任坤峰，舒福昌，林科雄，羅 剛

（1. 長江大學化學與環(huán)境工程學院，湖北荊州 434023；2. 荊州市漢科新技術(shù)研究所，湖北荊州 434000）

海上油田注水井復合納米降壓增注技術(shù)研究

任坤峰1,2，舒福昌1，林科雄2，羅 剛2

（1. 長江大學化學與環(huán)境工程學院，湖北荊州 434023；2. 荊州市漢科新技術(shù)研究所，湖北荊州 434000）

為解決海上油田注水井壓力升高過快，欠注現(xiàn)象嚴重的問題，在室內(nèi)復配了一種適合于海上油田注水井的復合納米降壓增注物料體系。進而評價了該體系的穩(wěn)定性、界面活性、防膨性能、改變巖石潤濕性能以及降低微粒運移傷害能力，還通過巖心驅(qū)替實驗評價了其降壓增注效果。結(jié)果表明，該復合納米降壓增注體系具有良好的穩(wěn)定性和界面性能，在儲層溫度下放置50 d后界面張力仍然可以穩(wěn)定在10-2mN/m的數(shù)量級。體系對巖心粉末的防膨率可以達到96.7%，并且可以有效改變巖石表面潤濕性。使用該復合納米降壓增注物料處理后的驅(qū)替液顆粒總數(shù)以及粒徑中值都明顯降低，說明其具有較好的降低微粒運移堵塞的可能性。巖心驅(qū)替實驗結(jié)果表明，經(jīng)增注措施處理以后壓力降低率均可以達到35%以上，可見復合納米降壓增注物料體系具有明顯的減阻效果，能夠滿足海上油田注水井長期降壓增注的需要。

注水井；納米材料；表面活性劑；降壓增注

海上某油田注水井在注水過程中由于注入水水質(zhì)較差、儲層敏感性等原因，導致大多數(shù)注水井注水壓力上升過快，普遍存在注水困難的現(xiàn)象[1]。分析海上油田注水井儲層特征以及注入水水質(zhì)等因素，找出注水井壓力升高以及欠注的主要原因。儲層黏土礦物質(zhì)量分數(shù)平均為18.5% ～ 22.6%，成份多為蒙脫石、伊利石和高嶺石，黏土礦物含量較高在注水過程中易導致水敏性堵塞以及出砂或微粒運移傷害。注水層位屬于中高孔、中低滲儲層，現(xiàn)場注入水水質(zhì)較差，懸浮物含量以及含油量均超標，易導致地層堵塞。注水井投注以來采取過數(shù)次酸化解堵增注措施，酸化后有一定的效果，但是吸水能力下降很快，酸化有效期較短[2-3]。所以，如何解決海上油田降壓增注的技術(shù)問題以及延長注水井注水有效期成為當前研究的重要課題。

和中鐵總公司成立公司我認為順豐除了業(yè)務的需要，也有政治上的考量，包括軍民融合等，這符合國家的戰(zhàn)略方向，說明王衛(wèi)在政治上的成熟。

納米聚硅材料是一種新型的注水增注劑，是在油田開發(fā)中對納米技術(shù)應用的一次重要試驗。其主要成分為二氧化硅的化學改性產(chǎn)品，是一種無毒、無味、無污染的無機非金屬材料。該材料在油田注水開發(fā)中具有廣泛的應用前景[4]。其使用流程與作用機理是：伴隨著注水過程向地層中注入一定量的納米聚硅材料，這些材料的活性成分將吸附在巖石孔隙內(nèi)表面，會驅(qū)逐地層孔隙內(nèi)的水膜，從而使水膜變薄，增大地層中孔隙、喉道的有效體積，也就降低注入水的流動阻力。并且由于其具有較強的憎水性能，也即隔開了地層巖石與水的接觸，因此可以有效防止黏土顆粒膨脹、運移[5]。納米活性成分還具有較強的耐沖刷能力，從而可以長期地降低注水壓力，最終達到長期有效地降壓增注的目的。

本文針對海上油田注水井注水過程中壓力升高過快、經(jīng)酸化解堵后所維持的有效期短等問題，依據(jù)功能需求來復配了一種適合于海上油田注水井的復合納米降壓增注物料體系，在室內(nèi)評價了該降壓增注體系的性能，為現(xiàn)場應用提供參考。

