基于烃类低温催化氢转移的地下氢源及其制备方法和使用方法与流程

文档序号:37939528发布日期:2024-05-11 00:18阅读:16来源:国知局

本发明涉及油气田开发,具体涉及一种基于烃类低温催化氢转移的地下氢源及其制备方法和使用方法。


背景技术:

1、全球高黏原油探明储量8150亿吨,占石油剩余储量70%,是有规模的重大战略资源,存在一场革命新机遇,一旦取得理论技术新突破,有望带来我国油气产量与安全形势的巨大变化,值得高度关注。

2、原位改质在油藏内通过催化改质,将重质油不可逆地转化为轻质油并大幅提高采收率,劣质资源升级为优质资源,实现全产业链能量一次利用和降耗减排,相当于“地下炼厂”,有望解决开采、集输与炼化的效益与环境问题,其科学问题明确,技术路线清晰并获现场试验验证。

3、高黏原油原位改质的核心反应之一是重质原油组分的催化加氢,氢源的选择是决定技术路线和成本效果的关键。目前石油产品催化加氢的氢源主要有两类,氢气和四氢萘/十氢萘。其中石油工业生产氢气有3类技术,第一类是气态烃制氢,主要是天然气蒸汽转化技术,需要800℃以上;第二类是轻质油制氢,主要是石脑油蒸汽转化技术,需要500℃;第三类是重质油制氢,主要是重质油部分氧化蒸汽转化技术,需要600-1000℃。上述路线的获氢成本都很高,高温条件苛刻,生成的氢是气态,对储存和反应器的要求高,特别是用在催化加氢领域,将面对气态氢源-固态催化剂-液态底物的复杂非均相反应,需要温度高达350-400℃,这个温度对应水蒸气的压力为16mpa以上,高于中浅层储层的破裂压力,难以满足大多数高黏原油的油藏条件,因此不是优质氢源。以四氢萘、十氢萘为代表的富氢多环化合物可在较温和条件下为催化加氢反应提供氢气,并且由于是液体,不存在气-液、气固界面,反应效率更高,能够满足在地下油藏中的使用,因此是地下催化加氢改质的优质氢源。但优质氢源的工业合成路线主要来源于萘的加氢还原反应,原料仍是高压氢气,并且价格昂贵,如果直接作为加氢剂注入虽然技术可行但经济上不可行,在油藏条件下低成本产生优质氢源是高黏原油原位改质需要解决的的关键科学问题之一。

4、可见,上述路线的获氢温度条件苛刻、成本高,难以用于原位改质领域。因此,迫切需要一种新的优质氢源、制备方法和使用方法,来克服现有技术中的所述缺陷。


技术实现思路

1、本发明的目的是为了提供一种基于烃类低温催化氢转移的地下氢源及其制备方法和使用方法,该基于烃类低温催化氢转移的地下氢源可为原位改质的催化加氢反应提供低成本优质氢源,巧妙回避了氢气作为氢源需要的高温条件并直接解决了优质氢源的成本难题,并且可以在油藏中就地产生。

2、为了实现上述目的,本发明一方面提供了一种基于烃类低温催化氢转移的地下氢源,其含有:

3、(a)稀土基复合物,所述稀土基复合物为烃类液体与一种或多种稀土化合物的复合物;以及

4、(b)萘。

5、优选地,以所述地下氢源的总量为100wt%,所述稀土基复合物的含量为70-99.9wt%,萘的含量为0.1-30wt%。

6、进一步优选地,以所述地下氢源的总量为100wt%,所述稀土基复合物的含量为80-99wt%,萘的含量为1-20wt%。

7、优选地,在所述稀土复合物中,稀土元素占所述稀土复合物总质量的0.1-5%。

8、优选地,所述稀土化合物中的稀土元素选自镧、铈、镨、钕、钷、钐和铕中的一种或多种。

9、优选地,所述稀土化合物选自茂稀土金属有机配合物和稀土金属芳香有机酸配合物中的至少一种,优选为二茂稀土金属有机配合物和萘系有机酸稀土配合物中的至少一种。

10、优选地,所述烃类液体为石油烃类液体或石油炼制产物。

11、优选地,所述烃类液体的氢碳原子比不低于1.62,优选为1.78以上。

12、本发明第二方面提供了一种制备上述基于烃类低温催化氢转移的地下氢源的方法,该方法包括以下步骤:

