专利名称：一种纳米颗粒吸附法降低石油储层微通道水流阻力效果的快速评价方法
技术领域：
本发明涉及一种判断纳米颗粒吸附法降低石油储层中岩石微通道水流阻力是否有效果的快速评价方法，其对石油工程降压增注、提高采收率具有十分重要的意义。
背景技术：
石油工程中降低岩石微通道内的水流(渗流)阻力的方法主要有两种一是通过对地层进行酸化、压裂等改造，扩大地层岩石的微通道，提高泄流面积；二是降低流体与岩石微通道孔壁之间的摩阻。
经过长期注水，注水井近井带岩石微通道表面已转变为亲水性，使水流阻力大幅度提高。通过注入表面活性剂可以改变岩石微通道表面与水流的界面张力，达到减低水流阻力的目的。但是由于表面活性剂在孔壁表面的黏附力不强，因此这种方法的有效期较短。
为此，提出了利用疏水纳米颗粒吸附法来降低储层微通道水流阻力的新方法，并取得很好的效果，但由于不同油田区块储层之间的差异性和石油储层的复杂性，不同油田区块需要不同的纳米材料，故在特定油田区块实施纳米颗粒吸附法降压增注技术时，需要研制适合该油田区块的纳米材料。这个过程需要较长时间进行反复试验和评价，尤其是评价工作所占时间较长。除纳米材料制备过程外，评价过程包括1)活化度评价主要检验纳米颗粒表面修饰工艺的质量，即纳米材料的整体疏水性。活化度的高低直接关系着润湿性反转效果，从而影响降压增注效果。
2)吸附效果评价主要利用扫描电镜(SEM)检验纳米颗粒能否在给定储层岩心薄片表面吸附及观察其表面形态。这是纳米颗粒吸附法降压增注技术的基础。
3)润湿性反转效果评价主要检验纳米颗粒吸附后，能否使微通道壁面由强亲水转化为强疏水或超疏水。这是纳米颗粒吸附法能否产生滑移效应从而达到减阻效果的核心机制。
4)减阻效果评价虽然前面三个过程为纳米颗粒吸附法减阻准备了条件，但检验减阻效果的最好办法还是岩心流动实验。岩心流动实验可以采用实际岩心、地层水，并提供地层温度、压力等环境，能很好地模拟储层渗流特征。但岩心流动实验的不足是实验时间较长。发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的问题，提出一种纳米颗粒吸附法降低石油储层微通道水流阻力效果的快速评价方法，减少评价过程所占时间，缩短特定地层所需纳米材料的开发周期。
为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案一种纳米颗粒吸附法降低石油储层微通道水流阻力效果的快速评价方法，利用扫描电镜、接触角测试结果来快速评价减阻效果。具体步骤如下1)将指定地层的岩心片在纳米颗粒分散液中浸泡M小时以上，使纳米颗粒在岩心片表面吸附，随后将岩心片取出，冲洗并干燥；
2)利用接触角测试仪测定水滴在岩心片上的表观接触角，再用扫描电镜对岩心片进行扫描；
3)根据测试结果进行快速判断，只要扫描结果显示纳米颗粒已在岩心片表面吸附，并且接触角测试结果大于120°，就可判断该纳米材料在对应地层中有较好的减阻效果；
上述岩心片直径范围为5mnT50mm，厚度范围为lmnT5mm，纳米材料为具有5 200nm粒径的疏水纳米SW2颗粒，或TW2颗粒，或ZnO颗粒，或其它疏水纳米颗粒。本发明与现有技术相比较，具有以下突出的优点
本快速评价方法能定性地判断所研制的纳米材料对特定低渗储层是否有降压增注效果，只有当SEM检测到纳米吸附且接触角小于120°时，才进行岩心流动实验评价，这在纳米材料的研发过程中可大幅度降低岩心流动实验的次数，不仅降低了实际岩心的耗费量、 节约了成本，而且可以缩短室内评价时间(约40%)，加快了纳米材料的研发进程。
图1是本发明快速评价流程图2是没有吸附纳米颗粒的岩心片扫描照片； 图3是吸附了纳米颗粒的岩心片扫描照片； 图4是没有吸附纳米颗粒岩心片表面的接触角测试结果； 图5是吸附了纳米颗粒岩心片表面的接触角测试结果； 图6纳米颗粒吸附前后水测压力梯度-流量图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明方法进一步说明。如图1所示，一种纳米颗粒吸附法降低石油储层微通道水流阻力效果的快速评价方法，利用扫描电镜、接触角测试结果来快速评价减阻效果。具体步骤如下
