稠油蒸汽-CO2-化学催化复合吞吐作用机理

针对蒸汽复合液态二氧化碳和层内水热裂解催化剂吞吐注入时,其措施效果不稳定的现象,开展了不同催化剂、CO2、蒸汽单独与稠油作用,以及两两复合作用下原油降黏效果对比实验.由静态降黏实验后气样组分监测,剖析了CO2与裂解催化剂混合应用于稠油降黏时的抑制机理.结果表明:蒸汽吞吐复合注CO2和层内裂解催化剂时,其降黏率较单独催化剂应用时降低14%左右;其主要抑制机理为:CO2可减弱弱碱性硫原子的质子化产生活性中间体的作用,加速稠油中有氧基团的酸聚合反应,抑制可产生活性氢的水气转换反应,导致对裂解后稠油中氢烃组分的抽提,从而致使复合降黏效果变差.由此,推荐了合理的注入段塞流程,为提高该复合技术开发效果的稳定性具有一定指导意义.     

超稠油改质降黏机理研究

研究了河南超稠油水热供氢催化裂解降黏,以及胜利超稠油水热催化裂解降黏反应机理,结果表明:高温水物化性质的改变有利于稠油水热催化裂解的进行;催化剂不仅使C-S键断裂,而且使C-O键、C-N键也发生了断裂,进一步促进了高温水参与催化裂解反应;在供氢剂与催化剂的协同作用下,供氢剂提供的氢自由基与裂解的基团作用,使聚合反应减弱,生成大分子化合物的量减少,而小分子饱和烃和芳香烃的量则增加,稠油分子的聚集状态发生一定程度的改变;沥青质、胶质中的杂原子含量(如S、O、N)减少,分子之间的相互作用力减弱,氢碳原子比(N_H/N_C)提高,稠油的黏度进一步降低,品质得到一定程度的改善.     

稠油水热裂解催化降粘的室内研究

研制和合成一种新型水热裂解催化剂,并将其用于新疆油田稠油的水热催化裂解降粘反应,应用柱层析法对反应前后稠油的族组成进行了测定,研究结果表明：新型稠油水热裂解催化剂可以使新疆油田稠油在反应温度为200℃,催化剂用量0.4%时,粘度降低达到91.1%,并有8.94%的重质组分裂解为轻质组分。使用气相色谱仪对反应前后的饱和烃进行烃分布测定,同时也用红外光谱IR对反应前后胶质、沥青质的结构进行了测定,说明反应后稠油重质组分发生了裂解,转化成小部分饱和烃,导致稠油黏度降低,在一定程度上改变了稠油的品质。     

蒸汽驱替稠油水热裂解改质行为的室内物理模拟

以胜利油田某稠油作为研究对象,将岩心作为多孔介质填充在岩心驱替仪中模拟地层条件,采用双亲性催化剂,研究了不同反应条件下稠油水热裂解改质行为。结果表明,在多孔介质条件下,采用直接驱替的方式,稠油降黏率达到20.8%;在多孔介质体系中加入双亲性催化剂后,采用先反应后驱替的方式,稠油黏度显著降低,在低温环境(65℃)下进行驱替的降黏率为57.9%,但在低温环境下驱替导致沥青质组分摩尔质量增大,沥青质摩尔质量由5244 g/mol增加到6690 g/mol。当反应完成后保持高温环境(265℃)时,直接用热水驱替的降黏效果更好,裂解程度更高,其降黏率最高达到96.0%。研究结果对稠油水热裂解反应在现场应用过程中的操作条件优化具有重要的指导意义。     

草桥稠油热-氧化降黏规律

为实现稠油永久性降黏,对草桥稠油氧化剂辅助下热降黏行为进行了研究。用GSHA型高压反应釜模拟热采时的井下条件,从降黏率、裂解气组成和元素组成的角度分别考察了温度、氧化剂浓度对草桥稠油热降黏效果的影响。实验结果表明,加入2%H2O2时,草桥稠油的热降黏效果最好。加入适量的H2O2,反应温度越高,降黏效果越好。CO、CO2、H2S和轻质烃的生成,表明稠油中部分组分发生热裂解和氧化还原反应,稠油中轻质组分增加,实现了稠油的永久性降黏。由于高锰酸钾的强氧化性,使得草桥稠油黏度不降反增。在低温下适度的氧化作用有利于稠油降黏,但深度氧化会使稠油黏度升高。     

