Page 207 - 《精细化工》2022年第10期

第 39 卷第 10 期 精 细 化 工 Vol.39, No.10
2022 年 10 月 FINE CHEMICALS Oct. 2022

油田化学品与油品添加剂
新型纳米活性流体协同改变油湿性

砂岩表面润湿性的机理

2
1
1
王 松 1,3 ，侯宝峰 1,2,3* ，张富民 1,3 ，范海明 ，蔡 丰 ，张佳瑶
〔1. 长江大学 石油工程学院，湖北 武汉 430100；2. 中国石油大学（华东） 山东省油田化学重点实验
室，山东 青岛 266580；3. 长江大学 油气钻采工程湖北省重点实验室，湖北 武汉 430100〕

摘要：以带正电荷的纳米 CaCO 3 和阳-非离子双子表面活性剂为原料，制备了一种纳米活性流体。通过 Zeta 电
位、FTIR、石英晶体微天平（QCM）、接触角测量和自发渗吸实验研究了纳米活性流体中纳米 CaCO 3 和阳-非离
子双子表面活性剂协同改变油湿性砂岩表面润湿性的机理。结果表明，纳米活性流体处理后的油湿性砂岩表面
原油的羧基红外吸收峰强度比阳-非离子双子表面活性剂处理后的更低；当阳-非离子双子表面活性剂质量分数
>0.003%时，纳米活性流体中的纳米 CaCO 3 促进了阳-非离子双子表面活性剂和原油羧基离子对的形成和解吸附
过程，使纳米活性流体处理过的砂岩表面共振频率变化量（Δf）比阳-非离子双子表面活性剂处理过的更小。纳
米活性流体改变油湿性砂岩表面润湿性的效果比单一阳-非离子双子表面活性剂和碳酸钙纳米颗粒效果更好，纳
米活性流体中的两种组分起到协同效应。
关键词：纳米活性流体；油湿性砂岩；协同机理；润湿性调控；油田化学品
中图分类号：TE357 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 10-2141-09

Mechanism of synergistical change of surface wettability

of oil-wet sandstone by novel nano-active fluid

1,3
1,3
WANG Song , HOU Baofeng 1,2,3* , ZHANG Fumin ,
1
2
1
FAN Haiming , CAI Feng , ZHANG Jiayao
（1. School of Petroleum Engineering, Yangtze University, Wuhan 430100, Hubei, China; 2. Shandong Key Laboratory
of Oilfield Chemistry, China University of Petroleum, Qingdao 266580, Shandong, China; 3. Hubei Key Laboratory of
Drilling and Production Engineering for Oil and Gas, Yangtze University, Wuhan 430100, Hubei, China）
Abstract: A novel nano-active fluid was prepared from positively charged nano CaCO 3 and cationic-
nonionic Gemini surfactant. Then the synergistic mechanism of nano CaCO 3 and cationic-nonionic gemini
surfactant modification on surface wettability alteration of oil-wet sandstone was investigated by Zeta
potential, FTIR, quartz crystal microbalance (QCM), contact angle measurement and spontaneous imbibition
analysis. The FTIR spectra showed that the absorption peak intensity of carbonyl group in crude oil on the
surface of sandstone treated with nano-active fluid was lower than that treated with only cationic-nonionic
Gemini surfactant. Moreover, when the mass fraction of cationic-nonionic Gemini surfactant was greater
than 0.003% in the obtained nano-active fluid, nano CaCO 3 enhanced the formation and desorption of ion pairs
between cationic- nonionic Gemini surfactant and carbonyl group in crude oil, resulting in a smaller
resonance frequency change (Δf) of sandstone surface treated with nano-active fluid in comparison to that
treated with cationic nonionic Gemini surfactant. It was also found that, compared with single cationic-
nonionic Gemini surfactant or nano CaCO 3 , nano-active fluid containing both was more effective in altering

收稿日期：2022-01-06; 定用日期：2022-06-06; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220019
基金项目：国家自然科学基金（51704036）；山东省油田化学重点实验室开放基金和中央高校基本科研业务费专项资金资助项目
（19CX05006A）；长江大学第十四批大学生创新创业训练计划项目（2021004）；长江大学第十三批大学生创新创业训练计划项目
（2020271）
作者简介：王 松（1999—），男，硕士生，E-mail：2112458997@qq.com。联系人：侯宝峰（1986—），男，副教授，E-mail：
hbf370283@163.com。