双作用机制降低岩石微孔道水流阻力的方法技术

本发明专利技术涉及一种集化学和物理双重减阻机制的降低岩石微孔道流动阻力的方法。它是将含疏水纳米颗粒的乳化液注入石油储层岩石微孔道中，保持有效吸附时间，使疏水纳米颗粒与岩石微孔道孔壁发生吸附，形成强疏水性或超疏水性表面，从而形成水流滑移层的物理法减阻机制。同时，表面活性剂的存在有效地降低了水的界面张力，对水流形成化学减阻作用。经实验证明，本发明专利技术能使岩石（在实验室中为岩心）水相渗透率提高50%以上，有效期超过1年。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种双作用机制降低石油储层中岩石微孔道水流阻力的方法，特别是一种利用纳米颗粒吸附和表面活性剂联合作用的方法来实现石油储层中岩石微孔道减阻目的，其对石油工程降压增注、提高采收率具有十分重要的意义。
技术介绍
石油工程中降低岩石微孔道内的水流(渗流)阻力的方法主要有两种一是通过对地层进行酸化、压裂等改造，扩大地层岩石的孔道，提高泄流面积；二是降低流体与岩石微孔道孔壁之间的摩阻，提高流速。经过长期注水，注水井近井带岩石微孔道表面已转变为亲水性，使水流阻力大幅度提高。目前通常采取向岩石微孔道中注入表面活性剂的方法(化学方法)，改变岩石微孔道表面与水流的界面张力，达到减低水流阻力的目的。但是由于表面活性剂在孔壁表面的黏附力不强，因此这种方法的有效期较短。狄勤丰等申请的专利“降低岩石微孔道水流阻力的方法(200710042733. 1)”，是一种利用纳米颗粒吸附方法来实现降低石油储层中岩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，延长了有效期，取得了很好的效^ ο
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对已有技术存在的问题，提供一种集物理和化学效应于一体的。为了达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案一种，其特征在于将由疏水纳米材料、柴油、表面活性剂、水组成的乳化液，注入石油储层岩石微孔道，形成具有纳米结构超疏水表面和表面活性剂联合作用的双重减阻效果；在温度、矿化度联合作用下乳化液发生破乳的过程中，纳米颗粒与孔壁发生吸附，形成超疏水或强疏水界面，而水中的表面活性剂的亲油基与纳米颗粒的亲油基相连，亲水基与水分子相连，形成孔壁一纳米颗粒一表面活性剂分子一水分子的四层结构。本方法包含两重减阻机理，一是表面活性剂降低界面张力，一是疏水纳米颗粒形成的超疏水表面引起的水流滑移效应。上述的石油储层岩石微孔道的孔径为大于0. 3 μ m。上述纳米材料为具有5 200nm粒径的纳米Si02颗粒、Τ 02颗粒或ZnO颗粒。上述表面活性剂的类型不作限制，只要能将含纳米材料油液进行乳化，并在石油储层岩石微孔道环境中可以破乳和减阻。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点本专利技术包含两重减阻机制，一种为以表面活性剂为核心的化学减阻机制，一种为纳米颗粒吸附形成的超疏水表面具有的类“荷叶效应”减阻的物理机制。经实验证明，本专利技术能使岩石(在实验室中为岩心)水相渗透率提高50%以上，有效期更长，超过1年。 附图说明图1是孔壁--纳米颗粒一表面活性剂一水系统示意图。图2纳米颗粒的修饰剂的亲油基与表面活性剂的亲油基相连，亲水基与水分子相连。图3是含有疏水纳米SW2颗粒(颗径为5 15nm)的乳化液。图4是纳米颗粒吸附表面形成的滑移效应示意图。图5是纳米颗粒表面有表面活性剂时的接触角。图6有表面活性剂存在，冲洗48小时后岩心表面的SEM照片。图7双重减阻机制作用下的岩心流动驱替实验结果。