一种用于稠油改质降粘用超分散催化剂的制备方法及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于稠油改质降粘用超分散催化剂的制备方法，按质量份数计，所需的原料为：基础油150~200、表面活性剂5~15、过渡金属化合物1.5~2、助表面活性剂1~1.5；将上述所述原料在40~80℃温度下进行混合，控制在100~8000转/分搅拌5~300min后，控制超声频率在10~50KHz范围内，经超声震荡10~30min，得到所需的用于稠油改质降粘用超分散催化剂，超分散催化剂可以通过催化作用就地改善稠油品质，使重质组分中键能较低的化学键容易断裂，使重质组分向含碳数较少的轻质组分转化，可以实现永久性地降低稠油的粘度，从而在很大程度上使稠油轻质化，降低了稠油在井筒举升过程中、管道运输和加工中的困难。
【专利说明】一种用于稠油改质降粘用超分散催化剂的制备方法及其应用
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及稠油、超稠油油藏开发领域，具体的是涉及一种用于稠油改质降粘用超分散催化剂及其制备方法领域。
【背景技术】
[0003]稠油是全球石油资源的重要组成部分，通常估计稠油资源约为常规油的10倍以上。稠油是指在油层温度下脱气原油粘度大于IOOmPa *s，相对密度大于0.92的原油。在国外一般称为重油(包括浙青砂、软浙青)，属于非常规石油资源。
[0004]在稠油开采中，注蒸汽热采是主要的开采方式，高温蒸汽加热油层，大幅度降低原油粘度，同时消除近井地带油层堵塞，减少稠油流动阻力而增加稠油产量。但是由于储油层的层间、层内非均质性普遍存在，而蒸汽的密度和粘度均很低，因此重力超覆和粘性指进严重影响其效果。前者是由于蒸汽比油的密度小，从而使蒸汽超越油墙，后者则是因为蒸汽的粘度比油的粘度小，形成通道或舌进。因此，蒸汽绕过油带，发生汽窜。蒸汽的超覆和汽窜很容易发生，产生不均匀的垂直扫油效率，导致地层中剩余残余油饱和度高，蒸汽波及系数小，驱油效果和采收率降低。
[0005]随着油田开发的不断深入，单靠常规开采技术已很难达到地层稠油整体降粘和提高油田整体效益的目的。
[0006]稠油改质降粘开采稠油是一种不可逆的降粘开采稠油方式，选择合适的催化剂是实现稠油改质降粘的关键。现代石油化工中已经有重质原料油裂解的工艺和相应的催化剂，其反应温度一般至少在400 °C以上。与之相比，稠油热采时所达到的温度则较低。但是，如果在油层中注入分散性高、活性高的催化剂，极大地降低反应活化能，就有可能在相对较低的温度条件下实现稠油在油层内的裂解。
[0007]1982年Hyne等人指出金属离子可以加速水热裂解反应，此后，人们对反应中利用一些催化剂进行了研究。人们认为过热水可以传递热量加热烃类，而使一些浙青质分子会被热解为小分子。因此，稠油的粘度和流动特性也会得到改善。此外，增加的热量可以提供驱动力以使粘性原油易于流动，提高其原油产量。水热裂解反应通常使用的催化剂都是矿物性、水溶性、油溶性以及分散型催化剂。这些催化剂的降粘效果按矿物催化剂〈水溶性催化剂〈油溶性催化剂〈分散型催化剂。
[0008]前人对水溶性、油溶性金属盐催化剂研究的较多，由于水溶性金属盐催化剂易溶于水，高温下具有一定的亲油性，与原油的接触程度与油溶性催化剂相比要很差，也不充分，且体系中水的含量越高，水对水溶性催化剂稀释作用越强，金属催化剂组分很难在稠油中达到高分散的效果，金属催化剂组分的利用率低，这样催化剂的催化作用得不到充分的发挥。因此，改质降粘反应程度就会减弱。此外，含水的催化剂分散到稠油中以后，还必须将水脱除，增加了后处理的成本。油溶性催化剂含有有机基团的金属化合物作为分散型催化剂，在稠油中的分散效果得到明显改善，因为它是油溶性物质，可以和原油互溶。催化剂对改质降粘反应程度大，有机基团反应后直接作为产物，不需要分离，但是油溶性催化剂要比水溶性催化剂的成本高，而且相比水溶性催化剂效果也不明显。
【发明内容】
[0009]本发明的目的之一是，为了大幅度降低稠油或超稠油粘度，就地改善稠油品质，提供一种纳米级反胶束微乳液，即超分散催化剂；
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现:
