專利名稱：稠油納米降粘劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及稠油納米降粘劑的設(shè)計(jì)及其制備方法，屬于高分子納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于石油資源日趨減少，常規(guī)原油的產(chǎn)量不斷下降，儲(chǔ)量豐富的稠油引起了人們的普遍關(guān)注。隨著稠油資源的不斷開發(fā)，稠油輸送成為了主要的技術(shù)難題。目前，采用添加流動(dòng)性改進(jìn)劑輸送稠油被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)的方法。因而稠油降粘劑的研究成為當(dāng)前石油化工的一個(gè)熱點(diǎn)。由于納米材料具有小尺寸、比表面積大、吸附性好的特點(diǎn)，因此納米材料被不斷的應(yīng)用于石油的降粘劑中。但是到現(xiàn)在為止，納米丙烯酸高碳酯、二乙烯苯-丙烯酸高碳酯降粘劑還沒有被報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種稠油納米降粘劑及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種稠油納米降粘劑的制備方法，它包括以下步驟
(O納米丙烯酸短鏈酯制備量取1-30毫升丙烯酸短鏈酯，加入到10-300毫升溶劑，通入氮?dú)猓尤隣. 1-3克引發(fā)劑，加熱到60-100°C反應(yīng)2-6小時(shí)；
或者，納米二乙烯苯-丙烯酸短鏈酯的制備量取100毫升丙烯酸短鏈酯，15-40毫升二乙烯苯，加入到800-1600毫升溶劑，通入氮?dú)?，加入O. 1-2克過引發(fā)劑，加熱到60-100°C反應(yīng)2-6小時(shí)。(2)納米丙烯酸短鏈酯反應(yīng)液的處理得到的反應(yīng)液通過離心或通過旋蒸儀在30-60°C下將水蒸出，然后在60-80°C真空干燥12-24小時(shí)得到納米丙烯酸短鏈酯粉末；
(3)納米丙烯酸高碳酯制備稱取1-10克納米丙烯酸短鏈酯粉末和1-10克有機(jī)長鏈碳醇溶于30-300毫升二甲基甲酰胺，加入納米丙烯酸短鏈酯粉末和有機(jī)長鏈碳醇總重量百分比為1%_3%的催化劑在140-180°C下反應(yīng)4-12小時(shí)，冷卻至室溫；
(4)納米丙烯酸高碳酯的處理將冷卻的溶液加入到一定量水中，過濾，然后在60-80°C真空干燥12-24小時(shí)，即得。所述步驟(I)中納米丙烯酸短鏈酯制備與溶劑的優(yōu)選體積比為100: (800-1600)，進(jìn)一步優(yōu)選100 : (800-1000)。該處溶劑的比例和體積達(dá)到能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)即可。所述步驟(I)中納米丙烯酸短鏈酯與二乙烯苯的優(yōu)選體積比為100: (15-40)。所述步驟(3)中納米丙烯酸短鏈酯粉末和有機(jī)長鏈碳醇的質(zhì)量比優(yōu)選I: (1-2)。所述步驟(I)中丙烯酸短鏈酯為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯或甲基丙烯酸丁酯。所述步驟(I)中溶劑為水、乙腈、正庚烷或丙酮。所述步驟(I)所述的引發(fā)劑為過氧化本甲酰、過硫酸銨、過硫酸鉀或偶氮二異丁月青。所述步驟(3)中有機(jī)長鏈醇為十二醇、十四醇、十六醇、十八醇、二十醇、二十二醇、二十四醇或二十六醇。所述步驟(3)中催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、對(duì)甲基苯磺酸或濃硫酸。上述的制備方法制備的稠油納米降粘劑，包括納米丙烯酸高碳酯和納米二乙烯苯-丙烯酸高碳酯。 產(chǎn)物的形貌通過JEM-2100高分辨透射電子顯微鏡照片(TEM)顯示。產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)通過紅外光譜儀、拉曼光譜儀進(jìn)行表征。