双亲催化剂作用超稠油水热裂解降黏机理研究

合成双亲催化剂,200℃与超稠油反应后,降黏率达96.26%。通过气相色谱仪、元素分析仪、分子量测定仪、红外光谱仪及核磁共振波谱仪对反应前后稠油的物化性质进行分析。结果表明,反应后稠油胶质与沥青质含量减小,稠油分子量下降,沥青质分子量降低幅度最大;稠油及其重质组分的氢碳原子比增加,硫的含量减小。稠油发生水热裂解反应的同时,存在沥青质的聚合反应,沥青质的裂解在降黏反应中起到了关键的作用;双亲催化剂促进了水热裂解反应,同时抑制了聚合反应;双亲型催化降黏剂携带的具有活性催化功能的离子协同高温水作用于分子中的C-S、C-N、C-O、C-C及C=S、C=O、C=N、C=S等键,使其发生系列链的断裂、加氢、开环、成环、脱硫等反应,促进了稠油黏度的降低,稠油及其重质组分的氢碳原子比增加,稠油的品质得到一定程度的改善。     

纳米Fe_3O_4催化剂在稠油水热裂解降黏中的应用

通过高温热解法和低温双相回流法制备了四种不同尺寸的纳米Fe_3O_4催化剂,并将其应用于辽河油田稠油水热裂解降黏实验中。结果表明,制备过程中加入重烷基苯磺酸钠(HABS)表面活性剂能够有效提高Fe_3O_4催化剂在稠油水热裂解体系中的分散性,以高温热解法制备出的HABS修饰的9 nm Fe_3O_4催化剂降黏效果最佳。当稠油量为250 g时,按m(稠油)∶m(催化剂)∶m(油层水)质量比为100∶0.3∶30加入催化剂和油层水,加入0.75 g正作为己烷供氢体,在240℃下反应24 h,辽河油田稠油黏度从86200 mPa·s下降到2065 mPa·s,降黏率高达到97.6%。反应机理分析显示,纳米Fe_3O_4催化剂攻击稠油长链上键能最低C-S键,使其断键,重组分转化为轻组分。     

基于油藏实际的稠油层内水热催化裂解机理研究

开展了稠油层内水热催化裂解技术在胜利油田的先导实验,五口井平均周期单井增油653 t,稠油初期降黏率达79.8%,措施14周后降黏率仍大于62%。利用Brookfield DV-Ⅲ黏度计、ElementarVario EL III元素分析仪、Knauer K-700蒸气压渗透仪、Agilent 6890N气相色谱仪和EQUINOX 55傅里叶变换红外光谱仪等,对措施前后稠油的物化性质进行分析。结果表明,层内水热催化裂解后稠油黏度及平均分子量减小、轻烃含量增加、重质组分含量减少、氢碳原子比增加、杂原子含量减小。稠油层内裂解反应受催化剂体系、高温水及储层矿物因素控制,催化剂是促进稠油裂解的主要因素,供氢剂及分散剂等助剂有助于提高裂解效果,高温水的酸碱性质及储层矿物对稠油具有催化裂解作用。多因素协同作用下使稠油发生脱侧链、分子链异构、断链、加氢、开环、成环、脱硫等系列反应,使得稠油大分子分解成小分子物质,降低了稠油黏度,改善了稠油品质,证实该技术在现场应用中具有可行性。     

超声波辅助稠油层内催化水热裂解实验研究

将超声波应用到稠油催化水热裂解实验中,研究了超声波辅助催化水热裂解对胜利油田孤东稠油物化性质的影响。结果表明,超声波辅助作用下稠油的降黏率达到86.2%,与催化水热裂解相比,稠油的平均相对分子质量进一步减小,饱和烃和芳香烃组分含量增加,胶质和沥青质组分含量减少,稠油组分的氢碳原子比增加,杂原子含量减小。动态模拟实验中超声波辅助层内催化水热裂解效果显著,稠油采收率达到53.91%,降黏率达到80.5%。由此表明,超声波辅助催化水热裂解具有可行性,超声波与催化剂协同作用促进了水热裂解反应,一定程度上改善了稠油的品质。     