稠油催化改质降黏实验研究

稠油催化改质是在350~400℃的稠油中加入催化剂,使其分子中的C-C键发生断裂,大分子变成小分子,稠油平均分子量降低,胶质和沥青质总含量减少,以达到大幅度降低稠油黏度、改善稠油流动性和实现稠油管道常温输送的目的。通过控制反应条件,可以抑制缩合结焦副反应。选择油酸铁作为催化剂,在较优操作条件下(油酸铁质量分数0.1%,反应温度370℃,反应时间30 min),对稠油进行催化改质降黏。改质稠油黏度由原始的21 040 mPa·s下降到336 mPa·s,降黏率为98.7%,胶质和沥青质分别减少了11.3%和20%,饱和烃和沥青质分别增加了约16.1%和15.2%。凝点从20℃下降到-5℃,平均分子量从620降至450,有利于常温管道输送。     

地沟油催化裂解制备生物燃油

采用催化裂解工艺利用地沟油经预处理、催化裂解、冷凝分离制备生物燃油,所得生物燃油再经精馏得汽油、柴油及重油。通过实验得到最佳条件为：催化裂解温度540℃,催化裂解时间70 min,LHO-1型催化剂与A型（硅/铝/硼）催化剂质量比1：1,催化剂与地沟油质量比1：300,在最佳条件下生物燃油得率为77.94%。利用气相色谱和气质联用分析催化裂解生物燃油的馏分,其碳链在C13~C17的化合物为84.37%,生物燃油中160~350℃馏分（柴油）占92.51%,尚有少量汽油和重油。     

海上稠油多元热流体吞吐各组分增产优化设计研究

针对渤海稠油油藏特点,通过物理模拟实验分析多元热流体各组分蒸汽、CO2及N2对地层及原油的影响。根据实验数据观察各组分的增产效果,蒸汽加热降黏可使稠油采油指数提高1.5~10倍,饱和CO2可使稠油黏度降低50%~90%,N2增能保压作用明显。运用数值模拟手段,对比多元热流体不同组成比例对热采吞吐效果的影响,以及不同温度下各组分对增产效果的贡献。随着多元热流体注入温度的升高以及气体组成中CO2比例的增加,热采效果更佳。多元热流体热采技术在渤海稠油油田的单井吞吐试验成功,表明该技术可以作为海上稠油油藏挖潜增效主力措施之一。     

辽河油田起稠油水热裂解采油现场试验

在辽河油田杜84块油藏开展了水热裂解采油技术应用现场试验。在蒸汽吞吐条件下（160－240℃），采用段塞式注入方式，加入催化剂及助剂体系，使超稠油就地发生水热裂解，经水热裂解采出的稠油品位得到明显改善：原油的总碳数和芳香碳数明显减少，芳香环和环烷烃的环数也明显降低，周期初始稠油降粘度为80％以上，且在30d内保持降粘率大于50％。8口试验井累计增油5933．9t，平均单井增油740t。试验结果表明：应用水热裂解采油技术开采辽河超稠油，不仅在技术上可行，且具有明显的经济效益。     

滨南采油厂超稠油乳化降黏研究

研究了温度、碱（NaOH和Na2CO3）及3种表面活性剂（SDS、SDBS和OP-10）对滨南采油厂超稠油降黏效果的影响。结果表明：超稠油黏度随温度升高而降低,当温度高于65℃时,黏度随温度的升高而下降缓慢;NaOH和Na_2CO_3对该稠油有很好的降黏效果,最佳添加质量分数分别为0.12%和0.18%;SDS、SDBS和OP-10的降黏效果也很好,最佳添加质量分数分别为0.2%,0.2%和0.9%;实验确定的降黏剂的最佳配方为：NaOH质量分数为0.06%,SDBS质量分数为0.14%,OP-10质量分数为0.22%,此时降黏率可达95.81%。     

有机/无机复合载体负载Fe(Ⅱ)催化剂在乙烯聚合中的研究

采用乳液聚合法原位制备苯乙烯-丙烯酰胺共聚物（PSAm）包裹球形二氧化硅（SiO2）的有机／无机复合粒子，并负载Fe（Ⅱ）催化剂，进而催化乙烯聚合．用红外、热重分析、偏光显微镜等分析方法对复合载体进行表征，证明PSAm共聚物的形成及其在SiO2表面的包覆．载体催化荆在乙烯聚合中显示较高活性，聚乙烯（PE）颗粒形态较好．     

