《醯胺基磺酸鈉作為油田用添加劑的新用途及其組合體》是中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司採油工藝研究院於2009年7月31日申請的專利，該專利的申請號為2009101574939，公布號為CN101619209，授權公布日為2010年1月6日，發明人是孫克己、王世虎、蓋平原、賈慶生、馬愛青、曹嫣鑌、王秋霞。
《醯胺基磺酸鈉作為油田用添加劑的新用途及其組合體》公開了通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽在降低原油粘度中的用途，包含該醯胺基磺酸或其鹽和選自三乙胺、木素磺酸鹽或通式II所示的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚醚的化學試劑的組合物，該組合物在降低原油粘度中的用途，以及使用通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽或其組合物降低原油粘度的方法，通式I中R1-R3和M均如該文中所定義；通式II中R和a/b均該文中所定義。
2016年12月7日，《醯胺基磺酸鈉作為油田用添加劑的新用途及其組合體》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《醯胺基磺酸鈉作為油田用添加劑的新用途及其組合體》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：醯胺基磺酸鈉作為油田用添加劑的新用途及其組合體
- 公布號：CN101619209
- 授權日：2010年1月6日
- 申請號：2009101574939
- 申請日：2009年7月31日
- 申請人：中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司採油工藝研究院
- 地址：山東省東營市西三路188號
- 發明人：孫克己、王世虎、蓋平原、賈慶生、馬愛青、曹嫣鑌、王秋霞
- Int.Cl.：C09K8/52(2006.01)I、C09K8/524(2006.01)I、C08L71/02(2006.01)I、C08K5/42(2006.01)I
- 代理機構：北京英賽嘉華智慧財產權代理有限責任公司
- 代理人：王達佐、韓克飛
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,技術領域,權利要求,實施方式,操作內容,實施案例,榮譽表彰,
專利背景
地下蘊藏的原油中含有的膠質和瀝青質的數量直接影響原油的粘度。中國的原油中60％以上的原油屬於含膠質和瀝青質的稠油。2009年7月前已經發現的稠油油田主要分布在遼河、新疆、勝利、河南、大港、吉林等油田。
在原油的開採、井筒舉升和輸送過程中，由於原油粘度大，特別是當原油含有一定水時，隨著原油流動，原油會變得越來越稠。因為原油粘度大，在開採、井筒舉升和輸送過程中，其對底層和器壁強烈地吸附，這不僅使原油的開採和輸送的阻力增大，而且嚴重影響了原油的採收率和輸送效率。
隨著中國國民經濟的迅速增長，對石油的需求量也在日益增大。對降低原油粘度及原油的開採和輸送阻力，提高原油採收率和輸送效率提出了更高的要求。
儘管2009年7月前已開發出多種類型的降低原油粘度的方法以用於開採、井筒舉升和輸送原油，例如，摻稀油法、加熱法及化學降粘法，但仍亟需新的降粘方法和新的降粘劑來降低原油的粘度，改變原油的流動性，以易於開採、井筒舉升和輸送原油。
發明內容
《醯胺基磺酸鈉作為油田用添加劑的新用途及其組合體》一方面涉及通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽在降低原油粘度，特別是降低稠油粘度中的用途，
通式I
R1為含有至少一個雙鍵的直鏈的或支鏈的C12-C25的烯基；R2為直鏈或支鏈的C1-C8的烷基；R3為直鏈或支鏈的C1-C8的亞烷基；M選自氫、銨離子和金屬陽離子，所述金屬陽離子選自鈉、鉀、鋰、鈣、鎂、鋁、鐵、鋅、銅和錳。
在一實施方案中，R1為含有一個雙鍵的直鏈或支鏈的C12-C25的烯基；R2為直鏈或支鏈的C1-C8的烷基；R3為直鏈或支鏈的C1-C8的亞烷基；M選自氫、銨離子和金屬陽離子，所述金屬陽離子選自鈉、鉀、鋰、鈣和鎂。
在另一實施方案中，R1為含有一個雙鍵的直鏈或支鏈的C15-C23的烯基；R2為直鏈或支鏈的C1-C6的烷基；R3為直鏈或支鏈的C1-C6的亞烷基；M選自氫、銨離子和金屬陽離子，所述金屬陽離子選自鈉和鉀。
《醯胺基磺酸鈉作為油田用添加劑的新用途及其組合體》另一方面涉及組合物，其包含如上文所定義的通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽和選自三乙胺、木素磺酸鹽或通式II所示的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚醚的化學試劑，
通式II
R：H3C-（CH2）n-n＝7-17；a/b＝50％～100％。
在一實施方案中，所述組合物包含上文所定義的通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽和三乙胺，以及基於所述組合物的總重量，所述醯胺基磺酸或其鹽的含量為約70w/w％-約99w/w％，優選約77w/w％-約96w/w％，更優選約82w/w％-約92w/w％。
在另一實施方案中，所述組合物包含上文所定義的通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽和木素磺酸鹽，以及基於所述組合物的總重量，所述醯胺基磺酸或其鹽的含量為約5w/w％-約95w/w％，優選約35w/w％-約70w/w％，更優選約40w/w％-約60w/w％。
