稠油超稠油熱波耦合催化裂解機理分析.pdf

1、稠油注蒸汽熱采技術(shù)已經(jīng)成為稠油開采的主流技術(shù),在現(xiàn)場施工過程中發(fā)現(xiàn)由于稠油與蒸汽的密度和粘度差異大,蒸汽容易超覆和指進,導(dǎo)致波及系數(shù)、驅(qū)油效果和采收率變低。因此,提出了稠油熱波耦合層內(nèi)催化裂解技術(shù),該技術(shù)能夠提高采出油品質(zhì),使稠油永久性降粘。目前國內(nèi)外研究主要集中在通過室內(nèi)實驗優(yōu)選催化劑體系及確定最佳反應(yīng)條件,并沒有系統(tǒng)的分析其催化裂解機理及常用催化離子效果不同的主要原因。本文主要以勝利油田稠油、超稠油為研究對象,通過多種分析手段分析油

2、樣物化特性及結(jié)構(gòu)特點,推出所采用稠油樣中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的基本分子結(jié)構(gòu)。分析低頻波作用下稠油催化裂解后的物化特性及分子結(jié)構(gòu)特點,對比分析降粘率的變化情況,并與裂解前稠油特性對比,發(fā)現(xiàn)稠油分子中雜原子含量減少,膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的平均分子量大幅度減小,分子結(jié)構(gòu)中長鏈及環(huán)狀結(jié)構(gòu)有所減少。根據(jù)變化從量子化學(xué)的角度分析稠油裂解機理,對比常用過渡金屬離子對稠油分子中雜原子鍵及C-C鍵的影響,模擬其反應(yīng)過程,利用Materials Studio軟件量化過渡金

3、屬離子在有效距離范圍內(nèi)對稠油分子的電荷分布及健級的影響。綜合分析數(shù)據(jù)可得Cu2+催化效果最好,Fe3+、Cr3+離子的催化效果較差,其余離子中CO2+與Fe2+的催化效果要優(yōu)于Ni2+和Mn2+的催化效果。并利用陰離子相同的過渡金屬鹽對稠油樣進行催化裂解反應(yīng)實驗,降粘效果由強到弱為:Cu2+＞Fe2+＞CO2+＞Ni2+＞Mn2+＞Fe3+＞Cr3+。隨后通過室內(nèi)試驗和儀器分析的手段,驗證了低頻波對稠油的物理降粘作用及促進催化劑在稠油中