功能纳米流体分散液的制备与降压排油

水基纳米流体具有很好的适配性,能够进入渗透率低的油藏储层发挥特有的功效。采用硅烷偶联剂法改性纳米二氧化硅,优选分散剂制备了功能纳米二氧化硅流体分散液(0.05wt%改性纳米+0.01wt%APE-X)。利用动态光散射粒度仪分析了改性纳米粒度主要分布在20～30 nm,且澄清透明。通过润湿吸附测试、降压增注、渗吸物理模拟实验考察纳米流体分散液的性能。结果表明,改性纳米颗粒可以分散吸附在岩石壁面,从而改变岩石的润湿性,"滑移效应"让注入流体进入微孔道;当注入量不高于0.3PV倍孔隙体积(PV)时,高效地降低注入压力,最高的降压率达到34%,纳米分散液进入储层后具有比常规表面活性剂更好的渗吸排油能力。     

页岩气储层的渗吸动力学特性与水锁解除潜力

大规模水力压裂是页岩气成功开发的关键技术,上万方的压裂液被注入地层,而返排率往往低于30%.根据常规油气相关理论,外来流体进入基质孔隙会引起强烈的水锁伤害.但实践中大量压裂液滞留在页岩储层中并未引起严重水锁,部分井的产能随着滞留量的增加反而升高,这说明页岩气储层具有水锁解除的能力.本文基于页岩气储层压裂液渗吸问题开展实验,分析了水与页岩相互作用以及引起的动力学效应,研究渗吸特性与储层水锁解除潜力之间的关系.压裂液通过渗吸作用进入基质产生复杂物理化学作用.页岩的渗吸能力、扩散能力、渗吸水诱发裂隙能力是影响页岩气储层水锁解除潜力的主要因素,储层能量补充、渗吸液向基质深部的扩散、水岩反应产生的微裂隙等是水锁解除的主要机理.提出了以初始含水饱和度、渗吸能力、扩散能力、吸水诱发微裂隙和黏土化学作用等为主要评价参数的水锁解除潜力评价方法,利用自发渗吸、核磁共振与脉冲渗透率测试评价水锁解除潜力.通过该方法对典型页岩气储层的水锁解除潜力进行了分级评价,该研究深入分析了页岩气储层水锁解除机理及控制因素,对页岩气储层压裂改造具有指导意义.     

页岩油压裂用纳米变黏滑溜水的合成及其性能评价

常规滑溜水压裂液已经成功运用于页岩等非常规油气储层压裂中,但其携砂性能差、渗吸采收率低的问题仍然未得到有效解决。针对这一问题,本文合成一种新型纳米变粘滑溜水,该体系不仅具有常规滑溜水优异的减阻特性,还兼具了较强的变粘携砂性能;另外,该体系含有优选的纳米乳液,可将混合润湿或油润湿的页岩油储层改性为水润湿,具有强渗吸置换作用。通过一系列室内实验评价可以发现：碳纳米渗吸（carbon nano imbibtion,CNI ）体系纳米变粘滑溜水为乳液状,可实时在线配制,通过调整其浓度,粘度发生显著变化,达到低浓度时高减阻、高浓度时强携砂的效果,残渣含量及对储层伤害低,实现了一剂多效;同时它还具有常规滑溜水与瓜胶携砂液所没有的改性驱油的效果,从而提高原油采收率。纳米变粘滑溜水同时具备高减阻、高携砂、低伤害和强置换的性能,可作为未来页岩油压裂的主体压裂液。     

裂缝性致密砂岩油藏渗吸驱油效果影响因素

裂缝性致密砂岩储层物性较差,非均质性强,且发育微裂缝,注水开发效果较差,渗吸驱油作为致密油储层水驱采油的一种主要机理受到越来越多的关注。室内以鄂尔多斯盆地某油田裂缝性致密砂岩储层天然岩心为研究对象,通过自发渗吸实验,评价了原油黏度、注入水矿化度、温度、渗透率、润湿性以及表面活性剂对渗吸驱油效果的影响。结果表明,原油黏度越低,注入水矿化度越低,温度越高,渗透率越大时,渗吸驱油采收率越高;其中润湿性对渗吸采收率的影响最为显著,岩石越亲水,渗吸驱油效果越好;阴离子型表面活性剂ZYL-1能够通过改变岩石表面润湿性和降低油水界面张力来提高渗吸驱油采收率;加入0. 3%ZYL-1后的周期注水最终采收率可以达到45. 6%,远远高于单独水驱时的28. 9%。矿场试验结果表明,注入表面活性剂ZYL-1关井渗吸驱油后,取得了显著的增产效果,说明间歇式周期注水和表面活性剂渗吸驱油相结合的方式能够提高裂缝性致密砂岩油藏的采收率。     

