一种油田过渡层处理剂及其制备方法和应用

1.本发明涉及油田化学技术领域，涉及一种油田过渡层处理剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着采出液中驱油剂浓度的不断升高，采出液油水分离难度逐步加大。受三元复合驱采出液及外来废液成分复杂、粘度高影响，油水分离过程中会在油水界面之间形成油、水和固三相复合的稳定复杂过渡层，阻碍了油滴的上浮和水滴的下沉，并具有高导电率和强稳定性的特点。尤其是当脱水站前端油井压裂、管道清垢及老化油回收时，电脱水器内过渡层会大量富集，导致电脱水器运行不稳，放水发黑甚至出现跨电场的现象，影响外输油含水率的稳定达标。
3.目前，油田为了保障电脱水器稳定运行，降低过渡层对脱水系统的影响，主要采取两种方式：一方面是加大前段破乳剂加药量，提高前段油水分离效果，降低二段放水中含油；另一方面是加大二段放水量，将过渡层排至沉降罐或事故罐。现有三元复合驱采出液已经应用了多种破乳剂，例如使用量较大的破乳剂是以环氧乙烷和环氧丙烷为原料制备的聚氧丙烯聚氧乙烯醚类破乳剂，这类传统的聚醚型破乳剂主要是以环氧乙烷和环氧丙烷形成嵌段聚合物，由于分子中主要以醚键为主，对于传统的原油采出液具有较好的破乳效果，但对于电脱过程中形成的过渡层处理效果不够理想。现有破乳剂对过渡层处理效果不佳，导致后段电脱水器运行不稳定，出现跨电场现象；通过底水将电脱水器内过渡层外排，会导致原油产量损失。此外，积存在沉降罐内的过渡层在现有老化油处理工艺下无法有效处理，导致过渡层在系统内恶性循环，并对下游水质造成影响。
4.虽然现有技术中已经在三元复合驱采出液处理中应用多种不同的破乳剂，但这些破乳剂对电脱过程中过渡层的处理效果仍不够理想，因此仍有必要继续研究和探索新型油田过渡层处理剂，这对于提高油田电脱水器的稳定运行、降低油相含水率和电脱水器的运行电流等诸多性能指标的改善具有非常重要的意义。
5.因此，非常有必要提供一种油田过渡层处理剂及其制备方法和应用。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种油田过渡层处理剂及其制备方法和应用。本发明制备的油田过渡层处理剂对原油电脱过程中形成的过渡层具有很好的抑制和破稳效果，较大程度地降低了电脱水器的运行电流和原油含水，有效提升了电脱水器运行电压，可以有效降低石油开采成本、节能减排。
7.本发明在第一方面提供了一种油田过渡层处理剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
8.(1)将端基为胺基的起始剂与碳酸丙烯酯进行第一聚合反应，得到第一中间体；
9.(2)将第一中间体与碳酸乙烯酯进行第二聚合反应，得到第二中间体；
10.(3)将第二中间体与氯代磺酸钠进行反应，制得油田过渡层处理剂。
11.优选地，所述碳酸丙烯酯与所述起始剂的摩尔比为(6～40)：1；和/或所述碳酸乙烯酯与所述起始剂的摩尔比为(20～80)：1。
12.优选地，所述第一聚合反应和所述第二聚合反应在催化剂a作用下进行，所述催化剂a为氢氧化钾、碳酸钾、三乙胺中的一种或多种；优选的是，所述催化剂a的用量为所述碳酸丙烯酯的质量的0.5～3％。
13.优选地，所述第一聚合反应和/或所述第二聚合反应的温度为100～130℃，时间为2～6h；在步骤(2)中，所述碳酸乙烯酯以碳酸乙烯酯溶液的形式加入；优选的是，所述碳酸乙烯酯溶液以二甲苯和/或氯苯为溶剂；优选的是，所述碳酸乙烯酯溶液中含有碳酸乙烯酯的质量百分含量为50～90％。
14.优选地，在步骤(3)中：所述反应在催化剂b作用下进行，所述催化剂b为氢氧化钾和/或氢氧化钠，优选的是，所述催化剂b的用量为所述第二中间体的质量的2～8％；和/或所述氯代磺酸钠以氯代磺酸钠水溶液的形式加入，优选的是，所述氯代磺酸钠水溶液中含有氯代磺酸钠的质量百分含量为5～15％。
15.优选地，在步骤(3)中：所述氯代磺酸钠为2-氯乙基磺酸钠和/或3-氯-2羟基丙磺酸钠；所述氯代磺酸钠与所述第二中间体的摩尔比为(1～3)：1；在步骤(3)中，所述反应的温度为60～90℃，所述反应的时间为10～24h。
16.优选地，所述起始剂的制备包括如下步骤：
17.(a)以短链醇为溶剂，使脂肪胺与丙烯酸甲酯进行第一反应，得到第一反应产物；
18.(b)以短链醇为溶剂，使第一反应产物与乙二胺进行第二反应，得到端基为胺基的起始剂。
