Page 211 - 《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 ·2145·

处于稳定的悬浮分散状态 [33-34] 。 岩红外光谱中，760 cm –1 处的吸收峰与苯环上的
–1
图 7 为改性前 CaCO 3 纳米颗粒与纳米流体的 C—H 弯曲振动有关，1690 cm 处的吸收峰对应羧
–1
TEM 图。由图 7 可以看出，表面改性后的 CaCO 3 基的伸缩振动，而 2850 和 2918 cm 处的吸收峰与
纳米颗粒团聚程度比改性前的纳米颗粒弱一些。这 烷基的伸缩振动有关；阳-非离子双子表面活性剂的
–1
是由于阳-非离子双子表面活性剂对纳米颗粒表面 红外光谱中，2925、2860 和 1115 cm 处分别对应
改性后，纳米颗粒间的静电斥力增加，纳米颗粒之 于—CH 3 的反对称伸缩振动吸收峰、—CH 2 的对称
间更加难以团聚，体系分散性提高。TEM 结果与 伸缩振动和 C—O 的伸缩振动吸收峰。925 和
Zeta 电位测定结果一致，二者相互印证了 CaCO 3 纳 3445 cm –1 处的吸收峰分别对应中间体聚氧乙烯醚
米颗粒与阳-非离子双子表面活性剂之间的作用。 的平面摇摆振动和水中羟基的伸缩振动。
图 9 为 CaCO 3 纳米颗粒、阳-非离子双子表面活
性剂和纳米活性流体处理后的油湿性砂岩表面的红
外光谱。纳米活性流体处理后的砂岩表面红外光谱
–1
中，1457 cm 处吸收峰与 CaCO 3 基团的 C—O 反对
称伸缩振动有关，此时纳米活性流体中 CaCO 3 纳米
–1
颗粒吸附在砂岩表面。1690 cm 处的吸收峰对应于
原油中羧基的拉伸振动。与 CaCO 3 纳米颗粒处理相

比，纳米活性流体和阳-非离子双子表面活性剂处理
图 7 CaCO 3 纳米颗粒（a）和纳米流体（b）的 TEM 图 的砂岩表面红外光谱中，原油羧基吸收峰的强度均因
Fig. 7 TEM images of CaCO 3 nanoparticle (a) and 所形成的离子对从固体表面解吸附而降低 [36] 。此外，
nanofluid (b)
纳米活性流体处理过的砂岩表面红外光谱中，原油的
2.2 协同机理 羧基吸收峰强度低于双子表面活性剂处理后的原油
2.2.1 红外分析 羧基吸收峰，表明使用的 CaCO 3 纳米颗粒和阳-非离
利用红外谱图研究 CaCO 3 纳米颗粒和阳-非离 子双子表面活性剂之间存在协同作用，该协同作用可
子双子表面活性剂对油湿性砂岩表面润湿性改变的 以促进纳米流体中阳-非离子双子表面活性剂与原油
协同机理 [35] 。基于 Zeta 电位测定结果，此部分所采 羧基形成离子对，进而提高离子对的解吸附能力 [37-39] ，
用的纳米活性流体中 CaCO 3 质量分数为 1.0%，阳- 可更好地实现对油湿性砂岩表面润湿性的改变 [40-41] 。
非离子双子表面活性剂质量分数为 1.0%。图 8 是油 红外结果表明，纳米活性流体对油湿性砂岩表面羧酸
湿性砂岩、纳米 CaCO 3 和阳-非离子双子表面活性剂 类物质的解吸附能力强于单一的阳-非离子双子表面
的红外光谱图。 活性剂，从而具有更高的润湿反转能力 [18,26] 。

图 8 油湿性砂岩、CaCO 3 纳米颗粒和阳-非离子双子表
图 9 CaCO 3 、阳-非离子双子表面活性剂和纳米活性流体
面活性剂的 FTIR 谱图
Fig. 8 FTIR spectra of oil-wet sandstone, CaCO 3 nanoparticles 处理后的油湿砂岩表面的 FTIR 谱图
and cationic-nonionic gemini surfactants Fig. 9 FTIR spectra of oil-wet sandstone surfaces treated
with CaCO 3 , cationic-nonionic gemini surfactant
CaCO 3 纳米颗粒表面的红外光谱中，1780 和 and nano-active fluid
–1
1457 cm 处分别为 C—O 的对称与反对称伸缩振动 2.2.2 QCM 测定
2–
–1
吸收峰。856 和 702 cm 处分别为 CO 3 的面外变形 一般情况下，QCM 振荡频率变化量（Δf）越大，
振动以及 O—C—O 面内变形振动吸收峰；油湿性砂 代表物质在固体表面的吸附量越大 [42-43] 。图 10a 为