在另一實施方案中，所述組合物包含上文所定義的通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽和通式II所示的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚醚，以及基於所述組合物的總重量，所述醯胺基磺酸或其鹽的含量為約5w/w％-約95w/w％，優選約30w/w％-約75w/w％，更優選約40w/w％-約60w/w％。
在另一實施方案中，所述通式II所示的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚醚中，n＝7-11和a/b＝50％～95％。
《醯胺基磺酸鈉作為油田用添加劑的新用途及其組合體》另一方面涉及上述組合物在降低原油粘度，特別是降低稠油粘度中的用途。
《醯胺基磺酸鈉作為油田用添加劑的新用途及其組合體》的另一方面還涉及降低原油粘度的方法，所述方法包括如下步驟：
（1）將上文定義的通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽與水混合，形成水溶液；
（2）將步驟（1）中獲得的水溶液與原油混合以降低原油粘度。
在一實施方案中，所述步驟（1）中還包括添加三乙胺、木素磺酸鹽或上文定義的通式II所示的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚醚的步驟。
在一實施方案中，步驟（1）中獲得的水溶液的總濃度為約0.01％-約5.0％（w/w），優選約0.02％-約3.0％，更優選約0.04％-約2.0％，最優選約0.04％-約1.5％。
在另一實施方案中，原油與步驟（1）中獲得的水溶液以小於等於約90:10，優選小於等於約75:25，更優選小於等於約65:35的質量比混合。
技術領域
《醯胺基磺酸鈉作為油田用添加劑的新用途及其組合體》涉及醯胺基磺酸或其鹽和含有醯胺基磺酸或其鹽的組合物以及它們在原油的開採、井筒舉升和輸送中的用途，特別是它們在製備油田用添加劑中的用途。
權利要求
1.通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽在降低原油粘度中的用途，
通式I
R1為含有至少一個雙鍵的直鏈的或支鏈的C12-C25的烯基；R2為直鏈或支鏈的C1-C8的烷基；R3為直鏈或支鏈的C1-C8的亞烷基；M選自氫、銨離子和金屬陽離子，所述金屬陽離子選自鈉、鉀、鋰、鈣、鎂、鋁、鐵、鋅、銅和錳。
2.如權利要求1所述的用途，R1為含有一個雙鍵的直鏈或支鏈的C12-C25的烯基，所述金屬陽離子選自鈉、鉀、鋰、鈣和鎂。
3.如權利要求1-2所述的用途，R1為含有一個雙鍵的直鏈或支鏈的C15-C23的烯基，R2為直鏈或支鏈的C1-C6的烷基，R3為直鏈或支鏈的C1-C6的亞烷基，所述金屬陽離子選自鈉和鉀。
4.組合物，其包含權利要求1-3中任一權利要求所述的通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽和選自三乙胺、木素磺酸鹽或通式II所示的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚醚的化學試劑，
通式I
R1-R3和M均如權利要求1-3中所定義；
通式II
R：H3C-（CH2）n-n＝7-17；a/b＝50％～100％。
5.如權利要求4所述的組合物，所述化學試劑選自三乙胺，以及基於所述組合物的總重量，權利要求1-3中任一權利要求所述的通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽的含量為約70w/w％-約99w/w％，優選約77w/w％-約96w/w％，更優選約82w/w％-約92w/w％。
6.如權利要求4所述的組合物，所述化學試劑選自木素磺酸鹽，以及基於所述組合物的總重量，權利要求1-3中任一權利要求所述的通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽的含量為約5％-約95％（w/w），優選約35％-約70％，更優選約40％-約60％。
7.如權利要求4所述的組合物，所述化學試劑選自通式II所示的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚醚，以及基於所述組合物的總重量，權利要求1-3中任一權利要求所述的通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽的含量為約5％-約95％（w/w），優選約30％-約75％，更優選約40％-約60％。
8.權利要求4-7中任一權利要求所述的組合物在降低原油粘度中的用途。
9.降低原油粘度的方法，所述方法包括如下步驟：
（1）將權利要求1-3中任一權利要求所定義的通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽與水混合，形成水溶液；
（2）將步驟（1）中獲得的水溶液與原油混合以降低原油粘度。
10.如權利要求9所述的降低原油粘度的方法，所述步驟（1）還包括添加三乙胺、木素磺酸鹽或通式II所示的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚醚：
通式II
R：H3C-（CH2）n-n＝7-17，a/b＝50％～100％。
實施方式
操作內容
在通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽的上述定義和下文所述的實施方案中，該文中所用的術語具有如下含義：
