水包稠油乳状液中孤岛稠油组分间相互作用初探

 研究了孤岛稠油脱沥青质油、胶质、沥青质及胶质与沥青质混合物对水包稠油乳状液界面性质的影响。结果表明，具有高芳碳率、低烷基碳率、高芳香环缩合程度的沥青质组分界面活性较高。在水包稠油乳状液形成过程中，芳香分的存在有利于以稠合芳香环系为核心的胶质粒子的溶解，促进胶质单元结构在油滴表面的吸附，使脱沥青质油的界面活性高于胶质。胶质对沥青质有很好的分散作用，使沥青质在油相中溶解度增加，沥青质分子以较小的缔合体或以自由分子状态存在，沥青质分子中所有极性基团较易到达表面上，使油水界面张力降低。稠油组分与阴离子乳化剂LAS存在正的协同作用，与非离子乳化剂OP-10存在负的协同作用。稠油各组分共同与乳化剂作用形成稳定的水包稠油乳状液。     

水热催化裂解对超稠油组成的影响

在稠油热采中,不但稠油物理性质发生变化,而且会发生水热裂解化学反应。为使裂解反应更有利于降低稠油粘度,达到提高稠油开采率的目的,选取了7种金属氯化物或有机络合物在200℃和240℃下对南阳稠油进行催化裂解反应,测试反应产物的粘度、族组成和碳数分布以评价催化剂的催化性能。实验结果表明,所选金属化合物都有不同程度的催化作用,200℃下CA3(Fe3+)具有较好的催化裂解性能,当化合物质量分数在0.2%时,产物相似文献   

胜利稠油水热裂解过程中沥青质结构特征的变化分析

为了阐明在双亲性催化剂的条件下,在250 ℃和280 ℃下稠油水热裂解反应对稠油沥青质分子结构及稠 油黏度的影响,以胜利稠油为研究对象,使用C₁₂BSNi为催化剂,通过使用FT-IR 和1HNMR等手段分析水热裂解 反应前后沥青质分子结构的变化。研究结果表明,稠油在250 ℃下发生水热裂解反应后,黏度大幅降低,降黏率 可达到60.4%,但随着反应温度升高到280 ℃时,反应后的降黏率降至53.8%。随水热裂解反应温度从250 ℃升 高到280 ℃,稠油沥青质分子平均侧链长度逐渐减小,然而芳香度不断增加,芳环数量增多,说明沥青质分子发 生了自由基缩合反应,沥青质平均分子结构变大,导致降黏率相对减小;此外,沥青质分子在反应过程中发生一 系列的断键反应,导致其空间位阻减小,且沥青质分子单元片层越小越容易发生堆积。通过SEM观察到,随温 度升高,沥青质的孔道逐渐变大并且更加密集,但表面聚集颗粒变大。本文研究对稠油水热裂解反应操作条件 的优化有重要的指导意义。     

超稠油水热催化裂解反应前后性质变化

为了更好地应用水热催化裂解技术对稠油进行开采,明确稠油性质变化的本质,对胜利油田超稠油进行微乳液纳米镍催化降黏剂水热催化裂解实验研究。实验结果表明,水热催化裂解反应后,稠油黏度大幅度降低,稠油中胶质、沥青质的含量下降,硫含量大幅降低,氮含量略减少。稠油氢碳原子比增加,平均分子质量减小。族组分中沥青质的平均分子质量减小幅度最大,说明沥青质裂解对稠油黏度的降低和平均分子质量的减小起到了关键作用。该研究为日后稠油水热催化裂解降黏技术的推广提供了技术参考。     

渣油加氢转化过程中沥青质结构单元的变化

以不同沥青质含量的渣油为原料,研究了加氢反应前后沥青质结构单元的变化,并对沥青质结构单元进行初步模拟.结果表明,加氢后沥青质结构单元的平均相对分子质量增大,H/C原子比减小;硫含量降低,氮含量增加;芳碳分率增大,芳香环系周边氢取代率σ及芳香环系缩合度参数HAU/CA减小;HA增加,Hα、HβHγ减少;沥青质结构单元的取代芳碳分率减少,质子芳碳分率增加,表明加氢反应后沥青质的缩合度增大,发生了明显的脱烷基反应.随原料沥青质含量的增加,加氢后沥青质结构单元的环烷环数和芳香环数均逐渐增加,尤其是芳香环数,甚至会大于原生沥青质.加氢过程中沥青质主要以单元薄片为基本单元参与反应.     