第一，跟生產(chǎn)條件相聯(lián)系，明確施肥量。在近些年來，各地有效開展測土配方施肥項目，深入研究小麥測土配方技術(shù)，掌握了在不同生態(tài)條件下小麥的施肥規(guī)律、供肥性能和肥料效應等參數(shù)，應按照不同的環(huán)境和條件，科學測量施肥量。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

試劑：納米聚硅粉末，復配表面活性劑，助分散劑，NH4Cl，模擬地層水（礦化度為20 542 mg/L），儲層脫氣原油，中性煤油，儲層天然巖心。

儀器：燒杯，離心管，水浴鍋，磁力攪拌裝置，電子天平，真空干燥箱，JZ-200系列自動界面張力儀，RC-2100型電阻法顆粒計數(shù)器，HARKESPCA視頻接觸角測定儀，80-2型電動離心機，巖心浸沒飽和實驗裝置，巖心流體驅(qū)替實驗裝置。

1.2 復合納米降壓增注體系的制備

在室溫下往99 mL蒸餾水中加入一定質(zhì)量的復配表面活性劑和助分散劑，攪拌使其完全溶解后將溫度升高至60 ℃，再加入1.0 g的納米聚硅粉末，放在60 ℃水浴中使用磁力攪拌裝置攪拌著反應1 h，然后繼續(xù)升高溫度至90 ℃并且經(jīng)歷3 h恒溫，得到清澈透明的復合納米降壓增注物料體系，納米聚硅材料的有效質(zhì)量分數(shù)約為1%。

1.3 性能評價實驗方法

④牧羊有限公司結(jié)合前期研究成果和實踐生產(chǎn)結(jié)果后，對現(xiàn)有的五軸組合調(diào)質(zhì)器進行了升級和改進，RHP3600型高剪切調(diào)質(zhì)器，保證了調(diào)質(zhì)器中物料的淀粉糊化度，從而進一步提高了膨化料的產(chǎn)品品質(zhì)。

1.3.1 體系穩(wěn)定性及表面/界面張力實驗

將制備的復合納米降壓增注體系，在儲層溫度（60 ℃）條件下放置不同天數(shù)后，觀察溶液是否澄清，判斷體系的穩(wěn)定性。并使用JZ-200系列自動界面張力儀測定放置不同時間后的表面張力以及與中性煤油之間的界面張力，評價體系的界面性能。

1.3.3 改變巖石潤濕性實驗

將研磨粉碎的天然巖心粉末加入到制備好的復合納米降壓增注溶液中，再將混合溶液置于離心管中，在60 ℃下靜置2 h，然后放入離心機中分離15 min（轉(zhuǎn)速1 500 r/min），記錄巖心粉末膨脹體積V1；由煤油和蒸餾水分別代替復合納米降壓增注溶液再重復上述步驟，分別測定巖心粉末在水中的膨脹體積V2和在煤油中的膨脹體積V0；采用B = ( V2- V1）/（V2- V0）×100%來計算防膨率。

1.3.2 防膨性能評價實驗

先將洗油烘干的塊狀儲層天然巖心切片浸沒于模擬地層水中飽和，然后將巖心切片懸掛于復合納米降壓增注溶液中（容器放在恒溫60 ℃的水浴鍋中）浸泡24 h，浸泡過程中要保持巖心切片垂直。此后，取出巖心切片用水沖刷一定時間后烘干，再用接觸角測定儀測量水滴在其表面上的接觸角。為了進行“空白對比”，將另一塊巖心切片只用模擬地層水浸沒飽和，并且烘干，也測量水滴在這塊未經(jīng)復合納米降壓增注溶液處理的巖心上的接觸角，從而判斷潤濕性的變化。

（3）使用RC-2100型電阻法顆粒計數(shù)器測定以上兩次接收的驅(qū)替液，分析復合納米降壓增注體系處理前后驅(qū)替液的顆粒分布情況。

1.3.4 降低微粒運移傷害實驗

（1）選取天然巖心經(jīng)洗油后先以模擬地層水浸沒、飽和，接著使用地層水在60 ℃下以0.5 mL / min的流速進行巖心流體驅(qū)替，接收一定量驅(qū)替液待用。

