专利名称：纳米颗粒吸附岩心微流道的模拟流动实验方法
技术领域：
本发明涉及石油开发领域研究纳米降压增注机理与技术的一种模拟实验方法，可以模拟纳米颗粒等微观颗粒在石油储层不同形态微流道壁面的吸附过程。
背景技术：
纳米降压增注方法是针对油田注水井高压欠注问题开发的一项新方法，其作用机 理受到广泛关注和研究。纳米颗粒与岩心的吸附作用是机理的关键点之一。目前，模拟纳 米颗粒吸附岩心的实验方法主要之一是纳米颗粒静态随机吸附法，就是将岩心薄片浸入到 含有设定浓度的纳米颗粒悬浮液中，浸泡一定时间，使纳米颗粒吸附在岩心薄片表面，然后 检测岩心表面吸附的纳米颗粒特征，但这是一种静态吸附方法，不能反映纳米颗粒在流道 壁面的动态吸附特征。直接将纳米颗粒驱替到岩心孔道中，虽然可以模拟纳米颗粒在孔道 中的吸附，但由于岩心不透明，而剖开岩心产生的震动和岩屑会破坏表面纳米颗粒的吸附 状态，从而难以检测到流道表面的纳米颗粒状态。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷提供一种纳米颗粒吸附岩心微流道 的模拟流动实验方法，可以模拟纳米液在不同形态缝、隙组合的岩心流道中的流动与纳米 颗粒的吸附过程，尤其是便于进一步检测纳米颗粒在不同流道壁面吸附的微观结构和润湿 性。所述方法克服了静态吸附和直接驱替岩心模拟纳米颗粒吸附实验方法所存在的缺点。为达到上述目的，本发明采用下述技术方案一种纳米颗粒吸附岩心微流道的模拟流动实验方法，其特征在于操作步骤是1) 设计好的流道形态，在岩心外表绘出切割线，利用岩心切割机，沿切割线将圆柱状岩心切割 成小块岩心；2)将小块岩心按照原来位置放好，采用岩心包裹膜包裹，其外形与原来的岩 心一致；3)将包裹好的预制岩心放入盐水中，抽真空饱和，然后装入岩心流动实验仪的岩 心夹持器，在岩心流动实验仪的三个中间容器中分别装入驱替用水、油和纳米液；4)用水 驱替，调好流程，测试设定流量下的水驱压力；5)调节流程，改用油驱替，建立束缚水；再改 用水驱，建立残余油；6)继续用水驱替，测试c设定流量下的水驱压力；7)在低速下注入预 定浓度和体积(1.5 5个PV)的纳米增注液，然后保持恒温，关闭闸阀，静置24 48h;8) 调节流程，用水驱替，直至驱出流体中无纳米液后，再水驱并测试设定流量下的水驱压力； 9)关闭流程，将岩心从夹持器中取出，打开包裹的岩心，将切好的岩心片干燥后，检测其表 面纳米颗粒吸附的微观结构和测试其润湿性。本发明与现有技术比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著有点本发 明先将整块岩心切割，然后按原位置包裹成原先圆柱状岩心进行实验，可以模拟纳米液在 不同形态微缝流道中的流动与纳米颗粒的吸附过程，尤其便于检测纳米颗粒吸附表面的微 观结构和润湿性。
图1是原始圆柱状岩心图；图2是两条纵缝组合形态的岩心图；图3是图2中两条纵缝组合形态的包裹岩心图；图4是两条横缝组合形态的岩心图。图5是图4中两条横缝组合形态的包裹岩心图。图6是横缝、纵缝组合形态的岩心图；图7是图6中横缝、纵缝组合形态的包裹岩心图；图8纳米颗粒吸附岩心微流道的模拟流动实验流程示意图。