術語“烯基”是指由碳原子和氫原子組成的含有至少一個不飽和雙鍵的直鏈或支鏈的脂肪烴基團，其通過單鍵與分子的其餘部分連線。所述烯基具有約12至約25個碳原子，優選15-23個碳原子，更優選15-20個碳原子。所述烯基優選具有一個不飽和雙鍵。所述烯基的非限制性實例包括但不限於十三烯基、十四烯基、十六烯基、二十烯基、二十四烯基、二十四五烯基等等。
術語“烷基”是指由碳原子和氫原子組成的飽和的直鏈或支鏈的脂肪烴基團，其通過單鍵與分子的其餘部分連線。所述烷基具有1-8個碳原子，優選1-6個碳原子，更優選1-4個碳原子，最優選1-2個碳原子。所述烷基的非限制性實例包括但不限於諸如甲基、乙基、丙基、2-丙基、正丁基、異丁基、叔-丁基、正-戊基、2-甲基丁基、新戊基、正己基、2-甲基己基等等。
術語“亞烷基”是指僅由碳原子和氫原子組成的連線分子的其餘部分與殘基基團的飽和的直鏈或支鏈的二價烴鏈。所述亞烷基具有1-8個碳原子，優選1-6個為碳原子，更優選1-4個碳原子。所述亞烷基優選為直鏈的亞烷基。所述烷基的非限制性實例包括但不限於亞甲基、亞乙基、亞丙基、亞丁基、亞戊基、亞己基、亞庚基和亞辛基等等。
術語“銨離子”是指式-NH4基團。
術語“木素磺酸鹽”是指木素磺酸的銨鹽、鹼金屬鹽和鹼土金屬鹽。木素磺酸鹽的非限制性實例包括木素磺酸銨、木素磺酸鈉、木素磺酸鉀、木素磺酸鎂、木素磺酸鈣等等。
《醯胺基磺酸鈉作為油田用添加劑的新用途及其組合體》的一方面涉及通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽在降低原油粘度，特別是降低稠油粘度中的用途，
其中R1為含有至少一個雙鍵的直鏈的或支鏈的C12-C25的烯基；R2為直鏈或支鏈的C1-C8的烷基；R3為直鏈或支鏈的C1-C8的亞烷基；M選自氫、銨離子和金屬陽離子，所述金屬陽離子選自鈉、鉀、鋰、鈣、鎂、鋁、鐵、鋅、銅和錳。
在一實施方案中，R1為含有至少一個雙鍵的直鏈的或支鏈的C15-C23的烯基；在另一實施方案中，R1為含有至少一個雙鍵的直鏈的或支鏈的C15-C20的烯基；在另一實施方案中，R1為含有一個雙鍵的直鏈的或支鏈的C12-C25的烯基；在另一實施方案中，R1為含有一個雙鍵的直鏈的或支鏈的C15-C23的烯基；在另一實施方案中，R1為含有一個雙鍵的直鏈的或支鏈的C15-C20的烯基；在另一實施方案中，R1為含有一個雙鍵的直鏈的C12-C25的烯基；在另一實施方案中，R1為含有一個雙鍵的直鏈的C15-C23的烯基；在另一實施方案中，R1為含有一個雙鍵的直鏈的C15-C20的烯基。
在一實施方案中，R2為直鏈或支鏈的C1-C6的烷基；在另一實施方案中，R2為直鏈或支鏈的C1-C4的烷基；在另一實施方案中，R2為直鏈的C1-C8的烷基；在另一實施方案中，R2為直鏈的C1-C6的烷基；在另一實施方案中，R2為直鏈的C1-C4的烷基；在另一實施方案中，R2為C1-C2的烷基。
在一實施方案中，R3為直鏈或支鏈的C1-C6的亞烷基；在另一實施方案中，R3為直鏈或支鏈的C1-C4的亞烷基；在另一實施方案中，R3為直鏈的C1-C8的亞烷基；在另一實施方案中，R3為直鏈的C1-C6的亞烷基；在另一實施方案中，R3為直鏈的C1-C4的亞烷基。在另一實施方案中，R3為C1-C2的亞烷基。
在一實施方案中，M選自氫、銨離子和所述金屬離子，所述金屬陽離子選自鈉、鉀、鋰、鈣、鎂和鋁。在一實施方案中，M選自氫、銨離子和所述金屬離子，所述金屬陽離子選自鈉、鉀、鋰、鈣和鎂。在一實施方案中，M選自氫、銨離子和所述金屬離子，所述金屬陽離子選自鈉和鉀。在一實施方案中，M選自氫、銨離子和所述金屬離子，所述金屬陽離子選自鈉。
在一實施方案中，R1為含有一個雙鍵的直鏈或支鏈的C12-C25的烯基；R2為直鏈或支鏈的C1-C8的烷基；R3為直鏈或支鏈的C1-C8的亞烷基；M為氫、銨離子或金屬陽離子，所述金屬陽離子選自鈉、鉀、鋰、鈣和鎂。
在另一實施方案中，R1為含有一個雙鍵的直鏈或支鏈的C15-C23的烯基；R2為直鏈或支鏈的C1-C6的烷基；R3為直鏈或支鏈的C1-C6的亞烷基；M為氫、銨離子或金屬陽離子，所述金屬陽離子選自鈉、鉀、鋰、鈣和鎂。
在另一實施方案中，R1為含有一個雙鍵的直鏈或支鏈的C15-C20的烯基；R2為直鏈或支鏈的C1-C4的烷基；R3為直鏈或支鏈的C1-C4的亞烷基；M為氫、銨離子或金屬陽離子，所述金屬陽離子選自鈉和鉀。
在一實施方案中，R1為含有一個雙鍵的直鏈的C12-C25的烯基；R2為直鏈的C1-C8的烷基；R3為直鏈的C1-C8的亞烷基；M為氫、銨離子或金屬陽離子，所述金屬陽離子選自鈉、鉀、鋰、鈣和鎂。
在另一實施方案中，R1為含有一個雙鍵的直鏈的C15-C23的烯基；R2為直鏈的C1-C6的烷基；R3為直鏈的C1-C6的亞烷基；M為氫、銨離子或金屬陽離子，所述金屬陽離子選自鈉、鉀、鋰、鈣和鎂。
在另一實施方案中，R1為含有一個雙鍵的直鏈的C15-C20的烯基；R2為直鏈的C1-C4的烷基；R3為直鏈的C1-C4的亞烷基；M為氫、銨離子或金屬陽離子，所述金屬陽離子選自鈉和鉀。
通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽水溶性好，具有很強的表面活性，能明顯改變油水界面張力。以N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉為例，使用JZHY-180型表面張力儀，通過該領域中常規的吊環法測定N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉水溶液的表面張力。在蒸餾水中，N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉的臨界膠束濃度為約0.16克/升；在NaCl約15000毫克/升、Ca約800毫克/升、Mg約200毫克/升的模擬地層水中，N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉的臨界膠束濃度為約0.024克/升；在此濃度下，表面張力為約26.7牛×10/米。
