一种原油地下改质降黏催化用组合物
阅读：1017发布：2020-07-29
专利汇可以提供一种原油地下改质降黏催化用组合物专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种 原油 地下改质降黏催化用组合物，以重量百分比计，包括下列组分：催化剂30wt%-50wt%， 溶剂 45wt%-70wt%，增溶剂0.1wt%-1wt%；各组分的重量百分比之和为100%；所述催化剂为有机金属盐，所述溶剂包括 有机溶剂 和/或石油产品，所述增溶剂为 表面活性剂 。本发明的催化用组合物以 水 为介质注入油藏，操作简单，能够有效降低稠油催化改质降黏的成本，进入油藏后，能够与原油良好的互溶，能够有效提高催化效率。，下面是一种原油地下改质降黏催化用组合物专利的具体信息内容。
1.一种原油地下改质降黏催化用组合物，以重量百分比计，包括下列组分：
催化剂30wt%-50wt%，溶剂45wt%-70wt%，增溶剂0.1wt%-1wt%；各组分的重量百分比之和为100%；
所述催化剂为有机金属盐，所述溶剂包括有机溶剂和/或石油产品，所述增溶剂为表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的原油地下改质降黏催化用组合物，其特征在于：所述有机金属盐包括下列盐中的一种或几种的组合：含铁、镍和铜中至少一种离子的油酸盐，含铁、镍和铜中至少一种离子的十二烷基硫酸盐，含铁、镍和铜中至少一种离子的乙酰丙酮盐，含铁、镍和铜中至少一种离子的环烷酸盐。
3.根据权利要求1所述的原油地下改质降黏催化用组合物，其特征在于：所述有机溶剂包括石油醚、正己烷、正庚烷、二甲苯、乙醇、甲醇、异丙醇和四氢呋喃中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的原油地下改质降黏催化用组合物，其特征在于：所述石油产品包括减压柴油、馏分油和润滑油中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的原油地下改质降黏催化用组合物，其特征在于：所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、烷醇酰胺、吐温类表面活性剂和司班类表面活性剂中的一种或几种的组合。
6.权利要求1-5任一项所述的原油地下改质降黏催化用组合物在石油开采时降低稠油黏度的应用，包括以下步骤：
由注入井向油层注入500-2000吨蒸汽，焖井1-7天；
以水为介质，按水重量的10%-50%向该水中加入所述原油地下改质降黏催化用组合物，得到催化用组合物乳液，将20-100吨的该催化用组合物乳液注入到注入井中；
再次注入1000-5000吨蒸汽，焖井1-30天，然后开井采油。
7.权利要求1-5任一项所述的原油地下改质降黏催化用组合物在石油开采时降低稠油黏度的应用，包括以下步骤：
以水为介质，按水重量的10%-50%向该水中加入所述原油地下改质降黏催化用组合物，得到催化用组合物乳液，将20-100吨的该催化用组合物乳液由注入井注入地层；
再用电加热方法将注入井周围地层温度加热至250℃-350℃，然后由采出井采出原油。
一种原油地下改质降黏催化用组合物
技术领域
[0001] 本发明涉及一种原油地下改质降黏催化用组合物，属于油气开发技术领域。
背景技术
[0002] 世界稠油资源量巨大，据估计比常规原油资源高数倍，是最为现实的替代能源之一。稠油资源分布广，几乎所有产油国都有发现，据调研资料统计，世界上稠油（含特重油）资源丰富的国家有美国、委内瑞拉、加拿大、前苏联等，其稠油地质储量及沥青砂资源约8 3
(4000-6000)×10m（含预测资源量）。我国稠油资源极为丰富，已在渤海湾盆地、松辽盆地、南襄盆地、准噶尔盆地、二连盆地等12个大中型含油盆地和凹陷发现70多个稠油油田。预
8
测全国稠油（包括沥青）储量在80×10 吨以上。
(4000-6000)×10m（含预测资源量）。我国稠油资源极为丰富，已在渤海湾盆地、松辽盆地、南襄盆地、准噶尔盆地、二连盆地等12个大中型含油盆地和凹陷发现70多个稠油油田。预
8
测全国稠油（包括沥青）储量在80×10 吨以上。
[0003] 目前国内外较成熟的稠油开采技术主要包括：（1）蒸汽吞吐；（2）蒸汽驱；（3）蒸汽辅助重力泄油（SAGD）技术；此外，以下前沿开发技术正处于研发和试验阶段：（4）火烧油层技术；（6）注溶剂萃取（VAPEX）技术；（7）水热裂解技术；（8）微生物开采稠油技术。