具体实施例方式本发明专利优选的实施例结合附图详述如下实施例一本纳米颗粒吸附岩心微流道的模拟流动实验方法的操作步骤如下1)图1所示，是一个整块的圆柱状岩心，沿其轴线垂向将其切割成3块缝面平行的 小块岩心1、2、3，参见图2，其中2为2mm左右的片柱状岩心；2)参见图3，用岩心包覆膜4按照图2所示的原始位置沿圆周包裹好，其形状与图 2相同；3)将包裹好的预制岩心放入盐水中，抽真空饱和；4)参见图8，向容器9装入驱替用水，容器10装入柴油，容器11装入纳米液，将饱 和好的岩心14装入岩心夹持器13，关闭闸阀22 25和30，打开20 21和其它闸阀，调 好流程，将环压泵15调节到合适的压力(高于驱替2MPa)，打开加热装置使恒温箱17和隔 热箱12内温度达到设定的温度80°C，打开流量泵8，向岩心注入不少于10孔隙体积(PV) 左右的盐水，测试设定流量下的水驱压力；5)改用油驱替，关闭闸阀20、21，打开闸阀22、23，驱替5 10个PV的柴油，建立 束缚水；6)再改用水驱替，关闭闸阀22、23，打开闸阀20、21，驱替不少于20个PV的水，确 保驱出液不含柴油，建立残余油；继续用水驱替，测试设定流量下的水驱压力；7)注纳米液，关闭闸阀20、21，打开闸阀24、25，在低速下注入预定浓度的纳米增 注液2 3PV，关闭流量泵8和闸阀24、25，然后保持恒温，静置36h ；8)调节流程，打开闸阀20、21，打开流量泵8，用水驱替岩心，直至驱出流体清澈、 无纳米液，再水驱并测试设定流量下的水驱压力；9)关闭流程和停止加热，关闭隔热箱12的进热通道19，放掉环压，打开岩心夹持 器13，取出岩心14，拆开包覆膜，取出小块岩心，干燥后，得到3个小块岩样。对薄片2的横截面进行微结构和润湿性测试；或者，断开2岩心片，取其断面进行 检测，此端面的空隙可以反映微孔面的特征。此实验反映了纳米颗粒在流动过程中与岩心缝面的吸附过程。实施例二本纳米颗粒吸附岩心微流道的模拟流动实验方法的操作步骤如下1)将图1所示的一个整块的圆柱状岩心，参见图4，沿其轴线切割成3块缝面平行 的小块岩心1、2、3，其中2为3mm左右的类长方形片状岩心；
2)参见图5，用岩心包覆膜4按照图4所示的原始位置沿圆周包裹好，其形状与图 4相同；3)将包裹好的预制岩心放入盐水中，抽真空饱和； 4)参见图8，向容器9装入驱替用水，容器10装入柴油，容器11装入纳米液，将饱 和好的岩心14装入岩心夹持器13，关闭闸阀22 25和30，打开20 21和其它闸阀，调 好流程，将环压泵15调节到合适的压力(高于驱替2MPa)，打开加热装置使恒温箱17和隔 热箱12内温度达到设定的温度80°C，打开流量泵8，向岩心注入不少于10孔隙体积(PV) 左右的盐水，测试设定流量下的水驱压力；5)改用油驱替，关闭闸阀20、21，打开闸阀22、23，驱替5 10个PV的柴油，建立 束缚水；6)再改用水驱替，关闭闸阀22、23，打开闸阀20、21，驱替不少于20个PV的水，确 保驱出液不含柴油，建立残余油；继续用水驱替，测试设定流量下的水驱压力；7)注纳米液，关闭闸阀20、21，打开闸阀24、25，在低速下注入预定浓度的纳米增 注液2 3PV，关闭流量泵8和闸阀24、25，然后保持恒温，静置36h ；8)调节流程，打开闸阀20、21，打开流量泵8，用水驱替岩心，直至驱出流体清澈、 无纳米液，再水驱并测试设定流量下的水驱压力；9)关闭流程和停止加热，关闭隔热箱12的进热通道19，放掉环压，打开岩心夹持 器13，取出岩心14，拆开包覆膜，取出小块岩心，干燥后，得到3个小块岩样。对薄片2的两 侧缝面进行检测。此实验反映了纳米颗粒与岩心表面先动态、后静态相结合的吸附过程，模拟了纳 米增注工艺实际注入过程。