運(yùn)動(dòng)粘度測試是采用SYA-265B石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度恒溫浴進(jìn)行測試。本發(fā)明的有益效果是，本方法通過制備了稠油納米降粘劑。該產(chǎn)品降粘效果好，適用范圍廣，成本低廉，生產(chǎn)簡單，重復(fù)性好，可以進(jìn)行大量的生產(chǎn)。該納米降粘劑包括納米丙烯酸高碳酯、納米二乙烯苯-丙烯酸高碳酯。本發(fā)明所涉及的納米降粘劑不僅降粘效果好、適用范圍廣，而且合成簡單、成本低。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明所涉及的納米降粘劑對(duì)大慶原油和勝利原油的凈降粘率可達(dá)到45%以上。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例4，12制備的納米甲基丙烯酸甲酯(a)、納米甲基丙烯酸十八酯(b)、納米二乙烯苯-甲基丙烯酸甲酯(C)、納米二乙烯苯-甲基丙烯酸十八酯(d)的透射電子顯微鏡照片(TEM)。由圖a-d可知，我們得到的是降粘劑是納米大小的。其中聚甲基丙烯酸十八酯納米球的粒徑為平均200nm左右，二乙烯苯-甲基丙烯酸十八酯納米球平均粒徑為250nm左右
圖2是本發(fā)明實(shí)施例4制備的納米甲基丙烯酸十八酯對(duì)大慶原油的降粘曲線。其中a為大慶原油+溶劑，b為大慶原油+溶劑+500ppm納米甲基丙烯酸十八酯，c為大慶原油+溶劑+400ppm納米甲基丙烯酸十八酯，d為大慶原油+溶劑+300ppm納米甲基丙烯酸十八酯。由圖可知，40°C時(shí)大慶原油+溶劑的表觀粘度為70. 31s-1 ;添加500ppm納米甲基丙烯酸十八酯后表觀粘度為57. 75s—1，其凈降粘率為17. 86% ;添加400ppm納米甲基丙烯酸十八酯后表觀粘度為45. 81s—1，其凈降粘率為34. 85% ;添加300ppm納米甲基丙烯酸十八酯后表觀粘度為43. 88s—1，其凈降粘率為37. 58%。圖3是本發(fā)明實(shí)施例9制備的納米二乙烯苯-甲基丙烯酸十六酯和實(shí)施例10制備的納米二乙烯苯-甲基丙烯酸十八酯對(duì)勝利原油的降粘曲線。其中a為勝利原油+溶劑，b為勝利原油+溶劑+500ppm納米二乙烯苯-甲基丙烯酸十六酯，c為大慶原油+溶劑+500ppm納米二乙烯苯-甲基丙烯酸十八酯。由圖可知，40°C時(shí)勝利原油+溶劑的表觀粘度為307. 58s-1 ;添加500ppm納米二乙烯苯-甲基丙烯酸十六酯后表觀粘度為212. 76s—1，其凈降粘率為30. 83% ;添加500ppm納米二乙烯苯-甲基丙烯酸十八酯后表觀粘度為158. 29s—1，其凈降粘率為48. 53%。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。實(shí)施例I : 納米甲基丙烯酸十二酯均聚物的制備方法，步驟如下
(I)量取30毫升甲基丙烯酸甲酯，加入到100毫升水，通入氮?dú)猓尤隣. 3克過氧化苯甲酰，加熱到100°C反應(yīng)5小時(shí)。(2)得到的反應(yīng)液通過離心或通過旋蒸儀在50°C下將水蒸出，然后在60°C真空干燥 12h。(3)稱取5克納米甲基丙烯酸甲酯粉末和5克有十二醇溶于50毫升二甲基甲酰胺，加入1%氫氧化鈉在180°C下反應(yīng)7小時(shí)。冷卻至室溫。(4)將冷卻的溶液加入到一定量水中，過濾，然后在80°C真空干燥12h。實(shí)施例2 :納米甲基丙烯酸十四酯均聚物的制備方法，步驟同實(shí)例1，不同之處是用十四醇代替十二醇。實(shí)施例3 :納米甲基丙烯酸十六酯均聚物的制備方法，步驟同實(shí)例1，不同之處是用十六醇代替十二醇。實(shí)施例4 :納米甲基丙烯酸十八酯均聚物的制備方法，步驟同實(shí)例1，不同之處是用十八醇代替十二醇。實(shí)施例5 :納米甲基丙烯酸二十酯均聚物的制備方法，步驟同實(shí)例1，不同之處是
用二十醇代替十二醇。實(shí)施例6 :納米甲基丙烯酸二十二酯均聚物的制備方法，步驟同實(shí)例1，不同之處
