SiO_2/SDS复合体系CO_2泡沫驱油性能实验研究

以无机SiO_2纳米颗粒与SDS协同稳定的CO_2泡沫为研究对象,研究了该复合体系泡沫的耐温、耐油性能,并通过物理模拟实验研究了其驱油机理及性能。结果表明:复合体系中SDS质量分数为0.25%、SiO_2纳米颗粒质量分数为1.5%时,CO_2泡沫在80℃条件下半衰期可达25.3 min,相比较单一SDS体系CO_2泡沫半衰期延长23.8 min;原油体积分数10%时,复合体系CO_2泡沫半衰期相较于单一SDS体系CO_2泡沫延长18 min;复合体系CO_2泡沫对于附着在岩石壁面上的原油具有更为明显的"擦除"作用,这种作用与泡沫在多孔介质中的快速反复运动相结合能够进一步提高洗油效率;随着复合体系质量分数的增加,采收率增幅逐渐增加,当SiO_2纳米颗粒质量分数达到1.5%时,可提高采收率30.3%;22~80℃实验温度范围内,复合体系CO_2泡沫提高采收率均达到20%以上。     

微纳米颗粒三相泡沫体系构筑及特性

为进一步提高聚驱后采收率,结合聚驱后油藏特征,构筑具有自适应堵调驱功能的微纳米颗粒三相泡沫体系,通过黏度、界面、泡沫和堵调驱性能试验,研究微纳米颗粒三相泡沫体系特性,应用归一化和权重系数方法,分析三相泡沫体系溶液特性与驱油效果的相关性。结果表明：软体微米颗粒三相泡沫体系的特性参数较好,具有超低界面张力,剖面改善率超过82%,聚驱后可提高采收率超过14%;硬质纳米颗粒三相泡沫体系的特性参数相对较差,但聚驱后仍可提高采收率超过10%;三相泡沫体系泡沫综合指数和运动黏度是驱油效果的主要影响因素,而剪切黏度和界面张力是次要影响因素。     

强化泡沫驱油体系性能研究

利用Waring搅拌器测定了不同泡沫体系的泡沫性能 ,利用岩心驱替试验测定了泡沫在岩心中的阻力压差及驱油效果 ,研究了不同浓度的聚合物对泡沫体系起泡性能和稳定性的影响 ,确定了聚合物在强化泡沫驱油体系中的最佳使用量。对单一聚合物体系、单一泡沫体系与强化泡沫体系在水驱后的稳定性及驱油效果进行了对比分析 ,结果表明 ,强化泡沫体系比单一泡沫体系具有更强的稳定性 ;比聚合物及单一泡沫体系的驱油效果更好 ,是一种较为实用的驱油体系。室内试验表明 ,该体系能够较大幅度地提高采收率。     

泡沫复合驱微观驱油特性分析

利用微观仿真光刻玻璃模型进行了驱油实验,对于亲水及亲油性不同的介质,利用图像采集系统将驱替过程的图像转化为计算机的数值信号,然后采用图像分析技术对碱－表面活性剂－聚合物泡沫复合驱的微观驱油特性进行了分析。特别对泡沫的挤压与占据作用、乳化油滴渗流、泡沫的选择性堵塞作用的分析结果表明,多元泡沫复合驱油过程中形成3个条带;前沿条带是混气复合体系及乳状液渗流;中间条带既有前沿条带中的两种渗流,也有泡沫渗流;后沿条带无油,以泡沫渗流为主。泡沫对驱扫盲端残余油有很大的优势,大泡将小泡挤入盲端,小泡将盲端中的油挤出。泡沫也具有明显的选择性堵塞作用,被驱出的油相及乳化的油滴可沿着泡沫之间的液膜绕过泡沫向前运移,这对于开发非均质性油藏极为有利。     

强化泡沫驱油体系性能研究

利用Waring搅拌器测定了不同泡沫体系的泡沫性能,利用岩心驱替试验测定了泡沫在岩心中的阻力压差及驱油效果,研究了不同浓度的聚合物对泡沫体系起泡性能和稳定性的影响,确定了聚合物在强化泡沫驱油体系中的最佳使用量。对单一聚合物体系、单一泡沫体系与强化泡沫体系在水驱后的稳定性及驱油效果进行了对比分析,结果表明,强化泡沫体系比单一泡沫体系具有更强的稳定性;比聚合物及单一泡沫体系的驱油效果更好,是一种较为实用的驱油体系。室内试验表明,该体系能够较大幅度地提高采收率。     

