淺談對(duì)原油粘滯性降解的分析

范磊

摘 要：高粘度重質(zhì)稠油的開(kāi)采是擴(kuò)大石油資源利用的重要途徑，然而由于其性質(zhì)的特殊性，必須尋找一種高效率、低能耗、低成本的開(kāi)采和儲(chǔ)運(yùn)方法。因此，合理開(kāi)發(fā)降粘劑就成為開(kāi)采擴(kuò)大石油資源利用的重要途徑，也是目前國(guó)內(nèi)外所關(guān)注的問(wèn)題；降低原油的粘滯性對(duì)產(chǎn)品的系列化、產(chǎn)業(yè)化將會(huì)取得更大的效益。

關(guān)鍵詞：原油降凝降粘劑 紅外光譜研究

在原油中合理的加入降凝劑，降凝劑分子會(huì)與石蠟分子發(fā)生共晶，從而增加石油的降凝效果，降凝劑還能破壞膠質(zhì)、瀝青質(zhì)分子平面重疊的聚集體，使聚集結(jié)構(gòu)變疏松，聚集有序性降低，是原油合理的降粘作用機(jī)理.

一、材料與方法

1.儀器和試劑

電光分析天平；自動(dòng)調(diào)節(jié)烘箱；400型傅里葉變換紅外光譜儀；二甲苯（分析純），甲醇（分析純），無(wú)水乙醇（分析純）；原油（大慶）；苯乙烯（分析純），順丁烯二酸酐（分析純），丙烯酸丁酯（分析純）。

2.樣品分離與純化

稱取樣品于燒杯中，加入10ml二甲苯，加熱溶解，邊攪拌邊加入50ml甲醇，用濾紙過(guò)濾，濾出物用甲醇洗滌數(shù)次，于紅外燈下烘至恒重。另取2.00g樣品置于燒瓶中，加熱蒸餾，收集餾分。

3.紅外光譜分析

將樣品均勻涂于溴化鉀壓片上，測(cè)得紅外譜圖，再將其于紅外燈下烘烤數(shù)分鐘后，測(cè)紅外光譜圖，以分離提純后的高聚物于二甲苯中配制成pH=5的溶液于溴化鉀壓片上形成液膜，在紅外燈下?lián)]發(fā)掉溶劑，形成聚合物薄膜，測(cè)其紅外譜圖.一并匯于圖1。取兩滴樣品餾分于兩塊溴化鉀晶體間制成液膜，測(cè)其紅外光譜圖，并進(jìn)行圖庫(kù)檢索。

4.降凝劑的使用

苯乙烯-順丁烯二酸酐-丙烯酸丁酯三聚物的合成.量取苯乙烯23ml、順丁烯二酸酐5.0038g、丙烯酸丁酯43ml和甲苯溶劑100ml加入四口燒瓶中，加熱至40℃，待原料溶解后加入引發(fā)劑AIBN0.6981g，繼續(xù)升溫至85℃，反應(yīng)8小時(shí)，整個(gè)過(guò)程冷凝回流并在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行。反應(yīng)完畢將反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至燒杯中，加入無(wú)水乙醇進(jìn)行沉淀，分離后再用丁酮進(jìn)行提純，所得產(chǎn)物在真空干燥箱中于80℃干燥72小時(shí)。

二、結(jié)果與分析

1.原油中膠質(zhì)與瀝青質(zhì)作用紅外光譜圖

圖1可以看出：隨著時(shí)間的增加，3580cm-1附近的吸收峰的吸收強(qiáng)度低，3000～3500cm-1的包狀吸收峰的吸收強(qiáng)度增加.3580cm-1峰是自由的沒(méi)有參與形成氫鍵的吸收峰，3000～3500cm-1的包狀吸收峰為膠質(zhì)與瀝青質(zhì)相互作用的氫鍵吸收峰.由圖1可見(jiàn)，隨著時(shí)間的增加，更多的瀝青質(zhì)和膠質(zhì)之間發(fā)生參與形成氫鍵的吸收。

圖1 膠質(zhì)與瀝青質(zhì)作用

注：1.瀝青質(zhì)；2.混合72h以后的膠質(zhì)與瀝青質(zhì)

2.體系樣組成分析

從表1粘度測(cè)定數(shù)據(jù)中可以看出通過(guò)粘度劑量的加入，降粘效果十分顯著。

表1 粘度測(cè)定

圖2 中含蠟量與粘度關(guān)系明確的驗(yàn)證了蠟含量較高時(shí)，粘度增加很快

表1和圖2都驗(yàn)證了原油的粘滯性較強(qiáng)，這樣流動(dòng)性就會(huì)較差，給石油在長(zhǎng)距離輸送和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中帶來(lái)影響。

圖2含蠟量與粘度關(guān)系

3.加入苯乙烯-順丁烯二酸酐-丙烯酸丁酯后紅外光譜圖

由圖3可以看出，3000～2800cm-1之間呈包狀峰，這是甲基和亞甲基伸縮振動(dòng)吸收峰。900～700cm-1是芳香結(jié)構(gòu)的吸收峰，說(shuō)明膠質(zhì)和瀝青都是芳香物質(zhì)。1859～1600cm-1譜帶由于-C=C-和-C=O-伸縮振動(dòng)所致，頻率范圍在1500～910cm-1為單鍵伸縮振動(dòng)區(qū)，這在圖3中都很明確，而在圖1中735～725cm-1附近沒(méi)出現(xiàn)雙吸收峰，說(shuō)明原油中不存在較長(zhǎng)烷基基團(tuán)，加入降凝劑后由于降凝劑的扭曲和轉(zhuǎn)動(dòng)作用，使得分子中的-OH基團(tuán)含量增大，故在3500cm-1附近出現(xiàn)吸收峰。

圖3加入降粘劑后譜圖

三、結(jié)論

高粘度重質(zhì)稠油的開(kāi)采是擴(kuò)大石油資源利用的重要途徑，然而由于其性質(zhì)的特殊性，必須尋找一種高效率、低能耗、低成本的開(kāi)采和儲(chǔ)運(yùn)方法，這也是目前國(guó)內(nèi)外所關(guān)注的問(wèn)題。降凝劑的極性基團(tuán)與瀝青質(zhì)的極性基團(tuán)形成氫鍵，降凝劑和瀝青質(zhì)分子結(jié)合在一起，降凝劑高分子分子鏈轉(zhuǎn)動(dòng)和扭曲，減少瀝青質(zhì)平面分子結(jié)構(gòu)的重疊，減少堆疊體的形成，達(dá)到降低粘度目的降凝劑中的極性基團(tuán)也可以與膠質(zhì)的極性基團(tuán)發(fā)生氫鍵作用，減少膠質(zhì)本身的氫鍵結(jié)合，降凝劑高分子分子鏈轉(zhuǎn)動(dòng)和扭曲，減少膠質(zhì)分子之間通過(guò)氫鍵形成密集膠束，達(dá)到降低粘度的目的原油的凝點(diǎn)主要由蠟的含量和組成決定的，膠質(zhì)和降凝劑能夠參與使蠟的結(jié)晶，使蠟晶的形態(tài)和尺寸發(fā)生改變，達(dá)到降低凝點(diǎn)的目的。