13、(1)将一种或多种稀土化合物与一种或多种烃类液体进行反应,从反应混合物中分离出液体;

14、(2)将步骤(1)中分离出的液体与萘混合,然后从混合物中分离出液体。

15、优选地,在步骤(1)中,反应温度为60-100℃,反应时间为1-8h。

16、优选地,在步骤(2)中,混合过程的操作温度为60-72℃,时间为1-10h。

17、本发明第三方面提供了前文所述的基于烃类低温催化氢转移的地下氢源或者按照前文所述的方法制备的基于烃类低温催化氢转移的地下氢源的使用方法,该方法包括:

18、(1)将所述地下氢源注入含伊利石的多孔介质中,形成产氢储氢系统;

19、(2)将所述产氢储氢系统的温度和压力分别升高至150-350℃和1-16mpa,生成氢气和萘的加氢产物,实现产氢储氢;

20、其中,在所述含伊利石的多孔介质中,伊利石的质量分数不低于0.2%。

21、通过上述技术方案,使用本发明所述的基于烃类低温催化氢转移的地下氢源,在含伊利石的高温多孔介质中,通过稀土化合物、轻质烃类与萘作用,可以生成氢气和萘的加氢产物(如四氢萘、十氢萘等),即产生生氢和储氢的效果。与现有技术相比,不仅实现了生氢、储氢一体化,而且显著降低了优质氢源的工艺难度和成本。



技术特征:

1.一种基于烃类低温催化氢转移的地下氢源,其特征在于,该地下氢源含有:

2.根据权利要求1所述的基于烃类低温催化氢转移的地下氢源,其特征在于,以所述地下氢源的总量为100wt%,所述稀土基复合物的含量为70-99.9wt%,萘的含量为0.1-30wt%。

3.根据权利要求1或2所述的基于烃类低温催化氢转移的地下氢源,其特征在于,在所述稀土复合物中,稀土元素占所述稀土复合物总质量的0.1-5%。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的基于烃类低温催化氢转移的地下氢源,其特征在于,所述稀土化合物中的稀土元素选自镧、铈、镨、钕、钷、钐和铕中的一种或多种。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的基于烃类低温催化氢转移的地下氢源,其特征在于,所述稀土化合物选自茂稀土金属有机配合物和稀土金属芳香有机酸配合物中的至少一种,优选为二茂稀土金属有机配合物和萘系有机酸稀土配合物中的至少一种。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于烃类低温催化氢转移的地下氢源,其特征在于,所述烃类液体为石油烃类液体或石油炼制产物;

7.一种制备权利要求1-6中任意一项所述的基于烃类低温催化氢转移的地下氢源的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,在步骤(1)中,反应温度为60-100℃,反应时间为1-8h。

9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,在步骤(2)中,混合过程的操作温度为60-72℃,时间为1-10h。

10.权利要求1-6中任意一项所述的基于烃类低温催化氢转移的地下氢源或者按照权利要求7-9中任意一项所述的方法制备的基于烃类低温催化氢转移的地下氢源的使用方法,其特征在于,该方法包括:


技术总结
本发明涉及油气田开发技术领域,公开了一种基于烃类低温催化氢转移的地下氢源及其制备方法和使用方法。所述基于烃类低温催化氢转移的地下氢源含有:(a)稀土基复合物,所述稀土基复合物为烃类液体与一种或多种稀土化合物的复合物;以及(b)萘。本发明所述的基于烃类低温催化氢转移的地下氢源在使用过程中,在含伊利石的高温多孔介质中,通过稀土化合物、轻质烃类与萘作用,可以生成氢气和萘的加氢产物(如四氢萘、十氢萘等),即产生生氢和储氢的效果。

技术研发人员:周明辉,宋新民,何东博,吕伟峰,高明
受保护的技术使用者:中国石油天然气股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/10
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