Page 198 - 《精细化工》2022年第4期

·834· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

下降；随着时间的增加，界面张力继续缓慢下降； 出，结果造成了渗吸采收率增加。当岩心孔隙内的
在 500 s 时，界面张力达到 2.8 mN/m。相比原油与 油水两相接近平衡时，渗吸采收率趋于稳定 [26] 。通
1 号样品的界面张力，原油与 3 号样品的界面张力 过对比发现，1 号样品和 2 号样品的渗吸采收率远
显著降低。这是由于合成后纳米 SiO 2 颗粒具有亲水- 高于地层水的渗吸采收率，这归结于经 1 号样品和
亲油结构。当合成后纳米 SiO 2 颗粒分散在地层水中， 2 号样品老化的岩心表面的润湿性从油湿转变为水
接枝在纳米 SiO 2 颗粒表面上的磺酸基团受到水分子 湿，导致毛细管压力从负值转变为正值，从而促进
的吸引，而接枝在纳米 SiO 2 颗粒表面上的疏水辛基 纳米流体渗吸以置换孔隙中的原油。虽然 1 号样品
链受到水分子的排斥。为了寻求能量最低的存在形 和 2 号样品能够满足提高渗吸采收率的需求，但分
式，合成后纳米 SiO 2 颗粒以亲水表面朝下（与水相 散在 1 号样品和 2 号样品中的亲水纳米 SiO 2 颗粒在
接触）、疏水表面朝上（与油相接触）的方式吸附在 范德华力作用下产生的团聚体极易堵塞致密储层中
[8]
油水界面上，进而形成高强度的油水界面膜。因此， 的纳米级孔喉，从而增加储层伤害的风险 。此外，
界面张力显著降低 [25] 。此外，和原油与 3 号样品的 与 3 号样品相比，4 号样品的渗吸采收率明显加快
动态界面张力曲线相比，原油与 4 号样品的动态界 并且最终渗吸采收率增加至 22.6%。这主要是由于
面张力曲线斜率增大，并且最终界面张力减小到 经 4 号样品老化的岩心表面的亲水性增加，毛细管
1.7 mN/m，说明增加纳米流体中双亲纳米 SiO 2 颗粒 压力增大，渗吸动力增强，从而导致岩心孔隙中的
原油更容易被采出 [27] 。另外，界面张力也是影响自
含量有助于降低界面张力。这是由于双亲纳米 SiO 2
发渗吸采收率的重要因素，从图 7 可知，原油与 4
颗粒含量越大，吸附在油水界面上的双亲纳米 SiO 2
颗粒数目越多，从而形成的油水界面膜强度越大， 号样品的最小界面张力为 1.7 mN/m，介于最佳的界
最终获得的界面张力越低。 面张力范围内（1~3 mN/m） [28] ，即该界面张力能为
自发渗吸作用提供足够的毛细管压力的同时，也能
减轻原油流动过程中所产生的贾敏效应，进而获得
[8]
更高的渗吸采收率 。

图 7 不同流体与原油的界面张力随着时间的变化
Fig. 7 Change of interfacial tension between different
fluids and crude oil with time

2.2.4 自发渗吸效果评价 图 8 不同流体老化的岩心的自发渗吸采收率随时间的
不同流体老化的岩心的自发渗吸采收率随时间 变化
的变化关系见图 8。由图 8 可知，经地层水老化的 Fig. 8 Change pf spontaneous imbibition recovery factor
of cores aged in different fluids with time
Y-1 岩心的渗吸采收率随着渗吸时间的增加呈现先
缓慢上升，然后趋于稳定的趋势；当测试结束时， 利用低场核磁共振技术进一步探究纳米流体渗
渗吸采收率仅为 5.1%。这是因为经地层水老化的岩 吸过程中岩心孔隙内原油运移规律。图 9 为 4 号样
心表面仍然保持油湿的特性，毛细管压力抑制了基 品在渗吸过程中的核磁共振测试曲线，该曲线的横
质孔隙内的油水置换。因此，造成了渗吸采收率偏 坐标为横向弛豫时间（t 2 ），其可将岩心内孔隙划分
低。1 号样品和 2 号样品老化的 Y-2 岩心和 Y-3 岩心 为小孔隙（t 2 ≤ 0.25 ms），中孔隙（0.25 ms < t 2 <
的渗吸采收率在渗吸初始阶段快速上升，随着渗吸 25 ms）和大孔隙（t 2 ≥ 25 ms）。纵坐标为信号振幅，
时间增加，渗吸采收率缓慢增大；当渗吸时间达到 其与岩心孔隙内的饱和油量呈正比，通过计算该曲
120 h 时，渗吸采收率分别 15.4%和 12.1%。这是由 线与横坐标围成的面积可以定量表征岩心不同孔隙
于在渗吸初始阶段，1 号样品和 2 号样品在毛细管 内原油的采收率 [29] 。从图 9 可以看出，饱和油后岩
压力作用下自发渗吸进入岩心孔隙中，导致孔隙壁 心核磁共振曲线呈现 3 个峰。其中，右峰值高于中
面水膜逐渐变厚，进而使得孔隙中间的原油被迫排 峰值和左峰值，说明大孔隙所占比例较高。在渗吸