RU2605935C2 - Method of producing catalyst for intensification of extraction of heavy hydrocarbon raw material and method for application thereof - Google Patents
Method of producing catalyst for intensification of extraction of heavy hydrocarbon raw material and method for application thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2605935C2 RU2605935C2 RU2015107371/04A RU2015107371A RU2605935C2 RU 2605935 C2 RU2605935 C2 RU 2605935C2 RU 2015107371/04 A RU2015107371/04 A RU 2015107371/04A RU 2015107371 A RU2015107371 A RU 2015107371A RU 2605935 C2 RU2605935 C2 RU 2605935C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- oil
- solvent
- molybdenum
- raw material
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/16—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G29/00—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, with other chemicals
- C10G29/16—Metal oxides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области технологических процессов и может быть использовано в горном деле для интенсификации добычи тяжелого углеводородного сырья, в частности высоковязких нефтей и природных битумов.The invention relates to the field of technological processes and can be used in mining for the intensification of the production of heavy hydrocarbons, in particular high-viscosity oils and natural bitumen.
Известен способ [1] получения молибденсодержащего катализатора для эпоксидирования (превращения двойной связи олефинов в эпоксидное кольцо) олефинов. Катализатор [1] получают путем взаимодействия неорганического соединения молибдена с водным раствором аммиака, затем с алкандиолом C2-C8, с последующей отгонкой аммиачной воды и диола и модификацией полученного раствора катализатора в диоле трис(алкокси)бораном или его раствором в алифатическом спирте C3-C4. В качестве неорганического соединения молибдена используют, например, парамолибдат аммония или оксид молибдена. [1].A known method [1] for producing a molybdenum-containing catalyst for epoxidation (conversion of a double bond of olefins to an epoxy ring) of olefins. The catalyst [1] is obtained by reacting an inorganic compound of molybdenum with aqueous ammonia, then with a C 2 -C 8 alkanediol, followed by distillation of ammonia water and a diol, and modifying the resulting catalyst solution in tris (alkoxy) diol with borane or its solution in aliphatic alcohol C 3 -C 4 . As the inorganic compound of molybdenum, for example, ammonium paramolybdate or molybdenum oxide is used. [one].
Недостатком способа [1] получения молибденсодержащего катализатора для эпоксидирования олефинов является многостадийность, трудоемкость процесса производства катализатора. К существенным недостаткам способа [1] относится использование в качестве модификатора дополнительно синтезируемого трис(алкокси)борана, что усложняет технологию процесса. Кроме того, трис(алкокси)боран гидролизуется на воздухе, что затрудняет его хранение и применение, приводит к снижению активности катализатора [1]. Другим недостатком известного способа [1] является недостаточная активность катализатора в реакциях эпоксидирования низкореакционноспособных олефинов, например пропилена, что ограничивает область применения катализатора [1].The disadvantage of the method [1] for the preparation of a molybdenum-containing catalyst for epoxidation of olefins is the multi-stage, laboriousness of the catalyst production process. Significant disadvantages of the method [1] include the use of additionally synthesized tris (alkoxy) borane as a modifier, which complicates the process technology. In addition, tris (alkoxy) borane is hydrolyzed in air, which complicates its storage and use, leads to a decrease in catalyst activity [1]. Another disadvantage of the known method [1] is the insufficient activity of the catalyst in the epoxidation reactions of low reactive olefins, for example propylene, which limits the scope of the catalyst [1].
Известен способ [2] получения водорастворимого молибденового катализатора. Для получения катализатора [2] используют молибденил бис-ацетилацетоната (молибден диоксид бис-ацетилацетоната) и полициклическую ароматическую сульфокислоту преимущественно в мольном соотношении от 1:5 до 1:10. Катализатор [2] получают при медленном нагревании реакционной массы от комнатной температуры до температуры около 190°C, а затем выдерживают при той же температуре в течение периода времени, достаточного для удаления ацетилацетона. Затем реакционную смесь охлаждают. Облагораживание высоковязкой нефти осуществляется при контакте растворенного в воде катализатора [2] с нефтью, термической обработкой смеси в диапазоне 250-500°C в течение 0,1-10,0 ч, при котором катализатор «работает» на границе раздела водной и органической нефтяной фаз. Далее производится отделение обработанной нефти от водной среды с последующим извлечением и рекуперацией катализатора.A known method [2] to obtain a water-soluble molybdenum catalyst. To obtain the catalyst [2], molybdenyl bis-acetylacetonate (molybdenum dioxide bis-acetylacetonate) and polycyclic aromatic sulfonic acid are used predominantly in a molar ratio of from 1: 5 to 1:10. The catalyst [2] is obtained by slowly heating the reaction mass from room temperature to a temperature of about 190 ° C, and then incubated at the same temperature for a period of time sufficient to remove acetylacetone. Then the reaction mixture is cooled. High viscosity oil is refined by contacting the catalyst dissolved in water [2] with oil, heat treating the mixture in the range of 250-500 ° C for 0.1-10.0 hours, at which the catalyst “works” at the interface between the aqueous and organic oil phases. Next, the processed oil is separated from the aqueous medium, followed by extraction and recovery of the catalyst.
