火烧油层地下原位供氢催化裂解改质超稠油反应动力学研究

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1、＊＊。ＴＥ３５７０２２０：单位代码：１分类号．＇：詹密级：、ＮｏｒｔｈｅａｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔ缘ｙ硕士研究生学位论文论文题目：．．火烧．．油屋地王原位．供氯値化裂解．改……．■臟稠．油舰动力■学前？………，硕士生：高…楠？指导教师＇？刘永建．．．李海燕．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．学科专业：Ｘ程与技杰．化Ｉ研究方向：提高稠浊釆肷率２０１８年６月１４日ThesisfortheMasterinEngineering

2、StudyonReactionKineticsofHydrogenousCatalyticPyrolysisModifiedSuperheavyOilforIn-SituCombustionbyGaoNanSupervisor:LiuYongjian，LiHaiyanAThesisSubmittedtotheNortheastPetroleumUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringChemicalEngine

3、eringandTechnologyJone,2018东北石油大学硕士研宄生学位论文学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是我在指导教师的指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研宄成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表不谢意。作者签名：冷日期：学位论文使用授权声明本人完全了解东北石油大学有关保留、使用学位论文的规定。学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质

4、版，允许论文被查阅和借、、阅，可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编学位论文，可以公布论文的全部或部分内容。东北石油大学有权将本人的学位论文加入《中国优秀硕士学位论文全文数据库》、《中国博士学位论文全文数据库》和编入《中国知识资源总库》。保密的学位论文在解密后适用本规定。学位论文作者签名：ｂ卞论文指导教师签名：指导小组成员签名：东北石油大学硕士研究生学位论文火烧油层地下原位供氢催化裂解改质超稠油反应动力学研究摘要火烧油层是一种提高采收率的技术，与其他技术相比具有明显的优势。它包括将空气注入储

5、层中，通过油与氧气的接触在不同的温度范围内形成一系列的反应，能够放出大量的热；氧气与热解形成的类似焦炭的材料发生反应，该反应生成的热量可以维持燃烧前缘的传播，在高温下驱替和改质稠油。在热量和其他驱动力的协同作用下，达到提高采收率的目的。但是由于反应机理复杂，经常出现失败的现象，因此没有得到广泛应用。通常来说，燃烧过程由低温氧化阶段、燃料沉积阶段和高温氧化阶段组成。其中，燃料沉积过程是决定火烧油层成功与否的重要因素之一，燃料量过低时，可能导致燃烧效果不好，无法维持燃烧前缘的持续燃烧；燃料量过高时，导致消耗的氧气量增加，需要注入大

6、量的空气，导致操作成本增加，因此节约成本也是需要考虑的因素之一。针对原位燃烧过程中存在问题，本文使用催化剂、供氢体对原位燃烧的过程进行了研究。利用热分析技术，将原油与催化剂、供氢体进行混合，然后与模拟砂均匀的混合成油砂，进行热分析研究。通过TG/DTG、DSC曲线将燃烧过程分为4个阶段，在低温氧化阶段，油砂放热量很低，高温氧化阶段放热量巨大，主要依靠高温氧化阶段的热量进行驱替。利用FOW等转化率法和Kissinger微分法对各阶段动力学参数进行了研究。发现加入催化剂后，低温氧化阶段，燃料沉积阶段活化能降低，高温氧化阶段活化能降

7、低不明显。同时加入催化剂和供氢体后，燃料沉积阶段活化能大幅度降低，高温氧化阶段活化能小幅度降低。另外加入催化剂和供氢体后，低温氧化阶段放热量增大。油砂各反应阶段温度区间向低温区移动。多孔介质中原油的热解经历三个重叠阶段：蒸馏，减粘裂化和严重开裂焦化。导出控制两种裂化反应速率的表达式，并概述一种技术以从实验数据中获得它们的参数的初始估计。在低于280°C的温度对原油进行蒸馏，在形成燃料的性质和程度方面发挥了重要作用。发现砂油样品的操作压力和加热速率仅通过对蒸馏的影响而影响燃料形成过程。同时，催化剂和供氢体对燃烧前沿推进速度和采收

8、率都有显著的影响。关键词：火烧油层，动力学模型，催化剂，供氢体，活化能，燃料沉积II东北石油大学硕士研究生学位论文StudyonReactionMechanismofHydrogenousCatalyticPyrolysisModifiedSuperheavyOilforIn