本發(fā)明涉及用于提高火燒油層開采稠油或?yàn)r青的離子液體，具體涉及一種用于重質(zhì)原油破乳的離子液體及其破乳方法。
背景技術(shù)：
稠油儲量約占全球地質(zhì)儲量的80%，由于經(jīng)濟(jì)和開采難度原因，重質(zhì)原油水混合物在運(yùn)輸前要將水分離。原油開采過程總是伴隨著水和穩(wěn)定的水包油乳狀液的形成，這是石油工業(yè)中經(jīng)常遇到的問題，最常見的是油包水型乳液。在油的生產(chǎn)過程中形成乳液是非常嚴(yán)重的問題，它對一些昂貴的設(shè)備和化學(xué)產(chǎn)品造成很大傷害。瀝青、蠟，膠質(zhì)，及環(huán)烷酸等表面活性劑的存在促進(jìn)了水滴在原油中的分散。這些天然乳化劑在重質(zhì)原油比輕質(zhì)原油中含量更高、更加豐富，因此，在重質(zhì)原油中形成的乳狀液更穩(wěn)定。
添加表面活性劑的化學(xué)破乳劑破乳是最經(jīng)常采用的破壞原油乳狀液的工業(yè)方法，然而在水包油型的高粘度稠油中，這一過程是非常困難的，而且破乳時(shí)間更長?，F(xiàn)有的破乳技術(shù)功能單一，不能滿足重質(zhì)原油油田開采和運(yùn)輸?shù)膶?shí)際需求。
微波輻照下離子液體進(jìn)行原油破乳脫水是一種非常有商業(yè)前景的方法，因此，尋找一種適用于重質(zhì)原油破乳的離子液體并在微波協(xié)同作用下實(shí)現(xiàn)重質(zhì)原油破乳是本領(lǐng)域亟待解決的問題之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于重質(zhì)原油破乳的離子液體，這種用于重質(zhì)原油破乳的離子液體用于解決現(xiàn)有的破乳技術(shù)功能單一，不能滿足重質(zhì)原油油田開采和運(yùn)輸?shù)膶?shí)際需求的問題；本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這種用于重質(zhì)原油破乳的離子液體的破乳方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：這種用于重質(zhì)原油破乳的離子液體為n-烷基三甲基溴化銨或n-烷基三甲基氯化銨；
所述n-烷基三甲基溴化銨的制備方法：
在裝有回流冷凝器和磁力攪拌器的玻璃燒瓶中，將20摩爾的三乙胺與25毫摩爾烷基溴化物溶解在甲苯100ml中混合，將反應(yīng)混合物加熱至90℃，同時(shí)在微波輻照下攪拌60min，在室溫下冷卻，并真空過濾，粉末用正己烷50ml洗滌，將產(chǎn)物真空干燥，在80℃中放置24h，得到n-烷基溴化銨；
將1mol的1-甲基咪唑和1moln-烷基溴化銨在反應(yīng)管中混合，用磁力攪拌器攪拌混合物，同時(shí)用微波輻射加熱，冷卻到120℃靜置8分鐘后，與1mol的1-甲基吡啶反應(yīng)；粗產(chǎn)物在乙醇和80℃的真空干燥狀態(tài)下兩次重結(jié)晶后，得到n-烷基三甲基溴化銨；
所述n-烷基三甲基氯化銨的制備方法：
將10毫摩爾的三烷基胺和20毫摩爾氯代甲烷在裝滿二氯甲烷的反應(yīng)管中混合，使用微波輻射加熱后用磁力攪拌器攪拌混合物，同時(shí)冷卻到50℃靜置30分鐘；該混合物在室溫下靜置，真空干燥狀態(tài)下過濾，用30毫升己烷洗滌粉末，然后在80℃真空條件下干燥12小時(shí)，得到的固體為n-烷基三甲基氯化銨。