19.优选地，所述第一反应和/所述第二反应为：在室温下反应12～24h；所述丙烯酸甲酯与所述脂肪胺的摩尔比为(2～6)：1；所述乙二胺与所述脂肪胺的摩尔比为(2～6)：1；在步骤(a)和/或步骤(b)中，所述短链醇的用量占反应体系的总质量的60～90％；所述脂肪胺为烷基链为c4～c
20
的脂肪胺，优选的是，所述脂肪胺为正十二胺和/或正辛胺；和/或在步骤(a)和步骤(b)中，所述短链醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇中的一种或多种。
20.本发明在第二方面提供了由本发明在第一方面所述的制备方法制得的油田过渡层处理剂。
21.本发明在第三方面提供了由本发明在第一方面所述的制备方法制得的油田过渡层处理剂在处理三元复合驱采出液过渡层中的应用。
22.本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：
23.(1)本发明制备的油田过渡层处理剂集螯合、电中和、顶替和聚结等多重作用于一身，其制备工艺和原料安全，操作步骤简便，成本低，对三元复合驱复杂采出液过渡层具有很好的处理效果，适于工业推广应用。
24.(2)本发明制备的油田过渡层处理剂对原油电脱过程中形成的过渡层具有很好的抑制和破稳效果，较大程度地降低了电脱水器的运行电流和原油含水，有效提升了电脱水器运行电压，可以有效降低石油开采成本、节能减排；本发明一些优选实施例中的油田过渡层处理剂在添加至处理三元复合驱采出液的电脱水器中电脱后，过渡层体积压缩率高达50％以上，电流降幅达45％以上，油相含水降低60％以上。
附图说明
25.图1是本发明一些具体实施方式中的制备流程图；
26.图2是实施例1中起始剂的红外光谱图；
27.图3是实施例1中第二中间体的红外光谱图；
28.图4是采用实施例1中的油田过渡层处理剂在添加至处理模拟乳状液的电脱水器中电脱后，过渡层体积与油田过渡层处理剂浓度的关系图；
29.图5是采用实施例1中的油田过渡层处理剂在添加至处理模拟乳状液的电脱水器中电脱后，油中含水率与油田过渡层处理剂浓度的关系图；
30.图6是采用实施例1中的油田过渡层处理剂在添加至处理模拟乳状液的电脱水器中电脱后，电流值与油田过渡层处理剂浓度的关系图。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.本发明在第一方面提供了一种油田过渡层处理剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
33.(1)将端基为胺基的起始剂与碳酸丙烯酯进行第一聚合反应，得到第一中间体；本发明对所述端基为胺基的起始剂不做具体的要求，优选的是，所述起始剂为超支化分子，例如可以以端基为胺基的聚酰胺-胺作为起始剂；
34.(2)将第一中间体与碳酸乙烯酯进行第二聚合反应，得到第二中间体(超支化聚碳酸酯)；
35.(3)将第二中间体与氯代磺酸钠进行反应，制得油田过渡层处理剂(简记为过渡层处理剂)。
36.本发明方法首先以起始剂、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯等为主要原料合成了含有亲油基团和破乳基团的两嵌段聚碳酸酯的超支化分子，然后将该超支化分子与氯代磺酸钠反应进行分子内复合，得到了所述油田过渡层处理剂；其中，碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯均为非危险化学品，且开环聚合过程较为安全；相比以环氧乙烷和环氧丙烷为原料的聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚类破乳剂，具有更低的成本、更高的生产和使用安全性；本发明制备的油田过渡层处理剂集螯合、电中和、顶替和聚结等多重作用于一身，对三元复合驱复杂采出液过渡层具有很好的抑制和破稳效果，较大程度地降低了电脱水器的运行电流和原油含水，有效提升了电脱水器运行电压，可以有效降低石油开采成本、节能减排，适于工业推广应用。
37.根据一些优选的实施方式，所述碳酸丙烯酯与所述起始剂的摩尔比为(6～40)：1(例如6:1、8:1、10:1、15:1、20:1、25:1、30:1、35:1或40:1)；和/或所述碳酸乙烯酯与所述起始剂的摩尔比为(20～80)：1(例如20:1、25:1、30:1、35:1、40:1、45:1、50:1、55:1、60:1、65:1、70:1、75:1或80:1)。
