注蒸汽条件下用供氢体进行超稠油井下改质的方法

本文介绍了一种注蒸汽条件下利用供氢体添加剂(四氢化萘)进行超稠油井下改质的方法。用分批式实验室反应器和连续式实验室规模的装置(280-315℃，反应时间24—64小时)进行的物理模拟实验表明，与最初的原油相比，被处理的超稠油API重度至少上升了3&;#176;，经历了三次粘度的降低，沥青质含量降低了8％。研究发现，自然地层(催化剂)及甲烷(天然气)的参与对提高改质原油的质量至关重要。进行的组分一热数值模拟结果表明，在实验的各种环境下，对改质原油计算得出的API值与实验得出的API值之间匹配良好(平均相对误差1-4％)。对于改质原油的沥青质含量(14-23％)、&;gt;500℃馏分油的转换百分比(12％)及四氢化萘(16-23％)等也得出相似的结果。     

注蒸汽条件下稠油催化改质降黏实验研究

以自制的油溶性有机镍盐作为催化剂进行稠油水热裂解反应.考察了催化剂加量、反应温度、反应时间和加水量对催化水热裂解反应前后稠油黏度、族组成的影响.催化水热裂解反应的最佳条件为:反应温度240℃,反应时问24 h,加水量30％,催化剂质量分数0.1％.对反应前后稠油的元素分析结果表明,与水热裂解反应相比,加入催化剂后的稠油黏度由11000 mPa·s降至3414 mPa·s,沥青质、胶质含量分别降低1.7％、1.6％,芳香分、饱和分含量分别增加0.8％、2.5％,稠油中C含量降低,H含量增加,H、C原子数比提高,而杂原子与C的原子数比降低.图4表6参8     

注蒸汽条件下稠油井下生热催化改质室内研究

研究了在注蒸汽条件下,生热添加剂及催化剂对稠油的催化改质反应的影响。实验结果表明,在注蒸汽的条件下,辽河稠油在生热添加剂作用下,稠油的粘度、平均分子量下降。催化剂的存在可以加速稠油催化改质反应,使稠油的粘度、平均分子量进一步降低。以稠油的粘度和平均分子量作为评价指标,确定了室内模拟的最佳反应工艺条件。     

超稠油原位催化改质提高采收率实验

针对蒸汽吞吐、蒸汽驱的低渗透区超稠油流动阻力大、开采困难等问题,提出低渗透区超稠油原位催化改质降黏技术。采用反应釜法和物模实验法,筛选高效原位改质催化剂,研究催化剂的注入方式,并筛选5种催化剂及其改质条件。研究表明:以有机锌为催化剂,催化剂用量为0.1%、稠油含水率为50%时,超稠油具有较好的改质降黏效果;物模实验法原位催化改质降黏效果优于反应釜法,稠油含水率为50%、催化剂用量为0.1%、反应温度为240 ℃、填砂管回压为8~10 MPa和反应时间为24 h条件下,稠油黏度由145 000 mPa·s降至54 260 mPa·s,降黏率达62.58%;物模实验法改质油的密度和酸值下降,重组分(胶质和沥青质)含量减少10.85%,300、500 ℃前馏分分别提高了6.75%、17.29%。在240 ℃、10 MPa条件下,采用自制生物质基调剖剂封堵优势渗流通道,将催化剂注入低渗填砂管后水驱,改质稠油黏度降至68 450 mPa·s,降黏率达52.79%,流动阻力减少19.74%,采出率达到95.22%,稠油综合采出率由46.94%增至85.13%。该方法为超稠油蒸汽吞吐、蒸汽驱低渗透区域的稠油进行原位催化改质降黏提高采收率提供了借鉴。     

纳米铜催化裂解超稠油改质降黏实验研究

以纳米铜和供氢剂为主要裂解剂,对辽河油田超稠油开展催化裂解改质降黏实验,在纳米铜质量分数为0.05％、供氢剂质量分数为0.1％、反应温度为180～270℃的条件下反应24 h,超稠油的黏度(50℃)从1.55×105 mPa·s降为2122～6684 mPa·s,降黏率达到95.69％～98.63％.原油的族组分分析表...     