[0004] 地下催化改质降黏技术是当前稠油开发领域的研究前沿与热点，由于其能够在相对温和的条件下实现稠油不可逆降黏而备受关注。目前催化水热裂解、井筒就地催化裂解(CAPRI)、低温催化氧化-乳化等3项技术最具代表性：①催化水热裂解技术相对成熟并已现场应用，其基本工作原理为：将催化剂注入油层，稠油在高温(200℃-300℃)水蒸汽及催化剂联合作用下，发生脱硫、脱氮、加氢、开环水煤气转换等一系列反应，从而黏度得到不可逆地降低；②基于THAI火烧的CAPRI技术处于现场试验阶段，其基本工作原理为：将改质催化剂填置于采出井井筒周围区域形成固定催化床，被加热的原油流经催化床进入井筒时发生催化改质反应，达到不可逆降黏效果；③低温催化氧化-乳化技术尚处于室内研究阶段，其基本工作原理为：将催化剂注入油层，稠油在催化剂作用下与空气或氧气发生低温（200℃以下）氧化反应并生成羧酸，再向地层中注入碱，地下生成的羧酸与碱发生皂化反应后生成表面活性剂，原位生成的表活剂与稠油发生乳化作用，从而实现稠油降黏。此外，利用外场（微波、超声、射频等）提供能量，辅助催化剂达到稠油降黏效果的开发方式也有报道。
[0005] 地下催化改质降黏技术的关键难题之一即如何将改质催化剂分散注入油层。通过对国内外相关专利及文献进行检索，结果表明：目前将催化剂置入油层主要有3种技术方案。①水溶性催化剂以水为介质的注入技术：该技术利用无机金属盐催化剂水溶性的特性，以水为注入介质，将催化剂注入至地层。该技术操作简单、成本低廉，但催化剂在地下与原油接触有限，限制了催化剂作用的发挥（出处：赵法军等，稠油水热裂解催化剂研究进展，油田化学，2006，(23)，3，277-283）。②油溶性催化剂以溶剂为介质的注入技术：油溶性催化剂具有亲油疏水的特性，能够在地层与原油充分接触，从而提高催化改质效率。然而油溶性催化剂不溶于水，只能溶解于有机溶剂、轻油或VGO等介质注入，这导致该技术在应用时面临成本高、波及体积小等局限(出处:刘永建等，稠油水热裂解油溶性催化剂性能研究，石油化工与催化，2008（16），11，31-34）。③井筒催化（CAPRI）技术：CAPRI技术是将炼油催化剂（固体催化剂）置于水平生产井的套管内或周围，被加热的原油流经生产井套管时发生催化反应，达到改质降黏的效果。但该技术对设备要求高且催化剂不能再生和重复利用，此外原油与催化剂接触时间少，催化效果有限(出处：M.Greaves,T.Xia,CAPRI-Downhole Catalytic Process for Upgrading Heavy Oil:Produced Oil Properties and Composition,PETSOC,2001-023)。
发明内容
[0007] 本发明的目的通过以下技术方案得以实现：
[0008] 一种原油地下改质降黏催化用组合物，以重量百分比计，包括下列组分：
[0009] 催化剂30wt%-50wt%，溶剂45wt%-70wt%，增溶剂0.1wt%-1wt%；各组分的重量百分比之和为100%；
[0010] 所述催化剂为有机金属盐，所述溶剂包括有机溶剂和/或石油产品，所述增溶剂为表面活性剂。
[0011] 上述的原油地下改质降黏催化用组合物中，优选的，所述有机金属盐包括下列盐中的一种或几种的组合：含铁、镍和铜中至少一种离子的油酸盐，含铁、镍和铜中至少一种离子的十二烷基硫酸盐，含铁、镍和铜中至少一种离子的乙酰丙酮盐，含铁、镍和铜中至少一种离子的环烷酸盐。
[0013] 上述的原油地下改质降黏催化用组合物中，优选的，所述石油产品包括减压柴油（VGO）、馏分油和润滑油中的一种或几种的组合。
[0014] 上述的原油地下改质降黏催化用组合物中，优选的，所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、烷醇酰胺、吐温类表面活性剂和司班类表面活性剂等中的一种或几种的组合。
[0015] 本发明所提供的上述原油地下改质降黏催化用组合物是通过将催化剂、溶剂、增溶剂混合在一起制备的。
[0016] 本发明还提供上述的原油地下改质降黏催化用组合物在石油开采时降低稠油黏度的应用，包括以下步骤：
[0017] 由注入井向油层注入500-2000吨蒸汽，焖井1-7天；
[0018] 以水为介质，按水重量的10%-50%向该水中加入所述原油地下改质降黏催化用组合物，得到催化用组合物乳液，将20-100吨该催化用组合物乳液注入到注入井中；
[0019] 再次注入1000-5000吨蒸汽，焖井1-30天，即已降低稠油黏度，然后开井采油。