Недостатком способа [2] является лиофобность (слабое взаимодействие с жидкостями) полученного катализатора, и как следствие - проведение процесса облагораживания высоковязкой нефти только на межфазной границе, что, как правило, менее эффективно, чем при осуществлении процесса непосредственно в фазе нефти (в объеме двухфазной системы нефть - вода). Способ [2] сопряжен с введением дополнительных и необходимых операций по отделению разнородных фаз, а также извлечению катализатора из водной среды, что экономически нецелесообразно. Кроме того, высокая стоимость исходных компонентов, а также достаточно высокая температура синтеза являются еще одним важным отрицательным моментом в обеспечении экономической выгодности получаемых целевых продуктов. Недостатки существенно ограничивают области применения способа [2].The disadvantage of the method [2] is the lyophobicity (weak interaction with liquids) of the obtained catalyst, and as a result, the process of refinement of high-viscosity oil only at the interface, which, as a rule, is less effective than when carrying out the process directly in the oil phase (in the volume of two-phase oil-water systems). The method [2] is associated with the introduction of additional and necessary operations for the separation of heterogeneous phases, as well as the extraction of the catalyst from the aqueous medium, which is not economically feasible. In addition, the high cost of the starting components, as well as a rather high synthesis temperature, are another important negative point in ensuring the economic profitability of the resulting target products. The disadvantages significantly limit the scope of the method [2].
Наиболее близким по существу изобретения, прототипом, является способ [3] получения органорастворимого молибденсодержащего катализатора для гидрокрекинга тяжелых нефтей. Катализатор по способу [3] представляет собой соль молибдена, содержащую множество катионных атомов молибдена и органических анионов. Органическим агентом может быть любой углеводород, содержащий от 2 до 14 атомов углерода (C2-C14), который может вступать в реакцию с молибденом и образовывать анион. Катализатор по способу [3] получают взаимодействием молибденовой кислоты с органический агентом при температуре от 100 до 350°C. Нефтерастворимые соли молибдена [3] получают в присутствии восстанавливающего агента, такого как газообразный водород (для получения молибдена желаемой степени окисления). Реакцию проводят в течение от 2 до 48 ч или более.The closest to the merits of the invention, the prototype is a method [3] for producing an organically soluble molybdenum-containing catalyst for the hydrocracking of heavy oils. The catalyst according to the method [3] is a molybdenum salt containing many cationic molybdenum atoms and organic anions. The organic agent can be any hydrocarbon containing from 2 to 14 carbon atoms (C 2 -C 14 ), which can react with molybdenum and form an anion. The catalyst according to the method [3] is obtained by the interaction of molybdenum acid with an organic agent at a temperature of from 100 to 350 ° C. The oil-soluble salts of molybdenum [3] are obtained in the presence of a reducing agent, such as hydrogen gas (to obtain molybdenum of the desired oxidation state). The reaction is carried out for 2 to 48 hours or more.
Недостатком способа [3] является необходимость ведения синтеза в присутствии восстановителя, что влечет за собой дополнительное конструктивное оформление и ухудшение экономики процесса. Кроме того, процесс ведется при повышенных температурах (100-350°C) и в течение длительного времени (48 и более часов), что существенно сказывается на его (процесса) энергоемкости, повышает энергозатраты. Основным недостатком прототипа [3] является низкая эффективность катализатора вследствие его ограниченной растворимости - катализатор растворяется только в нефти и не растворяется в воде, постоянном спутнике нефтедобычи, что ограничивает его (катализатора) применение в качестве поверхностно-активного вещества. Указанные недостатки существенно ограничивают область применения прототипа.The disadvantage of this method [3] is the need for synthesis in the presence of a reducing agent, which entails additional design and deterioration of the process economy. In addition, the process is carried out at elevated temperatures (100-350 ° C) and for a long time (48 hours or more), which significantly affects its (process) energy intensity, increases energy consumption. The main disadvantage of the prototype [3] is the low efficiency of the catalyst due to its limited solubility - the catalyst is soluble only in oil and does not dissolve in water, a constant oil production satellite, which limits its use (catalyst) as a surfactant. These disadvantages significantly limit the scope of the prototype.
Целью изобретения является расширение перечня катализаторов целевого назначения - интенсификации добычи тяжелого углеводородного сырья, снижение вязкости и повышение текучести нефти в пласте, расширение области применения катализаторов, повышение рентабельности процесса добычи и транспортировки нефти.The aim of the invention is to expand the list of target catalysts - the intensification of the production of heavy hydrocarbons, reducing the viscosity and increasing the fluidity of the oil in the reservoir, expanding the scope of the catalysts, increasing the profitability of the process of oil production and transportation.
