疏水纳米SiO2抑制黏土膨胀机理

纳米减阻技术是针对高压欠注问题研发的一项有效新技术,其减阻机理尚不十分明确。疏水纳米材料抑制黏土的膨胀是纳米减阻机理之一。采用一种适用于疏水纳米粉体防膨率的测试方法,测试了多种疏水纳米SiO₂对黏土的防膨率。采用吸附实验和扫描电子显微镜（SEM）研究了纳米颗粒在岩心表面的吸附特征。防膨实验结果显示,所测疏水纳米SiO₂大多具有一定的防膨作用,但防膨效果差异较大。纳米SiO₂的表面修饰剂以及纳米粉体与黏土的比值(纳土比)对防膨效果有较大的影响,合适的纳土比和表面修饰材料可达到较好的防膨效果。HNP2在纳土比为1∶25时,防膨率为46.9%,而HNP4在纳土比为1∶25时,防膨率却为-25.8%。SEM照片显示,疏水纳米SiO₂通过吸附作用在岩心表面形成了纳米颗粒层,使岩心表面具有了强疏水特性,接触角达到138.3°。研究表明,疏水纳米SiO₂通过在黏土矿物表面吸附,形成具有强疏水特性的隔离层,起到隔离水分子与黏土矿物的作用,从而产生了防膨效果,这与一般黏土稳定剂的防膨机理有所不同。     

表面活性剂修饰SiO2纳米颗粒增强油/水界面活性分子动力学模拟

中高渗透率老油田进入高含水开采期后,剩余油分布零散,提高采收率难度大。纳米颗粒在老油田提高采收率方面优势明显:它在水中形成纳米尺度的小颗粒,大幅降低油水界面张力,使孔隙中的原油易于被驱替出来;同时,纳米颗粒对小孔道有暂时堵塞作用,通过扩大波及提高采收率。采用分子动力学模拟方法,研究了SiO₂纳米颗粒接枝各类表面活性剂的溶液分散性和界面活性。首先筛选得到羧酸链修饰的SiO₂体系,考察了降低油水界面张力的能力（从50.880 mN/m降低至37.956 mN/m）。引入Janus结构（双子结构）,设计了烷烃和羧酸表面活性剂混合修饰的SiO₂纳米颗粒。研究结果表明,该结构能够进一步降低油/水界面张力（从37.956 mN/m降低至32.028 mN/m）,表明了纳米颗粒表面修饰表面活性剂体系与界面活性之间的构效关系,为高效纳米驱油剂的设计与实验合成提供了一定的理论依据。     

SiO2纳米流体在低渗透油藏中的驱油性能 和注入参数优化*

为研究纳米流体在低渗油藏中的驱油性能,采用实验室自主研发的具有一定疏水性的SiO₂纳米颗粒,研究了SiO₂纳米流体的稳定性及其对界面张力的影响,并通过低渗岩心驱替实验评价了SiO₂纳米流体的驱油性能,优化了该纳米流体的注入参数。研究结果表明,纳米SiO₂颗粒的粒径中值约为50 nm;纳米SiO₂颗粒加量为0.15%时,界面张力最低,为0.55 mN/m;纳米SiO₂颗粒加量在0.15%以下时体系具有较好的稳定性,浓度越高,体系稳定性越差。岩心驱替实验表明,在渗透率20×10^-3μm2的低渗岩心中,SiO₂纳米流体可以有效降低含水率,降低注入压力,最佳的注入参数为:注入速率0.1 mL/min、注入量0.5 PV、加量0.15%,在此条件下可提高采收率25.41%。SiO₂纳米流体可用于低渗透油藏提高采收率。所合成的具有一定疏水性的SiO₂纳米颗粒可用于低渗透油藏高效提高采收率。     

