【摘 要】
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稠油注蒸汽热采技术已经成为稠油开采的主流技术,在现场施工过程中发现由于稠油与蒸汽的密度和粘度差异大,蒸汽容易超覆和指进,导致波及系数、驱油效果和采收率变低。因此,提
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稠油注蒸汽热采技术已经成为稠油开采的主流技术,在现场施工过程中发现由于稠油与蒸汽的密度和粘度差异大,蒸汽容易超覆和指进,导致波及系数、驱油效果和采收率变低。因此,提出了稠油热波耦合层内催化裂解技术,该技术能够提高采出油品质,使稠油永久性降粘。目前国内外研究主要集中在通过室内实验优选催化剂体系及确定最佳反应条件,并没有系统的分析其催化裂解机理及常用催化离子效果不同的主要原因。本文主要以胜利油田稠油、超稠油为研究对象,通过多种分析手段分析油样物化特性及结构特点,推出所采用稠油样中胶质、沥青质的基本分子结构。分析低频波作用下稠油催化裂解后的物化特性及分子结构特点,对比分析降粘率的变化情况,并与裂解前稠油特性对比,发现稠油分子中杂原子含量减少,胶质、沥青质的平均分子量大幅度减小,分子结构中长链及环状结构有所减少。根据变化从量子化学的角度分析稠油裂解机理,对比常用过渡金属离子对稠油分子中杂原子键及C-C键的影响,模拟其反应过程,利用Materials Studio软件量化过渡金属离子在有效距离范围内对稠油分子的电荷分布及健级的影响。综合分析数据可得Cu2+催化效果最好,Fe3+、Cr3+离子的催化效果较差,其余离子中CO2+与Fe2+的催化效果要优于Ni2+和Mn2+的催化效果。并利用阴离子相同的过渡金属盐对稠油样进行催化裂解反应实验,降粘效果由强到弱为:Cu2+＞Fe2+＞CO2+＞Ni2+＞Mn2+＞Fe3+＞Cr3+。随后通过室内试验和仪器分析的手段,验证了低频波对稠油的物理降粘作用及促进催化剂在稠油中分散的作用。
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