發明人意外地發現將具有很強的表面活性的通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽用於原油的開採、井筒舉升和輸送時，特別是用於稠油的開採、井筒舉升和輸送時，能顯著降低原油，特別是稠油的粘度。因此，可用它製備油田用添加劑，特別是製備油田用降粘劑。
通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽在製備油田用降粘劑和降低原油粘度時，其具有如下優點：（1）對原油，特別是稠油的適應範圍廣，其對普通稠油、特稠油和超稠油均具有良好的降粘效果，特別適用於粘度為約1000-46×10毫帕·秒的稠油；（2）耐鹽性好，適用於NaCl約20×10毫克/升、鈣+鎂約2×10毫克/升的高礦化度高鹽度水；（3）對原油，特別是稠油，降粘效率高且用量低，濃度為約0.01％-1.0％的水溶液就可將原油，特別是稠油的粘度降低至約500毫帕·秒以下，優選降低至約300毫帕·秒以下，更優選降低至約150毫帕·秒以下，還更優選降低至50毫帕·秒以下；（4）適用溫度範圍廣，＜150℃的條件均可適用；（5）水溶性好，其水溶液穩定性好，不受放置時間的影響，即使其長時間放置，也不影響其對原油的降粘效果；（6）降低原油粘度後，所形成的原油乳狀液穩定性好。
用通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽製備油田用降粘劑或降低原油粘度的過程包括將通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽與水混合形成水溶液的步驟。
通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽在製備油田用降粘劑或降低原油粘度時，該領域技術人員可根據其自身的技術知識以及該發明能夠依慣例來確定製備油田用降粘劑和降低原油粘度時通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽的水溶液的濃度和合適的原油與該水溶液的比例。
例如，用於製備油田用降粘劑或降低原油粘度的通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽的水溶液的濃度為約0.01％-約5.0％（w/w），優選約0.02％-約3.0％，更優選約0.04％-約2.0％，最優選約0.04％-約1.5％。
再如，原油與該水溶液的質量比小於等於約90:10，優選小於等於約75:25，更優選小於等於約65:35。但是，該領域技術人員也可以理解超出上述範圍的水溶液濃度和原油與水溶液的比例仍然是可以接受的。
用於製備所述水溶液的水的種類沒有限制，可以為自來水，也可以為油田污水，優選油田污水。
通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽化合物可以使用合適的反應原料通過但不限於如下的反應方案來合成。該領域技術人員可根據其自身的技術知識以及該發明能夠依慣例來確定如下反應方案的合適的反應溫度、反應時間和反應溶劑。
1.羥基磺酸鹽的合成
（反應條件可參見Kunka，I. ；Wirpsza，Z.“Preparation and reactions of monosulfomethyl melamine.”Tetrahedron（1984），40（10），1855-6 ；Igawa，Manabu ；Fukushi，Yasuko ；Hayashita，Takashi ；Hoffmann，Michael R.“Selective transport of aldehydes across an anion-exchange membrane via theformation of bisulfite adducts.”Industrial & Engineering Chemistry Research（1990），29（5），857-61；曾仁權等人“氨基甲磺酸的合成研究”，《四川化工》，2005年第8卷第2期）
（反應條件可參見Lauer，WalterM.；Hill，Archie.，“Addition of sodiumbisulfite to alkylene oxides.”Journal of the American Chemical Society（1936），581873-4）
（反應條件可參見曹展梅，“乙二胺雙-2-羥基丙磺酸（EDHPS）的合成及阻垢緩蝕性能研究”，《工業水處理》，（2006），26（1），24-27；陳正國等人“3-氯-2-羥基丙磺酸鈉的合成研究”，《膠體與聚合物》，2003年第21卷第2期）
2.烷基氨基磺酸鹽的合成
RNH2+HOCH2SO3Na→RNHCH2SO3Na+H2O
RNH2+HOCH2CH2SO3Na→RNHCH2CH2SO3Na+H2O
（反應條件可參見Hellmann，Heinrich等人“The mechanism of theaminomethylation reaction.II.The aminomethylating agent.”Chemische Berichte（1956），8981-95）
