驅(qū)油劑對稠油注空氣低溫催化氧化過程的影響規(guī)律

周廣健, 秦玉才, 李　強(qiáng), 莫周勝, 張曉彤, 宋麗娟,

(1.遼寧石油化工大學(xué) 遼寧省石油化工催化科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 撫順113001；2.中國石油大學(xué)(華東) 化學(xué)工程學(xué)院， 山東 青島 266555)

?

驅(qū)油劑對稠油注空氣低溫催化氧化過程的影響規(guī)律

周廣健1, 秦玉才1, 李強(qiáng)1, 莫周勝2, 張曉彤1, 宋麗娟1,2

(1.遼寧石油化工大學(xué) 遼寧省石油化工催化科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 撫順113001；2.中國石油大學(xué)(華東) 化學(xué)工程學(xué)院， 山東 青島 266555)

為了提高空氣驅(qū)的安全性及稠油改質(zhì)，通過靜態(tài)氧化實(shí)驗(yàn)研究了驅(qū)油劑對稠油低溫催化氧化性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，研究選用的驅(qū)油劑都可以提高耗氧速率，特別是NaOH和PAM對耗氧速率的影響最為明顯。通過族組成分析驅(qū)油劑對原油成分的影響，研究發(fā)現(xiàn)，低溫催化氧化使原油中的飽和分和芳香分向膠質(zhì)和瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)化，而納米微粒Fe3O4卻可以明顯的反轉(zhuǎn)這種變化。研究結(jié)果對驅(qū)油劑的選取、提高空氣驅(qū)油技術(shù)的安全性及擴(kuò)大空氣驅(qū)的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。

驅(qū)油劑；納米顆粒；低溫催化氧化；族組成；稠油

稠油注空氣催化氧化開采技術(shù)是將煙道氣驅(qū)、表面活性劑驅(qū)、熱采及催化裂解改質(zhì)降黏等多種技術(shù)于一體的新型技術(shù)，是被認(rèn)為提高采收率最經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)之一[1]。然而該技術(shù)與其他氣驅(qū)(N2驅(qū)、CO2驅(qū)、煙道氣驅(qū)等)一樣，也存在高黏度稠油引發(fā)黏性指進(jìn)(Viscous fingering)，輕質(zhì)組分轉(zhuǎn)向重質(zhì)組分以及瀝青質(zhì)沉積等問題[2-4]，導(dǎo)致了稠油品質(zhì)變差和采收率降低[5]；除此之外，如何更經(jīng)濟(jì)有效地達(dá)到5%以下的尾氣含氧體積分?jǐn)?shù)的指標(biāo)也是該技術(shù)需要解決的一個重要問題。

大量實(shí)驗(yàn)表明[1, 5-8]，通過不同的驅(qū)油劑的加入，可以有效地解決以上氣驅(qū)引發(fā)的共有問題，以及催化劑的加入可以更經(jīng)濟(jì)有效地達(dá)到尾氣含氧量的指標(biāo)。但驅(qū)油劑的加入也會使原油的組成發(fā)生變化，進(jìn)而原油的性質(zhì)隨之改變，而原油能否被采出，不僅與巖層的孔隙度和滲透率等物性參數(shù)，而且與原油組成及自身的化學(xué)性質(zhì)息息相關(guān)[9]，因此驅(qū)油劑對反應(yīng)前后原油的組成變化的研究具有重要意義。

目前，稠油注空氣催化氧化過程中驅(qū)油劑的影響還鮮有報道，本課題對比了新型納米顆粒[10-12]γ-Al2O3(Nano1)、Fe3O4(Nano2) 與傳統(tǒng)驅(qū)油劑[6, 13]NaOH(A)、十二烷基苯磺酸鈉(S)、聚丙烯酰胺(P)，對注空氣稠油催化氧化的耗氧速率、稠油黏度及族組成的影響規(guī)律進(jìn)行了研究。本研究將對注空氣催化氧化技術(shù)中驅(qū)油劑的選取，擴(kuò)大注空氣驅(qū)的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與藥品