[0020] 本发明还提供上述的原油地下改质降黏催化用组合物在石油开采时降低稠油黏度的应用，包括以下步骤：
[0021] 以水为介质，按水重量的10%-50%向该水中加入所述原油地下改质降黏催化用组合物，得到催化用组合物乳液，将20-100吨的该催化用组合物乳液由注入井注入地层；
[0022] 再用电加热方法将注入井周围地层温度加热至250℃-350℃，即已降低稠油黏度，然后由采出井采出原油。
[0023] 本发明聚焦于如何将催化效果更高（与水溶性催化剂相比）的油溶性催化剂注入至地层这一关键问题，发明了一种原油地下改质降黏催化用组合物，该组合物由催化剂、溶剂和增溶剂三部分组成，其中催化剂为油溶性过渡金属盐；溶剂的作用为溶解催化剂，并与催化剂一同作为水包油注入体系的油相（内向），使用量与催化剂量相当，占组合物45wt%-70wt%；增溶剂为表面活性剂，作用为使溶解有催化剂的溶剂的有机相与注入水相形成稳定的乳液，以扩大注入液的波及体积，虽然表面活性剂在三次采油中已有广泛使用，但其在稠油热采中的应用尚未见到，专利CN102643636A提供了一种含有石油酸盐表面活性剂和有机金属盐的一种热力采油辅助增效化学剂，专利中使用的石油酸盐表面活性剂主要起降低油水界面张力和乳化原油的作用，使用量和有机金属盐用量相当，为催化剂的
0.62-2.3倍；而本发明中的增溶剂的作用是乳化油溶性催化剂，而并非乳化原油，因此本发明中增溶剂的用量仅为催化剂用量的1/300-1/50，占组合物的0.1wt%-1wt%。该组合物以水为注入介质注入至油藏中，结合蒸汽吞吐或电加热的稠油开发方式，能够达到良好的开采效果。
0.62-2.3倍；而本发明中的增溶剂的作用是乳化油溶性催化剂，而并非乳化原油，因此本发明中增溶剂的用量仅为催化剂用量的1/300-1/50，占组合物的0.1wt%-1wt%。该组合物以水为注入介质注入至油藏中，结合蒸汽吞吐或电加热的稠油开发方式，能够达到良好的开采效果。
[0024] 本发明的催化用组合物以水为介质注入油藏，操作简单，能够有效降低稠油催化改质降黏的成本，进入油藏后，能够与原油良好的互溶，能够有效提高催化效率。
具体实施方式
[0025] 以下便结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
[0026] 实施例1
[0027] 本实施例提供一种原油地下改质降黏催化用组合物，以重量百分比计，包括下列组分：
[0028] 油酸铁3吨，石油醚6.99吨，烷醇酰胺0.01吨。
[0029] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液的制备：
[0030] 将原油地下改质降黏催化用组合物所有组分共10吨加入到10吨水中，搅拌均匀，即得到原油地下改质降黏催化用组合物乳液。
[0031] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液在石油开采时降低稠油黏度的应用，包括以下步骤：
[0032] 以一口黏度为8088毫帕秒（50℃）的油井为进行催化改质降黏的实验油井；
[0033] 向油井中注入500吨蒸汽，焖井1天；然后注入催化用组合物乳液20吨；再次注入1000吨蒸汽，焖井7天，然后开井采油。
[0034] 开采出的稠油黏度降至1213毫帕秒（50℃），降黏率为85%，开采效果良好。
[0035] 实施例2
[0036] 本实施例提供一种原油地下改质降黏催化用组合物，以重量百分比计，包括下列组分：
[0037] 油酸镍3吨，己烷6.99吨，烷醇酰胺0.01吨。
[0038] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液的制备：
[0039] 将原油地下改质降黏催化用组合物所有组分共10吨加入到10吨水中，搅拌均匀，即得到原油地下改质降黏催化用组合物乳液。
[0040] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液在石油开采时降低稠油黏度的应用，包括以下步骤：
[0041] 以一口黏度为11078毫帕秒（50℃）的油井为进行催化改质降黏的实验油井；
[0042] 向油井中注入500吨蒸汽，焖井1天；然后注入催化用组合物乳液20吨；再次注入1000吨蒸汽，焖井7天，然后开井采油。
[0043] 开采出的稠油黏度降至1551毫帕秒（50℃），降黏率为86%，开采效果良好。
[0044] 实施例3