一種用于重質(zhì)原油破乳的離子液體為n-烷基三甲基溴化銨或n-烷基三甲基氯化銨；
所述n-烷基三甲基溴化銨的制備方法：
在裝有回流冷凝器和磁力攪拌器的玻璃燒瓶中，將20摩爾的三乙胺與25毫摩爾烷基溴化物溶解在甲苯100ml中混合，將反應(yīng)混合物加熱至90℃，同時(shí)在微波輻照下攪拌60min，在室溫下冷卻，并真空過濾，粉末用正己烷50ml洗滌，將產(chǎn)物真空干燥，在80℃中放置24h，得到n-烷基溴化銨；
將1mol的1-甲基吡啶和1moln-烷基溴化銨在反應(yīng)管中混合，用磁力攪拌器攪拌混合物，同時(shí)用微波輻射加熱，冷卻到120℃保持8分鐘后，與1mol的1-甲基吡啶反應(yīng)；粗產(chǎn)物在乙醇和80℃的真空干燥狀態(tài)下兩次重結(jié)晶后，得到n-烷基三甲基溴化銨；
所述n-烷基三甲基氯化銨的制備方法：
將10毫摩爾的三烷基胺和20毫摩爾氯代甲烷在裝滿二氯甲烷的反應(yīng)管中混合，使用微波輻射加熱后用磁力攪拌器攪拌混合物，同時(shí)冷卻到50℃靜置30分鐘；該混合物在室溫下靜置，真空干燥狀態(tài)下過濾，用30毫升己烷洗滌粉末，然后在80℃真空條件下干燥12小時(shí)，得到的固體為n-烷基三甲基氯化銨。
上述用于重質(zhì)原油破乳的離子液體的破乳方法：
把裝有原油乳狀液樣品的脫水試瓶，放入有微波加熱容器中，加入50-150mg/l所述的用于重質(zhì)原油破乳的離子液體，所述的用于重質(zhì)原油破乳的離子液體的加入量與原油乳狀液樣品體積相同，在450w功率下，輻照50s，脫出油含水率9.4-9.6%，脫出水含油量103-109mg/l。
本發(fā)明具有以下有益效果：
1、本發(fā)明提供的離子液體作為破乳劑可以將微波引導(dǎo)到油水界面，通過促進(jìn)界面粘度的和溫度的升高，同時(shí)水的介電常數(shù)大于油的介電常數(shù)，在微波輻照時(shí)吸收的微波能量遠(yuǎn)大于油滴，因此水滴體積膨脹迅速從而導(dǎo)致油水界面膜的破裂，從而提高破乳效果。
2、本發(fā)明解決了現(xiàn)有的破乳技術(shù)功能單一，不能滿足重質(zhì)原油油田開采和運(yùn)輸?shù)膶?shí)際需求的問題。
具體實(shí)施方式
下面對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明：
實(shí)施例1：
這種用于重質(zhì)原油破乳的離子液體為n-烷基三甲基溴化銨。
所述n-烷基三甲基溴化銨的制備方法：
在裝有回流冷凝器和磁力攪拌器的玻璃燒瓶中，將20摩爾的三乙胺與25毫摩爾烷基溴化物溶解在甲苯100ml中混合，將反應(yīng)混合物加熱至90℃，同時(shí)在微波輻照下攪拌60min，在室溫下冷卻，并真空過濾，粉末用正己烷50ml洗滌，將產(chǎn)物真空干燥，在80℃中放置24h，得到n-烷基溴化銨；
將1mol的1-甲基咪唑和1moln-烷基溴化銨在反應(yīng)管中混合，用磁力攪拌器攪拌混合物，同時(shí)用微波輻射加熱，冷卻到120℃保持8分鐘后，與1mol的1-甲基吡啶反應(yīng)；粗產(chǎn)物在乙醇和80℃的真空干燥狀態(tài)下兩次重結(jié)晶后，得到n-烷基三甲基溴化銨。
所述n-烷基三甲基溴化銨破乳方法：
把裝有原油乳狀液樣品的脫水試瓶，放入有微波加熱容器中，加入50-150mg/l所述的n-烷基三甲基溴化銨離子液體，所述的n-烷基三甲基溴化銨離子液體的加入量與原油乳狀液樣品體積相同，在450w功率下，輻照50s，脫出油含水率9.4-9.6%，脫出水含油量103-109mg/l。