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。     

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.     

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     

特超稠油黏度的影响因素研究

为推动稠油降黏技术的发展,获得稠油黏度的控制因素,以塔河、轮古油田的15 个稠油样为研究对象,考察了稠油的黏温关系,进行了饱和分、芳香分、胶质、沥青质（SARA）四组分分离和元素组成分析并将其与黏度进行关联分析,研究了水热催化裂解法对稠油的降黏作用效果。研究结果表明,稠油中存在结构黏度,黏温关系较好地符合Arrhenius 方程。稠油黏度与组成有关,随稠油中饱和分、芳香分、胶质含量增加,稠油黏度降低;随沥青质含量增多,稠油黏度呈近似指数关系升高;随胶体稳定性参数（胶质/沥青质量比）增大,稠油黏度降低并呈近似指数关系;稠油黏度与N、Ni 含量正相关,与S、V含量关系不明显;氢碳原子比越小、芳碳率越高,稠油黏度越大。对LG-01 稠油进行水热裂解降黏实验结果表明,反应后油样的黏度变化与组成变化相对应,在80℃的黏度由反应前的34965 mPa·s 变为12165～295858 mPa·s,水热反应后对应的沥青质含量为21.50%～29.22%,胶体稳定性参数为1.19～0.63,氢碳原子比依次降低,杂原子S、N含量依次增加。图12 表3参16     

催化降粘剂作用下河南稠油族组成变化研究

通过棒色谱、气相色谱、红外光谱等分析方法,对反应前后河南稠油族组成及其结构进行了测试,研究了水热催化裂解降粘剂作用下稠油的性能变化,实验表明稠油在水热裂解催化降粘剂作用下重质组分发生加氢裂解反应,胶质、沥青质减少,饱和烃、芳烃等轻质组分增加明显,稠油物性明显改善,为稠油催化降粘开采提供了依据。     

地下水热催化裂化降粘开采稠油新技术研究

针对辽河油田的3种稠油,筛选陋一种合适的水热裂解催化剂（过渡金属盐）,确定了水热裂解的最佳条件,在0．2％该催化剂顾在下,3种稠油样在240℃经水热裂解反应24h后,50℃粘度分别下降89．9％－77．7％,饱和烃和芳香烃含量大幅上升,胶质,沥青质含量下降,烃碳数分布移向低碳数方向,产生大量气体和少量固体,在辽河油田曙光采油3口蒸汽吞吐井进行的地下稠油催化剂水热裂解降粘开采现场试验获得成功,采出的稠油粘度大同度降低。     

轮古稠油催化水热裂解采油体系研究

以轮古稠油为原料,在高压反应釜内模拟油田地层条件,筛选了较合适的水热裂解催化剂,探讨了各反应条件对催化反应的影响。在油溶性钼为催化剂的情况下,稠油经水热裂解反应后,油样的降黏率为27%,饱和分和芳香分含量分别增加了2.69%和1.97%,胶质、沥青质含量分别减少了3.54%和3.21%,饱和分、芳香分、胶质、沥青质的平均相对分子质量分别降低了15.45%、12.20%、11.74%和9.35%,因而油品的质量和品位有相当程度的改善。四氢萘供氢剂与硫酸镍催化剂复配使用对超稠油水热裂解有协同效应。表面活性剂可以进一步增强催化剂在稠油中的分散度,有利于反应充分地进行。     

超声波处理对渣油物性的影响

以四种不同来源和属性的渣油为原料,研究了超声波处理前后渣油基本物性和结构参数的变化,并对超声波处理前后渣油的加氢效果进行了对比研究 。结果表明：经超声处理后渣油的平均相对分子质量减小,粘度降低,密度基本不变;SARA四组分中,饱和分、芳香分和沥青质含量均减小,胶质的含量增加,胶质和沥青质的总含量增加;沥青质含量越高,经超声处理后胶质增加量越多,饱和分减少量越小,芳香分减少越大。超声波处理使渣油的平均分子总碳数C、芳环上的碳数CA、总环数RT、芳环数RA、环烷环数RN均减小,重油特征化参数KH增大,超声波处理改变了渣油的平均结构。沥青质含量和结构的变化是超声波处理引起渣油物性变化的最主要原因。     

