一种聚烯酸-乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂及其制备方法和应用

本发明涉及防蜡剂制备，具体涉及一种聚烯酸-乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在石油开采领域，石蜡是原油中碳原子数在16～64之间的烷烃，在地层中的蜡通常以溶解状态存在。在原油开采过程中，当油层流入井底，再从井底沿井筒举升到井口时，随着温度和压力的降低、溶解气的逸出，蜡便以晶体形式析出、长大、聚集并沉积在油管壁和抽油杆上，降低油井产量，同时造成抽油杆过载、油管堵塞、增大油井负荷等问题。我国大部分原油属于高含蜡原油，蜡的质量分数超过10％的原油几乎占整个产出原油的90％，有的甚至高达40％～50％，采取各种措施清除沉积石蜡以及防止石蜡的沉积，是保证油田高产、稳产和提高采收率的关键因素之一。

2、目前，油田常用的清防蜡技术主要有机械清蜡技术、热力清蜡技术、表面能防蜡技术、磁防蜡技术、微生物清防蜡技术、化学清防蜡技术等，由于化学防蜡技术具有见效快、操作简单、成本低等诸多优点，因此在许多油田被广泛应用。高分子型防蜡剂大多为分子含有侧链的油溶性的梳状聚合物，注入井内与原油混合后，其分子中和石蜡相似的结构与蜡分子形成共晶，其分子中的极性基团使形成的晶核扭曲变形，阻止蜡晶进一步长大。另外，聚合物的长分子链可形成遍布整个原油的网状结构，分散小晶核，阻止其聚集沉积，而易随油流流走。但是目前的高分子型防蜡剂存在防蜡效果差，特别是低温效果差等缺点。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚烯酸-乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂及其制备方法和应用，所制备的复合防蜡剂具有良好的防蜡性能，尤其是低温防蜡性能。

2、为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

3、一种聚烯酸-乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂，所述复合防蜡剂由聚烯酸-乙烯吡咯烷酮共聚物、改性鳞片石墨和有机溶剂所组成；

4、所述聚烯酸-乙烯吡咯烷酮共聚物的结构式如下：

5、

6、其中，r1的碳链长度在c1-c20之间，r2为碳链长度大于等于c8的烷基链，x和y为大于等于1的整数。

7、具体的，所述聚烯酸-乙烯吡咯烷酮共聚物的制备方法如下：将烯酸和乙烯基吡咯烷酮加入到溶剂i中，混合均匀后加入引发剂，在60-120℃下反应2-10h，除去溶剂i，将所得到的反应产物和脂肪醇加入到溶剂ii中，混合均匀后加入催化剂，在100-150℃下反应2-10h，除去溶剂ii，即得到聚烯酸-乙烯吡咯烷酮共聚物。

8、具体的，烯酸、乙烯基吡咯烷酮和脂肪醇的摩尔比为1:0.1-0.5:0.5-1。

9、具体的，所述烯酸选自丁烯酸、辛烯酸、10-十一烯酸、14-十五碳烯酸、22-二十三碳烯酸中的一种或多种。

10、具体的，所述脂肪醇选自正辛醇、十二醇、十六醇和二十六醇中的一种或多种。

11、具体的，所述引发剂选自过氧化苯甲酸叔丁酯、偶氮二异丁氰、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、过氧化二碳酸二异丙酯中的一种或多种。

12、具体的，所述引发剂和烯酸的摩尔比为0.001-0.01:1，在本发明一些实施例中，例如可以选为0.001:1、0.005:1、0.01:1。

13、具体的，所述催化剂选自对甲苯磺酸、三氟甲磺酸、甲基磺酸中的一种或多种。

14、具体的，所述催化剂和烯酸的摩尔比为0.01-0.05:1，在本发明一些实施例中，例如可以选为0.01:1、0.02:1、0.03:1、0.04:1、0.05:1。

15、具体的，所述溶剂i选自乙酸乙酯、四氢呋喃、二氧六环和n,n-二甲基甲酰胺中的一种或多种。

16、具体的，所述溶剂ii选自甲苯、二甲苯、三甲苯和石脑油中的一种或多种。

17、具体的，所述改性鳞片石墨的制备方法如下：将鳞片石墨粉加入浓h2so4溶液中，在40-60℃下搅拌浸渍1-2h，浸渍完成后过滤、洗涤、干燥，然后在800-1000℃下焙烧30-60min，得到固体产物，随后将固体产物浸入在十六烷基三甲基氯化铵溶液中，超声处理4-8h，经干燥后得到改性鳞片石墨。

18、具体的，十六烷基三甲基氯化铵溶液的质量分数为1-5％，在本发明一些实施例中，例如可以选为1％、2％、3％、4％、5％。

19、具体的，聚烯酸-乙烯吡咯烷酮共聚物、改性鳞片石墨和有机溶剂的质量比为10-20:4-12:100。

20、具体的，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、三甲苯、石脑油中的一种或多种。

21、本发明还提供上述聚烯酸-乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂的制备方法，包括如下步骤：将聚烯酸-乙烯吡咯烷酮共聚物、改性鳞片石墨和有机溶剂混合均匀，即得到聚烯酸-乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂。

22、本发明还提供上述聚烯酸-乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂在石油天然气清防蜡中的应用。

23、具体的，复合防蜡剂的加入量为500-5000ppm，例如可以选为500ppm、1000ppm、1500ppm、2000ppm、2500ppm、3000ppm、4000ppm、5000ppm。

