Page 199 - 《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 ·835·

初期阶段（0~20 h），小孔隙和大孔隙对应的信号振 3 结论
幅均有所下降，这说明小孔隙和大孔隙中的原油能
得到持续动用，而中孔隙作为连通小孔隙和大孔隙 （1）以亲水纳米 SiO 2 颗粒为原料，以正辛基三
的通道，信号振幅下降幅度相对较小。随着渗吸作 乙氧基硅烷和 3-巯基丙基三乙氧基硅烷为改性剂，
用进行（20~80 h），中孔隙和大孔隙对应的信号振 以双氧水为氧化剂，在水基环境下合成了双亲纳米
幅均有所减小，而小孔隙对应的信号振幅变化较小。 SiO 2 颗粒。红外光谱结果表明，疏水辛基链和亲水
在渗吸后期阶段（80~120 h），小孔隙，中孔隙和大 磺酸基已成功接枝在纳米 SiO 2 颗粒表面。热重分析
孔隙的信号振幅均未发生显著的变化。 表明，双亲 SiO 2 纳米颗粒具有良好的热稳定性。
（2）将双亲纳米 SiO 2 颗粒分散在地层水中制备
纳米流体，该纳米流体静置 30 d 后在宏观上依然保
持稳定。与地层水润湿的 Y-1 岩心相比，经 4 号样
品处理后的岩心表面上油滴的水相接触角为 39.4°，
岩心的相对润湿指数为 0.53，表明岩心的润湿性从
油湿性转变为水湿性，从而促进纳米流体渗吸以置
换孔隙中的原油。此外，随着纳米流体中纳米颗粒
含量的增加，岩心表面的亲水性进一步增强。
（3）原油与 4 号样品之间的最小界面张力为
1.7 mN/m。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
图 9 4 号样品渗吸过程中的核磁共振谱图 产生的贾敏效应。
Fig. 9 Nuclear magnetic resonance spectra of sample 4
during imbibition （4）受益于合适的界面张力和增强的岩心亲水
性，4 号样品老化的 Y-5 岩心的渗吸采收率高达
Y-5 岩心的不同孔隙对渗吸采收率的贡献率见 22.6%。核磁共振谱图揭示，在纳米流体渗吸初期小
图 10。由图 10 可知，当渗吸时间达到 20 h 时，小 孔隙的采收率贡献率高于中孔隙和大孔隙，而在渗
孔隙的孔喉半径较小，导致小孔隙的渗吸作用较为 吸后期大孔隙的采收率贡献率高于中孔隙和小孔
强烈，使得其渗吸采收率高达 30.8%。中孔隙的渗 隙。
吸动力不足，原油基本滞留在其中，渗吸采收率达 下一步将深入研究制备的双亲纳米 SiO 2 流体对
到最低，其值为 9.1%。大孔隙相对于中孔隙虽然具 不同储层条件的适应性，为矿场应用提供一定的理
有较小的毛细管压力，同时也具有较小的流动阻力， 论基础和参考。
从而获得的渗吸采收率为 12.1%。随着渗吸作用的
参考文献：
进行（80 h），小孔隙的渗吸采收率（36.3%）依然
[1] JIA C Z (贾承造). Breakthrough and significance of unconventional
高于中孔隙的渗吸采收率（19.1%）。在渗吸后期阶
oil and gas to classical petroleum geological theory[J]. Petroleum
段（120 h），大孔隙的渗吸采收率（40.7%）相对于 Exploration and Development (石油勘探与开发), 2017, 44(1): 1-11.
小孔隙的渗吸采收率（39.5%）和中孔隙的渗吸采收 [2] HU W R (胡文瑞), WEI Y (魏漪), BAO J W (鲍敬伟). Development
of the theory and technology for low permeability reservoirs in
率（23.9%）有所上升。 China[J]. Petroleum Exploration and Development (石油勘探与开
发), 2018, 45(4): 685-697.
[3] GU X Y (谷潇雨), PU C S (蒲春生), HUANG H (黄海), et al.
Micro-influencing mechanism of permeability on spontaneous
imbibition recovery for tight sandstone reservoirs[J]. Petroleum
Exploration and Development (石油勘探与开发), 2017, 44(6):
948-954.
[4] WU H R, GAO K, LU Y, et al. Silica-based amphiphilic Janus
nanofluid with improved interfacial properties for enhanced oil
recovery[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and
Engineering Aspects, 2020, 586: 124162.
[5] HENDRANINGRAT L, TORSATER O. Effects of the initial rock
wettability on silica-based nanofluid-enhanced oil recovery processes

at reservoir temperatures[J]. Energy & Fuels, 2014, 28(10):
图 10 Y-5 岩心的不同孔隙的累积渗吸采收率 6228-6241.
Fig. 10 Cumulative imbibition recovery factor of different [6] AL-ANSSARI S, ARIF M, WANG S B, et al. Wettability of
pores in the core Y-5 nanofluid-modified oil-wet calcite at reservoir conditions[J]. Fuel,