KH-570改性纳米二氧化硅对大豆油基UV固化涂膜性能的影响

用KH-570改性的纳米二氧化硅、丙烯酸化环氧大豆油、衣康酸二甲基丙烯酸缩水甘油酯和1-羟基环己基苯甲酮反应,成功制备出纳米二氧化硅改性的丙烯酸化环氧大豆油UV固化膜,探讨了KH-570改性纳米二氧化硅加入量对丙烯酸化环氧大豆油UV固化膜性能的影响.结果表明,随着改性纳米二氧化硅含量的增加,膜的拉伸强度、柔韧性和热稳定性先变好后变差.当KH-570改性纳米二氧化硅的质量分数是1.5%时,均匀分散在高分子链之间的纳米颗粒具有消光和增韧的作用,对UV固化膜的热稳定性也具有促进作用.     

鄂尔多斯盆地中西部延长组长8储层物性控制因素研究

本次研究利用盆地中西部已有的大量基础资料,讨论了粒度、岩石类型、物质成分、沉积相带及成岩作用对孔渗的影响。对储层物性控制因素的分析表明:该区储层主要受初始沉积物控制,岩石类型和颗粒粒度对储层物性具有先天性的控制因素,后期成岩作用和沉积相带对储层的分布具有影响作用。     

纳米二氧化硅粉体的表面改性研究

以乙醇作为分散介质用偶联剂KH-570对纳米二氧化硅进行了表面改性,通过透射电镜和光电子能谱对其改性效果进行了表征,研究发现纳米二氧化硅在乙醇中达到纳米级的分散;且偶联剂与纳米二氧化硅表面发生了化学反应.     

裂缝性稠油油藏动态渗吸实验研究

渗吸是指一种润湿相流体在多孔介质中置换出另一种流体的过程,对于裂缝性油藏来说,渗吸是其重要的采油机理。为了研究动态渗吸的作用机理和效果,通过室内物理模拟实验研究了裂缝性稠油油藏动态渗吸的作用效果。结果表明:裂缝宽度对渗吸效果影响显著,裂缝宽度越大,渗吸效果越好;端面封堵减少了岩心与注入流体的接触面积,渗吸的接触面积减小,导致渗吸效果变差,渗吸采收率及速度都降低;原油黏度会对渗吸效果产生影响,原油黏度增大,渗流阻力增大,导致渗吸效果差,当温度升高至90℃时,原油黏度降低,渗吸阻力小,采出程度增大;注入速度也会对渗吸效果产生影响,存在最优值,0. 5 m L/min的速度注入时动态渗吸的采收率最高;在动态渗吸实验中,传统的静态渗吸无因次标度模型也能够较好的标度动态渗吸数据,因此采用标度模型预测裂缝性稠油油藏的渗吸采收率也是合理、可行的。由此可见,动态渗吸采油能够充分利用裂缝和岩石基质之间渗透率的差异,将岩石基质中的原油采出,增大原油采收率,改善开采效果。     

氢氧焰燃烧制备纳米二氧化硅的团聚现象及流化特性

利用氢氧焰燃烧合成的纳米二氧化硅颗粒,研究了其自发团聚现象及流化过程中的二次团聚行为,考察了流化床床层压降随操作气速和温度的变化,以及颗粒表面能及热处理温度对起始流化速度的影响。结果表明：在范德华力等粘性力作用下,纳米二氧化硅颗粒形成团聚体,团聚体粒度随二氧化硅颗粒表面吸附水分的增多而增大;纳米二氧化硅颗粒在流化过程中,一次团聚体在流体力作用下进一步团聚形成二次团聚体;流化停止后二次团聚体解体,此时纳米二氧化硅的团聚行为与流化前无明显差异;热处理温度对纳米二氧化硅颗粒起始流化速度影响不大,但纳米二氧化硅颗粒的起始流化速度随颗粒表面能的减小而显著降低,而且颗粒的表面处理对床层塌落与膨胀行为具有重要影响。     

吉木萨尔芦草沟组致密油储层渗吸驱油特性

为评价吉木萨尔地区芦草沟组致密油储层的渗吸驱油潜力,利用井底岩心结合扫描电镜、接触角仪、核磁共振、X射线荧光能谱等仪器,对储层影响渗吸驱油效率的关键因素孔隙结构、润湿特性进行评价分析,并在传统自发渗吸实验的基础上结合核磁共振技术,研究该地区储层自发渗吸特征以及渗吸驱油采收率.结果表明:该地区储层润湿性与流体接触历史密切相关,同时层间含油性对液体渗吸特征影响显著;吉木萨尔地区芦草沟组储层孔隙主要以粒间孔隙为主,矿物颗粒分选良好,储层纹层高度发育,但主要由岩性差异形成,层理微裂隙发育程度不高;渗吸作用对储层岩心大、小孔隙内部原油均具有一定动用能力,综合渗吸采收率约23％,渗吸驱油作用在该地区具有一定的增产潜力.     

