咪唑类离子液体改质稠油实验研究

论文摘要

稠油开采新技术中,井下就地改质技术有着很大的发展潜力,而该技术能否获得成功的关键是对化学剂的选择。离子液体是一种新兴的化学剂,具有独特的催化与溶解等优良特性,其有望在石油开采、尤其是稠油等非常规石油能源的开发领域中得到进一步应用。本研究成功合成了典型的憎水性离子液体[bmim]PF6以及两种过渡金属离子液体[bmim]Br·FeCl3、[bmim]Br·NiCl2,应用红外光谱分析验证了其离子组成,并优化了制备条件:反应温度,反应时间,反应物比例等。研究了离子液体的组成、加量、反应时间、反应温度等对稠油黏度的影响:三种离子液体均对稠油有较好的降黏效果,而其中效果最好的离子液体为经过过渡金属盐改性制备的离子液体[bmim]Br·NiCl2。离子液体对稠油的改质降黏反应最佳条件为:x(NiCl2)=0.4(摩尔比),加量比例为5wt%,反应时间18小时,反应温度80℃,黏度由601.8mPa·s降到230.5mPa·s,降黏率61.7%。分析了稠油样品的性质变化,沥青质和胶质的降幅分别为41.5%和37.1%,饱和烃和芳香烃的升幅分别为22.7%和25.3%,平均分子量降低了35.0%,烃分布中轻烃含量明显增加,稠油中S、N、O杂原子显著减少。研究了供氢剂甲苯对改质反应的影响,证明其能够起到供氢稳黏作用。通过实验研究,可以看出过渡金属离子液体对稠油具有较为明显的改质效果。结合实验结果,探讨了离子液体改质稠油的作用机理,为以后该方面的进一步实验研究提供了理论参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 概述
• 1.1 稠油开采技术及其新进展
• 1.1.1 稠油
• 1.1.2 稠油开采常规技术现状
• 1.1.3 稠油开采前沿技术
• 1.1.4 稠油开采技术的发展趋势
• 1.2 离子液体及其在石油工业中的应用
• 1.2.1 离子液体的分类与合成
• 1.2.2 离子液体主要的物化性质
• 1.2.3 离子液体在石油工业中的应用研究
• 1.3 本文的主要研究内容及意义
• 第二章 实验材料与试验方法
• 2.1 研究的基本流程
• 2.2 主要实验仪器及试剂
• 2.3 离子液体的制备
• 2.4 稠油性质分析方法
• 2.4.1 稠油烃类组成测定（四组分分离过程）
• 2.4.2 稠油黏度变化测定
• 2.4.3 平均分子量测定
• 2.4.4 稠油元素组成测定
• 2.4.5 烃分布测定
• 2.4.6 稠油改质实验
• 2.5 离子液体分析
• 2.5.1 中间产物[bmim]Br 的组成分析
• 6 的组成分析'>2.5.2 离子液体[bmim]PF₆的组成分析
• 第三章 离子液体对稠油的改质作用研究
• 6 对稠油的改质降黏作用'>3.1 典型憎水性离子液体[BMIM]PF₆对稠油的改质降黏作用
• 6 浓度对稠油降黏率的影响'>3.1.1 离子液体[bmim]PF₆浓度对稠油降黏率的影响
• 3.1.2 反应温度对稠油降黏率的影响
• 3.1.3 反应时间对稠油降黏率的影响
• 6 对稠油组成的影响'>3.1.4 离子液体[bmim]PF₆对稠油组成的影响
• 6 对稠油平均分子量的影响'>3.1.5 离子液体[bmim]PF₆对稠油平均分子量的影响
• 3 对稠油的改质降黏作用'>3.2 过渡金属离子液体[BMIM]BR·FECL₃对稠油的改质降黏作用
• 3 浓度对稠油降黏率的影响'>3.2.1 离子液体[bmim]Br·FeCl₃浓度对稠油降黏率的影响
• 3.2.2 反应温度对稠油降黏率的影响
• 3.2.3 反应时间对稠油降黏率的影响
• 3 摩尔分数的离子液体对降黏率的影响'>3.2.4 不同FeCl₃摩尔分数的离子液体对降黏率的影响
• 3.2.5 离子液体对稠油组成的影响
• 3.2.6 离子液体对稠油平均分子量的影响
• 2 对稠油的改质降黏作用'>3.3 过渡金属离子液体[BMIM]BR·NICL₂对稠油的改质降黏作用
• 2 浓度对稠油降黏率的影响'>3.3.1 离子液体[bmim]Br·NiCl₂浓度对稠油降黏率的影响
• 3.3.2 反应温度对稠油降黏率的影响
• 3.3.3 反应时间对稠油降黏率的影响
• 2 摩尔分数的离子液体对降黏率的影响'>3.3.4 不同NiCl₂摩尔分数的离子液体对降黏率的影响
• 3.3.5 离子液体对稠油组成的影响
• 3.3.6 离子液体对稠油平均分子量的影响
• 3.4 稠油烃分布分析
• 3.5 稠油组成中杂原子含量分析
• 3.6 供氢剂在稠油改质中的供氢稳黏作用
• 3.6.1 实验
• 3.6.2 实验结果与讨论
• 3.6.3 供氢剂浓度对稠油黏度的影响
• 第四章 离子液体对稠油改质降黏机理研究
• 4.1 过渡金属离子的催化作用
• 4.2 轻烃含量增加及其溶剂效应
• 4.3 稠油平均分子量的降低
• 4.4 杂原子含量减少
• 4.5 供氢剂的供氢稳黏作用
• 4.6 酸碱度的影响
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要