重质油胶体聚集结构的耗散粒子动力学模拟

重质油是以沥青质为胶核分散于饱和油分中形成的极其复杂的胶体体系.本文采用耗散粒子动力学(DPD)方法研究重质油的胶体结构及其影响因素.根据重质油各组分的分子结构特征,构建了描述重质油组分的粗粒化模型化合物.模拟结果表明,本文构建的粗粒化模型能很好地反映重质油的胶体聚集结构.沥青质分子结构对胶体聚集结构有序性有显著影响,较高稠合程度的芳香环结构将使胶束结构有较高的有序性,烷基侧链则表现出分散作用.重质油中的胶质具有胶溶作用,胶质与沥青质的浓度比存在一个极限,当小于这个极限时,重质油将出现聚沉.     

纳米Ni催化剂在超稠油水热裂解降黏中的应用研究

采用甲基环己烷水正辛醇AEO9形成的微乳液体系制备纳米金属Ni催化剂，并利用该催化剂催化辽河超稠油的水热裂解反应。研究结果表明， 280℃时纳米金属Ni能够促进超稠油的水热裂解反应。与原超稠油相比，反应后样品的硫质量分数由0.45%降到0.23%，胶质、沥青质质量分数分别降低了15.83%、15.33%；GC-MS分析结果表明，甲基环己烷在改质过程中能够脱氢生成甲苯；C、H元素分析结果表明，反应后样品中胶质、沥青质的H/C原子比增加，说明从甲基环己烷上脱下的氢能够转移到超稠油中。表面活性剂AEO9、水和油，在改质结束后的降温过程中，形成了稳定的油包水型乳液，起到乳化降黏作用；而添加的甲基环己烷、正辛醇均能起到稀释降黏作用；在上述降黏作用的协同影响下，反应后样品50℃时的黏度由原来的139800mPa·s降至2400mPa·s，由此表明，纳米Ni催化剂对辽河超稠油水热裂解降黏的催化效果显著。     

大港常压渣油临氮与临氢热反应过程中胶体稳定性变化研究

对比了大港常压渣油临氮和临氢热反应过程中的胶体稳定性变化。结果表明,随着反应时间的延长,在热反应生焦诱导期内,渣油样品的胶体稳定性迅速下降;开始生焦后,胶体稳定性缓慢下降。从组分组成和组分性质角度,对大港常压渣油样品在热反应过程中胶体稳定性变化原因进行了分析。结果表明,随着反应时间的延长,沥青质含量先上升、后下降,在生焦诱导期结束时达到最大值,与体系胶体稳定性的变化特征相一致。随着热反应的进行,饱和分和轻芳烃组分的含量在上升,重芳烃、轻胶质、中胶质、重胶质含量下降,临氮热反应过程中轻胶质、中胶质、重胶质含量的下降更为显著。对渣油样品各组分的数均相对分子质量和平均偶极矩进行了研究。结果表明,随着热反应的进行,轻、中、重胶质组分的数均相对分子质量和平均偶极矩呈下降趋势,而沥青质的数均相对分子质量和偶极矩先增大后减小,从而使沥青质和胶质的分子性质差别先增加后减小,与体系胶体稳定性的变化趋势一致;同时沥青质的偶极矩变化表明,强极性的沥青质优先聚集生焦、临氢热反应过程中,氢与催化剂的作用有助于抑制沥青质分子量增大和极性增强,从而有助于抑制生焦。     

沥青质含量对渣油加氢转化残渣油收率和性质的影响

以塔河常渣脱沥青油掺兑不同含量的沥青质为原料,于高压釜反应器内进行加氢转化反应实验,考察沥青质含量对渣油加氢转化残渣油收率和性质的影响。研究结果表明,随原料中沥青质含量的增加,加氢残渣油的收率逐渐降低,加氢残渣油中的沥青质和焦炭产量之和与原料中沥青质含量的比值逐渐减小,在实验选定的条件下,高沥青质含量时沥青质更倾向于发生氢解反应生成小分子组分。与原料相比,反应后所得>350 ℃残渣油的平均相对分子质量、H/C摩尔比减小,密度增大,硫含量降低,氮含量增加,饱和分和沥青质含量增加,芳香分及胶质含量降低。随渣油中沥青质含量的增加,硫、氮脱除率先增加后降低。     

