專利名稱：雙作用機(jī)制降低巖石微孔道水流阻力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙作用機(jī)制降低石油儲層中巖石微孔道水流阻力的方法，特別是一種利用納米顆粒吸附和表面活性劑聯(lián)合作用的方法來實(shí)現(xiàn)石油儲層中巖石微孔道減阻目的，其對石油工程降壓增注、提高采收率具有十分重要的意義。
背景技術(shù)：
石油工程中降低巖石微孔道內(nèi)的水流(滲流)阻力的方法主要有兩種一是通過對地層進(jìn)行酸化、壓裂等改造，擴(kuò)大地層巖石的孔道，提高泄流面積；二是降低流體與巖石微孔道孔壁之間的摩阻，提高流速。經(jīng)過長期注水，注水井近井帶巖石微孔道表面已轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性，使水流阻力大幅度提高。目前通常采取向巖石微孔道中注入表面活性劑的方法(化學(xué)方法)，改變巖石微孔道表面與水流的界面張力，達(dá)到減低水流阻力的目的。但是由于表面活性劑在孔壁表面的黏附力不強(qiáng)，因此這種方法的有效期較短。狄勤豐等申請的專利“降低巖石微孔道水流阻力的方法(200710042733. 1)”，是一種利用納米顆粒吸附方法來實(shí)現(xiàn)降低石油儲層中巖石微孔道水流阻力的方法(物理方法)，大大的降低了水流阻力，延長了有效期，取得了很好的效^ ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的問題，提供一種集物理和化學(xué)效應(yīng)于一體的雙作用機(jī)制降低巖石微孔道水流阻力的方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種雙作用機(jī)制降低巖石微孔道水流阻力的方法，其特征在于將由疏水納米材料、柴油、表面活性劑、水組成的乳化液，注入石油儲層巖石微孔道，形成具有納米結(jié)構(gòu)超疏水表面和表面活性劑聯(lián)合作用的雙重減阻效果；在溫度、礦化度聯(lián)合作用下乳化液發(fā)生破乳的過程中，納米顆粒與孔壁發(fā)生吸附，形成超疏水或強(qiáng)疏水界面，而水中的表面活性劑的親油基與納米顆粒的親油基相連，親水基與水分子相連，形成孔壁一納米顆粒一表面活性劑分子一水分子的四層結(jié)構(gòu)。本方法包含兩重減阻機(jī)理，一是表面活性劑降低界面張力，一是疏水納米顆粒形成的超疏水表面引起的水流滑移效應(yīng)。上述的石油儲層巖石微孔道的孔徑為大于0. 3 μ m。上述納米材料為具有5 200nm粒徑的納米Si02顆粒、Τ 02顆?；騔nO顆粒。上述表面活性劑的類型不作限制，只要能將含納米材料油液進(jìn)行乳化，并在石油儲層巖石微孔道環(huán)境中可以破乳和減阻。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明包含兩重減阻機(jī)制，一種為以表面活性劑為核心的化學(xué)減阻機(jī)制，一種為納米顆粒吸附形成的超疏水表面具有的類“荷葉效應(yīng)”減阻的物理機(jī)制。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明能使巖石(在實(shí)驗(yàn)室中為巖心)水相滲透率提高50%以上，有效期更長，超過1年。


圖1是孔壁--納米顆粒一表面活性劑一水系統(tǒng)示意圖。圖2納米顆粒的修飾劑的親油基與表面活性劑的親油基相連，親水基與水分子相連。圖3是含有疏水納米SW2顆粒(顆徑為5 15nm)的乳化液。圖4是納米顆粒吸附表面形成的滑移效應(yīng)示意圖。圖5是納米顆粒表面有表面活性劑時的接觸角。圖6有表面活性劑存在，沖洗48小時后巖心表面的SEM照片。圖7雙重減阻機(jī)制作用下的巖心流動驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖1一圖3所示，一種雙作用機(jī)制降低巖石微孔道水流阻力的方法，其特征在于將由疏水納米材料、柴油、表面活性劑、水組成的乳化液，注入石油儲層巖石微孔道，形成具有納米結(jié)構(gòu)超疏水表面和表面活性劑聯(lián)合作用的雙重減阻效果；在溫度、礦化度聯(lián)合作用下乳化液發(fā)生破乳的過程中，納米顆粒與孔壁發(fā)生吸附，形成超疏水或強(qiáng)疏水界面，而水中的表面活性劑的親油基與納米顆粒的親油基相連，親水基與水分子相連，形成孔壁一納米顆粒一表面活性劑分子一水分子的四層結(jié)構(gòu)。如圖4所示，本方法包含兩重減阻機(jī)理，一是表面活性劑降低界面張力，一是疏水納米顆粒形成的超疏水表面引起的水流滑移效應(yīng)。在開始階段，表面活性劑起主要作用，隨著注水時間的增加，表面活性劑被逐步從納米顆粒表面沖走，納米顆粒吸附形成的超疏水表面開始起作用。表面活性劑化學(xué)減阻的有效時間較短，而納米顆粒吸附的物理減阻的有效時間較長。上述的石油儲層巖石微孔道的孔徑為大于0. 3 μ m。上述納米材料為具有5 200nm粒徑的納米SW2顆粒、Τ 02顆?；騔nO顆粒。上述表面活性劑的類型不作限制，只要能將含納米材料油液進(jìn)行乳化，并在石油儲層巖石微孔道環(huán)境中可以破乳和減阻。實(shí)施例1
