新疆油田九7区超稠油超声波辅助化学降黏

贺丽鹏，丁 彬，耿向飞，丁万成，罗健辉

（1. 中国石油 勘探开发研究院，北京 100083；2. 中国石油 纳米化学重点实验室，北京 100083；3. 中国石油 新疆油田公司，新疆 克拉玛依 834000）

新疆油田九7区超稠油超声波辅助化学降黏

贺丽鹏1，2，丁 彬1，2，耿向飞1，2，丁万成3，罗健辉1，2

（1. 中国石油 勘探开发研究院，北京 100083；2. 中国石油 纳米化学重点实验室，北京 100083；3. 中国石油 新疆油田公司，新疆 克拉玛依 834000）

以新疆油田九7区超稠油为研究目标，采用自制的活性大分子降黏剂，结合超声波辅助混合技术，制备了超稠油降黏体系，考察了降黏剂用量、油水比及超声波作用对降黏效果的影响，研究了超稠油降黏体系的稳定性。实验结果表明，活性大分子降黏剂对九7区超稠油具有良好的降黏效果，在降黏剂用量为0.4%（w）、m（油）∶m（水）=10∶3、超声波辅助掺混30 s时制备的超稠油降黏体系初始表观黏度小于300 mPa·s；超声波作用使超稠油与降黏剂水溶液混合效率提高了50%以上，降黏剂用量降低25%（w）左右。在模拟现场工况条件下，制备的超稠油降黏体系动、静态稳定性良好，能满足短距离集输的实际要求。

超稠油；化学降黏；降黏剂；超声波

新疆油田九7区齐古组超稠油可采储量大，但表观黏度高，开采难度大，目前主要以蒸汽吞吐开采方式为主，由于油井采出液黏度过高，从井口到简配站的输送不能有效利用现有输油管道。现有生产条件下，在油井出口处安装储液池，采出液从井口采出后首先收集在储液池中，通过罐车不定期运送至简配站处理，处理工艺繁琐，不能满足产量增加的集输需求，不利于九7区的规模化开发。针对九7区超稠油生产现状，急需开展超稠油降黏管道集输技术研究，为九7区实现规模开发提供技术支持。

有效降低超稠油表观黏度、改善超稠油体系流动性是超稠油经济、高效开发的关键［1］。化学降黏技术［2-5］（催化裂解降黏、加碱降黏、加油溶性降黏剂降黏和加表面活性剂降黏）由于具有经济成本低、工艺简单和适用范围广等优点，一直是稠油降黏领域研究的热点。

本工作以新疆油田九7区超稠油为研究对象，采用自制的活性大分子降黏剂（CVR）［6-7］，结合超声波辅助混合技术，制备了超稠油降黏体系，考察了降黏剂用量、油水比及超声波作用对降黏效果的影响，并研究了超稠油降黏体系的稳定性。

1 实验部分

1.1 试剂及仪器

十二烷基苯磺酸钠（SDBS）：纯度大于等于99%（w），北京化学试剂公司；壬基酚聚氧乙烯醚（OP-10）：工业品，江苏省海安石油化工厂；超稠油：新疆油田九7区，基本物性见表1；实验用水：九7区齐古组地层水，水型为碳酸氢钠型，矿化度平均为4 119.17 mg/L。

XMTD-6000型电热恒温水浴：北京东方精瑞科技发展有限公司；搅拌器：IKA集团公司；布氏黏度计：Brookfield公司；蒸汽压力渗透仪：德国Knauer公司；超声波变幅杆：中国科学院声学研究所，18 kHz，输出电功率150 W；YZ35型微型蠕动泵：Omega公司。

表1 九7区超稠油基本物性Table 1 Physical properties of ultra heavy oil from Xinjiang block 9-7

1.2 降黏体系的制备

将九7区超稠油、降黏剂和水按一定比例加至烧杯中，在指定的恒温水浴中预热30 min，保持恒温，采用搅拌器在一定的搅拌转速下搅拌1 min或将超声波变幅杆浸入试样中超声波处理一定时间，即得黑褐色超稠油降黏体系。