[0045] 本实施例提供一种原油地下改质降黏催化用组合物，以重量百分比计，包括下列组分：
[0046] 油酸铜3吨，二甲苯6.99吨，烷醇酰胺0.01吨。
[0047] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液的制备：
[0048] 将原油地下改质降黏催化用组合物所有组分共10吨加入到10吨水中，搅拌均匀，即得到原油地下改质降黏催化用组合物乳液。
[0049] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液在石油开采时降低稠油黏度的应用，包括以下步骤：
[0050] 以一口黏度为11752毫帕秒（50℃）的油井为进行催化改质降黏的实验油井；
[0051] 向油井中注入1000吨蒸汽，焖井1天；然后注入催化用组合物乳液20吨；再次注入1000吨蒸汽，焖井7天，然后开井采油。
[0052] 开采出的稠油黏度降至1410毫帕秒（50℃），降黏率为88%，开采效果良好。
[0053] 实施例4
[0054] 本实施例提供一种原油地下改质降黏催化用组合物，以重量百分比计，包括下列组分：
[0055] 油酸铁5吨，VGO4.90吨，吐温800.10吨。
[0056] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液的制备：
[0057] 将原油地下改质降黏催化用组合物所有组分共10吨加入到90吨水中，搅拌均匀，即得到原油地下改质降黏催化用组合物乳液。
[0058] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液在石油开采时降低稠油黏度的应用，包括以下步骤：
[0059] 以一口黏度为11798毫帕秒（50℃）的油井为进行催化改质降黏的实验油井；
[0060] 向油井中注入2000吨蒸汽，焖井7天；然后注入催化用组合物乳液100吨；再次注入5000吨蒸汽，焖井10天，然后开井采油。
[0061] 开采出的稠油黏度降至1770毫帕秒（50℃），降黏率为85%，开采效果良好。
[0062] 实施例5
[0063] 本实施例提供一种原油地下改质降黏催化用组合物，以重量百分比计，包括下列组分：
[0064] 油酸镍5吨，稀油4.95吨，司班800.05吨。
[0065] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液的制备：
[0066] 将原油地下改质降黏催化用组合物所有组分共10吨加入到90吨水中，搅拌均匀，即得到原油地下改质降黏催化用组合物乳液。
[0067] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液在石油开采时降低稠油黏度的应用，包括以下步骤：
[0068] 以一口黏度为15419毫帕秒（50℃）的油井为进行催化改质降黏的实验油井；
[0069] 向油井中注入2000吨蒸汽，焖井7天；然后注入催化用组合物乳液100吨；再次注入5000吨蒸汽，焖井30天，然后开井采油。
[0070] 开采出的稠油黏度降至1542毫帕秒（50℃），降黏率为90%，开采效果良好。
[0071] 实施例6
[0072] 本实施例提供一种原油地下改质降黏催化用组合物，以重量百分比计，包括下列组分：
[0073] 油酸铁3吨，石油醚6.99吨，烷醇酰胺0.01吨。
[0074] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液的制备：
[0075] 将原油地下改质降黏催化用组合物所有组分共10吨加入到10吨水中，搅拌均匀，即得到原油地下改质降黏催化用组合物乳液。
[0076] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液在石油开采时降低稠油黏度的应用，包括以下步骤：
[0077] 以一口黏度为10077毫帕秒（50℃）的油井为进行催化改质降黏的实验油井；
[0078] 由注入井注入催化用组合物乳液20吨；然后电加热使油藏温度升温至250℃，再由采出井采油。
[0079] 开采出的稠油黏度降至1411毫帕秒（50℃），降黏率为86%，开采效果良好。
[0080] 实施例7
[0081] 本实施例提供一种原油地下改质降黏催化用组合物，以重量百分比计，包括下列组分：
[0082] 油酸镍3吨，己烷6.99吨，烷醇酰胺0.01吨。
