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1、国家863计划,湿润反转增注技术,降压节能增注增油,减小地层水流阻力的增注技术,一、前 言,目录,五、应用案例,四、产品概述,前言,目前中、低渗油田在注水过程中普遍存在 :,产量迅速递减,注水压力升高,吸水能力变差,注水量很快降低,注水一般采取酸化、压裂增注工艺 酸洗作业存在：,有效期短,作业频繁,效果差,注水井虽经反复的酸化和压裂,注水增产效果越来越差,前言,针对砂岩油田，为解决前述问题，我们研究了一种新型降压增注技术，即润湿反转降压增注技术。其是一种物理化学处理工艺，对油层不产生污染。经数年的现场应用，降压增注增油效果显著，取得了良好生产效益。,一、前 言,目录,五、应用案例,四、产品概述
2、,二、技术概述,润湿反转降压增注技术是将经过表面原位处理后的聚硅微粒在携载剂中实现分散和悬浮，形成稳定的混相溶液，并注入油层，微粒会稳定吸附在岩隙表面并形成疏水表面膜，注水时有效降低水流的阻力，达到降压增注的目的。 该技术是国家高技术研究发展计划专题课题纳米减阻增注材料(纳米级聚硅微粒)及在低渗油田注采工艺中的应用, 将纳米性质与改善后油层岩石表面性质结合，有效有益探索了水基纳米减阻增注材料的合成和性能，综合应用物理-化学方法降低井筒附近渗流阻力，从而降低泵压和能耗，增注增油。在油田现场应用表明，显著提高了注水驱油的经济效益，,技术原理,二、技术概述,降压增注剂(纳米级聚硅微粒悬乳液)注入地层
3、后，聚硅材料在油层条件下，部分聚硅脱附，露出羟基断键及隐藏的羟基断键，由于在其疏水性表面含有可与硅羟基结合的有机官能团，该微粒可吸附在砂岩的岩隙表面形成稳定的疏水表面膜。,大大降低水流的阻力增加了孔道的有效半径，,微粒包覆在粘土表面，阻止注入水的浸入，起到防膨的作用。,使长期受注入水冲刷而亲水的近地岩石表面变为憎水，提高了水相渗透率。,降低水化膜的厚度或将岩石表面的吸附水驱走。,当岩石为水润湿时，其孔隙表面存在一层水膜，水膜较厚且有很多微小的岩石孔隙，因为其（表面张力）而“锁住”，不具有流动性。纳米级聚硅粒子表现为强憎水，当吸附在岩石表面后，会排斥其孔隙表面的水，试验发现水在岩石表面有团聚现象
4、。这时水膜变薄，有效孔径增大，使液滴（水滴和油滴）更容易通过。即纳米聚硅使岩石孔隙有效直径增加，使部分不具有流动性的微小孔隙具有了流动性，相当于增加了有效孔隙度。,技术原理,二、技术概述,作用机理一,技术原理,二、技术概述,当岩石为水润湿时地层表现为亲水，岩石孔隙表面存在水膜，注水通过时与水膜结合，形成较大表面张力。想使水滴穿过孔隙，需更大的能量才能通过。当有聚硅材料存在时，亲水岩石表现为憎水，但憎水的岩石孔隙表面并没有形成“封锁”孔隙的亲油堵塞，使水滴在憎水的情况下更容易通过岩石孔隙，表现为更强的通过能力。,作用机理二,技术原理,二、技术概述,技术特性,二、技术概述,适应广泛:广泛适用于砂岩
5、、低渗油藏、水敏底层和低污染、酸化无效（或多次酸化井）、注水压力过高的注水井。,高新技术:863计划课题， 系统研究纳米聚硅微粒在低渗油藏岩石表面的吸附行为和其相互作用，提出了降压增注机理，与常规化学或利用产生高能工艺具有本质的区别。,高效降压:最高降压达10MPa，平均压降25 Mpa。,长效增注:增注最高时效达1年以上，注水量提升最高达5倍。显著增油，日增油达5吨以上。,节能环保:有效节电,达10-20%。无毒、无味、无污染，对管柱和人员无伤害，注剂对地层有清洗功能，具有明显的环保特性。,应用领域,二、技术概述,1、该技术不能解除井底污染。 2、试验证明，该技术在降低岩心注入压力都有效果。
