Page 196 - 《精细化工》2022年第4期
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·832·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 39 卷

            分层现象，其上清液保持澄清透明，而其底部出现                             无水乙醇中水解为硅醇，硅醇的一端为羟基，可以
            明显的沉积物。这是因为分散在地层水中的亲水纳                             与纳米 SiO 2 颗粒表面的羟基发生缩合反应，而硅醇
            米 SiO 2 颗粒在范德华力下相互吸引，极易发生团聚。                       的另一端为含有巯基的丙基链，在双氧水作用下巯
            随着静置时间的延长，形成的团聚体在重力作用下                             基被氧化为磺酸基（水溶性的强酸性基团）。在水溶
            发生沉降。此外，随着亲水纳米 SiO 2 流体中纳米颗                        液中极易电离为磺酸根负离子，导致纳米 SiO 2 颗粒
            粒质量分数的增大，沉积物的厚度增加。然而，对                             表面的负电荷增加，可以在纳米 SiO 2 颗粒之间产生
            于 3 号样品和 4 号样品，静置 1 d 后保持稳定，即                      强静电排斥作用，足以阻止由于范德华力导致的纳
            使静置 30 d 后在其底部也未产生任何沉积物。                           米 SiO 2 颗粒相互团聚。因此，纳米 SiO 2 颗粒能够在
                 通过静置沉降法观察发现，3 号样品和 4 号样                       地层水中具有较好的分散稳定性               [19] 。静置 30 d 后，
            品比 1 号样品和 2 号样品具有较好的稳定性。随后                         尽管 3 号样品和 4 号样品的 Zeta 电位绝对值有所下
            通过激光粒度分布仪测量 3 号样品和 4 号样品在                          降，但是依然高于 30 mV。通过沉淀观察、颗粒平
            60 ℃下静置 1 和 30 d 后颗粒的平均直径，测量结果                     均直径分析以及 Zeta 电位测量表明，3 号样品和 4
            见图 5。由图 5 可知，静置 1 d 后，3 号样品中颗粒                     号样品在测试过程中能够展现出良好的稳定性。
            的平均直径为 28 nm，而 4 号样品中颗粒的平均直                        2.2.2   润湿性评价
            径为 32 nm，说明双亲纳米流体中双亲纳米 SiO 2 颗                         致密油藏储层岩石的润湿性对渗吸效率产生显
            粒的含量的增大加剧了颗粒之间的团聚。静置 30 d                          著的影响，因为其不仅控制流体的流动特性，而且
            后，3 号样品和 4 号样品中颗粒的平均直径分别增                          影响渗吸后残余油的饱和度及分布                [20] 。根据石油天
            加至 30 和 36 nm，表明颗粒的平均直径随着时间的                       然气行业标准 SY/T 5153—2017《油藏岩石润湿性
            增加略有增大，但并不显著。这是因为正辛基三乙                             测定方法》测定油滴在岩石表面的接触角，从而判
            氧基硅烷在无水乙醇中水解为硅醇，硅醇一端的羟                             断岩石的润湿性       [13] 。当水相接触角<75°时，岩心表
            基与纳米 SiO 2 颗粒的羟基发生缩合反应，而硅醇另                        面为水润湿性；当水相接触角>105°时，岩心表面为
            一端的辛基接枝在纳米 SiO 2 颗粒表面，产生疏水性                        油润湿性；当水相接触角介于两者之间时，岩心表
            的位阻层，有效防止纳米 SiO 2 颗粒之间相互粘附或                        面则为中性润湿性        [21] 。通常砂岩岩石主要由石英和
            堆积在一起形成直径更大的团聚体，显著提高了纳                             长石组成，其表面呈现亲水性。原油中的沥青质与
            米 SiO 2 颗粒在地层水中的分散稳定性             [17] 。           岩石接触时，其极性端容易与岩石表面相互作用，
                                                               使岩石表面的润湿性由亲水性转变为亲油性                    [22] 。使
                                                               用不同流体处理的岩心薄片的润湿性变化见图 6。
                                                                   由图 6 可知，经地层水处理的岩心薄片的水相
                                                               接触角随着时间的增加未发生显著的改变，其最终
                                                               水相接触角为 125.4°，这表明岩心薄片依然保持油
                                                               湿性的特征。然而，经 1 号样品处理的岩心薄片的
                                                               水相接触角在前 48 h 从 126.6°迅速降低至 61.5°，随
                                                               后缓慢减小，最终达到 53.2°。水相接触角的变化充
                                                               分说明岩心薄片的润湿性从油湿转变为水湿。由于

                                                               分散在 1 号样品中的亲水纳米 SiO 2 颗粒受到布朗运
            图 5   双亲纳米 SiO 2 流体静置 1 和 30 d 后颗粒平均直径
                                                               动和静电斥力的共同作用，因而在原油-纳米流体-
                 和 Zeta 电位绝对值
            Fig. 5    Mean diameter and absolute value of Zeta potential   岩心薄片三相接触区域产生结构分离压力（垂直于
                   of amphiphilic nano-SiO 2  fluids after standing for 1   界面），三相界面张力的不平衡使得岩心薄片与 1 号
                   and 30 d
                                                               样品之间的接触角减小到接近 1°，这有助于形成楔
                 Zeta 电位是对带电颗粒之间相互排斥力或吸引                       形膜  [23] 。亲水纳米 SiO 2 颗粒在楔形膜中的有序排列
            力强度的度量，也是表征胶体体系稳定性的重要指                             导致楔形膜顶点处的结构分离压力远高于体相溶液
            标。一般而言，Zeta 电位绝对值高于 30 mV 时，胶                      中的结构分离压力，从而产生从本体溶液指向楔形
            体体系表现出较好的稳定性             [18] 。3 号样品和 4 号样         膜的结构分离压力梯度          [24] 。该压力梯度驱动 1 号样
            品的 Zeta 电位绝对值如图 5 所示。由图 5 可知，3                     品在岩心薄片表面的铺展以及油膜从岩心薄片表面
            号样品和 4 号样品静置 1 d 后的 Zeta 电位绝对值分                    的剥离。因此，岩心薄片表面的油湿性转变为水湿
            别为 48 和 42 mV，表明 3 号样品和 4 号样品具有较                   性。对于 2 号样品，其最终的水相接触角增大到
            好的稳定性。这是因为 3-巯基丙基三乙氧基硅烷在                           58.4°，这是因为纳米流体中纳米 SiO 2 颗粒含量的增
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