一种纳米颗粒驱油剂及一种提高采收率的方法技术

本申请提供了一种纳米颗粒驱油剂及一种提高采收率的方法，通过选择适合纳米颗粒发挥作用的储层环境，制备特定的驱油剂，驱替时采用注入

【技术实现步骤摘要】
一种纳米颗粒驱油剂及一种提高采收率的方法


[0001]本文涉及但不限于新能源与高效节能领域，尤其涉及但不限于纳米颗粒驱油剂及应用其提高采收率的方法。

技术介绍

[0002]目前中国的原油对外依存度较高，油气资源的勘探与开发关系着国民经济的发展和社会的稳定运转，通过新方法和技术提高采收率是提高油气产量、保障国家能源安全的重要手段。其中，通过在驱替液中加入各种化学试剂的化学驱是一种得到广泛应用的提高采收率手段。然而，传统化学驱方法存在诸多问题，如环境污染、消耗量大、在地层中的无效损耗严重等。
[0003]纳米颗粒悬浮液是一种能够有效提高石油采收率的新型材料，近年来在实验室中得了广泛的研究，由于其尺寸小、比表面积大、热学和力学性能好、成本低、污染小等具有很好的应用前景。然而，目前纳米颗粒驱油剂提高采收率的机理尚不明确，设计的各种纳米颗粒驱油剂没有基于某些特定的强化驱替能力形成有效的面向实际应用的提高采收率方案，无法针对性地发挥其作用，在油田现场难以获得稳定可靠的表现。