38.在本发明中，优选的是，所述碳酸丙烯酯与所述起始剂的摩尔比为(6～40)：1，所述碳酸乙烯酯与所述起始剂的摩尔比为(20～80)：1，如此可以使得通过两步聚合反应得到
具有合适长度的聚碳酸乙烯酯嵌段和聚碳酸丙烯酯嵌段，如此更有利于提高油田过渡层处理剂的处理效果，能更大程度地降低电脱水器的运行电流和原油含水量，而若所述碳酸丙烯酯与所述起始剂的摩尔比、所述碳酸乙烯酯与所述起始剂的摩尔比不合适，则会影响油田过渡层的顶替作用等，影响处理效果。
39.根据一些优选的实施方式，所述第一聚合反应和所述第二聚合反应在催化剂a作用下进行，所述催化剂a为氢氧化钾、碳酸钾、三乙胺中的一种或多种；优选的是，所述催化剂a的用量为所述碳酸丙烯酯的质量的0.5～3％(例如0.5％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％或3％)。
40.根据一些优选的实施方式，所述第一聚合反应和/或所述第二聚合反应的温度为100～130℃(例如100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃或130℃)，时间为2～6h(例如2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5或6h)；在步骤(2)中，所述碳酸乙烯酯以碳酸乙烯酯溶液的形式加入，优选的是，所述碳酸乙烯酯以碳酸乙烯酯溶液的形式滴加入聚合体系中，滴加的速度例如可以为1～5滴/秒；优选的是，所述碳酸乙烯酯溶液以二甲苯和/或氯苯为溶剂；在一些具体的实施例中，以所述碳酸乙烯酯溶液为碳酸乙烯酯二甲苯溶液为例，即采用二甲苯将碳酸乙烯酯配制成碳酸乙烯酯的二甲苯溶液，优选的是，所述碳酸乙烯酯溶液中含有碳酸乙烯酯的质量百分含量为50～90％(例如50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％或90％)。
41.根据一些优选的实施方式，在步骤(3)中：所述反应在催化剂b作用下进行，所述催化剂b为氢氧化钾和/或氢氧化钠，优选的是，所述催化剂b的用量为所述第二中间体的质量的2～8％(例如2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％或8％)；在步骤(3)中，以包含短链醇和水的混合溶剂作为溶剂进行反应，所述短链醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇中的一种或多种，所述短链醇与水的质量比为(1～5)：1(例如1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1)，具体地，例如以短链醇和水为混合溶剂进行所述反应，所述水是通过氯代磺酸钠水溶液带入反应体系中的，即所述短链醇与所述氯代磺酸钠水溶液中含有的水的质量比为(1～5)：1；和/或所述氯代磺酸钠以氯代磺酸钠水溶液的形式加入，优选的是，所述氯代磺酸钠水溶液中含有氯代磺酸钠的质量百分含量为5～15％(例如5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％或15％)。
42.在本发明中，对于步骤(3)，所述反应在催化剂b作用下进行，以短链醇和水为混合溶剂进行反应，具体地，例如可以将第二中间体和催化剂b溶于短链醇中，然后加入氯代磺酸钠水溶液进行所述反应。
43.根据一些优选的实施方式，在步骤(3)中：所述氯代磺酸钠为2-氯乙基磺酸钠和/或3-氯-2羟基丙磺酸钠；所述氯代磺酸钠与所述第二中间体的摩尔比为(1～3)：1(例如1、1.5:1、2:1、2.5:1或3:1)优选为2:1；在本发明中，优选为所述氯代磺酸钠与所述第二中间体的摩尔比为(1～3)：1，如此更有利于提高油田过渡层处理剂的处理效果，能更大程度地降低电脱水器的运行电流和原油含水量，本发明发现，若氯代磺酸钠的用量过多，则油田过渡层处理剂产品的亲水性过强，油田过渡层处理剂更易进入水相，胶束化作用增强，对含水相对较低的油田原油过渡层处理效果下降，相反，若氯代磺酸钠的用量过少，例如当所述氯代磺酸钠与所述第二中间体的摩尔比低于1:1时，则导致形成的阳离子基团(季铵基团)含