制備含有疏水納米SiA顆粒(顆徑為5 15nm)的乳化液(孔徑為1 2 μ m)，將5片取自同一巖心的薄片同時放在上述乳化液中，保持溫度60°C，待乳化液破乳后將巖心片取出， 利用循環(huán)水浴鍋進(jìn)行循環(huán)沖洗，在不同時間取出進(jìn)行接觸角測試。測試結(jié)果見圖5。為了比較圖5(a)給出了沒有表面活性劑存在時的接觸角。圖5(b)是有表面活性劑存在(用清水沖洗5分鐘)時的接觸角；圖5 (c) 圖5(d)分別為沖洗48小時和96小時的接觸角測試結(jié)果。由圖可知，沒有表面活性劑時，納米顆粒吸附可以產(chǎn)生強(qiáng)疏水表面，接觸角達(dá)134. 08°。 表面活性劑存在時，接觸角變得很小，只有觀.8°。隨著沖洗時間的增加，表面活性劑被逐步清除。沖洗48小時后，接觸角增到115.04 ° ；沖洗96小時后，接觸角增到123.2°。圖6給出了有表面活性劑存在時，并沖洗48小時后，巖心片表面的SEM照片。從圖中可清晰看出，巖心片表面吸附了一層納米顆粒。
實(shí)施例2
將含有疏水納米SiO2顆粒(顆徑為5 15nm)的乳化液注入石油儲層巖石微孔道(孔徑為1 2 μ m)中，在溫度60°C情況下，保持10小時以上的有效吸附時間，隨后進(jìn)行滲透率測試。測試結(jié)果見圖7。結(jié)果表明，在表面活性劑和納米顆?；菩?yīng)雙重減阻機(jī)制的作用下，水測滲透率提高了 1 %，而對應(yīng)的水的表面張力由初始的74. 04mN/m降低到33. 5ImN/ m，下降了 54. 7%ο
權(quán)利要求
1.一種雙作用機(jī)制降低巖石微孔道水流阻力的方法，其特征在于將由疏水納米材料、 柴油、表面活性劑、水組成的乳化液，注入石油儲層巖石微孔道，形成具有納米結(jié)構(gòu)超疏水表面和表面活性劑聯(lián)合作用的雙重減阻效果；在溫度、礦化度聯(lián)合作用下乳化液發(fā)生破乳的過程中，納米顆粒與孔壁發(fā)生吸附，形成超疏水或強(qiáng)疏水界面，而水中的表面活性劑的親油基與納米顆粒的親油基相連，親水基與水分子相連，形成孔壁一納米顆粒一表面活性劑分子一水分子的四層結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙作用機(jī)制降低巖石微孔道水流阻力的方法，其特征在于本方法包含兩重減阻機(jī)理，一是表面活性劑降低界面張力，一是疏水納米顆粒形成的超疏水表面引起的水流滑移效應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙作用機(jī)制降低巖石微孔道水流阻力的方法，其特征在于所述的石油儲層巖石微孔道的孔徑為大于0. 3 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙作用機(jī)制降低巖石微孔道水流阻力的方法，其特征在于所述納米材料為具有5 200nm粒徑的納米顆粒、Τ 02顆?；騔nO顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙作用機(jī)制降低巖石微孔道水流阻力的方法，其特征在于所述表面活性劑的類型不作限制，只要能將含納米材料油液進(jìn)行乳化，并在石油儲層巖石微孔道環(huán)境中可以破乳和減阻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集化學(xué)和物理雙重減阻機(jī)制的降低巖石微孔道流動阻力的方法。它是將含疏水納米顆粒的乳化液注入石油儲層巖石微孔道中，保持有效吸附時間，使疏水納米顆粒與巖石微孔道孔壁發(fā)生吸附，形成強(qiáng)疏水性或超疏水性表面，從而形成水流滑移層的物理法減阻機(jī)制。同時，表面活性劑的存在有效地降低了水的界面張力，對水流形成化學(xué)減阻作用。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明能使巖石(在實(shí)驗(yàn)室中為巖心)水相滲透率提高50%以上，有效期超過1年。
文檔編號C09K8/58GK102268980SQ20111016792
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者張劍平, 施利毅, 狄勤豐, 王文昌, 王新亮, 顧春元 申請人:上海大學(xué)