硅烷偶联剂改性纳米SiO2封堵剂的制备与作用机理

以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,氨水为催化剂,水为促进剂,苯乙胺丙基三甲氧基硅烷为表面改性剂,采用溶胶-凝胶法,制备了一种具有核壳结构的改性纳米SiO₂。借助傅立叶红外光谱（FT-IR）、激光粒度分析仪（PSDA）和透射电镜（TEM）,表征了改性纳米SiO₂的分子结构,并对比了其与未改性纳米SiO₂在钻井液滤液中的粒度分布和微观形貌特征。通过模拟纳微米级孔隙地层封堵率测试实验,评价了不同纳米SiO₂对纳微米微裂隙的封堵能力,并探讨了其在钻井液中纳米级分散作用机理。实验结果表明,改性纳米SiO₂在钻井液中呈现纳米级分散,相比于未改性SiO₂而言,可有效对纳微米裂隙进行封堵;当质量百分浓度为3.0%时,对模拟纳微米级地层的封堵率达到99.21%。      

纳米吸附法降低岩石微孔道水流阻力的实验研究

研究了疏水性纳米SiO₂颗粒在岩石微孔道孔壁的吸附对岩石孔壁的阻力特性的改变机制,探讨了纳米SiO₂降压增注机理。疏水性纳米颗粒吸附在地层岩石微孔道表面并形成纳米吸附层,使亲水孔壁表面呈现强疏水性并形成水流滑移层,较大幅度地降低了流动阻力,从而提高了水流速度。通过润湿性变化、吸附电镜扫描等系列实验,证明了岩石微孔道中产生纳米滑移效应的可能性。流动实验结果表明,经含纳米颗粒流体处理后,岩心的水相渗透率大幅度提高,平均达到47%。同时用Lattice Boltzmann方法(LBM)模拟了含疏水性纳米SiO₂颗粒流体处理前后的实际渗流问题,间接计算出了纳米颗粒吸附造成的滑移长度。     

纳米SiO2颗粒改变岩心润湿性及提高采收率的室内研究

在油井生产过程中，近井地带的胶质、沥青质等有机质的吸附现象是普遍存在且不可忽视的，这种作用常常使岩石的亲水表面变为亲油表面，降低储层的渗透率和孔隙度，最终影响油气的运移和开采。有针对性地调整和改善油藏润湿性，使之向着有利于提高采收率的方向改变，完全可以实现更好的驱油效果。为此，本文研究了纳米SiO₂颗粒对改变岩心润湿性及提高采收率的影响。结果表明：纳米SiO₂颗粒可改变岩心润湿性，使之从强亲油状态转为强疏水疏油状态。疏水纳米SiO₂颗粒可高效剥离原油，吸附在岩心表面改变其润湿性，改善原油流体流动状态，从而提高水驱采收率。     

抗高温高密度可逆油基钻井液体系

为满足高温深井钻井需求以及弥补油基钻井液在完井固井和环境保护方面的不足，基于非离子表面活性剂CN-2构建了CO₂和HAc双响应性可逆油基钻井液体系，并比较了两种纳米颗粒(OTS-KH550/SiO₂、CTAB/SiO₂)对体系性能的影响。结果表明：所建体系在CO₂或HAc诱导下从油包水转相为水包油，该转相可由CaO或NaOH诱导回转。CN-2与OTS-KH550/SiO₂协同稳定的乳状液性能更佳，抗温达250℃。纳米颗粒OTS-KH550/SiO₂的加入不会影响钻井液体系的可逆性能，且能显著地改善体系抗高温性能，使得体系在低油水比50∶50～60∶40、高密度1.8～2.1 g/cm³及高温180～200℃条件下均具有良好的流变性能和滤失性能。含油钻屑、油基滤饼均可通过CO₂鼓泡或HAc溶液浸泡很容易地被清洗。通过红外光谱分析和微观观察揭示机理为：在CO₂或HAc诱导下，乳化剂发生盐化，亲水...     

超疏水金属有机框架材料的制备及其油水分离性能研究

制备了无氟超疏水性油水分离的膜材料.先在铜网表面形成氢氧化铜纳米线的阵列结构,然后采用均苯三甲酸为有机配体与氢氧化铜纳米线进行配位反应,在纳米线的表面形成HKUST-1 MOFs晶体,在铜网表面得到了微观形貌更为复杂的微纳结构,最后还对铜网表面进行了聚有机硅氧烷的沉积以保护微纳结构来达到油水分离的效果.所制备的超疏水膜接触角约170°,对多种油水混合物具有良好的分离效果,有良好的耐久性和可重复性.     

