油溶性稠油降粘剂的研制与评价
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摘要
本文概述了国内外稠油、高粘原油输送的现状和一般方法，在参考国内外近年在化学降粘降粘剂文献的基础上，根据稠油和一般含蜡原油不同的结构特点，设计出一种主要针对塔里木稠油中胶质沥青质结构特点的降粘剂，作用是拆散沥青质的重叠层状结构，使轻质组分从原先的包裹网络中释放出来而降粘。
通过对稠油化学组成与其流动特性的统计规律研究，认识到稠油中胶质、沥青质芳香片上含有大量极性基团和超常量的过渡金属元素及杂原子。由于极性基团间的强氢键和芳香片间的π-π电子相互作用，使得胶质、沥青质分子形成特殊的堆积结构和分子聚集体。提出稠油中过渡金属元素和杂原子形成的络合物结构强化了胶质、沥青质分子间通过氢键形成的缔合作用，因而稠油具有很高的粘度和密度。通过加热、形成O／W乳状液、加入油溶性降粘剂或竞争配位体，可以破坏氢键并部分拆散络合物结构，使稠油粘度降低。
研究了用溶液酯交换法制备高级酯单体的技术特点，成功制备出了可用于合成降粘剂的的甲基丙烯酸高级酯。针对塔里木稠油采用甲基丙烯酸高级酯、苯乙烯、马来酸酐、丙烯酰胺作为聚合反应的单体，分别合成了马来酸酐-甲基丙烯酸高级酯、甲基丙烯酸高级酯-苯乙烯-马来酸酐、甲基丙烯酸高级酯-苯乙烯-马来酸酐-丙烯酰胺聚合物，本文在实验中还探讨了温度、引发剂加量、降粘剂加量、催化剂用量、反应时间、反应物的配比等对产物性能的影响。并详细的分析了降粘剂对石蜡、沥青质胶质的作用机理，并在文献所述机理和实验的基础上提出了一部分针对稠油中胶质沥青质的降粘机理。
最后，本文分别对高级酯化物、二元、三元、四元共聚酯化物分子进行了表征，用红外谱表征了聚合物中各种基团的存在。
This essay summarizes the present situation and the normal way of viscous crude oil and high viscous crude oil transportation, on the basis of referencing chemical viscosity reducer document at home and aboard recently year. In the light of structure character, We design a kind of viscosity reducer which aims to the asphalt structure character of viscous crude oil, the viscosity reducer action is separating the asphalt from layer structure and liberating liquid component which is packed by viscous crude oil.
By analyzing the statistical relationship between chemical compositions and flow properties of crude oils, it is found that the resin and asphaltene in crude contained a great amount of polar groups. abnormal extra transition metals and heterocyclic atoms. As a result of the intensive hydrogen bonds between polar groups and π -π electron interaction exiting in the aromatic sheets of resin and asphaltene, there are an unique overlapping structure of the sheets and the coalescence of the structures in crude. This article first suggests that the complexities between transition metals and heterocyclic atoms enhance the forces of association in resin and asphaltene molecule by hydrogen bonds. Under the aggregation, association and complexion, crude oils show a higher viscosity and density than ordinary thin oils. When the original hydrogen bonds are destroyed, the mutual coalescing reaction of aromatic sheets is partly broken and the complexes structure is inhibited by heating, forming oil-in-water emulsion, and adding oil-soluble copolymeric reducer or prior coordinating agent, the viscosity of the crude will be lowered.
According to the characteristics of solution esterifiction, a higher acrylic ester have been synthesized by melt esterifiction as comonomer for making copolymeric viscosity reducers. This essay selects methyl acrylic ester acrylic amide and styrene which act as monomers of polymerization. In order to measure the effect of viscosity reducer test uses Talimu oil field viscous crude oil which acts as viscosity reducing property evaluation, the assay discusses effect of temperature dosageN whirling velocity catalyst dosage reacting time the proportion of reaction, and analyze reaction mechanism to paraffin asphalt in detail, viscosity reducing mechanism is suggested on asphalt in viscous crude oil based on the document and the experiment.
