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纳米级金属粒子重油热采催化技术dd

发布时间:2021-01-21 02:30:32 阅读: 来源:纸盒厂家

纳米级金属粒子重油热采催化技术

在蒸汽驱过程中,重油/沥青的降粘不单单是物理过程,蒸汽、原油与砂粒间会发生水热裂解反应,过渡金属可以作为水热裂解反应的催化剂。和单纯蒸汽驱相比,添加催化剂可将原油粘度降低高达70%。为此,阿尔伯达大学研究了纳米级镍离子对重油蒸汽驱的催化作用,同时还研究了催化反应对采收率的影响。

分别选择微米级和纳米级两种颗粒进行实验研究,微米级镍粒子平均直径为5μm,纳米级镍粒子的平均直径为50nm(图下图)。镍元素以微粒的形式悬浮于水中,为了防止粒子在井底凝聚,造成地层伤害,使金属粒子在地层中均匀分布,加入黄原胶作为稳定剂。设置对照实验进行研究,一组添加500ppm镍纳米粒子做催化剂,另一组为纯蒸汽驱。实验温度为250℃,平均压力为0.7MPa,pH在5—6之间。试验中首先将一定量粉末状镍粒子与去离子水混合,超声破碎处理30分钟,除去粒子团块。加入黄原胶,高速搅拌形成均质的悬浮液,测试不同的镍粒子与黄原胶比例时的混合效果,以确定最佳的黄原胶浓度。蒸汽驱替4天后冷却装置,收集原油。

图  扫描电镜下的镍微米(左)和纳米(右)照片

 

实验结果表明:

(1)在可选注入方式条件下,与水平注入相比,垂直注入采收率较高,表明垂直可注入性与流动性更好;

(2)金属粒子可起到催化剂的作用,颗粒越小,越有利于化学反应,越易于注入地下。粒子颗粒越小,粒子与介质的相互作用就少,滞留量就少;

(3)微米级粒子的可注入性差,一方面由于注入端堵塞,一方面由于悬浮液的粘度大;

(4)油藏的渗透率也会影响可注入性。渗透率越低,粒子、黄原胶分子与多孔介质的相互作用越强,滞留量越大,采收率越低;

(5)注入速率可影响粒子在油藏中的分布与浓度。高速注入产生的粘滞力能够克服粒子与介质间的引力,滞留量较小。注入速度很小时,粘滞力不足以克服引力造成地层伤害。在最佳注入速率下,粒子在油藏中的浓度均一。超过该速率并不会提高粒子在油藏中的分布效果;

(6)由于镍粒子的催化作用,产出原油粘度较低,重油采收率提高了10%;

(7)根据不同的原油组分来确定对应的金属粒子浓度,可以进一步提高重油的采收率。

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