[发明专利]石油储层微通道内生物纳米颗粒吸附机理表征方法

说明书

本发明提供了一种石油储层微通道内生物纳米颗粒吸附机理表征方法，包括以下步骤：向海上油田相同层位的中低渗岩心中注入生物纳米溶液；利用扫描电子显微镜得到岩心切片的孔隙和喉道的结构；利用双向耦合粒子追踪对纳米颗粒的分布位置进行模拟，描述纳米颗粒微观吸附运移情况。本发明给出了针对生物纳米驱油技术的定量化、可操作的技术方法和实施步骤，也为其他石油领域创新技术提供了及其有价值的参考方法。

技术领域

本发明属于石油开采领域，涉及基于数模以及物模综合方法表征生物纳米驱油技术，尤其是一种石油储层微通道内生物纳米颗粒吸附机理表征方法。

背景技术

目前海上油田步入高含水阶段，注水开发采用大泵提液后，单井配注指标提高，但由于注水层的堵塞问题，导致注入压力较高，能耗巨大，注水困难，明显制约了稳产和进一步提高采收率，因此，有必要对注水井的堵塞机理及其对注入过程的影响进行研究，并相应的提出增注措施。

纳米颗粒吸附法减阻技术是一种近年来新兴的物理法减阻技术，该技术通过将特定性质的纳米颗粒注入到石油储层微通道中，在储层微通道壁面形成吸附层，改变微通道壁面的润湿性及微结构，进而降低注水阻力、提高注水量。针对中低渗储层，相对于酸化、压裂等储层改造技术，纳米颗粒吸附法减阻技术不仅具有减阻效果好、有效期长、无污染等特点，并且不会对储层造成永久性伤害。自2007年开始，国内外专家围绕纳米材料制备、水基分散液的研发、纳米材料减阻效果和现场增注工艺等开展了大量的工作，针对纳米颗粒在储层微通道壁面的吸附特征一直是该技术的研究重点之一，但是，目前还没有相应的石油储层微通道内生物纳米颗粒吸附机理表征方法。本文提出的表征方法对生物纳米材料改善油藏开发效果作用机理研究具有重要的指导意义。

发明内容

本发明为解决上述背景技术中所提出的问题，特提供一种石油储层微通道内生物纳米颗粒吸附机理表征方法，先利用扫描电子显微镜研究生物纳米溶液在岩石孔隙中的吸附行为；再对向岩心中注入生物纳米溶液后纳米颗粒的分布位置进行模拟，来描述纳米颗粒微观吸附情况。

实现本发明目的的技术方案为：

一种石油储层微通道内生物纳米颗粒吸附机理表征方法，包括以下步骤：

(1)获取海上油田相同层位的中低渗岩心，使用恒流泵向岩心中注入生物纳米溶液，使得岩心充满生物纳米溶液。

(2)利用扫描电子显微镜得到岩心切片的孔隙和喉道的结构、纳米颗粒在岩石孔喉的吸附特征，选用不同倍数下的电子扫描图片，展示更细化的纳米颗粒吸附行为。

(3)利用Comsol软件达西流动模块与粒子追踪模块中的流体流动颗粒跟踪(fpt)形成双向耦合粒子追踪，对向岩心中注入生物纳米溶液后纳米颗粒的分布位置进行模拟，来描述纳米颗粒微观吸附运移情况。

双向耦合粒子追踪是进行物质来源的追踪，机理数学表达式是将输出点的浓度描述为输入源强度的线性函数，表达式为：

式中：

c₀为输出点浓度，用于量化该岩心结构对出口端输出浓度的贡献；

N为输入输出之间的行程路径数，设定的数值范围为3-15，该数值与纳米粒子的运移速度相关，纳米粒子的运移速度通常为0.1-1m/s，运移速度越大，数值设定越大；

T₀为输出时间，单位为s，设定的数值范围为2-50，输出时间相当于纳米粒子在岩心中运移的时间，运移时间越长，数值设定越大；

c_j为生物纳米颗粒源输入强度，设定的数值范围为0.1-1，与纳米粒子的粒径相关，纳米粒子的粒径通常为30-50nm，粒径越大，设定值越大；