技术实现思路

[0004]以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制本申请的保护范围。
[0005]本申请提供了一种二氧化硅纳米颗粒驱油剂提高采收率的方法，通过选择适合纳米颗粒发挥作用的储层环境，制备特定的二氧化硅纳米颗粒驱油剂，驱替时采用注入
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泄压
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再注入的方式实现纳米颗粒注入
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促进原油释放
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驱替释放的原油，达到提高采收率的目的。并且通过纳米颗粒吸附在液
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液表面降低界面张力、吸附在粗糙固体表面形成二级粗糙度实现水膜的延伸和生长，利用驱替过程中的表面能差异将原油释放出来。
[0006]纳米颗粒通过在固体表面上吸附形成的二级粗糙度强化水膜的铺展和生长，包含这一机制的纳米驱油剂可以提高采收率。
[0007]本申请提供了一种驱油剂，所述驱油剂包括二氧化硅纳米颗粒和溶剂；
[0008]所述二氧化硅纳米颗粒的粒径不大于目标储层的平均特征孔径的十分之一；所述二氧化硅纳米颗粒在驱油剂未注入目标储层前不聚结；
[0009]例如，当目标储层的岩石的平均特征孔径为1μm时，所述二氧化硅纳米颗粒的平均粒径小于等于100nm；当目标储层的岩石的平均特征孔径为500nm时，所述二氧化硅纳米颗粒的平均粒径小于等于50nm；当目标储层的岩石的平均特征孔径为100nm时，所述二氧化硅纳米颗粒的平均粒径小于等于10nm；为了保证纳米颗粒的吸附能力，一般纳米颗粒的平均粒径应该小于200nm。
[0010]所述为砂岩储层或碳酸盐储层中的任意一种或两种；
[0011]可以通过以下方法判断适用本申请的目标储层：首先采用润湿性判定方法确定储
层是否为水湿。
[0012]上述润湿性判定方法，当使用Amott润湿性指数I
A
进行判断，I
A
>0的储层为水湿，则可以选取该储层为目标储层；当使用USBM润湿性指数I
U
进行判断，I
U
>0的储层为水湿，则可以选取该储层为目标储层；当使用相对渗透率曲线进行判断，等渗点的饱和度大于50％的储层为水湿，则可以选取该储层为目标储层；
[0013]若储层为非水湿储层，上述目标储层的选择方式可以采用表面电位判定方法，选择岩石表面电荷为正的储层为目标储层；
[0014]上述表面电位判定方法选取电泳法测量储层的岩石颗粒在水中的Zeta电位，若Zeta电位>0，则储层表面电荷为正，可以选取该储层为目标储层。
[0015]所述驱油剂中二氧化硅纳米颗粒的浓度为0.1wt.％至10wt.％；优选地，所述驱油剂中二氧化硅纳米颗粒的浓度为3wt.％至5wt.％。
[0016]在本申请提供的一种实施方式中，所述平均特征孔径的获取方法包括以下步骤：向目标储层打入探测井获取岩心，或者在岩心资料库中查找目标储层的岩心，统计不同代表性岩石的孔径分布(可以为至少10块)，将统计岩心的平均孔径分布进行从大到小排序，选取排序表在60％至80％的岩石的孔径分布作为低渗岩石的特征孔径分布，以其平均孔径为低渗岩石的平均特征孔径。
[0017]在本申请提供的一种实施方式中，所述驱油剂还包括盐，所述盐的种类和浓度选择能够避免二氧化硅纳米颗粒之间因范德华力聚集的种类和浓度，同时选取的盐还能够强化其吸附效果；
[0018]在本申请提供的一种实施方式中，所述盐的浓度为0.01g/L至10g/L；优选地，所述盐的浓度为0.9g/L至2.2g/L；
[0019]在本申请提供的一种实施方式中，所述盐选自水溶性钠盐、水溶性铝盐、水溶性铁盐和水溶性镁盐中的任意一种或更多种。
[0020]在本申请提供的一种实施方式中，所述二氧化硅纳米颗粒D90小于平均粒径的2倍。所述D90为颗粒累积分布为90％的粒径，即小于此粒径的颗粒体积含量占全部颗粒的90％。
[0021]在本申请提供的一种实施方式中，所述目标储层为砂岩储层或碳酸盐储层中的任意一种或两种，优选地，所述目标储层中有机质的成分占比在20wt.％以下，所述有机质不包含原油。
[0022]在本申请提供的一种实施方式中，所述驱油剂的pH值为8.5至11。
[0023]又一方面，本申请提供了上述驱油剂的制备方法，包括以下步骤：
[0024]配备高浓度的二氧化硅纳米颗粒驱油剂原液，采用离子交换法制备硅溶胶，然后通过调整其pH及盐度得到稳定可靠的二氧化硅纳米颗粒驱油剂原液。
[0025]在本申请提供的一种实施方式中，上述驱油剂的制备方法，包括以下步骤：
[0026](1)获取硅酸水溶液，所述硅酸水溶液中的SiO2为4wt.％至9wt.％；所述硅酸水溶液中阴离子杂质的浓度小于0.01wt.％；所述硅酸水溶液的pH值为8至10.5；
[0027](2)将步骤(1)获得的所述硅酸水溶液加热至85℃至95℃，保温40min至55min，陈化后得到晶种母液；
[0028](3)将活性硅酸与所述晶种母液混合，得到混合物；
[0029]所述活性硅酸为质量分数为3wt.％至8wt.％的硅酸溶液，pH为2至4，金属杂离子含量<500ppm；
[0030](4)将步骤(3)中所述混合物在加热条件下进行搅拌，通过粒径增长得到硅溶胶粗品，并调整所述硅溶胶粗品为20wt.％至60wt.％得到驱油剂原液；向所述驱油剂原液中加入盐，再用水稀释，即得所述驱油剂。
[0031]在本申请提供的一种实施方式中，步骤(1)中，所述硅酸水溶液的制备方法包括如下步骤：所述稀聚硅酸溶液的制备方法包括：用去离子水稀释液体硅酸钠至SiO2为4wt.％至9wt.％，先通过强酸型阳离子交换树脂，去除钠离子和其他阳离子杂质，再通过弱碱型阴离子交换树脂，去除氯离子和其他阴离子杂质，得到高纯度活性硅酸溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种驱油剂，所述驱油剂包括二氧化硅纳米颗粒和溶剂；所述二氧化硅纳米颗粒的粒径不大于目标储层的平均特征孔径的十分之一；所述二氧化硅纳米颗粒在驱油剂未注入目标储层前不聚结；所述驱油剂中二氧化硅纳米颗粒的浓度为0.1wt.％至10wt.％；优选地，所述驱油剂中二氧化硅纳米颗粒的浓度为3wt.％至5wt.％。2.根据权利要求1所述的驱油剂，其中，所述驱油剂还包括盐，所述盐的种类和浓度选择能够避免二氧化硅纳米颗粒之间因范德华力聚集的盐的种类和浓度；可选地，所述盐的浓度为0.01g/L至10g/L；优选地，所述盐的浓度为0.9g/L至2.2g/L；可选地，所述盐选自水溶性钠盐、水溶性铝盐、水溶性铁盐和水溶性镁盐中的任意一种或更多种。3.根据权利要求1所述的驱油剂，其中，所述二氧化硅纳米颗粒的D90小于平均粒径的2倍。4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱油剂，其中，所述目标储层为以二氧化硅和碳酸盐的一种或两种为主要成分且润湿性判定为水湿的储层，或者所述目标储层的岩石不为水湿但岩石表面表面电位为正的储层；可选地，所述目标储层为砂岩储层或碳酸盐储层中的任意一种或两种，优选地，所述目标储层中有机质的成分在目标地层中的占比在20wt.％以下。5.根据权利要求1至3中任一项所述的驱油剂，其中，所述驱油剂的pH值为8.5至11。6.根据权利要求1至3中任一项所述的驱油剂，其中，所述二氧化硅纳米颗粒的粒度分布测量后，相隔24小时再次测量所述粒度分布，所述粒度分布的变化在10％以内。7.根据权利要求1至3中任一项所述的驱油剂，其中，所述目标储层的选取方法，包括：1)采用润湿性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王沫然，雷文海，鲁旭康，刘洋，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：