【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油田化学，具体涉及一种压裂液性能及驱油效果的研究方法和应用。
技术介绍
1、低渗透油藏在全球能源供应中发挥着重要作用，发展提高低渗透油藏采收率的新技术是国内外采油工程领域关注的焦点。
2、可用于提高石油采收率的技术包括低张力泡沫驱油和co2/n2注入等，但上述技术在实际工程应用中均存在着驱油效率较低、药剂添加量大的问题。近年来，由于纳米流体可以有效降低油水界面的界面张力、提高油层岩石的润湿性及岩芯孔道对油滴的粘滞阻力，因此纳米驱油被认为是可提高石油采收率的主要技术之一，受到国内外学者的广泛关注。目前，常用的纳米颗粒主要包括al2o3、tio2、zro2和sio2。其中，sio2因其成本较低且具有强亲水性，在纳米驱油领域中得到了广泛应用。因此，开发具有高驱油效率的sio2纳米颗粒已成为提高驱油性能的关键。
3、然而，对sio2纳米流体驱油机理的研究还存在着不足。首先，压裂液本身是一种混合物，驱油应用环境也很复杂，要对微观的性能及驱油效果机理进行研究，存在一定的困难；此外，sio2纳米流体与油水相以及岩石表层之间的作用关系复杂多样；最后，由于实验设备的条件限制，很难对压裂液性能进行分子层面的研究。因此对压裂液的性能及驱油效果进行微观层面的机理研究，对改性纳米流体的研制具有重要意义，可以很大程度的降低研制成本。但目前的研究仅基于实验结果对sio2纳米流体驱替石油的微观界面过程进行推测，并没有准确的在微观层面的压裂液性能及驱油效果的机理分子模拟研究方法。特别是基于分子动力学理论，对sio2纳米流体在
4、因此，通过模拟sio2纳米流体的驱替过程，揭示驱替过程中的界面行为，对于构建完整的sio2纳米流体驱替技术体系以及开发新的sio2纳米流体均具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种压裂液性能及驱油效果的研究方法和应用，本专利技术针对基于分子动力学(molecular dynamics，md)模拟方法研究了纯水溶液以及sio2纳米流体从岩石表面驱替石油的动力学过程。通过计算不同驱替条件下石油烃分子与岩石表面的吸附能，进一步揭示sio2纳米流体在石油驱替中的作用。本研究有助于深入了解sio2纳米流体在岩层表面驱油的微界面过程，为使用疏水sio2纳米流体提高低渗透油藏采收率提供了理论依据。
2、本专利技术的目的之一是提供一种压裂液性能及驱油效果的研究方法，所述压裂液中含有sio2纳米流体；包括步骤：
3、s1.分别建立油分子在岩层表面的吸附结构模型、sio2纳米流体分子在岩层表面的吸附结构模型；
4、s2.运用计算模拟的方法，通过界面作用数据得到纳米流体分子在岩层表面的吸附能参数；
5、s3.通过对所得的吸附能参数进行计算，分别得到sio2纳米流体分子对岩层表面的吸附能、油分子对岩层表面的吸附能，通过分析，评判压裂液的驱油效果：
6、若sio2纳米流体分子对岩层表面的吸附能值越高于油分子对岩层表面的吸附能，则sio2纳米流体分子越易将油分子从岩层表面替换掉，驱油效果越好。
7、在本专利技术一种优选的实施方式中，s1中，油分子在岩层表面的吸附结构模型和sio2纳米流体分子在岩层表面的吸附结构模型的建立方法包括：
8、利用materialsstudio软件中的amorphouscell和forcite模块分别建立油分子模型、sio2纳米流体分子模型、岩层表面分子模型，将油分子模型或者sio2纳米流体分子模型放置在岩层表面分子模型上，得到对应的吸附结构模型。
9、在本专利技术一种优选的实施方式中，岩层表面分子模型的建立方法包括：
10、建立α-sio2晶体四面体原子晶态结构晶胞，对晶胞切割得到a-sio2(010)面，再建立含有多个α-sio2(010)面的超晶胞；
11、优选地，超晶胞中的非表面层原子固定，而表层硅原子在结构优化计算中位置可变。
12、在本专利技术一种优选的实施方式中，s2中，运用计算模拟的步骤包括：
13、采用原子水平模拟研究的凝聚态优化的分子力场描述原子间的相互作用，并用ewald法计算静电相互作用，优选在截断距离范围为内计算范德华相互作用力，得到对应的吸附能参数。
14、在本专利技术一种优选的实施方式中，s3中的计算公式为：ead(sio2-m)＝et(sio2-m)-et(sio2)-et(m)，其中ead(sio2-m)代表油分子或sio2纳米流体分子对sio2岩层表面的吸附能；et(sio2-m)代表sio2吸附m后体系的总能量；et(sio2)代表吸附m分子之前完美sio2超胞的总能；et(m)代表吸附之前m分子的总能；其中m为油分子或sio2纳米流体分子。