Comparative characterization of iridium loading on catalyst assessment under different conditions

To discuss the potential role of iridium(Ir) nanoparticles loaded under atmospheric and high pressures, we prepared a series of catalysts with the same active phase but different contents of 10 wt%, 20 wt%, and 30 wt% on gamma-alumina for decomposition of hydrazine. Under atmospheric pressure, the performance of the catalyst was better when 30 wt% of the Ir nanoparticles was used with chelating agent that had greater selectivity of approximately 27%. The increase in the reaction rate from 175 to 220 h~(-1) at higher Ir loading(30 wt%) was due to a good dispersion of high-number active phases rather than an agglomeration surface. As a satisfactory result of this investigation at high pressure, Ir catalysts with different weight percentages showed the same stability against crushing and activity with a characteristic velocity of approximately 1300 m/s.     

纳米SiO2修饰玻纤表面对玻纤/聚丙烯复合材料界面性能的影响

借助纳米颗粒的高比表面积特性,将纳米二氧化硅通过化学接枝方法修饰玻璃纤维表面,制备玻璃纤维/聚丙烯（PP）热塑复合材料。通过SEM表征纳米二氧化硅在玻璃纤维表面的分布形态,结果表明纳米颗粒在纤维表面分散良好;通过界面剪切强度测试（IFSS）和界面断裂韧性测试（G_ⅡC）表征复合材料界面的静态力学性能,结果显示材料的界面剪切强度与界面断裂韧性同时获得了较大的提升;动态热机械分析测试（DMA）的结果表明复合材料在动态测试下的综合界面结合性能均得到较大的提升。     

纳米二氧化硅修饰玻纤表面对玻纤增强聚丙烯复合材料性能的影响

基于纳米颗粒比表面积高的特性，将超声震荡分散后的纳米SiO₂通过化学接枝方法修饰玻璃纤维表面制备玻璃纤维/聚丙烯热塑性复合材料。通过扫描电子显微镜（SEM）表征纳米SiO₂在玻纤表面的分布状态及其与纤维树脂的结合情况，结果表明纳米颗粒在纤维表面分布状况良好，纤维与树脂能较为紧密地结合。通过动、静态力学测试表征复合材料的界面结合情况及整体力学性能，结果表明复合材料在动态热机械分析（DMA）测试下具备良好的综合界面性能；与空白组对比，复合材料的层间剪切强度最高提升约86%，拉伸强度最高提升约300%，弯曲强度最高提升约94%。     

氯盐冻融对疏水性纳米白炭黑改性沥青性能的影响

基于基础性能试验、动态剪切流变(DSR)试验、热重分析(TGA)试验和红外光谱(FTIR)试验,对疏水性纳米白炭黑改性沥青在氯盐冻融环境下的劣化进程进行了系统研究。试验结果表明,疏水性纳米白炭黑的掺入可以有效抑制沥青在氯盐冻融环境下的劣化进程。基础性能试验和DSR试验表明经过30次氯盐冻融循环后,疏水性纳米白炭黑改性沥青的针入度增加了17.46%,软化点提高了5.82%,黏度增加了7.76%,车辙因子提升了17%～54%,其增长幅度远小于基质沥青,说明疏水性纳米白炭黑的掺入可以有效降低沥青对氯盐冻融环境的敏感度。TGA试验数据表明了疏水性纳米白炭黑可以提高沥青的热稳定性,但是疏水性纳米白炭黑改性沥青的热稳定性受氯盐冻融环境影响较为明显,这是由于疏水性纳米白炭黑在改性沥青过程中键合作用形成的连接键在氯盐冻融环境下更容易被破坏。通过FTIR试验可以发现在氯盐冻融环境下沥青发生了化学反应,但无新官能团出现。其中游离烃基(3 676 cm~(-1))变化最为明显,可以更为有效地描述2种沥青在氯盐冻融环境下的劣化进程。在氯盐冻融环境下,疏水性纳米白炭黑改性沥青各官能团无明显变化,分布较为稳定,具有较高的性能稳定性。     

KH-550改性纳米二氧化硅的研究

用硅烷偶联剂KH-550对纳米SiO2样品表面进行改性,测定了改性SiO2样品的亲油化度,并用羟基紫外线吸收法测试了改性效果,对所得纳米SiO2样品的改性效果进行了评价,探讨了纳米级SiO2的改性机理.结果表明,改性剂用量、改性温度、改性时间明显地影响改性效果.通过对改性工艺条件的合理调控,实现了用硅烷偶联剂KH-550改性纳米SiO2样品,找到了合适的改性工艺与条件,所得改性纳米SiO2样品具有较高的疏水性.     

