湿润反转增注技术

强憎水性
中试车间设备布置
产品概述
NPS-ZY聚硅纳米增注剂
规格型号
该产品是采用原位表面修饰技术，以有机硅为前驱体 所制得的纳米材料，具有极强的亲油憎水性能，能在油 类介质中良好的分散，在其疏水表面含有与硅羟基结合 的有机官能团，可以吸附在砂岩表面形成稳定的疏水膜， 从而大大降低水流的阻力。通常将其以0.1%-0.15%的浓 度分散于有机溶剂中，按设计要求注入油层。
显著增油，日增油达5吨以上。
节能环保:有效节电,达10-20%。无毒、无味、无污染，对管柱和人
员无伤害，注剂对地层有清洗功能，具有明显的环保特性。
适应广泛:广泛适用于砂岩、低渗油藏、水敏底层和低污染、
酸化无效（或多次酸化井）、注水压力过高的注水井。
二、技术概述
适用领域： 1、砂岩油藏注水增注； 2、低渗油藏注水增注； 3、水敏地层注水； 4、低污染井注水增注； 5、酸化无效井的注水增注； 6、注水压力过高的水井。 非适用领域：
岩心实验
目前普遍认为润湿反转降压增注技术的增注机 理是为消除和减少水膜毛管阻力、强憎水、大幅度降 低注入水在孔隙中流动阻力，避免水化现象的发生， 阻碍粘土颗粒的膨胀和扩散。 从聚硅材料对岩石表面润湿性的影响入手，研 究其对油田注水井的增注作用机理。从现场应用效果 分析，聚硅材料与油田注水井增注相关的因素包括： 油层的渗透率、油层岩石的润湿性、聚硅材料的分散 性以及聚硅材料其它相关的理化性质等。
产品概述
规格型号
项
1 2 外观
目
指
标
高度分散白色粉末 ≥99.8
二氧化硅含量（950℃，2h），%
3
4 5 6
比表面积（m2/g）
表观密度（g/ml） 平均粒径（nm） 疏水性（在玻璃表面接触角）
注 水 增 产 效 果 越 来 越 差
前言
针对砂岩油田，为解决前述问题， 我们研究了一种新型降压增注技术，即 润湿反转降压增注技术。其是一种物理 化学处理工艺，对油层不产生污染。经 数年的现场应用，降压增注增油效果显 著，取得了良好生产效益。
目录
一、前 言
二、技术概述 三、岩心试验 四、产品概述 五、应用案例
桐28-26岩心盐水处理 桐28-26 NPS-Z处理
桐28-26 NPS-Z处理
岩心接触角
西29-19岩心盐水处理 西29-19 NPS-Z处理 西29-19岩心盐水处理 西29-19 NPS-Z处理
岩心实验
润湿性实验(三)
试样 处理方法
盐水处理 NPS-Z 处理 盐水处理 NPS-Z 处理 盐水处理 NPS-Z 处理 盐水处理 NPS-Z 处理
1、将岩心切片，用盐水浸泡后，测水滴与岩心接触角； 2、用纳米对切片岩心表面处理后测水滴与岩心接触角。 （盐水为1.5%，NPS-Z为0.15%） 里33岩心盐水处理 里33 NPS-Z处理 里33岩心盐水处理 里33 NPS-Z处理 岩心接触角：
岩心实验
润湿性实验(二)
岩心接触角
长庆试验
桐28-26岩心盐水处理
岩心实验
清洗对岩心渗透率的影响
岩心编号
处理剂程序 孔隙度% K前10-3 K后10-3
u m2 u m2
胜利试验
2
3%氯化铵→7% 酸→3号溶剂油 →0.1%纳米
3
3%氯化铵 →7%酸→柴油 →0.1%纳米
12
3%氯化铵 →7%酸→柴油 →0.1%纳米
15
3%氯化铵 →7%酸→5% 碱→0.1%纳米
岩心实验
岩心驱替实验
1、在实验二 第1步后描述岩心表面组分； 2、在实验二 第2步后描述岩心表面组分。
长庆试验
岩心流动实验
1、在地层温度下，用盐水驱替岩心，测渗透率K1； 2、用盐酸对岩心进行处理，用盐水驱替岩心，测渗透率K2； 3、注入纳米处理液，用盐水驱替，测渗透率K3； 4、计算比较渗透率K的变化。
2
3%氯化铵→7%酸 →3号溶剂油 →0.1%纳米
胜利试验
3
3%氯化铵→7% 酸→柴油 →0.1%纳米
12
3%氯化铵→7% 酸→柴油 →0.1%纳米
15
3%氯化铵→7% 酸→5%碱 →0.1%纳米
7
3%氯化铵→7% 酸→20%ZHY→0.1%纳米
14.7 15.6 18.9 1.21
16.6 21.2 23.1 1.09
18.9 12.9 29.9 2.32