Цель достигают тем, что применяют катализаторы для интенсификации добычи тяжелого углеводородного сырья, получаемые реакцией взаимодействия при нагревании от 80 до 180°C оксида металла переменной валентности и алкилбензолсульфокислоты. В качестве металлов переменной валентности используют молибден(VI) Мо. В качестве металлов переменной валентности используют вольфрам(VI) W. В качестве металлов переменной валентности используют хром(VI) Cr. Мольное соотношение оксид металла:алкилбензолсульфокислота выбирают от 1:1 до 1:10 в зависимости от особенностей характерных параметров нефти конкретных месторождений. Способ применения катализатора заключается в том, что катализатор растворяют в растворителе и вводят в пласт. В качестве растворителя используют полярный и/или неполярный растворитель. В качестве полярного растворителя используют воду. В качестве неполярного растворителя используют органический растворитель.The goal is achieved by using catalysts to intensify the production of heavy hydrocarbons obtained by the reaction by heating from 80 to 180 ° C of a metal oxide of variable valency and alkylbenzenesulfonic acid. As metals of variable valency, molybdenum (VI) Mo is used. Tungsten (VI) W is used as variable valence metals. Chrome (VI) Cr is used as variable valence metals. The molar ratio of metal oxide: alkylbenzenesulfonic acid is selected from 1: 1 to 1:10, depending on the characteristics of the characteristic parameters of the oil of specific fields. The method of using the catalyst is that the catalyst is dissolved in a solvent and injected into the formation. As the solvent, a polar and / or non-polar solvent is used. As a polar solvent, water is used. An organic solvent is used as a non-polar solvent.
Изобретение осуществляют, например, следующим путем.The invention is carried out, for example, in the following way.
Катализатор получают путем взаимодействия оксида металла переменной валентности и алкилбензолсульфокислоты (АБСК) при нагревании до температуры в диапазоне от 80 до 180°C. В качестве металла переменной валентности используют молибден Мо, вольфрам W, хром Cr. Мольное соотношение оксид металла:АБСК выбирают исходя из особенностей характерных параметров нефти конкретных месторождений, например вязкости, содержания парафина, асфальтенов, определяют экспериментально. Для применения на различных месторождениях создают линейку катализаторов заявляемого состава, приготовленных при различном мольном соотношении исходных компонентов при синтезировании катализатора. Таким путем получают конкретный вариант катализатора, оптимального для применения с наибольшей результативностью при добыче тяжелого углеводородного сырья конкретного месторождения с учетом природы углеводородов и породы пласта, например карбонатное, глинистое базальтовое происхождение.The catalyst is obtained by reacting a metal oxide of variable valency and alkylbenzenesulfonic acid (ABSK) by heating to a temperature in the range from 80 to 180 ° C. As a metal of variable valency, molybdenum Mo, tungsten W, chromium Cr are used. The molar ratio of metal oxide: ABSK is selected based on the characteristics of the characteristic oil parameters of specific fields, for example, viscosity, paraffin, asphaltenes, and determined experimentally. For use in various fields create a line of catalysts of the claimed composition, prepared at different molar ratios of the starting components in the synthesis of the catalyst. In this way, a specific version of the catalyst is obtained that is optimal for use with the highest efficiency in the production of heavy hydrocarbon feedstocks of a particular field, taking into account the nature of the hydrocarbons and the formation rock, for example, carbonate, clay basalt origin.
Пример 1Example 1
Берут 100 г алкилбензолсульфокислоты (АБСК) и нагревают, например, до температуры в диапазоне от 80 до 180°C при интенсивном перемешивании, например, магнитной мешалкой в термостойкой стеклянной емкости. Берут 7,5 г оксида молибдена(VI) МоО3 и добавляют в емкость с нагретой алкилбензолсульфокислотой, перемешивают, получают суспензию. И в последующем, сохраняя температурный режим (80-180°C), суспензию выдерживают в емкости, например, в течение от 0,5 до 10,0 ч до полного растворения оксида молибдена в АБСК и образования однородной пасты, что контролируют, например, визуально. Температуру и продолжительность нагрева выбирают опытным путем в зависимости от мольного соотношения АБСК и оксида металла. По завершении синтеза (катализатора) реакционную массу охлаждают до комнатной температуры и получают готовый к применению катализатор. Готовый катализатор представляет собой вязкую, не текучую массу, растворимую в полярных и неполярных средах, например нефти, нефтепродуктах, органических растворителях, воде.Take 100 g of alkylbenzenesulfonic acid (ABSK) and heated, for example, to a temperature in the range from 80 to 180 ° C with vigorous stirring, for example, with a magnetic stirrer in a heat-resistant glass container. 7.5 g of molybdenum (VI) oxide of MoO 3 is taken and added to a container with heated alkylbenzenesulfonic acid, mixed, a suspension is obtained. And subsequently, while maintaining the temperature regime (80-180 ° C), the suspension is kept in a container, for example, from 0.5 to 10.0 hours until the molybdenum oxide is completely dissolved in ABSK and a homogeneous paste is formed, which is controlled, for example, visually. The temperature and duration of heating are chosen empirically, depending on the molar ratio of ABSK and metal oxide. Upon completion of the synthesis (catalyst), the reaction mass is cooled to room temperature and a catalyst ready for use is obtained. The finished catalyst is a viscous, non-flowing mass, soluble in polar and non-polar environments, such as oil, petroleum products, organic solvents, water.
Заявляемый катализатор применяют, например, следующим путем.The inventive catalyst is used, for example, in the following way.
