随着石油开采的不断深入,稠油开采日益得到人们的广泛重视,但是解决高粘稠油的开采输送是全世界石油行业的最大难题。目前,国内外一般采用加入分散剂或降粘剂来降低稠油在开采和输送过程中的流动阻力,提高输送效率。在原油的开采和输送中,减阻剂是指能降低原油在流动过程中流动阻力的一类活性物质的总称。一般情况,可分为原油掺水减阻,称之为乳化降粘,所用的活性剂称为降粘剂(viscosity reducer)。原油不掺水减阻通常称之为原油本体分散减阻,所用的活性剂称之原油分散剂(dispersant)。另外,还有一类减阻剂称之为降摩阻剂(frictional reducer)。降摩阻剂与降粘剂和分散剂不同之处在于,降摩阻剂一般不掺水或掺少量水(5%～10%),通过改变原油和介质表面的作用力,进而减小原油的流动阻力。而乳化降粘一般掺水为30%左右,通过改变原油乳状液的类型,使其转变为以水为连续相,油为分散相的水包油的乳状液,进而降低在原油在流动过程中的阻力。乳化降粘剂对含水原油的降粘存在着很多问题,如原油中的饱和烷烃(即,蜡)容易以有序状态沉淀出来,沉积在管道的表面和地层表面,引起管道的堵塞,造成输送和开采阻力的增大。原油分散剂是具有能对原油中引起原油粘度增加的相互作用的成分起到分散作用的一类物质,常用的有聚异丁烯、烯烃共聚物、聚长链α-烯烃、聚甲基丙烯酸酯及其它烯烃共聚衍生物。这些分散剂的相对平均分子质量越大,支链越少,可溶性越好,其减阻效率也越好,在用量很小的情况下,达到很好的减阻效果。但这些高聚物分子,在高剪切和高温作用下,其分子链极易断裂失去减阻效果。鉴于上述原油分散剂和降粘剂在稠油的开采和输送中存在的一些问题,以及在原油流动过程中引起原油阻力的主要原因,本文主要研究了原油降摩阻剂的合成及其相关的降摩阻机理。关于降摩阻剂的降摩阻机理比较复杂,它涉及到流变学、流体动力学、摩擦学、聚合物的物理化学等学科,降摩阻剂的相关机理有很多不同的说。我们主要从界面化学的角度研究了降摩阻剂的降摩阻机理。在此基础上,使用具有氧氮结构的烯基咪唑啉为封端剂,合成的双环咪唑啉衍生物封端聚醚对原油具有较好的降摩阻性能合成了原油降摩阻剂,用于石油开采和输送,可使稠油明显降粘,改善原油流变性,从而减少开采和输送阻力,提高采收率和输送效率。根据流体摩擦学原理,在流动过程中由滑动变为滚动的流体,其流动阻力大大降低,而实验证明双环咪唑啉衍生物封端聚醚具有这种性质。本文研究的主要工作和贡献如下:(1)介绍了国内外原油流动改进剂的研究进展情况以及在油田中的应用。(2)利用咪唑啉衍生物封端线性聚氨基甲酸酯合成了原油降摩阻剂。(3)该降摩阻剂在高粘酸性稠油开采和输送中具有很好的减阻降粘效果,且降摩阻剂抗矿化度达到150000mg/L。(4)从界面化学和胶体化学的角度以及流变学的角度入手,研究了加入降摩阻剂前后原油流动阻力的变化、原油表面张力以及吸附力、原油粘度的变化。(5)初步认为原油降摩阻剂的降摩阻机理为原油在流动过程中流动状态发生改变,即由平动转变为滚动,进而大大降低了其在流动过程中的流动阻力。