木质素快速热裂解试验研究

在红外辐射加热反应器中对生物质的主要组分木质素进行了热裂解试验研究，分析了木质素热裂解产物的产量随温度的变化规律。试验结果表明，在350～800 ℃，焦炭产量随温度升高而降低，最后趋近质量分数稳定值约为26%；焦油产量随温度升高而增大，在550 ℃出现质量分数为27%的最大产量，温度进一步升高，部分挥发分的二次裂解使焦油产量降低而轻质气体产量大大增加；气体产物主要有H2、CO、CO2、CH4以及CnHm，其产量随着温度的升高都呈增长趋势。结合木质素热裂解焦油的色谱傅立叶红外光谱（GC-FTIR）分析，发现焦油中主要是含有甲氧基、烷基、羟基等官能团的苯酚和酸、酮类化合物，甲酸和乙酸随着温度升高二次裂解加剧导致产量降低。对比纤维素热裂解试验结果可以发现，纤维素对焦油的生成贡献最大，而木质素热裂解主要是生成轻质气体和焦炭。     

表面活性剂/有机碱对辽河稠油乳状液的影响

为了便于辽河稠油的管道输送,以分水率和降黏率为两项重要研究指标,通过稠油乳化降黏实验,分析了表面活性剂类型及质量分数,有机碱的质量分数和Ca²⁺对辽河稠油乳状液稳定性和流变性的影响规律和作用机理。结果表明,不同的表面活性剂具有不同的分子结构,在油水界面膜上的作用能力差别较大,导致乳状液的流变性和稳定性发生较大变化;用两性表面活性剂LAO?30配置的辽河稠油O/W型乳状液,其分水率与降黏率均随着LAO?30质量分数的增大而降低;表面活性剂LAO?30分别复配有机碱（TEA、ETA、TEOA）时均具有协同作用,能很好地提高乳状液稳定性;对乳状液降黏率、分水率、绿色环保等方面综合考量,选用质量分数为0.20%的ETA和0.75%的LAO?30复配,经乳化得到的乳状液在抗硬水能力方面有很大提升,在CaCl₂质量分数达到0.20%时,乳状液6 h的分水率为24.4%。     

酸性、碱性催化剂对生物质焦油催化裂解影响分析

为了研究催化剂的反应机理和对生物质焦油裂解的影响，在固定床反应器上，对硅铝催化剂、白
云石催化剂和碳化硅惰性材料进行生物质焦油催化裂解和热裂解试验.根据三种材料作用机理的不同，研
究探讨催化剂活性中心对热解气中焦油裂解率、催化裂解气体成分及反应速度(活化能)的影响.结果表明
，酸性和碱性催化剂由于活性中心的存在，加快了反应速度和降低了反应活化能.当温度高于800 ℃时，
其焦油裂解率达到90%以上，明显高于单纯热裂解.其中硅铝催化剂对温度的要求最低，且反应后气体成分
中碳三(C3)碳四(C4)体积分数显著增加.     

JP-10在不同硅源合成的HZSM-5上的催化裂解

分别以硅溶胶、硅胶、硅溶胶和硅酸钠混合物、硅胶和硅酸钠混合物为硅源,采用直接法(不含有机模板剂)合成出高结晶度NaZSM-5分子筛,用1 mol/L盐酸溶液离子交换3次后得HZSM-5催化剂,采用X射线衍射（XRD）、低温氮吸附法及氨-程序升温脱附（NH3-TPD）等方法对催化剂的结构和酸性位进行表征,评价了这些催化剂对JP-10裂解的催化活性.结果表明,用硅溶胶为硅源合成的ZSM-5分子筛比用硅胶为硅源合成的ZSM-5分子筛具有更高的相对结晶度、酸性中心和裂解催化活性.当用硅溶胶和硅酸钠组成的双硅源代替单一的硅溶胶为硅源时,所得ZSM-5分子筛的相对结晶度和裂解催化活性均略有下降;相反,当用硅胶和硅酸钠组成的双硅源代替单一的硅胶为硅源时,可提高所得ZSM-5分子筛的相对结晶度和裂解催化活性.     

基于Py-GC/MS的中低温煤焦油催化裂解研究

以陕北中低温煤焦油重油(CT)为原料,采用旋转薄膜精馏仪,减压200℃条件下,切取得到轻质煤焦油馏分(LCTF)和重质煤焦油馏分(HCTF).并以HZSM-5,γ-Al_2O_3,MHZSM-5和Mγ-Al_2O_3(M=w(Ni)+w(Mo),其中w(Ni)=4%,w(Mo)=20%)为催化剂,借助热裂解-气相色谱/质谱联用仪(Py-GC/MS),对CT,LCTF和HCTF进行快速(催化)裂解,考察了催化剂对裂解产物分布的影响.研究表明:催化剂对3种原料均具有催化形成轻质芳烃的改质效果,强酸性位含量丰富的HZSM-5,改质效果优于具有一定量弱酸性位的γ-Al_2O_3.随着重质组分(主要为多环芳烃)的增多,LCTF,CT和HCTF分别经同种催化剂催化改质形成轻质芳烃的转化率逐渐降低.HCTF分别经HZSM-5和MHZSM-5催化裂解后,含氧化合物百分比分别降低了63%和42%,脂肪烃百分比分别增加了39%和145%.     