6、砂岩岩心效果最明显，裂隙性碳酸盐岩岩心效果不明显。 3、在特低渗油田应用时，油层应有一定的渗流（或吸水）能力。 4、当应用于特低渗油藏时，不宜在注水初期使用，可在多次酸化措施后应用。,1、砂岩油藏注水增注； 2、低渗油藏注水增注； 3、水敏地层注水； 4、低污染井注水增注； 5、酸化无效井的注水增注； 6、注水压力过高的水井。,非适用领域：,适用领域：,一、前 言,目录,五、应用案例,四、产品概述,目前普遍认为润湿反转降压增注技术的增注机理是为消除和减少水膜毛管阻力、强憎水、大幅度降低注入水在孔隙中流动阻力，避免水化现象的发生，阻碍粘土颗粒的膨胀和扩散。 从聚硅材料对岩石表面润湿性的影响入手，
7、研究其对油田注水井的增注作用机理。从现场应用效果分析，聚硅材料与油田注水井增注相关的因素包括：油层的渗透率、油层岩石的润湿性、聚硅材料的分散性以及聚硅材料其它相关的理化性质等。,岩心实验,实 验 结 论,针对长庆油田特低渗透的特点，通过室内试验，验证NPS系列纳米聚硅是否适用特低渗透油田的降压增注。,岩心酸溶实验 （确定予处理酸液）,长庆试验,岩心实验,岩心实验,长庆试验,选取长庆二厂的天然低渗透岩芯，取含油岩芯切片，并用扫描电子显微镜拍摄照片；将经NPS-Z型纳米聚硅材料处理后的岩芯进行切片。同样拍摄，通过对比观察经NPS-Z型纳米材料处理前后岩芯表面形貌和特征的变化。对比分析处理前后的岩芯
8、样品照片可看出，NPS-Z型纳米聚硅材料易于吸附在岩芯表面。,1、将岩心切片，用盐水浸泡后，测水滴与岩心接触角； 2、用纳米对切片岩心表面处理后测水滴与岩心接触角。,岩心实验,长庆试验,岩心实验,润湿性实验(一),（盐水为1.5%，NPS-Z为0.15%）,长庆试验,岩心实验,润湿性实验(二),桐28-26岩心盐水处理,岩心接触角,桐28-26 NPS-Z处理,桐28-26岩心盐水处理,桐28-26 NPS-Z处理,岩心经聚硅材料处理后，岩心润湿性均有不同的改变，由水润湿性改变为油润湿性。,润湿性实验(三),长庆试验,岩心实验,实验结论,1、在地层温度下，用盐水驱替岩心，测渗透率K1； 2、用
9、盐酸对岩心进行处理，用盐水驱替岩心，测渗透率K2； 3、注入纳米处理液，用盐水驱替，测渗透率K3； 4、计算比较渗透率K的变化。,长庆试验,岩心实验,岩心驱替试验证明，在注入0.15%的纳米聚硅材料后，岩心渗透率都有提高，提高的幅度与岩心原始渗透率、孔隙度、及岩心物性有关。,岩心驱替实验,1、在实验二 第1步后描述岩心表面组分； 2、在实验二 第2步后描述岩心表面组分。,岩心流动实验,实验结论:,胜利试验,岩心实验,实验条件：温度60、处理剂用量为2PV,用聚硅纳米材料对岩心处理后改变了岩石的润湿性，使其由亲水向亲油转变。,岩心润湿性改变,实验结论:,1、经纳米材料处理后能不同程度的提高岩心的
10、渗透率。 2、对岩心2和3的渗透率提高倍数进行比较，不对油层进行清洗，效果要差一些。 3、从2号、12号和15号岩心进行比较看，用酸处理岩心后再清洗，能大幅度提高岩心的渗透率，这也与酸能与岩芯反应有关。,聚硅纳米对岩心水相渗透率的改变,岩心实验,胜利试验,实验结论:,清洗对岩心渗透率的影响,1、对岩心除油处理后，能大幅提高岩心的渗透率。 2、由于碱引起黏土膨胀，对油层造成伤害，增加了施工的危险性，故不予考虑。 3、用3号溶剂、柴油和ZH-Y处理岩心取得了良好的效果，从成本看，用ZH-Y较为经济。,岩心实验,胜利试验,实验结论：,一、前 言,目录,五、应用案例,四、产品概述,产品简介,产品概述,
11、采用特殊的制作工艺加工聚硅材料，当其达到纳米级粒径时，表面形成很多残键和不同键合状态的羟基。羟基残键具有很高的活性，再用某些特殊的表面活性剂对该粒子进行表面原位处理，在二氧化硅表面修饰不同结构和性能的有机修饰剂，从而起到阻止团聚和在有机介质中具有良好的分散性及分散稳定性的作用。 使一部分羟基残键络合了表面活性剂分子，另一部分残键则被表面活性剂分子隐藏。此工艺生产了具有极强亲油憎水能力的聚硅材料。,纳米聚硅,RUSS NPS-1 NPS-ZY 纳米聚硅的透射电镜照片,产品简介,产品概述,NPS在不同溶剂中的分散性,产品性质,产品概述,中试车间设备布置,1、,2、,3、,4、,表面经亲油性有机修饰