儀器：600 mL高壓反應(yīng)釜(定制)；博萊特壓縮機(jī)SEP285(上海寶勒特壓縮機(jī)有限公司)；DF-101S集熱式磁力攪拌數(shù)顯恒溫油浴(沈陽沈予儀器有限公司)；氣相色譜儀SP2100(北京北分天普儀器技術(shù)有限公司；黏度計(jì)NDJ-8S(上海平軒科學(xué)儀器有限公司)；SARA組分分析裝置(自組裝-參照NB/SH/ T 0509—2010)。

試劑：稠油油樣(遼河S1-37-057稠油, 曙光采油廠提供)，自主研發(fā)催化劑Cat(過渡金屬鹽類)。驅(qū)油劑：γ-Al2O3(Nano1) 20 nm、Fe3O4(Nano2) 20 nm、十二烷基苯磺酸鈉(S) AR、聚丙烯酰胺(P)相對分子質(zhì)量3.0×106和NaOH(A) AR 均購于阿拉丁。正庚烷、甲苯和乙醇均為AR，購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2原油性質(zhì)

原料：稠油的基本物性和黏溫曲線分析測試結(jié)果見圖1和表1。

圖1　稠油黏溫特性曲線

Fig.1The curve of viscidity-temperature characteristics

表1　原油物性數(shù)據(jù)

1.3稠油注空氣催化氧化實(shí)驗(yàn)

以稠油為研究對象，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)以高壓反應(yīng)釜為反應(yīng)器，模擬注空氣采油過程中的井下溫度和壓力條件，分別在催化劑、催化劑與驅(qū)油劑復(fù)配條件下進(jìn)行稠油低溫催化氧化。通過檢測反應(yīng)前后耗氧量、黏度和SARA的變化來評價催化氧化和稠油改質(zhì)的效果。取稠油油樣100 g，42.8 g 水(油水質(zhì)量比7∶3)，分別在催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%、催化劑與驅(qū)油劑用量等比例復(fù)配，復(fù)配劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%條件下，由空氣壓縮機(jī)注入0.8 MPa的壓力，加熱到所需溫度保持恒溫，轉(zhuǎn)速200 r/min進(jìn)行注空氣稠油低溫催化氧化反應(yīng)。

1.4分析方法

采用經(jīng)典的柱色譜法(參照NB/SH/T 0509—2010), 用一定量的正庚烷通過加熱回流溶解油樣，靜置2 h使正庚烷-瀝青質(zhì)沉淀；再用甲苯回流溶解沉淀;進(jìn)而通過蒸餾得到瀝青質(zhì)，將脫瀝青質(zhì)的剩余部分在氧化鋁色譜柱上吸附，然后通過正庚烷、甲苯、甲苯-乙醇(等體積混合)依次洗出：飽和分、芳香分、膠質(zhì)。

2　結(jié)果與討論

2.1驅(qū)油劑對耗氧速率的影響

在稠油催化氧化過程中，催化劑的加入會更有效地消耗注入空氣中的氧氣，達(dá)到安全尾氣含氧的要求(體積分?jǐn)?shù)小于5 %)。為了討論不同的驅(qū)油劑對催化效果的影響，設(shè)計(jì)了80、120、160 ℃三個溫度下，催化劑和各類驅(qū)油劑等比例復(fù)配后5組低溫催化氧化試驗(yàn)，結(jié)果如圖2所示。

