Aquathermolysis of high-viscosity oil terrigenic sediments in the presence of iron oxide (II, III)


Cite item

Full Text

Abstract

Nowadays, it is especially important and relevant to improve the efficiency of existing methods of enhanced oil recovery, in particular, thermal methods using water steam. The use of catalysis at the stage of development of unconventional hydrocarbon fields, namely super-viscous and bituminous oils, will allow solving this problem. This work is devoted to the study of the transformation of heavy oil from the Ashalchinskoye field in the process of catalytic aquathermolysis. The oil samples were extracts from sandstone, which was subjected to thermal steam treatment in a high-pressure reactor at temperatures of 200 and 250°C for 24 h. Nanosized iron (II, III) oxide in complex with a hydrogen donor was used as a catalytic composition. According to the results of SARA-analysis, it was found that at a temperature of 200°C, iron oxide does not show its catalytic properties, and there is no noticeable improvement in the composition of heavy oil. The destruction of resins and asphaltenes is observed after thermocatalytic treatment at 250°C. This leads to the enrichment of oil with lighter hydrocarbons, which is confirmed by GC-MS data of the saturated fraction of oil. All this provides a significant decrease in the viscosity of heavy oil compared to the non-catalytic process from 1140 cP to 37 cP The formation of coke-like substances adsorbed on sandstone as a result of thermocatalytic action at 250°C was revealed by the results of TG-DSC.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. V. Vakhin

Институт геологии и нефтегазовых технологий; НИЛ «Внутрипластовое горение»; Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: vahin-a_v@mail.ru
канд. тех. наук, старший научный сотрудник Казань; Казань; Казань

S. A. Sitnov

Институт геологии и нефтегазовых технологий; НИЛ «Внутрипластовое горение»; Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: vahin-a_v@mail.ru
канд. хим. наук, старший научный сотрудник Казань; Казань; Казань

I. I. Mukhamatdinov

Институт геологии и нефтегазовых технологий; НИЛ «Внутрипластовое горение»; Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: vahin-a_v@mail.ru
канд. тех. наук, старший научный сотрудник Казань; Казань; Казань

