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SiO2/PAM微球体系制备及其驱油效果的数值模拟研究

SiO2/PAM微球体系制备及其驱油效果的数值模拟研究

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作者：李博中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

聚合物驱是我国高渗油藏三次采油提高采收率的重要手段,但现阶段聚合物驱在油田应用中存在耐温耐盐性差的问题,导致聚合物黏度下降,严重影响了聚合物驱的效果。为了解决这一问题,本论文合成了一种聚合物/二氧化硅复合微球,并与一定浓度... 详细信息

聚合物驱是我国高渗油藏三次采油提高采收率的重要手段,但现阶段聚合物驱在油田应用中存在耐温耐盐性差的问题,导致聚合物黏度下降,严重影响了聚合物驱的效果。为了解决这一问题,本论文合成了一种聚合物/二氧化硅复合微球,并与一定浓度的聚丙烯酰胺溶液复配,研制出一种微球增强型聚合物溶液作为高渗油藏的驱油体系。首先,以硅烷偶联剂KH-570为改性剂对微米二氧化硅进行疏水改性得到接枝了偶联剂的中间产物SiO-MPS,接着通过聚合反应,将丙烯酰胺接枝到SiO-MPS表面,得到包裹有聚丙烯酰胺的二氧化硅微球SiO/PAM。通过红外光谱、微观形貌、粒径分布以及沉降实验证明了SiO/PAM的成功合成;接着,从降低油水界面张力、改善固体表面润湿性能力、在高温高矿化度条件下增强聚合物溶液黏度能力以及保持悬浮稳定性等角度评价了SiO/PAM微球/HPAM溶液体系的物化性能。最后,通过CMG数值模拟软件的STARS模块建立化学驱模型,输入性能表征实验所测得的数据,模拟了体系的驱油过程。此外,研究了渗透率非均质性、温度、原油黏度、注入条件等因素对体系驱油性能的影响。研究表明,SiO/PAM微球粒径为35.57μm,呈亲水性。在60℃下,SiO/PAM微球具有一定的降低油水界面张力的能力。SiO/PAM微球/HPAM溶液体系能将固体表面的润湿性从中性润湿变为水湿。在60℃、35000 ppm条件下,SiO/PAM微球具有增加HPAM溶液黏度的作用且体系具备良好的悬浮稳定性。数值模拟结果显示,提高采收率达到6.6%。对比均质岩心和非均质岩心,体系在均质岩心中提高采收率效果更好。对比三种不同韵律岩心,体系在复合韵律岩心中提高采收率效果最好。岩心非均质性强弱与体系提高采收率大小没有直接关系。温度对采收率的影响较小。原油黏度越低,体系提高采收率效果越好。注入条件中,注入量、注入速率均与体系在化学驱阶段提高采收率效果呈正相关。本研究的创新点在于制备了一种SiO/PAM微球,并构筑了一种微球增强型聚合物溶液,为聚合物/无机复合驱油体系在高渗油藏的开发与应用提供了理论指导和技术支持。

关键词：二氧化硅/聚丙烯酰胺复合微球高渗油藏改善润湿性提高采收率数值模拟

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