纳米黑卡流体在低渗透多孔介质的动态吸附规律

纳米流体在多孔介质表面的吸附和滞留是影响纳米技术提高非常规油气田采收率的关键因素。纳米黑卡作为一种两亲性片状纳米材料,其在岩心中动态吸附规律的研究必不可少。首先,绘制纳米黑卡流体标准曲线,开展静态吸附实验确定饱和吸附浓度;然后,开展不同影响因素下纳米黑卡流体的动态吸附实验,通过单因素分析和多元线性回归方法研究动态吸附规律,建立动态吸附量回归方程。结果表明,纳米黑卡流体的饱和吸附浓度为75 mg/L,静态吸附量最大值为1.83 mg/g;其动态吸附量与低渗透岩心渗透率(K)呈负对数相关,与纳米黑卡流体矿化度倍数(MS)呈负线性相关,与纳米黑卡流体注入段塞(V_(2))和后续水驱注入速度(v)均呈正线性相关。纳米黑卡流体在低渗透岩心的动态平衡吸附量(η^(2))与K、MS、v、V_(2)之间的多元线性回归方程为:η^(2)=10^(-3)(-0.4-0.005 K-0.094MS+1.301 v+3.347 V_(2)),R^(2)为0.989。当K为20×10^(-3)μm^(2)、MS为2、v为0.3 mL/min、V_(2)为0.5 PV时,通过回归方程计算得到纳米黑卡的动态吸附量为1.328×10^(-3)mg/g,与实验结果(1.321×10^(-3)mg/g)接近。保持适度的矿化度范围(MS<4)、调整注入段塞(0.5 PV)和降低后续水驱注入速度(<0.45 mL/min)可以降低纳米黑卡流体的动态吸附量,有利于低渗透油藏进一步提高采收率。

耐高温微乳液体系在特低渗-致密储集层中的渗吸机理

采用微乳液稀释法制备具有“壳核结构”的下相微乳液,优选耐高温体系并开展性能评价实验,明确体系在特低渗—致密储集层中的自发渗吸提高采收率机理,指导矿场油井微破裂吞吐试验。室内实验结果表明,“壳核结构”以阳离子-非离子表面活性剂为亲水外壳、3号白油为油相内核的微乳液体系(O-ME体系)渗吸采收率最高,其渗吸机理主要为:超低界面张力和润湿反转能力降低原油黏附功,提高渗吸驱油效率;纳米级尺寸“壳核结构”极易进入微纳米孔喉,扩大渗吸波及体积;显著的分散、增溶原油作用增强原油渗流能力,提高渗吸驱油效率。基于室内实验研究结果,在胜利油田YBD43-X506井开展O-ME体系微破裂吞吐矿场试验,开井生产后该井持续受效,日产液从1.4 t增至5.0 t,日产油从1.0 t增至2.7 t。

中性螯合体系对无机堵塞物的溶蚀机理及性能评价

碳酸盐岩油藏常规酸化技术在生产过程中易出现水锁、腐蚀管柱、井筒结垢等现象,导致储层受损,储层产能降低。针对这一问题,以乙二胺四乙酸(EDTA)和聚丙烯酸(PAA)为主要成分,加入少量Na_(2)SO_(3),经去离子水融合过滤,120℃脱水研磨粉碎,500℃焙烧活化制得中性螯合体系,并对中性螯合体系的溶蚀性能进行评价。结果表明,该体系对Ca^(2+)无机堵塞物具有良好的溶蚀性,常温下24 h内的溶蚀率可达95%;对N80级钢材具有较好的缓蚀性,在90℃下静置12 h的腐蚀速率最大值为4.45 g/(m^(2)·h);对天然碳酸盐岩心的平均溶蚀率大于70%。基于抑制金属离子二次沉淀、改善渗透率,中性螯合体系对油套管的腐蚀伤害较低,可清除地层内无机盐垢,无需返排,不会对地层产生二次伤害,适用于清除含碳酸盐垢的油井。

有机解堵剂和非酸解堵体系性能评价与现场应用

稠油油藏黏度高,流动性差,开发过程中极易在近井地带形成有机垢沉淀和无机固相堵塞,降低近井地带渗透率,导致地层产量急剧下降。针对渤中油田明化镇组D11和D34-H油井特殊的油藏物性和堵塞类型,通过沥青溶蚀、溶蜡和降黏实验等筛选出TC-4有机解堵剂,通过溶蚀碳酸钙、溶蚀黏土和岩心流动实验等评价DH-1非酸解堵体系的性能,并将其用于矿场试验。结果表明,TC-4有机解堵剂对沥青和石蜡的溶蚀能力及降黏效果较好,对储层的伤害小,适于解除有机堵塞;DH-1非酸解堵体系具有良好的缓速、缓蚀和溶垢能力,对岩石骨架不会造成严重的破坏,与原油的配伍性好,在运移过程中能及时破乳,适于解除无机固相堵塞。在D11井使用TC-4有机解堵剂、在D34-H井用TC-4有机解堵剂进行有机清洗和DH-1非酸解堵体系相结合的方法进行解堵,两井的日产油量、日产液量和含水率基本恢复至解堵前水平。两种解堵体系均能较好地解除稠油油藏堵塞问题。图2表2参25。