References

  1. Maity S. K., Ancheyta J., Marroquın G. Catalytic Aquathermolysis Used for Viscosity Reduction of Heavy Crude Oils: A Review. – Energy & Fuels, 2010, v.24, p. 2809–2816. doi: 10.1021/ef100230k.
  2. Siskin M., Brons G., Vaughn S. N. Aqueous Organic Chemistry. 31,2. Aquathermolysis: Reactivity of Ethers and Esters. – Energy &Fuels, 1990, v.4, p. 488–492. doi: 10.1021/ef00023a014.
  3. Feoktistov D.A., Kayukova G.P., Vakhin A.V., Sitnov S.A. Catalytic aquathermolysis of high-viscosity oil using iron, cobalt and copper tallates. – Chemistry and Technology of Fuels and Oils, 2018, v. 53(6), p. 905-912. doi: 10.1007/s10553-018-0880-4.
  4. Khelkhal M.A., Eskin A.A., Sharifullin A.V., Vakhin A.V. Differential scanning calorimetric study of heavy oil catalytic oxidation in the presence of manganese tallates. – Petroleum Science and Technology, 2019, v. 37(10), p. 1194–1200. doi: 10.1080/10916466.2019.1581814.
  5. Liu X., Yang Z., Li X., Zhang Z., Zhao M., Su C. Preparation of silica-supported nanoFe/Ni alloy and its application in viscosity reduction of heavy oil. – Micro and Nano Letters, 2015, v. 10(2), p. 167-171. doi: 10.1049/mnl.2014.0524.
  6. Galukhin A.V., Nosov R., Eskin A., Khelkhal M.A., Osin Y. Manganese oxides nanoparticles immobilized on silica nanospheres as a highly efficient catalyst for heavy oil oxidation. – Industrial & Engineering Chemistry Research, 2019, v. 58(21), p. 8990-8995. doi: 10.1021/acs.iecr.9b00080.
  7. Noorlaily P., Nugraha M.I., Khairurrijal M.A., Iskandar F. Ethylene Glycol Route Synthesis of Nickel Oxide Nanoparticles as a Catalyst in Aquathermolysis. – Materials Science Forum, 2013, v. 737, p. 93–97. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/' target='_blank'>www.scientific.net/ MSF.737.93.
  8. Sahar A., Mohammad R., Mohammad N., Emad R. Effect of Fe2O3 and WO3 nanoparticle on steam injection recovery. – Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 2018, v. 40(3), p. 251–258. DOI: 10.1080/ 15567036.2013.870612.
  9. Zaidullin I.M., Lakhova A.I., Ivanova I.A., Petrov S.M., Ibragimova D.A., Bashkirtseva N.Yu. Geothermal transformatiom of organic matter in supercritical water with magnetite and coal particles. – Chemistry and Technology of Fuels and Oils, 2017, v. 52(6). p. 756–761. doi: 10.1007/s10553-017-0770-1.
  10. Sitnov S.A., Vakhin A.V., Mukhamatdinov I.I., Onishchenko, Y.V., Feoktistov, D.A. Effects of calcite and dolomite on conversion of heavy oil under subcritical condition. – Petroleum Science and Technology, 2019, v. 37(6), p. 687-693. doi: 10.1080/10916466.2018.1564766.
  11. Mukhamatdinov I.I., Sitnov S.A., Slavkina O.V., Bugaev K.A., Laikov A.V., Vakhin A.V. The aquathermolysis of heavy oil from Riphean-Vendian complex with iron-based catalyst: FT-IR spectroscopy data. – Petroleum Science and Technology, 2019, v. 37(12), p. 1410–1416. doi: 10.1080/10916466.2019.1587464.
  12. Vakhin A.V., Onishchenko Y.V., Chemodanov A.E., Sitnov S.A., Mukhamatdinov I.I., Nazimov N.A., Sharifullin A.V. The composition of aromatic destruction products of Domanic shale kerogen after aquathermolysis. – Petroleum Science and Technology, 2019, v. 37(4), p. 390–395. doi: 10.1080/10916466.2018. 1547760.
  13. Sitnov S.A., Mukhamatdinov I.I., Vakhin A.V., Ivanova A.G., Voronina E.V. Composition of aquathermolysis catalysts forming in situ from oil-soluble catalyst precursor mixtures. – Journal of Petroleum Science and Engineering, 2018, v. 169, p. 44–50. doi: 10.1016/j.petrol.2018.05.050.
  14. Sitnov S.A., Mukhamatdinov I.I., Shmeleva E.I., Aliev F.A., Vakhin A.V. Influence of nanosized iron oxides (II, III) on conversion of biodegradated oil. – Petroleum Science and Technology, 2019, v. 37(8), p. 971–976. DOI: 10.1080/ 10916466.2019.1575872.
  15. Mukhamatdinov I.I., Salih I.S., Vakhin A.V. Changes in the subfractional composition of heavy oil asphaltenes under aquathermolysis with oil-soluble CO-based catalyst. – Petroleum Science and Technology, 2019, v. 37(13), p. 1589–1595. doi: 10.1080/10916466.2019.1594287.
  16. Kayukova G.P., Kiyamova A.M., Mikhailova A.N., Kosachev I.P., Romanov G.V., Sitdikova L.M., Plotnikova I.N., Vakhin A.V., Petrov S.M. Generation of Hydrocarbons by Hydrothermal Transformation of Organic Matter of Domanik Rocks. – Chemistry and Technology of Fuels and Oils, 2016, v. 52(2), p. 149–161. doi: 10.1007/s10553-016-0685-2.
  17. Yusuf A., Al-Hajri R.S., Al-Waheibi Y.M., Jibril B.Y. Upgrading of Omani heavy oil with bimetallic amphiphilic catalysts. – Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2016, v. 67(1), p. 45–53. doi: 10.1016/j.jtice.2016.07.020.
  18. Vakhin A.V., Sitnov S.A., Mukhamatdinov I.I., Aliev F.A., Kudryashov S.I., Afanasiev I.S., Petrashov O.V., Varfolomeev M.A., and Nurgaliev D.K. Aquathermolysis of heavy oil in reservoir conditions with the use of oil-soluble catalysts: part III–changes in composition resins and asphaltenes. – Petroleum Science and Technology, 2018, v. 36(22), p. 1857–1863. doi: 10.1080/10916466.2018.1514413.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2021 Vakhin A.V., Sitnov S.A., Mukhamatdinov I.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».