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1一图3所示，一种，其特征在于将由疏水纳米材料、柴油、表面活性剂、水组成的乳化液，注入石油储层岩石微孔道，形成具有纳米结构超疏水表面和表面活性剂联合作用的双重减阻效果；在温度、矿化度联合作用下乳化液发生破乳的过程中，纳米颗粒与孔壁发生吸附，形成超疏水或强疏水界面，而水中的表面活性剂的亲油基与纳米颗粒的亲油基相连，亲水基与水分子相连，形成孔壁一纳米颗粒一表面活性剂分子一水分子的四层结构。如图4所示，本方法包含两重减阻机理，一是表面活性剂降低界面张力，一是疏水纳米颗粒形成的超疏水表面引起的水流滑移效应。在开始阶段，表面活性剂起主要作用，随着注水时间的增加，表面活性剂被逐步从纳米颗粒表面冲走，纳米颗粒吸附形成的超疏水表面开始起作用。表面活性剂化学减阻的有效时间较短，而纳米颗粒吸附的物理减阻的有效时间较长。上述的石油储层岩石微孔道的孔径为大于0. 3 μ m。上述纳米材料为具有5 200nm粒径的纳米SW2颗粒、Τ 02颗粒或ZnO颗粒。上述表面活性剂的类型不作限制，只要能将含纳米材料油液进行乳化，并在石油储层岩石微孔道环境中可以破乳和减阻。实施例1 制备含有疏水纳米SiA颗粒(颗径为5 15nm)的乳化液(孔径为1 2 μ m)，将5片取自同一岩心的薄片同时放在上述乳化液中，保持温度60°C，待乳化液破乳后将岩心片取出， 利用循环水浴锅进行循环冲洗，在不同时间取出进行接触角测试。测试结果见图5。为了比较图5(a)给出了没有表面活性剂存在时的接触角。图5(b)是有表面活性剂存在(用清水冲洗5分钟)时的接触角；图5 (c) 图5(d)分别为冲洗48小时和96小时的接触角测试结果。由图可知，没有表面活性剂时，纳米颗粒吸附可以产生强疏水表面，接触角达134. 08°。 表面活性剂存在时，接触角变得很小，只有观.8°。随着冲洗时间的增加，表面活性剂被逐步清除。冲洗48小时后，接触角增到115.04 ° ；冲洗96小时后，接触角增到123.2°。图6给出了有表面活性剂存在时，并冲洗48小时后，岩心片表面的SEM照片。从图中可清晰看出，岩心片表面吸附了一层纳米颗粒。 实施例2 将含有疏水纳米SiO2颗粒(颗径为5 15nm)的乳化液注入石油储层岩石微孔道(孔径为1 2 μ m)中，在温度60°C情况下，保持10小时以上的有效吸附时间，随后进行渗透率测试。测试结果见图7。结果表明，在表面活性剂和纳米颗粒滑移效应双重减阻机制的作用下，水测渗透率提高了 1 %，而对应的水的表面张力由初始的74. 04mN/m降低到33. 5ImN/ m，下降了 54. 7%ο本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种双作用机制降低岩石微孔道水流阻力的方法，其特征在于将由疏水纳米材料、柴油、表面活性剂、水组成的乳化液，注入石油储层岩石微孔道，形成具有纳米结构超疏水表面和表面活性剂联合作用的双重减阻效果；在温度、矿化度联合作用下乳化液发生破乳的过程中，纳米颗粒与孔壁发生吸附，形成超疏水或强疏水界面，而水中的表面活性剂的亲油基与纳米颗粒的亲油基相连，亲水基与水分子相连，形成孔壁—纳米颗粒—表面活性剂分子—水分子的四层结构。

【技术特征摘要】
1.一种双作用机制降低岩石微孔道水流阻力的方法，其特征在于将由疏水纳米材料、 柴油、表面活性剂、水组成的乳化液，注入石油储层岩石微孔道，形成具有纳米结构超疏水表面和表面活性剂联合作用的双重减阻效果；在温度、矿化度联合作用下乳化液发生破乳的过程中，纳米颗粒与孔壁发生吸附，形成超疏水或强疏水界面，而水中的表面活性剂的亲油基与纳米颗粒的亲油基相连，亲水基与水分子相连，形成孔壁一纳米颗粒一表面活性剂分子一水分子的四层结构。2.根据权利要求1所述的双作用机制降低岩石微孔道水流阻力的方法，其特征在于本方法包含两重减阻机理，一是表面活...

【专利技术属性】
技术研发人员：狄勤丰，施利毅，顾春元，张剑平，王新亮，王文昌，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31