2-D智能纳米黑卡微观驱油机理可视化实验

由中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院自主研发的2-D智能纳米黑卡是一种具有尺寸小、比表面积大等优势的片状纳米材料(尺寸为80×60×1.2 nm,比表面积约57 m2/g)。本文使用不同孔隙度、渗透率的二维可视化模型,进行2-D智能纳米黑卡微观驱替可视化实验。通过分析岩心渗透率、颗粒浓度和注入速率等因素对驱油效果的影响,研究在微观条件下该纳米材料的微观渗流机理和运移规律。研究表明,该材料具有优异的亲水亲油平衡性,能够改变岩石表面润湿性,在两相界面产生楔形渗透压,形成微观回旋流,相对于以往如SiO2等球型纳米颗粒,具有更大的表面接触性。2-D智能纳米黑卡可有效驱替地层剩余油,剥离微小孔喉壁面上的油膜,扩大低渗层波及体积,提高原油采收率。图38参22     

2-D智能纳米黑卡在低渗透油藏中的驱油性能评价

针对低渗透油藏渗透性差、孔喉狭小和岩层致密等特点,研制了片状2-D智能纳米黑卡驱油体系。研究了2-D智能纳米黑卡的微观结构、润湿性、界面性质、稳定性、乳化降黏性,通过一维岩心驱替实验考察了岩心渗透率、纳米黑卡浓度以及原油黏度对2-D智能纳米黑卡溶液驱油效果的影响。研究结果表明,纳米黑卡尺寸约为60 nm×80 nm×1.2 nm,其与油水界面形成"面-面"接触,界面作用极强。纳米黑卡比表面积大,能在水相中均匀分散,可发挥润湿反转、乳化降黏、降低界面张力、降压增注等多重功效。岩心驱替实验结果表明,岩心渗透率、纳米黑卡浓度和原油黏度对驱油效果均有影响。在岩心渗透率为25×10^-3μm²、纳米黑卡加量为0.005%和原油黏度为25 mPa·s时,2-D智能纳米黑卡溶液的驱油效果较好,原油采收率增幅为18.10%。片状2-D智能纳米黑卡可充分发挥"智能找油"功能,适用于低渗透油藏提高驱油效率。图10表2参28     

2-D纳米黑卡油水界面微观驱油机理分子动力学模拟

新型纳米材料2-D纳米黑卡已被证实可有效提高低渗-致密油藏采收率,展现出优异的油水界面特性。但是2-D纳米黑卡与油水界面相互作用的微观机理仍不明确。应用Lammps建立2-D纳米黑卡油水界面模型,针对常温常压（298 K,1 atm）条件下2-D纳米黑卡在油水界面的特性进行分子动力学模拟,分析2-D纳米黑卡个数对不同分子在油水界面的密度分布、油水界面厚度、油水界面覆盖率、分子间相互作用能和界面张力变化率等5个关键参数的影响规律。模拟结果表明：当2-D纳米黑卡界面覆盖率近似为1时,界面处油水及纳米片分子密度分布基本达到稳定,2-D纳米黑卡界面密度峰值几乎不再增长,密度峰变宽;油水界面厚度为24.4?,油水界面相互作用能为-4164 kcal/mol,界面张力比率为0.767,且这3个量达到相对稳定状态。本研究可对2-D纳米黑卡室内实验和矿场应用浓度优选提供理论依据和指导,为纳米片驱油机理的研究奠定理论基础。     

基于Pickering乳状液的油基钻井液乳化稳定性能研究

将纳米材料形成的Pickering乳状液机理引入到油基钻井液中,形成了新型的油基钻井液。室内研究出了强亲油性的纳米材料CQ-NZC,对其形成的油基钻井液乳状液稳定性及影响因素进行了研究。实验表明,由该纳米材料CQ-NZC形成的乳状液极为稳定,破乳电压可达到2 000 V以上,有机土、润湿剂、降滤失剂及密度调节剂(重晶石和中空玻璃微珠)的加入后均会使乳状液稳定性降低,但在一定范围内乳状液还是具有一定的稳定性能,纳米材料形成Pickering乳状液的油基钻井液体系具有很深的研究价值。     