委内瑞拉减压渣油供氢热转化基础研究

在热反应装置上考察了委内瑞拉合成原油减压渣油的供氢热转化与常规减黏裂化两种过程,利用显微镜观察了这两种反应体系的相态变化规律,研究了两种生成油的安定性并对两种残渣油的四组分组成进行了分析。结果表明,在反应温度为425℃时,随着反应时间的延长,采用显微镜能够清晰观察到无定型小体形成、长大及聚集的相态变化历程,两种过程残渣油的胶质与沥青质含量均呈下降趋势;相比常规减黏裂化,供氢热转化过程中供氢剂能够抑制无定型小体的长大、延缓相分离、抑制焦的形成、改善生成油安定性。     

渣油重组分沥青质结构分析及其对临氢热反应过程生焦的影响

以塔河常压渣油(THAR)为原料,正己烷为溶剂分离获得重组分C6-沥青质及其脱沥青油,并将所得沥青质回调至脱沥青油中配制成不同沥青质含量的渣油,以此为原料进行了高压釜临氢热反应实验。首先利用元素分析、1H-NM R及13CNM R、GPC分子量测定、FT-IR、XRD及SEM对沥青质的分子结构参数、官能团、晶体结构及表面形貌进行了分析研究。结果表明,该沥青质芳环侧链中长链部分较少且支链化程度较高,并以甲基、乙基、丙基结构为主,其芳香度fA高达0.57,芳环缩合程度及芳香片层结构较大,且芳香环系同时存在迫位缩合和渺位缩合的结构,已经形成连接致密的高芳香度结构。鉴于沥青质结构的复杂性,考察了其含量对临氢热反应过程的影响,结果表明,随着沥青质含量的增加,渣油的转化率逐渐增加,当沥青质含量超过5.12%时,其转化率的增加以快速生成焦炭为代价。另外,渣油中长链脂碳含量f3C与轻质油收率存在一定规律性,即随着f3C增加,轻质油收率先增加后趋于平缓,而残炭值、芳香度fA与焦炭收率表现出良好的线性关系。     

煤沥青橡胶改质筑路油老化过程中族组成与性质变化

实验室与户外跟踪老化研究发现 ,道路沥青在使用过程中的质量蜕变主要是由于氧化作用[1,2 ]使得道路沥青中沥青质含量增加 ,改变了沥青中分散相与连续相的比例 ,致使沥青的性质发生变化 ,如软化点升高、针入度降低以及粘度增加等[3,4]。上述研究所取得的成果主要是以石油为原料的道路沥青 ,对以煤沥青为原料开发的改质筑路油研究较少。本文在成功开发煤沥青改质筑路油工艺的基础上 ,研究了改质筑路油热老化过程中族组成与性质的变化 ,由此提出煤沥青改质筑路油高温热老化过程中性质变化的主要原因。1　实验部分1 1　原料　试验所用原料为实…     

大庆减压渣油热转化前后镍分布的研究

大庆减压渣油在高压釜中 4 0 5℃、1h条件下进行热转化反应 ,对原料及热转化后尾油 (>5 0 0℃ )用正戊烷沉淀沥青质 ,再用含水 5 % (质量分数 )的氧化铝为吸附剂的色谱法将大庆减压渣油分离为六个组分 ,然后用硅胶色谱法对每个组分中的镍卟啉进行富集 ,并根据可见光谱加以测定。用原子吸收法测定了原料减压渣油、尾油及各组分的镍含量。研究结果表明 ,大庆减压渣油经过热转化后有近 5 0 %的渣油转化为气体和馏分油 ,并有少量的焦炭生成。大庆减压渣油无戊烷沥青质 ,其中的Ni主要集中在中胶、重胶及n C5沥青质中。在热转化尾油中 ,大部分的镍集中在中胶、重胶及戊烷沥青质中 ,卟啉镍主要集中在多环芳烃和轻胶质中 ,非卟啉镍主要集中在中胶、重胶和戊烷沥青质中。热转化对镍起到了脱除作用     

新型沥青质分散剂的合成及性能评价

针对顺北油田井筒举升过程中,随温度逐步降低,沥青质及蜡质颗粒逐渐聚集、沉淀析出的问题,以顺丁烯二酸酐和二乙醇胺为原料,采用“伪一锅法”合成了端羟基超支化不饱和聚酰胺-胺,并对其末端活性基团进行改性,合成了一种新型超支化表面活性剂(HMPS)。采用红外光谱、核磁、差热-热重、元素分析及凝胶渗透色谱对产物结构进行了表征。将HMPS与重芳烃油、异戊醇按一定比例配制成沥青分散剂,该分散剂对顺北油田井筒取样沥青具有良好的溶解分散性,在50、 70和90 ℃条件下,10 g沥青质分散剂对2 g沥青的溶解率依次为85%、 99%和100%。      

