烷类做要紧原材料，在有机溶剂条件下，经水解取得环状的、线性的和交联聚合物的混合物。

再通过碱化处置而形成的一种淡黄色透明的液体，生成的产品相对稳固。

分子结构中含有Si-C键的化合物，以硅氧键（Si-O-Si）为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合物中数量最多，应用最广的一类。

有机硅分子中的≡Si—OH键易与粘土上的≡Si—OH键缩聚成≡Si—O—Si≡键，在粘土表面形成一层甲基朝外的CH3

-Si牢固化学吸附层，使粘土表面发生润湿反转，阻止和减缓粘土表面的水化作用，阻止泥页岩水化膨胀，坍塌。

能够有效地操纵钻井液高温增稠，避免高温聚结作用，形成端-端（E-E），端-面（E-F）的结合，减弱和拆散了粘土颗粒的空间网架结构，并放出大量自由水，致使钻井液的粘度和切力下降，达到了稀释降粘的目的。

禾川化学技术团队具有丰硕的分析研发体会，通过量年的技术积存，能够运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、壮大原材料库，完全解决众多化工企业生产研发进程中碰到的难题，利用其八大效劳优势，最终实现企业产品性能改良及新产品研发。

样品分析检测流程：

样品确认—物理表征前处置—大型仪器分析—工程师解谱—分析结果验证—后续技术效劳。

有任何配方技术难题，可即刻联系禾川化学技术团队，咱们将为企业提供一站式配方技术解决方案！

　稠油乳化降粘机理

乳化降粘机理的研究要紧体此刻原油乳状液理论和最正确密堆积理论。

原油乳状液理论说明:

W/O（油包水）型乳状液粘度与油的粘度成正比,并随含水率的增加而呈指数增加,故含水原油乳状液的粘度远远超过不含水原油的粘度;O/W（水包油）型乳状液粘度与水的粘度成正比,与原油含水率的增加成反比,而水在50℃的粘度仅为mPa·s,远远低于原油的粘度,而且含水越高,原油乳状液粘度越小。

假设设法将W/O型乳状液转变成O/W型乳状液,那么乳状液的粘度将大幅降低。

稠油乳化降粘剂不仅能形成稳固的O/W乳状液起到降粘的作用,而且也能借助氢键渗透、分散进入胶质和沥青质片状分子之间,拆散平面重叠堆砌而成的聚集体,形成片状分子无规那么堆砌,有序程度降低,空间延伸度减少,聚集体中包括的胶质、沥青质分子数量减少,原油的内聚力降低,起到降粘的作用。

二.乳化降粘剂

　乳化降粘剂的组成

原油乳化降粘剂多由具有表面活性的主剂和辅剂组成。

辅剂配方中通常加入碱（如NaOH、三乙醇胺等）,短链醇（C1～C4）、生物聚合物（如黄原胶）和冰点抑制剂（如乙二醇和丙三醇）。

加碱的目的是使其与高酸值原油（酸值>mgKOH·g-1中的酸性物质（如环烷酸）反映生成表面活性剂,以降低外加表面活性剂的用量,关润伶等通过对一种高效化降粘剂的红外光谱和核磁共振谱的分析发觉样品中氢氧化钠的质量分数高达%;

乳化降粘剂的研制思路

乳化降粘剂的选择第一是其应具有适宜的HLB比值（亲水亲油平稳值）,一样HLB值为8～18即可形成O/W型乳状液。

选择乳化剂HLB值还要参照其PIT（转相温度）,表面活性剂的亲水链越长,PIT越高。

第二其应有必然的乳化稳固性,破乳性及降粘率高,还应有适宜的适应性和配伍性,环保不损害地层。

最后是本钱低,合成原料易患。

李孟洲等人针对目前国内外稠油/超稠油化学降粘所存在的乳化降粘与破乳脱水之间的矛盾问题,提出了研制和开发新型高效水基降粘剂的思路及方式,研制方式要紧分作三大步骤:

1）油样特点参数（HLB值和PIT值）测定;

2）降粘剂大体配方研制（主剂分子结构设计及合成、辅剂型号确信及主剂与

辅剂配比优化实验）;

3）降粘剂优化配方确信（室内综合性能评判实验、动态流动模拟实验）。

典型的乳化降粘剂

复配型乳化降粘剂

复配型乳化降粘剂依照协同作用原理多以复配型配方为多。

非离子型降粘剂具有抗盐性高、发泡性低、易形成低粘度乳状液等优势;阴离子型降粘剂具有比非离子更强的降低界面张力的能力,且价钱廉价。

采纳二者的复配,既能够提高非离子型的浊点,又可提高阴离子型的抗盐性,还可减少形成稳固的O/W型乳状液所需降粘剂的总量。

其复配增效机理为:

非离子表面活性剂中聚氧乙烯链中的氧原子与水溶液中氢离子结合使非离子表面活性剂带必然正电性,非离子与阴离子表面活性剂彼此作用增强,而使复配体系的表面活性高于单一组分。