Al2O3纳米颗粒与表面活性剂对O/W乳状液稳定性的影响

为了提高原油乳状液的稳定性,研究了亲水和疏水两种氧化铝纳米颗粒在阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)中的分散稳定性,并用氧化铝纳米流体、液体石蜡和OP-10制得O/W型乳状液,考察了亲水与疏水纳米颗粒和OP-10对乳状液稳定性的影响。结果表明,表面活性剂类型与浓度对氧化铝纳米颗粒分散效果的影响较大,OP-10的分散性较好。O/W乳状液的稳定性与纳米颗粒和表面活性剂密切相关。在一定浓度下,随着纳米颗粒和表面活性剂浓度增加油水界面张力降低,乳状液的稳定性增强;高浓度的纳米颗粒和表面活性剂会使油水界面张力和乳状液析水率增加,稳定性降低;0.3%OP-10复配0.2%疏水氧化铝纳米颗粒形成的乳状液稳定性较好。与亲水氧化铝纳米流体相比,疏水氧化铝纳米流体具有更高的分散稳定性和更强的稳定乳状液的能力。     

疏水型SiO2纳米颗粒稳定泡沫机理与 泡沫耐温性能评价

针对普通泡沫体系在高温油藏环境下稳定性差的问题,选用疏水纳米SiO_2颗粒增强苯磺酸盐类耐温泡沫剂HY-4的高温稳定性,评价了HY-4与纳米颗粒复配前后的泡沫性能,分析了纳米颗粒的稳泡机理,评价了泡沫体系的耐温性能,对比了两种泡沫体系的高温封堵能力。结果表明,0.5%HY-4与1.0%疏水纳米SiO_2颗粒复配体系的泡沫性能最优;在150℃之内,复配体系老化12 h后的泡沫性能明显优于HY-4泡沫体系;复配体系泡沫平均粒径小于HY-4泡沫体系,且静置1 h后泡沫粒径变化较小;在150℃下,复配泡沫体系对岩心的封堵能力优于HY-4泡沫体系,岩心产出泡沫的粒径小、球形度高、抗挤压能力强。疏水纳米SiO_2颗粒可大幅增强泡沫稳定性,提高泡沫体系的高温封堵能力。图23参28     

CCl_4/H_2O/CTAB乳状液的稳定性研究

制备了不同组成的 CCl4/ H2 O/十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB)乳状液 ,用电导法测定了含与不含添加剂 (正已醇和水杨酸钠 )条件下 ,乳状液富油相区不同时间的电导率。为了寻找乳状液的稳定性与电导率之间的关系 ,提出了富油相增比电导率的概念 ,并由增比电导率与时间的关系讨论了乳状液的稳定性     

CCl0/H2O/CTAB乳状液的稳定性研究

制备了不同组成的CCl4/H2O/十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)乳状液,用电导法测定了含与不含添加剂(正已醇和水杨酸钠)条件下,乳状液富油相区不同时间的电导率.为了寻找乳状液的稳定性与电导率之间的关系,提出了富油相增比电导率的概念,并由增比电导率与时间的关系讨论了乳状液的稳定性.     

纳米微球调驱采出液油水乳状液稳定性和破乳剂研究

聚合物纳米微球调驱已在油田得到广泛应用,但其采出液处理鲜有报道。为此系统研究了聚合物纳米微球溶液的基本性质(包括微球粒径、表界面张力和界面扩张模量),考察了纳米微球对采出液中W/O型乳液稳定性的影响和采出水中O/W型乳液稳定性的影响,筛选出具有针对性的破乳剂和絮凝剂。研究结果表明,纳米微球会影响油水界面性质,增强其稳定性从而增强W/O型乳液和采出水中O/W型乳液的稳定性。经筛选发现,最佳破乳剂为以树脂为起始剂的支化嵌段聚醚,最佳絮凝剂为聚铝。该研究为纳米微球调驱采出液的处理提供了借鉴。     

CO2乳状液置换天然气水合物中CH4的动力学研究

以CO₂置换天然气水合物中CH₄是一种集温室气体隔离和清洁能源开采于一体的方法,其关键是提高置换率和强化置换动力学。该研究以不同质量比的O/W型CO₂乳状液注入天然气水合物中,经过24~96h的置换,得出的置换结果表明,质量比为90∶10的CO₂乳状液在CO₂水合物能稳定存在、CH₄不能稳定存在且CO₂呈液态的温度压力条件下,置换反应效果最好,同等温度压力条件下置换效果比纯液态CO₂的置换效果好。     

