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在日益增加比例的稠油开发需求下,研究工作者们已经研发了多种降粘技术并进行了现场应用。目前开采稠油通常采用蒸汽吞吐和蒸汽驱以及在此基础上的稠油原位水热裂解改质降粘技术,然而,这些研究大多停留在催化降粘剂的制备及其应用层面,缺乏对其降粘机理的深入研究,并且稠油的催化水热裂解效果较差。因此,基于对醇-水重整反应提供丰富活性氢的认识基础上,利用储层原位活性矿物与外源金属配合物超分子作用催化稠油高效水热裂解机理设计高效稠油催化降粘体系具有十分重要的理论价值和现实意义。论文研究内容主要分为以下几点:
(1)研究采用两个典型稠油样,首先考察了三组分的反应时间、反应温度和醇的种类与加量。表明异丙醇对稠油降粘效果影响明显,同时三组分在反应时间为6h,反应温度为180℃,质量比例为10∶3∶2时为最佳耦合反应条件;
(2)典型稠油模型化合物(α-辛烯、苯酚、噻吩、苯并噻吩、壬基酚、吡啶、喹啉)在最佳反应条件下进行反应,对各组分进行GC-MS分析后实验结果,含氧化合物苯酚、壬基酚结构均未发生改变;含氮化合物喹啉发生开环反应,吡啶结构未发生改变;
(3)含硫化合物噻吩、苯并噻吩与水和异丙醇三组分耦合反应后,噻吩在水热解反应时发生加氢,在耦合反应中发生断链生成烷烃类,苯并噻吩中芳环首先加氢生成了部分加氢或全氢产物,其次进一步发生C-S键的氢解脱硫和C-C键的断裂反应,α-辛烯发生断链反应;
(4)合成了系列膨润土负载过渡金属催化剂,并将其用于三组分耦合反应。在反应温度180℃、反应时间6h、催化剂SEC4加量为0.5%时,油样1降粘率可达65.78%,凝点降幅2.1℃。油样2降粘率可达61.02%,凝点降幅4.8℃;
稠油组分分析结果表明:协同催化耦合反应后,稠油中芳香烃、饱和烃等轻质组分含量增多,胶质、沥青质等重质组分含量减少;TGA、DSC和GC-MS分析结果表明三组分经耦合反应加催化剂反应后,轻质组分含量明显增加。实验结果表明粘土负载的过渡金属配合物催化三组分耦合反应的协同效果明显。
(1)研究采用两个典型稠油样,首先考察了三组分的反应时间、反应温度和醇的种类与加量。表明异丙醇对稠油降粘效果影响明显,同时三组分在反应时间为6h,反应温度为180℃,质量比例为10∶3∶2时为最佳耦合反应条件;
(2)典型稠油模型化合物(α-辛烯、苯酚、噻吩、苯并噻吩、壬基酚、吡啶、喹啉)在最佳反应条件下进行反应,对各组分进行GC-MS分析后实验结果,含氧化合物苯酚、壬基酚结构均未发生改变;含氮化合物喹啉发生开环反应,吡啶结构未发生改变;
(3)含硫化合物噻吩、苯并噻吩与水和异丙醇三组分耦合反应后,噻吩在水热解反应时发生加氢,在耦合反应中发生断链生成烷烃类,苯并噻吩中芳环首先加氢生成了部分加氢或全氢产物,其次进一步发生C-S键的氢解脱硫和C-C键的断裂反应,α-辛烯发生断链反应;
(4)合成了系列膨润土负载过渡金属催化剂,并将其用于三组分耦合反应。在反应温度180℃、反应时间6h、催化剂SEC4加量为0.5%时,油样1降粘率可达65.78%,凝点降幅2.1℃。油样2降粘率可达61.02%,凝点降幅4.8℃;
稠油组分分析结果表明:协同催化耦合反应后,稠油中芳香烃、饱和烃等轻质组分含量增多,胶质、沥青质等重质组分含量减少;TGA、DSC和GC-MS分析结果表明三组分经耦合反应加催化剂反应后,轻质组分含量明显增加。实验结果表明粘土负载的过渡金属配合物催化三组分耦合反应的协同效果明显。