在裂缝和基质流体中生成纳米颗粒增稳的CO2泡沫的条件

• 作者: Archawin Aroonsri 李晓东 江文全
• 来源期刊: 石油地质科技动态
• 学科: 工学
• 关键词: 泡沫稳定性 硅纳米颗粒 CO2驱 裂缝 基质 增稳 流体 高剪切速率
• 年，卷（期）: 2015,（3）
• 页码范围: 17-38
• 页数: 22页
• 分类号: TQ028.8

摘要

泡沫广泛用于控制CO2驱开发中的流体流度以及更加安全地埋存人类活动所产生的CO2，纳米颗粒可以代替表面活性剂用于提高泡沫的稳定性，而且具有一些重要的优势。纳米颗粒在稳定的泡沫中以固态的形式存在，因而能够在更长的时间内耐受储层的高温条件。此外，要使纳米颗粒运移到气泡的界面处，需要较多的吸附能，因而其稳定性更强。把CO2和水基纳米颗粒分散相（aqueous nanoparticle dispersion）共注（co—injection）进入玻璃珠子人造岩心以及破裂的或未破裂的砂岩岩心，可以生成二氧化硅纳米颗粒增稳的盐水包CO2（CO2 in brine）泡沫。文中研究了岩石（Boise砂岩和贝雷砂岩）基质和裂缝中的泡沫流动。根据不同孔隙介质中的泡沫流动实测了泡沫视粘度，同时还在安装在玻璃珠子人造岩心和砂岩岩心下游的毛细管中测量了视粘度，并对这些测量结果进行了对比。首先研究了玻璃珠子人造岩心中泡沫稳定性的范围以及视泡沫粘度，重点是纳米颗粒表面润湿性对泡沫生成的影响。对不带任何包覆层和带有不同类型包覆层的多种二氧化硅纳米颗粒进行了测试。发现亲水／亲CO2平衡（HCB）的概念在包覆层（为泡沫提供高强度稳定性）的设计方面很有用。利用带聚氯乙烯包覆层的或经二氯二甲基硅烷改性（methylsilyl—modified）的二氧化硅纳米颗粒和密度介于0．2-0．9g／cc之间的CO2，生成了不透明的白色水gco：泡沫（泡沫直径小于100μm）。还研究了纳米颗粒（无外壳胶态氧化硅）和表面活性剂（caprylamidopropylbetaine）的相互作用在生成稳定CO2泡沫方面的协同增效作用。在Boise和贝雷砂岩岩心上开展了泡沫生成试验，研究了在岩石基质和裂缝中利用5nm二氧化硅纳米颗粒生成稳定CO2泡沫的条件。给出了在Boise和贝雷砂岩岩心基质和裂缝中生成泡沫的剪