更重要的是，人工智能擁有獨特的非人能力，這使得人工智能和人類工作者之間的區(qū)別不僅僅是程度上的差異。人工智能所具有的兩種特別重要的非人能力是連通性和可更新性。

（2）再注入2倍于巖心孔隙體積的復合納米降壓增注體系后在60 ℃下老化巖心24 h，使用地層水以相同的流速繼續(xù)驅(qū)替巖心，接收與步驟（1）相同體積的驅(qū)替液待用。

我在那個晚上極其無聊，我先去找沈天祥，沈天祥的母親說他中午出門以后一直沒有回來，我又去找王飛，王飛躺在床上面紅耳赤，他被四十度的高熱燒得頭昏腦脹。最后我去了陳力慶的家，陳力慶正拍著桌子在和他父親吵架，我的腳都沒有跨進陳力慶的家門，我不愿意把自己卷進別人的爭吵之中，尤其是父子之間的爭吵。

3.合作型智能交通是系統(tǒng)發(fā)展的新熱點。城市交通是由人、車、路和環(huán)境四要素集合而成的系統(tǒng)。從系統(tǒng)的角度而言，各個要素之間協(xié)同發(fā)展，各個系統(tǒng)界面之間友好互通是系統(tǒng)有效運作的關(guān)鍵。美國和日本等發(fā)達國家2009年便提出了 “合作系統(tǒng) （Cooperative System in the Field of ITS）”的觀點，并開始了合作型智能交通的開發(fā)工作。我國提出的“車聯(lián)網(wǎng)”概念也是合作型智能交通理念的體現(xiàn)?？v觀國內(nèi)外智能交通管理系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，將新一代信息技術(shù)應用于人、車、路和環(huán)境的系統(tǒng)界面互聯(lián)中，實現(xiàn)更加智能化、安全化、高效化、經(jīng)濟化以及綠色的合作型交通管理系統(tǒng)是未來發(fā)展的新熱點。

2.2 防膨性評價實驗結(jié)果

2.3 改變巖石潤濕性實驗結(jié)果

要為一張普通肖像照增添一些藝術(shù)感，只需用Photoshop合成兩張照片，就可以輕松地創(chuàng)作出花卉重曝人像作品?？靵碓囋嚢?！

（2）將巖心裝入巖心夾持器中，加環(huán)壓至3.0 MPa，啟動平流泵，使用0.5 mL/min的流速驅(qū)替模擬地層水至壓力穩(wěn)定，記錄該穩(wěn)定壓力。

（3）注入1倍于巖心總孔隙體積的2.5% NH4C1溶液。

（4）再注入2倍于巖心孔隙體積的復合納米降壓增注溶液，記錄壓力變化情況，在60 ℃下靜置24 h。

（5）繼續(xù)以相同的流速使用模擬地層水驅(qū)替，記錄驅(qū)替不同孔隙體積所對應的壓力變化情況，直至壓力穩(wěn)定，評價復合納米降壓增注體系的降壓增注效果。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 體系穩(wěn)定性及表面/界面張力實驗結(jié)果

按1.3.1所述的實驗方法，測定復合納米降壓增注體系在60 ℃下放置不同天數(shù)后的穩(wěn)定性以及表面/界面張力，實驗結(jié)果見表1。

表1 體系穩(wěn)定性與界面性能評價結(jié)果

由表1可知，復合納米降壓增注物料體系在60 ℃下放置50 d后仍具有較好的穩(wěn)定性，界面張力穩(wěn)定在10-2mN/m數(shù)量級，說明復合納米降壓增注物料體系具有較好的穩(wěn)定性以及界面性能。

1.3.5 巖心驅(qū)替降壓增注實驗

在改革開放大潮中推動新型工業(yè)化實現(xiàn)新跨越…………………………………………… 中共工業(yè)和信息化部黨組（10.4）

按照1.3.2所述的實驗步驟，測得所制備的復合納米降壓增注物料體系的防膨率可以達到96.7%，說明該體系在注入地層中后，能夠有效防止黏土顆粒的膨脹，防止水敏現(xiàn)象的發(fā)生，進而降低注水壓力。