由圖2所示，各類驅(qū)油劑加入后，尾氣的含氧量均比單獨(dú)使用催化劑時低，說明驅(qū)油劑的加入對催化劑的催化性能都有較好的提升。其中，A和P對催化劑耗氧量提升較大，且耗氧速率有較大的提升；而S、Nano1、Nano2的加入只在反應(yīng)溫度較低時會提高催化劑的耗氧性能，在溫度較高之后，其影響較小。由圖1分析可知，A對催化劑的催化性能提升更明顯，且隨著溫度的升高，A的影響逐漸增大，當(dāng)溫度升高到120 ℃時，催化劑加入驅(qū)油劑A進(jìn)行反應(yīng)24 h后，尾氣的含氧體積分?jǐn)?shù)比不加A時降低了74%，耗氧速率提高了140%；當(dāng)溫度升高到160 ℃時，由于催化劑的催化速率明顯提升，在24 h內(nèi)即可消耗67%的氧，因此A對催化劑催化效果的提升已不再明顯，對耗氧量的影響較小，但是反應(yīng)12 h內(nèi)的平均耗氧速率提升了132%，說明A可以與稠油里的有機(jī)酸及氧化后形成的有機(jī)酸形成表面活性劑，降低了稠油的黏度，進(jìn)一步促進(jìn)了稠油與氧氣的催化氧化反應(yīng)，使得其初始耗氧速率比未形成原位表面活性物質(zhì)的稠油更大。聚合物(P)通過增加水相黏度來提高流度比，進(jìn)而提高波及系數(shù)，增加氧化接觸面積來提高稠油氧化速率，這一點(diǎn)由圖2(a)中可以看出，催化劑加入P后，前12 h的平均耗氧速率提升了190%。溫度的增加對聚合物的狀態(tài)會產(chǎn)生影響，會使聚合物耗氧分解，使反應(yīng)初始時消耗更多的氧氣。由圖2可證實(shí)這一點(diǎn)，當(dāng)溫度升高到160 ℃時，前12 h的平均耗氧速率比80 ℃時提高了204%。

圖2　不同溫度下驅(qū)油劑對稠油注空氣耗氧速率的影響

Fig.2Effect of different oil displacement agents on the oxygen consumption rate of heavy oil by air injection

由上述分析可知，溫度對催化性能的影響較大，不僅對催化劑本身的催化耗氧性能產(chǎn)生影響，對其他驅(qū)油劑的作用亦產(chǎn)生影響。且由圖2可以看出，反應(yīng)24 h時體系的狀態(tài)變化更具有代表性，因此，統(tǒng)一選取24 h的數(shù)據(jù)，更加系統(tǒng)的分析反應(yīng)溫度對催化性能的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3　反應(yīng)24 h不同溫度下驅(qū)油劑對稠油注空氣耗氧速率的影響

Fig.3Reaction time 24 h, the effect of oil displacement agent on the rate of oxygen consumption of heavy oil by air injection in different temperature

如圖3所示，各類驅(qū)油劑的加入對催化氧化反應(yīng)性能都有所提高，特別是A和P的加入明顯降低了尾氣含氧量。隨著溫度的升高，催化劑自身的催化效果越來越好，加入驅(qū)油劑后，不同驅(qū)油劑對催化效果的提升受溫度的影響不盡相同。對于A而言，溫度升高到120 ℃，更有利于催化反應(yīng)的進(jìn)行，而繼續(xù)增加溫度則對耗氧能力沒有更高的提升。對于P，低溫時由于其優(yōu)越的分散性能，使催化反應(yīng)得以充分進(jìn)行，尾氣中的含氧量較低，但是隨著溫度的升高，P的耗氧分解效應(yīng)越來越大，尾氣氧含量繼而持續(xù)降低。其他驅(qū)油劑在溫度升高的過程中對催化氧化反應(yīng)逐漸失去影響，對催化作用本身失去促進(jìn)作用，催化結(jié)果與僅含催化劑時基本相同。

由此可見，結(jié)合圖1，驅(qū)油劑的加入對稠油注空氣催化氧化反應(yīng)速率都有較大的提升，其中A和P驅(qū)油劑對催化劑的催化效果較為顯著，而驅(qū)油劑S、Nano1、Nano2的加入只在溫度較低時會提高催化劑的耗氧性能，在溫度較高之后，其影響較小。

2.2驅(qū)油劑對稠油黏度的影響

為了能更好地研究各種驅(qū)油劑對稠油品質(zhì)的影響，對反應(yīng)后的稠油進(jìn)行性質(zhì)分析。經(jīng)過0.8 MPa下氧化反應(yīng)24 h后，將稠油脫氣，降溫至50 ℃下測定其黏度，稠油黏度隨反應(yīng)溫度的變化關(guān)系如圖4所示。

