稠油纳米复合材料降粘剂的合成与研究

发布时间：2017-10-13 22:10

  本文关键词：稠油纳米复合材料降粘剂的合成与研究

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【摘要】：石油是非常重要的能源资源,占全球总资源消费的近一半。伴随工业的扩张,对石油资源缺口越来越大,资源的储量急剧减少。目前的工业生产以“稀油”为主,稠油开发利用较少。稠油有着储量高、分布广泛的优点,但也因主要成分为蜡质、胶质和沥青质,造成了稠油的凝点高、粘度差的特点,开发和利用产生了很多问题。是以通过减少稠油的粘度,提升稠油开发和利用效率,已是油气开发利用的重点题目。世界研究的稠油降粘课题中,具有用量少、操作简单、能源消耗低、没有后期处理等特点的化学降粘剂法,已被认为是稠油降粘的最好方法。纳米复合材料降粘剂是化学降粘剂的一类,降粘机理是：使用特效表面纳米材料可以作为网状晶体成核蜡表面吸附沉淀结晶,改变蜡晶体三维网络结构,使纳米颗粒表面强极性基团、胶体通过氢键吸附,沥青质溶解形成的外表上,这两种物质可以防止水晶蜡面的联系形成一个类似网状构造,胶质和沥青质重新形成重叠结构,进而使稠油粘度变小。纳米KH550-C18/SiO2复合材料降粘剂是利用硅烷偶联剂KH550和十八酸对纳米二氧化硅通过两次接枝改性而研制的。多次实验表明：在KH550用量为SiO2 16%和十八酸用量为SiO2 20%的情况下,接枝效率最高。纳米PSMA-AM/SiO2复合材料降粘剂是通过聚合等结构上的反应,将接枝单体硅烷偶联剂KH570、甲基丙烯酸十八酯和丙烯酰胺通过接枝在纳米二氧化硅外部而研制。两种纳米复合降粘剂通过实验得出：在性质和结构方面,纳米二氧化硅都由亲水疏油性变为疏水亲油性,分子间集聚变小,能均匀分布在二甲苯等溶剂中。不同之处在于,纳米PSMA-AM/SiO2复合材料比与纳米KH550-C18/SiO2复合材料水的接触角大,接枝率高。以大庆高蜡稠油为例,改变各种条件,两种纳米复合材料降粘剂与EVA降粘剂做比较。三种降粘剂降粘率均随添加量的增大而提高,但添加量满足一定量时基本维持不变。纳米KH550-C18/SiO2在最佳值为：加入量700ppm,析蜡点下降3.8℃,40℃C的表观降粘率为67.23%,净降粘率为39.84%;纳米PSMA-AM/SiO2最佳值为：加入500ppm,析蜡点下降5.8℃,40℃降粘效果为71.8%,纯降粘效率为47.53%。三种降粘剂的降粘率为纳米PSMA-AM/SiO2最为明显,纳米KH550-C18/SiO2次之,EVA效果最差。三种降粘剂还表现为,因外界温度的增高,降粘剂的降粘效果急剧降低,在50℃-60℃时,EVA的降粘效率不足15%,而纳米复合降粘剂降粘效率为28%左右,说明了纳米复合降粘剂可在一定的高温环境中降粘。
【关键词】：稠油 降粘剂 纳米二氧化硅 纳米复合材料
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE345;TB33
【目录】：

• 中文摘要7-9
• ABSTRACT9-12
• 1 绪论12-24
• 1.1 研究背景与意义12-13
• 1.2 稠油的基本特点13-14
• 1.3 稠油高粘度的原因14-15
• 1.4 稠油的降粘技术综述15-18
• 1.4.1 加热降粘15
• 1.4.2 乳化降粘法15-16
• 1.4.3 掺稀油降粘16
• 1.4.4 水热催化裂解降粘法16-17
• 1.4.5 微生物降粘法17
• 1.4.6 化学降粘剂的降粘法17-18
• 1.5 稠油化学降粘剂18-22
• 1.5.1 稠油化学降粘剂基本情况18-19
• 1.5.2 国外研究现状19-20
• 1.5.3 国内研究现状20-21
• 1.5.4 化学降粘剂目前的主要问题21-22
• 1.6 研究内容22-24
• 2 PSMA-AM/SIO2研制与评价24-34
• 2.1 分子结构设计思路24-25
• 2.2 实验部分25-27
• 2.2.1 实验药品及仪器25-26
• 2.2.2 合成步骤26-27
• 2.3 结构与性能表征27-29
• 2.3.1 傅里叶变换红外光谱分析27
• 2.3.2 扫描电子显微镜分析(SEM)27-28
• 2.3.3 接触角测试分析28-29
• 2.3.4 热重分析(TG)29
• 2.4 降粘效果评价29-33
• 2.4.1 析蜡点变化30-31
• 2.4.2 粘温曲线对比31-32
• 2.4.3 加入量的影响32-33
• 2.5 小结33-34
• 3. KH550-C18/SIO2研制与评价34-46
• 3.1 研究思路34-35
• 3.2 复合材料研制35-37
• 3.2.1 仪器设备和试剂药品35-36
• 3.2.2 实验步骤36-37
• 3.3 KH550-C18/SIO2纳米复合材料的特性37-41
• 3.3.1 红外光谱分析37-38
• 3.3.2 透射电子显微镜分析38-39
• 3.3.3 接触角分析39
• 3.3.4 分散稳定性测定39-40
• 3.3.5 热失重分析(TG)40-41
• 3.4 降粘效果评价41-45
• 3.4.1 最优改性剂用量配比的确定41-44
• 3.4.2 析蜡点变化44-45
• 3.5 降粘剂的机理45
• 3.6 本章小结45-46
• 4 结论与展望46-48
• 4.1 结论46-47
• 4.2 展望47-48
• 参考文献48-54
• 致谢54-55
• 附件55

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本文编号：1027339