辽河曙光稠油热改质研究

发布时间：2020-09-09 21:16

　　火烧油层是一种高效的稠油开采方法,通过提高地层温度降低了地层中稠油黏度,同时通过热改质反应进一步降粘,提高了采出油的品质。但是实际生产过程中,缺乏地层中的稠油热改质反应过程的定量数据,无法判断地层反应条件以及稠油的热改质程度,从而导致火驱方案设置不合理。因此,本论文针对火烧油层现场存在的稠油热改质过程不清楚的问题,以辽河油田曙光1-49-k028稠油为研究对象,开展实验室热改质研究,提供物料平衡数据;通过对火驱稠油热改质反应后改质油的物理化学性质分析,估测其所经历的热反应程度;并在此基础上,筛选出了合适的火驱热改质降粘助剂。首先研究了不同温度对稠油热改质产物分布和性质的影响,在380~460℃温度范围内(380℃、400℃、420℃、440℃和460℃,共计5个温度点)对该稠油纯热改质反应(TU)进行了考察。随热反应温度升高,气损和生焦率增加。不同温度下反应30 min后生焦率分别为0.03%、0.08%、1.31%、4.37%和9.64%。在火驱采油过程中,这类焦炭和残留渣油可能成为潜在燃料。稠油热改质性质分析结果表明,改质油黏度大幅下降,不同温度下反应30 min后改质油降黏率分别达到了86.85%、96.15%、99.39%、99.79%和99.93%。在纯热改质试验研究基础上,考察了水和矿物对稠油改质的影响。实验结果表明,与纯热改质相比,水和矿物都能促进稠油裂解反应,轻质油馏分(馏程小于350℃)收率提高,改质油的密度、黏度大幅下降。与纯热改质相比,稠油水热裂解(AU)促进沥青质解缔,使改质油沥青质含量降低、沥青质平均相对分子量减小;矿物催化热改质反应(CTU)生焦率大幅上升,不同温度反应30 min后生焦率增至0.37%、1.14%、2.62%、4.96%和12.71%。在矿物和水共同作用下,稠油热改质反应(CAU)改质油效果进一步提高,不同温度反应30 min后改质油降黏率分别为93.96%、99.17%、99.85%、99.89%和99.95%,这说明水和矿物对稠油改质具有协同催化作用。与原油相比,不饱和烃的存在是热改质油的典型特征。本研究随后采用碘值测定法,评价了改质油轻馏分的不饱和烃相对含量,考察稠油热改质程度。结果表明,当油层温度较低(200℃)时,反应30 min稠油轻质油馏分碘值仅为0.03 gI_2/100g Oil;稠油在380~460℃的范围内发生热改质反应后,改质油轻质油馏分的碘值显著增加,不同温度反应30 min后轻质油馏分的碘值(gI_2/100g Oil)分别为0.14、0.16、0.19、0.29和0.37。为了进一步提高降黏效率,考查了添加酸性助剂(HPA)对稠油热改质的影响。借鉴酸催化裂化机理,考查了三种杂多酸添加量在0~1.0 wt%范围内稠油热改质效果。结果表明,三种杂多酸助剂均能进一步提升稠油热改质效果,不同HPA对稠油热改质反应改质效果顺序为ABC,这与三种HPA的酸强度顺序是一致的。通过对比发现,杂多酸A对热改质油性质改善效果最为明显,且杂多酸A具有良好的热稳定性,因此杂多酸A为合适的火烧油层热改质助剂。通过上述研究,得到了在火驱采油温度范围内稠油热改质规律,筛选出了合适的火驱降粘热改质助剂,为充分认识辽河稠油火驱采油过程奠定了一定的实验与理论基础。
【学位单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TE345;TE621

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