Берут готовый катализатор. Берут емкость с определенным количеством растворителя, например керосин. В емкость с растворителем вводят катализатор, перемешивают и добиваются полного растворения катализатора в растворителе при температуре окружающей среды. Завершение растворения катализатора контролируют, например, визуально по однородности цвета раствора. Получают готовый к применению раствор катализатора, пригодный к использованию для тех или иных нефтяных месторождений с учетом физико-химической природы как флюидов, так и породы пласта.Take the finished catalyst. Take a container with a certain amount of solvent, for example kerosene. The catalyst is introduced into the container with the solvent, mixed and the catalyst is completely dissolved in the solvent at ambient temperature. The completion of the dissolution of the catalyst is controlled, for example, visually by the uniformity of the color of the solution. A catalyst solution ready for use is prepared that is suitable for use for various oil fields, taking into account the physicochemical nature of both the fluids and the formation rock.
Для повышения нефтеотдачи пласта через закачивающую скважину в пласт закачивают раствор катализатора в растворителе, например в керосине. В качестве растворителя могут быть использованы и другие свойственные углеводородным флюидам месторождений полярные и неполярные жидкости, например товарная нефть, дизельное топливо, бензин, вода.To increase oil recovery, a solution of a catalyst in a solvent, for example, kerosene, is pumped into the formation through an injection well. As the solvent, other polar and nonpolar liquids characteristic of hydrocarbon fluids of deposits can also be used, for example, commercial oil, diesel fuel, gasoline, water.
Концентрацию катализатора в растворителе выбирают опытным путем, с учетом переменных характеристик (коллекторских свойств) нефтеносного пласта породы конкретного месторождения добываемого углеводородного энергоносителя, например материала породы, его проницаемости, пористости и трещиноватости, вязкости содержащейся в пласте нефти, температуры пласта. Соотношение количества катализатора к количеству растворителя, обеспечивающее оптимальное воздействие катализатора на флюид в пласте породы составляет от 1:1 до 1:500 в зависимости от свойств нефти конкретного месторождения.The concentration of catalyst in the solvent is chosen empirically, taking into account the variable characteristics (reservoir properties) of the oil-bearing formation rock of a particular field of the produced hydrocarbon energy carrier, for example, the rock material, its permeability, porosity and fracture, viscosity contained in the oil formation, and temperature of the formation. The ratio of the amount of catalyst to the amount of solvent, providing the optimal effect of the catalyst on the fluid in the rock formation is from 1: 1 to 1: 500, depending on the properties of the oil of a particular field.
Действенность заявляемого катализатора оценена применительно к образцам нефти из различных скважин Ашальчинского участка Ромашкинского месторождения в Татарстане в условиях, имитирующих производственный процесс нефтедобычи с применением паротепловой обработки продуктивного пласта, содержащего флюид в виде водонефтяной эмульсии (далее по тексту - нефти). В исследуемую нефть при температуре применяемого в промысловых условиях паротеплового воздействия от 180 до 300°C в виде раствора в петролейном эфире вводят катализатор из расчета 0,1-1,0% масс. на нефть. В опытах при концентрации катализатора в растворе 1,0% масс. на нефть при массовом соотношении 1:14 (раствор катализатора:нефть) после 6-часовой обработки нефти при температуре 250°C и давлении 6,5 МПа с использованием реактора высокого давления Parr Instrument (г. Молин, Иллинойс, США) доля асфальтенов снизилась на 1-6% от исходного содержания, доля смол снизилась на 3-11%, а доля легких углеводородов увеличилась на 4-17% от исходного содержания их в нефти. Разброс показателей объясняется различиями характеристик проб нефти, отобранных из разных скважин. Вследствие произошедших изменений состава нефти ее вязкость снизилась до 65%. То есть воздействие заявляемого катализатора на нефть приводит к существенному изменению физико-химических свойств нефти, а именно снижению доли тяжелых фракций и увеличению доли легких фракций, снижению вязкости и повышению текучести этой нефти. Произошедшие под влиянием катализатора изменения свойств высоковязкой нефти способствуют повышению текучести нефти и повышению нефтеотдачи продуктивного пласта.The effectiveness of the inventive catalyst is evaluated in relation to oil samples from various wells of the Ashalchinsky section of the Romashkinskoye field in Tatarstan under conditions that mimic the oil production process using steam and heat treatment of a productive formation containing a fluid in the form of an oil-water emulsion (hereinafter referred to as oil). The test oil at a temperature of steam heat exposure used in commercial conditions from 180 to 300 ° C in the form of a solution in petroleum ether is injected with a catalyst at a rate of 0.1-1.0% by weight. for oil. In experiments at a concentration of catalyst in solution of 1.0% of the mass. for oil at a mass ratio of 1:14 (catalyst solution: oil) after a 6-hour treatment of oil at a temperature of 250 ° C and a pressure of 6.5 MPa using a Parr Instrument high-pressure reactor (Moline, Illinois, USA) the proportion of asphaltenes decreased by 1-6% of the initial content, the proportion of resins decreased by 3-11%, and the proportion of light hydrocarbons increased by 4-17% of their initial content in oil. The spread of indicators is explained by differences in the characteristics of oil samples taken from different wells. Due to changes in the composition of oil, its viscosity decreased to 65%. That is, the effect of the inventive catalyst on oil leads to a significant change in the physicochemical properties of oil, namely, a decrease in the proportion of heavy fractions and an increase in the proportion of light fractions, a decrease in viscosity and an increase in the fluidity of this oil. The changes in the properties of high-viscosity oil that occurred under the influence of a catalyst contribute to an increase in the fluidity of the oil and an increase in the oil recovery of the reservoir.
