專利名稱：降低巖石微孔道水流阻力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降低石油儲(chǔ)層中巖石微孔道水流阻力的方法，特別是一種利用納米顆粒吸附的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)降低石油儲(chǔ)層中巖石微孔道水流阻力的方法，其對(duì)石油工程降壓增注、提高采收率具有十分重要的意義。
背景技術(shù)：
石油工程中降低巖石微孔道內(nèi)的水流(滲流)阻力的方法主要有兩種一是通過(guò)對(duì)地層的進(jìn)攻性處理，擴(kuò)大地層巖石的孔道，提高泄流面積，如酸化、酸壓和水力壓裂等措施；二是降低流體與巖石微孔道的摩阻，提高流速。
事實(shí)上，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期注水，注水井近井帶巖石微孔道表面經(jīng)長(zhǎng)期沖刷，孔道表面的潤(rùn)濕性最初的親油性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性，形成一水化層。這種水化層使巖石微孔道的有效直徑變小，使水流阻力大幅度提高，具體的表現(xiàn)為注水壓力大幅度上升，注水量下降。眾所周知，通過(guò)注入表面活性劑可以改變巖石微孔道表面的潤(rùn)濕性，同時(shí)降低了流體與巖石的界面張力，從而提高原油采收率或是提高注水量。光滑的表面由于潤(rùn)濕性的差異，對(duì)流體的流動(dòng)特征會(huì)產(chǎn)生不同的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種降低石油儲(chǔ)層巖石微孔道水流阻力的物理方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種降低巖石微孔道水流阻力的方法，其特征在于將含有疏水納米顆粒的溶液注入石油儲(chǔ)層巖石微孔道中，并保持有效吸附時(shí)間，使納米顆粒與孔壁發(fā)生吸附，在巖石微孔道孔壁上產(chǎn)生吸附層，并使巖石微孔道孔壁的潤(rùn)濕性由原來(lái)的親水性變?yōu)槭杷?，從而形成水流滑移層，?shí)現(xiàn)降低水流阻力目的。
含納米溶液包括以下兩種1)1～10‰重量比的納米SiO2顆粒均勻地分散在柴油或煤油中構(gòu)成的溶液，納米SiO2顆粒的粒徑為5～80nm。
2)含納米SiO2顆粒的有機(jī)溶劑乳化后，經(jīng)攪拌后均勻分散到水中構(gòu)成的溶液，納米SiO2顆粒的含量控制在1～10‰重量比范圍內(nèi)，顆粒粒徑為5～80nm。
上述的吸附層為單層吸附或雙層吸附，吸附層對(duì)巖心孔壁的覆蓋率為40％～100％。
上述的石油儲(chǔ)層巖石微孔道的孔徑為0.1～100μm。
上述的有效吸附時(shí)間為10小時(shí)或大于10小時(shí)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明采用對(duì)石油儲(chǔ)層巖石微孔道注入含疏水納米顆粒溶液，使巖石微孔道孔壁由原來(lái)的親水性變?yōu)槭杷裕踔磷兂蓮?qiáng)疏水性或超疏水性，以此物理方法，降低了巖石微孔道的水流阻力。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明能使巖石(在實(shí)驗(yàn)室中為巖心)水相滲透率提高30～60％，平均達(dá)47％，有效降低水流阻力。


圖1是是納米樣品在10萬(wàn)倍透射電鏡下的微結(jié)構(gòu)圖。
圖2是是空白巖樣表面2萬(wàn)倍掃描電鏡圖。
圖3是是納米粒子在巖樣表面的吸附2萬(wàn)倍掃描電鏡圖。
圖4是是水滴在空白巖片表面接觸角切面圖。
圖5是是水滴在浸泡納米液的巖樣面接觸角切面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下本降低巖石微孔道水流阻力的方法是將含有疏水納米SiO2顆粒(顆徑為5～80nm)的溶液注入石油儲(chǔ)層巖石微孔道(孔徑為0.1～100μm)中，保持10小時(shí)以上的有效吸附時(shí)間，使納米顆粒與孔壁發(fā)生吸附，在巖石微孔道孔壁上產(chǎn)生吸附層，并使巖石微孔道孔壁的潤(rùn)濕性由原來(lái)的親水性變?yōu)閺?qiáng)疏水性或超疏水性，從而形成水流滑移層，實(shí)現(xiàn)降低水流阻力目的。
含納米溶液為1～10‰重量比的納米SiO2顆粒均勻分散在柴油或煤油中構(gòu)成的溶液?；蛘邽楹{米SiO2顆粒的有機(jī)溶劑乳化后經(jīng)攪拌均勻分散在水中構(gòu)成的溶液。
