耐温抗盐型稠油降黏剂DT-1的合成及性能评价

卢兴国

(中国石油大学(华东)，山东 青岛 266580)

我国稠油资源储量丰富，具有比较广阔的勘探开发前景。但由于稠油的黏度通常较大，且含有大量的胶质、沥青质以及蜡等重质组分，造成其流动性较差，给稠油的开采及输送带来较大的难度，从而影响了其大规模的开发利用[1-3]。目前，通常采用降黏法来提高稠油采收率，常用的降黏法有掺稀油降黏法、化学药剂降黏法、加热水降黏法、蒸汽吞吐降黏法以及催化改质降黏法等，其中化学药剂降黏法由于具有施工简单及成本较低等优点而得到了较广泛的研究及应用[4-8]。化学降黏剂主要分为油溶性降黏剂和水溶性降黏剂，近年来在各大稠油油田应用较多[9-12]。油溶性降黏剂能大幅度降低稠油黏度，提高稠油采收率，但其使用范围窄；水溶性降黏剂也具有较强的降黏能力，且其工艺更简单、成本更低。常规的小分子水溶性降黏剂容易在高温、高矿化度条件下失去乳化降黏能力，对胶质和沥青质含量高的高黏稠油降黏效果较差。鉴于此，作者室内以丙烯酰胺、甲基丙烯酸烷基酯、季铵盐类阳离子单体和烷基丙烯酰胺疏水单体为原料，以过硫酸铵为引发剂，采用四元共聚法合成一种耐温抗盐型稠油降黏剂DT-1，并对其降黏性能、耐温性能及抗盐性能进行评价，并与其它市售降黏剂的降黏效果进行比较。

1 实验

1.1 材料、试剂与仪器

渤海稠油和新疆稠油的基本物性参数见表1。

表1 渤海稠油和新疆稠油的基本物性参数

氢氧化钠、氯化钠、过硫酸铵、丙烯酰胺、甲基丙烯酸烷基酯、季铵盐类阳离子单体、烷基丙烯酰胺疏水单体、降黏剂A、降黏剂B、降黏剂C，市售。

NDJ-1C型布氏旋转黏度计，沧州华瑞仪器设备有限公司；HH-S4型电热数显恒温水浴锅、DHG-9056型电热恒温鼓风干燥箱，常州金坛实验仪器厂。

1.2 降黏剂DT-1的合成

在带有搅拌装置的三口烧瓶中加入一定量的蒸馏水，然后按一定比例依次加入丙烯酰胺、甲基丙烯酸烷基酯、季铵盐类阳离子单体和烷基丙烯酰胺疏水单体，加热升温至50 ℃左右，搅拌至完全溶解后，通入氮气60 min；冷却至20 ℃左右，用氢氧化钠溶液调节pH值至中性；升温至70 ℃左右，加入引发剂过硫酸铵，密闭恒温反应约5 h，得透明状液体产物，经洗涤、干燥、粉碎后，即得粉末状降黏剂DT-1。

1.3 性能评价

1.3.1 降黏性能评价

室内参照Q/SH1020 1519-2013《稠油降黏剂通用技术条件》测定降黏率。配制质量浓度分别为0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%的降黏剂水溶液，将稠油样品与降黏剂水溶液按体积比7∶3混合，50 ℃下恒温搅拌均匀后，采用布氏旋转黏度计测定其黏度。按下式计算稠油降黏率(η)：

式中：μ0为未加降黏剂时稠油的初始黏度，mPa·s；μ1为加降黏剂后稠油的黏度，mPa·s。

1.3.2 耐温性能评价

将降黏剂水溶液密闭放置于温度分别为100 ℃、120 ℃、140 ℃、160 ℃、180 ℃和200 ℃的干燥箱中，恒温静置24 h后取出，50 ℃下将稠油样品与降黏剂水溶液按体积比7∶3混合，搅拌，分别测定其黏度，并计算降黏率。