12、剂修饰,强憎水性,在有机介质中的良好分散性,无毒、无味、无污染的有机/无机非金属材料。,该产品是在纳米聚硅NPS的基础上，经亲水剂处理，均匀分散于水中，形成稳定的水基纳米聚硅乳液，该乳液在井下破乳，NPS 被释放出来吸附在砂岩表面形成稳定的疏水膜，从而大大降低水流的阻力，同时脱附出的表面活性剂对原油具有很强的清洗性能，使NPS更能有效地在岩石表面产生吸附。,规格型号,产品概述,NPS-W聚硅纳米增注剂,NPS-ZY聚硅纳米增注剂,该产品是采用原位表面修饰技术，以有机硅为前驱体所制得的纳米材料，具有极强的亲油憎水性能，能在油类介质中良好的分散，在其疏水表面含有与硅羟基结合的有机官能团，可以吸附在
13、砂岩表面形成稳定的疏水膜，从而大大降低水流的阻力。通常将其以0.1%-0.15%的浓度分散于有机溶剂中，按设计要求注入油层。,规格型号,产品概述,现场应用,产品概述,选井条件,一、前 言,目录,五、应用案例,四、产品概述,应用案例,2006年以来，润湿反转增注技术在江苏、胜利、新疆油田推广应用，截止目前累计应用68井次，作业成功率90%，为油田取得了高效降压、长效增注、节能增油的显著效果。已引起两大集团各油田领导的高度关注。,江苏油田,应用案例,该井经多次酸化改造，效果均不明显，有效期限很短2个月。2006年采用润湿反转增注技术。,高715试验（一）,高715井基本参数,处理层数据,地质情况,
14、井史：目前注水情况,应用案例,1、预处理液12m3 10%HCL+3% HAC+2%KCL+1.5% SBT002+1.0%B-125 +0.5%TA9802+清水,3、纳米水井增注剂12m3,4、顶替液12m3：0.5%TDC-15（TDC-15防膨剂60Kg+清水）,江苏油田,高715试验（二）,施工工艺：,2、ZH-Y型油层处理剂8 .0m3,应用案例,增注前05年平均注水压力20MPa；平均日注水量30.2m3。施工后初期注水压力降至15MPa，日注水量达55m3，而同等压力条件下，原日注水量12m3。增注前后的视吸水指数平均值分别为1.5 m3/d. MPa和 2.8 m3/d. M
15、Pa 。目前注水压力为17MPa，日注水量40 m3，井口油压平均上升0.17Mpa/mon，有效期一年。,江苏油田,高715试验（三）,应用结论：,国内外专家认为润湿反转增注技术只用于注清水井，为了拓展技术应用空间，开展润湿反转增注技术在污水中应用技术研究，将纳米性质与改善后油层岩石表面性质结合，赋予注污水井相似清水条件，拟似清水环境，将该技术应用于污水井。,江苏油田,应用案例,施工后前一个月在相同注水量条件下，庄2-41A井口压力下降4.5MPa(月平均)，目前日注水量30 m3，井口油压16.8 Mpa，井口油压平均上升速度为0.55 Mpa/mon。注污水纳米增注试验初步获得成功，显现
16、出更大的应用空间。,实施效果：,庄2-41A试验,2006年6月对庄2-41A现场应用，该井是油田第一口注污水井采取润湿反转增注技术的试验井。,胜利油田,该井井深3148.63158.0米，层为沙三中，孔隙度15%，层厚4.4米，于01年11月转注。目前注水压力17.5Mpa，日注10方，严重欠注。分析认为：地层渗透率低，注水黏土膨胀是欠注的主要原因。,应用案例,梁14-71试验,实施效果：,实施后该井由实施前的18 MPa /17. 5 MPa /10m3达到增注后的 18 MPa /15. 5 MPa /50m3。注水增长5倍,效果十分显著。,清洗井筒清洗油层垢及油膜挤纳米增注剂挤顶替液关井48h开注。,施工工艺：,1、产品进入地层，表面羟基残键的高能态使其能稳定地吸附在砂岩地层表面，使岩石润湿性发生反转，是一种物理吸附的结果，与常规化学反应或利用高能物质来输通
