【摘要】：我國(guó)日益增長(zhǎng)的原油對(duì)外依存度嚴(yán)重威脅了國(guó)家能源安全,高效開發(fā),降低原油對(duì)外依存度,成為保障國(guó)家能源安全的關(guān)鍵。我國(guó)多數(shù)已探明油藏處于高含水或特高含水、高采出程度的 雙高‖時(shí)期,傳統(tǒng)驅(qū)油技術(shù)開采效率逐漸下降,開發(fā)新型高效率、低成本、環(huán)境友好型納米驅(qū)油劑是石油開采的研究熱點(diǎn)與應(yīng)用亟需。研究納米分散液驅(qū)油性能與作用機(jī)制是三次采油技術(shù)發(fā)展的重要需求。在課題組前期工作的基礎(chǔ)之上,本論文利用微乳液分散理論,以功能性納米二氧化硅,與表面活性劑、助表面活性劑、水構(gòu)成類“微乳液”分散體系,建立疏水性納米二氧化硅的穩(wěn)定水分散方法,研究了納米顆粒濃度與潤(rùn)濕性對(duì)驅(qū)油性能影響,并探討了其驅(qū)油作用機(jī)制。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:1.納米二氧化硅分散液的制備及其驅(qū)油性能研究:選用DNS-118F納米二氧化硅為功能性驅(qū)油顆粒,通過調(diào)控表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)、助表面活性劑十八醇的配比,制備了一系列納米二氧化硅分散液,測(cè)試了分散液的耐溫耐鹽性;并利用多功能巖芯驅(qū)替實(shí)驗(yàn)裝置研究了驅(qū)油性能。結(jié)果表明,在常溫下,由純水配制的納米二氧化硅分散液可穩(wěn)定分散12天,且調(diào)節(jié)十八醇用量可將分散液耐溫性提升,將納米二氧化硅分散液適用溫度由60 °C提升至80 °C,并顯著提升分散液的耐鹽性。多功能巖芯驅(qū)替實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明:當(dāng)納米二氧化硅濃度為2000 ppm時(shí),可使原油采收率提升至17.4%,高于油藏驅(qū)油用表面活性劑SDS-十八醇體系(未加納米二氧化硅)7.4%的采收率,展現(xiàn)出了良好的提升采收率性能。2.納米二氧化硅表面修飾劑用量對(duì)驅(qū)油性能的影響及作用機(jī)制研究:選用表面修飾含有不同修飾劑量的納米二氧化硅(DNS-1型)為功能添加劑,制備了系列水分散液,考察了其對(duì)原油采收率的影響。結(jié)果顯示,納米二氧化硅表面修飾劑量會(huì)對(duì)采收率造成影響,隨表面修飾劑量增加,采收率呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后降低的趨勢(shì);其中表面納米SiO_2與修飾劑質(zhì)量比為50:9的DNS-118F水基分散液可以提升采收率17.4%。進(jìn)一步研究了DNS-118F型疏水性納米二氧化硅提升采收率作用機(jī)制,考察了納米顆粒濃度對(duì)巖石表面潤(rùn)濕性、液體(水滴)完全潤(rùn)濕時(shí)間及毛細(xì)管潤(rùn)濕性轉(zhuǎn)變等方面的影響。結(jié)果表明二氧化硅分散液可將表面潤(rùn)濕性由疏水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性,使水相毛管力由阻力轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)力。同時(shí),二氧化硅的加入可將油水界面張力由3.9 mN/m降低至1.2 mN/m,表面潤(rùn)濕性改變及界面張力降低的協(xié)同作用增加了水驅(qū)毛管數(shù),提升了微觀驅(qū)油效率;另外驅(qū)替過程中納米液注入壓力的增大顯示出驅(qū)替液的波及體積的擴(kuò)大。因此納米二氧化硅的加入可以提升驅(qū)替液的微觀驅(qū)油效率和宏觀波及體積,從而顯著提升原油采收率。3.不同親水/疏水性納米二氧化硅的制備及表征:以六甲基二硅氮烷作為表面改性劑,通過調(diào)控改性劑的用量,制備了一系列表面具有不同親疏水性的H系列納米二氧化硅,考察納米SiO_2表面修飾劑用量差異導(dǎo)致的親疏水性不同對(duì)原油采收率的影響。采用透射電子顯微鏡(TEM)、傅里葉變換紅外光譜學(xué)(FT-IR)、熱重分析(TG)、X射線衍射(XRD)、激光粒度分析、全自動(dòng)接觸角儀等分析測(cè)試手段對(duì)表面改性不同親水/疏水性納米二氧化硅進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明:隨著修飾劑添加量增加,水接觸角(WCA)逐漸增大,納米二氧化硅疏水性逐漸增強(qiáng);FT-IR、TG圖譜表明改性劑有效接枝到了SiO_2表面;XRD圖譜結(jié)果顯示制備的納米二氧化硅為無定形態(tài);TEM結(jié)果顯示SiO_2一次粒徑為15 nm左右,在水溶液中以聚集態(tài)存在,粒徑分布在4μm左右�？疾炝瞬煌H水/疏水性納米SiO_2對(duì)采收率的影響,H-141F最高采收率為17.2%,并初步分析了驅(qū)油作用機(jī)制。結(jié)合前期工作,在表面活性劑SDS-助表面活性劑十八醇-納米二氧化硅體系中,當(dāng)二氧化硅水接觸角范圍為139°-152°強(qiáng)疏水性時(shí),提升原油采收率效果最佳。油膜剝離實(shí)驗(yàn)證明烷烴修飾后納米SiO_2烷基化修飾部分侵入油相,與油相相互作用,剝離力升高;配合潤(rùn)濕性反轉(zhuǎn)、驅(qū)替液的波及體積的擴(kuò)大,提升采收率。
【圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論1 引言周知，能源是國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力，其決定了一個(gè)國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)及其綜合國(guó)力[1]。石油作為重要的基礎(chǔ)化工原料和重要的國(guó)家戰(zhàn)略界各國(guó)不可或缺的最重要的能源物資，有“黑色金子”之稱。其開受到了全世界各個(gè)國(guó)家的普遍重視[2, 3]。

= ， 式 1-3經(jīng)過一次采油和二次采油之后，60％ 70％的原油在毛細(xì)管力作用下被油藏截留，在不連續(xù)相中形成油滴殘留在油藏中，此時(shí)用物理、化學(xué)等先進(jìn)的工藝技術(shù)圍繞巖石-原油和注入流體三相界面之間效應(yīng)以提高注入流體對(duì)原油的剝離效率，提升驅(qū)替效率，采出殘余油的方法稱之為三次采油（EOR），，亦稱之為提高原油采收率[19-21]。三次采油采收率η由式 1-4 計(jì)算 = 采進(jìn) 原始= 原始 ( 未波及 波及區(qū)殘余) 原始= 波及 波及區(qū)殘余 原始= = 宏觀波及系數(shù) 微觀驅(qū)油效率式 1-4
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TB383.1;TE357.46;TQ423

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2627210