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纳米聚硅材料与岩石相互作用研究

孙超  
【摘要】: 低渗透油田孔喉细小,注水压力高,套管损坏严重,降压增注是低渗透油田开发中迫切需要解决的难题。纳米聚硅材料是利用γ射线激活添加剂化学改性的物质,主要成分是SiO2,近年来开始应用于低渗透油田的降压增注,取得一定的效果,但其降压增注机理的研究需要进一步进行。采用透射电镜观察了纳米聚硅粉体的粒径范围,通过激光粒度仪测量了纳米聚硅粉体的粒度分布;采用毛细管粘度计测量了不同浓度纳米聚硅粉体溶液的粘度及其随温度的变化;采用全自动界面张力仪测定了纳米聚硅粉体溶液与水的界面张力;采用高温高压页岩膨胀仪研究了纳米聚硅材料的静态防膨性能;通过流动实验研究了纳米聚硅材料的动态防膨性能;采用微观驱替实验装置观察了纳米聚硅粉体溶液在孔隙中的流动及分布情况。结果表明,纳米聚硅材料具有极强的憎水性,粒径在5~40nm之间。纳米聚硅粉体溶液的密度和粘度都随温度的升高而降低。当纳米聚硅粉体浓度大于1.0g/L,纳米聚硅粉体溶液的界面张力比柴油低。不同浓度的纳米聚硅粉体溶液与水的界面张力随测量次数的增加而降低。温度越高,钠土膨胀越快,达到稳定需要的时间越短。经纳米聚硅材料处理过的钠土膨胀率小,膨胀速度慢。在相同的注入倍数下,纳米聚硅粉体溶液的注入压力明显低于柴油的注入压力。经过纳米聚硅粉体溶液处理的岩心,后续的注水压力明显低于先期注入柴油的岩心的注水压力。说明在水驱油的过程中纳米聚硅材料可以在一定程度上抑制粘土膨胀。纳米聚硅材料可以吸附在岩石的表面,将岩石表面的水膜赶走,使水流通道增大,达到降压增注的效果。


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