[发明专利]一种用于稠油原位改质的催化剂及催化水热裂解组合方法

说明书

本发明公开了一种用于稠油原位改质的催化剂，由以下组分组成：0.15～0.3份的水溶性过渡金属催化剂；0.1～0.2份的自由基引发剂；0.05～0.1份的乳化剂。一种用于稠油原位改质的催化水热裂解组合方法，包括：(1)在高温高压釜中加入稠油，加入占稠油0.3～0.6wt％的用于稠油原位改质的催化剂，密封高温高压釜，通入压缩空气至1～2MPa，90～180℃下搅拌，氧化反应6～24h，冷却；(2)向步骤(1)得到的催化预氧化后的稠油中，以油水质量比8:2～6:4加入水，再分别加入硫化铵、四氢萘，密封高温高压釜，通入氮气至1～2MPa置换空气，180～240℃下搅拌反应24～72h。

技术领域

本发明属于石油开采领域,涉及一种提高稠油采收率的方法，具体地说，涉及一种用于稠油原位改质的催化剂及催化水热裂解组合方法。

背景技术

当下社会对能源的需求日益增长，稠油的开采量逐年增加。目前稠油的开采方式主要包括蒸汽吞吐、火烧油层、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油等技术，但单独使用这些技术稠油的采收率较低。

近年来，对于稠油的原位降粘改质成为研究重点，主要有掺稀油降粘、乳化降粘、降粘剂降粘、水热裂解降粘等方法。其中，水热裂解降粘与热采技术的结合不仅使稠油采收率得到提高，而且稠油的品质也得到改善。我国胜利油田、辽河油田、新疆油田以及海上油田的稠油资源相当丰富。具有粘度大、内部结构复杂、分子芳香度高、沥青质胶质含量高、分子量大等特点，单纯使用水热裂解对稠油的降粘改质效果良好，但对一些结构更加稳定的稠油很难对其重组分进行改质，难以达到可观的降粘率。

有学者在研究中发现，对稠油进行氧化，稠油的总酸值随着温度及时间的增长先增大后减小，这表明在氧化过程中，稠油分子端基先被氧化，羧基逐渐增多，随着温度升高到一定值后，开始出现脱羧反应，羧基逐渐被分解。实则氧化过程中稠油胶质沥青质分子中的稠环芳烃团簇间的桥键先被氧化为醛基、羧基等基团，再在高温下进行缩合，芳化程度加深，团簇进一步变大，最终粘度反而增大。通过降低温度、控制时间、催化剂加量的方式，对稠油适当氧化，使反应只进行团簇间桥键断裂，而不进行缩合，使胶质、沥青质分子中活泼基团数量增多，可对稠油进行预改质，而后再进行催化水热裂解，可大大提高降粘率。对于胶质沥青质含量更高、团簇分子量更大的稠油，通过检测油样酸值控制合适的氧化程度，使稠油分子更加活泼，提高稠油在水热裂解过程中的反应活性，达到更高的降粘率，提高稠油中轻组分比例，最终通过该组合工艺实现稠油的热采开发过程中的原位改质。

目前的稠油地下催化裂解改质催化剂存在以下诸多问题：(1)催化活性较低，效率较低，不能满足油藏条件下大量稠油在高温下催化裂解的需求。(2)部分高催化效率的催化剂成本过高，导致现场推广应用较为困难。(3)受催化剂亲油亲水性的影响，导致油藏条件下催化剂与稠油无法充分混合接触，导致催化裂解效率较低。

中国专利申请CN1915488A公开了一种井下稠油水热解催化降粘用的催化剂，该催化剂由硅铝胶或氧化铝、粘土和固体超强酸混合制得，反应的条件包括温度为280℃、时间为36h和压力为高压，对稠油的降粘率为60％左右。

中国专利申请CN101570684A公开了一种由钼盐、蒸馏水和碱溶液和芳环酸制备用于井下稠油水热裂解的催化降粘剂的方法，在180～280℃即高压的条件下反应24～48h，对一般稠油和超稠油的降粘率为90％左右。以上这些稠油水热解催化降粘反应普遍反应时间长(24h以上)，反应压力高(6MPa以上)。而CA1195639和CN101649734A公开的降粘方法需要很高的反应温度(370℃以上)，能源消耗大。