煤焦油的改质研究

以煤焦油为原料，通过在300℃空气氧化120min-480min和在430℃氮气热缩聚50min-270min，制备了一系列具有相近软化点的煤焦油沥青。原料煤焦油和改质沥青的化学结构通过了NMR、FT－IR、元素分析、软化点、族组成和偏光光学进行分析。在1．6MPa、480℃下将改质煤焦油沥青进行焦化，考察了焦收率和光学组织结构变化。结果表明空气氧化和氮气热缩聚可提高煤焦油沥青软化点、甲苯不溶物含量和焦收率，与氮气热缩聚沥青相比，相近软化点的空气氧化沥青具有较高的焦收率和O／C原子比。空气氧化煤焦油沥青成焦后各向异性光学结构单元尺寸随空气氧化时间增加而逐渐减小，而氮气热缩聚沥青成焦后均生成各向异性广域光学结构。     

Effect of Asphaltenes and Resins on Asphaltene Aggregation Inhibition,Rheological Behaviour and Waterflood Oil-Recovery

This study presents an investigation about the influence of resins and asphaltenes, extracted from two Mexican crude oils (light and heavy oil samples), on the asphaltene aggregation inhibition, rheological behavior, and waterflood oil-recovery. Resins and asphaltenes were characterized by means of elemental analysis, metals analysis by atomic absorption, ¹H and ¹³C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, and electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS) in order to evaluate the effect of their structural parameters on the phenomena studied. Efficiency of the resins fraction as natural inhibitors of asphaltene aggregation was evaluated trough ultraviolet–visible (UV–vis) spectroscopy. Results showed better efficiencies of resins on asphaltene aggregation inhibition at resin/asphaltene (R/A) ratios close to unity and at high temperature. In addition, efficiencies were influenced by structural characteristics of the asphaltene–resin system. Rheological behavior of the heavy crude oil sample was significantly influenced by the presence of asphaltenes and resins. Finally, asphaltenes and resins played an important role on wettability and waterflood oil-recovery.     

超稠油供氢水热裂解改质降黏研究

通过超稠油水热裂解反应前后黏度、沥青质、硫质量分数等性质的变化，研究了超稠油进行水热裂解的主要影响因素及规律。结果表明，超稠油中含有一定量的硫是地层注蒸汽温度下进行水热裂解反应的前提。温度和时间对反应有很大影响。供氢剂中四氢萘对超稠油水热裂解影响最大。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。水热裂解物理模拟实验表明,胜利单家寺油田超稠油通过供氢催化水热裂解降黏率可达70%以上。胶质、沥青质、硫质量分数降低，H/C原子比提高，超稠油得到一定程度的改善。     

原油组分低温氧化机理和反应活性实验研究

分析了原油和原油组分低温氧化的机理,通过实验进行了不同油品低温氧化反应,考察了氧化反应前后原油族组成的变化,并研究了单组分(正十六烷、蜡、蒽、沥青质)在不同温度下的低温氧化速率和反应活性,得出了不同原油组分的低温氧化反应的活化能。结果表明,稠油较轻质油有更好的氧化反应活性,在较低温度下稠油更容易被氧化,原油中不同组分及含量是影响氧化反应活性和氧化反应速率的重要因素,重组分的沥青质和长链烷烃在低温下(70~90℃)氧化活性较高,正十六烷和蒽反应活性较之重组分低。揭示了原油组分低温氧化反应机理以及不同组分氧化反应活性的区别,为油田注空气工艺方案设计提供基础。     