Пример 2Example 2
Катализатор готовят по Примеру 1, только в качестве оксида металла переменной валентности используют оксида вольфрама(VI) - WO3.The catalyst is prepared according to Example 1, only tungsten (VI) oxide — WO 3 — is used as the metal oxide of variable valency.
Полученный катализатор представляет собой вязкую, не текучую массу, растворимую в полярных и неполярных средах, например нефти, нефтепродуктах, органических растворителях, воде. Заявляемый катализатор применяют аналогичным способом, описанным в Примере 1, с использованием, например, бензина в качестве растворителя.The resulting catalyst is a viscous, non-flowing mass, soluble in polar and non-polar environments, such as oil, petroleum products, organic solvents, water. The inventive catalyst is used in a similar manner described in Example 1, using, for example, gasoline as a solvent.
Действенность заявляемого катализатора оценена применительно к образцам нефти из различных скважин Ашальчинского участка Ромашкинского месторождения в Татарстане в условиях, имитирующих производственный процесс нефтедобычи с применением паротепловой обработки продуктивного пласта, содержащего флюид в виде эмульсии нефти в воде. В исследуемую нефть при температуре применяемого в промысловых условиях паротеплового воздействия (с использованием парогенератора ППУА-1600, г. Нальчик, Россия) от 180 до 300°C в виде раствора в бензине вводят катализатор из расчета 0,1-1,0% масс. на нефть. В опытах при концентрации катализатора в растворе 1,0% масс. на нефть при массовом соотношении 1:14 (раствор катализатора:нефть) после 6-часовой обработки нефти при температуре 250°C и давлении 6,5 МПа с использованием реактора высокого давления Parr Instrument (г. Молин, Иллинойс, США) доля асфальтенов снизилась на 1-4% от исходного содержания, доля смол снизилась на 3-9%, а доля легких углеводородов увеличилась на 4-13% от исходного содержания их в нефти. Разброс показателей объясняется различиями характеристик проб нефти, отобранных из разных скважин. Вследствие произошедших изменений состава нефти ее вязкость снизилась до 60%. То есть воздействие заявляемого катализатора на нефть приводит к существенному изменению физико-химических свойств нефти, а именно снижению доли тяжелых фракций и увеличению доли легких фракций, снижению вязкости и повышению текучести этой нефти. Произошедшие под влиянием катализатора изменения свойств высоковязкой нефти способствуют повышению текучести нефти и повышению нефтеотдачи продуктивного пласта.The effectiveness of the inventive catalyst is evaluated in relation to oil samples from various wells of the Ashalchinsky section of the Romashkinskoye field in Tatarstan under conditions that mimic the oil production process using steam and heat treatment of a productive formation containing a fluid in the form of an oil emulsion in water. At the temperature of the steam-thermal effect used under commercial conditions (using the PPUA-1600 steam generator, Nalchik, Russia), a catalyst is introduced into the studied oil from 180 to 300 ° C in the form of a solution in gasoline at the rate of 0.1-1.0% mass. for oil. In experiments at a concentration of catalyst in solution of 1.0% of the mass. for oil at a mass ratio of 1:14 (catalyst solution: oil) after a 6-hour treatment of oil at a temperature of 250 ° C and a pressure of 6.5 MPa using a Parr Instrument high-pressure reactor (Moline, Illinois, USA) the proportion of asphaltenes decreased by 1-4% of the initial content, the proportion of resins decreased by 3-9%, and the proportion of light hydrocarbons increased by 4-13% of their initial content in oil. The spread of indicators is explained by differences in the characteristics of oil samples taken from different wells. Due to changes in the composition of oil, its viscosity decreased to 60%. That is, the effect of the inventive catalyst on oil leads to a significant change in the physicochemical properties of oil, namely, a decrease in the proportion of heavy fractions and an increase in the proportion of light fractions, a decrease in viscosity and an increase in the fluidity of this oil. The changes in the properties of high-viscosity oil that occurred under the influence of a catalyst contribute to an increase in the fluidity of the oil and an increase in the oil recovery of the reservoir.
Пример 3Example 3
Катализатор готовят по Примеру 1, только в качестве оксида металла переменной валентности используют оксид хрома(VI) - CrO3.The catalyst is prepared according to Example 1, only chromium (VI) oxide - CrO 3 is used as the variable-valence metal oxide.
Полученный катализатор представляет собой вязкую, не текучую массу, растворимую в полярных и неполярных средах, например нефти, нефтепродуктах, органических растворителях, воде.The resulting catalyst is a viscous, non-flowing mass, soluble in polar and non-polar environments, such as oil, petroleum products, organic solvents, water.
Заявляемый катализатор применяют способом, аналогичным описанному в Примере 1, только в качестве растворителя используют воду.The inventive catalyst is used in a manner similar to that described in Example 1, only water is used as a solvent.
