一种聚合物稠油降黏剂的合成及评价

方振华

（西安文理学院 化学工程学院，陕西 西安 710065）

一种聚合物稠油降黏剂的合成及评价

方振华

（西安文理学院 化学工程学院，陕西 西安 710065）

针对目前稠油降黏剂存在的选择性强和降黏效果差等问题,通过向聚合物分子骨架上增加极性基团以降低稠油中胶质和沥青质的氢键作用,从而提高聚合物降黏剂的降黏效果。以甲基丙烯酸二十二酯、马来酸酐、丙烯酰胺和苯乙烯为原料，经过聚合反应制得了一种聚合物稠油降黏剂，并对其进行了红外光谱表征。实验中分别考察了温度、降黏剂加入量对降黏效果的影响，实验结果表明该降黏剂能在常温下较大幅度地降低稠油黏度，60℃时其最佳加入量为400mg/L，是一种良好的聚合物稠油降黏剂。

稠油；降黏剂；黏度；甲基丙烯酸二十二酯

前言

我国的原油大多具有含蜡多、凝点高、密度大、黏度大和流动性差等缺点,给原油开采及储运带来很大困难[1]。长期以来，输送黏度大、凝点高的原油多采用传统的加热、掺稀以及乳化等降黏方法[2～4]，存在能耗大、降低油品性能等缺点。因此，通过添加降凝剂来改善原油的低温流动性能，实现原油的常温输送是研究人员关注的重要课题。传统稠油降黏剂主要是由烯类单体聚合而成，存在降黏效果差、选择性强等缺点[5]。近几年来，国内外新型降黏剂的研发趋势是在酯型分子骨架上增加极性基团或表面活性的侧链[6～7]，利用极性基团和表面活性侧链的空间效应和高分散作用，使其能与胶质等以更强氢键结合[8]，提高对蜡晶、胶质、沥青质的分散作用以降低黏度。

丙烯酰胺分子中的酰胺基团对沥青质、胶质中的极性部分亲和力强，因此丙烯酰胺的加入可使共聚物的极性增加，有利于聚合物稠油降黏剂与沥青质、胶质及其它极性物质形成氢键，提高降黏剂的降黏效果。本文以甲基丙烯酸二十二酯、马来酸酐、丙烯酰胺和苯乙烯为原料，经过聚合反应制得了一种聚合物稠油降黏剂，并对其降黏效果进行了测试。

1 实验部分

1.1 仪器和药品

甲基丙烯酸二十二酯，自制；苯乙烯，分析纯，天津市福晨化学试剂厂；甲苯，分析纯，天津市富宇精细化工有限公司；甲醇，分析纯，天津市光复科技发展有限公司；马来酸酐，分析纯，天津市天新精细化工开发中心；丙烯酰胺，分析纯，天津市福晨化学试剂厂；偶氮二异丁腈，分析纯，上海市四赫维化工有限公司。红外光谱仪：Nicolet iS50，赛默飞世尔科技有限公司生产；旋转黏度计：NXS-11A，四川成都仪器厂。

1.2 实验方法

在氮气保护下，向装有搅拌和回流装置的四口烧瓶中加入一定量的甲苯溶剂和马来酸酐，加热溶解后，依次加入苯乙烯、甲基丙烯酸二十二酯和丙烯酰胺。升温至85℃，向体系中滴加偶氮二异丁腈的甲苯溶液，控温反应6h后，蒸馏除去部分溶剂，产物用甲醇洗涤，干燥后得黄色固体。

2 结果与讨论

2.1 FT-IR分析

对合成的聚合物进行了红外光谱表征，测试结果见图1：2917cm-1和2843cm-1为C-H伸缩振动吸收峰，1713cm-1为C=O的伸缩振动吸收峰，1635cm-1处为N-H弯曲振动吸收峰，1472cm-1为苯环骨架振动吸收峰，1162cm-1为C-O键的伸缩振动吸收峰，1062cm-1处为C-O-C伸缩振动吸收峰，715cm-1处为-（CH2）n-（n＞4）的吸收峰。