超稠油水平井注蒸汽开采数值模拟研究

方法利用数值模拟方法，对水平井注蒸汽的开发、布井方式等进行研究。目的提高超稠油油藏水平井开发效果。结果影响水平井开发的敏感性参数为水平段长度、水平渗透率、垂向渗透率、原油粘度、隔夹层等：在参考直井平面上波及半径为30m的基础上，选择平行水平井中间夹3口直井的布井方式为最佳方式；应采用先蒸汽吞吐后蒸汽驱开发，且在蒸汽驱过程中注入井打开油层中、上部．水平井位于油层中、下部，可以取得较好的开发效果。结论在水平井方案设计时，要考虑其敏感性因素；对凤城超稠油油藏．宜采取直井与水平井组合方式布井．水平井水平段长度应在200～300m之间，水平井位于油层底部；宜采用间隙蒸汽驱的开发方式。     

超稠油改质降黏分子模拟及机理

为了研究微乳液纳米镍对特超稠油的改质降黏效果,利用分离改质降黏前、后的特超稠油,对反应前、后稠油重质组分沥青质及胶质的平均分子量、元素及核磁共振进行测定,结合化学分子模拟软件Hyperchem对特超稠油改质降黏进行了分子模拟及机理研究。模拟实验结果表明:特超稠油经过改质降黏反应后,其黏度大幅度下降,氢/碳原子比升高;沥青质与胶质分子的尺寸明显减小,沥青质分子量降低幅度较大;改质降黏剂能与特超稠油重质组分稠环芳烃盘状中心核沥青质接触,并导致其稳定的盘状芳环结构破坏,从而使沥青质分子的聚集状态得以改善,胶质分子稳定沥青质分子的作用增强。     

超稠油油藏注氮气辅助蒸汽吞吐数模研究

超稠油油藏蒸汽吞吐后期,油汽比低,周期含水量高,开采效果差,注氮气辅助蒸汽吞吐已经成为1种提高超稠油开采效果的有效手段。与常规稠油油藏不同,超稠油对于注氮参数以及筛选条件有更严格的限制。模拟研究得知,超稠油油藏蒸汽吞吐不同时期宜采用不同的注氮模式。因该类型油藏对原油黏度、油层厚度、采出程度敏感性较强,从而确定超稠油油藏选井标准。该研究对同类油藏注氮辅助蒸汽吞吐开采具有指导意义。     

注蒸汽条件下稠油催化改质降黏实验

利用高温高压反应釜研究了自制油溶性有机镍盐作为催化剂的稠油水热裂解反应,考察了催化剂的加入量、反应温度、反应时间和加水量对催化水热裂解反应前后稠油黏度、族组成的影响,优选出最佳改质降黏反应条件,在此条件基础上,对改质降黏反应前后稠油元素进行分析。结果表明,与未添加催化剂的相比,在反应温度为240℃、加水量30%的体系中,添加0.1%的过渡金属有机酸镍催化剂,反应24 h 后稠油的黏度下降明显,沥青质含量下降1.4%,胶质含量下降5.0%,芳香分含量增加3.5%,饱和分含量增加2.9%.     

超稠油藏物理模拟试验研究

采用真空物理模拟实验方法，研究了克拉玛依油区风城油田超稠油油藏水平共蒸汽驱的最佳注入率，不同竖井注汽，水平井生产的驱替方式对生产效果的影响以及蒸汽驱对油藏温度变化的影响。认为：用水平井蒸汽驱开发超稠油藏，能够有效地提高油藏温度，降低原油粘度，改善油藏内流体的流动性。从而为提高超稠油油藏原油采收率提供了参考依据。     

Downhole Upgrading of Extra-heavy Crude Oil Using Hydrogen Donors and Methane Under Steam Injection Conditions

