权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

Clarification of the mechanisms for enhanced oil recovery using the silica nanoparticle and visualization of the fluid behavior

阐明使用二氧化硅纳米颗粒提高石油采收率的机制以及流体行为的可视化

基本信息

批准号：
21K04959
负责人：
阿部一徳
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Akita University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

シリカナノ粒子を用いた石油増進回収法の濡れ性改質プロセスを評価するため、粒径の異なるアニオン性シリカナノ粒子（一次粒子径：約5nm、60nm）を用いて流体挙動を評価した。石灰岩コアを用いて、模擬貯留岩の水相にはNaCl水溶液（40,000ppm）、油相には重質原油または軽質原油を用いることで、初期濡れ性を油濡れ～中間濡れに調整した。まずシリカナノ粒子による油置換効果を確認するためにAmott試験および接触角測定を実施し、いずれの初期濡れ性の条件下でも強い水濡れ性への改質効果が認められた。ナノ粒子による濡れ性改質は、ナノ粒子がブラウン運動をしながら油-水-岩石間に侵入し、ナノ粒子の岩石表面への吸着、または分離圧により油が岩石から剥離することで生じる。今回既往研究を参考に、ナノ粒子濃度および粒子径等を変数とし分離圧を計算した。ナノ粒子濃度（1,000～10,000ppm）の増加と粒子径の減少に伴い分離圧が上昇し、Amott測定による濡れ性改質効果との相関も一部確認された。しかし、ナノ粒子水中の初期濃度との強い相関は認められず、今後は実際に油-水-岩石間に侵入した局所的な体積濃度を明確に評価する必要がある。また、シリカナノ粒子の岩石表面への吸着量や位置を、DLVO理論による全相互作用や電子顕微鏡による孔隙閉塞観察、X線光電子分光法による岩石表面における化学結合状態の評価等から確認した。一方で、分離圧や吸着が生じるプロセスは未だ不明瞭であり、濡れ性改質プロセスの解明に向けては油層内におけるナノ粒子や油水の更なる挙動解析が必要となる。最後に、石灰岩では、塩水圧入時に溶解反応が生じることから、水相中の高pHシフトや2価カチオン等の共存イオンの存在により、シリカナノ粒子の圧入性や岩石表面の吸着性への影響が想定されたが、ナノ粒子の吸着や凝集等による著しい孔隙閉塞は確認されていない。

The particle size and particle size of the modified oil particles (primary particle diameter: about 5nm, 60nm) are evaluated by the fluid dynamics evaluation method. Limestone water phase, simulated reservoir rock water phase, NaCl aqueous solution (40,000 ppm), oil phase, heavy crude oil water phase, initial phase, oil phase, intermediate phase Amott test and contact angle measurement were carried out under conditions of initial moisture resistance. The particles are modified by moisture, and the particles move in the oil-water-rock interface. The particles are adsorbed on the rock surface and separated from the oil and rock. In this paper, the particle concentration and particle diameter are calculated for reference. The increase in particle concentration (1,000~ 10,000 ppm) and the decrease in particle size were accompanied by an increase in separation pressure and a partial confirmation of the effect of moisture modification by Amott measurement. The initial concentration of particles in water is strongly correlated, and it is necessary to clearly evaluate the volume concentration of particles in the oil-water-rock interface in the future. The adsorption amount and position of the particles on the rock surface, the total interaction of the DLVO theory, the observation of the pore structure by electron microscopy, and the evaluation of the chemical bonding state on the rock surface by X-ray photoelectron spectroscopy were confirmed. In one aspect, it is necessary to analyze the dynamic behavior of particles and oil water in the oil layer by separating pressure and adsorption from each other. Finally, the existence of blue shift factors such as high pH 2 in aqueous phase and the influence of particle pressure and adsorption on the surface of limestone under water pressure are confirmed.