专利名称：高温稠油降粘剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种油田用高温稠油降粘剂。
背景技术：
我国稠油资源丰富，地质储量达1640Mt，其中陆地稠油约占石油总资源的20％以上。
稠油突出特点是胶质沥青质含量高、粘度大，因此稠油开发的关键是降低粘度、改善流动性。目前我国开采特稠油的主要方法是蒸汽吞吐、蒸汽驱等热采技术。吞吐后期，注汽开采油气比低、原油粘度大、井筒举升困难等矛盾日益突出，制约了稠油油藏的进一步开发。伴蒸汽注入高效稠油降粘剂，可以降低注汽压力，减小井筒举升阻力，提高注汽生产的经济效益，是多轮次吞吐后期提高采收率的有效途径。由于蒸汽的温度较高(最高可达350℃)，因此要求伴汽注入的降粘剂具有较高的耐温性能。
稠油降粘剂通常是表面活性剂。可用作稠油降粘剂的表面活性剂主要有非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂，其中具有较高耐温能力的是阴离子表面活性剂和非离子-阴离子两性表面活性剂。
US4811788和CN1115778分别报道了用聚氧乙烯二十醇醚磺酸盐、聚氧乙烯酚醛树脂磷酸盐等非离子-阴离子两性表面活性剂作稠油降粘剂，可耐300～320℃的高温，但合成工艺复杂，成本高，实用价值不大。
CN1221650、CN1204680、CN1310221等报道了用磺酸盐表面活性剂作稠油降粘剂，石油勘探开发研究院研制的HEA稠油降粘剂、石油大学研制的GY稠油降粘剂以及新疆石油勘探开发研究院研制的稠油降粘剂主要成分则是石油皂或环烷酸盐。这些表面活性剂成本低，耐温性能高，但活性较低，通常需同碱性物质一起使用才对稠油有较好的乳化降粘作用。而碱性物质的添加则会导致粘土膨胀、结垢等，对采油过程存在潜在危害。
发明内容
本发明的目的是提供一类具有较高耐温能力的稠油降粘剂及其制备方法。该降粘剂不需同碱复配使用，在较低浓度下就对不同的稠油有较好的降粘效果。
本发明的目的是这样实现的，所说的稠油降粘剂是N-烷基-γ-双季铵阳离子表面活性剂，其结构通式为[RN+(CH3)2CH2CH2CH2N+(CH3)3]2Cl-，分子量为384～468。
本发明所述稠油降粘剂的制备方法主要包括三步(1)取一定量的脂肪胺及适量催化剂于三口瓶中，在30～60℃下滴加丙烯腈，反应4～8小时，制得N-烷基-β-氨基丙腈；(2)将一定量的N-烷基-β-氨基丙腈和溶剂加入高压釜中，用氮气置换釜内的空气后，通入氢气和氯气，于80～90℃反应1～2小时，得N-烷基丙二胺；(3)在高压釜中加入N-烷基丙二胺和催化剂，用氮气置换釜内的空气后，升温至60℃通入氯甲烷，于80～90℃、0.49～0.59MPa反应2～6小时制得N-烷基-γ-双季铵阳离子表面活性剂。反应方程式如下
所说的脂肪胺可以是十二胺、十六胺或十八胺，优选十六胺。
所说的催化剂可以是氢氧化钠、碳酸钠、三乙醇胺等，优选碳酸钠。
具体实施例方式下面通过实施例来说明稠油降粘剂的制备过程。
实施例1第一步N-十六烷基-β-氨基丙腈的制备。
在三口烧瓶中加入0.1mol十六胺和0.4g碳酸钠，升温到50℃，滴加0.125mol丙烯腈，反应4小时，制得N-十六烷基-β-氨基丙腈，转化率为95％。
第二步N-十六烷基丙二胺的制备。
