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依据降粘机理和结构化学原理设计合成了一种新型的油溶性稠油降粘剂。采用理论化学和实验化学相结合的方法开展了研究。
运用量子化学和分子力学方法对引起稠油高粘度的主要成分:胶状沥青质及其双层和三层似晶结构进行了计算研究,还计算研究了降粘剂与双层似晶结构的降粘作用机理。发现降粘剂分子中的磺酸基团能与胶状沥青质分子形成较强的氢键,并破坏胶状沥青质分子间的氢键,将双层似晶结构的胶状沥青质分离。还发现降粘剂分子中的烃基可与双层胶状沥青质分子的烃基形成整齐的共晶结构。不对称的极性基团可阻止胶状沥青质多层似晶结构的有序生长,从理论上展示出设计的降粘剂具有降粘和降凝双重作用。
依据计算结果提供的信息开展了相应的合成实验研究,实施中采用多次单因素试验方法对反应温度、反应时间、引发剂用量、反应物配比和各单体加入时间进行了探索。在此基础上设计正交实验进行合成研究,探索出合理的合成路线,合成出一种集多种官能团为一体的新型油溶性稠油降粘剂。对合成的降粘剂分离提纯后进行红外和紫外光谱分析,发现在662cm-1和1497cm-1处出现磺酸基和苯基的特征吸收峰;紫外光谱在292nm附近显示出苯基的特征吸收峰。光谱分析表明设计的目的物已被合成出。采用蒸汽压渗透法测定目的物的数均分子量为973。
降粘和降凝性能测试发现,对新疆克拉玛依原油的稠油70℃时的平均降粘率达80%。45℃时的降粘率达86%。将渤海油田稠油的凝点降低13℃。表明本文合成的降粘剂具有降粘降凝双功能作用,达到了预期的研究目的。