نفت خام سنگين نقش بسيار برجسته‌اي در مخازن نفتي قابل‌استخراج جهان دارد؛ بطوريكه در حال حاضر، عمده ذخاير نفتي جهان به‌صورت نفت خام سنگين است. پس، ضروري است با استفاده از يك فرآيند مؤثر، نفت‌هاي خام سنگين را ازنظر كيفيت ارتقا داد. به‌منظور ارتقاء و كاهش گرانروي نفت خام فوق سنگين با استفاده از نانوكاتاليست‌ها، براي اولين بار از نانوذره‌هاي كاتاليستي اكسيد نيكل (سنتزشده در اين پژوهش)، سيليكا و خاك رس استفاده شد. براي مقايسه و بررسي تأثير نانوكاتاليست‌ها از كاتاليست ZSM-5 كه در فرآيندهاي شكست كاتاليستي- حرارتي كاربرد زيادي دارد، استفاده شد. اندازه نانوذرات كاتاليستي ثابت و كمتر از 50 نانومتر، دماي واكنش در محدوده 450 درجه سانتي‌گراد و دماي خوراك ورودي دماي محيط در نظر گرفته شد. جهت انجام آزمايشات در محيط نفتي و جهت جلوگيري از بخار شدن تركيبات خوراك و دو فازي شدن سيستم، راكتور به يك كندانسور عمودي متصل شد تا آب صفر درجه داخل آن از خارج شدن بخارات نفت جلوگيري نمايد. نتايج حاصل از آزمايشات، كاهش گرانروي بين 89 تا 98٪ را نشان داد. در بهترين حالت نانوكاتاليست سيلكا 98٪، نانوكاتاليست خاك رس 96٪، نانوكاتاليست اكسيدنيكل 89٪ و كاتاليست ZSM-5 6/91 % گرانروي نفت فوق سنگين را كاهش دادند. همچنين نقطه بهينه بارگذاري براي كاتاليست ZSM-5 1 درصد، براي نانوكاتاليست سيليكا 3 درصد، براي نانوكاتاليست خاك رس 3 درصد و براي نانوكاتاليست اكسيدنيكل 5/1 درصد بود كه بيشترين درصد كاهش گرانروي براي كاتاليست‌ها در اين بارگذاري مشاهده شد. نتايج بدست آمده، اطلاعات مفيدي را در رابطه با ارتقا كاتاليستي نفت خام فوق سنگين در فرآيندهاي شكست حرارتي كاتاليستي ارائه مي‌دهد.