Page 191 - 《精细化工》2021年第6期

第 6 期 袁美和，等: 纳米 SiO 2 复合降黏剂的合成与性能评价 ·1253·

数目减少，降低了纳米粒子的表面能，阻止了粒子
团聚成较大的颗粒。此外，表面包覆的聚合物长链
分子增加了颗粒间的距离，从而表现出更好的分散
性和均匀的粒度。
2.1.4 稠油加剂前后形貌分析

图 4 纳米 SiO 2 （a）和纳米 SiO 2 复合降黏剂（b）的 分别将稠油、加入煤油后稠油和加入降黏剂后
SEM 图 稠油涂于载玻片上，利用光学显微镜对稠油体系加
Fig. 4 SEM images of nano SiO 2 (a) and nano SiO 2 composite 剂前后形貌进行分析，如图 5 所示。图 5 中的红黄
viscosity reducer (b)
底为黑色稠油在黄光下的透视颜色，黑色部分为稠
由图 4a 可知，未经改性的纳米 SiO 2 具有不规 油胶体。由图 5a 可知，未加降黏剂的稠油胶体聚集
则的形态且发生明显的团聚，形成密集聚集体。而 在一起，体积比较大。由图 5b 可知，加入煤油载液
由图 4b 可知，接枝共聚后纳米颗粒间的团聚较少， 后，稠油胶体分散性明显变好，但依旧不均匀。从
表面出现层状包覆，粒子间的距离也明显增加，主 图 5c 可以看出，加入降黏剂后的稠油聚集体明显消
要归因于纳米 SiO 2 被接枝共聚后，表面的极性羟基 失，提高了稠油的流动性。

图 5 稠油（a）、加入煤油后稠油（b）和加入降黏剂后稠油（c）的显微镜图
Fig. 5 Microscopies of heavy oil (a), heavy oil after kerosene (b) and heavy oil after viscosity reducer (c)

2.2 单因素对胜利油田陈平油井稠油降黏效果的影响 过量的极性基团使降黏剂油溶性变差，分子间发生
2.2.1 单体配比对降黏率的影响 团聚，使得降黏剂有效性降低。由此可以初步得出，
按照 1.2.3 节实验方法，降黏剂用量为 700 mg/kg， 在实验研究范围内，针对胜利油田陈平油井稠油，
改性 SiO 2 添加量为 19%，在 50 ℃、剪切速率为 n(SA)∶n(VP)∶n(AM)=4∶2∶1 降黏效果最佳。因
–1
10 s 条件下，考察了 3 种单体的物质的量比对胜利 此，在下文探究其他因素时，控制 n(SA)∶n(VP)∶
油田陈平油井稠油降黏性能的影响，结果见表 1。 n(AM)=4∶2∶1。
2.2.2 改性 SiO 2 添加量对降黏率的影响
表 1 单体配比对降黏率的影响
Table 1 Effect of monomer ratio on viscosity reduction 按照 1.2.3 节实验方法，控制 n(SA)∶n(VP)∶
n(AM)=4∶2∶1，降黏剂用量为 700 mg/kg，在 50 ℃、
n(SA)∶n(VP)∶n(AM)
–1
10 s 剪切速率测试条件下，探究改性 SiO 2 添加量
4∶1∶1 4∶1.5∶1 4∶2∶1 4∶2∶2 4∶2∶3
对胜利油田陈平油井稠油降黏率的影响，结果见图
μ/% 64.9 67.4 69.1 62.3 58.7
μ 0/% 24.9 30.2 34.0 19.3 11.6 6。如图 6 所示，随着改性 SiO 2 添加量的增加，降
黏剂的降黏率逐渐增加，在改性 SiO 2 添加量为 19%
如表 1 所示，当 n(SA)∶n(VP)∶n(AM)=4∶2∶ 时对胜利陈平油井稠油具有最好的降黏效果，降黏
1 时，降黏剂对胜利油田陈平油井稠油有较好的降 率表观降黏率和净降黏率均达到最大，分别为
黏效果，表观降黏率和净降黏率分别达到 69.1%和 69.1%和 34.0%。当改性 SiO 2 添加量继续增加至 22%
34.0%。SA、AM 用量不变的情况下，随着 VP 用量 时，降黏率急剧下降，可能是在共聚过程中改性 SiO 2
的增加，表观降黏率略有增加，但净降黏率增加明 添加量较大导致纳米 SiO 2 复合降黏剂中纳米粒子无
显，由 24.9%增加至 34.0%，表明 VP 作为芳香性单 法进行接枝共聚，在稠油中主要以纳米粒子聚集体
体可以有效地提高降黏剂的溶解性和分散性，从而 形式存在，与胶质、沥青质的相互作用减弱，降黏
降低稠油的黏度。SA、VP 用量不变的情况下，随 效果较差。而在改性 SiO 2 添加量较小时，尽管纳米
着 AM 用量的增加，降黏剂的表观降黏黏率明显下 粒子能够有效地进行接枝共聚改性，但在共聚物中
降，且净降黏率也由 34.0%降至 11.6%，可能是 AM 占比较少，限制了纳米复合物降黏性能的发挥。