量降低，导致油田过渡层处理剂的电中和作用下降，导致处理效果降低。
44.根据优选的实施方式，在步骤(3)中，所述反应的温度为60～90℃(例如60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃或90℃)，所述反应的时间为10～24h(例如10、12、14、16、18、20、22或24h)。
45.根据一些优选的实施方式，所述起始剂的制备包括如下步骤：
46.(a)以短链醇为溶剂，使脂肪胺与丙烯酸甲酯进行第一反应，得到第一反应产物；
47.(b)以短链醇为溶剂，使第一反应产物与乙二胺进行第二反应，得到端基为胺基的起始剂。
48.根据一些具体的实施方式，所述起始剂的制备为：以短链醇为溶剂，使烷基链为c4～c
20
的脂肪胺依次与丙烯酸甲酯和乙二胺在室温下反应12-24小时，经减压蒸馏，得到一端为胺基的起始剂超支化大分子。
49.根据一些优选的实施方式，所述第一反应和/所述第二反应为：在室温(例如室温15～35℃)下反应12～24h(例如12、14、16、18、20、22或24h)；所述丙烯酸甲酯与所述脂肪胺的摩尔比为(2～6)：1(例如2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1或6:1)；所述乙二胺与所述脂肪胺的摩尔比为(2～6)：1(例如2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1或6:1)；所述乙二胺与所述第一反应产物的摩尔比例如为(2～8)：1；在步骤(a)和/或步骤(b)中，所述短链醇的用量占反应体系的总质量的60～90％(例如60％、65％、70％、75％、80％、85％或90％)，换言之，即在步骤(a)中，第一反应的反应体系中含有短链醇的质量百分含量为60～90％，和/或在步骤(b)中，第二反应的反应体系中含有短链醇的质量百分含量为60～90％；所述脂肪胺为烷基链为c4～c
20
的脂肪胺，优选的是，所述脂肪胺为正十二胺和/或正辛胺；和/或在步骤(a)和步骤(b)中，所述短链醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇中的一种或多种。
50.根据一些具体的实施方式，所述油田过渡层处理剂的制备包括如下步骤：
51.①
以短链醇为溶剂，使烷基链为c4～c
20
的脂肪胺依次与丙烯酸甲酯和乙二胺在室温下分别反应12-24小时，经减压蒸馏，得到一端为胺基的起始剂超支化大分子；其中丙烯酸甲酯与脂肪胺的摩尔比为(2～6)：1，乙二胺与脂肪胺的摩尔比为(2～6)：1，短链醇的用量占反应体系的总质量的60-100％；
52.②
在催化剂a作用下，使得起始剂依次与碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯分别在100-130℃下恒温反应2-6小时，得到含有亲油基团和破乳基团的两嵌段聚碳酸酯的中间体；本发明中得到的两嵌段聚碳酸酯的中间体，第一嵌段是聚碳酸丙烯酯嵌段，第二嵌段是聚碳酸乙烯酯嵌段，对于聚碳酸丙烯酯嵌段和聚碳酸乙烯酯嵌段而言，既有脱酯基的链段，也有没脱酯基的链段，但由于反应温度相对较低，分别以生成没有脱酯基的聚碳酸丙烯酯嵌段、没有脱酯基的聚碳酸乙烯酯嵌段为主；
53.③
在催化剂b作用下，以短链醇和水为混合溶剂，使得步骤
②
得到的中间体与氯代磺酸钠在60-90℃反应10-24小时，经醇洗，分离，得到油田过渡层处理剂。
54.本发明在第二方面提供了由本发明在第一方面所述的制备方法制得的油田过渡层处理剂。
55.本发明在第三方面提供了由本发明在第一方面所述的制备方法制得的油田过渡层处理剂在处理三元复合驱采出液过渡层中的应用。
56.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在没有特别说明的情况下，本发明实施例以及对比例中使用的反应原料均可通过商业购买得到。
57.实施例1
58.①
