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随着常规石油资源储量和开采占比递减,非常规石油资源的开发和利用已引起业界高度重视。劣质超稠超重原油是非常规石油资源,其重要特点是黏度高、密度大、杂原子含量高、沥青质含量高和重金属含量高,这给开发、输转和加工带来很大的挑战。委内瑞拉超重原油属于典型的劣质超重油,如何高效改质输转这类稠油是采油、集输生产部门遇到的技术难点,也是相应技术研究开发的热点。本文针对委内瑞拉超重原油,开展热降黏改质和在供氢馏分油存在下的改质(供氢热转化改质)基础研究,为供氢热裂化技术开发奠定了基础。在系统研究委油减渣减黏改质的基础上,对馏分油供氢能力的评价方法——化学探针法进行了改进,采用改进的化学探针法筛选了两种供氢馏分油DA、DB并对它们的氢转移能力进行了系统评价,并考察了委油减渣在供氢馏分油DA、DB存在下的供氢热转化改质效果,建立了相应的动力学模型;通过剖析反应前后DB烃族组成变化及DB对热转化残渣油沥青质平均结构的影响揭示了氢转移的本质及供氢馏分油的作用机制。委油减渣(VVR)减黏改质可以有效降低改质油粘度,满足管输与船运的黏度要求但安定性差,不能满足管输、存储和船运对安定性的要求(50°C运动黏度不超过380mm2·s-1,斑点实验等级优于2级)。采用改进的化学探针法结果表明,供氢馏分油DB的氢转移能力强于DA;VVR+DB混合体系在热转化过程中的胶体稳定性要优于VVR+DA。在减黏改质基础上,委油减渣(VVR)在筛选出的供氢馏分油DA、DB存在下的热转化改质效果排序为VVR+DB>VVR+DA>VVR,且VVR+DB体系改质油满足船运要求的优化工艺条件为425°C、5min。在生焦率相同(wcoke yield=0.1%)时,降黏率、安定性排序为VVR+DB>VVR+DA>VVR。对渣油反应体系的显微观察结果表明,供氢热转化与减黏改质体系均具有明显相态变化,但供氢馏分油在一定程度上抑制了无定型小体的长大,延缓了相分离,同时它延缓了渣油的生焦诱导期,改善了生成油的安定性。与减黏改质相比,在改质油安定性相同的前提下,添加供氢馏分油DB可使委油减渣热转化所得馏分油的收率提高约4.4个百分点。动力学结果表明,委油减渣供氢热转化改质过程生成气体、汽油、柴油及轻蜡油的反应速率要比减黏改质过程小,对应的活化能要高,揭示了供氢馏分油能够缓和渣油的热转化,提高反应苛刻度的原因。通过对反应前后供氢馏分烃族组成中氢化芳烃类结构含量的变化,建立了供氢热转化改质过程中表观氢转移量计算模型,揭示了氢转移的本质。委油减渣减黏及供氢热转化残渣油沥青质的变化规律如下,分子量先增加后减小;(Hα+Hβ)氢含量与Hγ氢含量不断减少,而HA含量不断增加;芳碳率fA均升高,而总环数RT、芳香环数RA均呈先升高后降低趋势。与减黏改质相比,在相同反应条件下,供氢热转化残渣油沥青质分子量较低,H/C原子比较高,(Hα+Hβ)氢含量较高。供氢剂在热转化过程中降低了渣油中沥青质的芳碳率fA,提高了其环烷碳率fN及环烷环数与芳环数的比值RN/RA,从而延缓其相分离及生焦过程。委油渣油供氢热转化釜反应研究为连续装置确定了操作条件,连续装置研究结果验证了釜反应研究结果,为工业化装置操作条件的确定奠定了实验基础。工业试验结果表明,委油超重油供氢热裂化改质油满足管输船运要求,降粘率超过98%,稳定储存6个月以上。