纳米流体在地层中流动性研究的“利器”——微通道技术

  随着纳米材料因比表面积大以及较好的热稳定性和化学稳定性进入人们的视野,活性纳米流体受到越来越多的关注,目前,油田现场主要通过将纳米流体注入到目的层,关井待其吸附在储层岩石表面,开井注水的工艺。但是,纳米流体降压增注的机理尚未明确。

近年来,微流控技术以及高速显微摄像系统的发展为进一步研究流体流动行为提供了新的手段。其中,微流控技术是将可视化孔喉结构设计在微芯片上,可实现对多孔介质中流体流动行为的直接观测和定量化分析。为了研究活性纳米流体在地层多孔介质中的驱油效果以及降压增注机理,本文采用了一种多孔介质玻璃模型,其内部结构如下图所示。

1 多孔介质玻璃微观模型的内部结构

实验结果表明,活性纳米流体的驱油性能对降压增注效果有影响。在多孔介质模型驱油时,活性纳米材料的乳化油相能力增益了其在多孔介质模型中应用时的降压增注效果。活性纳米流体注入地层以后,与油相共存时极易形成乳液,乳液的稳定性优于表面活性剂稳定乳液。与表面活性剂乳化油相的效果相比,活性纳米流体的加入改善了乳液液滴的稳定性(图2)。由于油水界面膜的形成,乳液液滴之间很难聚并。稳定的乳化油滴的存在可以起到调剖的作用,改善地层总体的驱油波及效率,有助于整体的降压增注。

活性纳米流体在固体表面的吸附不仅会改变表面润湿性,也会在地层孔喉流道表面形成吸附层,将油滴从壁面或孔喉中剥离。当水相经过时,会产生界面滑移,改善流场剖面,从而达到降压增注的效果。我们期望通过本项目利用微通道模型明确活性纳米流体降压增注的机理,为活性纳米流体在现场的应用提供理论指导。

    

2 a)表面活性剂(b)活性纳米流体驱多孔介质内两相流动