Действенность заявляемого катализатора оценена применительно к образцам нефти из различных скважин Ашальчинского участка Ромашкинского месторождения в Татарстане в условиях, имитирующих производственный процесс нефтедобычи с применением паротепловой обработки продуктивного пласта, содержащего флюид в виде эмульсии нефти в воде. В исследуемую нефть при температуре применяемого в промысловых условиях паротеплового воздействия от 180 до 300°C в виде раствора в воде вводят катализатор из расчета 0,1-1,0% масс. на нефть. В опытах при концентрации катализатора в растворе 1,0% масс. на нефть при массовом соотношении 1:14 (раствор катализатора:нефть) после 6-часовой обработки нефти при температуре 250°C и давлении 6,5 МПа с использованием реактора высокого давления Parr Instrument (г. Молин, Иллинойс, США) доля асфальтенов снизилась на 1-5% от исходного содержания, доля смол снизилась на 3-10%, а доля легких углеводородов увеличилась на 4-15% от исходного содержания их в нефти. Разброс показателей объясняется различиями характеристик проб нефти, отобранных из разных скважин. Вследствие произошедших изменений состава нефти ее вязкость снизилась до 63%. То есть воздействие заявляемого катализатора на нефть приводит к существенному изменению физико-химических свойств нефти, а именно снижению доли тяжелых фракций и увеличению доли легких фракций, снижению вязкости и повышению текучести этой нефти. Произошедшие под влиянием катализатора изменения свойств высоковязкой нефти способствуют повышению текучести нефти и повышению нефтеотдачи продуктивного пласта.The effectiveness of the inventive catalyst is evaluated in relation to oil samples from various wells of the Ashalchinsky section of the Romashkinskoye field in Tatarstan under conditions that mimic the oil production process using steam and heat treatment of a productive formation containing a fluid in the form of an oil emulsion in water. The test oil at a temperature of steam-thermal exposure used in commercial conditions from 180 to 300 ° C in the form of a solution in water is added to the catalyst at the rate of 0.1-1.0% of the mass. for oil. In experiments at a concentration of catalyst in solution of 1.0% of the mass. for oil at a mass ratio of 1:14 (catalyst solution: oil) after a 6-hour treatment of oil at a temperature of 250 ° C and a pressure of 6.5 MPa using a Parr Instrument high-pressure reactor (Moline, Illinois, USA) the proportion of asphaltenes decreased by 1-5% of the initial content, the proportion of resins decreased by 3-10%, and the proportion of light hydrocarbons increased by 4-15% of their initial content in oil. The spread of indicators is explained by differences in the characteristics of oil samples taken from different wells. Due to changes in the composition of oil, its viscosity decreased to 63%. That is, the effect of the inventive catalyst on oil leads to a significant change in the physicochemical properties of oil, namely, a decrease in the proportion of heavy fractions and an increase in the proportion of light fractions, a decrease in viscosity and an increase in the fluidity of this oil. The changes in the properties of high-viscosity oil that occurred under the influence of a catalyst contribute to an increase in the fluidity of the oil and an increase in the oil recovery of the reservoir.
Приведенные примеры получения и применения однотипных катализаторов показывают и доказывают их полезность. Произошедшие изменения, а именно снижение доли тяжелых фракций и увеличение доли легких фракций, существенное (до 65%) снижение вязкости и повышение текучести высоковязкой нефти, являются фактором, способствующим существенному повышению результативности процесса добычи содержащейся в продуктивном пласте нефти в условиях реальных производственных процессов добычи тяжелого углеводородного сырья. Получаемые по заявляемому способу продукты расширяют перечень катализаторов целевого назначения - интенсификации добычи тяжелого углеводородного сырья. Применение получаемых по заявляемому способу однотипных катализаторов способствует достижению цели изобретения - интенсификации добычи тяжелого углеводородного сырья, снижению вязкости и повышению текучести нефти в пласте, расширению области применения катализаторов, повышению рентабельности процесса добычи и транспортировки нефти.The examples of preparation and use of the same type of catalysts show and prove their usefulness. The changes that have taken place, namely, a decrease in the share of heavy fractions and an increase in the share of light fractions, a significant (up to 65%) decrease in viscosity and an increase in the flowability of high-viscosity oil, are a factor contributing to a significant increase in the efficiency of the production process of oil contained in a productive formation under conditions of real production processes of heavy production hydrocarbon feed. Obtained by the present method, the products expand the list of target catalysts - the intensification of heavy hydrocarbon production. The use of the catalysts of the same type obtained by the present method helps to achieve the objective of the invention — to intensify the production of heavy hydrocarbons, reduce viscosity and increase the fluidity of oil in the reservoir, expand the scope of the catalysts, increase the profitability of the process of oil production and transportation.
Являющийся целью результат изобретения - снижение вязкости и повышение текучести нефти - получают с использованием объединенных общим признаком металлов переменной валентности, а именно молибдена Мо, вольфрама W и хрома Cr. Объединяющими признаками используемых металлов является их способность проявлять различную валентность и легко переходить из одного валентного состояния в другое, образовывать комплексные соединения и кислоты.The result of the invention, which is a goal, is a decrease in viscosity and an increase in fluidity of oil, obtained using the metals of variable valency combined, namely, molybdenum Mo, tungsten W, and chromium Cr. The unifying features of the metals used are their ability to exhibit different valencies and to easily transfer from one valence state to another, to form complex compounds and acids.