将0.02mol正十二胺溶于甲醇中，通氮除氧，然后往其中滴加0.08mol的丙烯酸甲酯后，再在室温25℃下进行第一反应24h，反应结束，减压蒸馏除去过量的丙烯酸甲酯和甲醇，得到端基为酯基的第一反应产物，在该第一反应中，所述甲醇的用量占第一反应体系的总质量的60％，在第一反应中，滴加丙烯酸甲酯的速度为1滴/秒；将0.01mol第一反应产物溶于甲醇中，通氮除氧，然后往其中滴加0.06mol乙二胺后，再在室温25℃下进行第二反应24h，反应结束，减压蒸馏除去过量的乙二胺和甲醇，得到端基为胺基的起始剂，收率为95.56％，在该第二反应中，所述甲醇的用量占第二反应体系的总质量的69％，在第二反应中，滴加乙二胺的速度为1滴/秒。
59.②
将0.01mol步骤
①
得到的起始剂和氢氧化钾在惰性气氛(氮气氛围)中加热到100℃，缓慢滴加完0.2mol碳酸丙烯酯后再在120℃下恒温反应4小时，得到第一中间体；然后往所述第一中间体中缓慢滴加完碳酸乙烯酯二甲苯溶液后，再在120℃下恒温反应4小时，反应结束后，冷却至室温，得到第二中间体；所述碳酸乙烯酯二甲苯溶液中含有碳酸乙烯酯的质量百分含量为64％，所述碳酸乙烯酯二甲苯溶液中含有的碳酸乙烯酯的总量为0.4mol，所述氢氧化钾的用量为所述碳酸丙烯酯的质量的2％；滴加碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯二甲苯溶液的速度均为1滴/秒。
60.③
将0.001mol步骤
②
得到的第二中间体和氢氧化钾溶于乙醇中，在惰性气氛(氮气氛围)混合中加热到80℃下，缓慢滴加完3-氯-2羟基丙磺酸钠水溶液后，再在80℃下恒温反应24小时，经醇洗与分离，得到油田过渡层处理剂；所述3-氯-2羟基丙磺酸钠水溶液中含有3-氯-2羟基丙磺酸钠的质量百分含量为7.4％，所述3-氯-2羟基丙磺酸钠水溶液中含有3-氯-2羟基丙磺酸钠的总量为0.002mol，所述乙醇与3-氯-2羟基丙磺酸钠水溶液中含有的水的质量比为3.2:1，所述氢氧化钾的用量为该步骤
③
中所用的第二中间体的质量的5.87％，滴加3-氯-2羟基丙磺酸钠水溶液的速度为1滴/秒。
61.对实施例1得到的起始剂和第二中间体进行了结构分析，结果如图2和图3所示；图2为本实施例中的起始剂的红外谱图，其中，在3301cm-1
处和3076cm-1
处出现的特征吸收峰归属于端基伯胺的伸缩振动和弯曲振动吸收峰；1647cm-1
处的特征吸收峰归属于-c＝o的伸缩振动吸收峰；1546cm-1
处为-conh-的n-h键弯曲振动和c-n键伸缩振动的偶合带，表明分子中-conh-的存在，这表明正十二胺分别与丙烯酸甲酯和乙二胺反应合成了端基为胺基的起始剂；图3为本实施例中第二中间体(超支化聚碳酸酯)的红外谱图，其中，在3410cm-1
附近为羟基的特征吸收峰，2980cm-1
和2930cm-1
附近为-ch
2-的特征吸收峰，1700cm-1
附近为-conh-中羰基的特征吸收峰，1690cm-1
附近为-coo-中羰基的特征吸收峰，1480cm-1
和1390cm-1
附近为-conh-的特征吸附峰，1159cm-1
附近为叔胺的特征吸附峰，1125cm-1
和1060cm-1
附近为-c-o-c-特征吸收峰，表明碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯与起始剂发生了反应，形成含有酯基的嵌段聚合物，得到超支化聚碳酸酯。
62.实施例2
63.①
将0.02mol正十二胺溶于甲醇中，通氮除氧，然后往其中滴加0.08mol的丙烯酸甲酯后，再在室温25℃下进行第一反应12h，反应结束，减压蒸馏除去过量的丙烯酸甲酯和甲醇，得到端基为酯基的第一反应产物，在该第一反应中，所述甲醇的用量占第一反应体系的总质量的60％，在第一反应中，滴加丙烯酸甲酯的速度为1滴/秒；将0.01mol第一反应产物溶于甲醇中，通氮除氧，然后往其中滴加0.06mol乙二胺后，再在室温25℃下进行第二反应12h，反应结束，减压蒸馏除去过量的乙二胺和甲醇，得到端基为胺基的起始剂，收率为94.29％，在该第二反应中，所述甲醇的用量占第二反应体系的总质量的69％，在第二反应中，滴加乙二胺的速度为1滴/秒。
64.②
将0.01mol步骤
①