（反應條件參見王全瑞和李志銘譯，《當代有機合成方法》（ModernMethodsofOrganicSynthesis（4th），原著：WilliamCarruthers，IainColdham），華東理工大學出版社，2006年3月1日出版，第443頁）
（反應條件可參見Young，RodneyC.；Ganellin，C.Robin；Graham，MichaelJ.；Mitchell，RobertC.；Roantree，MichaelL.；“Zwitterionic analogs of cimetidine as H2 recepto rantagonists”，Journal of Medicinal Chemistry（1987），30（7），1150-6）
3.最終化合物的合成
（反應條件參見王全瑞和李志銘譯，《當代有機合成方法》（ModernMethods of Organic Synthesis（4th），原著：William Carruthers，Iain Coldham），華東理工大學出版社，2006年3月1日出版，第443頁）
《醯胺基磺酸鈉作為油田用添加劑的新用途及其組合體》另一方面還涉及組合物，其包含上文所定義的通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽和選自三乙胺、木素磺酸鹽或通式II所示的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚醚的化學試劑：
通式I
R1-R3和M均如上文所定義；
通式II
R：H3C-（CH2）n-；n＝7-17；a/b＝50％～100％。
在一實施方案中，所述組合物包含上文所定義的通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽和選自三乙胺的化學試劑。基於該組合物的總重量，通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽的含量為約70％-約99％（w/w），優選約77％-約96％，更優選約82％-約92％。
在一實施方案中，所述組合物包含上文所定義的通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽和選自木素磺酸鹽，特別是木素磺酸鈉和木素磺酸鉀的化學試劑。基於該組合物的總重量，通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽的含量為約5％-約95％（w/w），優選約35％-約70％，更優選約40％-約60％。
在一實施方案中，所述組合物包含上文所定義的通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽和選自通式II所示的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚醚的化學試劑。基於該組合物的總重量，通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽的含量為約5％-約95％（w/w），優選約30％-約75％，更優選約40％-約60％：
通式II
R：H3C-（CH2）n-n＝7-17，優選n＝7-11，
a/b＝50％～100％，優選a/b＝50％～95％。
《醯胺基磺酸鈉作為油田用添加劑的新用途及其組合體》一方面還涉及上述組合物在製備油田用降粘劑和降低原油粘度，特別是降低稠油粘度中的用途。製備油田用降粘劑和降低原油粘度的過程包括將上述組合物與水混合形成水溶液的步驟。
類似地，該領域技術人員可根據其自身的技術知識以及該發明能夠依慣例來確定用於製備油田用降粘劑和降低原油粘度的《醯胺基磺酸鈉作為油田用添加劑的新用途及其組合體》組合物的水溶液的濃度和原油與該水溶液的質量比。
例如，用於製備油田用降粘劑和降低原油粘度的上述組合物的水溶液濃度為約0.01％-約5.0％（w/w），優選約0.02％-約3.0％，更優選約0.04％-約2.0％，最優選約0.04％-約1.5％。
再如，原油與該水溶液的質量比例如小於等於約90:10，優選小於等於約75:25，更優選小於等於約65:35，但是該領域技術人員可以理解超出上述範圍的水溶液濃度和原油與所述水溶液的比例仍然是可以接受的。
用於製備所述水溶液的水的種類沒有限制，可以為自來水，也可以為油田污水，優選油田污水。
《醯胺基磺酸鈉作為油田用添加劑的新用途及其組合體》另一方面還涉及降低原油粘度，特別是降低稠油粘度的方法，所述方法包括如下步驟：
（1）將上文定義的通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽與水混合，形成水溶液；
（2）將步驟（1）中獲得的水溶液與原油混合以降低原油粘度。
在另一實施方案中，所述步驟（1）中還包括添加選自三乙胺或木素磺酸鹽或上文定義的通式II所示的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚醚的化學試劑的步驟。
該領域技術人員能夠理解添加上述化學試劑的步驟可以如下方式實施：將上述化學試劑與水混合之後，再與通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽混合；或者將通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽和上述化學試劑一起與水混合；或者將通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽與水混合之後，再與上述化學試劑混合。