是用二十二醇代替十二醇。實(shí)施例7 :納米甲基丙烯酸二十四酯均聚物的制備方法，步驟同實(shí)例1，不同之處是用二十四醇代替十二醇。實(shí)施例8 :納米甲基丙烯酸二十六酯均聚物的制備方法，步驟同實(shí)例1，不同之處是用二十六醇代替十二醇。實(shí)施例9 :納米二乙烯苯-甲基丙烯酸十二酯共聚物的制備方法，步驟同實(shí)例1，不同之處是用5. 625毫升二乙烯苯和37. 5毫升甲基丙烯酸甲酯代替30毫升甲基丙烯酸甲酯。實(shí)施例10 :納米二乙烯苯-甲基丙烯酸十四酯共聚物的制備方法，步驟同實(shí)例9，不同之處是用十四醇代替十二醇。實(shí)施例11 :納米二乙烯苯-甲基丙烯酸十六酯共聚物的制備方法，步驟同實(shí)例9，不同之處是用十六醇代替十二醇。實(shí)施例12 :納米二乙烯苯-甲基丙烯酸十八酯共聚物的制備方法，步驟同實(shí)例9，不同之處是用十八醇代替十二醇。實(shí)施例13 :納米二乙烯苯-甲基丙烯酸二十酯共聚物的制備方法，步驟同實(shí)例9，不同之處是用二十醇代替十二醇。實(shí)施例14 :納米二乙烯苯-甲基丙烯酸二十二酯共聚物的制備方法，步驟同實(shí)例9，不同之處是用二十二醇代替十二醇。
實(shí)施例15 :納米二乙烯苯-甲基丙烯酸二十四酯共聚物的制備方法，步驟同實(shí)例9，不同之處是用二十四醇代替十二醇。實(shí)施例16 :納米二乙烯苯-甲基丙烯酸二十六酯共聚物的制備方法，步驟同實(shí)例9，不同之處是用二十六醇代替十二醇。實(shí)施例17 :納米甲基丙烯酸十二酯均聚物的制備方法，步驟如下
(I)量取15毫升甲基丙烯酸甲酯，加入到200毫升水，通入氮?dú)?，加入O. 2克過硫酸鉀，加熱到80°C反應(yīng)4小時(shí)。(2)得到的反應(yīng)液通過離心在40°C下將水蒸出，然后在80°C真空干燥18h。(3)稱取4克納米甲基丙烯酸甲酯粉末和8克十二醇溶于200毫升二甲基甲酰胺， 加入納米甲基丙烯酸甲酯粉末和十二醇的總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為的3%氫氧化鈉在180°C下反應(yīng)7小時(shí)。冷卻至室溫。(4)將冷卻的溶液加入到一定量水中，過濾，然后在60°C真空干燥18h。實(shí)施例18 :納米甲基丙烯酸二十四酯均聚物的制備方法，步驟如下
(I)量取5毫升甲基丙烯酸丙酯，加入到80毫升丙酮中，通入氮?dú)?，加入O. 3克偶氮二異丁腈，加熱到60°C反應(yīng)6小時(shí)。(2)得到的反應(yīng)液通過旋蒸儀在60°C下將丙酮蒸出，然后在80°C真空干燥24h。(3)稱取2克納米甲基丙稀酸丙酷粉末和8克_■十四醇溶于300暈升_■甲基甲酰胺，加入納米甲基丙烯酸丙酯粉末和二十四醇的總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為的1%濃硫酸在150°C下反應(yīng)4小時(shí)。冷卻至室溫。(4)將冷卻的溶液加入到一定量水中，過濾，然后在70°C真空干燥24h。實(shí)施例19 :納米甲基丙烯酸十八酯均聚物的制備方法，步驟如下
(I)量取8毫升丙烯酸丁酯，加入到300毫升乙腈中，通入氮?dú)?，加入O. 5克過硫酸鉀，加熱到90°C反應(yīng)5小時(shí)。(2)得到的反應(yīng)液通過旋蒸儀在80°C下將乙腈蒸出，然后在80°C真空干燥14h。(3)稱取8克納米丙烯酸丁酯粉末和6克十八醇溶于60毫升二甲基甲酰胺，加入納米丙烯酸丁酯粉末和十八醇的總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為的2%氫氧化鉀在170°C下反應(yīng)10小時(shí)。冷卻至室溫。(4)將冷卻的溶液加入到一定量水中，過濾，然后在80°C真空干燥12h。實(shí)施例20 :納米二乙烯苯-甲基丙烯酸十二酯共聚物的制備方法，步驟同實(shí)例1，不同之處是用15毫升二乙烯苯和37. 5毫升甲基丙烯酸甲酯代替30毫升甲基丙烯酸甲酯。
權(quán)利要求