纳米SiO2在提高采收率与降压增注中的应用进展

纳米技术现已广泛应用于生物、医药、材料等多个领域,在石油勘探开发领域也具有诸多潜在应用价值.综述了纳米颗粒在石油开发领域中提高采收率及降压增注的应用进展,石油开发所使用的纳米颗粒可分为金属纳米颗粒、有机纳米颗粒、无机纳米颗粒;针对表面改性后纳米SiO2分散性变差的问题介绍了新型生物表面活性剂等纳米材料分散方法;纳米SiO2提高采收率的主要机理是楔形挤压、润湿反转、降低界面张力及其他提采机理;纳米SiO2降压增注机理为进入地层后形成的疏水膜能改变润湿性、防止黏土膨胀,对于吸附纳米颗粒能否增大孔道半径存在争议.建议今后从纳米SiO2地层匹配性、降压增注解析模型、数值模拟模型以及生物基表面活性剂开展相关的技术研究.     

辉绿岩单轴及常规三轴压缩下力学特性试验研究

为了分析坚硬脆性岩石在单轴及常规三轴压缩条件下的强度和变形特性,通过在TAW-2000微机控制电液伺服试验机上对辉绿岩进行单轴及常规三轴压缩试验,主要分析辉绿岩在围压为1、3、5、10 MPa时基本物理力学参数的离散程度,其弹性模量的离散程度指标值较小,在0.27%～3.49%波动,能较好地表征辉绿岩的变形特性。试验结果表明:随着围压的增大,岩石峰值应变和残余应变均表现出显著的线性增长关系,可采用一次函数形式拟合,弹性模量、变形模量和泊松比均表现出较明显的非线性增长关系,可采用幂函数形式进行拟合,但并不会随着围压的增大而无限增大,而是趋于一个稳定值,这一规律为实际工程中不同地应力条件下准确选取弹性模量、泊松比等参数提供理论基础;随着围压的增大,岩石的峰值强度和残余强度均呈现出较显著的线性增长关系,可采用一次函数形式拟合,并计算出黏聚力和内摩擦角,为岩石工程设计时强度参数的选择提供参考依据。     

纳米SiO2表面接枝及其在原位乳液聚合体系中的分散稳定性

用湿法改性方法将硅烷偶联剂接枝在纳米SiO2表面上,并分析了pH值、反应时间、反应温度及硅烷偶联剂的加入量对接枝效果的影响,继而讨论了接枝后的纳米SiO2在原位乳液聚合过程中的分散稳定性.结果表明,较佳的改性工艺条件为:pH值为3~4,反应温度为80℃,反应时间为120 min,硅烷偶联剂的加入量为纳米SiO2重量的10%左右.接枝了硅烷偶联剂的纳米SiO2,能够使乳化剂聚集在其表面上,形成“胶束”区域,从而提高了在乳液聚合体系中的分散性和稳定性.     

表面修饰MoS2纳米微粒的合成及摩擦学性能

通过液相分散法使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、二烷基二硫代磷酸吡啶盐(PyDDP)为修饰剂成功制备了MoS2纳米微粒.用透射电镜(TEM)对MoS2纳米微粒的形貌进行了表征.结果表明:MoS2纳米微粒平均粒径约为100 nm.利用四球试验机表征了MoS2纳米微粒作为润滑油添加剂的摩擦学性能.摩擦磨损试验结果表明:MoS2纳米微粒具有良好的减摩抗磨性能.     

油溶性纳米Ni微粒的表面修饰

本文在水溶液中，使用硬脂酸为改性剂，采用一步还原法制备了油溶性Ni纳米颗粒．并使用透射电镜观察了制备颗粒的形貌及大小，并利用光学显微镜考察了颗粒的分散性，同时也对颗粒与甲苯闻的浸润性及抗沉降能力进行了研究．结果表明：Ni纳米颗粒经过表面改性后，颗粒大小约为30nm，在油性介质中分散能力：浸润性、抗沉降能力方面均得到明显提高．