改性SiO2纳米颗粒改变岩石润湿性及提高采收率研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:woaijiekexun
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纳米流体因其优良性能在石油工业中的应用越来越广泛。针对低渗透油藏渗透率低、油水流动通道小、毛管压力大等问题,本文以纳米二氧化硅(SiO2)为基础,研究其在低渗透油藏提高采收率中的应用。纳米SiO2表面能高,极易团聚,限制了其进一步应用,因此要对其进行表面改性。首先,采用硅烷偶联剂γ-巯丙基三甲氧基硅烷(KH590)对纳米SiO2进行改性并对其进行表征。然后,借助接触角仪研究了改性纳米二氧化硅(M-NPs)对亲油表面润湿性的改变情况,并揭示了不同因素对固体表面润湿性改变的影响规律。利用岩心渗吸实验研究了M-NPs流体提高低渗透油藏渗吸采收率的效果及环境因素的影响。最后,通过对比分析界面张力和岩心驱替效果之间的关系,揭示了M-NPs纳米流体的驱油机理。结果表明,SiO2纳米颗粒的最佳改性条件为:KH590的用量为纳米颗粒质量的10%,温度为70℃,时间为12 h,并利用过氧化氢将巯基氧化为磺酸基。M-NPs纳米流体具有良好的改变岩石润湿性的作用,可将亲油性表面变得亲水,浓度达到5000 mg/L时达到最优效果。此外,其改变润湿性的能力受环境因素的影响,盐的加入会降低改变润湿性的能力,而碱性条件下改变润湿性的能力更强,温度升高有利于固体表面向亲水方向转变。在M-NPs浓度在10000 mg/L内,渗吸采收率随着其浓度的增加而增加,最终采收率达到35%以上。界面张力、岩心驱替实验及微观驱替结果表明,M-NPs具有良好的降低油水界面张力的能力,并且能在水驱基础上有效提高原油采收率。这些结果表明所制备的M-NPs流体在低渗透油藏提高采收率具有极大的潜力,本论文为纳米流体在低渗透油藏的进一步应用提供了理论指导和技术支撑。
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