CN101074601B - 降低岩石微孔道水流阻力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降低岩石微孔道水流动阻力的方法。它是将含疏水纳米颗粒的溶液注入石油储层岩石微孔道中，保持有效吸附时间，使疏水纳米颗粒与岩石微孔道孔壁发生吸附，在岩石微孔道孔壁上形成纳米结构吸附层，使岩石微孔道孔壁表面的润湿性成为疏水性，从而形成水流滑移层，使水流阻力大幅度下降。

Description

降低岩石微孔道水流阻力的方法
技术领域
本发明涉及一种降低石油储层中岩石微孔道水流阻力的方法，特别是一种利用纳米颗粒吸附的方法来实现降低石油储层中岩石微孔道水流阻力的方法，其对石油工程降压增注、提高采收率具有十分重要的意义。
背景技术
石油工程中降低岩石微孔道内的水流(渗流)阻力的方法主要有两种：一是通过对地层的进攻性处理，扩大地层岩石的孔道，提高泄流面积，如酸化、酸压和水力压裂等措施；二是降低流体与岩石微孔道的摩阻，提高流速。
事实上，经过长期注水，注水井近井带岩石微孔道表面经长期冲刷，孔道表面的润湿性最初的亲油性转变为亲水性，形成一水化层。这种水化层使岩石微孔道的有效直径变小，使水流阻力大幅度提高，具体的表现为注水压力大幅度上升，注水量下降。众所周知，通过注入表面活性剂可以改变岩石微孔道表面的润湿性，同时降低了流体与岩石的界面张力，从而提高原油采收率或是提高注水量。光滑的表面由于润湿性的差异，对流体的流动特征会产生不同的影响。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的问题，提供一种降低石油储层岩石微孔道水流阻力的物理方法。
为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种降低岩石微孔道水流阻力的方法，其特征在于将含有疏水纳米颗粒的溶液注入石油储层岩石微孔道中，并保持有效吸附时间，使纳米颗粒与孔壁发生吸附，在岩石微孔道孔壁上产生吸附层，并使岩石微孔道孔壁的润湿性由原来的亲水性变为疏水性，从而形成水流滑移层，实现降低水流阻力目的。
含纳米溶液包括以下两种：
1)1～10‰重量比的纳米SiO2颗粒均匀地分散在柴油或煤油中构成的溶液，纳米SiO2颗粒的粒径为5～80nm。
2)含纳米SiO2颗粒的有机溶剂乳化后，经搅拌后均匀分散到水中构成的溶液，纳米SiO2颗粒的含量控制在1～10‰重量比范围内，颗粒粒径为5～80nm。
上述的吸附层为单层吸附或双层吸附，吸附层对岩心孔壁的覆盖率为40％～100％。
上述的石油储层岩石微孔道的孔径为0.1～100μm。
上述的有效吸附时间为10小时或大于10小时。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：本发明采用对石油储层岩石微孔道注入含疏水纳米颗粒溶液，使岩石微孔道孔壁由原来的亲水性变为疏水性，甚至变成强疏水性或超疏水性，以此物理方法，降低了岩石微孔道的水流阻力。经实验证明，本发明能使岩石(在实验室中为岩心)水相渗透率提高30～60％，平均达47％，有效降低水流阻力。
附图说明
图1是是纳米样品在10万倍透射电镜下的微结构图。
图2是是空白岩样表面2万倍扫描电镜图。
图3是是纳米粒子在岩样表面的吸附2万倍扫描电镜图。
图4是是水滴在空白岩片表面接触角切面图。
图5是是水滴在浸泡纳米液的岩样面接触角切面图。
具体实施方式
本发明的一个优选实施例结合附图详述如下：
本降低岩石微孔道水流阻力的方法是将含有疏水纳米SiO2颗粒(颗径为5～80nm)的溶液注入石油储层岩石微孔道(孔径为0.1～100μm)中，保持10小时以上的有效吸附时间，使纳米颗粒与孔壁发生吸附，在岩石微孔道孔壁上产生吸附层，并使岩石微孔道孔壁的润湿性由原来的亲水性变为强疏水性或超疏水性，从而形成水流滑移层，实现降低水流阻力目的。
含纳米溶液为：1～10‰重量比的纳米SiO2颗粒均匀分散在柴油或煤油中构成的溶液。或者为含纳米SiO2颗粒的有机溶剂乳化后经搅拌均匀分散在水中构成的溶液。
吸附层为单层吸附层或双层吸附层，对岩心孔壁覆盖率为40～100％。
原理如下：
本实施例采用的疏水纳米SiO2表现为一种无毒、无味、无污染的白色粉末。纳米增注剂表面存在不饱和悬键和不同键合状态的羟基，表面羟基占40％以上。图1是纳米样品在10万倍透射电镜下的微结构图片。纳米样品主要粒径分布在5～80nm范围内。
低渗透石油储层岩石的有效孔道直径一般具有纳米-微米级的量级。本实例采用的岩样表面有片状粘土矿物，棱角分明，见图2。由于水化层的存在，流动阻力较大。纳米颗粒在岩石微孔道孔壁进行吸附后，形成纳米层，见图3，已经看不到岩样本体，棱角圆滑，表面被一层纳米粒子所占据，粒子呈椭球状，相互连接，吸附比较紧密。整体呈立体状，为岩石原始结构特征。
纳米颗粒吸附后，岩样表面的润湿性发生了变化，由原来的亲水性转变为强疏水性。图4中，水滴在空白岩样表面的接触角分别为49.1°、38.1°和24.1°说明岩样为水湿。图5中，水滴在吸附了纳米粒子的岩样表面的接触角分别为105°、101.2°和99.8°，表现为明显的疏水性。
纳米吸附后岩心的流动阻力大幅度下降，其可以用岩心的水相渗透率的提高来描述。表1为四块岩心在纳米吸附前后所做的流动实验测得的结果。从表中可以看出，岩样在纳米流体处理后水相渗透率提高30％～60％，平均达47％。
表1纳米吸附前后岩心水相渗透率的变化
Figure G07142733120070730D000031

Claims (4)

1.一种降低岩石微孔道水流阻力的方法，其特征在于将含疏水纳米颗粒的溶液注入石油储层岩石微孔道中，保持有效吸附时间，使疏水纳米颗粒与孔壁发生吸附，在岩石微孔道孔壁上产生吸附层，并使岩石微孔道孔壁的润湿性由原来的亲水性变为疏水性，从而形成水流滑移层，实现降低水流阻力目的；所述的含疏水纳米颗粒溶液为纳米SiO2颗粒分散在有机溶剂中乳化，经搅拌后均匀分散到水中构成的溶液，纳米SiO2颗粒的重量比为1～10‰，纳米SiO2颗粒的粒径为5～80nm。
2.根据权利要求1所述的降低岩石微孔道水流阻力的方法，其特征在于所述的石油储层岩石微孔道的孔径为0.1～100μm。
3.根据权利要求1所述的降低岩石微孔道水流阻力的方法，其特征在于所述的有效吸附时间为10小时或大于10小时。
4.根据权利要求1所述的降低岩石微孔道水流阻力的方法，其特征在于所述的吸附层为单层吸附层或双层吸附层；吸附层对岩石微孔道孔壁的覆盖率为40～100％。
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