稠油井下催化降粘改质的实验研究终稿毕业论文

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1、稠油井下催化降粘改质的实验研究摘要稠油是一种高粘度、高密度的原油，在石油资源中所占比例较大，因此如何开采稠油，使之成为可动用储量，是世界石油界一直在探究的问题[1]。本文通过对五种水热裂解反应催化剂的性能进行了评价，选出了适合稠油水热裂解反应的催化剂体系，优化了对水热裂解催化反应的最佳工艺条件：反应温度≥240℃，反应时间≥30小时，加水量为30%，在该条件下稠油水热裂解反应后粘度可下降60%以上；系统地考察了在溶剂存在下溶剂种类、反应温度、溶液浓度、反应时间对稠油降粘的影响，在最佳条件加水量为30%、反应温度为240℃、反应时间为30小时，

2、稠油催化降粘率达到70%以上，稠油发生水热催化裂解后能够不可逆地降低稠油粘度关键词：稠油降粘条件优化催化溶剂目录第一章绪论11.1本文研究工作的目的和意义11.2稠油井下催化降粘的国内外研究现状11.2.1催化剂方面的研究进展11.2.2催化助剂的研究现状21.2.3溶剂脱沥青专利技术研究现状31.3本文的主要研究内容及技术路线61.3.1本文的主要研究内容61.3.2技术路线稠油6第二章催化剂作用下稠油催化裂解反应研究72.1催化剂的选择72.2稠油催化降粘实验研究72.2.1反应时间对催化降粘反应的影响72.2.2反应温度对稠油催化降粘反

3、应的影响92.2.3加水量对稠油催化降粘反应的影响102.3本章小结11第三章溶剂对稠油催化降粘效果的影响研究123.1实验仪器123.2实验装置133.3实验过程133.4溶剂存在下稠油催化降粘反应研究133.4.1溶剂种类的筛选133.4.2反应温度对稠油粘度的影响153.4.3反应时间对稠油粘度的影响163.4.4溶剂浓度对稠油粘度的影响183.5反应后的降粘稳定性考察203.6本章小结20第四章结论21参考文献22致谢24第一章绪论1.1本文研究工作的目的和意义稠油是一种高粘度、高密度的原油，国外称之为重质原油。按照我国稠油的分类标准

4、，粘度在50～10000mPa·s之间的称为普通稠油;粘度在10000～50000mPa·s之间的称为特稠油；粘度超过50000mPa·s的称为超稠油（天然沥青）。由于稠油在石油资源中所占比例较大，因此如何开采稠油，使之成为可动用储量，是世界石油界一直在探究的问题[1]。稠油粘度高的根本原因是稠油中重质组分含量高或其分子微观结构不同。注蒸气等常规的热力开采方法都是在井底或储层中暂时降低稠油的粘度，而活性剂乳化稠油的方法是，在热采过程中使油水在储层形成乳状液采出，稠油中的重质组分分子及其含量没有发生根本变化。而水热裂解开采稠油技术通过向油层加入

5、适当的催化剂及其它助剂，使稠油在水热条件下实现催化裂解，不可逆地降低重质组分含量或改变其分子结构，降低稠油粘度，在一定程度上使稠油轻质化，降低了稠油开采、集输和加工难度。这为稠油开采提供了新思路。稠油裂化催化剂虽能起到降粘的效果，但是注入地层的催化剂不能与原油的重质组分充分接触，造成催化剂的利用效率不高，浪费严重，以至反应的时间延长，直接影响油田的经济效益。因此如何解决这一问题就显的极为重要。1.2稠油井下催化降粘的国内外研究现状1.2.1催化剂方面的研究进展尽管稠油在热采条件下可发生部分裂解反应，但反应后粘度和平均分子量降低幅度有限，还不能

6、满足稠油开采的需要。必须引入催化体系进行催化裂解，才能加速稠油裂解反应，并加大反应的深度。催化反应研究的核心是催化剂的研制。近年来国内外对重质原油改质催化剂的研究大致有以下几个方面：(1)高价过渡金属离子水溶性催化剂：Hyne及其合作者在模拟注蒸汽条件下，对比研究了金属如镍、铝、铜、锌、锰和铁等过渡金属离子对加拿大和委内瑞拉稠油裂解反应的催化作用[31]。结果是，加入0.1摩尔浓度金属离子的水溶液，在注蒸汽条件下(如240℃、水油重量比为5：1)，反应一定时间后，稠油粘度降低了70%以上(80℃测量);沥青质、胶质和硫含量降低，饱和烃和芳香烃

7、含量增加;H、CO和C2+等气体产量也有所增加。Johnson等人报导了用铁等金属氧化物和碱金属碳酸盐或硫化物作为催化剂改质稠油的专利。clough在其专利中报道，采用含V3+、Fe3+、Mn2+，等过渡金属离子的水溶液，在蒸汽吞吐温度下催化改质重质原油;BrueP.Pelrine.在其专利中报道，采用铁基离子液相催化剂，在2500PSig氢气压力和400℃下，可使渣油、重质原油的转化率达到80%～90%。可见，某些金属能够以离子、氧化物及硫化物形式，在稠油水热裂解中起到催化作用，加速反应进行，达到改质稠油的目的。(2)油溶性过渡金属化合物催

8、化剂：Richard、Anthony和McFarlane在其专利中介绍了一种油溶性催化剂(庚烷铝甲酸按)，可用于重质原油的地面改质[32]；加拿大艾尔伯塔(Albe