渣油热反应体系中第二液相的形成机制

在渣油热反应体系中，随着热处理时间的延长，用光学显微镜从渣油反应样品中依次观察到了片状／不规则状物理第二液相，少数圆球状化学物理第二液相和大量不规则状化学第二液相。对第二液相相分离点时渣油热反应体系物理化学状态的考察指出：物理第二液相是渣油原始体系中的沥青质胶质重组分混合胶团破坏后，丧失胶质组分保护的原生沥青质组分通过物理聚集过程形成的，其形貌特征源于原生沥青质组分的分形聚集过程和热力学成长过程；在化学物理第二液相相分离点，丧失胶质组分保护的原生沥青质发生分子内桥键和脂肪侧链断裂，形成平面性较高的稠环芳香性分子，它们在适宜的体系流动性条件下经有序聚集成长为具有最低能量构型的球形态；随着反应程度加深，原生沥青质特别是原生胶质的自由基反应经诱导期后速度剧增，导致体系中在短时间内产生大量次生沥青质，它们经由动力学成长形成不规则状化学第二液相。     

1H-NMR评价不同重油缓和热转化过程中的相对供氢能力

以蒽为化学夺氢探针,采用 ¹H-NMR为检测手段测定了三种典型重质渣油及其亚组分在380℃、临氮初压4MPa、反应8 min条件下的可供氢含量,并分析了产物的甲苯不溶物、液体馏程分布以及气体组成。结果表明,本实验条件下的热反应较为缓和,渣油及组分反应前后结构变化不明显,样品体系内部主要发生渣油及组分向夺氢体(蒽)的氢转移反应。¹H-NMR中化学位移在1.4~2.0的H_cβ和2.5~4.7的H_cα含量的变化值与化学探针法测定的实际可供氢量有较好的线性关联,可利用此两段化学位移内的氢含量评价不同重质油品在缓和热改质过程中的相对供氢能力。     

Multivariate Screening Analysis of Water-in-Oil Emulsions in High External Electric Fields as Studied by Means of Dielectric Time Domain Spectroscopy

The effect of crude oil resins with various polar characters on the stability of w/o model emulsions containing asphaltenes is investigated using a mixture design. The resins were extracted using an adsorption-desorption technique. One asphaltene fraction and four different resin fractions from one European crude oil were used. The stabilities are measured using time-domain dielectric spectroscopy in high external electric field. It is found that resins with different polar character have different effects on the emulsion stability. At asphaltene/resin ratios of 1 and 5 : 3 the resins in some cases lead to an emulsion stability higher than that of a similar emulsion stabilized by asphaltenes only, while at low asphaltene/resin ratios ( approximately 1 : 3) the emulsion stability is reduced by the resins. The effect on emulsion stability of combining two different resin fractions depended on the resin types combined as well as the relative amount of resins and asphaltenes. Also, an increase in the stability of some of the emulsions containing resins and asphaltenes for a period of 50-300 min after the emulsification was observed. This time-dependence of emulsion stability is attributed to the mobility of resins at the oil-water interface and the slow buildup of a stabilizing interfacial film consisting of resins and asphaltenes. Copyright 2000 Academic Press.     

Properties of Langmuir Surface and Interfacial Films Built up by Asphaltenes and Resins: Influence of Chemical Demulsifiers

The influence of chemical additives on asphaltene films on water surface and at oil/water interface is studied by means of the Langmuir technique. It was found that some demulsifiers of high molecular weight alter the asphaltene film on water surface in the same way as the resin fraction, i.e., increasing the compressibility of the film which results in a reduced film rigidity. The films that build up at the oil/water interface in model oil systems, containing naturally occurring surfactants, are studied during compression. In this system chemical additives of high molecular weight totally prevent formation of a rigid film at the interface. Adding resins to the bulk phase together with asphaltenes hamper the adsorption of the heavy fraction.     

重度原油注空气低温氧化过程研究(英文)

低温氧化反应对现场燃烧(ISC)技术点火的成功有十分重要的影响.采用高压氧化管,研究了不同温度压力下,新疆克拉玛依重度原油的低温氧化过程.结果表明,温度和压力的变化对低温氧化反应的放热程度、持续时间以及气体产物有明显影响.适合油样低温氧化反应的温度和压力分别为150℃和10MPa.此外,采用纯组分替代原油族组分进行低温氧化实验,研究低温氧化反应对原油族组分(饱和烃、芳香烃、胶质、沥青质)含量的影响.结果表明,原油所含族组分中,芳香烃组分最易被氧化,其含量由氧化前的19.17%减少到12.38%(150℃)和9.51%(250℃).随着低温氧化过程的进行,结构复杂的族组分(胶质、沥青质)的含量明显增加.实验数据对油藏实施注空气技术,以及该技术现场实施条件的确定有十分重要的指导意义.