Page 193 - 《精细化工》2021年第6期
P. 193

第 6 期                       袁美和，等:  纳米 SiO 2 复合降黏剂的合成与性能评价                              ·1255·


                                                  –1
            高为 78.4%和 50.3%。在剪切速率大于 20 s 测试条                   2.3   降黏机理分析
                                                 –1
            件下，降黏率逐渐下降并趋于稳定。90 s 时，表观                              纳米 SiO 2 复合降黏剂机理示意图如图 10 所示。
            降黏率为 75.4%，净降黏率为 40.0%。因此，降黏                       稠油中沥青质和胶质存在羟基、氨基、酯基和硫醚
            剂在低剪切速率下也有一定的降黏率，有实际应用                             等极性基团，在极性分子间静电力、范德华力、氢
            意义，而在高剪切速率下，降黏率基本不变。                               键、π-π 共轭和配位等相互作用下，容易形成胶束聚
            2.2.6   降黏率对比                                      集体缔合结构，导致黏度升高              [27-29] 。纳米 SiO 2 粒子
                              –1
                 在 50  ℃、10 s 剪切速率条件下，测试了纳米                    接枝油溶性聚合物长链，增加溶剂化作用，通过空
            SiO 2 、市售 EVA 和纳米 SiO 2 复合降黏剂（用量均为                 间伸展和屏蔽效应，分散进入胶质和沥青质片状分
            700 mg/kg）对胜利油田陈平油井稠油的降黏率，结                        子之间   [30] ，如图 10 中 C 处所示。此外，SA 本身具
            果见表 2。如表 2 所示，市售 EVA 和纳米 SiO 2 的表                  有一定的油溶性，而 VP 的芳香环结构因相似相溶原
            观降黏率几乎相同，前者的净降黏率（10.2%）略高                          理会进一步增强纳米 SiO 2 复合降黏剂的溶解性和渗
            于纳米 SiO 2 的净降黏率（7.8%），表明二者均可降低                     透性。稠油具有氢键缔合结构，降黏剂在引入含孤
            胜利油田陈平油井稠油的黏度，且降黏效果相近。相                            对电子的吡啶 N 原子和—CONH 2 极性基团后，与沥
            对于市售 EVA，纳米 SiO 2 复合降黏剂表观降黏率
                                                               青质胶质、芳香烃分的极性基团形成了更强的氢键，
            （69.1%）提高 11.1%，净降黏率（34.0%）提高 23.8%，
                                                               堆积结构变得松散，降黏剂分子借助强的形成氢键
            降黏率明显增加，表明纳米 SiO 2 复合降黏剂对胜利                                                                 [31]
                                                               作用的能力使其能够有效地插入到缔合结构中                        ，
            油田陈平油井稠油具有很好的降黏效果，显著优于
                                                               如图 10 中 A 和 D 处所示。如图 10 中 B 处所示，在
            纳米 SiO 2 和市售 EVA。                                  剪切作用下，改性后的 SiO 2 微纳米结构表面具有滑

                         表 2   不同产品的降黏率                        移现象，同时也影响了蜡质组分的结晶行为，降低
                Table 2    Viscosity reduction of different products   了流体层的运动摩擦力  [32-33] 。纳米 SiO 2 经过改性共
                      纳米 SiO 2   市售 EVA    纳米 SiO 2 复合降黏剂      聚后，充分发挥纳米粒子和长链聚合物的优势，改
               μ/%      56.9       58.0          69.1          变稠油胶体的分散性，对稠油中的缔合结构进行有
               μ 0/%     7.8       10.2          34.0          效的解聚，增强了纳米 SiO 2 对稠油的降黏效果。













                                        a—纳米 SiO 2 复合降黏剂；b—沥青质、胶质片状堆积层
                                           图 10   纳米 SiO 2 复合降黏剂降黏机理分析
                          Fig. 10    Viscosity reduction mechanism analysis of nano SiO 2  composite viscosity reducer

            3   结论                                             平油井稠油的表观降黏率为 69.1%，净降黏率为
                                                               34.0%，降黏性能优于纳米 SiO 2 和市售降黏剂 EVA，
                                                               表现出良好的降黏效果。
                （1）以 SA、VP、AM 为单体与改性纳米 SiO 2
            接枝共聚，合成了油溶性纳米 SiO 2 复合共聚物，该                           （3）推测了纳米 SiO 2 复合降黏剂可能的降黏机
            纳米复合共聚物对稠油具有降黏效果。对合成的纳                             理，对后续油溶性纳米复合降黏剂的开发与应用具
            米复合物采用 FTIR、TG、SEM 进行了结构和形貌                        有一定的参考价值。
            的表征，利用光学显微镜分析稠油加入降黏剂前后
                                                               参考文献：
            稠油胶体状态变化，并初步阐明降黏机理。
                （2）通过单因素实验，考察了 3 种单体的配比、                       [1]   KAPUSTIN N O, GRUSHEVENKO D A.  Global prospects of
                                                                   unconventional oil in the turbulent market: A long term outlook to
            改性纳米 SiO 2 添加量、降黏剂用量、温度和剪切速                            2040[J]. Oil and Gas Science and Technology, 2018, 73(1): 67-79.
            率对纳米 SiO 2 复合降黏剂在胜利油田陈平油井稠油                        [2]   FU X Q (付喜庆). Current status and development technology of
                                                     –1
            降黏效果的影响。结果表明，在 50  ℃、10 s 测试                           heavy oil exploitation at home and abroad[J]. Inner  Mongolia
                                                                   Petrochemical Industry (内蒙古石油化工), 2014, 40(1): 109-110.
            条件下，降黏剂用量为 700 mg/kg 时，胜利油田陈                       [3]   ZHOU L B (周林碧), QIN B (秦冰), LI W (李伟) , et al. Development
   188   189   190   191   192   193   194   195   196   197   198