當添加三乙胺時，通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽與三乙胺的質量比為約70:30-約99:1，優選約77:23-約96:4，更優選約82:18-約92:8。
當添加木素磺酸鹽，優選木素磺酸鈉和木素磺酸鉀時，通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽與木素磺酸鹽的質量比為約5:95-約95:5，優選約35:65-約70:30，更優選約40:60-約60:40。
當添加上文定義的通式II所示的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚醚時，通式I所示的醯胺基磺酸或其鹽與通式II所示的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚醚的質量比為約5:95-約95:5，優選約30:70-約75:25，更優選約40:60-約60:40。
在一實施方案中，所述通式II所示的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚醚中，n優選為7-11，a/b優選為50％～95％。
在一實施方案中，步驟（1）中獲得的水溶液的總濃度為約0.01％-約5.0％（w/w），優選約0.02％-約3.0％，更優選約0.04％-約2.0％，最優選約0.04％-約1.5％。
在另一實施方案中，原油與步驟（1）中獲得的水溶液以小於等於約90:10，優選小於等於約75:25，更優選小於等於約65:35的質量比混合。
實施案例
除非另有說明，在以下實施例中所使用的百分比均為重量百分比。所用的原油樣品均經山東荷澤電子控溫技術研究所生產的KDM-2型超音波原油脫水儀脫水脫氣後，供試驗用。所用的試劑或者通過商購來獲得或者根據該文所公開的合成方案來製備。
- 實施例1 降粘劑中有效成分含量對原油粘度的影響
1.1在蒸餾水中，降粘劑中有效成分含量對原油粘度的影響
原油樣品：陳375井特稠油，用常規方法測得其在60℃下的粘度為13900毫帕·秒；
降粘劑：有效成分以N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉為例，在蒸餾水中配製成不同濃度的水溶液；
原油與降粘劑的質量比：7:3；
處理溫度：60℃；
稱量一定量的陳375井特稠油於125ml廣口瓶中，然後置於山東永興儀器廠恆溫水槽中在60℃下恆溫6h。用蒸餾水配製成不同濃度的N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉水溶液（即降粘劑），並置於60℃的恆溫水中恆溫0.5h後，按7:3的原油與降粘劑的質量比倒入上述油樣中，用玻璃棒攪拌，形成乳狀液。用BROOKFILDDV-III+型流變儀測定乳狀液的粘度。處理後的原油粘度及降粘率如表1中所示：
表1、蒸餾水中，N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉水溶液濃度對原油粘度的影響
N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉水處理後原油粘度 （w/w） | 處理後原油粘度/毫帕·秒（ 剪下速率 10秒） | 降粘率 /％（ 剪下速率 10秒） | 處理後原油粘度/毫帕·秒（ 剪下速率 5秒） | 降粘率 /％（ 剪下速率 5秒） |
0.40% | 760 | 94.5 | 875 | 93.7 |
0.50% | 210 | 98.5 | 250 | 98.2 |
0.70% | 190 | 98.6 | 210 | 98.5 |
1.00% | 80 | 99.4 | 75 | 99.5 |
由上述表1中可知，N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉水溶液濃度增加時，即降粘劑中有效成分含量增大時，乳狀液粘度降低。
1.2在油田污水中，降粘劑中有效成分含量對原油粘度的影響
除了使用具有如下組成的油田污水配製不同濃度的N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉水溶液以外，採用與上述實施例1.1中相類似的條件，評價在油田污水中，降粘劑中有效成分含量對原油粘度的影響。
單位 | K+Na | Ca2 | Mg2 | CI | SO4 | CO3 | HCO3 | 礦化度 | 懸浮物 | 水型 |
毫摩爾·升 | 140.45 | 2.53 | 0.98 | 120.05 | 0.3 | 0 | 26.82 | NaHCO3 | ||
毫克·升 | 3229 | 101 | 24 | 4256 | 28 | 0 | 1637 | 9275 | 28.78 |
表3、油田污水中，N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉水溶液濃度對原油粘度的影響
N- 油醯基-N- 甲基牛磺酸鈉水溶液濃度 （w/w） | 處理後原油粘度/毫帕·秒（ 剪下速率 10秒） | 降粘率 /％（ 剪下速率 10秒） | 處理後原油粘度/毫帕·秒（ 剪下速率 5秒） | 降粘率 /％（ 剪下速率 5秒） |
0.40% | 58.7 | 99.6 | 75 | 99.5 |
0.50% | 69 | 99.5 | 74 | 99.5 |
0.60% | 39.5 | 99.7 | 55.2 | 99.6 |
0.80% | 40.5 | 99.7 | 45.2 | 99.7 |
由上述表3中可知，使用有效成分含量相同的降粘劑時，用油田污水乳化原油的效果要優於蒸餾水乳化原油的效果。
