辽河稠油井下改质催化体系的研制与应用

摘要

目前稠油开采的主要方法是注蒸汽热力采油法.热采过程中,利用注入的高温水蒸汽与稠油之间发生的一系列反应就地改质提高稠油品位、不可逆地降低稠油粘度、改善吞吐采油效果是一项具有广阔应用前景的稠油开采新技术.因此,开展与此相关的基础理论研究和化学剂的研制具有重要的现实意义.本文深入研究了辽河油田稠油在注蒸汽条件下井下改质反应及其机理；研制开发了适合辽河油田稠油的井下改质催化剂及相关助剂,为现场采油生产提出了初步的施工工艺,经过现场试验,取得了较为满意的结果. 针对辽河油田低硫稠油(含硫量为0.5wt﹪)分析了注蒸汽热采过程中胶质和沥青质催化降解反应的机理.研究表明低含硫的稠油中胶质和沥青质的降解除了脱硫作用以外,胶质和沥青质稠环上的脂肪族支链和稠环间脂肪族桥链的断裂起了相当大的作用.通过实验证实脂肪侧链和桥链的断裂主要按本位取代(ipso substituyion)的机理进行.本文研制开发了适合辽河油田稠油井下改质的催化剂及其相关助剂,提出了催化剂制造工艺,将过渡金属离子置于有机分子骨架上,催化剂具有油溶性,实现了均相催化. 该催化剂的合成方法简单,成本低廉,热稳定性良好,催化效率高.使用温度在200

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1常规的注蒸汽热采稠油技术简介

1.1.1蒸汽吞吐

1.1.2蒸汽驱

1.2注蒸汽热采稠油技术的新进展

1.3注蒸汽热采条件下稠油井下催化改质研究进展

1.3.1井下改质催化剂

1.3.2井下改质供氢剂

1.3.3井下改质条件

1.4本文研究工作及意义

第二章辽河稠油性质与组成

2.1稠油性质和组成的测定

2.1.1主要测定分析仪器

2.1.2测定分析方法

2.2辽河稠油测定分析结果及讨论

2.2.1含氧化合物

2.2.2含硫化合物

2.2.3含氮化合物

第三章沥青质和胶质在注蒸汽热采条件下的催化降解

3.1沥青质和胶质的化学结构

3.1.1胶质和胶质沥青质的化学结构模型

3.1.2胶质和沥青质的主要化合物类型

3.2胶质和沥青质在注蒸汽热采条件下的催化降解

3.2.1胶质和沥青质催化降解实验

3.2.2胶质和沥青质催化降解率

3.3胶质和沥青质的降解机理

本章小结

第四章注蒸汽热采条件下稠油井下催化改质体系的制备与表征

4.1多相催化和均相催化

4.2注蒸汽热采条件下稠油井下催化改质体系的制备

4.2.1油溶性催化剂有机分子骨架的筛选

4.2.2油溶性催化剂过渡金属离子的筛选

4.2.3油溶性井下改质主催化剂的制备

4.2.4稠油井下改质催化体系的构建

4.3稠油井下改质催化体系性能的评价

4.3.1催化体系性能与反应温度的关系

4.3.2催化体系性能与投药量的关系

4.3.3催化体系对辽河稠油SARA含量变化的影响

4.3.4催化体系对辽河稠油分子量变化的影响

4.3.5催化体系对辽河稠油其它性质变化的影响

4.3.6催化体系对辽河稠油的乳化降粘作用

4.4 pH值对于稠油井下催化改质反应的影响

4.5井下改质催化体系热稳定性的评价

本章小结

第五章甲苯在稠油催化改质反应中自由基消除作用研究

5.1利用四氢化萘消除稠油中的自由基

5.2甲苯在高温条件下的化学性质

5.3甲苯在稠油改质反应中消除自由基作用研究

5.4甲苯在稠油催化改质反应中的溶剂作用

本章小结

第六章稠油催化改质室内动态模拟实验研究

6.1稠油催化改质采油模拟实验

6.1.1催化改质驱替实验设备

6.1.2催化改质驱替实验过程

6.1.3催化改质驱替实验结果与讨论

6.2稠油催化改质蒸汽吞吐采油模拟实验

6.2.1吞吐实验过程

6.2.2吞吐实验结果及分析

本章小结

第七章辽河稠油注蒸汽热采条件下井下催化改质现场实验研究

7.1实验井基本状况

7.2现场施工方案

7.3现场实验结果及讨论

7.3.1实验井稠油性质变化

7.3.2实验井生产状况变化

7.3.3实验井经济效益分析

本章小结

结论

本文主要创新点

附录

致谢

参考文献

攻读博士学位期间完成的科研工作及发表的学术论文