Pickering乳液在油基钻井液中的应用

Pickering乳液以其较高的聚并稳定性、多样性、可调控性、低成本、低毒性和生物兼容性等优势,广泛应用于生物医学、食品和化妆品等领域。近年来,Pickering乳液在石油行业的应用备受关注。分析了Pickering乳液的稳定机理与其相较于传统乳液的优势;探究了影响Pickering乳液稳定性的诸多因素及调控方式;最后综述了近年来国内外Pickering乳液在钻井和驱油方面的应用,并对Pickering乳液在石油行业中的发展前景进行了展望。      

Use of Oil-in-water Pickering Emulsion Stabilized by Nanoparticles in Combination With Polymer Flood for Enhanced Oil Recovery

Efficient flooding agents are required to produce additional oil from mature reservoir. In this work, oil-in-water Pickering emulsion systems stabilized using nanoparticles, surfactant, and polymer have been developed and tested for enhanced oil recovery with and without a conventional polymer flood. Stability of nanoparticles in the dispersion of surfactant-polymer solution was tested using zeta-potential before use. Several flooding experiments have been conducted using Berea core samples at 13.6 MPa and temperatures of 313 and 353 K. It has been observed that a combination of 0.5 PV polymer flood with 0.5 PV Pickering emulsion was efficient and have resulted in 1–6% additional oil recovery as compared to 0.5 PV Pickering emulsion flooding alone. The injection of polymer flood have shown to enhance the pressure drop in the core sample after emulsion flooding and considered as an important factor for an additional recovery of oil. The effect of temperature on the viscosity of flooding agents in relation to pressure drop and oil recovery have also been investigated. Viscosity and pressure drop of emulsion flood systems have shown to marginally decrease with increase in temperature. Studies on nanoparticle retention using SEM have shown that nanoparticles were retained in the core sample during emulsion flooding which may be detrimental for permeability of core sample. It is observed that Pickering emulsion flood with polymer flood would be effective for the enhanced oil recovery suitable for matured reservoirs.     

MD膜驱剂对水包油乳状液的破乳作用

MD膜驱油现场试验中发现采出的含油污水有逐渐变清的趋势。实验考察了MD-1膜驱剂(一种单分子双季铵盐)对油田采出水的zeta电位、脱油率和水包油乳状液的脱水率的影响。结果表明。MD-1在水中电离生成的阳离子压缩双电层。zeta电位随着MD-1浓度的增加而增加，压缩双电层是渐进过程；MD-1对油田采出水的破乳作用随MD-1浓度增加而增加并且与采出水的含油量有关，含油量低时破乳脱油效果不佳；由阴离子表面活性剂ORS41和非离子表面活性剂OP-10为乳化剂形成的水包油乳状液(油相为含1％胶质和沥青质的煤油)。其脱水率均随MD-1浓度的增加而增加，但在乳化刺为OP-10时脱水率较低；MD-1膜驱剂与油相中的胶质及沥青质作用，破坏油水界面致使油滴聚并、破乳。图7表2参11。     

乳化稠油中多重乳滴的形成及对乳状液性质的影响

在新滩肯东451区块产出的平均含水58%的稠油(W/O乳状油)中以0.6 mg/g油的加量加入复配乳化剂HATJ72,在50℃搅拌2分钟转相形成的O/W乳状液,含大量复杂的多重乳滴,观测到了以水为最外相的七重乳滴.多重乳滴稳定性差,讨论了影响多重乳滴稳定性的因素:乳化剂及其加量;搅拌强度;温度;Ostwald熟化作用及形成原始乳滴时的油水比.由该区块净化稠油和含水7.2%的塔河稠油加水加乳化剂配制的O/W乳状液中乳滴结构比较简单,绝大多数为W/O/W型.与由肯东稠油加水加乳化剂配制的O/W乳状液相比,肯东含水(58%)稠油加乳化剂转相形成的含水相同(35%)的O/W乳状液,表观黏度较低且黏度较不稳定.简介了获得成功的肯东451站含水稠油乳化降黏集输试验.在含水58%的稠油中按0.6 mg/g油的加量加入乳化剂HATJ72和自由水,转相形成O/W乳状液,输送温度50℃,乳化液滴结构复杂,乳状液稳定性较差,输送至下游5公里处时,管道垂直方向上含水、油、水滴数量、黏度已有很大差异.液滴结构复杂、乳状液稳定性差,是自由水引起的,因此应控制掺水量.     

