油气开采过程中的多个工程作业环节都需要使用化学工作液,特别是在钻井过程、压裂过程以及调剖堵水过程中,为实现工作液的性能必须使用铅离子、铬离子、镉离子、汞离子等作为功能添加剂。随着开采过程的进行,重金属离子被不断带入高渗透性储层。它们将在高渗透地层中沿程吸附滞留、运移,随着时间的推移,重金属离子将由地层中迁移到地表或地下水体中,对动植物体造成潜在的危害。针对上述问题,本论文提出将氧化石墨用于油气开采过程中的化学堵水工艺环节显著降低重金属离子排出储层的思路,以减少地面水处理环节重金属离子的进料浓度。在此我们利用氧化石墨所具有的较高的比表面积和丰富的表面官能团,在油井堵水工艺中尽可能阻止重金属离子的对外运移。论文取得以下成果：(1)对传统Hummers法进行了改进：取消高温反应,让反应继续在35℃条件下进行,使反应更加安全。(2)在研究氧化石墨的横向尺寸随pH值的变化规律基础上,通过调节氧化石墨水溶液的pH值来实现对氧化石墨片层横向尺寸的调控,进而达到氧化石墨横向尺寸可控可选操作的目的。(3)通过对氧化石墨穿透曲线的研究,得出了氧化石墨在不同离子浓度条件下的zeta电位和平均粒径。由穿透曲线积分计算出氧化石墨在岩心中的保留率。根据以上结论,结合颗粒间相互作用的DLVO理论,详细探讨了氧化石墨在地层中与岩石颗粒以及重金属离子相互作用的机理。(4)通过氧化石墨对Cd(N03)2、Pb(NO3)2和K2Cr207三种溶液的静态吸附实验,利用原子吸收分光光度法对实验前后溶液的浓度进行了测定,并由公式计算出氧化石墨对这三种重金属离子的去除率,结合氧化石墨吸附重金属离子的机理对实验结果进行了探讨。为了模拟氧化石墨在化学堵水环节进入地层对滞留重金属离子的稳定作用,本文设计了吸附柱实验对重金属离子进行动态吸附以及氧化石墨在模拟地层条件下对重金属离子的吸附实验。由实验结果及分析可知,氧化石墨在吸附柱实验和模拟地层条件实验中对重金属离子具有较强的吸附性能,具备了一定的在地层中稳定重金属离子的能力。(5)采用岩心流动实验并设计了单个岩心实验和双岩心并联实验。测定了氧化石墨的阻力系数和残余阻力系数,研究了氧化石墨注入岩心后对不同渗透率岩心分流率的影响。结果表明氧化石墨能够优先进入高渗透岩心,降低高渗透层的渗透能力,能够显著降低高渗透层的出水量,具备一定的堵水性能。加上氧化石墨对重金属离子的高吸附能力,就有可能在化学堵水工艺环节利用氧化石墨来实现堵水和稳定重金属离子的这两个目的。