Получаемые по заявляемому способу катализаторы обладают существенным каталитическим эффектом снижения доли тяжелых фракций и вязкости углеводородного сырья, что способствует увеличению степени извлечения сырья из продуктивного пласта. Наиболее существенный результат катализаторы проявляют при добыче тяжелого углеводородного сырья с использованием паротеплового воздействия на продуктивный пласт породы, когда наиболее полно проявляется свойство растворимости получаемых по заявляемому способу катализаторов как в нефти (что свойственно прототипу), так и в воде (отсутствующее у прототипа свойство). Данное свойство (растворимости катализаторов) существенно расширяет область применения получаемых по заявляемому способу катализаторов. Кроме того, процесс синтеза катализаторов по заявляемому способу происходит при меньших температурах (80-180°C), по сравнению с прототипом (100-350°C). Существенно пониженная по сравнению с прототипом рабочая температура синтеза способствует энергосбережению в ходе его (катализатора) производства, что в итоге повышает рентабельность процесса добычи и последующей транспортировки углеводородных флюидов, например, нефти и природных битумов.Obtained by the present method, the catalysts have a significant catalytic effect of reducing the proportion of heavy fractions and the viscosity of hydrocarbons, which increases the degree of extraction of raw materials from the reservoir. The catalysts exhibit the most significant result in the production of heavy hydrocarbon feeds using heat and steam exposure to the rock formation, when the solubility property of the catalysts obtained by the present method is most fully manifested both in oil (which is typical of the prototype) and in water (the property is absent in the prototype). This property (solubility of the catalysts) significantly expands the scope of the catalysts obtained by the present method. In addition, the process of synthesis of catalysts according to the claimed method occurs at lower temperatures (80-180 ° C), compared with the prototype (100-350 ° C). Significantly lower than the prototype working temperature of the synthesis contributes to energy saving during its (catalyst) production, which ultimately increases the profitability of the production process and subsequent transportation of hydrocarbon fluids, for example, oil and natural bitumen.
Изобретение удовлетворяет критериям новизны, так как при определении уровня техники не обнаружено средство, которому присущи признаки, идентичные (то есть совпадающие по исполняемой ими функции и форме выполнения этих признаков) всем признакам, перечисленным в формуле изобретения, включая характеристику назначения.The invention satisfies the criteria of novelty, since in determining the prior art no means have been found which have inherent features that are identical (i.e., coinciding in the function performed by them and the form in which these features are performed) to all the features listed in the claims, including the purpose of the application.
Заявляемый способ получения катализаторов и способ их применения имеет изобретательский уровень, поскольку не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения, и не установлена известность влияния отличительных признаков на указанный технический результат.The inventive method for producing catalysts and the method of their application has an inventive step, since no technical solutions have been identified that have features that match the distinguishing features of the invention, and the influence of the distinctive features on the specified technical result is not known.
Заявленное техническое решение с использованием известных технических средств и технологий можно реализовать в промышленном масштабе нефтепромысловой отрасли при добыче тяжелого углеводородного сырья, в частности высоковязких и тяжелых нефтей, когда процесс облагораживания происходит во внутрипластовом пространстве посредством использования нефте(водо)растворимого катализатора, синтезируемого из недорогих общедоступных сырьевых материалов с использованием стандартных технических устройств и оборудования. Кроме того, применение заявляемого технического решения существенно снижает расходы при транспортировке добытой с применением катализаторов нефти по трубопроводам. Это соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям.The claimed technical solution using well-known technical means and technologies can be implemented on an industrial scale in the oil industry in the production of heavy hydrocarbons, in particular high-viscosity and heavy oils, when the refinement process takes place in the in-situ space by using an oil (water) soluble catalyst synthesized from inexpensive, generally available raw materials using standard technical devices and equipment. In addition, the application of the proposed technical solution significantly reduces the cost of transporting oil produced using catalysts through pipelines. This meets the criterion of "industrial applicability" presented to the invention.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ RU №2050977. МПК6 B01J 37/04, 1995. Описание изобретения.1. RF patent RU No. 2050977. IPC 6 B01J 37/04, 1995. Description of the invention.
2. Патент США US 7594989 В2. МПК C10G 9/16. Приоритет от 24.11.2005. Опубл. 29.09.09. Описание изобретения.2. US patent US 7594989 B2. IPC C10G 9/16. Priority from 11.24.2005. Publ. 09/29/09. Description of the invention.