1.3.3 抗盐性能评价

分别配制矿化度为0 mg·L-1、20 000 mg·L-1、40 000 mg·L-1、60 000 mg·L-1、80 000 mg·L-1和100 000 mg·L-1的NaCl盐水，用不同矿化度的盐水配制一定质量浓度的降黏剂水溶液，在50 ℃下与稠油样品按体积比7∶3混合，搅拌，分别测定其黏度，并计算降黏率。

2 结果与讨论

2.1 降黏剂质量浓度对降黏效果的影响(图1)

图1 降黏剂DT-1质量浓度对降黏效果的影响Fig.1 Effect of mass concentration of viscosity reducer DT-1 on viscosity reduction

从图1可以看出，随着降黏剂DT-1质量浓度的增大，两种稠油样品的降黏率均逐渐升高，当降黏剂DT-1质量浓度为0.5%时，两种稠油样品的降黏率均达到99%以上；继续增大降黏剂DT-1质量浓度，降黏率变化不大。因此，降黏剂DT-1质量浓度为0.5%较为适宜。

2.2 耐温性能评价(图2)

图2 降黏剂DT-1的耐温性能评价Fig.2 Evaluation of temperature resistance of viscosity reducer DT-1

从图2可以看出，随着降黏剂DT-1老化温度的升高，两种稠油样品的降黏率均逐渐下降，但下降幅度不大。当老化温度为200 ℃时，质量浓度为0.5%的降黏剂DT-1对两种稠油样品的降黏率均达到97%以上。表明，高温条件并不会破坏降黏剂DT-1的分子结构，降黏剂DT-1具有良好的耐温性能。

2.3 抗盐性能评价(图3)

图3 降黏剂DT-1的抗盐性能评价Fig.3 Evaluation of salt resistance of viscosity reducer DT-1

从图3可以看出，随着溶液矿化度的增大，两种稠油样品的降黏率均逐渐下降，但下降幅度较小。当溶液矿化度为100 000 mg·L-1时，质量浓度为0.5%的降黏剂DT-1对两种稠油样品的降黏率仍可达到98%以上。表明，溶液中盐离子组分对降黏剂DT-1的分子结构影响较小，降黏剂DT-1具有良好的抗盐性能。

2.4 与其它降黏剂的降黏效果比较

将降黏剂DT-1与其它3种市售降黏剂的降黏效果进行比较，降黏剂质量浓度均为0.5%，结果见图4。

图4 降黏剂DT-1与其它降黏剂的降黏效果比较Fig.4 Comparison of viscosity reduction effects between viscosity reducer DT-1 and other viscosity reducers

从图4可以看出，降黏剂DT-1对渤海稠油和新疆稠油的降黏率分别为99.3%和99.8%，均高于其它3种市售降黏剂。表明，研制的耐温抗盐型降黏剂DT-1对稠油具有良好的降黏效果，能够满足稠油降黏开采的需求。

3 结论

室内以丙烯酰胺、甲基丙烯酸烷基酯、季铵盐类阳离子单体和烷基丙烯酰胺疏水单体为原料，以过硫酸铵为引发剂，采用四元共聚法合成了一种耐温抗盐型稠油降黏剂DT-1。降黏剂DT-1对渤海稠油和新疆稠油均具有良好的降黏效果，当其质量浓度为0.5%时，对两种稠油的降黏率均可以达到99%以上；降黏剂DT-1具有良好的耐温性能，经200 ℃老化24 h后，对两种稠油的降黏率仍能达到97%以上；降黏剂DT-1还具有良好的抗盐性能，在矿化度为100 000 mg·L-1的NaCl盐水中对两种稠油仍能保持较高的降黏率；降黏剂DT-1对渤海稠油和新疆稠油的降黏效果明显优于其它市售降黏剂。说明研制的耐温抗盐型稠油降黏剂DT-1能够满足稠油油藏降黏开采的需求。