Page 70 - 《精细化工》2022年第8期

·1570· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

图 4 Janus 纳米流体驱油机理示意图：水湿界面攀爬膜包裹机理（a）；段塞式驱油机理（b） [34]
Fig. 4 Schematic diagram of Janus nanofluid flooding mechanism: Mechanism of climbing film wrap at water-wet interface
(a); Mechanism of slug displacement (b) [34]

1.5 其他类型纳米材料 不是单独起作用，而是几种机理协同作用最终实现
随着纳米材料及纳米技术的快速发展，其他有 采收率提高的效果 [38] 。
机、无机及金属纳米材料，如碳量子点、纳米氧化 2.1 降低油水界面张力
铝、二氧化钛、氧化铁等，在提高采收率或稳定 石油和水作为不相溶的两相流体在油藏中共存
Pickering 乳状液中也有报道，但由于存在技术操作、 时会产生界面张力。作为石油开发过程中的主要参
成本等问题，还并未对开展大规模研究。PEREIRA 数之一，界面张力的大小可用来评价多孔介质中流
等 [35] 合成了一种含有纳米 Fe 3 O 4 的纳米流体，该纳 体的毛管数和渗流状态。因此，石油-注入流体之间
米流体能够携带表面活性剂（十六烷基三甲基溴化 的低界面张力对于提高石油采收率是至关重要的。
铵，CTAB），有效改善了岩石润湿性，驱油实验中 为了降低残余油饱和度，增加毛管数和降低油/水界
发现，纳米流体可使采收率达到 60%。GBADAMOSI 面张力是关键因素 [39] ，而降低界面张力是纳米材料
等 [36] 研究了纳米 Al 2 O 3 颗粒与 HPAM 协同效应对采 用于提高采收率的主要机理之一 [40] 。纳米颗粒尺寸
收率的影响，实验结果表明，加入纳米 Al 2 O 3 后改 小、比表面积大，具有一定的界面活性，可在油水
善了 HPAM 的流变性能，同时抑制 HPAM 分子链降 界面上吸附，从而降低油/水界面张力及使多孔介质
解，添加了纳米 Al 2 O 3 的 HPAM 比未添加时采收率 中的毛管力降低，从而更有效地启动残余油和吸附
提高 11.3%。值得注意的是，金属类纳米材料一般
密度较大，其在分散液体中易聚沉、难运移，所以
鲜有在现场应用的报道。总的来说，纳米材料的类
型众多，其物化性质、作用机理也存在区别，而是
否适宜应用在提高采收率领域需进一步探索。
2 纳米材料提高采收率机理

纳米材料应用在提高采收率中的作用机理与其
物化特性是相互关联的。研究认为，纳米材料提高
采收率机理归因于其特殊的物化性质，如小尺寸、
大比表面积和良好的表面和界面性质等。当纳米材
料被用在驱替剂中时，其提高采收率的机理主要有
降低油水界面张力、产生分离压力、改变油藏岩石

润湿性及降低流度等几方面，有助于在多孔介质中 图 5 纳米材料在多孔介质中的驱油机理 [38]
进行驱油 [37] 。图 5 为纳米材料在储层多孔介质中的 Fig. 5 Oil displacement mechanism of nanomaterials in
驱油机理示意图。值得注意的是，这些作用机理并 porous media [38]