稠油密度大、粘度高对开采和集输都带来了巨大的困难。目前主要的稠油降粘方法有掺稀降粘、加热降粘、乳化降粘、添加降凝降粘剂、减阻技术和改质降粘技术。其中改质技术可使稠油不可逆降粘,具有绝佳的优势。而改质技术中,催化水热改质可于地层使稠油改质降粘,对开采和集输带来巨大便利,其是国内外研究热点。催化水热裂解的研究主要在水热裂解催化剂的研究,现有催化剂主要为矿物质、水溶性催化剂、油溶性催化剂和分散催化剂。本文合成了一系列具有双功能的高分子聚合物催化剂(MACN),通过对鲁克沁稠油催化水热裂解实验,以降粘率和四组分含量为参考指标,评选出最佳的催化剂,并评选该催化剂的最佳使用条件。最后通过分析改质稠油组成等各性质的变化,推断最佳催化剂的催化机理。合成了含Cu、Fe、Ni、Mn和Zn的高分子聚合物催化剂。在催化剂用量为0.2%,反应时间24h,反应温度240℃,油水比为1:1的条件下,进行鲁克沁稠油催化水热裂解反应,评选出了最优催化剂MACCu。然后于同样的反应条件下,优化了聚合物催化剂功能基团的最佳配比为2X。研究了 MAC2XCu对鲁克沁稠油最佳使用条件。MAC2XCu作用下的最佳反应条件是:催化剂用量0.18%、反应温度250℃、水油比0.4、反应时间为30h。最佳条件下改质,稠油粘度可从11300 mPa·s降低至3080mPa·s,降粘率达到72.74%;稠油轻组分增加了 11.87%,其中饱和分增加了 7.49%,芳香分含量增加了 4.28%;胶质含量减少了 9.88%,沥青质含量减少了 1.99%。证明了 MAC2XCu对稠油的物理降粘功能,分析了最佳条件下改质稠油组成等各性质的变化,根据结果可推断MAC2XCu的催化改质降粘机理。MAC2XCu可疏松胶质沥青质聚集体,同时又将胶质沥青质吸附在催化剂分子周围。达到反应温度后,过渡金属离子的催化作用和过热水的作用下,胶质沥青质侧链发生断裂产生饱和分和气体,芳香环系破碎生成芳香分,键能较低的桥键如C-S键断裂产生含硫气体。同时一些长链的饱和烃分子发生断裂生成分子量更小的烃类。