辽河稠油水热裂解催化及化学强化降黏研究

为确保稠油就地水热裂解降黏技术更好地实施,选取辽河油田齐40、齐108和杜32区块为研究目标,以油藏矿物、硫酸镍、环烷酸镍和甲酸供氢剂为催化体系,开展了对油藏矿物地质催化性能及其与外加化学剂协同催化作用的实验研究。实验结果表明,油藏矿物可催化稠油水热裂解反应,并可与催化剂协同催化稠油水热裂解。矿物组成不同,其协同效果不同。油砂矿物存在时,环烷酸镍与硫酸镍结合使用后的催化效果更强,并可节省环烷酸镍用量。甲酸供氢剂的加入可进一步强化稠油水热裂解反应。     

稠油沥青质水热裂解供氢催化及地质协同作用研究

探讨了辽河稠油中沥青质在注蒸汽热采条件下供氢催化水热裂解反应行为,以及油藏矿物对沥青质水热裂解的强化作用,结果表明,油藏矿物与硫酸镍、甲酸供氢剂可协同催化沥青质水热裂解反应,最终可使沥青质降解率达到49.2%;供氢催化反应前后稠油中沥青质红外谱图说明稠油中沥青质在供氢催化改质降粘反应时所发生的化学结构的变化,反映了沥青质在反应过程中经历了侧链断裂、环烷脱氢芳构化以及芳香结构进一步缩合等反应;对沥青质水热裂解反应产物中轻组分进行气相色谱全烃分析,证实了在注蒸汽热采条件下沥青质可以实现部分催化降解。     

化学剂强化稠油水热裂解降黏研究进展

介绍了稠油水热裂解反应及其机理。基于反应机理讨论了化学剂对稠油水热裂解降黏的强化作用，并从催化剂、供氢体、助剂等方面综述了国内外关于用化学剂强化稠油水热裂解降黏的研究情况。指出了用化学剂强化稠油水热裂解降黏的研究方向:以具体油藏矿物和稠油为基础，研发价格低、活性高、选择性高、反应条件宽的稠油水热裂解反应催化剂；寻找供氢效果好、来源广、可工业化应用的供氢体；优选合适的助剂，如表面活性剂，发挥乳化降黏等协同作用；与油藏堵水调剖技术相结合，充分发挥外加化学剂的作用。     

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。     

地质催化稠油水热裂解反应可行性研究

基于油藏矿物的地质催化概念引入到稠油水热裂解开采技术中，开展了地质催化稠油水热裂解室内实验。结果表明，油藏矿物的加入使油样降粘率从10．6％增加到23．4％，降粘率增加了1倍以上。通过对矿物催化机理进行分析，指出以油藏矿物为催化剂的地质催化稠油水热裂解反应具有可行性。     

稠油水热裂解反应催化剂适应性研究

以辽河油田的稠油为原料,环烷酸钴、环烷酸镍、柠檬酸钴或柠檬酸镍为催化剂,研究了稠油水热裂解反应催化剂在地层中的适应性。结果表明,催化剂与地层水的配伍性良好,不会对地层造成伤害。以柠檬酸钴为催化剂,稠油催化改质的反应条件为:温度240℃,时间24 h,稠油100 g,地层水30 g,催化剂摩尔浓度9×10-3mol/L;在此条件下,稠油降黏率最高(达到66.82%)。外加催化剂与油藏矿物具有协同效应,催化剂的加入能够强化矿物催化的稠油水热裂解反应。     

水热裂解开采稠油技术

水热裂解降粘开采稠油技术，是在注入蒸汽的条件下，借助于稠油与蒸汽之间发生的化学反应，降低稠油的粘度。从而达到井下降粘开采稠油的目的。从水热裂解反应、催化水热裂解反应、水热裂解反应影响因素、开采技术的可行性以及催化水热裂解反应机理等方面介绍了稠油水热裂解开采技术的研究进展，发现反应时间、反应温度、催化剂、催化剂加量、油层矿物等都影响稠油水热裂解反应；稠油水热裂解开采技术在理论上、油层催化裂化和催化剂选择的广泛性上都是可行的。对该技术的发展进行了探讨，认为水热裂解开采稠油技术具有广泛的发展前景，是未来开采稠油油藏的主要技术之一，指出当前水热裂解开采稠油技术的主要研究方向是研究高温水的特性及其作用以及合适的催化剂．并且设计合理的现场实施技术和工艺。     

稠油井下改质降黏开采中高效催化剂的研究与应用

 研究了油溶性水热裂解催化剂XAGD-2对稠油黏度、组成和平均分子量的影响。结果表明,该催化剂将过渡金属离子置于有机酸骨架上,具有油溶性,实现了均相催化,且合成方法简单,成本低廉,稳定性良好,催化效率高,使用温度范围广。在反应温度在200℃,反应时间为24 h,催化剂XAGD-2及供氢剂加入量分别为0.3% (wt)和0.1% (wt)时,可使胜利稠油降粘80%以上。稠油经处理后,其饱和烃、芳香烃质量分数增加, 胶质和沥青质质量分数明显下降,从而导致稠油的黏度降低,平均分子量减小。胜利油田现场应用证明,油溶性催化剂体系XAGD-2可有效改善热采稠油油藏吞吐开发效果,实现井下催化降黏,提高原油产量。     

