高溫條件下,常用的大分子類穩(wěn)泡劑的長期穩(wěn)定性差,固體顆粒因其對溫度和礦化度不敏感,更具優(yōu)勢。顆粒穩(wěn)定泡沫必須自身能吸附在液膜上,這要求顆粒具有合適的密度、合適的粒徑和合適的潤濕性。本文首先對8種固體顆粒的表觀密度和在不同礦化度下的分散性進(jìn)行測試,結(jié)果表明Si02具有相對較低的表觀密度,對鹽不敏感,因此對其進(jìn)行接枝改性。在其表面同時接枝DTMS(十二烷基三甲氧基硅烷)和KH-560(γ-聚環(huán)氧基三甲氧基硅烷),再用NH2SO3H(氨基磺酸)對KH-560開環(huán),引入親水基團(tuán),使其具備“活性”結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)有利于顆粒向氣-液界面移動,在泡沫液膜上堆集。粒徑也是影響泡沫穩(wěn)定性的關(guān)鍵要素,因此對不同粒徑Si02(Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型)采用相同方式進(jìn)行改性,優(yōu)化出各自穩(wěn)泡性最強(qiáng)時的反應(yīng)條件。對比可得,SiO2粒徑越小,穩(wěn)泡效果越好,因為顆粒越小,在界面上堆集越密集,阻止液膜泡排液能力越強(qiáng)。改性顆粒結(jié)構(gòu)經(jīng)FT-IR(紅外光譜)、TG(熱失重)和XRD(X射線衍射)表征,根據(jù)TG數(shù)據(jù)分析得到DTMS和KH-560分別在Ⅰ型SiO2表面的接枝率為1.00個/nm2和1.73個/nm2。同時,改性后的顆粒具有一定的表面活性,潤濕接觸角為71.5 °,分散穩(wěn)定性得到進(jìn)一步提高,且具有增黏能力。研究了顆粒濃度、礦化度、溫度、老化時間和原油性質(zhì)5種因素對三相泡沫基本性能的影響。溫度越高,顆粒的最適濃度越大,因為升溫促使吸附在液膜上的顆粒脫落,需要更多的顆粒來抵消脫附效應(yīng);最佳NaCl濃度為8%,常溫下T液1/2最長可達(dá)481 s;與大分子穩(wěn)泡劑相比,納米顆粒泡沫體系在高溫下長期老化后,性能變化較小,由此可體現(xiàn)固體顆粒在高溫下的長期穩(wěn)泡優(yōu)勢;含油量小于5%時,Si02-D-K-S-I能進(jìn)一步提升含油泡沫體系的穩(wěn)定性。顆粒吸附于液膜上,增強(qiáng)液膜穩(wěn)定性,在一定濃度范圍內(nèi)可提升泡沫的“自修復(fù)”能力。因Si02-D-K-S-I顆粒比表面大,與巖石顆粒競爭吸附起泡劑,可明顯降低起泡劑在巖石表面的吸附損失。在不同滲透率下,單巖心封堵實(shí)驗結(jié)果表明,三相泡沫的封堵能力比普通泡沫強(qiáng),泡沫封堵主要依靠“賈敏效應(yīng)”,這與滲透率密切相關(guān),當(dāng)其為160 mD時,封堵能力最強(qiáng)。前期水驅(qū)只能啟動級差較小的低滲層;隨著級差的增加,低滲層啟動越困難,當(dāng)級差增大至約為12后,因為高滲層孔隙太大,即使三相泡沫體系液不能有效地封堵,此時驅(qū)替體系很難進(jìn)入低滲層,對其啟動作用弱。因此,泡沫防氣竄在現(xiàn)場應(yīng)用時,滲透率級差應(yīng)作為油藏適應(yīng)篩選的重要指標(biāo)之一。
【學(xué)位單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE39
【部分圖文】：