1.3 表观黏度的测定

于250 mL高型烧杯中加入200 mL制备的降黏体系，置于恒温水浴中，采用带有V3-60-30型浆式转子的布氏黏度计测定降黏体系表观黏度［8］，剪切速率50 s-1。

1.4 降黏体系稳定性的模拟研究

动态稳定性：将降黏体系置于指定温度的水浴内，采用蠕动循环泵使降黏体系缓慢流动，并通过蠕动泵调节降黏体系流动速率。在不同时间段采取试样，测定试样的表观黏度。

静态稳定性：将降黏体系移至量筒中，置于指定温度的水浴内静置，在不同时间段采取试样，测定试样的表观黏度。

2 结果与讨论

2.1 降黏剂降黏效果

采用CVR对九7区超稠油进行降黏处理，降黏效果见表2。

表2 降黏剂对九7区超稠油的降黏效果Table 2 Efects of viscosity reducers on the ultra heavy oil from Xinjiang block 9-7

由表2可知，CVR比OP-10和SDBS具有更好的降黏效果，这是由于CVR分子链上强亲油基团中含有苯基结构，可与超稠油重质组分产生强烈的附着力，有效的吸附在超稠油颗粒表面，同时，当强亲油基团吸附在超稠油表面时，分子链上的弱亲水基团可与水迅速形成隔离膜，包裹超稠油颗粒，由于CVR相对分子质量明显高于普通小分子降黏剂，形成的隔离膜较厚，不易破坏［9-10］；另一方面，由于弱亲水基团末端具有电负性，可使包裹超稠油颗粒的隔离膜产生电性排斥作用，不易发生聚并。超稠油颗粒在介质中呈稳定分散状态，体系黏度大幅下降［11］。

2.2 CVR用量对降黏效果的影响

CVR用量对降黏体系初始表观黏度的影响见图1。由图1可见，当CVR用量小于0.3%（w）时，降黏体系分散不均匀，有结块现象，降黏体系的初始表观黏度大于500 mPa·s。增加CVR用量，降黏体系分散性逐渐变均匀，初始表观黏度随之降低。当CVR用量大于等于0.4%（w）时，超稠油降黏体系分散均匀，无结块现象，表观黏度小于200 mPa·s，降黏效果显著。

图1 CVR用量对降黏体系降黏效果的影响Fig.1 Efect of CRV concentration on the viscosity reduction of the ultra heavy oil.Emulsifcation conditions：m(oil)∶m(water)= 10∶3，50 ℃.

2.3 油水比对降黏效果的影响

油水比对降黏体系初始表观黏度的影响见图2。由图2可见，当m（油）∶m（水）在10∶1～10∶3时，由于体系中水含量低，CVR与水无法形成足够的隔离膜阻止超稠油颗粒之间的聚并，主要形成膏状的降黏体系，超稠油颗粒之间仍然存在着一定的缔合作用，初始表观黏度较大。随体系水含量的增加，超稠油降黏体系初始表观黏度降低，此时超稠油颗粒表面基本形成带有降黏剂的水膜，使其在水中可完全均匀分散。结合稠油集输对整个体系表观黏度的要求及CVR与水添加量对整体经济效益的影响，选取CVR用量为0.4%（w）、m（油）∶m（水）=10∶3较适宜。

图2 油水比对降黏体系初始表观黏度的影响Fig.2 Efect ofm(oil)∶m(water) on the initial apparent viscosity of the ultra heavy oil viscosity reduction system.Emulsifcation conditions：w(CVR)=0.4%，50 ℃.

