油氣藏液濕-氣濕反轉(zhuǎn)氟硅有機材料的研究.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,油氣藏儲層中尤其是井眼附近巖石的潤濕性是影響水鎖效應(yīng)的關(guān)鍵因素之一,通過改變油氣藏井眼附近巖石的潤濕性,即由強液濕轉(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)域研究的熱點和重點。
　　 本文首先通過接觸角測量和毛細管上升實驗比較了氟和硅有機材料在多孔介質(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,本文通過分子設(shè)計合成了含氟無規(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FT-IR紅外光譜、核磁共振氫譜(1H NMR)和氟譜(19F NMR)、X-射線光電子能譜與紫外可見光譜分析確認了聚合物的結(jié)構(gòu)組成。
　　 利用接觸角測量和毛細管上升實驗對合成的聚合物的氣濕反轉(zhuǎn)性能進行了檢測,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間依賴性,隨著時間的延長,接觸角逐漸變小,但對油的接觸角基本保持不變,這說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,這兩個條件的有機結(jié)合使巖心表面的潤濕性由優(yōu)先液濕轉(zhuǎn)變?yōu)闅鉂?。X-射線光電子能譜分析結(jié)果表明,含氟丙烯酸酯無規(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,這是因為接枝多巴胺的含氟丙烯酸酯聚合物在多孔介質(zhì)表面的黏附

7、性較強,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、親水的儲層表面相比,油氣藏儲層的潤濕性由強液濕轉(zhuǎn)變?yōu)橹行曰騼?yōu)先氣濕后,液相流動性顯著增強,液相相對滲透率增加,液相飽和度降低。巖心驅(qū)替實驗結(jié)果表明Zonyl8740處理巖心后,水的滲透率比未處理時增大了4倍,水的流動性明顯增強。滲吸實驗結(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、硅有機材料在多孔介質(zhì)中氣濕反轉(zhuǎn)性能的基礎(chǔ)上,設(shè)計并合成了含氟兩親性嵌段共聚物、含氟無規(guī)共聚物和接枝多巴胺的含氟無規(guī)共聚物。通過接觸角測量和毛細管上升實驗檢測并比較了它們在多孔介質(zhì)中的氣濕反轉(zhuǎn)性能,初步分析了巖心氣濕反轉(zhuǎn)機理及巖心氣濕反轉(zhuǎn)對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)能奠定了堅實的理論