得到的起始剂和氢氧化钾在惰性气氛(氮气氛围)中混合加热到100℃，缓慢滴加0.2mol碳酸丙烯酯后，再在110℃下恒温反应2小时，得到第一中间体；然后往所述第一中间体中缓慢滴加碳酸乙烯酯二甲苯溶液后，再在110℃下恒温反应2小时，反应结束后，冷却至室温，得到第二中间体；所述碳酸乙烯酯二甲苯溶液中含有碳酸乙烯酯的质量百分含量为64％，所述碳酸乙烯酯二甲苯溶液中含有的碳酸乙烯酯的总量为0.4mol，所述氢氧化钾的用量为所述碳酸丙烯酯的质量的2％；滴加碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯二甲苯溶液的速度均为1滴/秒。
65.③
将0.001mol步骤
②
得到的第二中间体和氢氧化钾溶于乙醇中，在惰性气氛(氮气氛围)中加热到70℃下，缓慢滴加3-氯-2羟基丙磺酸钠水溶液后，再在70℃下恒温反应18小时，经醇洗与分离，得到油田过渡层处理剂；所述3-氯-2羟基丙磺酸钠水溶液中含有3-氯-2羟基丙磺酸钠的质量百分含量为7.4％，所述3-氯-2羟基丙磺酸钠水溶液中含有3-氯-2羟基丙磺酸钠的总量为0.002mol，所述乙醇与3-氯-2羟基丙磺酸钠水溶液中含有的水的质量比为3.2:1，所述氢氧化钾的用量为该步骤
③
中所用的第二中间体的质量的5.87％，滴加3-氯-2羟基丙磺酸钠水溶液的速度为1滴/秒。
66.实施例3
67.①
将0.02mol正辛胺溶于甲醇中，通氮除氧，然后往其中滴加0.06mol的丙烯酸甲酯后，再在室温25℃下进行第一反应18h，反应结束，减压蒸馏除去过量的丙烯酸甲酯和甲醇，得到端基为酯基的第一反应产物，在该第一反应中，所述甲醇的用量占第一反应体系的总质量的67％，在第一反应中，滴加丙烯酸甲酯的速度为1滴/秒；将0.01mol第一反应产物溶于甲醇中，通氮除氧，然后往其中滴加0.08mol乙二胺后，再在室温25℃下进行第二反应18h，反应结束，减压蒸馏除去过量的乙二胺和甲醇，得到端基为胺基的起始剂，收率为95.12％，在该第二反应中，所述甲醇的用量占第二反应体系的总质量的66％，在第二反应中，滴加乙二胺的速度为1滴/秒。
68.②
将0.01mol步骤
①
得到的起始剂和氢氧化钾在惰性气氛(氮气氛围)中混合加热到100℃，缓慢滴加0.2mol碳酸丙烯酯后，再在130℃下恒温反应2小时，得到第一中间体；然后往所述第一中间体中缓慢滴加碳酸乙烯酯二甲苯溶液后，再在130℃下恒温反应2小时，反应结束后，冷却至室温，得到第二中间体；所述碳酸乙烯酯二甲苯溶液中含有碳酸乙烯酯的质量百分含量为64％，所述碳酸乙烯酯二甲苯溶液中含有的碳酸乙烯酯的总量为0.4mol，所述氢氧化钾的用量为所述碳酸丙烯酯的质量的2％；滴加碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯二甲苯溶液的速度均为1滴/秒。
69.③
将0.001mol步骤
②
得到的第二中间体和氢氧化钠溶于乙醇中，在惰性气氛(氮气氛围)中加热到60℃下，缓慢滴加3-氯-2羟基丙磺酸钠水溶液后，再在60℃下恒温反应24小时，经醇洗与分离，得到油田过渡层处理剂；所述3-氯-2羟基丙磺酸钠水溶液中含有3-氯-2羟基丙磺酸钠的质量百分含量为7.4％，所述3-氯-2羟基丙磺酸钠水溶液中含有3-氯-2羟基丙磺酸钠的总量为0.002mol，所述乙醇与3-氯-2羟基丙磺酸钠水溶液中含有的水的质量比为3.2:1，所述氢氧化钠的用量为该步骤
③
中所用的第二中间体的质量的5％，滴加3-氯-2羟基丙磺酸钠水溶液的速度为1滴/秒。
70.实施例4
71.实施例4与实施例1基本相同，不同之处在于：
72.在步骤
②
中，所述碳酸丙烯酯的用量为0.05mol，所述碳酸乙烯酯二甲苯溶液中含有的碳酸乙烯酯的总量为0.15mol。
73.实施例5
74.实施例5与实施例1基本相同，不同之处在于：
75.在步骤
②
中，所述碳酸丙烯酯的用量为0.5mol，所述碳酸乙烯酯二甲苯溶液中含有的碳酸乙烯酯的总量为1mol。
76.实施例6
77.实施例6与实施例1基本相同，不同之处在于：
78.在步骤
③
中，所述3-氯-2羟基丙磺酸钠水溶液中含有3-氯-2羟基丙磺酸钠的总量为0.0005mol。
79.实施例7
80.实施例7与实施例1基本相同，不同之处在于：
81.在步骤
③
中，所述3-氯-2羟基丙磺酸钠水溶液中含有3-氯-2羟基丙磺酸钠的总量为0.0035mol。
82.对比例1
83.对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于，不包括步骤
③
，直接以步骤
②
得到的第二中间体作为油田过渡层处理剂。
