纳米颗粒强化泡沫压裂液的构建及其稳泡机理研究

SiO_(2)纳米颗粒(SNP)与表面活性剂的协同作用可为构建适用于恶劣地层条件下的泡沫压裂液提供一种新思路。实验评估了SiO_(2)纳米颗粒与5种表面活性剂协同稳泡能力,基于泡沫综合值筛选了最优泡沫体系。通过对优选出的泡沫压裂液体系进行携砂性、黏弹性、剪切性、稳定性评价,分析纳米颗粒对压裂液性能的改良。同时利用光学显微镜、环境扫描电子显微镜观察揭示SiO_(2)纳米颗粒稳泡机理。体系筛选实验表明:阳离子型表面活性剂TTAB与SiO_(2)纳米颗粒的协同作用最明显,泡沫综合值达15288 mm·s,析液半衰期提升了145%。性能评价实验表明:SiO_(2)纳米颗粒能提升界面液膜的弹性模量,提高液膜对支撑剂的支撑能力,减小沉降速率,有利于泡沫将支撑剂带入更深的裂缝当中;SiO_(2)纳米颗粒还能提高液膜表面的粗糙度,强化泡沫压裂液的抗剪切能力;在体系中加入支撑剂会削弱泡沫的稳定性,陶粒的削弱作用强于石英砂,小粒径的削弱作用强于大粒径的削弱作用。机理研究实验表明:泡沫微观结构中观察到SNP在Plateau边界(3个气泡的交界区)聚集堵塞排液通道,这说明纳米颗粒能够阻止泡沫的粗化和排液,宏观稳定性上表现为气泡数量更多、尺寸更小、分布更均匀。

纳米颗粒稳定泡沫在油气开采中的研究进展

近年来纳米技术使得传统油气开采方法悄然转型,针对泡沫流体稳定性差等问题,研究者们提出加入纳米颗粒对泡沫系统进行稳定。本文详细介绍了部分疏水型和亲水型两种类型纳米颗粒稳定泡沫机理的异同,阐述了纳米颗粒在气液界面的不可逆吸附是稳定泡沫的主要机理;综述了纳米颗粒稳定的泡沫在提高采收率和泡沫压裂液中的最新应用,分析表明纳米颗粒不仅大幅度增加了泡沫的稳定性,并且能提高泡沫驱和压裂液的液体效率;指出了纳米颗粒稳定泡沫的问题在于纳米颗粒与泡沫流体作用复杂、改性的纳米颗粒成本较高、对低孔低渗地层的潜在伤害、缺乏工业化应用等;提出了用亲水纳米颗粒与表面活性剂协同稳泡降低成本、针对不同泡沫性能来优化纳米颗粒与表面活性剂的浓度、将纳米颗粒稳定泡沫应用到非常规油气藏等研究方向,最后展望了纳米技术在石油领域的发展潜力。

含纳米颗粒的泡沫体系及其在水力压裂中的研究进展

阐述了纳米颗粒与表面活性剂之间通过协同作用减缓液膜排液、气泡并聚与破裂、泡沫粗化的衰变过程;简述了不同表面活性剂与纳米颗粒在稳定泡沫机理上的异同;综述了纳米颗粒浓度和亲疏水性对不同表面活性剂泡沫流体性能的影响;分析发现纳米颗粒的加入使泡沫压裂液体系性能得到改善。提出对纳米颗粒稳泡机理、表面活性、改性修饰、稳定性的研究是今后的重要探索方向,最后对纳米颗粒未来在泡沫压裂液中的应用进行了展望。

泡沫混凝土的稳泡措施和机理研究进展

泡沫的稳定性是决定泡沫混凝土综合性能的关键因素。然而,普通泡沫的泡径不均匀、稳定性较差,易发生聚结、歧化现象,产生大尺寸连通孔,造成泡沫混凝土物理力学、保温隔声性能下降。对近年来泡沫混凝土中泡沫的相关研究进行了全面阐述,主要聚焦于泡沫的制备、泡沫失稳机制、稳泡机理和措施3个方面。