具有核壳结构的纳米二氧化硅封堵材料的合成与性能评价

以经过KH-570烷基化处理的纳米SiO₂为填料,以甲基丙烯酸甲酯（MMA）为聚合物基体,使用溶液聚合法合成了具有核壳结构的纳米SiO₂封堵材料NMFD-1。通过FITR、TG、粒径分析等实验分析方法和手段,对纳米封堵材料NMFD-1的分子结构、热稳定性、粒径分布进行了分析,并实验评价了NMFD-1处理剂的封堵性、抑制性和对钻井液基本性能的影响。实验结果表明,合成的NMFD-1质均分子量为13974,平均粒径位于30nm左右,在3%浓度的NMFD-1加量下,泥饼的封堵率达91.16%、页岩一次回收率90.11%、页岩膨胀率仅2.7%,说明该材料性能优异,封堵抑制效果好,同时NMFD-1的加入可以改善钻井液流变性,增强钻井液携岩能力和失水造壁性。     

纳米SiO2对NiMo/γ-Al2O3加氢处理催化剂性能的影响

通过在载体制备过程中加入不同含量的纳米 SiO₂分散液,制备了不同纳米 SiO₂含量的 NiMo/γ-Al₂O₃加氢催化剂,研究了纳米 SiO₂的加入对催化剂加氢性能的影响;采用 N₂吸附-脱附、NH₃-TPD、FTIR、H₂-TPR、HRTEM 等方法对载体及催化剂进行了表征。实验结果表明,添加纳米 SiO₂使催化剂的硫化度整体提高,催化剂的酸量增加;当载体中纳米 SiO₂含量达到 6%(w)时,催化剂的 MoS₂片晶长度最短、片晶层数最多,催化剂的中强酸量和 B 酸量达到最大值,催化剂的加氢性能最佳;在压力 4.0 MPa、温度 340 ℃、液态空速 2.0 h^-1、氢气与原料油体积比 600∶1 的条件下,该催化剂的加氢脱硫率和加氢脱氮率分别达到 91% 和 88%。     

玻璃微珠填充改性聚四氟乙烯密封材料性能

采用冷压成型和自由烧结工艺研制开发出了一种具有优良密封性能的新型玻璃微珠填充改性聚四氟乙烯(PTFE)密封材料。通过分析测试,深入研究了玻璃微珠对PTFE密封材料性能的影响。结果表明, 玻璃微珠对改性PTFE 密封材料的性能有较大影响,当玻璃微珠质量分数在30%左右且粒度较小时,PTFE密封材料综合性能较佳。     

基于正交试验的仰角式油水分离器结构参数优化

针对仰角式油水分离器结构进行了初步设计。为了提高分离器油水分离效率,引入正交试验法对其结构参数进行改变和重新配置,设计了8因素5水平的正交方案,得到50种不同的结构组合模型。采用Fluent 12.0软件对50组模型进行数值模拟,选取其中的25组进行直观分析,得到最优方案A;通过数值计算数据的极差分析以及结构参数对油水分离效率的影响分析,选取各因素平均油水分离效率最高的水平组合,得出最优方案B;将A、B两方案进行比较分析,最终确定仰角式油水分离器的最优结构参数组合为B方案。采用相同的数值模拟方法,得出优化后的分离效率比优化前提高4.972%,表明正交试验法在该型分离器结构参数的优化方面具有一定的工程实践意义。     

物理聚结构件对水包油乳化物分离特性研究

利用重力式油水分离模拟试验装置,以柴油和水为试验介质,通过分析入口和油出口、水出口的油水分离效果以及液滴粒径的分离效率,研究了7种物理聚结构件对油包水乳化物的分离特性。研究结果表明,对于水包油型乳状液,亲油性聚结填料的油水分离效果要优于亲水性聚结填料,表面粗糙的亲油性聚结填料油水分离效果要优于表面光滑的聚结填料;板间距越小,油水分离效果越好;粒径分析方法得到的结论与入口和油出口、水出口的油水分离效果所得到的结论一致,聚结构件能进行有效分离的粒径为20μm以上。     

纳米乳液降压增注技术研究与试验

以超疏水纳米二氧化硅为主材料,结合T w een-80等辅助材料,制备了超疏水纳米SiO2乳液,并采用降压增注岩心流动实验、纳米乳液缓速性能实验测试了纳米乳液试样的应用效果.结果表明:纳米SiO2较佳掺量为0.7％;纳米乳液最大压力变化率达到48.6％,可有效吸附在岩石孔隙表面,显著改善岩石渗透率,使流动阻力明显减小;...     

