纳米流体润湿反转与渗流特征研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:niannian827
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纳米流体作为一种新型介质在自身性质等方面有着不可替代性。本项研究针对砂岩储层特征,研究了纳米流体润湿反转特性、纳米流体渗吸提高采收率机理等关键问题,为纳米流体开采砂岩油藏提供实验理论支持。本文借助接触角测量、毛管渗吸物理模型、纳米颗粒与油相微观相互作用力等实验方法确定合适纳米流体体系并开展纳米流体润湿反转特性及基于原子力显微镜(AFM)的相互作用力微观研究;通过核磁共振(NMR)分析方法、依据岩心T2谱及核磁成像对砂岩储层纳米流体渗吸驱油程度及渗流特征进行研究,确定不同浓度纳米流体在砂岩储层作用效果、渗吸不同时刻采油率、不同孔径渗吸总采出程度及渗吸后岩心润湿性变化规律;借助紫外分光光度计(UVS)分析方法及扫描电子显微镜(SEM),定性定量地研究砂岩储层纳米流体吸附特性和规律,分析岩心渗透率损失及吸附滞留状况。研究结果表明:(1)Si O2纳米流体具有显著改变润湿性甚至润湿反转作用,随纳米流体浓度增大,固体表面亲水性增强,但浓度达0.10%后,继续增大浓度润湿性无明显变化。纳米颗粒通过在三相交界处形成楔形结构与结构分离压作用影响固体表面润湿性,颗粒铺展并减小油滴在表面的吸附面积进而占据其位置。从微观相互作用力的角度进一步发现纳米流体可使油对固体表面的吸附力降低约89.39%。(2)纳米流体对储层岩心含油饱和度快速降低有重要作用,纳米流体浓度越大含油饱和度下降速度越大。由于毛管力作用,纳米流体先自发渗吸进入小孔隙,排出的油大都通过大孔隙流出;还有部分油发生运移和重新分布。从渗吸效果看,20 nm粒径的纳米颗粒优于10 nm粒径的;在一定范围内,纳米流体浓度越大,渗吸驱油效果越好,且渗吸后岩石亲水性越强。(3)砂岩中纳米颗粒的吸附实验表明,一定范围内,纳米流体浓度越大,注入压力越大,岩心相对渗透率损失程度越大,且颗粒的吸附滞留率越大。当浓度达0.10%后,已有近半数颗粒滞留岩心;浓度达0.50%时,绝大多数的颗粒都已发生不可逆吸附。吸附滞留位置主要集中在入口端附近;颗粒吸附的分布状况呈现从入口端到出口端颗粒吸附逐渐减少的趋势,且同一岩心中越靠近出口端纳米颗粒吸附减少程度越大。
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