稠油注蒸汽用低温可膨胀石墨体系制备及封窜机理研究
稠油油藏注蒸汽开发中经常发生蒸汽窜流现象，由于近井地带温度高，注汽强度大，冲刷严重等问题，常规近井封窜体系存在作用时间短、稳定性较差、注入运移能力差等缺点，封窜能力有限。本文针对此难题，研发了一种新型的适用于近井封窜的低温可膨胀石墨体系，从体系的合成设计、性质表征、封窜适应性以及封窜机理等方面展开研究。 优选了用于制备低温可膨胀石墨的氧化剂、插层剂，建立了多元氧化插层合成低温可膨胀石墨的新方法。通过正交实验和单因素考察，优化了可膨胀石墨的合成配方，同时优化了主要的合成条件。利用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜对可膨胀石墨进行了结构表征。对比不同剪切设备，优选了合适的石墨粒度控制方法。研究了水量、膨胀温度对石墨膨胀性的影响，揭示了低温可膨胀特征，并考察了可膨胀石墨的热稳定性和耐盐能力。通过室内物理模拟研究，对体系的封窜适应性进行了评价。在上述研究基础上，揭示了低温可膨胀石墨体系的封窜机理。 研究结果表明，可膨胀石墨的最佳合成配方为鳞片石墨：双氧水：CL-1插层剂：MX-1氧化剂：冰乙酸=1:2:6:0.5:1。最佳合成条件包括鳞片石墨目数为50目，氧化插层阶段反应时间为30min，氧化插层、强化插层阶段反应温度为50℃。红外光谱证实CL-1插层剂和冰乙酸成功进入石墨碳层间。在氧化插层、膨胀过程中，石墨结晶度下降，颗粒由片状变为块状，膨胀主要发生在石墨片的法向上。使用超微粉碎机控制可膨胀石墨粒度，粒径最低降到十几微米。可膨胀石墨在300℃热水环境中膨胀倍数5.7-8.5倍，起始膨胀温度为150℃，表现良好的低温可膨胀特征。可膨胀石墨耐温300℃，耐盐25×104mg·L-1。实验表明封窜体系的注入性能、窜流封堵能力良好，可抵抗持续的水流、蒸汽流冲刷，剖面调整效果好，采收率增值达24.13%。鳞片石墨经过层边缘氧化、层间静电排斥打开、插层剂进入层间的过程形成可膨胀石墨。低温可膨胀石墨封窜体系具有“堵高不堵低”的选择性封窜作用，优先进入窜流通道，依靠颗粒直接封堵、架桥封堵以及膨胀效应实现高效封窜。
稠油油藏;蒸汽窜流;低温可膨胀石墨;封窜适应性
中国石油大学(华东)
硕士
油气田开发工程
戴彩丽
2020
中文
TE39
2022-09-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）