图1 红外谱图Fig.1 The IR spectrum

2.2 温度对降黏剂降黏效果的影响

图2 温度对黏度的影响Fig.2 The effect of temperature on the viscosity

为了测试降黏剂对稠油的降黏能力，固定稠油中降黏剂加入量为300mg/L，分别对不同温度下已加降黏剂和未加降黏剂的稠油进行了黏度测定，测试结果见图2。

从图2中可以看出，随着温度升高，加过降黏剂和没有加降黏剂的稠油黏度均逐渐下降，但在较低温度条件下，加入降黏剂后的稠油黏度较未添加降黏剂的稠油黏度要小得多，说明合成的降黏剂能在常温下较大幅度地降低稠油黏度。

2.3 降黏剂加入量对降黏效果的影响

在60℃的恒温条件下，向同一种稠油中加入不同含量的降黏剂，搅拌均匀后测试其黏度，测试结果见图3。

图3 加入量对降黏效果的影响Fig.3 The influence of dosage on the viscosity reducing effect

从图3中可以看到随着降黏剂的加入量的增加，稠油的黏度先降低后升高，在加入量为400mg/L时，稠油的黏度最低。说明合成的降黏剂的最佳添加量为400mg/L。

3 结论

本文采用甲基丙烯酸二十二酯、苯乙烯、马来酸酐、丙烯酰胺为原料，制备出了一种稠油降黏剂，并对其进行了红外表征和应用研究。结果表明该降黏剂能在常温条件下较大幅度地降低稠油黏度，其最佳加入量为400mg/L。

［1］ 杨云松,戚国荣,彭红云,等.聚丙烯酸二十二酯的合成及其降凝降粘作用［J］.石油学报（石油加工）,2001（5）:60～65.

［2］ 段文猛,黄涛涛,王斌,等.稠油油溶性降粘剂NSA的合成及评价［J］.现代化工,2014（12）:58～61.

［3］ 安云朋,敬加强,刘雪健,等.稠油O/W型乳状液的低温稳定性［J］.油田化学,2014（2）:256～260.

［4］ 赵娜,闫方平.新型JDV降粘剂的研究与应用［J］.石油化工应用,2015（2）:109～111.

［5］ 全红平,黄志宇,张太亮,等.油溶性枝型稠油降粘剂的合成与性能评价［J］.油气地质与采收率,2012（1）:69～71.

［6］ 杨嘉羚,常景龙.对新型降凝剂研究的评述［J］.油气储运,1997（5）:5～8.

［7］ 周风山,吴瑾光.稠油化学降粘技术研究进展［J］.油田化学,2001（3）:268～272.

［8］ 吴本芳,郭金波.稠油油溶性降粘剂研究进展概况［J］.油气储运,2003（2）:1～6.

Synthesis and Evaluation of a Polymer Viscosity Reducer for Heavy Oil

FANG Zhen-hua
（College of Chemical Engineering,Xi'an University,Xi'an 710065,China）

At present,the viscosity reducer has some inferior properties such as strong selectivity and low viscosity reduction rate.The viscosity reducing effect of polymer viscosity reducer was improved by increasing polar groups of the polyurethane molecule to reduce hydrogen bonding of colloid and asphaltene in heavy oil.A polymer viscosity reducer was synthesized by polymerization with using docosyl methacrylate,maleic anhydride, acrylamide and styrene as raw materials.The structure of product was characterized by the Fourier transform infrared spectroscopy.The effects of temperature and amount of viscosity reducer on the viscosity reducing were studied.The results showed that the optimum amount of the prepared viscosity reducer was 400mg/L at 60℃and it could greatly reduce the viscosity of heavy oil at room temperature,which meant it was a good polymer viscosity reducer.

Heavy oil;viscosity reducer;viscosity;docosyl methacrylate

TE 624.1

B

1001-0017（2015）05-0387-02

2015-05-08

方振华（1984-），男，湖北荆州人，助理实验师，硕士，主要研究方向为功能材料的开发与应用。