泡沫复合驱微观驱油机理实验研究

利用微观仿真光刻玻璃模型进行了驱油实验,利用图像采集系统将驱替过程的图像转化为计算机的数值信号,然后采用图像分析技术对表面活性剂\聚合物泡沫复合驱的微观驱油机理进行了研究,直观的观察了泡沫复合驱过程中泡沫的生成与消灭以及泡沫驱油过程。实验结果表明,泡沫的形成主要有三种形式:在入口端发生的分离作用、在孔隙和喉道间发生的缩变作用、在孔隙中发生的挤压作用;泡沫破灭主要的形式是泡沫对油滴的挤压作用,使得两个气泡合并成一个气泡。     

稠油泡沫驱和三元复合驱微观驱油机理对比研究

为了研究稠油泡沫驱和三元复合驱的微观驱油机理,利用微观仿真玻璃刻蚀模型进行了驱油实验,通过图像采集系统将驱替过程的图像转化为计算机的数值信号,然后采用图像分析技术进行对比研究.结果表明,泡沫驱对稠油的微观驱油机理有乳化作用、贾敏效应和泡沫的挤压剪切作用,而三元复合驱主要还是通过聚合物对管壁剩余油、盲端剩余油的拉、拽作用达到剥离稠油的目的.泡沫驱和三元复合驱相比,泡沫驱具有贾敏效应,能够对水流大通道进行有效封堵,从而提高了驱替剂的波及系数.三元复合驱虽然对稠油也具有较强的乳化作用,但是未观察到乳化捕集作用从而引起波及系数的提高.由于波及系数的提高对于开发稠油油藏极为有利,因此泡沫驱对提高稠油油藏采收率具有很大的优势.     

泡沫复合驱微观驱油特性分析

利用微观仿真光刻玻璃模型进行了驱油实验 ,对于亲水及亲油性不同的介质 ,利用图像采集系统将驱替过程的图像转化为计算机的数值信号 ,然后采用图像分析技术对碱表面活性剂聚合物泡沫复合驱的微观驱油特性进行了分析。特别对泡沫的挤压与占据作用、乳化油滴渗流、泡沫的选择性堵塞作用的分析结果表明 ,多元泡沫复合驱油过程中形成 3个条带 :前沿条带是混气复合体系及乳状液渗流 ;中间条带既有前沿条带中的两种渗流 ,也有泡沫渗流 ;后沿条带无油 ,以泡沫渗流为主。泡沫对驱扫盲端残余油有很大的优势 ,大泡将小泡挤入盲端 ,小泡将盲端中的油挤出。泡沫也具有明显的选择性堵塞作用 ,被驱出的油相及乳化的油滴可沿着泡沫之间的液膜绕过泡沫向前运移 ,这对于开发非均质性油藏极为有利。     

纳米颗粒调控流体润湿性微观实验观测

通过添加纳米颗粒调控油-水界面润湿性接触角是当前提高采收率技术研究的前沿热点。然而微观实验数据的缺乏使得纳米流体驱油机理始终存在争议。本文采用原子力显微镜的轻敲模式成像原理首次对液滴添加纳米颗粒后形成的纳米流体微观动态接触线进行测量。结果表明硅油液滴和正丙醇液滴在添加质量分数为5%的纳米石英颗粒后，微观接触角分别减小1.6°和0.9°，同时接触线在20 nm高度范围产生凸起结构，这与所添加纳米石英颗粒粒径一致。纳米凸起结构的产生为颗粒提高系统浸润性的结构分离压理论提供了直接的实验证据。     

添加纳米SiO_2颗粒的泡沫表面性质及调剖性能

泡沫驱在三次采油中取得了很好的开采效果,但是泡沫的稳定性制约其应用,在表面活性剂中加入纳米SiO_2以提高泡沫的稳定性。利用Tracker全自动界面流变仪测量复配体系的表面张力和界面扩张黏弹模量;利用微观驱油试验模型分析添加纳米SiO_2泡沫体系的驱油机制并与普通泡沫体系进行对比;利用岩心试验研究纳米SiO_2含量对泡沫体系驱油效果的影响。结果表明:随着纳米颗粒质量分数的增加,泡沫的稳定性和界面扩张黏弹模量均增加;泡沫稳定性的增强可以有效避免气液分离现象,使气泡更好地圈闭气体,提高泡沫的封堵效率,增加波及体积;界面扩张黏弹模量增强可以加强对孔道壁面油的挤压和携带作用;随着纳米SiO_2质量分数的增加,含油岩心的采收率及压差均上升,与普通泡沫驱比采收率可提高25%以上。     

常见气体及CO2在岩心模型和细长管模型上的驱油对比

对地层驱油过程进行物理模拟,分别借助常规低渗碳酸盐岩心模型和细长管模型对比常见气体(氮气、甲烷、石油伴生气)及液态CO₂的驱油效果。结果表明:两种模型对氮气驱油能力的评估结果几乎一致(分别为21％和19.1％);随着流体与原油混溶性的增加,两种模型评估结果的差异变大,对可与原油混溶的液态CO₂的评估结果分别为52％和94.8％;仅基于岩心模型的常规驱替实验并不能完全评估气体/溶剂的驱油能力,尤其对混相驱油剂的评价结果是不可靠的。     