實(shí)施例2：
這種用于重質(zhì)原油破乳的離子液體為n-烷基三甲基氯化銨。
所述n-烷基三甲基氯化銨的制備方法：
將10毫摩爾的三烷基胺和20毫摩爾氯代甲烷在裝滿二氯甲烷的反應(yīng)管中混合，反應(yīng)管為常壓，使用微波輻射加熱后用磁力攪拌器攪拌混合物，同時(shí)冷卻到50℃靜置30分鐘；該混合物在室溫下靜置，真空干燥狀態(tài)下過濾，用30毫升己烷洗滌粉末，然后在80℃真空條件下干燥12小時(shí)，得到的固體為n-烷基三甲基氯化銨。
所述n-烷基三甲基氯化銨破乳方法：
把裝有原油乳狀液樣品的脫水試瓶，放入有微波加熱容器中，加入50-150mg/l所述的n-烷基三甲基氯化銨離子液體，所述的n-烷基三甲基氯化銨離子液體的加入量與原油乳狀液樣品體積相同，在450w功率下，輻照50s，脫出油含水率9.4-9.6%，脫出水含油量103-109mg/l。
實(shí)施例3：
這種用于重質(zhì)原油破乳的離子液體為n-烷基三甲基溴化銨。
所述說n-烷基三甲基溴化銨的制備方法：
在裝有回流冷凝器和磁力攪拌器的玻璃燒瓶中，將20摩爾的三乙胺與25毫摩爾烷基溴化物溶解在甲苯100ml中混合，將反應(yīng)混合物加熱至90℃，同時(shí)在微波輻照下攪拌60min，在室溫下冷卻，并真空過濾，粉末用正己烷50ml洗滌，將產(chǎn)物真空干燥，在80℃中放置24h，得到n-烷基溴化銨；
將1mol的1-甲基吡啶和1moln-烷基溴化銨在反應(yīng)管中混合，用磁力攪拌器攪拌混合物，同時(shí)用微波輻射加熱，冷卻到120℃保持8分鐘后，與1mol的1-甲基吡啶反應(yīng)；粗產(chǎn)物在乙醇和80℃的真空干燥狀態(tài)下兩次重結(jié)晶后，得到n-烷基三甲基溴化銨。
離子液體是指在室溫或接近室溫下呈現(xiàn)液態(tài)的、完全由陰陽離子所組成的鹽，也稱為低溫熔融鹽，具有低熔點(diǎn)、高化學(xué)和熱穩(wěn)定性、寬電化學(xué)窗口、性質(zhì)可調(diào)等優(yōu)良性質(zhì)。
為了驗(yàn)證本發(fā)明的效果，通過進(jìn)行多批次對照實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證影響離子液體濃度對乳狀液的作用的因素，并評估了重質(zhì)稠油乳液在微波加熱和室溫下兩種情況下加入離子液體后的破乳效率。
實(shí)驗(yàn)儀器：model.ae300.s-h乳化器（上海昂尼儀器儀表有限公司）；mcr-3型微波化學(xué)反應(yīng)器（鞏義市科瑞儀器有限公司）；顯微鏡（型號n117m，配備5mp數(shù)碼相機(jī)，北京諾維光學(xué)有限公司/中國）；恒溫箱；攪拌器。
實(shí)驗(yàn)材料：實(shí)驗(yàn)用油為遼河油田的重質(zhì)稠油（平均原油密度0.9686g/cm3，原油粘度2639mpa.s，凝固點(diǎn)-7℃～-13℃，含硫量0.29%，含蠟量5.8%，膠質(zhì)加瀝青質(zhì)含量32.7%）；大多數(shù)油田乳狀液礦化度為30000ppm，故實(shí)驗(yàn)用水為模擬鹽水（含氯化鈉3wt%）。