2.4 超声波对超稠油的辅助降黏效果

超声波降黏作为稠油降黏的物理方法之一，主要是超声波作用下产生的空化、机械、热效应使稠油发生显著的物理、化学变化，增强不同介质的混合效果，从而有效降低降黏体系的表观黏度，改善其流动性［12-16］。超声波对超稠油的辅助降黏效果见表3。从表3可看出：1）超声波对单一的超稠油体系无降黏效果，说明现有超声波作用下无法破坏或减弱九7区超稠油中的胶质、沥青质之间的分子作用力；2）在不加降黏剂的条件下，超声波作用不能使超稠油与水混合成乳化体系。

表3 超声波对超稠油的降黏效果Table 3 Efects of ultrasonic on the viscosity reduction system

搅拌与超声波作用对超稠油降黏体系的影响见图3。由图3可知，搅拌与超声波作用均可制备具有明显降黏效果的超稠油降黏体系，表观黏度均小于600 mPa·s，超声波作用使超稠油与CVR具有更好的混合效果：一方面，超声波作用30 s与搅拌1 min所制备的降黏体系的降黏效果基本一致，使超稠油与降黏剂水溶液混合效率提高了50%以上；另一方面，在超声波作用条件下，CVR用量可降低25%（w）左右。由此可见，超声波作用可大幅提高化学降黏效率，有效降低降黏成本。

2.5 超稠油降黏体系的稳定性

九7区超稠油管道集输相关参数见表4。从表4可知，日采出量按10～30 m3计，则井口采出液流速为2.09～6.27 m/min，在无任何增压设备的条件下，超稠油匀速通过100～500 m管道所需时间约为16～240 min。

超稠油降黏体系的动态稳定性见表5。由表5可知，超稠油降黏体系的初始表观黏度均小于300 mPa·s。当体系温度为50～90 ℃、模拟流速为2.09～6.27 m/min时，动态流动10 h，降黏体系的表观黏度均小于300 mPa·s；在30 ℃下，动态稳定性有所降低，但在模拟流速下，动态流动5 h，降黏体系的表观黏度仍可保持在300 mPa·s以下。模拟实验结果表明，超稠油降黏体系的动态稳定性能满足实际管输需要。

图3 搅拌与超声波作用对超稠油降黏体系的影响Fig.3 Efects of stirring and ultrasonic on the viscosity reduction system. Emulsifcation conditions：m(oil)∶m(water)=10∶3，50 ℃.◆w(CVR) =0.3%；■w(CVR)=0.4%，stirring treatment 1 min；▲w(CVR)=0.3%，ultrasonic treatment 30 s

超稠油降黏体系的静态稳定性见表6。由表6可知，在30～90 ℃内静置5 h，降黏体系的表观黏度小于300 mPa·s；静置10 h，降黏体系的表观黏度有所增加，但仍保持在600 mPa·s以下，体系分散均匀，能满足非正常停电抢修的基本要求。

表4 九7区超稠油管道集输相关参数Table 4 Transportation parameters of the ultra heavy oil from Xinjiang block 9-7

表5 超稠油降黏体系的动态稳定性Table 5 Dynamic stability of the ultra heavy oil reduction system

表6 超稠油降黏体系的静态稳定性Table 6 Static stability of the ultra heavy oil reduction system

3 结论

1）活性大分子降黏剂（CVR）可有效降低新疆油田九7区超稠油表观黏度，在CVR用量为0.4%（w）、m（油）∶m（水）=10∶3、超声波辅助掺混30 s时制备的超稠油降黏体系的初始表观黏度均小于300 mPa·s。

2）在模拟现场工况条件下，制备的超稠油降黏体系动、静态稳定性良好，能满足短距离集输的实际要求。

3）超声波作用使超稠油与降黏剂水溶液混合效率提高了50%以上，CVR用量降低了25%（w）左右，有效提高了超稠油的降黏效果。

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（编辑 平春霞）

日本开发异构化烃类的有机镁催化剂

Chem Eng，October 1，2015

自100多年前发现Grignard反应以来，有机镁化合物已成为在有机合成化学中非常重要的一类反应物。这些化合物是强大且廉价的反应物，可由金属镁和有机卤化物容易地制备。在大多数应用中，有机镁化合物用作化学计量的反应物，并且有关均相镁催化反应的报道很少。

日本大阪大学化学系Kazushi Mashima教授及同事最近发现，烷基镁复合物承载单阴离子N，N-二齿配体能够催化末端炔烃异构化成为丙二烯，并进一步生成内部炔烃。发现两个异构化步骤反应机理的关键事件是C—H键的激活。从末端炔到丙二烯和进一步到内部炔烃的反应，通过临时分开的自动串联催化反应进行，允许分离出丙二烯或内炔烃，两者都是研究者所期望获得的。

