纳米降压增注机理研究

纳米降压增注机理研究

上海大学：狄勤丰

ShanghaiUniversity将纳米携带液注入地层，关井24～48小时，让纳米颗粒吸附到岩心孔壁，随后进行正常注水。

ShanghaiUniversity通过纳米吸附法降低储层岩心孔道水流阻力的技术。纳米降压增注技术：一些注水井初期的注水压力并不高，但随着注水时间的增加，注水压力逐渐增大。

ShanghaiUniversity一、问题的提出：有一个观点：

ShanghaiUniversity水膜吸附阻力

低渗油藏中一部分注水压力来自于水湿岩石孔隙内表面水化层对水的吸附阻力，注水起动压力梯度相当程度上是克服水膜吸附阻力。解决方法：1、提高注水压力－－注水系统设备可能要更换，增加投入；2、降低注入水流动阻力－－方法？利用纳米材料来进行降压增注作业：

俄罗斯对该技术的研发较早。在西西伯利亚、秋明等地区处理200口井,试验效果良好。国内中石化集团公司在2000年从俄罗斯引进该技术，试验12口高压欠注井，并开展了相关室内实验。中石化集团公司下属企业与有关院校合作，采用“仿制”的方法研制出了纳米产品，并进行了现场试验，部分有效。

ShanghaiUniversity试验效果：

ShanghaiUniversity俄罗斯产品（泡雷希尔）的宣传用语：

ShanghaiUniversity泡雷希尔具有极强的憎水亲油性和很大的比表面积：1）、将吸附在孔隙内表面的水膜赶走，从而有效地扩大了孔径；2）、材料颗粒被吸附在孔隙通道表面，其卓越的憎水性能，大幅度降低了注入水在孔隙中的流动阻力；3）、避免了水化现象的发生，阻碍泥土颗粒的膨胀和扩散。问题：

ShanghaiUniversity1）、既然有水膜，那么具有极强憎（疏）水性的纳米粒子如何吸附到孔壁？2）、吸附到孔壁后，是单层吸附还是多层吸附？如何分布？其厚度是否小于水膜厚度？3）、憎水表面的降阻机理？因此，纳米降压增注机理研究必须解决以下问题：

ShanghaiUniversity1）、纳米颗粒的表面特征、纳米材料研制；2）、纳米颗粒突破水膜与岩石孔壁强力吸附的本质；3）、吸附纳米颗粒的孔壁具有什么样的润湿性特征？什么条件下可以降低流动阻力？二、纳米降压增注机理研究

ShanghaiUniversity1、纳米材料研制；2、吸附证实；3、润湿性改变；4、降压实验；5、降压机理；1、研制了多种纳米材料

ShanghaiUniversity1）、不同尺度、不同比表面积的纳米SiO2材料；2）、不同尺度、不同比表面积的纳米ZnO材料；3）、不同尺度、不同比表面积的纳米TiO2材料。纳米SiO2材料特征

ShanghaiUniversity图1纳米材料的TEM图（Shu1-1）

ShanghaiUniversity图2纳米材料的TEM图（Shu2－3）纳米SiO2材料特征

ShanghaiUniversity图3纳米粒子的粒度分布（Shu1-1）

ShanghaiUniversity吸附与未吸附2、纳米颗粒与孔壁的吸附

ShanghaiUniversity图4纳米粒子水平和竖直岩心表面的SEM照片2、重力的影响？

ShanghaiUniversity图5纳米颗粒与孔壁的吸附证实－－能否突破水膜？（1-5，3000）（2-7）

ShanghaiUniversity纳米颗粒与孔壁的吸附证实－－能否突破水膜？图6

ShanghaiUniversity纳米颗粒与孔壁的吸附证实－－是否进入了岩心孔道？图7

ShanghaiUniversity纳米颗粒与孔壁的吸附证实图8

ShanghaiUniversity3、润湿性变化图9岩心表面

ShanghaiUniversity图10柴油处理后的岩心表面

ShanghaiUniversity图11低浓度纳米液

ShanghaiUniversity图12中等浓度纳米液（148.1°）

ShanghaiUniversity图13滚动的水滴

ShanghaiUniversity4、降压实验－－岩心驱替：四块岩心，渗透率提高最大60％，平均47％。

ShanghaiUniversity可以看出：1、纳米颗粒可以突破水膜与孔壁强力吸附。产生这种吸附的动力源有待深入研究。2、纳米吸附为单层和多层吸附；3、纳米颗粒有团聚；4、纳米颗粒吸附后的孔壁由亲水转变为强疏水；5、岩心流动实验证实了纳米颗粒吸附可以降低岩心孔道的流动阻力。

ShanghaiUniversity疏水表面＋一定的粗糙度可以较大幅度降低流动阻力[1]CéCileCottin-Bizonne,Jean-LouisBarrat,Lydéricbocquet.low-frictionflowsofliquidatnanopatternedinterfaces.NatureMaterialLetters.2003,2:237-240.[2]WatanabeK，Yanuar，UdagawaH．DragreductionofNewtonianfluidinacircularpipewithhighlywater—repellentwall．JFluidMech．38l：225-238,1999.5、降压机理：

ShanghaiUniversity天然超疏水表面研究新进展（高雪峰、江雷）

ShanghaiUniversity超疏水表面的成功构建148.1°

146.4°

97.3°

ShanghaiUniversity感谢钱跃竤教授提供本资料

ShanghaiUniversity水流滑移

ShanghaiUniversity水流滑移的测量DirectMethod:ParticleImageVelocimetry(PIV)Near-fieldlaservelocimetryusingfluorescencerecovery.Fluorescencecross-correlations

最大滑移量：1μm

Indirectmethod:PressureDropVersusFlowRatemethod[7,8]DrainageVersusViscousForcemethod[9]

最大滑移量：

2.5μm

EricLauga，Microfluidics:TheNo-SlipBoundaryCondition

ShanghaiUniversity滑移长度计算公式：

ShanghaiUniversity

ShanghaiUniversity感谢钱、郭两位教授

ShanghaiUniversity初步LBM模拟(D2Q9)：SlipLength:0.102μm

ShanghaiUniversity给定流速下的压降梯度：

ShanghaiUniversity三、结论：1、纳米降压增注技术有其内在的科学性。2、纳米降压增注技术的机理可以初步归结为：纳米颗粒在岩心孔道内在多种力的作用下突破水膜与井壁形成强力吸附，并使孔壁表面的润湿性由亲水转变为强疏水，在孔壁形成水流滑移，从而降低水流阻力。3、纳米降压增注技术有待进一步探索和实践，但可以肯定的是，其将是解决低渗油田注水压力偏高问题的一个可行方法。

ShanghaiUniversity需要探索的内容1、根据地层物性确定纳米颗粒指标，进行纳米材料研制；2、研制纳米分散液；3、进一步探索纳