圖4　不同溫度下驅(qū)油劑對稠油黏度的影響(50 ℃)

由圖4可知，隨著反應(yīng)溫度升高，A和P對稠油的黏度影響較大，Nano1、Nano2影響較小，S基本不影響稠油的黏度。未加入驅(qū)油劑的稠油隨著溫度的升高，黏度在逐漸增大，這是由于空氣中的N2、生成的CO2和氣態(tài)烴類對稠油抽提，促使大分子環(huán)狀化合物聚合(如瀝青質(zhì)的締合)，增大了其黏度。在較低溫度時，隨著溫度的升高，催化劑加入驅(qū)油劑A與未加A的黏度差值越來越小，而在較高溫度時，二者的差值逐漸變大，且前者黏度高于后者。其主要原因是，堿(A)在原油中生成的原位表面活性劑是不穩(wěn)定的，隨著溫度的升高，其分散作用逐漸減弱。驅(qū)油劑P對稠油黏度的影響較其他驅(qū)油劑要大很多，隨著溫度升高，稠油的黏度顯著增加，其主要原因：一方面，是稠油氧化導(dǎo)致膠質(zhì)含量增加; 另一方面，聚合物的氧化降解生成CO2和小分子聚合物，經(jīng)過脫氣使稠油黏度的增加更嚴(yán)重。Nano1、Nano2這兩種納米驅(qū)油劑對稠油黏度影響基本一致，隨著溫度的升高，反應(yīng)后稠油的黏度有少量的增加，但溫度達(dá)到160 ℃時低于未加驅(qū)油劑的黏度。說明溫度較低時納米微粒的自聚增加了稠油黏度，溫度較高時，納米顆粒有效地分散抑制了稠油黏度的增加。S驅(qū)油劑的加入有效控制了催化反應(yīng)后稠油的黏度，且隨著溫度的增加，黏度并沒有增大，低于單一催化劑作用的結(jié)果，這說明表面活性劑具有較好的熱穩(wěn)定性，能有效地降低稠油黏度。

2.3驅(qū)油劑對注空氣稠油族組成的影響

為了進(jìn)一步探究驅(qū)油劑對稠油組成的影響，同樣選取了反應(yīng)時間24 h不同溫度下注空氣催化氧化稠油的族組成，結(jié)果見圖5。

圖5　驅(qū)油劑對稠油中飽和分、芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

Fig.5Effects of oil displacement agents on saturates and aromatics, resins and asphaltenes of heavy oil

由圖5可以看出，催化劑與稠油發(fā)生作用后，稠油中的輕質(zhì)組分轉(zhuǎn)化為重組分，這與J. Wang和M. R. Fassihi的研究結(jié)果是一致的[5, 14]。以80 ℃下的催化反應(yīng)為例，催化氧化反應(yīng)完成后，稠油中的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別由29.73%和3.51%增大到33.85%和4.22%，而輕組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)卻降低(由原油中的66.76%減少到61.93%)，其中芳香分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯減少。隨著反應(yīng)溫度的增加，雖然飽和分增加，膠質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少，但是由于被氧化的芳香分易與膠質(zhì)締合成瀝青質(zhì)[13]，使瀝青質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，在160 ℃反應(yīng)后，瀝青質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比未反應(yīng)的稠油增加了32%。由此可以看出，空氣驅(qū)過程中稠油低溫氧化使得稠油本身的性質(zhì)變差，進(jìn)而會對稠油的開采和加工造成不利影響，與J. Wang[5]和M. R. Fassihi[14]等的結(jié)論是一致的，因此需要在催化劑使用的過程中加入多種不同類型的驅(qū)油劑，以改善稠油的品質(zhì)。由圖5可以看出，在所選驅(qū)油劑的作用下，催化劑對稠油氧化后，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都有比較明顯的降低，同時輕質(zhì)組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)也會有相應(yīng)的提高，驅(qū)油劑的加入明顯改善了稠油品質(zhì)。

