油溶性过渡金属盐催化稠油二氧化碳驱中沥青质转化稳定的方法

本发明属于石油开采，具体涉及一种油溶性过渡金属盐催化稠油二氧化碳驱中沥青质转化稳定的方法。

背景技术：

1、稠油占世界剩余石油资源的70%以上，其高胶质、高沥青质含量导致流动性极差。二氧化碳驱油技术因兼具提高采收率与碳地质封存的双重效益，已成为稠油绿色低碳开发的核心技术方向。然而，二氧化碳注入后，低极性二氧化碳分子溶解于稠油会降低体系整体极性，破坏重质组分的分散平衡，诱发沥青质絮凝与沉积。沉积的沥青质会堵塞储层孔喉，造成渗透率下降，严重制约二氧化碳驱油效果。因此，稠油二氧化碳驱中降粘与沥青沉积的矛盾成为制约该技术应用效能的关键科学问题。

2、现有抑制沥青质沉积的技术主要依赖物理分散剂或表面活性剂，通过静电位阻或空间位阻延缓聚沉，但此类物理抑制剂仅能延缓沉积，无法改变沥青质分子本身的强极性特征与π-π堆积趋势，更无法从根本上逆转沥青质的自缔合本质。研究表明，胶质对沥青质具有稳定作用——胶质吸附于沥青质表面形成粘稠吸附层，以圆球状包裹沥青质，当胶质与沥青质质量比大于2:1时，形成的胶质-沥青质结构趋于稳定，可有效抑制沥青质分子间的缔合沉积。因此，若能通过化学手段将部分沥青质定向转化为胶质，使体系胶质/沥青质比向稳定区间偏移，则可从源头实现沥青质稳定化。

3、近年来，油溶性过渡金属盐因其良好的油溶性和催化活性，在稠油改质领域受到关注。研究表明，芳基脂肪酸过渡金属盐（如油酸铁）可在稠油中形成供氢催化裂解体系，促进稠环芳烃加氢及开环裂解，使饱和烃和芳香烃含量显著增加。然而，现有研究多聚焦于催化降粘效果，尚未涉及在二氧化碳驱条件下利用油溶性过渡金属盐实现“沥青质向胶质定向转化”的技术方案。本发明正是针对上述技术空白，提供一种油溶性过渡金属盐催化稠油二氧化碳驱中沥青质转化稳定的方法。

技术实现思路

1、针对现有二氧化碳驱油过程中沥青质易絮凝沉积、传统物理抑制剂仅能延缓沉积而无法逆转沥青质自缔合本质的技术缺陷，本发明提供一种油溶性过渡金属盐催化稠油二氧化碳驱中沥青质转化稳定的方法，通过油溶性过渡金属盐催化剂在二氧化碳驱条件下将沥青质定向转化为胶质，使体系胶质/沥青质质量比提高至稳定区间，从源头抑制沥青质沉积。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种油溶性过渡金属盐催化稠油二氧化碳驱中沥青质转化稳定的方法，包括以下步骤：

4、第一步，将油溶性过渡金属盐分散于助溶剂中，搅拌至均匀溶解，配制成质量百分数为5-30%的溶液；所述油溶性过渡金属盐为工业级及以上纯度的油酸铁、油酸镍、油酸钴、油酸锰、油酸铜、油酸锌、十二烷基苯磺酸铁、十二烷基苯磺酸镍、十二烷基苯磺酸钴、十二烷基苯磺酸锰、十二烷基苯磺酸铜、十二烷基苯磺酸锌、十二烷基磺酸铁、十二烷基磺酸镍、十二烷基磺酸钴、十二烷基磺酸锰、十二烷基磺酸铜、十二烷基磺酸锌中的一种或多种；所述助溶剂为工业级及以上纯度的甲苯、二甲苯、石油醚、正己烷、无水乙醇、无水丙醇中的一种或多种；

5、第二步，在带有搅拌装置和两个阀门的高压反应釜中加入油田来样的稠油，按照占稠油的质量百分数0.1-5%加入第一步所配制的溶液，加热至高于油样凝点20-40℃，搅拌均匀；

6、第三步，将一阀门接入氮气，另一阀门打开充换气5-20分钟以排除釜内空气，关闭出气阀门；进气阀门换为二氧化碳，充气压力至2-12 mpa，关闭所有阀门；搅拌下升温至100-200℃，反应时间4-24小时；所述氮气和二氧化碳为工业级及以上纯度的产品；

7、第四步，反应完毕，冷却至室温，打开反应釜，取出油样，采用sy-t 7549-2000所规定方法测定稠油粘度，采用nb/sh/t 0509-2010规定方法测定胶质和沥青质的含量。

8、区别于现有技术，本发明具有如下优点：油溶性过渡金属盐催化剂兼具路易斯酸催化活性、油溶性分散功能与供氢裂解能力。其金属离子作为路易斯酸中心，可配位活化二氧化碳分子及稠油重质组分中的极性官能团（如羟基、氨基、羧基等）；长链烷基赋予其良好的油溶性，使其可均匀分散于稠油及油-co2界面，直接作用于沥青质聚集体的活性位点。催化剂通过供氢催化裂解机制促进稠环芳烃加氢及开环裂解，破坏沥青质的π-π堆积与氢键缔合结构；同时催化沥青质中高极性官能团与二氧化碳的羧基化反应，降低沥青质分子极性，削弱其自缔合趋势，实现沥青质向胶质的定向转化，从而从根本上解决稠油二氧化碳驱中降粘与沥青沉积的矛盾。

9、本发明的有益效果为：

10、（1）本发明通过油溶性过渡金属盐催化二氧化碳与沥青质的化学反应，将沥青质定向转化为胶质，使体系胶质/沥青质质量比从常规稠油的约2:1以下提升至稳定区间（≥2:1），从源头抑制了沥青质絮凝沉积。

11、（2）本发明所选用的油溶性过渡金属盐催化剂兼具路易斯酸催化活性、油溶性分散功能与供氢裂解能力，可通过金属离子的配位活化作用破坏沥青质聚集体结构，同时催化极性官能团与二氧化碳的反应，双重作用协同实现沥青质向胶质的精准转化。

12、（3）本发明基于稠油油藏的真实环境，利用二氧化碳驱替形成的储层高温高压微反应器环境，无需额外能量输入，催化剂用量低（仅为稠油质量的0.05-1%），降粘率可达70%-90%，沥青质含量降低35%以上。

13、（4）本发明方法对不同产地稠油均表现良好普适性，有效解决了稠油二氧化碳驱中降粘与沥青沉积的矛盾。

1.一种油溶性过渡金属盐催化稠油二氧化碳驱中沥青质转化稳定的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括下述步骤：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于包括下述步骤：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于包括下述步骤：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括下述步骤：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括下述步骤：

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于包括下述步骤：所述氮气和二氧化碳为工业级及以上纯度的产品。

8.权利要求1-7任一所述的方法在石油化工领域方面的用途。