在高压反应釜中加入0.1mol N-烷基-β-氨基丙腈，50ml异丙醇，用氮气置换釜内的空气后，通入氢气和氯气，于80℃反应2小时，制得N-十六烷基丙二胺，转化率为97％。
第三步N-十六烷-γ-双季铵阳离子表面活性剂的制备。
在高压反应釜中加入0.1mol N-十六烷基丙二胺、0.3mol碳酸钠，用氮气置换釜内的空气后，升温至60℃通入0.8mol氯甲烷，于90℃、0.49～0.59MPa反应4小时制得N-烷基-γ-双季铵阳离子表面活性剂，转化率为95％。将该表面活性剂制成25～30％的水溶液，即可用作稠油降粘剂。
本发明的特点(1)首次提出了用N-烷基-γ-双季铵阳离子表面活性剂作稠油降粘剂，该降粘剂使用浓度为0.1～0.3％时，对胜利稠油、辽河稠油的降粘率都大于95％以上；(2)该降粘剂可耐200℃以上的高温，可用作伴蒸汽注入的稠油降粘剂；(3)该降粘剂不需同碱性物质复配就对稠油有较好的乳化效果，避免了碱性物质对地层的伤害。
权利要求
1.一种高温稠油降粘剂，其特征是降粘剂为N-烷基-γ-双季铵阳离子表面活性剂，其结构通式为[RN+(CH3)2CH2CH2CH2N+(CH3)3]2Cl-，分子量为384～468。
2.一种高温稠油降粘剂的制备方法，其特征是主要包括以下三步(1)取脂肪胺及催化剂于三口瓶中，在30～60℃下滴加丙烯腈，反应4～8小时，制得N-烷基-β-氨基丙腈；(2)将N-烷基-β-氨基丙腈和溶剂加入高压釜中，用氮气置换釜内的空气后，通入氢气和氯气，于80～90℃反应1～2小时，制N-烷基丙二胺；(3)在高压釜中加入N-烷基丙二胺和催化剂，用氮气置换釜内的空气后，升温至60℃通入氯甲烷，于80～90℃、0.49～0.59MPa反应2～6小时制得N-烷基-γ-双季铵阳离子表面活性剂，反应方程式如下
3.按照权利要求2所述的高温稠油降粘剂的制备方法，其特征是所说的脂肪胺是十二胺或十六胺或十八胺，优选十六胺。
4.按照权利要求2所述的高温稠油降粘剂的制备方法，其特征是所说的催化剂是氢氧化钠或碳酸钠或三乙醇胺，优选碳酸钠。
5.按照权利要求2所述的高温稠油降粘剂的制备方法，其特征是所说的溶剂是乙醇或异丙醇或丁醇，优选异丙醇。
全文摘要
本发明提供了一类具有较高耐温能力的稠油降粘剂及其制备方法。稠油降粘剂是N－烷基－γ－双季铵阳离子表面活性剂，其制备方法主要包括三步(1)取脂肪胺及催化剂于三口瓶中，在30～60℃下滴加丙烯腈，反应4～8小时，制得N－烷基－β－氨基丙腈；(2)将N－烷基－β－氨基丙腈和溶剂加入高压釜中，用氮气置换釜内的空气后，通入氢气和氯气，于80～90℃反应1～2小时，制得N－烷基丙二胺；(3)在高压釜中加入N－烷基丙二胺和催化剂，用氮气置换釜内的空气后，升温至60℃通入氯甲烷，于80～90℃、0.49～0.59MPa反应2～6小时制得N－烷基－γ－双季铵阳离子表面活性剂，将该表面活性剂制成25～30％的水溶液，即为稠油降粘剂。该降粘剂不需同碱复配使用，在较低浓度下就对不同的稠油有较好的降粘效果。
文档编号E21B43/22GK1560177SQ20041002361
公开日2005年1月5日 申请日期2004年2月25日 优先权日2004年2月25日
发明者葛际江, 张贵才, 孙铭勤, 宋昭峥 申请人:石油大学(华东)