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58-蒸气开采过程中金属盐对稠油粘度及平均分子量的影响

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58 蒸气 开采 过程 金属 粘度 平均 分子量 影响
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文 章 编 号 : !"#$%"&!’( "!!$) !#%!&"’%!#收 稿 日 期 : "!!"%(!%"); 修 回 日 期 : "!!$%!*%"$基 金 项 目 : 黑 龙 江 省 自 然 科 学 基 金 ( +!!,!$#; -!(!()作 者 简 介 : 范 洪 富 ( (’*#%) , 男 , 四 川 射 洪 人 , 教 授 , 主 要 从 事 油 田 化 学 理 论 与 工 程 方 面 的 教 学 与 研 究 工 作 。-%./01: 2/3453627"!!"89/455:;5.:;3蒸 气 开 采 过 程 中 金 属 盐 对 稠 油 粘 度 及 平 均 分 子 量 的 影 响范 洪 富 , 张 翼 , 刘 永 建( 大 庆 石 油 学 院 石 油 工 程 系 , 黑 龙 江 大 庆 (*$$())摘 要 : 探 讨 了 在 注 蒸 气 条 件 下 , 稠 油 的 粘 度 和 平 均 分 子 量 随 蒸 气 温 度 、 反 应 时 间 的 变 化 规 律 , 研 究 了 金 属 盐 、 油 层矿 物 对 稠 油 水 热 裂 解 反 应 的 影 响 。 实 验 结 果 表 明 , 在 注 蒸 气 的 条 件 下 , 辽 河 稠 油 可 以 发 生 水 热 裂 解 反 应 。 金 属 盐 的存 在 , 可 以 加 速 稠 油 的 水 热 裂 解 反 应 , 从 而 导 致 粘 度 和 平 均 分 子 量 的 进 一 步 降 低 , 使 稠 油 的 粘 度 由 原 始 的 ("&下 降 到 $", 下 降 了 ?& 下 降 到 )",下 降 了 $$ 下 降 到 "*, 下 降 了 ?)0>)[ (G#]。 研 究 结 果表 明 , 在 注 蒸 气 开 采 的 条 件 下 , 辽 河 稠 油 可 发 生 水 热裂 解 反 应[ *G("]。 在 注 入 蒸 气 中 加 入 金 属 盐 , 可 以 加速 稠 油 的 水 热 裂 解 反 应 。 为 了 弄 清 稠 油 发 生 水 热 裂解 反 应 的 机 理 , 在 模 拟 蒸 气 开 采 稠 油 的 条 件 下 , 在 室内 对 辽 河 稠 油 的 水 热 裂 解 反 应 进 行 了 研 究 , 考 察 了在 各 种 条 件 下 稠 油 粘 度 及 平 均 分 子 量 的 变 化 规 律 ,为 研 制 和 筛 选 适 合 于 辽 河 稠 油 开 采 的 水 热 裂 解 催 化剂 提 供 理 论 依 据 。( 实 验 部 分!"! 实 验 原 料 药 品 与 仪 器 实 验 用 稠 油 取 自 辽 河油 田 曙 光 采 油 厂 。 油 层 矿 物 取 自 相 应 油 层 , 实 验 时将 岩 石 粉 碎 、 磨 细 备 用 。药 品 : ?K"J, $, ,7#K"J, *K"J, "· &K"J。 均 为 化 学 纯 。仪 器 : 高 温 高 压 反 应 釜 , ! 旋 转 粘度 计 , (%" 型 超 级 恒 温 器 , !& 型 电 子 天 平 , 气 压 渗 透 仪 。!"# 实 验 方 法 将 (!!6 稠 油 及 (!@相 应 油 层 的 岩石 装 入 高 温 高 压 反 应 釜 中 , 分 别 加 入 质 量 分 数 为!@ G #!@的 水 或 浓 度 为 !:!"@的 各 种 金 属 盐 溶 液$!在 (*! S G ")! 件 下 反 应 (" 4 G &) 4。待 反 应 完 成 后 , 取 出 稠 油 油 样 , 分 析 稠 油 的 粘 度 、 平均 分 子 量 的 变 化 。!"$ 分 析 方 法 以 吡 啶 为 溶 剂 , 用 气 压渗 透 仪 在 &# 件 下 对 反 应 前 后 油 样 进 行 分 子量 测 定 ; 用 ! 旋 转 粘 度 计 在 #! 定 反应 前 后 稠 油 的 粘 度 。!"% 实 验 用 油 样 及 油 层 矿 物 的 基 本 性 质 在 #! 油 的 粘 度 为 ("&:#=/· >, 用 L=J 法 在 &# 得 其 平 均 分 子 量 为 *#&。 