纳米驱油技术的研究分析

纳米驱油技术的研究分析

毛艳妮,刘存辉,周传臣,兰海宽,王欢,刘洁

天津大港油田滨港集团博弘石油化工有限公司 天津 300280

摘要：纳米科技（Nano-ST）是一项在20世纪80年代末期迅速崛起的一项全新技术，技术研究内容主要是尺寸在0.1-100nm的物质组成的互动作用、运动规律以及实际使用的技术问题。近年来，随着纳米科技的全面发展，纳米驱油技术成熟度明显增强，尺寸小、分散油聚以及强憎水强亲油三大特征合并的纳米智能驱油剂战略计划被正式提出，极大改善过往油田发展中存在的技术瓶颈问题。基于此，文章就以纳米去油技术为立足点，针对纳米驱油剂在油田中作用机理以及性能进行研究。

关键词：纳米驱油技术；作用机理；性能

引言：现阶段，我国在发展中各类老油田经过一次、二次开采，虽然极大提升原油开采率，但是受到各种因素影响仍旧大量的原油并未得到稳定开采，而新增的原油资源主要以致密储层以及低渗透率为主，储层难以注水，无法通过超低渗储层注水操作构建一个驱替关系，这也使得“注不进、采不出”已经逐步成为中高渗老油田开采面临的主要瓶颈问题。对此，可以将纳米材料当做主要载体，利用相同纳米颗粒实施多功能集成操作，适当减弱水分子具备的强氢氢键缔合功能，让“油”分子互相影响功能被破坏，形成纳米油，以此来逐步实现驱油功能。

一、纳米驱油作用机理和性能

（一）让岩石润湿性被改变

纳米驱油剂自身颗粒越小，其表面积也就越大，单位体积当中分子数将会逐步增多，将纳米驱油剂在岩石表面注入，将会形成一个专属单分子薄膜，让岩石表面具备的润湿功能被改变，降低原油对于岩石吸附作用，进而实现增强原油开采效率，让注水压力降低等各种目的[1]。

（二）毛细作用分析

通过毛细作用系统针对毛细管驱替时期注入压差的改变进行测量，利用改变毛细管内径的实际大小以及排布形式来模拟渗透率油藏，可以发现注入压差越小那么注入性能就越优异，其对水分子间氢键破坏能力就越强，与之相关水扩散系数将会随之提升[2]。并且依托毛细作用系统以及动力学模型比例实施盐溶液配置，展开注入性能分析则可发现在不同时间段内注入盐溶液，所获取到的压差大小与扩散系统之间规律也会呈现相反情况。这也就表明纳米驱油剂具备较为优异的注入性能，可以全面破坏与减弱大分子动态网络结构，以此来让“大分子水”能够转变成为纳米水。

（三）油水界面张力

对于油水界面张力性能的检查与分析，可以充分依托相关实验检验操作来实现，即合理使用采油区域地层水来全面配置浓度为0.4%、0.3%、0.2%、0.1%的纳米驱油剂，并将其放置约24h，若是驱油剂可以全面溶解并且溶液一直澄清，这也表明地层水和驱油剂两者之间存在较为优异的配伍性能。后续可以选择张力监测仪器，全面测量与掌握驱油剂原油间和水溶液实际变化，此时通过观察可以发现随着驱油剂浓度不断提升，油水界面实际张力值会呈现出下降趋势，直到油水界面张力值保持平稳[3]。一般情况下在驱油剂浓度超出0.3%之后界面张力值的下降速度就会逐步减弱，可以充分结合这一数值变化情况来判断纳米驱油剂使用计量和损耗情况。同时，与常规的驱油技术相对比，纳米驱油剂分子所产生的液滴具备体积较小的优势，是平常驱油剂的十分之一左右。而一般原油开采油层存在低渗油藏、低孔，孔喉结构微小等各种特征，纳米驱油剂可以逐步进入到比较细小的喉道当中，让毛细血管实际阻力被降低，使得剩余的油可以被乳化剥落成为小液滴，能够被躯体液有效躯替，以此来让原油开采质量可以适当增强。