在這些驅(qū)油劑中，堿的主要作用是在催化氧化的過程中與生成的有機(jī)酸及時結(jié)合形成原位表面活性劑[6]。比較催化反應(yīng)后四組分的含量可以看出，當(dāng)反應(yīng)溫度較低時，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低，說明了堿的加入促進(jìn)了重質(zhì)組分向輕質(zhì)組分轉(zhuǎn)化，源于生成的原位表面活性劑在低溫具有很好分散性能。當(dāng)反應(yīng)溫度升高到120 ℃時，由圖5 (a)、(b)可以看出，芳香分主要轉(zhuǎn)化為飽和分，而重質(zhì)組分基本不受影響，可以說明提高溫度，堿促進(jìn)了芳香分的氧化并斷裂生成飽和分。溫度繼續(xù)升高時，芳香分和膠質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)降低，并轉(zhuǎn)化為飽和分和瀝青質(zhì)，由于氧化速率的提高促使其芳香烴與膠質(zhì)的積聚，導(dǎo)致了瀝青質(zhì)增加。結(jié)合圖2可以看出，堿的主要作用是及時與生成的酸發(fā)生作用，使得氧化反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，這也是堿的加入明顯增加了初始耗氧速率的原因，這個過程也就會形成較多的飽和烴，提高飽和分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

驅(qū)油劑(S)的加入對稠油的四組分影響較大，在低溫時，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低了11%，導(dǎo)致輕質(zhì)組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有較大的提高。溫度升高到120 ℃時，飽和分、芳香分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本不變，而部分膠質(zhì)轉(zhuǎn)變成瀝青質(zhì)；溫度繼續(xù)升高到160 ℃時，輕質(zhì)組分開始減少，重質(zhì)組分增加。說明在低溫時，由于催化氧化反應(yīng)較慢，表面活性劑(S)通過分散稠油團(tuán)簇有效地將稠油重質(zhì)組分轉(zhuǎn)變?yōu)檩p質(zhì)組分，隨著溫度的升高，由于加快了飽和分和芳香分的低溫催化氧化反應(yīng)，促使飽和分和芳香分向重質(zhì)組分轉(zhuǎn)變。

在催化劑中加入的聚合物P由于具有較高的分散性，在溫度較低時，能有效地促使稠油與催化劑作用，提高輕質(zhì)組分的形成能力，這時聚合物P與驅(qū)油劑S的作用類似。但隨著溫度的升高，聚合物本身容易耗氧分解生成CO2，不但使其失去分散性能，而且稠環(huán)芳烴更易締合，導(dǎo)致重質(zhì)組分膠質(zhì)、瀝青質(zhì)急劇大幅增加。

納米γ-Al2O3(Nano1)對稠油四組分的變化趨勢和驅(qū)油劑S基本一致，但重質(zhì)組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)略高于驅(qū)油劑S，其主要原因是納米γ-Al2O3微粒具有較強(qiáng)的表面酸性，可促進(jìn)稠油脫氫，使其更易積聚形成膠質(zhì)和瀝青質(zhì)。納米Fe3O4(Nano2)驅(qū)油劑加入催化劑中之后，有效地提高了輕質(zhì)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，且隨著溫度的增加，催化反應(yīng)變化趨勢基本與催化劑本身的作用相一致。說明Fe3O4納米微粒在稠油中有更好的分散性能，能夠抑制稠油團(tuán)簇互相作用，阻礙了輕質(zhì)組分向重質(zhì)組分轉(zhuǎn)變，進(jìn)而抑制了瀝青質(zhì)的締合，同時Nano2的作用不受溫度的影響，在使用過程中具有良好的穩(wěn)定性。

