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纳米流体在储层岩芯表面的铺展及其驱油机理研究

王瑶  
【摘要】:目前,国内外油田的开采过程中普遍存在着低渗透油田所占比例大、采收率较低的问题。随着纳米技术的不断发展,人们提出了利用纳米颗粒进行驱油以提高原油采收率的新思路。本文采用廉价、易得、无污染的纳米Si O2颗粒作为油田用驱替剂的添加剂,以TEOS为原料,选用溶胶-凝胶法合成纳米级Si O2颗粒,并采用二氯二甲基硅烷对其表面进行疏水化改性,考察不同方法改性后颗粒的粒径、表面润湿性及其分散效果。将亲/疏水化程度不同的纳米Si O2分散在水溶液中制成颗粒水基分散液,从微观角度出发,利用电子显微镜观察纳米流体铺展后,Si O2颗粒对岩芯壁面的微观作用;从宏观角度出发,测试纳米流体与原油之间的界面张力值,进行岩芯驱替实验,评价不同种类纳米流体的驱油效果,旨在提高原油的采收率,探索其驱油的作用机理。研究结果表明,溶胶-凝胶法合成的纳米Si O2颗粒可通过调整母液的酸碱度、搅拌速度等措施有效的控制颗粒粒径、反应时间及最终产量。尤其是当反应母液的p H等于8时,反应时间仅需12小时,且收率可达80%;合成的纳米Si O2颗粒呈均匀分散的球形,平均粒径为38 nm。对其表面进行疏水化改性时,不同改性方法处理后的颗粒粒径出现明显的差异,且疏水化程度的可控范围不同;效果最好的是使用二氯二甲基硅烷进行一步法改性,改性后颗粒粒径分布均匀,仅为10 nm。将亲/疏水化程度不同的纳米Si O2制成质量分数为0.05%的颗粒水基分散液后进行测试可知,纳米流体能够显著的降低油水界面张力,提高原油的采收率,尤其是亲水性的S-05。综合上述实验结果可归纳得出利用纳米流体进行驱油的作用机理。由于纳米Si O2颗粒的加入,油水界面张力大大降低,提高了驱替剂的洗油效率。随着纳米流体不断进入储层,Si O2颗粒可以突破岩芯表面附着的水化层及油层,在部分区域进行选择性吸附,形成微-纳米疏水结构,不仅发挥了剥离原油的作用,且能够在后期的注水过程中起到一定的降压增注效果。


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