84.对比例2
85.对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于：
86.步骤
②
为：将0.01mol步骤
①
得到的起始剂和氢氧化钾在惰性气氛(氮气氛围)中加热到100℃，缓慢滴加0.2mol碳酸丙烯酯后，再在120℃下恒温反应4小时，反应结束后，冷却至室温，得到中间体；所述氢氧化钾的用量为所述碳酸丙烯酯的质量的2％；滴加碳酸丙烯酯的速度为1滴/秒；采用该步骤
②
得到的中间体替换实施例1中的第二中间体进行后续步骤
③
。
87.对比例3
88.对比例3与实施例1基本相同，不同之处在于：
89.②
将0.01mol步骤
①
得到的起始剂和氢氧化钾在惰性气氛(氮气氛围)中加热到100℃，缓慢滴加碳酸乙烯酯二甲苯溶液后，再在120℃下恒温反应4小时，反应结束后，冷却至室温，得到中间体；所述碳酸乙烯酯二甲苯溶液中含有碳酸乙烯酯的质量百分含量为64％，所述碳酸乙烯酯二甲苯溶液中含有的碳酸乙烯酯的总量为0.4mol，所述氢氧化钾的
用量为所述碳酸乙烯酯二甲苯溶液中含有的碳酸乙烯酯的质量的2％；滴加碳酸乙烯酯二甲苯溶液的速度为1滴/秒；采用该步骤
②
得到的中间体替换实施例1中的第二中间体进行后续步骤
③
。
90.对比例4
91.参考中国专利申请2007101763518的实施例3合成一种破乳剂作为油田过渡层处理剂。
92.本发明对实施例1～7以及对比例1～4制得的油田过渡层处理剂进行了性能测试。
93.性能测试方法一为：将含悬浮固体颗粒的三元复合驱电脱污水静沉24小时后，得到基本除去悬浮固体颗粒的三元复合驱电脱污水，采用大庆油田的三元复合驱脱水原油80克和静沉24小时后的三元复合驱电脱污水20克在50℃条件下加入到样品瓶中，在高速剪切乳化机中乳化5分钟，得到含水率为20％的模拟乳状液(模拟三元复合驱采出液)，加入油田过渡层处理剂，使油田过渡层处理剂的浓度(加量)为600mg/l，混合均匀后，置于电脱水器中，得到电脱30分钟后的实施例1～7以及对比例1～4对应的过渡层体积压缩率、电流降幅以及油相中含水率的结果如表1所示；本发明参照该性能测试方法一还测试了本发明实施例1中的油田过渡层处理剂在添加至处理所述模拟乳状液的电脱水器中进行电脱时，记录了过渡层体积、电脱后油相中含水率以及电流值随油田过渡层处理剂浓度的变化曲线，结果分别如图4～图6所示；从图4～图6可知，当模拟三元复合驱采出液含水率为20％时，油田过渡层处理剂加药量为600mg/l时，电脱后，过渡层体积压缩率高达65％，油相含水降低76％，电流降幅达68％。
94.性能测试方法二为：将含悬浮固体颗粒的三元复合驱电脱污水静沉24小时后，得到基本除去悬浮固体颗粒的三元复合驱电脱污水，采用大庆油田的三元复合驱脱水原油70克和静沉24小时后的三元复合驱电脱污水30克在50℃条件下加入到样品瓶中，在高速剪切乳化机中乳化5分钟，得到含水率为30％的模拟乳状液(模拟三元复合驱采出液)，加入油田过渡层处理剂，使油田过渡层处理剂的浓度(加量)为600mg/l，混合均匀后，置于电脱水器中，得到电脱30分钟后实施例1～3对应的过渡层体积压缩率、电流降幅以及油相中含水率的结果如表2所示。
95.表1
96.[0097][0098]
表2
[0099][0100]
从表1和表2的结果可以看出，本发明制备的油田过渡层处理剂对含有过渡层的三元复合驱乳状液具有很好的压缩过渡层和降低电流的效果，一些优选实施例中得到的油田过渡层处理剂能够使得过渡层体积压缩率均在50％以上，电流降幅高达45％以上，处理后的原油含水率降低60％以上，尤其是对于含水率为20％的模拟乳状液，利用实施例1中的油田过渡层处理剂，可以使得过渡层体积压缩率高达65％，电流降幅高达68％，处理后的原油含水率仅为4.5％，对于含水率为30％的模拟乳状液，利用实施例3中的油田过渡层处理剂，可以使得过渡层体积压缩率高达63％，电流降幅高达64％，处理后的原油含水率仅为4.7％。
[0101]
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
[0102]