双功能金属纳米晶/水合肼体系催化稠油原位裂解加氢降黏改质

催化裂解加氢技术在高温条件下使稠油大分子催化裂解,并通过加氢提高产物的氢/碳比,从而降低稠油黏度,提高产物轻质化程度。采用液相还原法制备了Ni、Pd及Ni-Pd合金纳米晶催化剂,并采用水合肼(N2H4·H2O)作为供氢剂,对南堡油田稠油进行催化裂解加氢降黏研究。利用永磁旋转搅拌高压釜模拟地层条件,通过正交实验确定了最佳反应条件并利用HSC Chemistry软件分析了供氢剂的热力学性质,在最佳反应条件下进行对比实验。结果表明：金属纳米晶可促进稠油大分子裂解并使供氢剂分解释氢,其中钯纳米晶/水合肼体系对稠油的降黏效果最好。与原油样品相比,改质后油样重质组分质量分数减少8.34百分点,降黏率达到91.3%。根据文献对稠油黏度降低的可能机理进行了简要分析。改质后的稠油黏度显著降低,可为稠油有效开采提高采收率提供理论参考。     

稠油的甲酸供氢催化水热裂解改质实验研究

在0.3升高温高压反应釜中,以甲酸为供氢体、以油溶性有机镍盐为催化剂,研究了辽河稠油的水热裂解反应,考察了水热裂解前后稠油的黏度、族组成及硫含量变化.所用催化剂为绿色黏稠液体,nD(25℃)=1.4737,由环烷酸和硫酸镍制成,介绍了制备方法.所用稠油黏度的温敏性强,50℃、44.11/s黏度为3716 mPa·s.水热裂解反应条件如下:油水质量比4∶1,催化剂加量以稠油质量计为0.1%,反应温度280℃,时间24 h,初始充氮压力8.1MPa.催化水热裂解的降黏率为64.69%,使饱和烃、芳香烃由24.32%、36.89%增至26.12%、38.08%,使胶质、沥青质及硫含量由30.27%、8.52%及0.5650%减至28.27%、7.53%及0.3365%;加入1%～7%甲酸使降黏率增至69.16%～87.02%,使饱和烃、芳香烃增至27.73%～31.12%、39.68%～41.26%,使胶质、沥青质及硫含量减至26.29%～24.12%、6.66%～3.50%及0.3095%～0.0742%.红外光谱分析结果表明,稠油组分在供氢催化水热裂解中发生了脱羧反应且芳环数减少.讨论了甲酸作为供氢体在稠油催化水热裂解中的作用及其机理.图4表2参8.     

稠油水热催化改质降黏催化剂研究进展

稠油水热催化改质降黏开采技术是一项极具潜力的稠油开采新技术。在介绍稠油水热催化改质降黏开采重要性和必要性的基础上,综述了稠油水热催化改质降黏催化剂的研究进展,并对稠油水热催化改质降黏方法和催化剂的发展趋势进行了分析。稠油水热催化改质降黏催化剂的发展方向是开发高活性的催化剂体系,使稠油在更为温和条件下即能发生水热催化改质反应;将水热催化剂与其它降黏方法配合使用,开发复合型、集成型降黏工艺,发挥多种降黏手段的协同作用。     

稠油水热裂解催化剂的研制及效果测定

高温水环境条件下发生的稠油水热裂解反应可使稠油重质组分明显降解,改善油品并降低黏度。气溶、油溶、水溶型镍催化剂均可在高温下明显催化稠油的水热裂解反应,降低稠油黏度,与无催化剂时相比,生成气体量分别增加49%、41%和21%。气溶、油溶、水溶型镍催化剂复配后(最佳质量比1∶1∶2),可使稠油采收率增加至8.5%,并使多孔介质中油样的黏度和平均相对分子质量分别下降89.6%、23%,胶质沥青质含量明显降低。先导性现场试验表明:每口井的试验周期稠油产量比上周期增加了81.2～226.1 t(未考虑周期递减率);开井生产30 d后,胶质沥青质减少,饱和烃与芳香烃增加,采出稠油的250℃馏分中轻组分明显增加。     

Clean aquathermolysis of heavy oil catalyzed by Fe(III) complex at relatively low temperature

In order to develop a clean catalyst for aquathermolysis of heavy oil at relatively low temperature, a series of water-soluble Fe(III) complexes were prepared as the catalysts for the catalytic aquathermolysis of heavy oil. Under the optimized condition, the adding amount of Fe-3 (a complex of Fe(III) and citrate) is 0.1%, the reaction temperature is 180°C, and the reaction time is 24 h, the heavy oil viscosity reduction ratio reaches to 80.1% (40°C). Results of the composition analysis show that the contents of resin and asphaltene decrease and the saturated hydrocarbon and aromatic increase. GC analysis shows that the light components increase remarkably after the aquathermolysis.     

Ethanol enhanced aquathermolysis of heavy oil catalyzed by a simple Co(II) complex at low temperature

Co(II) coordination complex was synthesized, characterized, and then used in aquathermolysis of heavy oil as catalyst at relatively low temperature, 180°C. The effects of water amount, catalyst concentration, ethanol amount on aquathermolysis were investigated in this work. The crude oil before and after aquathermolysis was fully characterized, and the mechanism of viscosity reduction was discussed at last. The results show that heavy oil can undergo aquathermolysis in the presence of water and the Co(II) complex at low temperature. Furthermore, it was found that ethanol can enhance the catalytic aquathermolysis. Besides, the catalytic aquathermolysis could not only decrease the viscosity of heavy oil, but also remove some heteroatoms, finally make the flow properties better and the quality upgraded. The experimental results prove that the combination of catalyst and ethanol has a synergetic effect, which contributes to the great reduction of viscosity and improvement of heavy oil quality.