反应时间对加氢残渣油四组分含量和结构的影响

以沙特轻质原油减压渣油（ALVR）为原料,采用高压釜考察了不同反应时间下加氢反应后残渣油的四组分含量及其结构组成变化。结果表明,与未加氢渣油相比,加氢残渣油中的饱和分含量大幅度增加,而芳香分、胶质和沥青质的含量均降低,四组分的H/C原子比和平均相对分子质量均降低,芳碳分率升高。加氢残渣油的四组分含量随反应时间的增加均呈规律性变化。随着加氢反应时间的增加,四组分的H/C原子比和平均相对分子质量降低,芳香分、胶质和沥青质的芳碳分率增加,胶质和沥青质的总环数和芳环数均降低。渣油加氢反应过程中,其四组分均发生了明显的氢解和脱烷基反应,胶质和沥青质结构单元间的各种桥键可发生明显的断裂,导致其结构单元数减少。不同来源和属性的渣油加氢反应后各组分的结构变化有一定区别。     

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。     

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。     

渤海稠油催化改质降黏实验*

为了探索海上稠油的热催化改质降黏技术的可行性,解决海上稠油的举升和集输问题,针对渤海西部某油田的稠油分析了稠油黏度与族组分关系,选择了PAS、FAS两种阴离子和Zn~(2+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)、Fe~(3+)和Ni~(2+)5种阳离子组合共10种催化剂,进行催化改质降黏实验,对比了催化改质前后族组分的变化。研究结果表明:对于该渤海稠油来说,饱和烃和芳香烃含量越高黏度越低,饱和烃对稠油黏度影响明显大于芳香烃,胶质、沥青质含量越高,其黏度越大,沥青质对于该渤海稠油黏度影响略大于胶质,但由于稠油中胶质含量远大于沥青质含量,因此降低胶质含量是该渤海稠油催化改质的必然选择。PAS-Ni的催化降黏效果最好,可以使该渤海稠油黏度从2167 m Pa·s降至566 mPa·s,降黏率为73.88%,PAS-Fe的改质效果次之,稠油黏度降至716 mPa·s,降黏率为66.96%。改质后稠油四组分分析结果表明,催化改质反应主要降低了胶质含量,增加了饱和分和芳香分含量,沥青质含量有小幅度增加。图4表2参13     

稠油油藏胶质沥青质分散技术

为解决稠油开采过程中胶质沥青质析出堵塞储层的问题,进行了稠油油藏胶质沥青质分散解堵技术研究,研制成功了稠油油藏胶质沥青质分散解堵剂.该分散剂具有极强的溶解、分散稠油中的胶质沥青质及杂环芳烃能力和抗凝固防沉降能力,在10℃低温下系统仍不会分层.注汽过程中能防止胶质沥青质沉积,疏通液体流动通道,大幅度降低注汽压力;同时可有效降低稠油黏度,提高原油在低温下的流动性,改善稠油、超稠油在井筒的举升能力及地面的集输效果.     

塔河渣油中沥青质临氢裂解性质及其钒分布研究

以塔河渣油中沥青质为研究对象,进行元素组成、红外光谱、热重和1 H-NMR等分析,考察了温度、氢初压、供氢溶剂加入量、压力、芳香分和胶质等因素对沥青质临氢裂解性质影响及钒分布。结果表明:当反应温度高于430℃时,沥青质裂解产生的大分子自由基由于供氢能力不足而得不到稳定,导致缩聚反应加剧;提高溶油比与氢初压,均能促进沥青质的裂解,抑制其缩合反应。在反应温度430℃、供氢溶剂四氢萘与反应物质量比2.0、氢初压4.0MPa条件下,沥青质的裂解率和甲苯不溶物产率分别为55.69%和41.69%,钒在甲苯不溶物中的分布比例为98.92%。在该条件下,当芳香分和胶质占反应物的50%时,沥青质反应的甲苯不溶物生成率与沥青质单独加氢裂解时相比,分别降低8.31和5.55百分点,且钒在甲苯不溶物中的分布比例降幅小于5%。     

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%.