纳米吸附法降低岩石微孔道水流阻力的实验研究

doi:10.7623/syxb200901027

石油学报 ›› 2009, Vol. 30 ›› Issue (1): 125-128.DOI: 10.7623/syxb200901027

纳米吸附法降低岩石微孔道水流阻力的实验研究

狄勤丰^1,2, 沈琛³, 王掌洪³, 顾春元^1,2, 施利毅^1,2, 方海平⁴

1. 上海大学上海市应用数学和力学研究所, 上海, 200072;
2. 上海市力学在能源工程中的应用重点实验室, 上海, 200072;
3. 中国石油化工股份有限公司, 北京, 100029;
4. 中国科学院上海应用物理所, 上海, 201800

收稿日期:2008-02-17 修回日期:2008-06-05 出版日期:2008-11-25 发布日期:2010-05-21
作者简介:狄勤丰,男,1963年8月生,1987年获华东石油学院硕士学位,1997年获西南石油学院博士学位,现为上海大学教授,博士生导师,主要从事石油工程、工程力学等方面的教学和科研工作.E-mail:qinfengd@sina.com
基金资助:
国家高技术研究发展计划(863)项目(2008AA06Z201);国家自然科学基金项目(No.50874071);上海市科学技术委员会重点攻关项目(071605102);上海市教育委员会重点攻关项目(08ZZ45)联合资助

Experimental research on drag reduction of flow in micro channels of rocks using nano-particle adsorption method

DI Qinfeng^1,2, SHEN Chen³, WANG Zhanghong³, GU Chunyuan^1,2, SHI Liyi^1,2, FANG Haiping⁴

1. Shanghai Institute of Applied Mathematics and Mechanics, Shanghai University, Shanghai 200072, China;
2. Shanghai Key Laboratory of Mechanics in Energy and Environment Engineering, Shanghai 200072, China;
3. China Petroleum & Chemical Corporation, Beijing 100029, China;
4. Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China

Received:2008-02-17 Revised:2008-06-05 Online:2008-11-25 Published:2010-05-21

摘要/Abstract

摘要：

研究了疏水性纳米SiO₂颗粒在岩石微孔道孔壁的吸附对岩石孔壁的阻力特性的改变机制,探讨了纳米SiO₂降压增注机理。疏水性纳米颗粒吸附在地层岩石微孔道表面并形成纳米吸附层,使亲水孔壁表面呈现强疏水性并形成水流滑移层,较大幅度地降低了流动阻力,从而提高了水流速度。通过润湿性变化、吸附电镜扫描等系列实验,证明了岩石微孔道中产生纳米滑移效应的可能性。流动实验结果表明,经含纳米颗粒流体处理后,岩心的水相渗透率大幅度提高,平均达到47%。同时用Lattice Boltzmann方法(LBM)模拟了含疏水性纳米SiO₂颗粒流体处理前后的实际渗流问题,间接计算出了纳米颗粒吸附造成的滑移长度。

关键词: 纳米SiO₂, 降压增注机理, 吸附法, 岩石孔隙, 流体流动, 滑移效应, 润湿性, 渗透率, 实验研究

Abstract:

The alternating mechanisms of flow resistance to porous wall and the mechanism of enhancing water injection by using nano-particle of SiO₂ were investigated with the nano-particle adsorption method. When the hydrophobic nano-particles were adsorbed on the surface of porous walls, a layer of nanometer particles was formed instead of hydrated layer. The wettability of porous wall then could be translated to strongly hydrophobicity from hydrophilicity, and the slip effects on the nano-particles layer happened. The flow resistance could be reduced obviously, and the fluid velocity was enlarged obviously. A series of experiments were made to validate the feasibility to form the slip effects on the porous wall by nano-particle adsorption method. The results of displacement experiment show that the water-phase effective permeability could increase about 47 percent averagely. The Lattice Boltzmann Method was used to simulate the slippage length on the porous wall induced by nano-particle adsorption method.

Key words: hydrophobic nano-particle of SiO₂, reducing pressure and enhancing water injection mechanism, nano-particle adsorption method, rock pore, fluid flow, slippage effect, wettability, permeability, experimental study

中图分类号:

TE357

狄勤丰, 沈琛, 王掌洪, 顾春元, 施利毅, 方海平. 纳米吸附法降低岩石微孔道水流阻力的实验研究[J]. 石油学报, 2009, 30(1): 125-128.