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。     

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。     

稠油水热裂解可行性的研究

随着我国石油需求的增长 ,我国的稀油油田已进入开采后期 ,稠油的开采越来越引起石油工业界的高度重视。可以预见 ,稠油与天然气及其他新能源将成为二十一世纪世界各国寄予希望的主要能源。但目前大多数油田的采收率不超过 5 0 %。重质原油 (即稠油 )的开采比轻油困难得多 ,开采费用更高 ,并且需要更高的开采技术。原油变重的趋势已经很明显 ,大量开采那些难于动用的、投资费用较高的稠油已成为必然[1 ] 。因此有必要研究一种低成本 ,高收率的稠油开采新技术。利用稠油与水蒸汽之间发生的水热裂解反应 ,开发或筛选出适用的水热裂解催化剂 ,…     

特稠油乳化降黏机理研究

研究了胜利油田罗家高硫特稠油的黏度及其极性四组分、有机杂原子、金属元素的关联。结果表明,该稠油的高黏度主要与三个因素有关：（1） 含有高分子量的胶质和沥青质组分;（2） 硫的质量分数很高;（3） 金属元素V、Fe、Ni形成配位络合物增加了沥青质的内聚力。同时考察了所筛选的降黏剂的效果,降黏剂明显降低了油水界面张力,使得稠油的黏度降低。比较了添加降黏剂前后沥青质的电子探针照片的变化,推测降黏剂分子借助强的形成氢键的能力和渗透、分散作用进入沥青质片状分子之间,破坏了沥青质分子平面重叠的聚集体,使聚集结构变得疏松,表明聚集有序性降低是稠油降黏的主要机理。     

稠油催化降黏技术开发研究进展

随着常规油气资源的过量开发和快速消耗,稠油等低品位油气资源的高效开采越来越受到人们的重视.稠油由于其黏度大和流动性差导致开采效率低下、开发困难.因此,降低稠油黏度并提高其流动性是稠油高效开采的技术关键.1982年HYNE首次报道了金属催化剂在稠油水热降黏中的结果,Ni、Cu等金属催化剂的加入可以有效降低稠油黏度.此后,水热催化降黏的方法得到了长足的发展,目前催化剂的类型主要包括矿物质催化剂、水溶性催化剂、油溶性催化剂、分散性催化剂、超强酸催化剂等.在水热催化反应中稠油的4个组分(沥青、胶质、烷烃、芳香烃)会发生变化,特别是S、N等杂原子含量的变化对稠油的黏度和品质有着重要的影响.本文作者针对稠油的开采工艺、水热催化降黏剂的种类和特点、水热反应的机理等进行了评述,并对今后的研究方向进行了展望.     

水溶性有机钴(Ⅱ)盐催化的稠油低温清洁水热裂解

为了开发新型稠油低温清洁水热裂解催化体系,合成了系列钴盐催化剂,用于低温下催化稠油热裂解,利用高温高压反应釜模拟井下热采条件,在反应温度为180℃、反应时间为24h、催化剂Co-3加量为0.5%,稠油降黏率可达到84.5%.稠油组分分析表明:水热裂解催化反应后,胶质、沥青质等重质组分含量减少;TGA和GC显示稠油经水热催化裂解反应后,轻质组分含量明显增加.     

胜利超稠油的乳化降黏机理研究

研究了胜利油田滨南超稠油单56-4X4高黏的内在原因。油品性质分析结果表明,影响其高黏度的主要因素有两个:胶质、沥青质的总含量超过30%;有机杂原子O、N、S及过渡金属Ni等形成的配位络合物增加了沥青质分子的内聚力。实验筛选出的降黏剂OP-10对该超稠油降黏率高达99.59%。通过FT-IR、SEM、分子量和偶极矩等分析对比了降黏剂作用前后胶质、沥青质的结构性质变化,结果表明,OP-10使胶质、沥青质的氢键缔合作用减弱,部分拆散沥青质的堆积结构,从而使胶质、沥青质的分子量和偶极矩减小,分析得到降黏剂分子能渗透及分散胶质、沥青质的堆砌聚集体。偏光显微镜对乳状液及蜡晶微观形态的分析表明,降黏剂OP-10使超稠油乳状液由W/O型反相为O/W型而起到降黏作用;使蜡晶的聚集形态由细小均匀转变为尺寸较大的絮凝体,破坏蜡晶的三维网络结构,促进稠油黏度的下降。     