（四）低场核磁

与过往的水驱相对比，针对露头岩心利用针对纳米驱油剂实施驱替，并采取低场核磁测试技术判断与测定其体积效果以及波及扩大情况（采取离线测试的手段可以排除压力以及残留液体等各种干扰因素），可以发现露头岩心经过水驱之后其空隙T2谱峰面积综合明显低于纳米驱油剂驱替效果（不同峰面积与不同尺寸孔隙当中流体实际体积相对应），不过其大孔隙峰面积基本相似，而纳米驱油的中孔隙、小孔隙信号强度将会超过普通水驱。这也就表明，纳米驱油与普通水驱相对比，其可以让岩心小孔隙以及中孔隙当中的波及体积得到进一步增强，并且纳米驱油可以全方位提升小空隙当中部分波及实施体积，即能够在普通水驱基础让增加13.7%左右的波及体积，并且全面波及各类普通水驱难以波及到的各种小孔隙（即超低渗位置）。综合而言，纳米驱油技术性能主要为，在普通水当中合理加入纳米驱油剂之后，普通水可以逐步转变成为“纳米水”，而纳米水则可以进入到岩层当中各类细小孔喉内部，使得小孔隙波及体积有效增强，进而保证油田开采效率与开采量能够持续提升，对于油田开采有着巨大的影响[4]。

二、纳米驱油技术的应用

在2018年时期纳米驱油技术被正式纳入到国家“引发产业变革的重大颠覆性技术”领域当中，后续到2019年正式入围石油十大科技评选，并被石油集团研究院全面评选为今后10年最具有发展潜力的油气探查开发技术之一。现阶段随着“纳米水”正式进入到石油生产中的更低渗透区域全面驱替剩余油，充分表明“纳米水”这一技术应用路线有着较强可行性，理论与实践使用路线是相符合。并且依托纳米驱油技术，在超低渗透区域构建油藏水驱驱替关系，可以全方位转变过往超低渗透油藏开发与使用方式，助推低渗透油藏水驱发展目标的实现，让其逐步成为低渗透油田全面增强低渗透油田开发效率的核心利器，为油田开采提供极大的助力

[5]。

三、纳米驱油技术发展趋势

不过需要了解到，现阶段我国对于纳米材料在油田中应用还处于研究以及实验室开发时期，若是要想全面解决油田生产中各种复杂难题，仍旧需要针对技术展开深入研究。

（一）加大对湿润反转研究力度

湿润反转是纳米驱油技术体系全方位提升油藏开采质量的关键机制。不过虽然纳米离子可以逐步吸附到岩石最表面，改进岩石具备的湿润性能，也可与岩石表层覆盖的原油产生反应以此来优化湿润性。但是纳米驱油体系湿润性改变效果还有极大提升空间，还需要继续针对作用机制展开深入研究。

（二）智能化设计

需要结合各种类型油藏条件，针对纳米材料展开智能化的设计与优化，构建可以全面满足油藏高质量开采需求的智能纳米驱油技术方案，创新与改革纳米智能化驱油机制和理论，合理完善纳米材料实际性能，这对于油田驱油技术发展有着十分重要影响。

结束语：综上所述，纳米驱油技术作为一项新技术，其与底层水具有较为优异的配伍性，存在稳定性优异、吸附量较小等各种特征，合理将其引入到油田工程当中，可以让原油采收率有效增强，对于原油生产与开采有着极大的影响。但是目前纳米驱油技术仍旧处于初期研究阶段，在提升纳米流体波及体积层面存在进展缓慢现象，所以需要在后续继续加大对纳米驱油技术理念以及作用机制研究力度，将不同学科理论有效融合，让纳米驱油技术可以全面满足不同油藏开采治效率增强需求。

参考文献：

[1] 王金铸,龚雪峰,刘发根,等. 高效自适应纳米乳液调驱技术在东北油田的应用[J]. 中国石油大学胜利学院学报,2021,35(4):50-57.

[2] 雷天猛,王秀军,王姗姗,等. 纳米二氧化硅改性聚合物的油藏适用性评价与微观驱油效果研究[J]. 石油钻探技术,2021,49(1):107-112.

[3] 刘阳,叶银珠,吴行才,等. 高温高盐碳酸盐岩油藏深部调驱波及控制技术——以中东阿曼B4油藏为例[J]. 大庆石油地质与开发,2021,40(6):79-86.

[4] 尚丹森,侯吉瑞,程婷婷. SiO2纳米流体在低渗透油藏中的驱油性能和注入参数优化[J]. 油田化学,2021,38(1):137-142.

[5] 孟令韬,王彦玲,许宁,等. 一种低渗油藏深部调驱用聚合物纳米微球的制备与性能研究[J]. 应用化工,2021,50(7):1757-1760,1764.