Page 195 - 《精细化工》2022年第4期

第 4 期 白 云，等: 双亲纳米 SiO 2 颗粒的制备及提高渗吸采收率性能 ·831·

驱替压力稳定后，继续驱替 30 min 后，即可得到饱 的吸附 [15] 。当温度升高至 550 ℃，合成后纳米 SiO 2
和油岩心，称取其质量（记为 m 2 ）。（5）将饱和油 颗粒的质量损失率明显增加，这是由于接枝在纳米
的岩心放入充满纳米流体的渗吸瓶中，再将渗吸瓶 SiO 2 颗粒表面的磺酸基团分解以及辛基的 C—C 键
置于 60 ℃恒温水浴锅中，读取渗吸瓶上端刻度管中 断裂，造成了严重的质量损失。由此可见，疏水辛
排出原油的体积〔初期阶段（0~20 h）每隔 2.5 h； 基和亲水磺酸基已成功接枝在纳米 SiO 2 颗粒表面。
中期阶段（20~70 h）每隔 5 h；后期阶段（70~120 h）
每隔 10 h〕，按照式（2）计算渗吸采收率。
Q  P
K  （1）
A L
2
式中：K—渗透率，μm ；Q—流体流量，mL/min；
μ—流体黏度，mPa·s；ΔP—岩心夹持器入口与出口
2
5
的压差，10 Pa；A—岩心横截面积，cm ；L—岩心
长度，cm。
V (    )
R /%  w o  100 （2）
m  m 1
2

式中：R—渗吸采收率，%；V—渗吸排出原油的体 图 3 改性前后纳米 SiO 2 颗粒的 TG 曲线
3
积，mL；ρ w —地层水的密度，g/cm ；ρ o —原油的密 Fig. 3 TG curves of nano-SiO 2 particles before and after
3
度，g/cm ；m 2 —饱和油岩心的质量，g；m 1 —未饱 modification

和油岩心的质量，g。
2.2 性能评价
2.2.1 稳定性分析
2 结果与讨论
由于纳米 SiO 2 颗粒尺寸小，比表面积大，表面
2.1 结构表征 自由能高，处于能量不稳定状态，因而纳米 SiO 2 颗
合成前后纳米 SiO 2 颗粒 FTIR 谱见图 2。通过 粒在水溶液中极易发生团聚，进一步形成比纳米
对比发现，相比于合成前纳米 SiO 2 颗粒，合成后纳 SiO 2 颗粒尺寸更大的团聚体 [16] ，这会严重堵塞储层
–1
米 SiO 2 颗粒在 2941、2836、1389 和 1260 cm 处出 岩石的纳米级的孔隙，从而不利于纳米 SiO 2 颗粒在
现 4 个新吸收峰，分别归属于亚甲基结构中 C—H 致密储层孔隙中的运移。1 号样品、2 号样品、3 号
键和磺酸基中 S==O 键的对称和反对称伸缩振动。 样品以及 4 号样品在玻璃容器中的不同静置时间下
由此可见，双亲纳米 SiO 2 颗粒已被成功合成。 的沉淀照片如图 4 所示。

图 2 改性前后纳米 SiO 2 颗粒 FTIR 谱图
Fig. 2 FTIR spectra of nano-SiO 2 particles before and after
modification 图 4 亲水纳米 SiO 2 流体和双亲纳米 SiO 2 流体静置 1 和
30 d 后的外观变化
合成前后纳米 SiO 2 颗粒热重曲线见图 3。由图 Fig. 4 Appearance changes of hydrophilic nano-SiO 2 fluids
3 可知，当温度介于 30~200 ℃时，合成前纳米 SiO 2 and amphiphilic nano-SiO 2 fluids after standing for
颗粒的质量损失率为 4.6%，这归因于纳米 SiO 2 颗粒 1 and 30 d

表面水分子蒸发所致 [14] 。然而，合成后纳米 SiO 2 由图 4 可知，1 号样品和 2 号样品静置 1 d 后在
颗粒的质量损失率为 3.8%，这是因为纳米 SiO 2 颗粒 宏观上表现出良好的稳定性，未观察到肉眼可见的
表面的硅羟基被辛基所取代，从而降低了对水分子 沉积物。然而静置 30 d 后，两种样品均产生明显的