杨景宗等人研究发觉：

非离子/阴离子表面活性剂复配体系的CMC（临界胶束浓度）～X（复配比例）曲线显现最低点,即复配体系的临界胶束浓度比单一组分降低,同时阴离子表面活性剂能够提高非离子表面活性剂的浊点。

李芳田等人以多种阴离子、非离子表面活性剂和助剂为原料,通过复配和挑选,制得阴离子/非离子表面活性剂复配体系。

当复配体系加量%,对东辛油田不同区块稠油（原油含水量25%）的降粘率达95%以上,沉降脱水率达90%以上。

耐温型乳化降粘剂

随着深井超稠油（如塔河稠油,轮古稠油）的开采,要求降粘剂高温不降解;注蒸汽采油时加入乳化降粘剂能大大提高采油效率,亦对降粘剂提出了耐高温的要求;关于直接乳化降粘开采的油区,却又因低温而对降粘剂提出了耐低温的要求。

葛际江等人以丙酮作溶剂,采纳氯乙酸法合成了5种壬基酚聚氧乙烯醚乙酸盐（产率均高于80%）耐温稠油降粘剂,对取自成功油田、辽河油田的7种稠油具有好的降粘成效（加量为%～%时,降粘率均高于90%）,所形成的乳状液1h的分水大于90%,且耐高温（在300℃下加热3h,其浓度无转变）。

吴本芳等人采纳自制耐高温降黏剂SP对河南特稠油进行乳化降黏

特稠油进行乳化降黏,当SP加量为%,25℃时使河南特稠油降黏率达99%以上,且经高温（260～300℃）处置前后,SP对河南特稠油的降黏率都达到99%以上。

聚合物型乳化降粘剂

共/缩聚物型乳化降粘剂是结合表面活性剂和某些基团的特点而合成的具有某些特定功能的新型乳化降粘剂。

最近几年来,聚合物型乳化降粘剂因其优良性能而备受关注。

秦冰等人合成了一种磺酸、羧酸和聚醚共缩聚型乳化降粘剂,它是将阴离子和非离子型官能团缩聚在同一分子中的新型化合物,在钙镁离子浓度高（2000mg·L-1）矿化水中,其降粘率可达90%以上,而且有较好的耐温性（350℃高温处置前后,其降粘成效无明显转变）,优于磺酸盐或磷酸盐型乳化降粘剂。

唐清等人针对塔河油田稠油高温、高粘和伴生高矿化度水（220000～240000mg·L-1）的特点,研制开发了ZDT稠油降粘剂（在高分子碳链线性共聚物的基础上,加入失水山梨醇、聚氧乙烯烷基苯酚醚型非离子表面活性剂及渗透剂等阴离子、非离子表面活性剂和助剂组成的复合体系）,室内实验及现场实验说明,该降粘剂具有配伍性好、降粘成效好的优势,加量为%时%时降粘率达到%以上,静止沉降脱水率大于%。

易脱水型乳化降粘剂

好的乳化降粘剂除具有良好的破乳降粘功能之外,破乳后的原油乳状液还要有稳固性和易脱水性。

关于原油乳状液的脱水解决方式要紧集中在以下三个方面:

1）是结合乳化剂与破乳剂的配伍性,研制易于破乳脱水的乳化降粘剂;

2）是研制在一按时刻后乳状液会自动沉降脱水的乳化降粘剂;

3）是研制乳状液在改变温度后即可脱水的热敏性乳化降粘剂。

尉小明等人研制的稠油LHFR-1型水基降粘剂具有专门好的降粘成效和自动破乳脱水的特点,乳化温度50℃降粘率达%以上,沉降72h自动破乳脱水,原油中水的体积分数降为4%以下。

谭非等人测定了稠油的HLB及PIT等参数后,采纳非离子表面活性剂与阴离子及两性表面活性剂复配研制出易乳化、脱水的新型热敏性降粘剂。

纳米助剂型乳化降粘剂

纳米材料因其优良的性能（如流变性、抗温性、抗盐性、催化性）而在油气田开发中应用活跃。

假设将纳米材料加到降粘剂中,在后期污水处置及蒸汽吞吐增油等方面都可表现好的性能。

陈玉祥等人针对河南油田井楼区块稠油,自制稠油环保型纳米乳化降粘剂TR-01。

实验结果说明,TR-01乳化降粘剂对井楼区块油井的普适性较强,具有较好的乳化降粘作用（降粘率达到99%以上）,地层水对其降粘成效阻碍不大。

其中的纳米成份能增加对污水中悬浮物的吸附能力和絮凝能力,对油田污水处置起到踊跃作用。

李胜彪等人以河南井楼油田超稠油为研究对象,在稠油热采降粘剂TN-01的基础上,引入纳米助剂,研制出耐高温纳米乳化降粘剂TN-02,在室内研究和现场应用中均取得了好的成效（蒸汽吞吐成效明显改善,单井增油120t）。