（1）將油藏的巖心洗油烘干，稱其干重；抽真空后以模擬地層水浸沒、飽和，稱其濕重，計算巖心的孔隙體積和孔隙度。

計算傳播科學、社交媒體和大數(shù)據(jù)正在重塑人際傳播乃至整個社會。人際傳播數(shù)據(jù)量級和維度的迭代持續(xù)更新著信息連接、暴露呈現(xiàn)、社會影響的現(xiàn)有規(guī)范。[2]短視頻看上去呈現(xiàn)的是內(nèi)容，但內(nèi)容的展現(xiàn)越來越和新技術(shù)捆綁在一起。短視頻是增強現(xiàn)實的重要應用領域，未來更依賴于大數(shù)據(jù)、人工智能和增強現(xiàn)實等技術(shù)實現(xiàn)濾鏡算法、交互算法的迭代。未來已來的呼聲一浪高過一浪，如果說未來十年是短視頻的時代，那么十年之后等待人類的必將是更令人意想不到的AR、VR、MR、CR混合的媒介形式?？h級融媒體的短視頻建設只是一個起點，未來值得擁抱的還有更加緊密的連接形態(tài)。

按1.3.3所述的實驗步驟，測定水滴在復合納米降壓增注物料體系處理前后巖心切片上的接觸角，測定結(jié)果見表2。

由表5可以看出，第1期CPI對自身變動的貢獻率為51.6%，至第11期之后趨于平穩(wěn)，穩(wěn)定在40.6%左右；第1期農(nóng)產(chǎn)品價格對CPI的變動貢獻率為48.4%，在第11期趨于平穩(wěn)，穩(wěn)定在59.4%左右。

表2 改變巖石潤濕性實驗結(jié)果

由表2實驗結(jié)果可知，只是以模擬地層水飽和的巖心切片，水滴接觸角為37.8°，而經(jīng)過復合納米降壓增注液處理后的巖心切片，納米聚硅材料將吸附在巖心切片的表面，使巖心表面呈現(xiàn)出明顯的疏水性，水滴接觸角變?yōu)?27.6°。說明該復合納米降壓增注體系具有較好的潤濕反轉(zhuǎn)能力。

2.4 降低微粒運移傷害實驗結(jié)果

按1.3.4所述的實驗方法，測定復合納米降壓增注物料體系處理前后驅(qū)替液的顆粒分布情況，實驗結(jié)果見圖1和圖2。

由圖1和圖2可以看出，注入復合納米降壓增注物料體系處理后的驅(qū)替液顆?？倲?shù)從49 283降低至28 364，粒徑中值D50從5.76 μm降低至1.14 μm，兩項數(shù)值都有明顯降低，這說明復合納米降壓增注液注入巖心孔隙中以后，納米顆粒吸附在巖石孔隙表面，減小巖石與水相的接觸面積，進而降低水流對巖石顆粒的沖刷作用力，也就降低了出砂和微粒運移傷害的可能。

2.5 降壓增注巖心驅(qū)替實驗結(jié)果

按1.3.5所述的實驗方法，測定復合納米降壓增注物料體系對巖心降壓增注的效果，實驗結(jié)果見表3。

圖1 以模擬地層水驅(qū)替時驅(qū)替液中粒度分布圖

圖2 經(jīng)復合納米降壓增注液處理后驅(qū)替液中粒度分布圖

表3 巖心驅(qū)替降壓增注實驗結(jié)果

從以上實驗結(jié)果可以看出，在復合納米降壓增注物料體系注入以后，四塊天然巖心的壓力降低率均可以達到35%以上，可見復合納米降壓增注體系具有明顯的減阻效果。繼續(xù)驅(qū)替至100倍量，注入壓力基本維持在增注后穩(wěn)定時的壓力值，說明納米活性成分吸附在巖心孔隙表面后，具有較強的耐沖刷能力，能夠較長時間的降低注水壓力，可以滿足海上油田注水井長期降壓增注的需求。