1.一種稠油納米降粘劑的制備方法，其特征是，它包括以下步驟 (O納米丙烯酸短鏈酯制備量取1-30毫升丙烯酸短鏈酯，加入到10-300毫升溶劑，通入氮?dú)?，加入O. 1-3克引發(fā)劑，加熱到60-100°C反應(yīng)2-6小時(shí)； 或者，納米二乙烯苯-丙烯酸短鏈酯的制備量取100毫升丙烯酸短鏈酯，15-40毫升二乙烯苯，加入到800-1600毫升溶劑，通入氮?dú)?，加入O. 1-2克過引發(fā)劑，加熱到60-100°C反應(yīng)2-6小時(shí)； (2)納米丙烯酸短鏈酯反應(yīng)液的處理得到的反應(yīng)液通過離心或通過旋蒸儀在30-60下將水蒸出，然后在60-80°C真空干燥12-24小時(shí)得到納米丙烯酸短鏈酯粉末； (3)納米丙烯酸高碳酯制備稱取1-10克納米丙烯酸短鏈酯粉末和1-10克有機(jī)長鏈碳醇溶于30-300毫升二甲基甲酰胺，加入納米丙烯酸短鏈酯粉末和有機(jī)長鏈碳醇總重量百分比為1%_3%的催化劑在140-180°C下反應(yīng)4-12小時(shí)，冷卻至室溫； (4)納米丙烯酸高碳酯的處理將冷卻的溶液加入到一定量水中，過濾，然后在60-80°C真空干燥12-24小時(shí)，即得。
2.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征是，所述步驟(I)中丙烯酸短鏈酯與二乙烯苯的體積比為100: (15-40)。
3.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征是，所述步驟(I)中丙烯酸短鏈酯與溶劑的體積比為 100: (800-1000)。
4.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征是，所述步驟(3)中納米丙烯酸短鏈酯粉末和有機(jī)長鏈碳醇的質(zhì)量比為I: (1-2)。
5.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征是，所述步驟(I)中丙烯酸短鏈酯為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯或甲基丙烯酸丁酯。
6.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征是，所述步驟(I)中溶劑為水、乙腈、正庚烷或丙酮。
7.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征是，所述步驟(I)所述的引發(fā)劑為過氧化本甲酰、過硫酸銨、過硫酸鉀或偶氮二異丁腈。
8.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征是，所述步驟(3)中有機(jī)長鏈醇為十二醇、十四醇、十六醇、十八醇、二十醇、二十二醇、二十四醇或二十六醇。
9.如權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征是，所述步驟(3)中催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、對(duì)甲基苯磺酸或濃硫酸。
10.權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的制備方法制備的稠油納米降粘劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了稠油納米降粘劑及其制備方法，屬于高分子納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域該納米降粘劑包括納米丙烯酸高碳酯、納米二乙烯苯-丙烯酸高碳酯。其制備方法為(1)納米丙烯酸短鏈酯制備；或者，納米二乙烯苯-丙烯酸短鏈酯的制備；(2)納米丙烯酸短鏈酯反應(yīng)液的處理，得到納米丙烯酸短鏈酯粉末；(3)納米丙烯酸高碳酯制備；(4)納米丙烯酸高碳酯的處理即得。本發(fā)明所涉及的納米降粘劑不僅降粘效果好、適用范圍廣，而且合成簡單、成本低。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明所涉及的納米降粘劑對(duì)大慶原油和勝利原油的凈降粘率可達(dá)到45%以上。
文檔編號(hào)C08F8/00GK102659970SQ201210129630
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者于萍, 張大偉, 張長橋, 汪健, 高聰聰, 魏云鶴 申請(qǐng)人:山東大學(xué)