油田水中有机酸的高效毛细管电泳分离

以两种背景电解质体系分别对油田水有机酸进行了毛细管电泳分离分析。在电解质体中，由于各有机酸阴离子的有效迁移率不同，在强地场中迁移速率不同，从而使各有机酸阴离子获得分离。     

反相乳液聚合法制备一种新型两性共聚物

合成了一种新型两性单体甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二甲基-N-丙磺酸胺盐(DM PS),用核磁共振对DM PS进行表征,并利用反相乳液聚合法,以过硫酸钾(K2S2O8)-四甲基乙二胺(TMEDA)为氧化还原引发剂、Span80试剂为乳化剂,DM PS两性单体与丙烯酰胺(AM)共聚制得具有反聚电解质性质的两性共聚物poly(AM-co-DM PS),考察了影响反相乳液聚合的因素。获得最佳反应条件:35℃,V(环己烷)∶V(水)=2∶3,ρ(Span80)=2.0g/dL,m(DM PS)∶m(AM)=0.30,ρ(DM PS+AM)=30g/dL,c(K2S2O8)=3.2mm ol/L,c(TMEDA)=4.0mm ol/L,在此条件下,两性共聚物的特性黏数为6.5dL/g,收率91%以上。     

全二维气相色谱-飞行时间质谱鉴定柴油馏分中烯烃化合物

采用Ag-SiO2固相萃取法分离出二次加工柴油馏分中的烯烃,再采用全二维气相色谱-飞行时间质谱(GC×GC-TOF MS)对烯烃组分进行详细表征。通过谱库检索、标准化合物保留时间、沸点与结构关系及全二维谱图特点对各类烯烃化合物进行鉴别,采用归一化法计算各种烯烃化合物的相对含量,并对比了焦化柴油馏分和催化裂化柴油馏分中烯烃类型及碳数分布。在焦化柴油馏分中共鉴定出1168个烯烃化合物,催化裂化柴油馏分中共鉴定出515个烯烃化合物。采用固相萃取法与全二维气相色谱-飞行时间质谱法相结合的技术分析柴油馏分中烯烃的组成,能有效降低柴油馏分中其他组分对烯烃定性定量的干扰,而且全二维谱图可以简单、清晰展现烯烃样品中各种烯烃化合物的分布,能直接分析目标单体化合物,快速准确得到类型和碳数分布信息。     

Black Oil and Compositional Reservoir Simulation for Increasing the Recovery Performance of an Iranian Fractured Carbonate Reservoir

Abstract

Naturally fractured reservoirs contain a significant amount of world oil reserves. Accurate and efficient reservoir simulation of naturally fractured reservoirs is one of the most important, challenging, and computationally intensive problems in reservoir engineering. Black oil and compositional reservoir simulators have been used to determine the reservoir management and production strategies to increase the oil recovery from a low-porosity, low-permeability fractured carbonate reservoir, with an average matrix permeability of 0.8 md, average fracture permeability of 500 md, and an average matrix porosity of 10%. This reservoir is a candidate for an enhanced oil recovery (EOR) process, because the reservoir production rate has been declined due to increasing the water cut as a result of rising the water oil contact. The injection techniques that have been considered in this study for black oil model include (a) gas injection, (b) water injection, and (c) simultaneous water alternating gas injection and for the compositional model include (a) dry gas injection, (b) CO₂ injection, and (c) N₂ injection. Simulation results show that CO₂ injection has the maximum oil recovery between the EOR scenarios.     

桩西油田桩45-1断块沙二段沉积微相研究

根据岩心、测井、地震等资料，在单砂层划分对比的基础上，对桩西油田桩45—1断块沙二段沉积砂体进行分析，认为研究区主要是滨浅湖环境的近岸水下扇和砂坝沉积。分析认为，水下扇可划分为扇根、扇中、扇缘三个亚相，其中扇中亚相可细分为辩状水道、扇中前缘、水道间微相；砂坝可细分为坝缘、坝中微相。在此基础上，对沉积微相与含油性关系进行了分析，为剩余油分布研究及开发方案调整提供了较为坚实的基础。