1.3在高礦化水中，降粘劑中有效成分含量對不同類型的原油的粘度的影響
使用含有NaCl15×10毫克/升、Ca600毫克/升和Mg200毫克/升的高礦化水配製不同濃度的N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉水溶液，採用與上述實施例1.1中相類似的實驗條件，在不同的溫度下評價在高礦化水中，降粘劑中有效成分含量對不同類型的原油的粘度的影響。
表4、在高礦水中，N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉水溶液濃度對不同類型的原油的粘度的影響
井號 | 原油粘度/毫帕·秒 | 處理後的原油粘度/毫帕·秒 | |||||||
N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉水溶液濃度（w/w） | |||||||||
0.2% | 0.3% | 0.4% | 0.5% | 0.6% | 0.7% | 0.8% | 1.0% | ||
羅902 （70°C） | 21000 | 330 | 237 | 238 | 224 | ||||
單 6-12-X42 （60°C） | 23000 | 312 | 209 | 218 | 252 | 271 | |||
草古21-5 （60°C） | 31000 | 413 | 252 | 129 | 166 | 325 | |||
陳375 （60°C） | 13900 | 329 | 58 | 91 | 130 | 220 | |||
義古74 （50°C） | 4016 | 82 | 39 | 42 | 74 | 88 | |||
夏24 （50°C） | 3000 | 92 | 39 | 43 | 72 | ||||
樁斜139井 （50°C） | 6028 | 73 | 37 | 41 | 50 | ||||
由上述表4中可知，在高礦化水中，具有不同有效成分含量的降粘劑對具有不同粘度的不同類型的原油均具有良好的降粘效果。
- 實施例2 原油與降粘劑的質量比對降低原油粘度的影響
2.1不同的原油與降粘劑的質量比和降粘劑中不同有效成分含量對降低原油粘度的影響
原油樣品：渤21塊10-13井普通稠油，用常規方法測得其在50C下的粘度為3769毫帕·秒；
降粘劑：有效成分以N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉為例，在含有NaCl15000毫克/升、Ca+Mg為400毫克/升的高礦化水中配製成不同濃度的水溶液；
原油與降粘劑的質量比：如表5中所示；
處理溫度：50℃；
採用實施例1.1中所述的相類似的實驗條件，在50℃下測量不同的原油與降粘劑的質量比和降粘劑中不同有效成分含量對渤21塊10-13井普通稠油的降粘影響。
表5、不同的原油與降粘劑的質量比和降粘劑中不同有效成分含量對原油粘度的影響
原油與降 粘劑的質 量比 | 處理後的原油粘度 | ||||||
N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉水溶液濃度（w/w） | |||||||
0.05% | 0.07% | 0.1% | 0.2% | 0.3% | 0.5% | 0.7% | |
7:3 | 150 | 56 | 100 | 194 | 188 | 202 | |
6:4 | 26 | 18 | 27 | 32 | 28 | 36 | |
5:5 | 15 | 15 | 16 | 16 | 16 | 16 | 17 |
由上述表5中可知，原油乳化過程中，在降粘劑中有效成分含量相同的條件下，降粘劑用量的增加有利於原油乳狀液粘度的降低。
2.2在油田污水中，不同的原油與降粘劑的質量比對原油粘度的影響
原油樣品：樁斜139井普通稠油，用常規方法測得其在50℃下的粘度為6028毫帕·秒；
降粘劑：有效成分以N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉為例，在油田污水中配製成0.4％的水溶液；
原油與降粘劑的質量比：如下表6所示；
處理溫度：50℃；
採用實施例1.1中所述的相類似的實驗條件，在50℃下測量在不同的原油與降粘劑的質量比條件下，對樁斜139井普通稠油的降粘影響。
原油與降粘劑的質量比 | 處理後的原油粘度（毫帕·秒） |
9 : 1 | 6000 |
8 : 2 | 500 |
7 : 3 | 28 |
65 : 35 | 14 |
5 : 5 | 12 |
3 : 7 | 12 |
2 : 8 | 14 |
1 : 9 | 10 |
由表6可見，降粘劑的用量增加，原油粘度明顯降低，降粘效果好，從生產成本考慮，原油與降粘劑的質量比為65/35時最佳。
實施例3 降粘劑的穩定性
原油樣品：陳375井特稠油，用常規方法測得其在60℃下的粘度為13900毫帕·秒；
降粘劑：有效成分以N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉為例，在含NaCl15000毫克/升的水中配製成0.7％的水溶液；
原油與降粘劑的質量比：7:3；
處理溫度：60℃；
除了將降粘劑（即N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉水溶液）放置如表7所示的不同時間後，採用實施例1.1中所述的相類似的實驗條件，在60℃下測量放置不同時間後的降粘劑對陳375井特稠油粘度的影響。
降粘劑的放置時間 | 處理後的原油粘度 （毫帕·秒） |
5小時 | 61 |
1天 | 60 |
5天 | 64 |
10天 | 60 |
1 個月 | 66 |