綜上所述，稠油注空氣低溫催化氧化不利于稠油品質(zhì)，使輕組分向重組分轉(zhuǎn)變。而這幾種驅(qū)油劑可以有效地降低這種趨勢。NaOH(A)適用于低溫段，不僅有效地促進(jìn)了催化氧化反應(yīng)，而且避免高溫造成原位表面活性劑失活導(dǎo)致黏度和瀝青質(zhì)的增加；聚丙烯酰胺(P)只適用于低溫段，因?yàn)楦邷貢r聚丙烯酰胺氧化分解使其失去分散性能，導(dǎo)致了稠油黏度的增大和重質(zhì)組分的增加；十二烷基苯磺酸鈉(S)能夠有效地降低稠油的黏度并抑制輕組分向重組分轉(zhuǎn)變，而且其使用效果不受溫度的影響，具有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性；納米微粒γ-Al2O3(Nano1)雖然能夠抑制輕組分向重組分轉(zhuǎn)變，但因具有表面酸性，使稠油更易脫氫，導(dǎo)致這種抑制效果不明顯，而且在提高耗氧速率和降黏上效果一般，所以不建議使用。納米微粒Fe3O4(Nano2)在提高輕組分和降低重組分方面，效果最佳，但在耗氧速率上不及堿(A)，降黏不及表面活性劑(S)。

3　結(jié)論

通過研究驅(qū)油劑對稠油注空氣低溫催化氧化反應(yīng)過程的影響研究，驅(qū)油劑的加入對稠油注空氣催化氧化反應(yīng)的耗氧速率有較大的提升，同時也較好地抑制了輕組分向重組分轉(zhuǎn)變。在耗氧速率上，NaOH驅(qū)油劑和PAM驅(qū)油劑對耗氧速率的影響最為明顯。在稠油降黏上，與其他驅(qū)油劑相比，十二烷基苯磺酸鈉具有很好的降黏作用和熱穩(wěn)定性。Fe3O4納米微粒與其他驅(qū)油劑相比能夠更好地改善稠油品質(zhì)，在稠油催化氧化反應(yīng)過程中能夠很好的促使重組分轉(zhuǎn)化為輕組分。

通過對各類驅(qū)油劑影響和效果的研究，綜合比較各驅(qū)油劑在影響催化氧化反應(yīng)和調(diào)節(jié)稠油品質(zhì)方面的優(yōu)缺點(diǎn)，在稠油注空氣催化氧化開采中，使用堿和十二烷基苯磺酸鈉驅(qū)油劑為主，在此基礎(chǔ)上結(jié)合Fe3O4納米微粒的加入，將能同時提高稠油低溫催化氧化的耗氧速率并改善稠油品質(zhì)，在注空氣采油中將會更加經(jīng)濟(jì)有效。

[1]唐曉東, 崔盈賢, 何柏，等. 遼河稠油注空氣催化氧化降黏實(shí)驗(yàn)研究[J]. 油田化學(xué), 2008,25(4): 316-319.

Tang Xiaodong, Cui Yingxian, He Bo, et al. Experimental study on the viscosity reduction of Liaohe heavy oil by catalytic air oxidation[J]. Oilfield Chemistry, 2008,25(4): 316-319.

[2]Jamaluddin A KM,Joshi N, Iwere F, et al. An investigation of asphaltene instability under nitrogen injection[C]. SPE, Presented at the Society of Petroleum Engineers International Petroleum Conference and Exhibition, Mexico: Villahermosa, 2002.

[3]Bahrami P, Kharrat R, Mahdavi S, et al. Asphaltene laboratory assessment of a heavy onshore reservoir during pressure, temperature and composition variations to predict asphaltene onset pressure[J]. Korean Journal of Chemical Engineering, 2015, 32(2): 316-322.

[4]Hua S, Liu Y, Di Q, et al. Experimental study of air foam flow in sand pack core for enhanced oil recovery[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2015(135): 141-145.

[5]Wang J, Wang T, Feng C, et al. The catalytic effect of organometallic additives on low-temperature oxidation of light crude oil during air flooding[J]. Petroleum Science and Technology, 2015, 33(10): 1118-1125.

[6]Berger P D, Lee C H. Improved ASP process using organic alkali[C]. Paper SPE 99581 presented at the 2006 SPE/DOE Symposium on Improved Oil Recovery, Tulsa,Oklahoma：[s.n.],2006：22-26.

[7]Zabala R, Mora E, Botero O, et al. Nano-technology for asphaltenes inhibition in Cupiagua South Wells[C].Pproceedings of the IPTC 2014: International Petroleum Technology Conference,Kuala Lumpur:[s.n.],2014:10-12.

