油氣藏液濕-氣濕反轉(zhuǎn)氟硅有機(jī)材料的研究.pdf

1、在低滲透凝析油氣藏中,水鎖損害是油氣藏產(chǎn)能下降的主要原因。研究表明,油氣藏儲(chǔ)層中尤其是井眼附近巖石的潤(rùn)濕性是影響水鎖效應(yīng)的關(guān)鍵因素之一,通過(guò)改變油氣藏井眼附近巖石的潤(rùn)濕性,即由強(qiáng)液濕轉(zhuǎn)變?yōu)橹行詺鉂窕騼?yōu)先氣濕,油氣藏的水鎖得以解除,油氣井的產(chǎn)量將顯著提高。由于油氣藏氣濕反轉(zhuǎn)在提高產(chǎn)能方面的重要作用,因而在基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用方面都引起了人們的廣泛關(guān)注,但是,目前氣濕性研究的理論基礎(chǔ)還不完善,并且缺乏經(jīng)濟(jì)有效的氣濕反轉(zhuǎn)處理劑,因此,油氣藏多孔

2、介質(zhì)氣濕反轉(zhuǎn)材料的研究將是今后油田化學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。
　　 本文首先通過(guò)接觸角測(cè)量和毛細(xì)管上升實(shí)驗(yàn)比較了氟和硅有機(jī)材料在多孔介質(zhì)中的不同氣濕反轉(zhuǎn)效果。結(jié)果表明,與有機(jī)硅材料相比,含氟表面活性劑Zonyl8740的氣濕反轉(zhuǎn)效果更好,Zonyl8740可以顯著降低巖心的表面能,由71.15 mN·m-1降低到2.35mN·m-1,降低了96.70％。在此基礎(chǔ)上,本文通過(guò)分子設(shè)計(jì)合成了含氟無(wú)規(guī)共聚物、含氟兩親性嵌段聚合物和接枝

3、多巴胺的含氟丙烯酸酯聚合物。并通過(guò)FT-IR紅外光譜、核磁共振氫譜(1H NMR)和氟譜(19F NMR)、X-射線(xiàn)光電子能譜與紫外可見(jiàn)光譜分析確認(rèn)了聚合物的結(jié)構(gòu)組成。
　　 利用接觸角測(cè)量和毛細(xì)管上升實(shí)驗(yàn)對(duì)合成的聚合物的氣濕反轉(zhuǎn)性能進(jìn)行了檢測(cè),結(jié)果發(fā)現(xiàn),在含氟兩親性嵌段聚合物處理的材料表面上,水的接觸角顯示出時(shí)間依賴(lài)性,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),接觸角逐漸變小,但對(duì)油的接觸角基本保持不變,這說(shuō)明含氟兩親性嵌段聚合物存在環(huán)境響應(yīng)性,在水環(huán)

4、境下更親水,在油環(huán)境下更疏油。與含氟兩親性嵌段聚合物相比,含氟無(wú)規(guī)共聚物在多孔介質(zhì)中具有更優(yōu)異的氣濕反轉(zhuǎn)性能,無(wú)規(guī)聚合物處理巖心后,表面能由71.10 mN·m-1顯著降低到了3.10 mN·m-1,降低了95.64%;巖心表面上蒸餾水、油田污水、十六烷和原油的接觸角分別由2.52°、10.62°、2.2°和35.35°提高到139.79°、122.31°、65.46°和85.68°。接枝多巴胺的聚合物表現(xiàn)出了更優(yōu)異的氣濕反轉(zhuǎn)性能,它可

5、以將巖心的表面能由54.96 mN·m-1顯著降低到0.41 mN·m-1,降低了99.25%:并且?guī)r心表面上蒸餾水、油田污水、十六烷和原油的接觸角分別由46.21°、47.23°、0.64°和30.36°提高到157.04°、155.04°、78.03°和101.18°。
　　 電子掃描顯微鏡對(duì)巖心表面形貌和能譜分析結(jié)果表明,8740和硅溶膠共處理巖心使其表面產(chǎn)生氣濕反轉(zhuǎn)的原因可能是,通過(guò)硅溶膠的處理使巖心表面具有合適的表面粗

6、糙度,再經(jīng)過(guò)含氟表面活性劑Zonyl8740的化學(xué)修飾后,其表面能顯著降低,這兩個(gè)條件的有機(jī)結(jié)合使巖心表面的潤(rùn)濕性由優(yōu)先液濕轉(zhuǎn)變?yōu)闅鉂瘛-射線(xiàn)光電子能譜分析結(jié)果表明,含氟丙烯酸酯無(wú)規(guī)共聚物處理巖心后,巖心表面上出現(xiàn)了F元素,有效降低了巖心的表面自由能,這是巖心表面產(chǎn)生憎水、憎油性的基礎(chǔ)。與含氟丙烯酸酯聚合物相比,接枝多巴胺的含氟丙烯酸酯聚合物處理巖心后,巖心表面的耐沖刷性較強(qiáng),這是因?yàn)榻又Χ喟桶返暮┧狨ゾ酆衔镌诙嗫捉橘|(zhì)表面的黏附

7、性較強(qiáng),這也正是決定該聚合物產(chǎn)生優(yōu)異氣濕反轉(zhuǎn)效果的主要因素。
　　 與親油、親水的儲(chǔ)層表面相比,油氣藏儲(chǔ)層的潤(rùn)濕性由強(qiáng)液濕轉(zhuǎn)變?yōu)橹行曰騼?yōu)先氣濕后,液相流動(dòng)性顯著增強(qiáng),液相相對(duì)滲透率增加,液相飽和度降低。巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Zonyl8740處理巖心后,水的滲透率比未處理時(shí)增大了4倍,水的流動(dòng)性明顯增強(qiáng)。滲吸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明接枝多巴胺的含氟丙烯酸酯聚合物處理巖心后,氣/水體系和油/氣體系中的滲吸率明顯下降,其中聚合物G06B-AA-D

8、A和G06C-AA-DA處理巖心PJ2后,在氣/水體系中,滲吸率由59%明顯下降為0。
　　 本文在比較了氟、硅有機(jī)材料在多孔介質(zhì)中氣濕反轉(zhuǎn)性能的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并合成了含氟兩親性嵌段共聚物、含氟無(wú)規(guī)共聚物和接枝多巴胺的含氟無(wú)規(guī)共聚物。通過(guò)接觸角測(cè)量和毛細(xì)管上升實(shí)驗(yàn)檢測(cè)并比較了它們?cè)诙嗫捉橘|(zhì)中的氣濕反轉(zhuǎn)性能,初步分析了巖心氣濕反轉(zhuǎn)機(jī)理及巖心氣濕反轉(zhuǎn)對(duì)液相滲透率的影響等。本文的有關(guān)研究在一定程度上為今后提高油氣田的產(chǎn)能奠定了堅(jiān)實(shí)的理論