井下油水分离同井回注技术探讨

井下油水分离同井回注技术是将含水油井的产出液在井下直接进行分离,然后将浓缩油液举升到地面,而将分离出的水在井下回注到另一地层中。介绍了井下油水分离系统的工作原理及分类,并对重力式油水分离分流比的确定进行了试验研究。试验结果表明,在?139.7mm套管和?73mm油管的井筒环空内,油井产液量小于50m3/d时,分流比可小于0.7,分离效果较好。另外,还介绍了此项技术应用时的选井条件,指出了该技术的优缺点和研究中需关注的问题。     

井下水力旋流油水分离器的研制与性能试验

井下水力旋流油水分离器是井下油水分离系统的核心部件。在借鉴传统静态水力旋流器结构形式和前期系列实验研究的基础上,给出了一种新型井下水力旋流油水分离器结构参数的确定方法;针对试制的样机,通过室内模拟试验,验证了井下水力旋流油水分离器的分离效率。试验数据表明,该分离器分离效果较好,能够满足井下油水分离的要求,为今后井下油水分离器的结构设计及进一步的系统开发提供了一定的理论依据和技术支持。     

渤海油田油水离心分离效果评价及影响因素

随着渤海油田开发的不断深入,多个油田已进入高含水期,在平台处理流程已达到饱和情况下的稳油控水已成为目前渤海油田亟待解决的问题。利用井下油水分离技术,可以将地层采出液直接在井下进行油水分离。为了更好地将这项技术应用于现场,为此开展了渤海油田油水分离特性研究工作。该文利用高速离心机对岐口17-2、埕北、锦州9-3及绥中36-1油田的高含水采出液进行了油水分离实验。研究结果表明离心时间的延长及离心机转速提升对油水分离效果没有明显的促进作用,而添加破乳剂可显著提升油水分离效果;分离水驱替实验表明,添加适量破乳剂有利于减轻注入水对地层的伤害。该文通过实验模拟总结出了一套针对渤海油田不同油品性质的高含水产出液的油水分离特性规律,对油水分离技术在渤海油田的成功应用具有指导意义。     

新型油水分离器分离性能研究

新型油水分离器由截面为等腰梯形的螺旋式流道和出口装置组成,出口装置内有一个可以调整角度的流线型挡板。应用计算流体动力学(CFD)理论对该装置进行了流道内流场仿真计算,进一步验证了其油水分离性能,并研究了该装置的螺旋流道圈数、采出液含油体积百分数与分离性能之间的关系。分析结果表明,该装置结构简单,操作压力低,可用于油井采出液的油水分离,省去了目前常规水力旋流器的许多辅助设备,特别适应海洋平台的工作环境。     

重力式井下油水分离确定分流比的实验研究

为深入研究井下油水分离同井回注技术,根据水力学相似原理,在几项基本假设的前提下,开展了油水分离室内管流模型实验和室内井筒模型实验,对自然重力式井下油水分离确定分流比进行了实验研究。实验结果表明,在分离效果一定的情况下,分流比随油井产流量、含油量的增加而增大;在φ139.7 mm(5(1/2)英寸)套管和φ73 mm(2(7/8)英寸)油管的井筒环空模型中,产液量小于50 m~3/d时,分流比可小于0.7,分离效果较好,而当注入液量大于130 m~3/d时,油水几乎不能分离。     

表面修饰纳米二氧化硅润滑脂的性能研究

表面修饰对于纳米二氧化硅润滑脂的成脂能力和使用性能影响较大,以KH570、正辛醇、六甲基二硅胺烷为改性剂对纳米二氧化硅进行了表面修饰,制备了改性纳米二氧化硅润滑脂。结果表明,与未改性的纳米二氧化硅润滑脂相比,改性后抗老化硬化、抗水性及机械安定性等性能更优,每种改性剂有最适宜改性条件,KH570改性的纳米二氧化硅润滑脂综合性能最好。