Finally, the essay describes viscosity reducer molecular that has better viscosity reducing effect, using infrared ray graph to prove all kinds of groups existing.
通过对稠油化学组成与其流动特性的统计规律研究，认识到稠油中胶质、沥青质芳香片上含有大量极性基团和超常量的过渡金属元素及杂原子。由于极性基团间的强氢键和芳香片间的π-π电子相互作用，使得胶质、沥青质分子形成特殊的堆积结构和分子聚集体。提出稠油中过渡金属元素和杂原子形成的络合物结构强化了胶质、沥青质分子间通过氢键形成的缔合作用，因而稠油具有很高的粘度和密度。通过加热、形成O／W乳状液、加入油溶性降粘剂或竞争配位体，可以破坏氢键并部分拆散络合物结构，使稠油粘度降低。
研究了用溶液酯交换法制备高级酯单体的技术特点，成功制备出了可用于合成降粘剂的的甲基丙烯酸高级酯。针对塔里木稠油采用甲基丙烯酸高级酯、苯乙烯、马来酸酐、丙烯酰胺作为聚合反应的单体，分别合成了马来酸酐-甲基丙烯酸高级酯、甲基丙烯酸高级酯-苯乙烯-马来酸酐、甲基丙烯酸高级酯-苯乙烯-马来酸酐-丙烯酰胺聚合物，本文在实验中还探讨了温度、引发剂加量、降粘剂加量、催化剂用量、反应时间、反应物的配比等对产物性能的影响。并详细的分析了降粘剂对石蜡、沥青质胶质的作用机理，并在文献所述机理和实验的基础上提出了一部分针对稠油中胶质沥青质的降粘机理。
最后，本文分别对高级酯化物、二元、三元、四元共聚酯化物分子进行了表征，用红外谱表征了聚合物中各种基团的存在。
This essay summarizes the present situation and the normal way of viscous crude oil and high viscous crude oil transportation, on the basis of referencing chemical viscosity reducer document at home and aboard recently year. In the light of structure character, We design a kind of viscosity reducer which aims to the asphalt structure character of viscous crude oil, the viscosity reducer action is separating the asphalt from layer structure and liberating liquid component which is packed by viscous crude oil.
By analyzing the statistical relationship between chemical compositions and flow properties of crude oils, it is found that the resin and asphaltene in crude contained a great amount of polar groups. abnormal extra transition metals and heterocyclic atoms. As a result of the intensive hydrogen bonds between polar groups and π -π electron interaction exiting in the aromatic sheets of resin and asphaltene, there are an unique overlapping structure of the sheets and the coalescence of the structures in crude. This article first suggests that the complexities between transition metals and heterocyclic atoms enhance the forces of association in resin and asphaltene molecule by hydrogen bonds. Under the aggregation, association and complexion, crude oils show a higher viscosity and density than ordinary thin oils. When the original hydrogen bonds are destroyed, the mutual coalescing reaction of aromatic sheets is partly broken and the complexes structure is inhibited by heating, forming oil-in-water emulsion, and adding oil-soluble copolymeric reducer or prior coordinating agent, the viscosity of the crude will be lowered.
According to the characteristics of solution esterifiction, a higher acrylic ester have been synthesized by melt esterifiction as comonomer for making copolymeric viscosity reducers. This essay selects methyl acrylic ester acrylic amide and styrene which act as monomers of polymerization. In order to measure the effect of viscosity reducer test uses Talimu oil field viscous crude oil which acts as viscosity reducing property evaluation, the assay discusses effect of temperature dosageN whirling velocity catalyst dosage reacting time the proportion of reaction, and analyze reaction mechanism to paraffin asphalt in detail, viscosity reducing mechanism is suggested on asphalt in viscous crude oil based on the document and the experiment.
Finally, the essay describes viscosity reducer molecular that has better viscosity reducing effect, using infrared ray graph to prove all kinds of groups existing.
引文
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