Каталитический акватермолиз

Каталитический акватермолиз - это тип термохимического восстановления, являющийся одним из наиболее эффективных методов снижения вязкости тяжелой нефти.

Методы снижения вязкости нефти разные:

• введение разбавителей, депрессаторов, растворителей;
• термическая обработка;
• механическое воздействие;
• обработка в магнитном, электрическом и ультразвуковом поле и др.

Если описать каталитический акватермолиз по - простому, то при деструкции молекул асфальтенов тяжелой нефти водяным паром при температуре 240–300°С снижается вязкость нефти и улучшается ее прокачиваемость.
А если в реакционную систему добавить химию в виде катализатора, то эффект будет еще больше:

• степень снижения вязкости станет более значительной;
• повысится содержание насыщенных и ароматических углеводородов;
• уменьшится содержание смол и асфальтенов.

При нагнетании в нефтеносный пласт пара температура вблизи нагнетательной скважины становится высокой, что приводит к росту активности катализатора.
Температура непрерывно снижается по мере удаления от нагнетательной скважины, и катализатор теряет активность.
В присутствии доноров водорода особенно сильно наблюдается снижение вязкости.

Нефтяные системы состоят из низкомолекулярных и высокомолекулярных углеводородных и неуглеводородных соединений.
Углеводородные и неуглеводородные соединения нефти могут находиться в молекулярном и ассоциированном состояниях.
Смолисто-асфальтеновые вещества (CAB) - наиболее представительная группа неуглеводородных (гетероорганических) соединений нефти.
САВ при работе с тяжелой нефтью ведут себя нехорошо:

• могут осаждаться:
• в поровом пространстве коллектора при добыче вязкой нефти,
• на стенках технологического оборудования при транспортировки и в процессе нефтепереработки;
• могут приводить к закоксовыванию катализаторов.

Так что с ними нужно бороться.
Смолы и особенно асфальтены склонны к ассоциированию, на что оказывает существенное влияние содержание в них ароматизированных фрагментов:

• наименее ассоциированные смолы преимущественно находятся в диспергированном состоянии в дисперсионной среде;
• более ароматизированные, имеющие высокие значения молекулярных масс, концентрируются в сольватном слое структурных единиц с ядром, состоящим из ассоциатов асфальтенов.

Каталитический акватермолиз позволяет улучшить физико-химические характеристики тяжелой нефти путем:

• разрушения С-С связей;
• увеличения количество насыщенных и ароматических соединений;
• снижения содержания САВ в тяжелой нефти.

Во время техпроцесса каталитического акватермолиза:

• перегретый пар обеспечивает поступление энергии для пиролиза некоторых крупных молекул с образованием более низкомолекулярных соединений;
• использование катализатора улучшает процесс пиролиза тяжелой нефти и позволяет удалить некоторые гетероатомы.

При реализации технологии каталитического акватермолиза в продуктивном пласте образуются наноразмерные частицы сульфидов и оксидов переходных металлов.
Это катализаторы, которые ускоряют процессы разрыва связей углерод–сера в тяжелых фракциях нефти.

Катализаторы процесса можно разделить на нефтерастворимые и водорастворимые.
Нефтерастворимые катализаторы имеют:

• хорошую дисперсию в сырой нефти, поэтому они могут полностью с ней взаимодействовать;
• высокую каталитическую эффективность в отношении акватермолиза.
  

Перспективно применение в качестве катализатора Олеат железа C54H99FeO6 - это красно-коричневое аморфное вещество, которое более эффективно для крекинга тяжелой нефти, чем олеаты Co и Ni.