这种有机镁配合物由N，N-二烷基胺亚胺配体和二苄基通过亚胺基团的苄基化合成。当3-苯基-1-丙炔用作基质时，在60 ℃下反应18 h，这种镁配合物催化3-苯基-1-丙炔时几乎可完全转化为苯丙氨酸。此外，通过使反应混合物保持在60 ℃下，丙二烯被定量地转化成1-苯基-1-丙炔。与此相反，简单的烷基镁化合物，如[Mg（CH2Ph）2（THF）2]和[Mg（CH2Ph）2（TMEDA）]，对两步异构化反应均没有活性。作为另一实例，在80 ℃下在甲苯中，3-芳-1-丙炔基质，可分别转化成相应的丙二烯类（高达89%）和内炔烃（高达82%）。

用纳米晶纤维素增强的聚丙烯

J Appl Polym Sci，September 10，2015

5种具有不同的相对分子质量和酸值（AV）的不同牌号顺丁烯二酸酐聚丙烯（MAPP） 在聚丙烯（PP）-纳米晶纤维素（NCC）复合材料中被用作耦合剂。研究人员的主要目的是研究MAPP结构（Mw，AV）和填料与耦合剂（F/C）比对力学性能的影响，以便找到在拉伸、弯曲和抗冲击等方面的最佳力学性能。研究结果表明，Mw和AV都对力学性能有直接影响，两者之间必须达到一个平衡来获得最佳的性能。然而，无论MAPP结构如何，在F/C=7.5/1下将获得性能优化改进。剪切流变数据显示，在高MAPP含量下，MAPP可充当润滑剂。示差扫描量热法（DSC）和原子力显微镜（AFM）分析结果显示，在NCC的存在下PP晶体的尺寸略有减小。研究结果显示，力学性能的改善主要是和PP与NCC之间较好的附着力相关，就MAPP含量、Mw、AV以及加工（挤压成型）条件而言，这是由于优化耦合系统的原因。

Ultrasonic-assisted chemical viscosity reduction for Xinjiang block 9-7 ultra heavy oil

He Lipeng1，2，Ding Bin1，2，Geng Xiangfei1，2，Ding Wancheng3，Luo Jianhui1，2
（1. Research Institute of Petroleum Exploration & Development，Petrochina，Beijing 100083，China；2. Key Laboratory of Nano Chemistry，Petrochina，Beijing 100083，China；3. Xinjiang Oilfeld Branch Company，Petrochina，Karamay Xinjiang 834000，China）

A viscosity reduction system for ultra heavy oil from Xinjiang block 9-7 was prepared by using a self-made active macromolecule viscosity reducer combined with ultrasonic treatment. The effects of viscosity reducer concentration，oil-water ratio and ultrasonic treatment on the viscosity reduction system were investigated. The stability of the ultra heavy oil viscosity reduction system was studied. The results indicated that the active macromolecule viscosity reducer could be used in the viscosity reduction of the ultra heavy oil. Under the conditions of viscosity reducer concentration 0.4%(w)，oil-water volume ratio 10∶3 and ultrasonic treatment time 30 s，the apparent viscosity of the viscosity reduction system was kept less than 300 mPa·s. By the ultrasonic treatment，the mixing efciency of the ultra heavy oil and the viscosity reducer solution could improve by more than 50% and the viscosity reducer dosage could decrease by about 25%(w). Under simulated oil feld conditions，the viscosity reduction system showed good dynamic and static stability.

ultra heavy oil；chemical viscosity reduction；viscosity reducer；ultrasonic

1000 - 8144（2016）01 - 0097 - 05

TQ 357.46

A

10.3969/j.issn.1000-8144.2016.01.017

2015 - 08 - 21；［修改稿日期］2015 - 10 - 12。

贺丽鹏 （1981—），男，山西省长治市人，博士生，工程师，电话 010 - 83595500，电邮 helipeng@petrochina. com.cn。联系人：丁彬，电话 010 - 83597979，电邮 dingb@petrochina.com.cn。

国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”资助项目（2011ZX05032-003）。