3. Патент США US 7670984 В2. МПК (2006.01) B01J 31/00, B01J 21/02, B01J 23/00, B01J 21/04, B01J 23/02. Приоритет от 12.07.2007. Опубл. 02.03.2010. Описание изобретения.3. US patent US 7670984 B2. IPC (2006.01) B01J 31/00, B01J 21/02, B01J 23/00, B01J 21/04, B01J 23/02. Priority dated 12.07.2007. Publ. 03/02/2010. Description of the invention.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015107371/04A RU2605935C2 (en) | 2015-03-03 | 2015-03-03 | Method of producing catalyst for intensification of extraction of heavy hydrocarbon raw material and method for application thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015107371/04A RU2605935C2 (en) | 2015-03-03 | 2015-03-03 | Method of producing catalyst for intensification of extraction of heavy hydrocarbon raw material and method for application thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015107371A RU2015107371A (en) | 2016-09-27 |
| RU2605935C2 true RU2605935C2 (en) | 2016-12-27 |
Family
ID=57018298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015107371/04A RU2605935C2 (en) | 2015-03-03 | 2015-03-03 | Method of producing catalyst for intensification of extraction of heavy hydrocarbon raw material and method for application thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2605935C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2728002C1 (en) * | 2019-11-29 | 2020-07-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Development method of high-viscosity oil and natural bitumen deposit |
| RU2765453C1 (en) * | 2021-08-05 | 2022-01-31 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет» (ФГАОУ ВО КФУ) | Composition for intensification of heavy and viscous oil production, method for its production and method for its use |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5320741A (en) * | 1992-04-09 | 1994-06-14 | Stone & Webster Engineering Corporation | Combination process for the pretreatment and hydroconversion of heavy residual oils |
| US5372705A (en) * | 1992-03-02 | 1994-12-13 | Texaco Inc. | Hydroprocessing of heavy hydrocarbonaceous feeds |
| US7670984B2 (en) * | 2006-01-06 | 2010-03-02 | Headwaters Technology Innovation, Llc | Hydrocarbon-soluble molybdenum catalyst precursors and methods for making same |
| RU2401939C2 (en) * | 2008-10-30 | 2010-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Дельта-пром" | Procedure for development of non-uniform reservoir |
-
2015
- 2015-03-03 RU RU2015107371/04A patent/RU2605935C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5372705A (en) * | 1992-03-02 | 1994-12-13 | Texaco Inc. | Hydroprocessing of heavy hydrocarbonaceous feeds |
| US5320741A (en) * | 1992-04-09 | 1994-06-14 | Stone & Webster Engineering Corporation | Combination process for the pretreatment and hydroconversion of heavy residual oils |
| US7670984B2 (en) * | 2006-01-06 | 2010-03-02 | Headwaters Technology Innovation, Llc | Hydrocarbon-soluble molybdenum catalyst precursors and methods for making same |
| RU2401939C2 (en) * | 2008-10-30 | 2010-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Дельта-пром" | Procedure for development of non-uniform reservoir |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2728002C1 (en) * | 2019-11-29 | 2020-07-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Development method of high-viscosity oil and natural bitumen deposit |
| RU2765453C1 (en) * | 2021-08-05 | 2022-01-31 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет» (ФГАОУ ВО КФУ) | Composition for intensification of heavy and viscous oil production, method for its production and method for its use |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015107371A (en) | 2016-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Advances on the transition-metal based catalysts for aquathermolysis upgrading of heavy crude oil | |
| US9403153B2 (en) | Highly stable hydrocarbon-soluble molybdenum catalyst precursors and methods for making same | |
| JP5112334B2 (en) | Hydrocarbon-soluble molybdenum catalyst precursor and method of making the same | |
| CA2800171C (en) | Sulfonated internal olefin surfactant for enhanced oil recovery | |
| JP5214465B2 (en) | Hydrocarbon-soluble bimetallic catalyst precursor and method of making the same | |
| Kirchhecker et al. | Hydrothermal decarboxylation of amino acid derived imidazolium zwitterions: a sustainable approach towards ionic liquids | |
| EA011933B1 (en) | Highly-active slurry catalyst composition | |
| EA011428B1 (en) | Highly active slurry catalyst composition | |
| RU2605935C2 (en) | Method of producing catalyst for intensification of extraction of heavy hydrocarbon raw material and method for application thereof | |
| Tukacs et al. | Continuous flow hydrogenation of methyl and ethyl levulinate: an alternative route to γ-valerolactone production | |
| Guzmán-Lucero et al. | Isobutane/butene alkylation reaction using ionic liquids as catalysts. Toward a sustainable industry | |
| US20120279902A1 (en) | Carbonaceous material upgrading using supercritical fluids | |
| RU2608192C2 (en) | Catalyst and method for use thereof | |
| RU2613557C2 (en) | Catalyst for intrastratal hydrocracking of heavy hydrocarbon raw material and its application method | |
| Razavian et al. | Intensified transformation of low-value residual fuel oil to light fuels with TPABr: EG as deep eutectic solvent with dual functionality at moderate temperatures | |
| Chandra et al. | Tailor made ionic liquids: catalyst and media for organic transformations | |
| WO2009067423A1 (en) | Producing oil and/or gas with emulsion comprising miscible solvent | |
| CA2356709A1 (en) | Use of phosphonium salts | |
| CN111617757B (en) | Preparation method and application of hybrid suspension bed solution catalyst | |
| RU2659223C1 (en) | Catalyst of destructive hydrogenation of heavy hydrocarbon raw material and a method for the use thereof | |
| Kadiev et al. | Formation of polycondensation products in heavy oil feedstock hydroconversion in the presence of ultrafine catalyst: Physicochemical study | |
| RU2802007C1 (en) | Nickel-based catalyst composition for enhancement of in-situ hydrothermal conversion of high-viscosity oil under pre- and subcritical conditions and method for its use | |
| Chen et al. | Dual-site eutectic ionic liquids based microemulsion for boosting selective dimerization of isobutene | |
| RU2725624C1 (en) | Composition of reagents for chemical conversion of heavy oil when pumping steam | |
| RU2655382C2 (en) | Heavy oil stock processing method |