Page 208 - 《精细化工》2022年第10期

·2142· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

surface wettability of oil-wet sandstone, demonstrating that the two components in nano-active fluid had
synergistic effect.
Key words: nano-active fluid; oil-wet sandstone; synergistic mechanisms; wettability regulation; oil field
chemicals

随着油田开发逐渐进入后期，许多科研工作者 采用多种宏观和微观手段 [22-23] 对纳米活性流体中
通过物理和化学的方法来提高石油采收率 [1-2] 。石油 CaCO 3 纳米颗粒和阳-非离子双子表面活性剂协同
采收率主要由波及系数与洗油效率决定，而改变润 改变油湿性砂岩表面润湿性的机理进行了研究，通
湿性是提高洗油效率的重要方法之一 [3-4] 。油藏岩石 过 Zeta 电位、FTIR、接触角和自发渗吸等实验 [24-25]
润湿性对油/水相对渗透率、毛细管压力产生重要影 探究了该纳米活性流体中纳米颗粒和阳-非离子双
响，其在很大程度上对孔隙中流体分布起控制作用。 子表面活性剂的相互作用，以期为油田现场筛选合
通过改变润湿性可使地层水自发吸入岩石，并将石 适的驱油体系提供一定的理论指导。
油从基质孔隙中排出。因此，岩石润湿性的变化必
然对洗油效率产生重大影响 [5-6] 。 1 实验部分
在石油开采过程中，表面活性剂和纳米颗粒都 1.1 材料、试剂与仪器
是良好的润湿性改进剂 [7-8] 。目前，已经有许多关于
KBr、正庚烷、NaCl、CaCl 2 、MgCl 2 ，分析纯，
单一纳米颗粒和表面活性剂改变油湿性砂岩表面润 天津市科密欧化学试剂有限公司；CaCO 3 纳米颗粒，
湿性的研究 [9-10] ，而纳米颗粒和表面活性剂的混合 质量分数 99%，无锡合山化工科技有限公司。阳-
体系在石油开发中发挥了重要作用 [11] 。过去的研究
非离子双子表面活性剂参照文献[26]方法制备，其
主要集中在纳米颗粒和表面活性剂混合物对泡沫
结构如下所示。使用的水相和油相均来自江汉油田。
（气水界面）和乳液（油水界面）稳定性的影响等 水相离子组成和油相基本参数分别如表 1、2 所示。
方面 [12-14] ，有关纳米颗粒和表面活性剂混合物对岩石 采用石英片（18 mm×18 mm）与分析纯石英砂来模
表面润湿性（固液界面）改变的研究鲜见报道 [15-16] 。 拟砂岩表面，其中石英砂粒径为 0.2 μm，比表面积
AL-ANSSARI 等 [17] 发现，二氧化硅纳米流体可以改
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为 12.9 m /g，均购自中国石油大学（北京）。所用
变油湿表面的润湿性，使油湿表面从强油湿状态变 的岩心为人造圆柱状岩心，由中国石油大学（北京）
为水湿状态。ZHAO 等 [18] 采用非离子表面活性剂
制作，采用石英砂和环氧树脂等胶结而成，以此来
TX-100（辛基苯基聚氧乙烯醚）作为分散剂和协同
模拟砂岩的组成。岩心具体参数见表 3。
增强剂，亲油玻片表面原始油相接触角约为 50°，
SIGMA-500 场发射扫描电子显微镜，德国 Jena
用 TX-100 溶液和二氧化硅纳米活性流体分别浸泡
公司；JEM-2100F 型透射电子显微镜，日本电子株
24 h 后的油相接触角分别为 90°与 150°，即二氧化
式会社；Mastersizer 3000 激光粒度分析仪、Zetasizer
硅纳米活性流体比 TX-100 具有更强的润湿性改变
Nano ZS90 Zeta 电位分析仪，英国 Malvern 公司；
能力，其可以将岩石表面润湿性从油湿变为水湿状
态。NWIDEE 等 [19] 通过接触角测量、自发渗吸等方 FTIR-650 傅里叶变换红外光谱仪，天津港东科技股
份有限公司；QSense E4 Auto 石英晶体微天平，瑞
法研究了表面活性剂与纳米颗粒对油湿砂岩表面润
典百欧林科技有限公司；DSA25S 接触角测量仪，
湿性的影响，发现纳米颗粒和表面活性剂的混合物
德国 Krüss 公司。
是一种新型表面改性剂（纳米流体），纳米流体比单
一表面活性剂具有更好的润湿性改变效果 [19-21] 。
润湿性改变是中低渗透油藏降压增注从而提高

采收率的重要技术手段。目前，该技术面临的难题
表 1 水相离子组成
在于高效润湿反转体系的建立及其改变润湿性微观 Table 1 Ionic composition of water phase
机理的研究。针对上述难题，本文使用带正电的 离子 Na + Cl – Ca 2+ Mg 2+
CaCO 3 纳米颗粒和自制阳-非离子双子表面活性剂 质量浓度/（mg/L） 6923.5 12526.6 431.5 227.1
研制了一种纳米活性流体。选用带正电的纳米颗粒
可以基于静电吸引力更好地对砂岩表面进行固液界 表 2 油相基本参数
面改性，阳-非离子双子表面活性剂具有更优异的物 Table 2 Basic parameters of oil phase
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理、化学特性，具有良好的乳化性能和增溶性，耐 参数 密度/（g/cm ） 黏度/（mPa·s） 冰点/℃
温耐盐性强，具有更强改变固体表面润湿性的能力。 数值 0.747 7.76 30.9