17.2 16.2 20.9 1.29
15.8 13.2 13.4 1.02
实验结论:
1、经纳米材料处理后能不同程度的提高岩心的渗透率。 2、对岩心2和3的渗透率提高倍数进行比较，不对油层进行清 洗，效果要差一些。 3、从2号、12号和15号岩心进行比较看，用酸处理岩心后再清 洗，能大幅度提高岩心的渗透率，这也与酸能与岩芯反应有关。
二、技术概述
润湿反转降压增注技术是将经过表面原位处理后的 聚硅微粒在携载剂中实现分散和悬浮，形成稳定的混相 溶液，并注入油层，微粒会稳定吸附在岩隙表面并形成 疏水表面膜，注水时有效降低水流的阻力，达到降压增 注的目的。 该技术是国家高技术研究发展计划专题课题—纳米 减阻增注材料(纳米级聚硅微粒)及在低渗油田注采工艺 中的应用, 将纳米性质与改善后油层岩石表面性质结合， 有效有益探索了水基纳米减阻增注材料的合成和性能， 综合应用物理-化学方法降低井筒附近渗流阻力，从而降 低泵压和能耗，增注增油。在油田现场应用表明，显著 提高了注水驱油的经济效益，
2、由于碱引起黏土膨胀，对油层造成伤害，增加了施工的危险性， 故不予考虑。 3、用3号溶剂、柴油和ZH-Y处理岩心取得了良好的效果，从成本看， 用ZH-Y较为经济。
目录
一、前 言
二、技术概述 三、岩心试验 四、产品概述 五、应用案例
产品概述
纳米聚硅
产品简介
采用特殊的制作工艺加工聚硅材料，当其达到纳米级粒径时， 表面形成很多残键和不同键合状态的羟基。羟基残键具有很高 的活性，再用某些特殊的表面活性剂对该粒子进行表面原位处 理，在二氧化硅表面修饰不同结构和性能的有机修饰剂，从而 起到阻止团聚和在有机介质中具有良好的分散性及分散稳定性 的作用。 使一部分羟基残键络合了表面活性剂分子，另一部分残键则 被表面活性剂分子隐藏。此工艺生产了具有极强亲油憎水能力 的聚硅材料。 表面活性剂分子
大大降低水流的阻力增加了孔道的有效半径，
微粒包覆在粘土表面，阻止注入水的浸入， 起到防膨的作用。
使长期受注入水冲刷而亲水的近地岩石表 面变为憎水，提高了水相渗透率。
二、技术概述
作用机理一
技术原理
当岩石为水润湿时，其孔隙表面存在一层水膜，水膜较厚且 有很多微小的岩石孔隙，因为其（表面张力）而“锁住”，不具有 流动性。纳米级聚硅粒子表现为强憎水，当吸附在岩石表面后，会 排斥其孔隙表面的水，试验发现水在岩石表面有团聚现象。这时水 膜变薄，有效孔径增大，使液滴（水滴和油滴）更容易通过。即纳 米聚硅使岩石孔隙有效直径增加，使部分不具有流动性的微小孔隙 具有了流动性，相当于增加了有效孔隙度。
实验结论: 岩心驱替试验证明，在注入0.15%的纳米聚硅材
料后，岩心渗透率都有提高，提高的幅度与岩心原始 渗透率、孔隙度、及岩心物性有关。
岩心实验
岩心润湿性改变
实验条件：温度60℃、处理剂用量为2PV
胜利试验
岩心编号
孔隙度% 渗透率10-3 润湿评价
u m2
1
2
3
8
10
12.2 8.63 水 亲水
无纳米粒子吸 附时，“水锁” 现象
纳米粒子吸附 时的水膜减薄
无纳米粒子吸 附时的水膜较 厚
纳米聚硅使岩石空隙表面的水膜变薄
二、技术概述
作用机理二
技术原理
当岩石为水润湿时地层表现为亲水，岩石孔隙表面存在水膜， 注水通过时与水膜结合，形成较大表面张力。想使水滴穿过孔隙， 需更大的能量才能通过。当有聚硅材料存在时，亲水岩石表现为 憎水，但憎水的岩石孔隙表面并没有形成“封锁”孔隙的亲油堵 塞，使水滴在憎水的情况下更容易通过岩石孔隙，表现为更强的 通过能力。
水滴变形，顺利 穿过被聚硅纳米 反转润湿的岩石 孔隙
二、技术概述
技术原理
二、技术概述
技术特性
高新技术:863计划课题， 系统研究纳米聚硅微粒在低渗油藏
岩石表面的吸附行为和其相互作用，提出了降压增注机理，与常 规化学或利用产生高能工艺具有本质的区别。
高效降压:最高降压达10MPa，平均压降2~5 Mpa。 长效增注:增注最高时效达1年以上，注水量提升最高达5倍。
隐藏的羟基残键
纳米核
经表面原位处理的纳米聚硅粒子
产品概述
产品简介
RUSS
NPS-1 纳米聚硅的透射电镜照片