[0083] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液的制备：
[0084] 将原油地下改质降黏催化用组合物所有组分共10吨加入到10吨水中，搅拌均匀，即得到原油地下改质降黏催化用组合物乳液。
[0085] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液在石油开采时降低稠油黏度的应用，包括以下步骤：
[0086] 以一口黏度为9974毫帕秒（50℃）的油井为进行催化改质降黏的实验油井；
[0087] 由注入井注入催化用组合物乳液20吨；然后电加热使油藏温度升温至300℃，再由采出井采油。
[0088] 开采出的稠油黏度降至698毫帕秒（50℃），降黏率为93%，开采效果良好。
[0089] 实施例8
[0090] 本实施例提供一种原油地下改质降黏催化用组合物，以重量百分比计，包括下列组分：
[0091] 油酸铜3吨，二甲苯6.99吨，烷醇酰胺0.01吨。
[0092] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液的制备：
[0093] 将原油地下改质降黏催化用组合物所有组分共10吨加入到10吨水中，搅拌均匀，即得到原油地下改质降黏催化用组合物乳液。
[0094] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液在石油开采时降低稠油黏度的应用，包括以下步骤：
[0095] 以一口黏度为13297毫帕秒（50℃）的油井为进行催化改质降黏的实验油井；
[0096] 由注入井注入催化用组合物乳液20吨；然后电加热使油藏温度升温至300℃，再由采出井采油。
[0097] 开采出的稠油黏度降至665毫帕秒（50℃），降黏率为95%，开采效果良好。
[0098] 实施例9
[0099] 本实施例提供一种原油地下改质降黏催化用组合物，以重量百分比计，包括下列组分：
[0100] 油酸铁5吨，VGO4.90吨，吐温800.10吨。
[0101] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液的制备：
[0102] 将原油地下改质降黏催化用组合物所有组分共10吨加入到90吨水中，搅拌均匀，即得到原油地下改质降黏催化用组合物乳液。
[0103] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液在石油开采时降低稠油黏度的应用，包括以下步骤：
[0104] 以一口黏度为16789毫帕秒（50℃）的油井为进行催化改质降黏的实验油井；
[0105] 由注入井注入催化用组合物乳液100吨；然后电加热使油藏温度升温至350℃，再由采出井采油。
[0106] 开采出的稠油黏度降至672毫帕秒（50℃），降黏率为96%，开采效果良好。
[0107] 实施例10
[0108] 本实施例提供一种原油地下改质降黏催化用组合物，以重量百分比计，包括下列组分：
[0109] 油酸镍5吨，稀油4.95吨，司班800.05吨。
[0110] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液的制备：
[0111] 将原油地下改质降黏催化用组合物所有组分共10吨加入到90吨水中，搅拌均匀，即得到原油地下改质降黏催化用组合物乳液。
[0112] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液在石油开采时降低稠油黏度的应用，包括以下步骤：
[0113] 以一口黏度为16789毫帕秒（50℃）的油井为进行催化改质降黏的实验油井；
[0114] 由注入井注入催化用组合物乳液100吨；然后电加热使油藏温度升温至350℃，再由采出井采油。
[0115] 开采出的稠油黏度降至1011毫帕秒（50℃），降黏率为93%，开采效果良好。
[0116] 对比例1
[0117] 本对比例提供一种原油地下改质降黏催化用组合物，不注入增溶剂，仅注入催化剂和溶剂，以重量百分比计，包括下列组分：
[0118] 油酸铁5吨，VGO4.90吨。
[0119] 原油地下改质降黏催化用组合物乳液的制备：
[0120] 将原油地下改质降黏催化用组合物所有组分共9.9吨加入到90.1吨水中，搅拌均匀，即得到原油地下改质降黏催化用组合物乳液。
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