醇醚型高效解堵剂的制备与矿场应用

为解除渤海油田在开发中后期由于石蜡、沥青等有机物沉淀造成的油井堵塞,以复合油溶性有机溶剂、醇醚型表面活性剂及渗透剂等制得XL-1高效解堵剂。通过3组正交实验考察各物质加量对洗油率的影响,确定XL-1的最佳配方,研究XL-1对石蜡和沥青的溶蚀效果,并在渤海油田沙河街组58-5油井进行了现场应用。结果表明,当醇醚型表面活性剂、复合油溶性有机溶剂、2-甲基-2,4-戊二醇质量比为3∶7∶0.5时,XL-1解堵剂对油污的洗油效果最好,洗油率为98%。对石蜡和沥青的溶蚀效果较好,溶蚀率分别为90%和40%。在58-5油井注入XL-1解堵剂后,储层压降幅度达到23%,解堵效果较好。XL-1醇醚型解堵剂可用于解除低渗油田石蜡、沥青等沉积造成的有机堵塞。图2表3参29。

2-D智能纳米黑卡稳定乳状液的机理

为揭示二维纳米片状材料(黑卡)对乳状液稳定性的影响,以扶余油田长春岭和三队区块原油为例,在水油体积比为7∶3的条件下,研究质量分数为0.005%的2-D智能纳米黑卡流体对原油乳状液稳定性的影响。通过稳定性分析仪和界面流变仪表征乳状液稳定性大小和界面膜强度,通过观察乳状液的微观形状和粒径分布分析黑卡增强乳状液稳定性的机理。研究结果表明,黑卡尺寸约为70×100(nm),厚度为0.65数1.2 nm。在原油和0.01%稳定剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)组成的乳状液中加入黑卡后形成Pickering乳状液,乳状液的析水速度变慢,乳状液的稳定析水率从75.71%数78.57%降至65.71%数72.86%;乳状液稳定性提高,稳定性指数(TSI)值由4.73数5.64降至2.71数3.84;乳状液膜的强度增强,体系流变学特征由黏性转变为明显的弹性。黑卡作用的Pickering乳状液的背散射光曲线可分为乳状液破乳区、过渡区和乳状液聚并区3个区域。黑卡能改变稳定剂亲水-亲油平衡,将W/O型乳状液转变为O/W型乳状液,形成液滴尺寸为0.1数5μm大小的乳状液,大幅降低原油黏度。黑卡同时具有亲水-亲油两亲性质,可通过自吸附定向排布于液膜上,增加液膜强度,提高乳状液稳定性。图21表3参22。

致密油藏纳米微乳液性能评价与驱油机理分析

自发渗吸为致密油藏提高采收率的主要方式,但常规驱油所用的表面活性剂易被岩石吸附,吸附损失较大,在苛刻油藏中不能满足强化采油的使用要求,提高自发渗吸采收率效果不明显。以环辛烷、脂肪醇聚氧乙烯醚类乳化剂、乙二醇、三乙醇胺为原料,制得以有机相为内相、表面活性剂为壳膜的纳米微乳液。通过界面张力及润湿反转实验揭示了其驱油机理,通过自发渗吸实验验证了提高采收率效果。结果表明,0.3%的纳米微乳液体系粒径尺寸约为10 nm,油水界面张力为3.56 mN/m,可将油湿石英片表面的润湿性(130.6°)反转为水湿表面(11.7°),具有良好的润湿反转能力。岩心在该乳液中的最终自发渗吸采收率为43.2%,约为水的2.4倍,自发渗吸提高采收率效果显著。

纳米技术高效开发致密油藏的应用和展望

随着常规油气资源不断勘探开发以及大规模开采利用,全球油气资源勘探开发的重点方向逐渐向非常规油气资源转变。针对致密油藏储层物性差、孔喉尺寸小、无自然产能和采收率低等特点,纳米材料以其纳米尺寸、低界面张力、良好楔形渗透作用广泛用于致密油藏高效开发,纳米增渗驱油技术逐渐发展为致密油藏高效采油的关键技术。分析认为,推行致密油藏增渗增能、洗油驱油一体化技术,利用纳米增渗驱油技术协同大型水力压裂储层改造,提高压裂规模和造缝的密度和长度,从而实现致密油藏有效增能增注,改善渗吸驱油距离和洗油效果。因此,高效缝网改造与渗吸洗油提高采收率(EOR)一体化技术将是提高致密油藏开采效果及开发综合效益的新途径。