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二氧化硅纳米流体制备及其在超低渗油藏渗吸排油规律研究

王新科  
【摘要】:超低渗透油藏储量丰富,但由于储层渗透率低、孔喉细小等特点,基质储量动用困难。渗吸是超低渗油藏重要的采油机理。表面活性剂能够在纳米孔喉中发挥改善界面性质的作用。纳米材料由于纳米效应,在改善界面活性、调控润湿性提高采收率方面备受关注。表面活性剂与纳米材料的复配,二者协同作用,对于改善超低渗油藏渗吸排油效果意义重大。通过化学表面修饰技术对二氧化硅纳米颗粒进行改性,对改性产物进行表面羟基数和结构分析表征。通过分散性、耐盐性渗吸排油性实验,优选表面活性剂种类,制备活性纳米流体,并评价其分散稳定性、油水界面活性和润湿反转性能。研究了纳米流体在超低渗油藏渗吸排油规律,考察了纳米颗粒浓度、表面活性剂浓度、岩心渗透率、温度、地层水矿化度等因素对纳米流体渗吸排油效果的影响。最后,从纳米流体在固液界面和油水界面的吸附行为两个方面,研究纳米流体对岩石润湿性和油水界面张力的影响,对纳米流体在超低渗岩心的渗吸排油机理进行阐释。改性后,苯并咪唑基团成功嫁接在二氧化硅纳米颗粒表面,表面羟基数减少。BSSB-12与二氧化硅纳米颗粒的浓度均为0.1 wt%时,纳米流体具有最佳渗吸效果,最终采收率,为26.5%。渗吸排油规律实验表明,随着纳米流体中纳米颗粒和表面活性剂浓度的升高,岩心出油速率提高,最终原油采收率升高。表面活性剂浓度超过0.1 wt%,采收率基本不再升高。岩心渗吸采收率与岩心渗透率正相关,但实验早期,渗透率为0.34 mD的岩心出油速度明显快于5.15 mD和34.28 mD的岩心。温度对岩心渗吸排油影响较大,温度越高,渗吸速度越快,最终采收率越高。地层水矿化度对纳米流体渗吸效果无明显影响。界面吸附行为实验表明,纳米颗粒能够进入超低渗岩心孔喉并在孔喉表面形成有效吸附。在表面活性剂分子和纳米颗粒的作用下,岩心亲油表面转变为亲水,油水界面张力降低,原油与孔隙壁面之间产生“结构分离压”,粘附功减小,原油更容易从孔隙壁面剥离下来。毛管力从渗吸阻力变为动力,贾敏效应产生的渗流阻力减小,原油更容易从岩心孔喉运移排出。


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