实施例三本纳米颗粒吸附岩心微流道的模拟流动实验方法的操作步骤如下1)图1所示的是一个整块圆柱状岩心，参见图6，将其切割成4块长、短不同的柱 状岩心1、2、5和6，以及2块半圆形的岩心3和4，其中2和5为2mm左右的薄片；2)参见图3，用岩心包覆膜7按照图6所示原始位置沿圆周包裹好，其形状与图6 相同；3)将包裹好的预制岩心放入盐水中，抽真空饱和；4)参见图8，向容器9装入驱替用水，容器10装入柴油，容器11装入纳米液，将饱 和好的岩心14装入岩心夹持器13，关闭闸阀22 25和30，打开20 21和其它闸阀，调 好流程，将环压泵15调节到合适的压力(高于驱替2MPa)，打开加热装置使恒温箱17和隔 热箱12内温度达到设定的温度80°C，打开流量泵8，向岩心注入不少于10孔隙体积(PV) 左右的盐水，测试设定流量下的水驱压力；5)改用油驱替，关闭闸阀20、21，打开闸阀22、23，驱替5 10个PV的柴油，建立 束缚水；6)再改用水驱替，关闭闸阀22、23，打开闸阀20、21，驱替不少于20个PV的水，确 保驱出液不含柴油，建立残余油；继续用水驱替，测试设定流量下的水驱压力；7)注纳米液，关闭闸阀20、21，打开闸阀24、25，在低速下注入预定浓度的纳米增 注液2 3PV，关闭流量泵8和闸阀24、25，然后保持恒温，静置36h ； 8)调节流程，打开闸阀20、21，打开流量泵8，用水驱替岩心，直至驱出流体清澈、无纳米液，再水驱并测试设定流量下的水驱压力；9)关闭流程和停止加热，关闭隔热箱12的进热通道19，放掉环压，打开岩心夹持器13，取出岩心14，拆幵包覆膜，取出小块岩心，干燥后，得到7个小块岩样。对薄片2、5的两侧缝面以及3和4的缝面进行检测。此实验反映了纳米颗粒与岩心表面先动态、后静态相结合的吸附过程，模拟了复杂微裂缝油层实施纳米增注工艺的现场施工过程。
权利要求
一种纳米颗粒吸附岩心微流道的模拟流动实验方法，其特征在于操作步骤如下1)按照预先设计的形状将整块圆柱状岩心切割成多个小块岩心；2)按原位置将小块岩心包裹成圆柱状岩心；3)将包裹好的预制岩心放入盐水中，抽真空饱和，然后装入岩心流动实验仪的岩心夹持器，并将水、油和纳米液分别装入三个中间容器；4)调好流程，测试设定流量下的水驱压力；5)调节流程，改用油驱替岩心，建立束缚水；6)改用水驱，建立残余油；继续用水驱替，测试设定流量下的水驱压力；7)再改用纳米增注液驱替，然后保持恒温，关闭闸阀，静置24～48h；8)改用水驱替，直至驱出流体中无纳米液后，再用水驱替并测试设定流量下的水驱压力；9)关闭流程，将岩心从夹持器中取出，打开包裹的岩心，将小块岩心片进行干燥处理；实现模拟纳米液在岩心流道中的流动以及纳米颗粒的吸附过程，测试纳米颗粒在岩心内流道表面吸附的微观结构和润湿性，而不会破坏其表面特征。
全文摘要
本发明涉及一种纳米颗粒吸附岩心微流道的模拟流动实验方法。其操作步骤是1)将整块圆柱状岩心切割成多个小块岩心；2)将小块岩心包裹成圆柱状岩心；3)将岩心放入盐水中。抽真空，然后装入岩心夹持器，将水、油和纳米液分别装入三个中间容器；4)测试一定流量下的水驱压力；5)改用油驱替；6)改用水驱替，测试设定流量下的水驱压力；7)改用纳米增注液驱替，保持恒温，静置24～48h；8)改用水驱替岩心，测试设定流量下的水驱压力；9)岩心从夹持器中取出，将小块岩心片进行干燥。本方法可动态模拟纳米颗粒在流道壁面的吸附过程，可测试纳米颗粒在流道表面吸附的微结构和润湿性，方便实用。
文档编号E21B49/00GK101806213SQ20101002309
公开日2010年8月18日 申请日期2010年1月21日 优先权日2010年1月21日
发明者张任良, 狄勤丰, 王新亮, 顾春元 申请人:上海大学