汽油精制催化剂的研究与应用

根据国家汽油新标准 ,我国的催化裂化和催化裂解汽油的烯烃质量分数已远远超标 ,必须对其进行脱烯烃精制 ,以减少对环境的污染。实验利用水热合成法制备了Si-Al载体。浸入Ni活性组分后 ,制备了大孔径分子筛催化剂 ;利用自制的催化剂对催化裂解稳定汽油全馏分进行了精制 ,并研究了其最佳工艺条件。结果表明 ,自行研制的催化剂由于活性组分的加氢、脱氢性能及固体酸性能 ,而具有醚化、异构化、芳构化和氢转移功能。对催化裂解稳定汽油全馏分进行的精制 ,在保证辛烷值达标的情况下 ,烯烃质量分数降低了 6 0 % ,达到了国家汽油新标准的要求 ;催化裂解汽油精制的最佳工艺条件是 :反应温度为 70℃ ,反应压力为 0 .3MPa,体积空速为 1.5h-1。     

茂金属/后过渡复合催化剂催化乙烯聚合

以二氯二茂钛（Cp2TiCl2）和α-二亚胺溴化镍催化剂(ArN=C(CH3)-C(CH3)=NAr, Ar=2,6-(iPr)2C6H3)(DMN)组成复合催化剂体系，甲基铝氧烷（MAO）为助催化剂催化乙烯聚合，考察了温度和催化剂摩尔比对复合催化剂的乙烯聚合性能的影响.示差扫描量热法（DSC）和扫描电镜（SEM）分析结果发现，当复合催化剂在聚合温度为0 ℃时所得聚乙烯能均匀混合，而当在聚合温度50 ℃时所得聚乙烯混合物存在相分离.研究表明，当聚合温度为0 ℃时，复合催化剂活性与Cp2TiCl2摩尔分数XTi呈现线性关系，而当聚合温度为50 ℃时，复合催化剂具有很好的协同作用，聚合活性随XTi的增大而增大，并在XTi=0.67时达到最大值.凝胶渗透色谱（GPC）分析结果也表明，单一Cp2TiCl2和DMN催化剂均为单活性中心；复合催化剂具有两种活性中心，两种活性中心分别对应于单一Cp2TiCl2和DMN的活性中心.     

IAEC⁃1306H复配体系对稠油黏度的影响

研究了IAEC?1306H（异构十三醇聚氧乙烯醚羧酸）与醇溶液和碱剂的复配体系对稠油黏度的影响。结果表明,在质量分数相同的条件下,麦芽糖醇对稠油的降黏效果优于山梨糖醇,NH₃·H₂O对稠油的降黏效果优于IAEC?1306H和醇溶液;NH₃·H₂O和IAEC?1306H对稠油的降黏效果相似,随着NH₃·H₂O体积分数和IAEC?1306H质量分数的增加,稠油黏度逐渐趋于平稳;山梨糖醇、麦芽糖醇分别与IAEC?1306H复配形成的二元体系,对稠油的降黏效果基本一致,并且由于碱剂自身的性质,碱剂与IAEC?1306H复配更有利于稠油的降黏;NH₃·H₂O、麦芽糖醇与IAEC?1306H复配形成的三元体系,对稠油的降黏效果较好,降黏率达到96%以上,而且NH₃·H₂O、IAEC?1306H、麦芽糖醇用量较少。     

HLB对原油乳化降黏的影响及分析

利用烷基酚聚氧乙烯醚（OP⁃10）和丙二醇嵌段聚醚（L61）两种乳化剂配置不同亲水亲油平衡值（Hydrophilic Lipophilic Balance,HLB）的混合乳化剂,针对辽河油田欢喜岭采油厂二区稠油进行降黏实验,以探明该稠油最适宜乳化剂的HLB。同时,采用聚焦光束反射测量仪（Focused Beam Reflectance Measurement,FBRM）对稠油乳状液进行微观实时测量,分析液滴数量及粒径对原油乳状液黏度的影响。结果表明,在一定范围内,混合乳化剂的HLB为9.0时,降黏效果最好,小液滴数量趋于稳定,小液滴数量与HLB不等于9.0的乳化剂相比明显偏低,液滴分布均匀,乳状液性质稳定。