[发明专利]一种稠油注空气氧化降粘催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于油田稠油开采的稠油注空气氧化降粘催化剂及其制备方法。

背景技术

我国稠油资源分布十分广泛，已在12个盆地发现了70多个重质油田，预计资源量可达300×10⁸t以上。随着轻质油开采储量的减少及石油开采技术的不断提高，21世纪开采稠油的比重将会不断增大，如辽河油田多年来开采高凝油、超稠油量一直占很大比重；胜利油田自2000年起，热采稠油年生产能力也超过140×10⁴t，海上发现的石油储量中70%也属于稠油。自20世纪60年代开采稠油以来，已形成以蒸汽吞吐、蒸汽驱等为主的稠油热采技术，以及以碱驱、聚合物驱、混相驱等为主的稠油冷采技术。上述开采方法采收率均较低，投资较高。稠油注空气低温催化氧化采油技术[唐晓东，崔盈贤，孟科全等.注空气催化氧化渤海稠油降粘工艺可行性探讨[J]西南石油大学学报（自然科学版），2008，30（6）：141-144]是在注蒸汽开采稠油过程中，注入一种水溶性或油溶性、耐高温、具有催化氧化与裂化的双功能催化剂，并辅以一定量的空气注入，在焖井期间或蒸汽驱过程中使稠油发生缓和催化氧化反应，降低稠油粘度。它是集热采(稠油缓和氧化放热直接加热油层)、烟道气驱油、羧化降粘与表面活性剂驱油等4种采油机理于一体的新型、高效、低成本的稠油开采技术。其存在的问题是如果原油氧化速率慢，很可能发生氧气突破导致氧含量偏高，进而引发安全问题，另外通常情况下氧化后稠油粘度升高严重，因此对如何提高稠油的氧化速率并改善氧化稠油性质的研究具有重要的意义。

由于稠油注空气低温催化氧化速度慢，尾气中氧气体积分数高将导致焖井和开采期间存在安全问题，同时，稠油的氧化将导致其粘度升高，对提高采收率不利。唐晓东等[唐晓东、崔盈贤、何柏等.辽河稠油注空气催化氧化降黏实验研究.油田化学[J]2008,25(4):316-318]利用水溶性催化剂SP-1催化氧化辽河稠油样品，王焕梅等[王焕梅、唐晓东、孟科全等.稠油注空气催化氧化采油催化剂的制备与评价.精细石油化工[J]2009,6(26):566-569]利用油溶性催化剂环烷酸铜催化氧化渤海SZ36-1稠油。结果表明，催化氧化能明显降低尾气中氧气体积分数，反应后氧化稠油经降粘助剂处理后，降粘率分别达到99.99%和96.66%。文献[郑延成、陈奇、王任芳等.氧化催化体系对稠油组成及粘度的影响.石油天然气化工[J]2009,38(1)34-38]将过渡金属(Mo、Zn或Fe)的化合物溶于NaOH中，加入脂肪酸(油酸或椰油酸)，调节体系pH=6～7，在60℃～80℃下反应6h，至油相变为淡黄色的油状液体，用分液漏斗将水相和油相分离，制得有机络合催化剂SN。利用该催化剂加入过氧化叔丁醚和质子供体对南阳含水稠油在120℃下进行氧化降解反应，反应后加碱乳化处理，降粘率可达99%。但作者并未开展该催化剂对稠油催化耗氧能力的研究。

CN200610022559.X公开了一种稠油注空气缓和催化氧化采油方法，它采用一种水溶性或油溶性、耐高温、具有催化氧化与裂化的双功能催化剂，并辅以一定量的空气注入，在焖井期间或蒸汽驱过程中使稠油发生缓和催化氧化、裂化反应，取得一定效果。该催化剂是由铁、钴、镍、铜、锌、钼、铬的硫酸盐及氯化盐；铁、锰、铜、锌、的硝酸盐与碳酸盐；钴、铜、锌的草酸盐与乙酸盐；钴、铜、锌、锰、铁的苯甲酸盐；铁、锰、铜、锌的邻苯二甲酸盐等金属盐催化剂与尿素、碳酸钠、碳酸氢钠、碳铵、碳酸氢铵、氢氧化钠、氢氧化钾等助剂组成的复合催化剂，其与稠油在150℃～250℃下，进行注空气催化氧化实验，发现该类催化剂能够加快稠油的耗氧速度，但存在反应后氧化稠油粘度升高严重等问题。

综上所述，在稠油注空气低温催化过程的研究中，金属催化剂的加入能够加速稠油耗氧速度，但均存在反应后氧化稠油粘度升高严重，必须辅助碱性助剂进行乳化降粘。针对以上问题，本发明将具有降粘作用的油溶性基团引入聚合物催化剂的制备，并负载上过渡金属原子，使得催化剂能够迅速提高稠油的耗氧速度，同时具有一定的降粘作用。

发明内容

本发明的目的在于为了提高稠油的耗氧能力，改善稠油结构降低氧化稠油粘度，从而使稠油注空气催化氧化提高采收率，特提供一种稠油注空气氧化降粘催化剂及其制备方法。