Abstract

An extra-heavy crude oil underground upgrading process is described which involves the downhole addition of a hydrogen donor additive under steam injection conditions (280–315°C and residence times of at least 24-h). Laboratory experiments showed a 4° increase in the API gravity (from 9 to 12°) of the upgraded product, a two-fold reduction in the viscosity and, an approximately 8% decrease in the asphaltene content with respect to the original crude. Further increases on the temperature led to products with improved properties reaching 15°API at 315°C. It was found that the presence of the natural formation (catalysts) and methane (natural gas) is necessary to enhance the properties of the upgraded crude oil. From GC and GC-MS results a reaction pathway is proposed that involves hydrogen transfers from tetralin to the extra-heavy crude oil resulting in the formation of 1,2-dihydronaphthalene. This compound is then transformed into naphthalene, further upgrading of crude oil through hydrogen donation. The results of the experiments carried out in the presence and absence of the mineral formation and with an inert solid (SiC) strongly indicate that the former acts as a catalyst and not as a heat transfer matrix. Isotopic labeling studies (CD₄ and ¹³CH₄) give evidences that, most probably, methane is involved in the upgrading reactions.     

Downhole Upgrading of Extra-heavy Crude Oil Using Hydrogen Donors and Methane Under Steam Injection Conditions

An extra-heavy crude oil underground upgrading process is described which involves the downhole addition of a hydrogen donor additive under steam injection conditions (280-315°C and residence times of at least 24-h). Laboratory experiments showed a 4° increase in the API gravity (from 9 to 12°) of the upgraded product, a two-fold reduction in the viscosity and, an approximately 8% decrease in the asphaltene content with respect to the original crude. Further increases on the temperature led to products with improved properties reaching 15°API at 315°C. It was found that the presence of the natural formation (catalysts) and methane (natural gas) is necessary to enhance the properties of the upgraded crude oil. From GC and GC-MS results a reaction pathway is proposed that involves hydrogen transfers from tetralin to the extra-heavy crude oil resulting in the formation of 1,2-dihydronaphthalene. This compound is then transformed into naphthalene, further upgrading of crude oil through hydrogen donation. The results of the experiments carried out in the presence and absence of the mineral formation and with an inert solid (SiC) strongly indicate that the former acts as a catalyst and not as a heat transfer matrix. Isotopic labeling studies (CD₄ and ¹³CH₄) give evidences that, most probably, methane is involved in the upgrading reactions.     

井下裂解提高稠油油藏蒸汽吞吐采收率

开展了井下裂解就地改质稠油,提高稠油油藏蒸汽吞吐采收率的室内模拟实验和矿场应用试验。研究表明,油藏矿物可催化稠油水热裂解反应,其中黏土矿物的催化效果优于其他矿物,可使稠油黏度降低30%以上,黏土矿物含量越高,越有利于水热裂解反应;注入催化剂硫酸镍和供氢剂四氢萘溶液段塞后,蒸汽吞吐最终采收率大幅度提高,比单纯蒸汽吞吐提高8.8%,产出油降黏率增加51.7%,饱和烃、芳香烃含量分别增加38.0 mg/g 和26.3 mg/g,胶质、沥青质含量分别降低41.9 mg/g 和41.1 mg/g. 矿场试验结果表明,井下裂解就地改质稠油技术可延长蒸汽吞吐周期生产时间、提高日产油量、提高油汽比和回采水率,较大程度地改善蒸汽吞吐开发效果。     

稠油注蒸汽层内水热裂解降黏实验研究

在静态和动态条件下考察了油溶性有机铁盐类催化剂XAGD-2在200℃温度下催化孤东稠油水热裂解反应的效果.静态反应在高压釜中进行,加水量为稠油质量的30%,催化剂加量0.05%～0.8%,时间24小时.催化剂加量0.3%时,静态水热裂解稠油50℃黏度(原始值25.3 Pa·s)降低75.6%;H含量增大,C、O、N含量减少,S含量显著减少;与不加催化剂的实验结果相比,胶质、沥青质进一步减少,饱和烃、芳香烃进一步增多.在模拟蒸汽吞吐过程的饱和稠油填砂管水热裂解实验中,注汽后放置12小时回采,随吞吐轮次增加(1～5轮次),单轮次采收率由3.70%降至0.64%(总计9.43%),采出稠油降黏率由47.7%降至32.4%;蒸汽吞吐前先注入0.3 PV 10g/L的催化剂溶液(折合催化剂用量0.3%),单轮次采收率由第一轮次的8.50%降至第五轮次的0.66%(总计17.87%),第一轮次降黏率76.3%,第二轮次升至87.6%,逐渐降至第五轮次的74.4%.讨论了稠油改质、降黏、提高采收率的机理.     