未經(jīng)改性的ｓｉ0２具有一定的穩(wěn)泡效果，但因其團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，親水性過強(qiáng)，很難逡逑穩(wěn)定地吸附于泡沫界面，想要達(dá)到最佳穩(wěn)泡效果，必須對３丨０２表面改性，使其具有合逡逑適的分散性和潤濕性。納米３丨０２的表面結(jié)構(gòu)如圖１－１所示：逡逑５邐達(dá)Ｉ邐連邐雙逡逑基邐Ｈ邐％邐Ｈ邋｜逡逑？邐水邋＇、／邐／Ｈ＼邋／Ｈ＼邋／Ｈ邋Ｉ邋＂逡逑？邐／0＼邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ逡逑Ｓｉ邋Ｓｉ邋Ｓｉ邋Ｓｉ邋Ｓｉ邋Ｓｉ邋Ｓｉ邋Ｓｉ邋ｈ逡逑ｏ＾ＶｉＶｉＶｉＶｉＶｉＶｉＶ＇Ｖ逡逑圖１－１邋ｓｉ0２的表面結(jié)構(gòu)逡逑其中，只有孤立羥基和雙生羥基容易被改性。改性方法各不相同，使用的溶劑和逡逑偶聯(lián)劑也多種多樣。逡逑（１）偶聯(lián)劑改性逡逑硅烷偶聯(lián)劑是最常用的改性試劑，與＆０２表面羥基反應(yīng)過程如圖１－２所示：逡逑ＯＣＨ２ＣＨ３邐ｏｈ逡逑＿邐／邐水解邐／逡逑Ｒ—Ｓｉ—ＯＣＨ２ＣＨ３邋邐？邋Ｒ邋—邋Ｓｉ—ＯＨ邋＋邋３ＣＨ３ＯＨ逡逑＼邋＼逡逑ＯＣＨ２ＣＨ３邐ｏｈ逡逑／ＯＨ邋ＯＨ＼邋”邐＾邐／0邋＼逡逑Ｒ邋—邋Ｓｉ—ＯＨ邋＋邋Ｑｊｊ邋—邋Ｓｉ0２邋——＾—？邋Ｒ邋一邋Ｓｉ—0邐Ｓｉ0２逡逑＼邐＼邋ｚ邋蕾逡逑ＯＨ邋ＯＨ邐０逡逑圖１－２硅烷偶聯(lián)劑改性Ｓｉ０２的反應(yīng)過程逡逑在偶聯(lián)劑改性反應(yīng)過程中，溶劑常用的有苯類和醇類，其中以二甲苯和甲苯更為逡逑常見。逡逑１＾以丁．等［４６］在二甲苯溶液中，使用３種不同類型的硅烷偶聯(lián)劑對Ｓｉ０２表面進(jìn)行改逡逑性。三種硅烷偶聯(lián)劑結(jié)構(gòu)式如１－３所示：逡逑８逡逑

邐表不邋0Ｈ－ＣＨ２—ＣＨ２＿０—ＣＨ－ＣＨ：－0—ＣＨ２—ＣＨ：－0—邋ＣＨ２—ＣＨ：一ＯＨ逡逑圖１－４改性后的８丨０２在蒸餾水和乙醇中的分散狀態(tài)逡逑由圖１－４可以看出，在蒸餾水中，改性的納米Ｓｉ０２容易團(tuán)聚，而在聚乙烯醇２００逡逑（ＰＥＧ－２００）中分散性良好。因為改性后的Ｓｉ０２表面可以吸附一層很薄的ＰＥＧ分子，逡逑薄層之間相互排斥以阻止顆粒團(tuán)聚。而在水溶液中，顆粒之間因存在大量的氫鍵而容逡逑易沉降。逡逑（２）

間隔一段時間（５邋ｍｉｎ，１０邋ｍｉｎ，１５邋ｍｉｎ，２０邋ｍｉｎ，３０邋ｍｉｎ）后，取上液體測定其透光度；逡逑４）通過對比透光度在０？３０邋ｍｉｎ內(nèi)的平均變化速率，可以得出不同類型的顆粒不同礦化度下的分散性。平均變化速率公式計算如下：逡逑ｒ邋＝邐（２－３）逡逑３０逡逑式中／？邐透光度在０？３０邋ｍｉｎ內(nèi)的平均變化速率（％／ｍｉｎ）；逡逑ＴＪ０——靜止３０邋ｍｉｎ后的透光度（％）；逡逑Ｔ０——初始透光度（％）。逡逑同時，分別對初始分散狀態(tài)和靜止３０邋ｍｉｎ后的分散狀態(tài)進(jìn)行拍照對比。逡逑（２）分散性測定結(jié)果逡逑不同類型的固體顆粒在不同礦化度（蒸餾水、２邋％邋ＮａＣｌ、８邋％邋ＮａＣｌ）溶液中的散狀態(tài)、透光度和在０？３０邋ｍｉｎ內(nèi)透光度平均變化速率結(jié)果如下。逡逑１）蒸餾水逡逑不同類型固體顆粒分散在蒸餾水中，３０邋ｍｉｎ后分散狀態(tài)變化如圖２－１所示。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2814428