1)将指定地层的岩心片在纳米颗粒分散液中浸泡M小时以上，使纳米颗粒在岩心片表面吸附，随后将岩心片取出，冲洗并干燥；
2)利用接触角测试仪测定水滴在岩心片上的表观接触角，再用扫描电镜对岩心片进行扫描；
3)根据测试结果进行快速判断，只要扫描结果显示纳米颗粒已在岩心片表面吸附，并且接触角测试结果大于120°，就可判断该纳米材料在对应地层中有较好的减阻效果；
上述岩心片直径范围为5mnT50mm，厚度范围为lmnT5mm，纳米材料为具有5 200nm粒径的疏水纳米SW2颗粒，或TW2颗粒，或ZnO颗粒，或其它疏水纳米颗粒。实施例
小试纳米材料的特征制备的疏水纳米SW2材料，颗粒粒径约为10 40nm，比表面积 350 380m2/g，活化度 >99%。扫描结果图2为未吸附纳米颗粒的岩心片，图3为吸附了纳米颗粒的岩心片表面的SEM照片。从图中可以看出，纳米颗粒在岩心片表面有较好吸附。
接触角测试结果用0CA30测试了岩心片表面的接触角，结果见图4和图5。图 4为未吸附纳米颗粒的岩心片表面的接触角，图5为吸附了纳米颗粒的岩心片表面的接触角。从图中看出，为吸附纳米颗粒前，岩心片表面为强亲水，吸附纳米颗粒后，水滴接触角达 126.6°，大于120°，可知该纳米材料对于所给定的区块具有降压增注效果。
为了验证本快速评价方法的有效性，用小试纳米进行了岩心流动实验。所用岩心的气测渗透率为16. 337mDa,孔隙度为0. 098，长为6. 69cm,直径为2.5cm。图6为实验所得的压力梯度-流量图。根据扩展达西定律计算可得 rw=0.807mDa , ^=1.150mDa,渗透率提高了 42. 5%，这直接验证了本快速评价方法的有效性。
权利要求
1.一种纳米颗粒吸附法降低石油储层微通道水流阻力效果的快速评价方法，其特征在于，利用扫描电镜、接触角测试结果来快速评价减阻效果；具体步骤如下1)将指定地层的岩心片在纳米颗粒分散液中浸泡M小时以上，使纳米颗粒在岩心片表面吸附，随后将岩心片取出，冲洗并干燥；2)利用接触角测试仪测定水滴在岩心片上的表观接触角，再用扫描电镜对岩心片进行扫描；3)根据测试结果进行快速判断，只要扫描结果显示纳米颗粒已在岩心片表面吸附，并且接触角测试结果大于120°，就可判断该纳米材料在对应地层中有较好的减阻效果。
2.根据权利要求1所述的一种纳米颗粒吸附法降低石油储层微通道水流阻力效果的快速评价方法，其特征在于，所述岩心片直径范围为5mnT50mm，厚度范围为lmnT5mm。
3.根据权利要求1所述的一种纳米颗粒吸附法降低石油储层微通道水流阻力效果的快速评价方法，其特征在于，所述纳米材料为具有5 200nm粒径的疏水纳米S^2颗粒，或 TiO2颗粒，或ZnO颗粒，或其它疏水纳米颗粒。
全文摘要
本发明涉及纳米颗粒吸附法降低石油储层微通道水流阻力效果的快速评价方法，利用扫描电镜、接触角测试结果来快速评价减阻效果。它是将指定地层的岩心片在纳米颗粒分散液中浸泡24小时以上，让纳米颗粒在岩心片表面吸附，随后将其取出，冲洗并干燥，随后利用接触角测试仪测定水滴在其上的表观接触角，再用扫描电镜进行扫描，确定纳米颗粒是否已在岩心片表面吸附，然后根据测试结果进行快速判断当SEM检测到有纳米颗粒吸附且表观接触角大于120°时就可认为该纳米材料对于该岩心具有降压增注效果，不进行后续岩心流动实验评价。本方法可以缩短室内评价时间(约40%)，加快了纳米材料的研发进程。
文档编号G01N23/22GK102519995SQ20111041880
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者丁伟朋, 张任良, 狄勤丰, 王新亮, 顾春元 申请人:上海大学