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我国稠油储量丰富。常规方法不能适应稠油开采需要。因此研制油溶性降粘剂、开发相应的降粘开采技术,具有十分重要的实际意义。
依据结构化学和降粘机理设计并合成一种新型的油溶性降粘剂,采用理论和实验相结合的方法开展本论文内容研究。运用量子化学计算方法对引起稠油高粘度的主要成分胶质沥青质结构进行了优化计算。对降粘剂与胶质沥青质的氢键和共晶作用模型计算发现:降粘剂分子中的磺酸基团能与胶质沥青质分子形成较强的氢键,并打破胶质沥青质分子间的双层结构;降粘剂分子中的烃基可与双层胶质沥青质的烃基形成整齐的共晶结构,不对称的极性基团可阻止胶质沥青质多层似晶结构的有序生长,从理论上展示了设计的降粘剂具有降粘和降凝双重作用。
依据反应原理合成出两种油溶性降粘剂Ⅰ和Ⅱ。采用单因素循环和正交实验方法对影响合成实验的反应温度、反应时间、引发剂用量、反应单体物质的量比等因素进行了探索。对产物分离提纯后进行了红外和紫外光谱分析。红外光谱图中662cm-1和1495cm-1处出现磺酸基和苯基的特征吸收峰;紫外光谱图在292nm显示出苯基的特征吸收峰,表明设计的目的物己被合成出。采用蒸汽压渗透法测定目的产物的数均分子量为973。
对合成的降粘剂Ⅰ进行了性能评价,发现其对新疆克拉玛依稠油平均降粘率达80%,45℃时的降粘率可达86%;将非洲一号原油凝点降低7℃。对油溶性降粘剂Ⅱ性能评价发现:对新疆克拉玛依稠油降粘率达85%以上,可将该稠油的凝点降低34℃;将陕西神木煤焦油的凝点降低17℃。
性能评价结果表明实验合成的降粘剂具有降粘降凝双功能作用,达到了论文设计的预期目的,取得了很好的研究结果。