油 层 矿 物 组 成 中 粘 土 矿 物质 量 占 ’:#@, 以 蒙 脱 石 为 主 ; 非 粘 土 矿 物 占’!:#@, 其 主 要 为 石 英 , 钾 长 石 和 斜 长 石[ ($]。" 结 果 讨 论#"! 加 水 量 对 稠 油 分 子 量 的 影 响 在 反 应 体 系 中加 入 稠 油 和 油 层 矿 物 的 条 件 下 , 加 入 不 同 体 积 的 水 ,在 "&! S( 蒸 气 吞 吐 开 采 稠 油 时 油 层 的 典 型 温 度 ) 下反 应 &)4, 反 应 完 成 后 , 测 定 稠 油 的 粘 度 及 平 均 分 子量 , 测 定 结 果 见 表 (。从 表 ( 中 可 以 看 出 , 在 未 加 水 的 条 件 下 , 经 &)4第 $( 卷"!!$ 年第 # 期(! 月燃 料 化 学 学 报!"#$%&’ "( (#)’ *+),-./$0 &%1 /)*+%"’"20345:$( %4:#"67: "!!$万方数据反 应 后 , 稠 油 的 粘 度 和 平 均 分 子 量 没 有 发 生 任 何 变化 , 这 表 明 在 此 条 件 下 没 有 任 何 化 学 反 应 的 发 生 。当 反 应 体 系 中 加 入 质 量 分 数 为 !"#的 水 后 , 稠 油 的粘 度 从 原 来 !$%&’ ()· * 下 降 到 +%&$ ()· *, 下 降 了$%&,#; 同 时 稠 油 的 平 均 分 子 量 也 从 未 处 理 的 -’%下 降 到 -$’, 下 降 了 %&%#。 从 表 ! 中 还 可 看 出 , 随着 加 水 量 的 增 加 , 稠 油 的 粘 度 和 平 均 分 子 量 继 续 下降 。 但 当 加 水 量 超 过 ,"# 以 后 , 这 种 变 化 趋 势 减慢 。 这 是 因 为 在 稠 油 水 热 裂 解 反 应 中 , 水 作 为 一 种反 应 物 参 与 了 反 应 。表 ! 加 水 量 对 稠 油 粘 度 和 平 均 分 子 量 的 影 响.)/01 ! 33145 63 521 )76895 63 :)51; 69 )9? )!D()· *F )9?)!D()· *F )9?)!D()· *F )9?)!D()· *F?[ ")][ %"?[ ")][ %"=) 、 A— &( 键 能 (5(=) 和&— " 键 ( 键 能 4,7 =) 三 者 中 , A— & 键 能 最 小 。同 时 , 硫 原 子 的 电 负 性 大 于 碳 原 子 , 故 在 有 机 硫 化 合物 中 , 硫 原 子 带 负 电 而 碳 原 子 带 正 电 , 所 以 与 催 化 剂结 合 的 水 分 子 中 的 ")进 攻 硫 原 子 , 而 %"> @=$#$?@,$5+, )0+*81[ )] 95+(A B C, !"#$ % &1 8 %/?8 %/? @49%>4@8 &!4@8 =40>8 %/? )8 %/?8 %/?4@8 649=&%?%’8[ A] "!"#$%&’ "( 7&:.%5 9*0$"’*#- ;%/*, #$$%, !&( &) : ,’!’(")[ %%] $%&’!() !0&, -%&’!./0& */), */!’)% 1=%&’" 56)7/48 %/?8 %/?[ A] " 6.’ =&/ !, #$$#, #’’( %%) : ’$!’&"[ %&] 李 云 峰 , 钱 会 " 蒸 汽 吞 吐 稠 油 储 层 矿 物 溶 解 量 和 沉 淀 量 的 计 算 [ A] " 油 田 化 学 , %((), #(( #) : %+&!%+)"( *+ -)&!(4&’, J+"# $)/" )?06/%& %( 6=4 0:%)&6 %( :/&4@0?47 0&7 ;@49/;/60647 /& (.*’2 +,*-./0$1, %((), #(( #) : %+&!%+)")[ %+] 史 启 祯 " 无 机 化 学 与 化 学 分 析 [ K] " 北 京 : 高 等 教 育 出 版 社 , %((*"&,’!&)("( 5$+ J/!L=4&" +&%@’0&/9 G=4://68 %( %@’0&/9 9%:;%)&70& 2?;=4& $" "& +&6@%7)96/%& 6% G?08 G%??%/7 G=4://4@0’4 :%?49)?0@ =6 %( =40>8 %/? 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