24、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

25、(1)本发明通过共聚和支链改性得到聚烯酸-乙烯吡咯烷酮共聚物，其主链含有一定比例的亲水杂环结构，支链为长链结构，其长链结构能够与石蜡分子共晶，抑制石蜡晶体的生长并且还能分散已形成的石蜡晶体；同时聚烯酸-乙烯吡咯烷酮共聚物吸附到石蜡晶体上后，其亲水结构会暴露在石蜡晶体的表面，抑制石蜡分子进一步结晶。

26、(2)本发明先利用浓h2so4对鳞片石墨粉进行处理，在石墨片层中引入含氧官能团，然后通过焙烧，使石墨膨胀，提高了鳞片石墨的比表面积和扩散性，随后浸入在十六烷基三甲基氯化铵溶液中，在鳞片石墨的表面和层间负载十六烷基三甲基氯化铵，得到改性鳞片石墨，由于改性鳞片石墨的引入，改善了原油的润滑性，提高原油的流动性，降低原油凝点，从而减少蜡在油管壁上的沉积；采用十六烷基三甲基氯化铵对鳞片石墨进行处理，增强了鳞片石墨在原油中的分散性和渗透性，增加了石蜡与油相之间的界面张力，通过提升蜡的成核位垒，使蜡难以结晶析出，减少了蜡在管壁上的沉积。

27、(3)本发明提供的复合防蜡剂中，聚烯酸-乙烯吡咯烷酮共聚物通过与原油中的蜡发生共晶和/或吸附，改善了原油的流动性能；改性鳞片石墨能够改善原油的润滑性，从而提高原油的流动性，本发明所提供的复合防蜡剂同时具有蜡晶改性剂和表面活性剂型防蜡剂的特点，聚烯酸-乙烯吡咯烷酮共聚物和改性鳞片石墨共同作用，降低了原油凝点，减少了蜡在管壁上的沉积。

技术特征：

1.一种聚烯酸-乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂，其特征在于，所述复合防蜡剂由聚烯酸-乙烯吡咯烷酮共聚物、改性鳞片石墨和有机溶剂所组成；

2.根据权利要求1所述的聚烯酸-乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂，其特征在于，所述聚烯酸-乙烯吡咯烷酮共聚物的制备方法如下：将烯酸和乙烯基吡咯烷酮加入到溶剂i中，混合均匀后加入引发剂，在60-120℃下反应2-10h，除去溶剂i，将所得到的反应产物和脂肪醇加入到溶剂ii中，混合均匀后加入催化剂，在100-150℃下反应2-10h，除去溶剂ii，即得到聚烯酸-乙烯吡咯烷酮共聚物。

3.根据权利要求2所述的聚烯酸-乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂，其特征在于，烯酸、乙烯基吡咯烷酮和脂肪醇的摩尔比为1:0.1-0.5:0.5-1。

4.根据权利要求2所述的聚烯酸-乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂，其特征在于，所述烯酸选自丁烯酸、辛烯酸、10-十一烯酸、14-十五碳烯酸、22-二十三碳烯酸中的一种或多种；所述脂肪醇选自正辛醇、十二醇、十六醇和二十六醇中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的聚烯酸-乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂，其特征在于，所述引发剂选自过氧化苯甲酸叔丁酯、偶氮二异丁氰、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、过氧化二碳酸二异丙酯中的一种或多种，所述引发剂和烯酸的摩尔比为0.001-0.01:1。

6.根据权利要求2所述的聚烯酸-乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂，其特征在于，所述催化剂选自对甲苯磺酸、三氟甲磺酸、甲基磺酸中的一种或多种，所述催化剂和烯酸的摩尔比为0.01-0.05:1。

7.根据权利要求1所述的聚烯酸-乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂，其特征在于，所述改性鳞片石墨的制备方法如下：将鳞片石墨粉加入浓h2so4溶液中，在40-60℃下搅拌浸渍1-2h，浸渍完成后过滤、洗涤、干燥，然后在800-1000℃下焙烧30-60min，得到固体产物，随后将固体产物浸入在十六烷基三甲基氯化铵溶液中，超声处理4-8h，经干燥后得到改性鳞片石墨。

8.根据权利要求1所述的聚烯酸-乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂，其特征在于，聚烯酸-乙烯吡咯烷酮共聚物、改性鳞片石墨和有机溶剂的质量比为10-20:4-12:100，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、三甲苯、石脑油中的一种或多种。

9.如权利要求1-8任一项所述的聚烯酸-乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将聚烯酸-乙烯吡咯烷酮共聚物、改性鳞片石墨和有机溶剂混合均匀，即得到聚烯酸-乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂。

10.如权利要求1-8任一项所述的聚烯酸-乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂在石油天然气清防蜡中的应用。

技术总结本发明公开了一种聚烯酸‑乙烯吡咯烷酮复合防蜡剂及其制备方法和应用，本发明提供的复合防蜡剂中，聚烯酸‑乙烯吡咯烷酮共聚物通过与原油中的蜡发生共晶和/或吸附，改善了原油的流动性能；改性鳞片石墨能够改善原油的润滑性，从而提高原油的流动性，本发明所提供的复合防蜡剂同时具有蜡晶改性剂和表面活性剂型防蜡剂的特点，聚烯酸‑乙烯吡咯烷酮共聚物和改性鳞片石墨共同作用，降低了原油凝点，减少了蜡在管壁上的沉积。技术研发人员：米远祝,谭乔,颜学敏,艾国生,严东寅受保护的技术使用者：长江大学技术研发日：技术公布日：2024/6/30