吸附層為單層吸附層或雙層吸附層，對(duì)巖心孔壁覆蓋率為40～100％。
原理如下本實(shí)施例采用的疏水納米SiO2表現(xiàn)為一種無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染的白色粉末。納米增注劑表面存在不飽和懸鍵和不同鍵合狀態(tài)的羥基，表面羥基占40％以上。圖1是納米樣品在10萬(wàn)倍透射電鏡下的微結(jié)構(gòu)圖片。納米樣品主要粒徑分布在5～80nm范圍內(nèi)。
低滲透石油儲(chǔ)層巖石的有效孔道直徑一般具有納米一微米級(jí)的量級(jí)。本實(shí)例采用的巖樣表面有片狀粘土礦物，棱角分明，見(jiàn)圖2。由于水化層的存在，流動(dòng)阻力較大。納米顆粒在巖石微孔道孔壁進(jìn)行吸附后，形成納米層，見(jiàn)圖3，已經(jīng)看不到巖樣本體，棱角圓滑，表面被一層納米粒子所占據(jù)，粒子呈橢球狀，相互連接，吸附比較緊密。整體呈立體狀，為巖石原始結(jié)構(gòu)特征。
納米顆粒吸附后，巖樣表面的潤(rùn)濕性發(fā)生了變化，由原來(lái)的親水性轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)疏水性。圖4中，水滴在空白巖樣表面的接觸角分別為49.1°、38.1°和24.1°說(shuō)明巖樣為水濕。圖5中，水滴在吸附了納米粒子的巖樣表面的接觸角分別為105°、101.2°和99.8°，表現(xiàn)為明顯的疏水性。
納米吸附后巖心的流動(dòng)阻力大幅度下降，其可以用巖心的水相滲透率的提高來(lái)描述。表1為四塊巖心在納米吸附前后所做的流動(dòng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果。從表中可以看出，巖樣在納米流體處理后水相滲透率提高30％～60％，平均達(dá)47％。
表1 納米吸附前后巖心水相滲透率的變化
權(quán)利要求
1.一下降低巖石微孔道水流阻力的方法，其特征在于將含疏水納米顆粒的溶液注入石油儲(chǔ)層巖石微孔道中，保持有效吸附時(shí)間，使疏水納米顆粒與孔壁發(fā)生吸附，在巖石微孔道孔壁上產(chǎn)生吸附層，并使巖石微孔道孔壁的潤(rùn)濕性由原來(lái)的親水性變?yōu)槭杷?，從而形成水流滑移層，?shí)現(xiàn)降低水流阻力目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低巖石微孔道水流阻力的方法，其特征在于所述的含疏水納米顆粒溶液為1～10‰重量的納米SiO2顆粒均勻地分散在柴油或煤油中構(gòu)成的溶液，納米SiO2顆粒的粒徑為5～80nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低巖石微孔道水流阻力的方法，其特征在于所述的含疏水納米顆粒溶液為納米SiO2顆粒分散在有機(jī)溶劑中乳化，經(jīng)攪拌后均勻分散到水中構(gòu)成的溶液，納米SiO2顆粒的重量比為1～10‰，納米SiO2顆粒的粒徑為5～80nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低巖石微孔道水流阻力的方法，其特征在于所述的石油儲(chǔ)層巖石微孔道的孔徑為0.1～100μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低巖石微孔道水流阻力的方法，其特征在于所述的有效吸附時(shí)間為10小時(shí)或大于10小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低巖石微孔道水流阻力的方法，其特征在于所述的吸附層為單層吸附層或雙層吸附層；吸附層對(duì)巖石微孔道孔壁的覆蓋率為40～100％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種降低巖石微孔道流動(dòng)阻力的方法。它是將含疏水納米顆粒的溶液注入石油儲(chǔ)層巖石微孔道中，保持有效吸附時(shí)間，使疏水納米顆粒與巖石微孔道孔壁發(fā)生吸附，在巖石微孔道孔壁上形成納米結(jié)構(gòu)吸附層，使巖石微孔道孔壁表面的潤(rùn)濕性成為疏水性，從而形成水流滑移層，使水流阻力大幅度下降。
文檔編號(hào)E21B43/16GK101074601SQ20071004273
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者狄勤豐, 施利毅, 顧春元, 王掌洪 申請(qǐng)人:上海大學(xué)