随着常规油田的日益开采,轻质石油资源日渐减少,原油价格逐年升高,而稠油等非常规石油资源因其丰富的储量而备受关注。但由于稠油粘度大、密度高、流动性差等特点给稠油的开采带来了很多的困难,而解决这一困难的关键在于降低稠油的粘度。乳化降粘技术因其能够有效降低稠油的粘度,被广泛地应用于稠油的开采、管道运输、井筒降粘等方面。考虑到稠油重组分结构模型中含有的芳香环与支链结构,本文以聚乙烯亚胺(PEI)为骨架,选取4-甲基苄溴(4-MB)、溴代正庚烷(HP)作为亲油基团对PEI进行改性,设计合成了一系列的聚乙烯亚胺基乳化剂,然后采用1H NMR、FT-IR、元素分析等手段对合成的乳化剂的组成与结构进行表征。以胜利油田超稠油作为研究对象,考察了4-MB接枝、4-MB和HP同时接枝对乳化剂乳化性能的影响规律,并通过光学显微镜、乳液稳定性试验、临界胶束浓度和界面张力等手段分析了性能差异产生的原因,提出了乳化降粘机制;最后,以正庚烷、1-甲基萘、胶质和沥青质配制出不同重组分含量的模拟油,通过分析重组分(沥青质和胶质)浓度对乳液形成的难易程度、油水界面张力和重组分在油水界面处吸附的影响,进一步验证提出了的乳化降粘机制。主要研究内容与结果如下:(1)4-MB接枝PEI基乳化剂的合成及其对超稠油乳化性能研究通过4-MB与PEI反应制备了新型两性表面活性剂4-MB-PEIs并通过FT-IR、1H NMR及元素分析证明其成功制备。4-MB-PEIs对胜利2#超稠油(50℃粘度为161800m Pa?s)的乳化降粘实验结果表明,合成的乳化剂4-MB-PEI-10-1对于稠油具有非常好的乳化降粘效果。在50℃下,当加剂量为0.8 wt.%时,在油水比60:40和70:30的条件下可使原油粘度从161800 m Pa?s分别降至21 m Pa?s和44 m Pa?s,降粘率均在99.9%以上。此外,该乳状液也具有较好的稳定性。光学显微镜照片结果表明降粘机理是乳化剂水溶液和原油形成了O/W小液滴;临界胶束浓度和界面张力结果表明4-MB-PEI-10-1乳化性能最佳的原因是4-MB-PEI-10-1具有最佳的溶解度和界面活性。(2)4-MB和HP同时接枝PEI基乳化剂的合成及其对超稠油乳化性能研究在PEI骨架上同时接枝不同摩尔比的4-MB和HP,成功制备了一系列乳化剂4-MB-HP-PEIs。将乳化剂4-MB-HP-PEIs用于胜利2#超稠油的乳化降粘实验。实验结果表明:乳化剂4-MB-HP-PEI-7-3-1具有最低加剂量,在油水比60:40、加剂量为0.6 wt.%的条件下即可完全乳化胜利2#超稠油,并形成稳定的O/W乳液。与前面工作只接枝4-MB的乳化剂4-MB-PEI-10-1相比,最低加剂量降低了0.2 wt.%,这可能是因为乳化剂4-MB-HP-PEIs同时接枝了芳香环结构的4-MB和支链结构的HP基团,在分子结构上与重组分具有更好的相似性,使乳化剂和稠油重组分在界面处产生更强的范德华力,增强O/W乳液界面膜的强度。(3)模拟油重组分含量对O/W乳液界面性质及乳化性能的影响从稠油中分离出胶质和沥青质,并利用FT-IR、1H NMR、元素分析和同步荧光对胶质和沥青质的组成和结构进行分析,发现胶质和沥青质组成中含有极性基团和芳香环状结构,且沥青质的极性和稠合度要大于胶质。以正庚烷和1-甲基萘分别作为饱和分和芳香分的模型化合物,与分离出的胶质和沥青质混合配制出不同重组分含量的模拟油。以浓度为1 wt.%的乳化剂4-MB-PEI-10-1水溶液与模拟油进行混合,研究了重组分含量对O/W乳液形成难易程度、油水界面张力、重组分在界面处的吸附以及乳液稳定性的影响。实验结果表明:重组分含量越高,越容易乳化,不含重组分时,模拟油很难乳化;同时,随着重组分含量的增加,油水界面张力明显降低,O/W乳液的稳定性也随之增加;且对降低沥青质与4-MB-PEI-10-1之间的界面活性的能力要远远大于胶质的。原因可能在于重组分含有的表面活性基团以及乳化剂的结构与重组分(尤其是沥青质)结构上的相似性,重组分含量的增加能加速物质在油水界面处的吸附,油水界面张力迅速降低,进而形成稳定的O/W乳液。