2 個月 | 67 |
6 個月 | 71 |
一年 | 68 |
兩年 | 69 |
由上述表7中可以看出，隨著降粘劑的放置時間的延長，即使放置兩年，都不影響降粘劑降低原油粘度的效果。由此可見，降粘劑是穩定的。
- 實施例4 乳化後原油乳狀液的穩定性
原油樣品：陳375井特稠油，用常規方法測得其在60℃下的粘度為13900毫帕·秒；
降粘劑：有效成分以N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉為例，在含NaCl15000毫克/升的水中配製成0.7％的水溶液；
原油與降粘劑的質量比：7:3；
處理溫度：60℃；
採用實施例1.1中所述的相類似的實驗條件，在60℃下測量降粘劑對陳375井特稠油粘度的影響，發現稠油被降粘劑乳化，呈乳狀液形式，此時粘度為61毫帕·秒。隨後在60℃下靜置14小時後，發現稠油乳狀液被破乳分層，上層為油相，下層為水相，上層油相粘度為5362毫帕·秒。然後將靜置後的稠油乳狀液重新攪拌，又再次呈乳狀液形式，粘度為64毫帕·秒。
- 實施例5 《醯胺基磺酸鈉作為油田用添加劑的新用途及其組合體》組合物對原油粘度的影響
5.1通式I+三乙胺
原油樣品：陳375井特稠油，用常規方法測得其在60℃下的粘度為13900毫帕·秒；
降粘劑1：含有（1）N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉，在含有NaCl15000毫克/升、Mg200毫克/升和Ca600毫克/升的水中分別配製成0.5％和0.7％的水溶液；以及（2）三乙胺，其在上述高礦化水中的濃度如表7中所示
原油與降粘劑的質量比：7:3；
處理溫度：60℃；
採用實施例1.1中所述的相類似的實驗條件，在60℃下測量降粘劑1對原油粘度的影響。
三乙胺舍量 （v/w） | 處理後的原油粘度 | |
N-油醯基-N-甲基•牛 磺酸鈾濃度（w/vv ） | ||
0.5% | 0.7% | |
0.025% | 62 | 124 |
0.05% | 43 | 122 |
0.075% | 22 | 110 |
0.1% | 28 | 102 |
0.2% | 65 | 116 |
由表8中可知，N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉用量高時，三乙胺對原油粘度影響小；N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉用量低時，三乙胺對原油粘度影響大。
5.2通式I+木素磺酸鹽
原油樣品：陳375井特稠油，用常規方法測得其在60℃下的粘度為13900毫帕·秒；
降粘劑2：含有（1）N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉，其在含有NaCl15000毫克/升、Mg200毫克/升和Ca600毫克/升的水中配製成0.4％的水溶液；以及（2）木素磺酸鹽以木素磺酸鈉為例，其與N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉的質量比如表9中所示
原油與降粘劑的質量比：7:3；
處理溫度：60℃；
採用實施例1.1中所述的相類似的實驗條件，在60℃下測量降粘劑2對原油粘度的影響。
N- 油醯基 -N- 甲基牛磺酸鈉:木素磺酸鈉 （w/w） | 降粘率 （％ ） |
10 : 0 | 94 |
9 : 1 | 94 |
8 : 2 | 95 |
7 : 3 | 97 |
6 : 4 | 99 |
5 : 5 | 99 |
4 : 6 | 99 |
3 : 7 | 96 |
2 : 8 | 95 |
1 : 9 | 94 |
由表9中可知，含有N-由醯基-N-甲基牛磺酸鈉與木素磺酸鈉的降粘劑具有良好的降粘效果。當二者的質量比為6:4-4:6時，降粘效果最好。5.3通式I+通式II
原油樣品：陳375井特稠油，用常規方法測得其在60℃下的粘度為13900毫帕·秒；
降粘劑3：含有（1）通式I化合物以N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉為例，其在含有NaCl15000毫克/升、Mg200毫克/升和Ca600毫克/升的水中配製成0.4％的水溶液；以及（2）通式II所示的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚醚，其中a/b＝1:1，R＝CH3-（CH2）8-，其與N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉的質量比如表10中所示；
原油與降粘劑的質量比：7:3；
處理溫度：60℃；
採用實施例1.1中所述的相類似的實驗條件，在60℃下測量降粘劑3對原油粘度的影響。
通式 I :通式 II（w/w） | 降粘率 （％ ） |
10 : 0 | 94 |
9 : 1 | 95 |
8 : 2 | 96 |
7 : 3 | 98 |
6 : 4 | 99 |
5 : 5 | 99 |
4 : 6 | 99 |
3 : 7 | 97 |
2 : 8 | 96 |
1 : 9 | 95 |
由表10中可知，含有N-油醯基-N-甲基牛磺酸鈉與通式II所示的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚醚的降粘劑具有良好的降粘效果。當二者的比例為6:4-4:6時，降粘效果最好。
榮譽表彰
2016年12月7日，《醯胺基磺酸鈉作為油田用添加劑的新用途及其組合體》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