CO2-泡沫体系的高温P-V特性研究*

为满足吉林油田特低渗透区块CO2泡沫驱的要求,利用法国ST公司生产的高温高压全可视PVT测试仪,将室内静态实验筛选出的泡沫体系,进行高温P-V特性实验测定,以判断在地层的高温高压环境该泡沫体系是否能够稳定存在。实验结果表明:温度一定时,低压与高压时,PVT筒内形成泡沫的尺寸不同;低压时泡沫尺寸较大,且体系不稳定,停止搅拌立即析液;随着压力升高,PVT筒内形成的泡沫越来越细小,稳定性提高,停止搅拌析液速度减慢。通过实验观测发现,100℃时形成稳定泡沫的临界压力为30 MPa;同时该压力也是泡沫体系的P-V、P-ρ关系曲线的变化趋势变缓的转折点。最后研究发现,通过地面检测泡沫体系的密度可以判断地面发泡时是否已形成稳定的泡沫。     

CO2泡沫剂的气溶性与封堵性研究

为有效封堵CO_2气窜通道和提高驱油效率,研制了气溶性的CO_2泡沫剂N-NP-15c-H。应用高压可视化搅拌式泡沫仪在不同温度、压力下进行了泡沫剂气溶性测试并评价了助溶剂的增溶效果。研究表明,加入助溶剂后泡沫剂在CO_2中的溶解量可提高到1.31%。填砂模型封堵性能实验表明,在125℃的低渗透率(27 mD)孔隙介质中形成了有效的CO_2泡沫封堵,阻力因子最高达14。该泡沫剂具有较好的应用前景,可以为CO_2驱油封堵气窜提供技术参考。     

纳米氢氧化铝稳定泡沫性能研究

通过原位表面活性化可使纳米颗粒变成表面活性颗粒,使其能够吸附在气-液界面上形成颗粒单层,这种颗粒单层类似于表面活性剂在气-液界面上的吸附单分子层,有起泡和稳泡的作用.研究了纳米氢氧化铝与表面活性剂SDS及OP-10复配产生的泡沫的性能.结果表明,以水为溶剂时,OP-10基本不能使纳米氢氧化铝颗粒原位表面活性化,不能在起泡和稳泡方面产生协同效应.而阴离子表面活性剂SDS能够通过静电作用吸附在纳米氢氧化铝颗粒表面,使颗粒表面覆盖一层烷基链而亲水性减弱,从而能以颗粒单层形式吸附在气-液界面上起到起泡和稳泡的作用.当SDS质量分数大于0.6%后,表面活性剂分子在颗粒表面形成双层或多层吸附,打破了活性颗粒的亲水-亲油平衡,纳米颗粒重新转变为强亲水颗粒,起泡、稳泡能力下降.质量分数0.1%纳米Al(OH)3+SDS体系的泡沫封堵性能明显优于单一SDS体系,文中实验条件下阻力因子可达100以上.     

SiO2/PVDF离子交换膜的微观形貌表征

为了提高PVDF离子膜的水处理性能和抗污染能力,聚偏氟乙烯与纳米二氧化硅颗粒共混制备了SiO2/PVDF离子交换膜.采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜以及原子力显微镜对膜表面、断面及孔结构形态进行了分析.结果表明,无机纳米颗粒的加入使膜表面粗糙度增加,膜的致密性也增加了;大部分纳米颗粒能够以纳米尺寸均匀分布在膜中.     

超低界面张力强化泡沫体系稠油驱研究

针对孤东六区稠油油藏条件,研究得到既能在不含碱的条件下与原油形成超低界面张力,又能形成稳定泡沫的超低界面张力强化泡沫体系。其配方为:3.0 g/L石油磺酸盐+5.0 g/L HEDP-Na4+0.6 g/LⅠ型两亲聚合物,气体为氮气。该体系具有较好的泡沫性能和乳化降黏性能,并且两亲聚合物能够改善泡沫的稳定性和体系对原油的乳化效果。超低界面张力强化泡沫体系对孤东六区稠油具有较好的驱替性能,原油采收率能够在水驱的基础上提高37.9%,总采收率达到65.7%,所注入体系能在较长时间里发挥调剖和驱油效果。     

烷烃修饰SiO_2纳米颗粒油/水界面吸附特性的分子动力学模拟

采用分子动力学方法对比研究烷烃修饰前后SiO2纳米颗粒在油/水界面的吸附组装行为,分析其密度分布、界面层厚度、界面张力等参量。结果表明:烷烃修饰后纳米颗粒疏水性增强,能自发地快速向油/水界面扩散运移,并在界面形成致密的组装单层膜;烷烃修饰纳米颗粒在油/水界面的吸附能够有效降低界面张力,提高水相对油相的携带能力。