一种用于稠油改质降粘用超分散催化剂的制备方法，按质量份数计，所需的原料为:基础油150-200、表面活性剂5~15、过渡金属化合物1.5~2、助表面活性剂f 1.5 ；
将上述所述原料在4(T80°C温度下进行混合，控制在100-8000转/分搅拌5~300min后，控制超声频率在10-50ΚΗζ范围内，经超声震荡l(T30min，得到纳米级反胶束微乳液，SP所需的用于稠油改质降粘用超分散催化剂；
所述的过渡金属化合物为VI B族金属化合物或者VDI B族非贵金属化合物中的至少一
种；
所述的VI B族金属化合物为铬、钥、钨及其它们的化合物中的至少一种；
所述的珊B族非贵金属化合物为铁、钴、镍及其它们的化合物中的至少一种；
所述的VI B族金属化合物为钥酸盐、钨酸盐、铬酸盐、重铬酸盐、氧化钥、氧化钨、氧化铬中的至少一种；
所述的VDIB族非贵金属化合物为水溶性金属盐；水溶性金属盐为醋酸盐、碳酸盐、氯化物、硝酸盐、乙酰柠檬酸盐和草酸盐中的至少一种；
所述的基础油为润滑油基础油、航空煤油、直馏柴油、直馏润滑油中的至少一种； 所述的表面活性剂为Span80、Tween80、Tween60、Span40中的至少一种；
所述的助表面活性剂为正丙醇、正丁醇、正戊醇、异戊醇中的至少一种；
本发明的另一个目的是:提供上述超分散催化剂的应用，针对该目的，本发明提供的技术方案为:此超散型催化剂用于稠油改质降粘反应，其反应温度控制在200°C~350°C范围内，以稠油质量为基准，所述的催化剂用量为稠油质量的0.01- 0.5%，加水量为稠油质量的10^50%ο
[0010]采用本发明提供的技术方案，由于超分散型催化剂可与原料互溶，在原料中的分散度很高，催化活性高，稠油改质的转化率也就很高。超分散催化剂可以通过催化作用就地改善稠油品质，使重质组分中键能较低的化学键容易断裂，使重质组分向含碳数较少的轻质组分转化，可以实现永久性地降低稠油的粘度，从而在很大程度上使稠油轻质化，降低了稠油在井筒举升过程中、管道运输和加工中的困难。
【具体实施方式】
[0011]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0012]实施例1 钥为金属活性中心，制备超分散型催化剂作为改质降粘催化用剂。催化剂制备采取如下方法进行:
超分散无载体的钥催化剂的制备:非离子表面活性剂SpanSO，润滑油基础油(初馏点3500C )、粘度为6.8mPa.s(80°C )、(NH4)6Mo7O24.4H20作为制备催化剂的前驱体。纳米级微乳液制备实验在常压下进行的，使用基础油200g、18g水、9g的表面活性剂和Ig助表活剂异戍醇超声分散后，在4000r/min速度下搅拌6min,超声处理为IOmin形成透明的反胶束微乳液。利用动态光散射法测量催化剂的粒度为420nm。
[0013]利用该方法制备的钥基超分散催化剂对辽河油田超稠油进行改质降粘室内实验，在200°C反应温度、反应时为24h，油水比为7:3，催化剂加入量为0.3wt%，稠油降粘率高达84.72%，其中浙青质含量由8.78%降低到5.35%，胶质含量由42.68%降到29.45%。实验表明，该催化剂在200°C低温条件下，对辽河油田超稠油具有良好的催化改质阵粘效果。
[0014]实施例2
在一定温度条件下，非离子表面活性剂Tw e e η 8 O水溶液、润滑油基础油(初馏点3200C )、粘度为6mPa *s(80°C )、醋酸镍作为制备催化剂的前驱体。使用基础油150g、16.8g水和9g的表面活性剂、2g助表活剂正丁醇及醋酸镍1.85g混合后，在6500r/min转速下搅拌6min，超声处理为5min，形成稳定的纳米微乳液。利用动态光散射法测量催化剂的粒度为 1400nm。
[0015]利用该方法制备的镍基超分散催化剂对辽河油田超稠油进行改质降粘室内实验，在250°C反应温度、反应时为24h，油水比为7:3，催化剂加入量为0.3wt%，稠油降粘率高达79.62%，其中浙青质含量由8.78%降低到5.76%，胶质含量由42.68%降到32.45%。实验表明，该催化剂在250°C低温条件下，对辽河油田超稠油具有良好的催化改质阵粘效果。
[0016]实施例3
