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稠油是指粘度高、相对密度大的原油,由于流动性差,用常规的石油开采技术难以有效开采和输送。通过添加各类流动性改进剂以辅助解决稠油开采、集输、炼制等过程中的流动性问题。
本文概述了国内外稠油开采和输送的现状和一般方法,在参考国内外近年在化学降粘剂文献的基础上,根据稠油的结构特点,设计出两种分别针对辽河稠油和新疆准东稠油结构特点的降粘剂,作用是拆散沥青质的重叠层状结构,使轻质组分从原来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性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.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。
根据油溶性降粘剂降粘机理,合成研究了两种油溶性降粘剂:AM,BM.具体展开的工作介绍如下:
(1)研究了采用熔融酯化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丙烯酸高级酯。研究了单体HP的制备方法,并通过溶液聚合的方式将两种单体共聚成降粘剂AM,讨论研究了单体配比、分子量范围、引发剂用量、催化剂用量、反应温度、反应时间等因素对产物性能的影响,并对合成产物的结构进行了表征,证明了聚合物中各种基团的存在,最佳净降粘率μ达到82%。
(2)研究了一定分子量范围内的聚丙烯酸的制备方法,并对聚合物进行接枝改性,引入多醇多羟基山梨醇和具有一定表面活性的十二烷基苯磺酸。探讨了合成物单体用量的配比、反应温度、反应时间、降粘剂加量等对合成产物的影响,并对最佳合成产物BM进行与表面活性剂的复配效果的实验,得出最佳复配方案,最佳降粘率达到77%。
本文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。