最后应说明的是：以上对本发明实施例公开的油田过渡层处理剂、制备方法及其应用进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的实施方式等进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种油田过渡层处理剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将端基为胺基的起始剂与碳酸丙烯酯进行第一聚合反应，得到第一中间体；(2)将第一中间体与碳酸乙烯酯进行第二聚合反应，得到第二中间体；(3)将第二中间体与氯代磺酸钠进行反应，制得油田过渡层处理剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳酸丙烯酯与所述起始剂的摩尔比为(6～40)：1；和/或所述碳酸乙烯酯与所述起始剂的摩尔比为(20～80)：1。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第一聚合反应和所述第二聚合反应在催化剂a作用下进行，所述催化剂a为氢氧化钾、碳酸钾、三乙胺中的一种或多种；优选的是，所述催化剂a的用量为所述碳酸丙烯酯的质量的0.5～3％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第一聚合反应和/或所述第二聚合反应的温度为100～130℃，时间为2～6h；在步骤(2)中，所述碳酸乙烯酯以碳酸乙烯酯溶液的形式加入；优选的是，所述碳酸乙烯酯溶液以二甲苯和/或氯苯为溶剂；优选的是，所述碳酸乙烯酯溶液中含有碳酸乙烯酯的质量百分含量为50～90％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中：所述反应在催化剂b作用下进行，所述催化剂b为氢氧化钾和/或氢氧化钠，优选的是，所述催化剂b的用量为所述第二中间体的质量的2～8％；和/或所述氯代磺酸钠以氯代磺酸钠水溶液的形式加入，优选的是，所述氯代磺酸钠水溶液中含有氯代磺酸钠的质量百分含量为5～15％。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中：所述氯代磺酸钠为2-氯乙基磺酸钠和/或3-氯-2羟基丙磺酸钠；所述氯代磺酸钠与所述第二中间体的摩尔比为(1～3)：1；在步骤(3)中，所述反应的温度为60～90℃，所述反应的时间为10～24h。7.根据权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述起始剂的制备包括如下步骤：(a)以短链醇为溶剂，使脂肪胺与丙烯酸甲酯进行第一反应，得到第一反应产物；(b)以短链醇为溶剂，使第一反应产物与乙二胺进行第二反应，得到端基为胺基的起始剂。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述第一反应和/所述第二反应为：在室温下反应12～24h；所述丙烯酸甲酯与所述脂肪胺的摩尔比为(2～6)：1；所述乙二胺与所述脂肪胺的摩尔比为(2～6)：1；在步骤(a)和/或步骤(b)中，所述短链醇的用量占反应体系的总质量的60～90％；所述脂肪胺为烷基链为c4～c
20
的脂肪胺，优选的是，所述脂肪胺为正十二胺和/或正辛胺；和/或在步骤(a)和步骤(b)中，所述短链醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇中的一种或多种。9.由权利要求1至8中任一项所述的制备方法制得的油田过渡层处理剂。
10.由权利要求1至8中任一项所述的制备方法制得的油田过渡层处理剂在处理三元复合驱采出液过渡层中的应用。

技术总结
本发明涉及一种油田过渡层处理剂及其制备方法和应用。所述方法包括：将端基为胺基的起始剂与碳酸丙烯酯进行第一聚合反应，得到第一中间体；将第一中间体与碳酸乙烯酯进行第二聚合反应，得到第二中间体；将第二中间体与氯代磺酸钠进行反应，制得油田过渡层处理剂。本发明制备的油田过渡层处理剂对原油电脱过程中形成的过渡层具有很好的抑制和破稳效果，较大程度地降低了电脱水器的运行电流和原油含水，有效提升了电脱水器运行电压，可以有效降低石油开采成本、节能减排。节能减排。节能减排。


技术研发人员：李翠勤 李锋 李杨 黄金 张娜 李杰 张志秋 陈丽铎 郭丽君
受保护的技术使用者：东北石油大学
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/7/13