毕业时间：2025年6月（硕士）

毕业去向：中石化大连石化研究院

导师：史权 教授

学科专业：化学工程与技术

研究方向：石油与天然气化学

 

学位论文题目

稠油原位催化改质分子组成表征与降黏机理

Molecular composition and the viscosity reduction mechanism of heavy oil in in-situ catalytic upgrading

 

论文摘要

原位催化改质技术是一种通过催化剂在地层条件下对稠油进行化学改质，有效降低稠油的黏度，通过提高其流动性实现提高采收率的技术。然而，稠油原位催化改质的化学转化机理并不明确。本文通过分析矿场实验和实验模拟实验中原油的分子组成变化，揭示稠油原位催化改质过程的分子转化规律，主要内容包括：

结合胜利油田矿场实验，系统分析了改质前后稠油的宏观物性和分子组成。催化剂的注入显著降低了稠油的黏度、硫元素及沥青质含量，改质后稠油中低碳数烷烃含量升高，高碳数烷烃含量降低，含硫化合物发生脱硫反应生成饱和烃，从而有效降低油品黏度。

通过高压反应釜实验模拟改质过程，考察温度及催化剂对稠油改质的影响。在200 °C左右，催化剂明显促进稠油黏度降低，反应过程沥青质含量降低，多杂原子化合物的含量降低，催化剂促进沥青质中含硫化合物的断键，进而导致稠油黏度降低。

利用黄金管模拟实验，研究了石油酸在不同温度和催化剂条件下的热解行为。催化剂降低了酸热解反应的活化能，能够显著改变石油酸的热解行为，影响其黏度变化，石油酸的热解反应起始温度从250 °C-300 °C降低至200 °C-250 °C。

本研究通过现场改质前后样品和模拟实验产物的分析，系统研究了原位催化改质技术对稠油黏度和分子组成的影响，揭示了催化剂的作用机制及其对稠油改质过程的促进作用。研究结果不仅为稠油高效开采提供了理论支持，也为实际应用中的工艺优化和催化剂设计提供了重要参考。

关键词：原位催化改质；高分辨质谱；含硫化合物；石油酸

 

发表学术论文

1. [1]

2. 李硕凡, 刘雨轩, 吴建勋, 王婧, 朱悦, 张未来, 等. 基于银型苯基磺酸键合硅胶分离及高分辨质谱分析石油中不同形态含硫化合物. 石油学报（石油加工） 2024; 40: 763–73.
   

3. Li S, Hu H, Wu J, Kong F, Wang J, Shi Q. Rapid on-column esterification and separation of carboxylic acids in petroleum fractions. Energy Fuels 2024;38(12):10737–43
   https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.4c01119

4. [2]Kong F, Wang J, Wang Y, Zhou R, Zhang Y, Wu J, Fan Q, Shi Q. Molecular characterization and source analysis of excessive sediment in marine fuel. Fuel 2026;422
   https://doi.org/10.1016/j.fuel.2026.139150

5. [3]Zhang B, Wang JH, Li QH, Shangguan YN, Zhou ZH, Shi Q, Li YQ, Zhang Q, Xu CM. Low-temperature oxidation of light crude oil: Molecular composition and deposition characteristics of oxidation products. Petrol Sci 2026;23(8):5020–33
   https://doi.org/10.1016/j.petsci.2026.04.049

个人荣誉

2018-2019年度中国石油大学（北京）校内一等奖学金、“三好学生”荣誉称号

2019-2020年度中国石油大学（北京）“科技创新先进个人”荣誉称号

2019-2020年度中国石油大学（北京）校内一等奖学金、“三好学生”荣誉称号

2020-2021年度中国石油大学（北京）“科技创新先进个人”荣誉称号

2020年第十届APMCM亚太地区大学生数学建模竞赛二等奖

“天正设计杯”第十五届全国大学生化工设计竞赛国家级二等奖

第十二届北京市大学生化学实验竞赛校级二等奖

第十一届中国石油大学（北京）节能减排社会实践及科技竞赛三等奖

2021年互联网+化学反应工程课模设计大赛校级二等奖

北京市第三十届大学生数学竞赛（理工类甲组）三等奖