在25°C、常压条件下，非离子表面活性剂TweenSO和SpanSO按照1:1混合、润滑油基础油(初馏点3400C )、粘度为6mPa.s (80°C )、(NH4)6Mo7O24.4H20作为制备催化剂的前驱体。表活剂添加到混合物中以减小连续油相和小水滴间的界面张力。使用基础油160g、20g水和9g的表面活性剂及2g助表活剂正丁醇和(NH4) 6Mo7024.4H20 1.87g混合后，在5000r/min转速下搅拌6min,超声处理为IOmin,形成稳定的纳米微乳液。利用动态光散射法测量催化剂的粒度为1800nm。
[0017]利用该方法制备的钥基超分散催化剂对辽河油田超稠油进行改质降粘室内实验，在350°C反应温度、反应时为24h，油水比为7:3，催化剂加入量为0.3wt%，稠油降粘率高达81.45%，其中浙青质含量由8.78 %降低到5.42%，胶质含量由42.68%降到30.67%。实验表明，该催化剂在350°C低温条件下，对辽河油田超稠油具有良好的催化改质阵粘效果。
【权利要求】
1.一种用于稠油改质降粘用超分散催化剂的制备方法，其特征在于，按质量份数计，所需的原料为:基础油150-200、表面活性剂5~15、过渡金属化合物1.5~2、助表面活性剂：1~1.5 ； 将上述所述原料在4(T80°C温度下进行混合，控制在100-8000转/分搅拌5~300min后，控制超声频率在10-50ΚΗζ范围内，经超声震荡l(T30min，得到纳米级反胶束微乳液，SP所需的用于稠油改质降粘用超分散催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种用于稠油改质降粘用超分散催化剂的制备方法，其特征在于，所述的过渡金属化合物为VI B族金属化合物或者VDI B族非贵金属化合物中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的用于稠油改质降粘用超分散催化剂其特征在于，所述的VIB族金属化合物为铬、钥、钨及其它们的化合物中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的用于稠油改质降粘用超分散催化剂，其特征在于，所述的VDIB族非贵金属化合物为铁、钴、镍及其它们的化合物中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的用于稠油改质降粘用超分散催化剂，其特征在于，所述的VIB族金属化合物为钥酸盐、钨酸盐、铬酸盐、重铬酸盐、氧化钥、氧化钨、氧化铬中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的用于稠油改质降粘用超分散催化剂，其特征在于，所述的VDIB族非贵金属化合物为水溶性金属盐；水溶性金属盐为醋酸盐、碳酸盐、氯化物、硝酸盐、乙酰柠檬酸盐和草酸盐中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种用于稠油改质降粘用超分散催化剂的制备方法，其特征在于，所述的基础油为润滑油基础油、航空煤油、直馏柴油、直馏润滑油中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种用于稠油改质降粘用超分散催化剂的制备方法，其特征在于，所述的表面活性剂为Span80、Tween80、Tween60、Span40中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种用于稠油改质降粘用超分散催化剂的制备方法，其特征在于，所述的助表面活性剂为正丙醇、正丁醇、正戊醇、异戊醇中的至少一种。
10.如权利要求1所述的一种用于稠油改质降粘用超分散催化剂的应用，其特征在于，此超散型催化剂用于稠油改质降粘反应，其反应温度控制在20(rc~35(rc范围内，以稠油质量为基准，所述的催化剂用量为稠油质量的0.01- 0.5%，加水量为稠油质量的10-50%。
【文档编号】B82Y30/00GK103480424SQ201310428555
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】赵法军, 刘永建, 曹广胜, 闻守斌, 时光, 骆鹏 申请人:东北石油大学