3 結(jié)論

（1）依據(jù)功能需求復配完成了一種適合于海上油田注水井的復合納米降壓增注物料體系，通過室內(nèi)實驗評價了該體系的穩(wěn)定性、界面性能、防膨性能、改變巖石潤濕性能以及降低微粒運移傷害能力，并且也由巖心驅(qū)替實驗評價了體系的降壓增注效果。

步驟3：在連續(xù)虛擬陣列流型的基礎上，根據(jù)式(17)～(21)進行空域平滑，得到虛擬陣列的接收信號協(xié)方差矩陣；

（2）實驗結(jié)果表明，復合納米降壓增注物料體系具有良好的穩(wěn)定性和界面性能，在儲層溫度下放置50 d后界面張力可以穩(wěn)定在10-2mN/m的數(shù)量級。該體系對巖心粉末的防膨率可以達到96.7%，并且可以有效改變巖石表面潤濕性。使用復合納米降壓增注物料處理后的驅(qū)替液顆?？倲?shù)以及粒徑中值都明顯降低，說明其較好地降低了儲層中微粒運移、堵塞的可能性。

（3）四塊巖心的驅(qū)替實驗結(jié)果表明，經(jīng)以上增注措施處理以后壓力降低率均可以達到35%以上，繼續(xù)驅(qū)替至100倍量，注入壓力仍然維持在增注后穩(wěn)定時的壓力值，可見復合納米降壓增注物料體系具有明顯的減阻效果，可以達到海上油田注水井長期降壓增注的目的。

[1]鄭強. 低滲及稠油油藏水井表面活性劑降壓增注技術(shù)研究與應用[J]. 石油化工應用， 2012， 31（7）： 14-17.

[2]彭雪飛， 馮浦涌， 黃雷， 等. 海上高溫低滲油田酸化技術(shù)應用研究[J]. 海洋石油， 2008， 28（2）： 73-76.

[3]顧燕凌， 向蓉， 何志英. 西峰油田酸化增產(chǎn)技術(shù)研究與應用[J].海洋石油， 2009， 29（4）： 65-68.

[4]柯?lián)P船， 魏光耀. 納米材料在石油天然氣田開發(fā)中的應用進展[J]. 油田化學， 2008， 25（2）： 189-192.

[5]張德華. 聚硅納米增注技術(shù)在純梁油區(qū)低滲透油田的應用[J].內(nèi)蒙古石油化工， 2013（10）： 100-101.

Study on the Technology of Composite Nano Depressurization and Augmented Injection for Water Injection Well in Offshore Oil Field

REN Kunfeng1,2, SHU Fuchang1, LIN Kexiong2, LUO Gang2
（1. College of Chemistry and Environmental Engineering, Yangtze University, Hubei Jingzhou 434023, China；2. Jingzhou Hanc New-Tec Research Institute, Hubei Jingzhou 434000, China）

In order to solve the rapid increase of pressure and under injection of water injection wells in offshore oilfield, a composite nano depressurization and augmented injection system for water injection well in offshore oilfield was developed. The stability, interfacial activity, anti-swelling property, change of the rock wettability, and the ability to reduce the migration and damage of the particles were evaluated. Meanwhile, the effect of depressurization and augmented injection was demonstrated by the displacement experiment. The results show that the composite nano depressurization and augmented injection has a good stability and interfacial property, and the interfacial tension can be stabilized at 10-2mN/m when placed under the simulated reservoir temperature for 50 days. The anti-swelling rate of core powder can reach 96.7%, which can effectively change the surface wettability of rock. The total number of the particles and the median diameter of the flooding particles were significantly decreased after treating by the system, it means the possibility of blockage caused by particle migration can be reduced to some extent. Core flooding experiments showed that the depressurization rate reaches more than 35% after taking the augmented injection measure. It can be concluded that the drag reducing effect of the composite nano depressurization and augmented injection system is obvious, and can meet the needs of longterm depressurization and augmented injection of water injection wells in offshore oilfield.

Water injection well; nanometer material; surfactant; depressurization and augmented injection

TE357.6

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2016.04.061

1008-2336（2016）04-0061-04

2016-05-09；改回日期：2016-05-26

任坤峰，男，1986年生，碩士，工程師，一直從事油田化學研究工作。

E-mail：476557367@qq.com。