15、在本专利技术一种优选的实施方式中，还包括对含有sio2纳米流体的压裂液的综合机理进行分子力学和/或吸附动力学研究；优选地，包括利用materialsstudio软件中的amorphouscell和forcite模块进行分子力学和/或动力学模拟。
16、在本专利技术一种优选的实施方式中，进行分子动力学模拟的步骤包括：
17、首先建立周期格子，使得周期格子的z轴垂直于sio2表面作为的岩石表面，将油分子模型放置在岩石表面，进行分子动力学模拟，优选在298-373k下模拟2-10ns，得到覆盖着石油分子的岩石表面模型；
18、再分别将多个水分子模型、多个水分子模型和多个sio2纳米流体分子模型对应分别加入到具有覆盖着石油分子的岩石表面模型的周期格子中，对应得到不同驱替情况下的驱替系统模型；
19、采用nvt正则系综分别对驱替系统模型进行分子动力学模拟，定期采集岩石表面水膜的形成情况和/或油水相的状态。
20、在本专利技术一种优选的实施方式中，进行分子动力学模拟的条件包括：
21、采用andersen恒温器将系统温度控制在298-373k，采用nvt正则系综进行md模拟，并且每个驱替系统模型的md模拟的时间不少于2000ps，优选md模拟的时间步长为1-5fs，每1-10ps采集一次数据，观察岩石表面水膜的形成情况和/或油水相的状态：
22、当岩石表面形成的水膜越完整致密，则驱油效果越好；优选地，
23、在岩石表面形成的水膜完整致密的情况下，油水相分离程度越明显，则驱油效果越好。
24、在本专利技术一种优选的实施方式中，在含有sio2纳米流体分子模型的驱替系统模型中，所述周期格子中sio2纳米流体分子模型、水分子模型和油分子模型的数量比n(水):n(油分子):n(sio2纳米流体分子)为(500-2500)：(10-200)：(5-50)。
25、在本专利技术一种优选的实施方式中，进行分子力学研究的步骤包括：
26、建立水-油-岩石表面或者sio2纳米流体-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种压裂液性能及驱油效果的研究方法，所述压裂液中含有SiO2纳米流体；包括步骤：
2.根据权利要求1所述的研究方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的研究方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的研究方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的研究方法，其特征在于：
6.根据权利要求1-5之一所述的研究方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的研究方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的研究方法，其特征在于：
9.根据权利要求7所述的研究方法，其特征在于：
10.根据权利要求6所述的研究方法，其特征在于：
11.根据权利要求1-10之一所述的研究方法，其特征在于：
12.权利要求1-11之一所述的压裂液性能及驱油效果的研究方法在筛选驱油用SiO2纳米流体或者压裂液配比中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种压裂液性能及驱油效果的研究方法，所述压裂液中含有sio2纳米流体；包括步骤：
2.根据权利要求1所述的研究方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的研究方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的研究方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的研究方法，其特征在于：
6.根据权利要求1-5之一所述的研究方法，其特征在于：
7.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄静，姚奕明，王海涛，高元，沈子齐，魏娟明，刘学鹏，刘芳慧，陈晨，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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