纳米降压增注技术简介.ppt

纳米降压增注技术简介,一些注水井初期的注水压力并不高，但随着注水时间的持续，注水压力逐渐增大。,一、问题的提出：,Y25井4-10/45号岩心,Zh38井14-81/85号岩心,Zh61-23井12-3号岩心,Zh19井9-3号岩心,特低渗透砂岩储层油水相对渗透率曲线,随着含油饱和度下降，油相相对渗透率急剧下降，并很快降为零，水相相对渗透率上升缓慢,有一种观点：,水膜吸附阻力 低渗油藏中一部分注水压力来自于水湿岩石孔隙内表面水化层对水的吸附阻力，注水启动压力梯度相当程度上是克服水膜吸附阻力。,解决方法：,1、提高注水压力注水系统设备可能要更换，增加投入；2、降低注入水流动阻力方法？,利用纳米材料来进行降压增注作业：俄罗斯对该技术的研发较早。在西西伯利亚、秋明等地区处理200口井,试验效果良好。国内中石化集团公司在2000年从俄罗斯引进该技术，试验12口高压欠注井，并开展了相关室内实验。中石化集团公司下属企业与有关院校合作，采用“仿制”的方法研制出了纳米产品，并进行了现场试验，部分有效。,纳米是长度单位，原称毫微米，就是10的-9次方米（10亿分之一米）。纳米科学与技术，简称为纳米技术，是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。从具体的物质说来，人们往往用细如发丝来形容纤细的东西，其实人的头发一般直径为20-50微米，并不细。单个细菌用肉眼看不出来，用显微镜测出直径为5微米，也不算细。简而言之，1纳米大体上相当于4个原子的直径。,俄罗斯产品（泡雷希尔）的宣传用语：,泡雷希尔具有极强的憎水亲油性和很大的比表面积：1）将吸附在孔隙内表面的水膜赶走，从而有效地扩大孔径；2）材料颗粒被吸附在孔隙通道表面，其卓越的憎水性能，大幅度降低了注入水在孔隙中的流动阻力；3）避免了水化现象的发生，阻碍泥土颗粒的膨胀和扩散。,问 题：,1）既然有水膜，那么具有极强憎（疏）水性的纳米粒子如何吸附到孔壁？2）吸附到孔壁后，是单层吸附还是多层吸附？如何分布？其厚度是否小于水膜厚度？3）憎水表面的降阻机理？,因此，纳米降压增注机理研究必须解决以下问题：,1）纳米颗粒的表面特征、纳米材料研制；2）纳米颗粒突破水膜与岩石孔壁强力吸附的本质；3）吸附纳米颗粒的孔壁具有什么样的润湿性特征？什么条件下可以降低流动阻力？,二、纳米降压增注机理研究,1、纳米材料研制；2、吸附作用；3、润湿性改变；4、降压实验；5、降压机理。,1、研制了多种纳米材料,1）不同尺度、不同比表面积的纳米SiO2材料；2）不同尺度、不同比表面积的纳米ZnO材料；3）不同尺度、不同比表面积的纳米TiO2材料；,纳米SiO2材料特征,图1 纳米材料的TEM图（Shu1-1）,任何SiO2进入纳米尺寸(1100nm)时都具有神奇的特性，如：小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等。使纳米微粒结构非常特殊地表现出奇异的物理、化学特征，具有卓越的光、力、电、热、放射、吸收等特殊功能。作为改性剂的纳米SiO2是无定型白色粉末（指团聚体），表面存在不饱和残键及不同键合状态的羟基，分子状态呈现三维硅石结构。,图2 纳米材料的TEM（透射电镜）图（Shu23）,图3 纳米粒子水平和竖直岩心表面的SEM照片,2、纳米颗粒与孔壁的吸附,陈兴隆、秦积舜、李治平等人做实验研究注水井增注用的4种商品表面亲油改性纳米二氧化硅改变岩石表面润湿性的能力。Kg为0.010.1m2的胜利义北砂岩岩心，洗油后浸泡在盐水中使表面亲水，注入0.53.0PV 1.5g/L的纳米二氧化硅柴油悬浮液，静置不同时间，用自吸吸入法测定岩心相对润湿指数W(水、油润湿指数之比)。结果表明，W值随注入量增大按指数关系减小，注入量3PV时达到稳定值，注入量相同时随静置时间(1840小时)延长而减小；在注入量2PV、静置40小时条件下除829外的3种样品使亲水岩心(W=1.7)变亲油(W1.0)，俄罗斯产品101效果最好，W=0.5。用光学投影法测量并图示表面亲水岩石薄片依次浸泡在煤油、纳米二氧化硅柴油悬浮液、盐水中时接触角随浸泡时间的变化。在煤油中，大理石和灰岩表面变亲油，纳米二氧化硅处理使接触角略有增大；在盐水中，经101处理的大理石表面亲油性至少维持500小时，其余样品处理的大理石迅速变为亲水，各种样品处理的亲油灰岩表面在盐水中经过070小时(样品101)先后变为亲水。玻璃表面在煤油中仍亲水，不同纳米二氧化硅处理玻璃的效果各不相同：迅速亲油化(101和727)，060小时后变亲油(829)，接触角增大但仍亲水(902)；处理后的亲油玻璃表面在盐水中迅速变强亲水，纳米二氧化硅不能使石英表面亲油化。,3、润湿性变化,图4 岩心表面（亲水）,图5 柴油处理后的岩心表面（亲油）,图6 低浓度纳米液（亲油性增强）,图7 中等浓度纳米液（亲油性继续增强）,图8 滚动的水滴（润湿反转）,4、降压实验岩心驱替：,四块岩心，渗透率提高最大60，平均47。,小结,1、纳米颗粒可以突破水膜与孔壁强力吸附。产生这种吸附的动力源有待深入研究。2、纳米吸附分为单层吸附和多层吸附；3、纳米颗粒有团聚；4、纳米颗粒吸附后能改变孔壁表面的润湿性，由亲水改变为强疏水（憎水）；5、岩心流动实验证实了纳米颗粒吸附可以降低岩心孔道的流动阻力。,疏水表面一定的粗糙度,可以较大幅度降低流动阻力,5、降压机理：,改变岩石表面润湿性，从而大幅度降低壁面边界层厚度，增大有效流动通道，大幅度降低流动阻力。,天然超疏水表面较大幅度降低流动阻力（高雪峰、江雷）,初步LBM模拟(D2Q9)：,Slip Length:0.102m,处理后，直线斜率变小，流体粘度降低。,给定流速下的压降梯度：,压差越大，粘度越大。,三、结论,1、纳米降压增注技术有其内在的科学性。2、纳米降压增注技术的机理可以初步归结为：纳米颗粒在岩心孔道内在多种力的作用下突破水膜与井壁形成强力吸附，并使孔壁表面的润湿性由亲水转变为强疏水，在孔壁形成水流滑移，从而降低水流阻力。3、纳米降压增注技术有待进一步探索和实践，但可以肯定的是，其将是解决低渗油田注水压力偏高问题的一个可行方法。,谢谢！,敬请各位专家批评指正！,汇 报 完 毕,