DI Qinfeng, SHEN Chen, WANG Zhanghong, GU Chunyuan, SHI Liyi, FANG Haiping. Experimental research on drag reduction of flow in micro channels of rocks using nano-particle adsorption method[J]. ACTA PETROLEI SINICA, 2009, 30(1): 125-128.

[1]	陈义林, 秦勇, 张博, 杨天宇, 刘静, 王兰花, 洪勇. 制样粒径对不同变质程度煤孔隙结构的差异化影响[J]. 石油学报, 2023, 44(8): 1313-1332.
[2]	王敉邦, 杨胜来, 李帅, 王鸿博, 肖传敏. 高凝油油藏水—油—固多相渗流规律[J]. 石油学报, 2023, 44(7): 1129-1139.
[3]	王瀚, 苏玉亮, 王文东, 李冠群, 张琪. 基于格子Boltzmann方法的页岩纳米多孔介质流体流动模拟[J]. 石油学报, 2023, 44(3): 534-544.
[4]	朱秀川, 胡钦红, 蒙冕模, 张军建, 张涛, 尹娜, 孙小惠, 晁静, 杜玉山, 刘惠民. 页岩储层渗吸过程中水的微观分布及其气测渗透率动态响应特征[J]. 石油学报, 2022, 43(4): 533-547.
[5]	王千, 杨胜来, 拜杰, 赵卫, 李佳峻, 陈浩. CO₂驱油过程中孔喉结构对储层岩石物性变化的影响[J]. 石油学报, 2021, 42(5): 654-668,685.
[6]	王千, 杨胜来, 拜杰, 钱坤, 李佳峻. 非均质多层储层中CO₂驱替方式对驱油效果及储层伤害的影响[J]. 石油学报, 2020, 41(7): 875-884,902.
[7]	郭建春, 陶亮, 陈迟, 李鸣, 赵志红. 川南地区龙马溪组页岩混合润湿性评价新方法[J]. 石油学报, 2020, 41(2): 216-225.
[8]	王清辉, 冯进, 管耀, 石磊, 潘卫国, 周开金, 杨清, 宋伟. 基于动态资料的低孔低渗砂岩储层渗透率测井评价方法——以陆丰凹陷古近系为例[J]. 石油学报, 2019, 40(s1): 206-216.
[9]	李俊键, 成宝洋, 刘仁静, 孟凡乐, 刘洋, 高亚军, 马康, 姜汉桥. 基于数字岩心的孔隙尺度砂砾岩水敏微观机理[J]. 石油学报, 2019, 40(5): 594-603.
[10]	任福深, 方天成, 程晓泽, 常玉连. 粒子射流冲击下破岩应力分析与破岩区域[J]. 石油学报, 2018, 39(9): 1070-1080.
[11]	鲁雪松, 赵孟军, 刘可禹, 卓勤功, 范俊佳, 于志超, 公言杰. 库车前陆盆地深层高效致密砂岩气藏形成条件与机理[J]. 石油学报, 2018, 39(4): 365-378.
[12]	高树生, 刘华勋, 叶礼友, 胡志明, 安为国. 页岩气井全生命周期物理模拟实验及数值反演[J]. 石油学报, 2018, 39(4): 435-444.
[13]	胡钦红, 刘惠民, 黎茂稳, 李政, 杨锐, 张宇翔, 孙梦迪. 东营凹陷沙河街组页岩油储集层润湿性、孔隙连通性和流体—示踪剂运移[J]. 石油学报, 2018, 39(3): 278-289.
[14]	于晓聪, 杨进, 阚长宾, 胡昌蓬, 吴旭东, 许发宾, 张超, 李磊, 黄亮. 深水井筒环空圈闭压力单向控制机理[J]. 石油学报, 2018, 39(3): 335-340,364.
[15]	康永尚, 李喆, 王金, 孙良忠, 毛得雷, 孙晗森, 顾骄杨. 不同煤级区煤层气可动性和初始排水速度控制策略[J]. 石油学报, 2018, 39(10): 1162-1174.

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Experimental research on drag reduction of flow in micro channels of rocks using nano-particle adsorption method

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