低本钱型乳化降粘剂

开发廉价高效的乳化降粘剂是乳化降粘开采稠油技术的关键。

采纳本油田的稠油为原料合成乳化剂,因其亲油基源于稠油组分,与稠油结构相似,依照相似相溶原理,其在井下应更易形成O/W型乳状液,从而对稠油具有乳化降粘成效。

采纳稠油为原料合成乳化降粘剂,不仅为稠油

资源的深加工找到了一条高附加值的新途径,且稠油原料价廉易患,比市售表面活性剂具有明显的本钱优势而具有广漠的应用前景。

马文辉等人以大庆黑帝庙稠油为原料,发烟硫酸为磺化剂,合成了稠油磺酸盐乳化降粘剂,35℃时降粘率达90%以上,复配后成效更佳,且具有较好的适用性。

崔盈贤等人以辽河稠油为原料,采纳脱酸剂法,对稠油中的石油酸进行抽提,然后分离出石油酸盐回注到稠油中,进行乳化降粘。

结果说明,稠油石油酸盐与其它表面活性剂进行简单复配对辽河稠油和渤海稠油等环烷基或中间基稠油有明显的乳化降粘成效,降粘率别离达到90%和80%以上。

四．常见有机硅降粘剂

传统的有机硅降粘剂多数是只含有一个甲基（-CH3）的有机硅低聚物，利用中有降粘成效，但远无法知足抗温150℃以上的性能指标要求。

甲基硅聚合物（要紧成份SiCH3（C2H5）3）从160℃开始被氧化，生成HCHO、CH3COOH、SiO2、CO2、H2O等，粘度上升,慢慢成为凝胶，结果适得其反。

有机硅钻井液降粘剂HOS

以硅基有机物为原料研制出的有机硅降粘剂HOS增加了有机硅的甲基含量,提高了产品的化学稳固性。

实验结果说明：

1）有机硅降粘剂HOS降粘成效好，能用于高固相含量的钻井液体系中,在重晶石加量为120%钻井液中，成效明显优于常规降粘剂XY-27、SMT。

2）降粘剂HOS具有良好的抗温能力，抗温可达180℃以上。

3）降粘剂HOS加人方式简单，无需配成碱液，现场利用方便，既可用于配制新浆，也可用于老浆进行流变性调控。

存在的问题及改良方法

1）是水溶性溶液，在环境的温度低于-5℃

之下时，就会显现有部份产品有结冻的现象发生。

加入已二醇、酒精、甲醇能够达到防冻的目的，可从经济的角度动身酒精和甲醇是首选。

2）此产品显现了部份不溶物浮在液面之上，经分析是惰性很强的难溶物，阻碍了产品的外观。

难溶物采取过滤的方法，生产进程中在出料口安装过滤网。

3）有机硅降粘剂在生产进程中，水解进程中，取得的水解产物是固体环状的、线性的和交联聚合物的混合物和液体的酸性水溶物，经查验取得的酸性物含H+浓度为3％～10％。

改良方法有三种：

1）中和法：

加入碱使得和酸反映生成盐和水；

2）要求有能力处置此酸性物的厂家上门收购；

3）再利用的方式：

由于此废液的酸值偏低，采取蒸馏法使得低的浓度增高，确实是把原先3％～10％的酸液通过处置后达到20％左右的酸，用于钻井液处置剂别的产品的生产。

有机硅改性的聚醚

该药剂具有以下特点：

高温条件下,形成较为均匀的乳状液；低温条件下，借助减阻降粘剂的超强分散作用，将油相分散成大小不一的油粒，形成粗分散体系,同时依托配方中高分子聚合物粘度高、粘弹性好的特点,形成阻碍分散油粒碰撞聚结的空间障碍，阻碍分散油粒的聚并，达到稳固分散体系的目的。

改性的有机硅降粘剂

有机硅腐殖酸盐

有机硅腐殖酸的钠盐和钾盐即OSAM和OSAM-K降粘剂，是由适当聚合物的甲基硅醇与腐殖酸在铝盐催化下缩聚而成，既具有有机硅处置的高温稳固性和抑制性，又具有腐殖酸类处置剂的降粘和降滤失作用，排除二者的不足。

木质素有机硅类

用木质素磺酸盐和有机硅做原料，研制出新型无铬钻井液降粘剂SLS，在淡水钻井液中,其性能优于FCLS，抗温可达200℃，与聚丙烯酰胺、磺化酚醛树脂具有专门好的相容性，可增加它们的抗温抗盐能力。

五.有机硅类稠油降粘剂配方参考

组分

投料量（g/L）

壬基酚聚氧乙烯醚

600~700

聚醚改性的硅油

30~50

油酸钠

50~80

脂肪酸二乙醇酰胺（6501）

100~200

二乙醇胺

30~50

氢氧化钠

50~80

十八烷醇聚醚

20~30

二丙二醇甲醚

余量

通过对化工产品的配方分析还原，有利于企业了解现有技术的进展水平，实现知己知彼；有利于在现有产品上进行自主创新，取得知识产权；有利于在生产进程中发觉问题、解决问题。

通过对化工产品的配方改良，配方研发，能够加速企业产品更新换代的速度，提升市场竞争力，因此，关于化工产品的分析、研发已变得迫在眉睫！