NPS-ZY
柴 油
四 氯 化 碳
水
NPS在不同溶剂中的分散性
产品概述
1、
表面经亲油 性有机修饰 剂修饰
产品性质
2、
3、
在有机介来自百度文库中 的良好分散性
4、
无毒、无味、 无污染的有机 /无机非金属 材料。
7
3%氯化铵→7% 酸→20%ZHY→0.1%纳米
14.7 15.6 30.1 1.93
16.6 21.2 37.9 1.79
18.9 12.9 29.9 2.32
17.2 16.2 28.4 1.82
15.8 13.2 26.7 2.03
K后/ K前
实验结论： 1、对岩心除油处理后，能大幅提高岩心的渗透率。
应用领域
1、该技术不能解除井底污染。 2、试验证明，该技术在降低岩心注入压力都有效果。砂 岩岩心效果最明显，裂隙性碳酸盐岩岩心效果不明显。 3、在特低渗油田应用时，油层应有一定的渗流（或吸水） 能力。 4、当应用于特低渗油藏时，不宜在注水初期使用，可在 多次酸化措施后应用。
目录
一、前 言
二、技术概述 三、岩心试验 四、产品概述 五、应用案例
863计划 （2009AA03Z326）
二、技术概述
技术原理
降压增注剂(纳米级聚硅微粒悬乳液)注入地层后，聚 硅材料在油层条件下，部分聚硅脱附，露出羟基断键及 隐藏的羟基断键，由于在其疏水性表面含有可与硅羟基 结合的有机官能团，该微粒可吸附在砂岩的岩隙表面形 成稳定的疏水表面膜。
降低水化膜的厚度或将岩石表面的吸附水驱走。
长庆试验
接触角 1
36.7 139 15.8 127.8 28.2 78.2 26.7 134.5
接触角 2
35 132.4 13.6 123.6 39.2 69.5 35.5 132
元54
桐28-26
西29-19
里33
实验结论
岩心经聚硅材料处理后，岩心润湿性均有不同的改变， 由水润湿性改变为油润湿性。
实 验 结 论
1
在盐酸过量的情况下，8%、12%的盐酸对岩心的溶蚀率一样； 2 元54井盐酸溶蚀率为8.1%； 3 桐28-26井盐酸溶蚀率为12.0%；
5
4 西29-19盐酸溶蚀率为10.3%； 里33盐酸溶蚀率为9.8%。
岩心实验
润湿性实验(一)
长庆试验
选取长庆二厂的天然低渗透岩芯，取含油岩芯切片，并用扫 描电子显微镜拍摄照片；将经NPS-Z型纳米聚硅材料处理后的岩 芯进行切片。同样拍摄，通过对比观察经NPS-Z型纳米材料处理 前后岩芯表面形貌和特征的变化。对比分析处理前后的岩芯样品 照片可看出，NPS-Z型纳米聚硅材料易于吸附在岩芯表面。
14.7 15.6 聚硅纳米 亲油
16.6 21.2 聚硅纳米 亲油
14.8 16.7 空白 亲水
16.5 38.1 柴油 亲水
处理剂名称
实验结论: 用聚硅纳米材料对岩心处理后改变了岩石的润湿性，
使其由亲水向亲油转变。
岩心实验
聚硅纳米对岩心水相渗透率的改变
岩心编号
处理剂程序 孔隙度% K前10-3 u m2 K后10-3 u m2 K后/ K前
降压节能增注增油
国家863计划
减小地层水流阻力的增注技术
目录
一、前 言
二、技术概述 三、岩心试验 四、产品概述 五、应用案例
前言
目前中、低渗油田在注水过程中普遍存在 :
注水压力升高 吸水能力变差 注水量很快降低 产量迅速递减
注水一般采取酸化、压裂增注工艺 酸洗作业存在：
有效期短 作业频繁 效果差
NPS-W聚硅纳米增注剂
该产品是在纳米聚硅NPS的基础上，经亲水剂处理，均匀 分散于水中，形成稳定的水基纳米聚硅乳液，该乳液在井下破 乳，NPS 被释放出来吸附在砂岩表面形成稳定的疏水膜，从 而大大降低水流的阻力，同时脱附出的表面活性剂对原油具有 很强的清洗性能，使NPS更能有效地在岩石表面产生吸附。
岩心实验
长庆试验
针对长庆油田特低渗透的特点，通过室内试验，验证NPS系 列纳米聚硅是否适用特低渗透油田的降压增注。
岩心酸溶实验 （确定予处理酸液）
井 元54
号
盐酸浓度（%）
8 12 8 12 8 12 8 12
溶蚀率（%）
8.1 8.1 12.1 12.0 10.3 10.0 9.2 9.8
桐28-26 西29-19 里33