稠油催化水热裂解降黏实验研究

稠油催化水热裂解降黏实验研究

秦文龙;肖曾利;吴景权;孔鹏;陈炜斌

【摘要】The catalytic aquathermolysis viscosity reducing process of heavy oil in the temperature range of 50 ～300 ℃ is studied using high-temperature reactor,and the element composition and the group composition of heavy oil are analyzed using element analyzer and liquid chromatography. The viscosity-temperature characteristics and the viscosity variation of heavy oil are tested by rotational rhe-ometer. The viscosity reducing mechanism of heavy oil below 200 ℃. is mainly studied, and the result shows that at lower temperature, the aquathermolysis viscosity reducing mechanism of heavy oil is mainly destroying weak chemical interactions, the viscosity reduction rate is closely related with the reduction of heavy components in heavy oil. And with catalyst,the aquathermolysis of heavy oil occurs mainly in the temperature range of 150 ～200 ℃ . While reaction time is beyond 24 h,the viscosity reduction rate can reach to 80 %.%采用高温高压反应釜模拟研究了稠油在开采过程中全温度段(50～300℃)条件下的催化水热裂解降黏反应,利用元素分析仪和高效液相色谱分析了稠油元素组成和族组成变化,利用旋转流变仪测试并分析了稠油黏度变化及黏温特性,初步探讨了200℃以下的稠油催化水热裂解降黏的实质.结果表明:稠油在低温条件下水热裂解反应降黏以破坏弱化学作用力为主,稠油降黏率与重质组分减少密切相关.有催化剂存在时,稠油催化裂解作用的主要温度在150～200℃,反应24h降黏率可达到80％以上.

【期刊名称】《西安石油大学学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2012(027)006

【总页数】4页(P93-96)

【关键词】稠油;水热裂解;催化;降黏;低温

【作者】秦文龙;肖曾利;吴景权;孔鹏;陈炜斌

【作者单位】西安石油大学陕西省油气田特种增产技术重点实验室,陕西西安710065;西安石油大学陕西省油气田特种增产技术重点实验室,陕西西安710065;长庆油田分公司第一采油厂,陕西延安716000;长庆油田分公司第四采油厂,宁夏银川750006;长庆油田分公司第八采油厂,陕西靖边719000

【正文语种】中文

【中图分类】TE345

稠油催化水热裂解降黏技术是通过向油层加入适当的催化剂及其他助剂，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，降低稠油黏度［1］.催化水热裂解降黏技术不同于单纯的热采法，是不可逆过程，它对于稠油层内流动、井筒降黏和地面集输均有明显的优点，是近几年发展起来的稠油、超稠油前沿开采技术之一［2］.鉴于井下催化水热裂解降黏技术开采稠油的广阔发展前景，国内外学者对此展开了众多的研究，并在实验室和生产现场中取得了很好的效果［3-5］.但是，前人的研究主要是针对240℃以上的稠油催化水热裂解降黏反应，而目前注蒸汽后地层温度很难长时间达到这个温度，这就大大限制了地层催化水热裂解的降黏作用.油层温度在注汽井近井区域短暂达到200℃以上，在油层大部分蒸汽带，

温度低于200℃［6］;从热水带到原油带，温度从100℃逐渐降至油层温度，大约50℃左右.因此，重点研究200℃以下的稠油水热裂解反应，弄清稠油在低温条件下水热裂解反应降黏的实质，对指导高效催化剂的研制和矿场应用具有非常重要的意义.

1 实验部分

1.1 仪器

GS型高温高压反应釜，Thermo Haake旋转流变仪，LB801－2型超级恒温器，FA1104型电子天平，2400型元素分析仪.

1.2 原料及试剂

稠油油样取自胜利油田孤东采油厂，基本组成及物性参数见表1.催化剂为自制XAGD－2型油溶性有机酸铁盐类催化剂［7］.所用化学试剂均为分析纯.

1.3 稠油改质降黏实验

将200 g稠油加入500 mL GS型高温高压反应釜中，加质量分数为30%的水和0.3%的XAGD－2催化剂，反应温度50～300℃，设定10℃的温度间隔，反应72 h.反应结束，取出油样，静置令油水分层，分析反应前后稠油的黏度和结构组成变化.采用Thermo Haake旋转流变仪在剪切速率10 s－1下测定50℃时的稠油黏度.采用2400型元素分析仪测定稠油的元素含量.稠油族组成采用四组分分离方法，分离出稠油中的沥青质、饱和烃、芳香烃和胶质，然后用高效液相色谱方法测定各组分的质量分数.

表1 稠油的组成及物性参数Tab.1 Composition and physical property of heavy oil黏度(50℃)/ (mPa·s)元素组成/% 26 358 81.2 13.7 1.26 0.95 0.28 31.9 19.3 43.8 5.0族组成w(C)/%w(H)/%w(O)/%w(N)/%w(S)/% w(饱和

烃)/%w(芳香烃)/% w(胶质)/% w(沥青质)

2 结果与讨论