特重原油油藏微生物采油试验

辽河油田冷43块油藏所产原油含胶质沥青质37％－42％，含蜡5％，粘度9．6－43Pa.s(50℃），密度．960－0．975g/cm^3,已出了国外某些标准规定的微生物采油适应范围，用优选的适应温度范围为40－60℃的两种菌假单胞菌（Pseudomonas sp.)LH－18和短杆菌（Brevibacterium sp.)LH－21的等量混合物，培养基，分别与该区块5口油井所产原油在48℃摇床发酵48小时，使原油粘度降低26％－65％，发酵液表面张力下降10％－19％，pH值由中性变为弱酸性，表明在原油发酵过程中有表现活性物质和酸生成，在该区块蒸汽吞效果很差的同层位5口井的近井地带注入营养液和混合菌液，共7井次，单井一次注入菌液0．5－1．2t，注入后采用机械抽油，5口井中有3口井既增产油又减产水，1口井（间开井）连续生产，这4口特重油井单井微生物吞吐试验获得成功，另1口井产液量和产水量大幅度上升，增产油量极微，同一层位的5口井微生物采油效果相差很大，特别是微生物疏通出水层或通道，其原因有待研究。     

稠油变轻油改质工艺的实现

Ivanhoe能源公司特有的稠油变轻油(HTL)改质技术可经济有效地处理油田稠油,提供稳定的、性能有极大改进的合成油品及其副产品,这些副产品能生产蒸汽和发电.分析显示,稠油改质能降低成本,减少天然气和稀释剂用量,缩小稠油与轻油间的价格差异.与现有的竞争技术相比,HTL改质技术的规模小,资金投入少.CDF运行分析显示,HTL技术能改质大量的稠油产品,同时能大幅度降低或消除大多数的杂质.其产品通常能满足输油管线的要求,而不需要进一步处理.CDF运行分析证明了90多次试验中数据的有效性.CDF运行结果包括:设备运行数据、原料和合成产品的性质.     

塔河原油轻质化脱碳组合工艺的研究

塔河原油属于含硫中间基原油,酸值(KOH)达到2.46 mg/g,常减压装置难以获得较高收率的轻馏分油。针对塔河原油的特点,提出常压闪蒸-溶剂脱沥青轻质化脱碳组合工艺,以期避免石油酸高温腐蚀问题及常压渣油催化裂化加工的重金属含量高、残炭量高的问题。试验结果表明,适宜的常压闪蒸温度为260℃;适宜的溶剂脱沥青工艺条件为:异戊烷为溶剂、抽提塔塔顶温度175℃、压力3.7 MPa、溶剂与渣油的体积比5,在适宜的条件下,脱沥青油收率为75.2%,脱沥青油能满足催化裂化装置进料的要求,脱油沥青可作为沥青混合料添加剂;塔河原油常压闪蒸-溶剂脱沥青轻质化脱碳组合工艺的总液体收率为78.8%。     

浅薄层超稠油油藏蒸汽吞吐后开发方式实验

应用三维相似准则设计并建立了高温高压注蒸汽三维实验模型,对影响注蒸汽采油过程的重要油藏参数进行了比例模化,研究了3种不同井网的蒸汽吞吐后注蒸汽采油接替开发方式。实验结果表明,与直井汽驱和水平井注汽直井采油相比,直井注汽水平井采油方式高产期较长,采油速率高,实验采出程度可达到70%. 对于油层厚度为10~15 m的浅层超稠油油藏吞吐后期,直井注汽水平井采油是可选的接替开发方式。