Page 212 - 《精细化工》2022年第10期
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·2146· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷
CaCO 3 纳米颗粒处理后的砂岩表面 QCM 频率变化
结果。由图 10a 可以看出，相较于质量分数为 0.5%
的 CaCO 3 纳米颗粒，质量分数为 1.0%的 CaCO 3 纳
米颗粒处理的砂岩表面共振频率变化量（Δf）更大，
表明纳米颗粒吸附在砂岩表面上，且 CaCO 3 纳米颗
粒浓度越大，吸附量越大。图 10b 为阳-非离子双子
表面活性剂处理后的砂岩表面 QCM 结果，测得所
用阳 - 非离 子双子表面活性剂的临界胶束浓度
（CMC）为 0.004%。从图 10b 可以看出，当表面活
性剂质量分数较低时（≤0.003%），随着质量分数的
增加，阳-非离子双子表面活性剂在砂岩表面的吸附量 图 10 CaCO 3 （a）、阳-非离子双子表面活性剂（b）和纳
逐渐增加。当表面活性剂质量分数增大时（>0.003%）， 米活性流体（c）处理石英表面的 QCM 频率变化
Fig. 10 Variation of QCM frequency on quartz surface
由于表面活性剂与原油羧基所形成的离子对的解吸 treated with CaCO 3 (a), cationic-nonionic gemini
附作用，导致物质吸附量降低，从而阳-非离子双子 surfactant (b) and nano-active fluid (c)
表面活性剂溶液（质量分数 0.005%和 0.010%）处
2.2.3 平衡接触角测定
理后的砂岩表面 Δf 变小。图 10c 为纳米活性流体处
通过接触角测量进一步分析纳米活性流体对油
理砂岩表面后的 QCM 结果。当纳米活性流体中阳- 湿性砂岩表面润湿性改变的协同机理 [46-47] 。图 11 是
非离子双子表活剂质量分数较高时（>0.003%），体相
油湿性砂岩经不同体系处理后的平衡接触角实物
中也会形成离子对，进而发生离子对的解吸附。此
图。从图 11 可以看出，油滴在油湿性砂岩表面上的
时纳米活性流体中的 CaCO 3 颗粒促进了双子表面活
平衡接触角为 130°（图 11a），即砂岩表面最初是油
性剂和原油羧基离子对的形成，导致纳米活性流体
湿的。油滴在 CaCO 3 纳米颗粒、阳-非离子双子表面
处理过的岩石表面物质的吸附量低于相同质量分数
活性剂和纳米活性流体处理后的油湿性砂岩表面上
单一阳-非离子双子表面活性剂处理过的岩石表面 的平衡接触角分别为 60°（图 11b）、45°（图 11c）
物质的吸附量 [37,44] 。即纳米活性流体处理过的砂岩
和 36°（图 11d），可见纳米活性流体在改变油湿性
表面 Δf 比单一阳-非离子双子表面活性剂处理过的
砂岩表面润湿性方面具有更好的效果，CaCO 3 纳米
砂岩表面 Δf 要小（图 10b、c）。QCM 测定进一步验
颗粒和阳-非离子双子表面活性剂在润湿性改变方
证了所用 CaCO 3 纳米颗粒和阳-非离子双子表面活 面可以起到协同效应。接触角测定结果间接证实了纳
性剂协同改变油湿性砂岩表面润湿性的机理 [45] 。
米活性流体中 CaCO 3 纳米颗粒和阳-非离子双子表面活
性剂对油湿性砂岩表面润湿性改变的协同机理 [48-49] 。
a—油湿性砂岩表面；b—纳米 CaCO 3 处理；c—阳-非离子双子
表面活性剂处理；d—纳米活性流体处理
图 11 砂岩经不同体系处理后的接触角
Fig. 11 Contact angles of oil droplets on the surfaces
treated by different materials
2.2.4 自发渗吸实验
采用自发渗吸实验 [50-51] 进一步研究了 CaCO 3 纳
米颗粒和阳-非离子双子表面活性剂对油湿性砂岩
表面润湿性改变的协同机理。图 12 是油湿性砂岩在
纳米 CaCO 3 、阳-非离子双子表面活性剂、纳米流体
体系中的自发渗吸曲线 [52] 。从图 12 可以看出，随着