一、將油品裝入密封容器內(nèi)，放入60℃恒溫箱活化2小時(shí)，攪拌1小時(shí)。將原油與模擬鹽水按照7:3比例混合，在60℃的水浴箱中通過乳化器以3000rpm的速度攪拌45分鐘，得到穩(wěn)定的w/o乳狀液。通過使用顯微鏡進(jìn)行液滴尺寸分布（dsd）測量，兩次測試證明，制備的乳液粒徑在6~8微米之間，為粗乳狀液。制備的乳狀液在室溫下靜置6個(gè)月，未觀察到明顯的分層現(xiàn)象，因此乳狀液穩(wěn)定性達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。
二、為確定離子液體濃度對重質(zhì)稠油破乳效果的影響，配置不同濃度的離子液體進(jìn)行試驗(yàn)。
將已經(jīng)預(yù)處理好的原油乳狀液樣品移至脫水試瓶中，加至100ml刻度線處。分別把裝有原油乳狀液樣品的脫水試瓶，放入恒溫水浴和有微波加熱的容器中，使脫水試瓶內(nèi)乳狀液溫度升至預(yù)定實(shí)驗(yàn)溫度80℃，在裝有乳狀液樣品的空白對照瓶中插入溫度計(jì)，來測定實(shí)驗(yàn)溫度，脫水試瓶中樣品的液面需低于恒溫水浴的液面。
配置濃度分別為50,100和150mg/l的離子液體，向100ml乳狀液中加入等量的離子液體充分?jǐn)嚢枰环昼姾?，重新放入恒溫水浴加熱的容器中。選擇人工振蕩法對脫水試瓶進(jìn)行處理。在規(guī)定時(shí)間點(diǎn)上記錄脫水量，靜置沉降結(jié)束時(shí)需記錄脫水量，觀察油水界面狀況及水相清潔度。
不同濃度（50,100,150mg/l）離子液體破乳性能對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果
通過不同濃度的離子液體的破乳效果對比，結(jié)果顯示破乳效率隨著破乳劑濃度增加而增加。主要原因是在這種濃度下，破乳劑分子完全覆蓋水/油界面，將促進(jìn)乳狀液穩(wěn)定的瀝青質(zhì)等天然乳化劑從界面驅(qū)出，導(dǎo)致在分散的水滴周圍呈現(xiàn)的保護(hù)膜會變薄，然后破裂并聚結(jié)。
三、為確定微波輻照對破乳效果的影響，分別采用微波輻照和傳統(tǒng)加熱方式進(jìn)行對照試驗(yàn)。
分別把裝有100ml原油乳狀液樣品的脫水試瓶，放入恒溫水浴和有微波加熱的容器中，向恒溫水浴中裝有乳狀液樣品的空白對照瓶插入溫度計(jì)，來測定實(shí)驗(yàn)溫度。恒溫水浴內(nèi)溫度升至預(yù)定實(shí)驗(yàn)溫度80℃后，加入20ml濃度為100mg/l的離子液體；微波加熱容器中的原有樣品，加入等量等濃度離子液體后，在450w功率下，輻照50s。兩組樣品均采用人工振蕩法對脫水試瓶進(jìn)行處理。在規(guī)定時(shí)間點(diǎn)上記錄脫水量，靜置沉降結(jié)束時(shí)需記錄脫水量，觀察油水界面狀況及水相清潔度。
不同離子液體破乳性能對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果
通過微波加熱和傳統(tǒng)加熱的破乳效果對比，結(jié)果顯示使用微波加熱的破乳效率要比傳統(tǒng)加熱效率高很多，主要原因?yàn)殡x子液體作為破乳劑可以將微波引導(dǎo)到油水界面，通過促進(jìn)界面粘度的和溫度的升高，同時(shí)水的介電常數(shù)大于油的介電常數(shù)，在微波輻照時(shí)吸收的微波能量遠(yuǎn)大于油滴，因此水滴體積膨脹迅速從而導(dǎo)致油水界面膜的破裂，從而提高破乳效果。
使用離子液體可以有效提高重質(zhì)原油乳狀液的破乳效率。使用微波加熱結(jié)合離子液體破乳的方法可以在較短的時(shí)間內(nèi)獲得較高的破乳效率。