Page 209 - 《精细化工》2022年第10期

第 10 期 王 松，等: 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 ·2143·

表 3 所用岩心参数 处理过的砂岩表面上的油-水-固三相接触角，考察
Table 3 Related parameters of cores 纳米活性流体在 65 ℃下改变油湿性砂岩表面润湿
渗透率/ [27]
编号 长度/mm 直径/mm –3 2 孔隙度/% 性的能力 。首先，将岩心片在流体中浸泡 24 h，
（×10 μm ）
然后将岩心片置于玻璃容器中，从岩心片下方注入
1 49.9 25.0 98.4 20.3
一定数量的油滴。最后，通过对油滴的形状进行拍
2 50.0 25.0 100.3 19.8
摄分析计算最终平衡接触角。接触角测定装置如图
3 49.9 25.0 102.1 20.1
4 50.0 25.0 101.2 19.3 1 所示。
5 49.9 25.0 100.5 20.2 自发渗吸实验：在 65 ℃下进行自发渗吸实验，
6 50.0 25.0 100.1 19.5 以此来研究所制纳米活性流体协同改变油湿性砂岩
7 49.9 25.0 99.5 19.4 表面润湿性的机理。将渗吸溶液和岩心样品置于
8 50.0 25.0 98.7 19.6 Amott cell 渗吸瓶中，从渗吸瓶上部刻度读取渗吸溶
9 50.0 25.0 100.8 19.3 液置换的出油量。所使用的渗吸装置如图 2 所示。
采收率（E）计算公式如式（1）所示。
1.2 实验方法 V
油湿性砂岩表面的制备：首先，将固体（石英 E /%  (m  m ) /   100 （1）
片和石英颗粒）置于质量分数 5%盐酸溶液中浸泡处 1 2
式中：V 为自发渗吸采出油体积，mL；ρ 为原油密
理 48 h，然后用蒸馏水清洗，并于 65 ℃下置于油 3
度，g/cm ；m 1 为饱和原油后岩心质量，g；m 2 为岩
相中浸泡老化 14 d。老化之后用正庚烷清洗石英片
心干重，g。
和石英颗粒。其中石英片自然晾干，石英颗粒在减
压条件下过滤，60 ℃下干燥 24 h。
纳米活性流体的制备：采用磁力搅拌器将质量
分数为 1%的 CaCO 3 纳米颗粒与质量分数 0.1%的阳-
非离子双子表面活性剂水溶液所组成的纳米流体室
温下搅拌 2 h，然后使用超声波分散器超声处理 1 h。
1.3 表征与测试
SEM 测定：使用场发射扫描电子显微镜观察纳

米 CaCO 3 颗粒的微观形貌。 图 1 接触角测定装置示意图
TEM 测定：使用透射电子显微镜观察改性前 Fig. 1 Schematic diagram of contact angle instrument
CaCO 3 纳米颗粒与改性后纳米流体的形貌特征。
纳米颗粒粒度分析：基于动态光散射原理，使
用激光粒度分析仪测量分散在阳-非离子双子表面
活性剂（质量分数为 0.1%）溶液中的 CaCO 3 纳米颗
粒（质量分数 1.0%）的粒径分布。
Zeta 电位测定：采用 Zeta 电位分析仪对不同
质量分数表面活性剂下 CaCO 3 表面的带电状态进
行测定。
红外分析：将样品与干燥后的溴化钾以质量比

1∶100 混合并充分研磨至粉状，通过压片机压成薄
片后，使用傅里叶变换红外光谱仪进行红外分析。 图 2 Amott cell 渗吸装置示意图
Fig. 2 Schematic diagram of Amott cell imbibition device
石英晶体微天平（QCM）测定：采用 QSense E4
系统记录电极在交流（AC）电压下的振动衰减变化，
振荡频率的降低对应于固体表面沉积材料的质量增 2 结果与讨论
加。通过研究振荡频率（f）的变化，确定了电极表 2.1 基本性能测试
面吸附物质的质量变化。本节使用标准金芯片（倍 2.1.1 SEM 测定
频 n 为 7），通过 QCM 方法分析纳米活性流体对吸 通过 SEM 对 CaCO 3 纳米颗粒的立体形状和微
附在砂岩表面材料的影响。 观形貌及团聚分散程度进行表征 [28-29] 。图 3 为带正
接触角测量：采用躺滴法测定液滴在不同体系 电亲水性 CaCO 3 纳米颗粒的 SEM 图。从图 3 可以