水溶性配合物催化的稠油低温热裂解研究

在一种新型稠油低温裂解催化体系中合成了两个系列10个过渡金属配合物催化剂。该反应体系中水对原油热降解反应有一定的影响,合适的用量水/油(质量比)为0.3。部分合成水溶性催化剂180℃下对稠油热裂解具有明显的催化作用,催化剂N5的降凝作用效果最好,经催化水热降解改质反应后原油的凝点降低11.4℃;催化剂N2和N5的催化降黏效果较好,降黏率可达70%以上,催化剂N5的最佳用量为0.5%;热重分析和气相色谱分析显示原油热催化降解反应后轻质组分明显增加。     

Magnetite nanoparticle mediated catalytic aquathermolysis of Omani heavy crude oil

The worldwide demand for energy continues to grow and the production of heavy crude is escalating due to shortage of conventional light crude. The transportation of heavy crude oil from the head-well to the refinery is a challenging task due to its high viscosity and low API gravity. Catalytic aquathermolysis is one of the most significant and cost-effective viscosity reduction techniques employed in the up gradation of the crude oil at elevated temperatures and hence to enhance oil extraction process. In this study, catalytic aquathermolysis of Omani heavy crude oil was performed using magnetite nanoparticles (NPs). The NPs were synthesised by reverse co-precipitation method using iron salts in alkaline medium. The synthesised NPs were characterized using Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Powder Diffraction (XRD), Energy Dispersive X- Ray analysis (EDX) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The XRD results exhibited a characteristic peak confirming the high purity of iron oxide nanoparticles. The FTIR spectral analysis designated two well-defined peaks corresponding to wave numbers of 500 ?cm^?1 and 630 ?cm^?1, endorses the presence of Fe–O. The catalytic aquathermolysis experiments were carried out in a Parr high temperature-high pressure batch reactor at different experimental conditions. The processing parameters in temperature range of 250 ?°C - 300 ?°C, 0.1% to 0.3% catalyst loading, water to oil ratio of 1:7 to 3:7 with 24–72 ?h of reaction time. The initial pressure in the reactor was maintained at 32 ?bars and the optimization was performed using the Taguchi method to maximize the level of heavy oil. An orthogonal array was employed to analyse the effects of mean response and mean signal-to-noise ratio (S/N) to upgrade the heavy oil. The regression analysis was used to establish a relationship between the viscosity and experimental parameters. The experimental outcomes indicates that the maximum reduction in viscosity occurred at a processing temperature of 300 ?°C, 1:7 ?W/O ratio, 0.1 ?wt% of catalyst concentration and 48 ?h of reaction time. Similarly, the optimum conditions for the reduction in API gravity were obtained at 280 ?°C temperature, 3:7 ?W/O ratio, 0.2 ?wt% of catalyst concentration and a reaction time of 24 ?h.     

稠油催化裂解前后咔唑类化合物的变化及其催化降黏机理的研究

在稠油族组成分离中,采用低毒试剂正己烷、二氯甲烷、无水乙醇及其混合溶剂,将反应前后已除去沥青质的稠油分离为饱和烃、芳烃和含氮化合物。优化并确立了各步分离条件,用GC-MS对各组分进行检测,了解水热催化裂解降黏前后各组分的变化,剖析了胶质中咔唑类化合物的变化。并结合¹HNMR、元素分析等分析手段,证明稠油经水热催化裂解反应后,重质组分中的含氮组分发生了变化,生成了部分咔唑类化合物, 同时,重质组分的组成和结构也发生了一定程度的改变,其超分子结构在一定程度上遭到破坏,生成二环、三环低环数芳烃和小分子量直链烃。这些变化使得稠油黏度降低。