納米粉體復合增注技術(shù)探究及應(yīng)用

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1、納米粉體復合增注技術(shù)探究及應(yīng)用摘要：中原油田S2±4-7油藏屬于低滲透性油藏，注水壓力高，注水困難。油藏水驅(qū)開發(fā)難度大。為提高注水量，降低注水壓力，實施了多次酸化，效果明顯，但是有效期短，增水量有限。結(jié)合納米材料的研究與開發(fā)，提出了納米粉體與酸化相結(jié)合的新技術(shù)-納米粉體復合增注技術(shù)?，F(xiàn)場應(yīng)用8井次，累積增水3500多方，對應(yīng)油井累積增油3058.2噸，投入產(chǎn)出比達1：6.1,取得了顯著的經(jīng)濟效益,值得大力推廣和應(yīng)用。關(guān)鍵詞：納米粉體；復合；增注；效益；增油中圖分類號：TE357.6文獻標識碼：A文章編號：1009-

2、8631(2011)02-0049-02油田開發(fā)過程中涉及多學科、多領(lǐng)域的技術(shù)，各種問題的解決主要依賴于相關(guān)技術(shù)和材料的突破，納米技術(shù)的興起給油田降壓增注的突破提供了技術(shù)支持，也為攻克低滲油藏注水壓力高的難題提供了有效的方法。納米聚硅復合增注技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一種新型高效增注技術(shù)，技術(shù)人員經(jīng)過室內(nèi)篩選和適應(yīng)性研究，對納米聚硅進行了表面修飾、分散體系的改進；通過對施工工藝的進一步完善，使納米粉體復合增注技術(shù)取得了良好的經(jīng)濟效益和效果，施工有效期和有效率大大提咼。一、納米粉體復合增注技術(shù)機理1.納米粉體復合增注機理

3、納米粉體復合增注技術(shù)是利用酸或堿等解堵材料與納米材料復合一起增注。首先注入解堵劑如酸或堿對地層進行預(yù)處理，清除近井地帶孔隙中的油膜及地層中粘土、鐵質(zhì)、鈣質(zhì)、以及鉆井液等機械顆粒和造成的堵塞，以便納米粉體能牢固的吸附在孔隙表面。然后將具有極強憎水親油能力的納米粉劑擠入地層，當納米材料吸附到親水砂巖表面后，使得潤濕反轉(zhuǎn)，改善水油兩相流中的水相滲透率，從而大大地降低注入水的流動阻力，同時可以有效地擴大孔徑，以避免水化現(xiàn)象的發(fā)生。2.納米粉體作用機理納米粉體擠入注水層位后，巖石的許多性質(zhì)均發(fā)生改變，大量室內(nèi)實驗證明納米粉體

4、材料在地層中的作用機理主要表現(xiàn)在相對滲透率的變化、潤濕性改變等。其降壓增注機理主要表現(xiàn)在：(1)將吸附在孔隙內(nèi)表面的水膜趕走，從而有效地擴大孔徑；(2)其卓越的憎水性能，大幅度降低注入水在孔隙中的流動阻力，同時避免了水化現(xiàn)象的發(fā)生；(1)阻礙泥土顆粒的膨脹和擴散。由“孔隙空間的憎水化作用”所觀察到的一些效果是由下述的原因造成的：對于地層不排泄段和弱排泄段中松散粘和水，其巖石孔道表面的潤濕性可用拉普拉斯方程來表示：PK=2ocos0/R式中：PK-毛管壓力o-表面張力系數(shù)0-潤濕角R-孔隙半徑由于表面的憎水性，潤濕角

5、變得大于90°,結(jié)果cos0具有負值。也就是說，毛管力的降低使得松散粘合水非常容易地被驅(qū)出來。此外，儲層中粘土顆粒的憎水化降低了水化膜的厚度，從而增加了巖石通道的有效尺寸。二、室內(nèi)試驗1.納米粉體對巖石潤濕性的影響分別取天然巖心、玻璃片各兩個，清洗、烘干，各取其中一塊用納米粉體處理后，測量表面潤濕性的改變，實驗結(jié)果見表1:經(jīng)納米粉體處理后固體表面潤濕性發(fā)生改變，由水潤濕轉(zhuǎn)變?yōu)橛蜐櫇瘛?.納米粉體分散體系的配制研究表明，納米粉體在柴油和乙醇等有機溶劑中的分散效果較理想，而在水中不分散。目前國內(nèi)各大油田均釆用柴油作為分

6、散劑，但是成本過高。考慮到材料費用和油田的實際應(yīng)用，我們通過添加表面活性劑使納米粉體在水中均勻分散。即納米粉體分散體系成份是納米粉體+表面活性劑+水。分散體系各成份最佳濃度確定：2.1分散介質(zhì)濃度確定采用新型表面活性劑作為分散介質(zhì)復配成納米粉體分散體系，分散介質(zhì)分別取0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%的濃度，考察納米粉體的分散效果。實驗結(jié)果表明，當分散介質(zhì)濃度為1.5%時，分散效果較好。隨著濃度的繼續(xù)增加,分散性無明顯變化。1.5%是分散介質(zhì)的最佳使用濃度。2.2納米粉體濃度確定配制不同濃度的納米粉體分散體系

7、，進行巖心驅(qū)替實驗，測定驅(qū)替前后巖心滲透率變化，計算滲透率比Ki/KO,據(jù)此確定納米粉體分散體系中納米粉體的最佳濃度。由實驗數(shù)據(jù)看出，納米粉體水基分散液在很大濃度范圍內(nèi)均有改善巖心滲透率的作用，其中0.10%的納米粉體水基分散液改善巖心滲透率的效果最明顯，0.10%是納米粉體是該分散體系的最佳使用濃度。2.納米粉體溶液穩(wěn)定性分別配制水、乙醇、柴油和納米粉體分散體系，在不同的時間內(nèi)觀察體系的分散性和穩(wěn)定性。3.巖心實驗取1#與2#巖心，采用常規(guī)酸液、酸液+納米粉劑兩種方法進行驅(qū)替，觀察巖心滲透率改善情況。1#巖心：正

8、驅(qū)3%氯化鞍一正驅(qū)酸液一正驅(qū)3%氯化鞍2#巖心：正驅(qū)3%氯化鞍一一正驅(qū)酸液一正驅(qū)1%水基納米粉劑一正驅(qū)3%氯化鐵從結(jié)果看出：1#巖心滲透率的改善僅僅是由于酸的作用所造成的；2#巖心在注入酸預(yù)處理的基礎(chǔ)上注入納米粉體，進一步提高了巖心的滲透率。三、現(xiàn)場應(yīng)用及效果2007年對濮城油田S2S4-7油藏的欠注井整體實施納米粉體復合增注技術(shù)，共實施8井次，累積注入酸液