[8]高動超, 秦玉才, 胡月婷, 等. 稠油注空氣低溫氧化產(chǎn)物分析及機(jī)理研究[J]. 石油化工高等學(xué)校學(xué)報, 2015, 28(5): 13-16.

Gao Dongchao, Qin Yucai, Hu Yueting,et al. Analysis of oxidation products and mechanism of air injection low temperature catalytic oxidation of heavy oil[J]. Journal of Petrochemical Universities, 2015, 28(5): 13-16.

[9]Al-Saffar H, Hasanin H, Price D, et al. Oxidation reactions of a light crude oil and its SARA fractions in consolidated cores[J]. Energy Fuels, 2001, 15(1): 182-188.

[10]Nassar N N, Hassan A, Pereira-Almao P. Thermogravimetric studies on catalytic effect of metal oxide nanoparticles on asphaltene pyrolysis under inert conditions[J]. J. Therm. Anal. Calorim., 2011, 110(3): 1327-1332.

[11]Nassar N N, Hassan A, Pereira-Almao P. Metal oxide nanoparticles for asphaltene adsorption and oxidation[J]. Energy Fuels, 2011, 25(3): 1017-1023.

[12]Konakanchi H, Vajjha R, Misra D, et al. Electrical conductivity measurements of nanofluids and development of new correlations[J]. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2011, 11(8): 6788-6795.

[13]趙福麟. 調(diào)剖劑與驅(qū)油劑[J]. 油氣采收率技術(shù), 1994, 1(1): 1-5.

Zhao Fulin. Profile control agents and oil displacement agents[J]. Oil & Gas Recovery Techinology,1994,1(1): 1-5.

[14]Fassihi M R, Meyers K O, Baslie P. Low-temperature oxidation of viscous crude oils[J]. SPE Reservoir Engineering, 1990, 5(4): 609-616.

(編輯閆玉玲)

Effect of Oil Displacement Agent on Process of Low Temperature Catalytic Oxidation of Heavy Oil

Zhou Guangjian1, Qin Yucai1, Li Qiang1, Mo Zhousheng2, Zhang Xiaotong1, Song Lijuan1,2

(1.KeyLaboratororyofPetrochemicalCatalyticScienceandTechnology,LiaoningProvince,LiaoningShihuaUniversity,FushunLiaoning113001,China; 2.CollegeofChemistryandChemicalEngeineering,ChinaUniversityofPetroleum(EastChina),QingdaoShandong266555,China)

In order to improve the safety of air flooding and quality of heavy oil, static oxidation experiments were conducted to research the effect of oil displacement agent on the catalytic low-temperature oxidation (CLTO) of heavy oil. The results showed that the oil displacement agent could accelerate the oxygen consumption rate, and especially the effect of NaOH and PAM on oxygen consumption rate were obvious. Saturates, aromatics, resins and asphaltenes (SARA) analysis and experiments using oil displacement agent were preformed to study the effect of oil displacement agent on the crude oil components. Saturates and aromatics were converted to resins and asphaltenes during low-temperature oxidation (LTO), and the addition of Fe3O4nanoparticles could reverse this change. This study can provide guidelines to select of oil displacement agent, improve the safety and increase the application of air flooding technology.

Oil displacement agent; Nanoparticles; Catalytic low-temperature oxidation; SARA; Heavy crude oil

1006-396X(2016)04-0001-06投稿網(wǎng)址：http://journal.lnpu.edu.cn

2016-02-29

2016-04-02

中國石油天然氣股份有限公司遼河油田分公司項(xiàng)目資助(LHYT-SGCYC-2013-JS-8342)。

周廣健(1989-)，男，碩士研究生，從事稠油注空氣低溫催化氧化的研究；E-mail: zhouguangjianhappy@126.com。

宋麗娟(1962-)，女，博士，教授，博士生導(dǎo)師，從事新型催化材料及清潔油品生產(chǎn)新工藝研究；E-mail：lsong56@263.net。

TE39

Adoi:10.3969/j.issn.1006-396X.2016.04.001