Page 72 - 《精细化工》2022年第8期
P. 72
·1572· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷
动,将油湿基底变为水湿基底。因此,油膜与壁面分 MAGHZI 等 [57] 通过黏度测试及驱油实验等研
离,导致驱油效率增加。这项工作认为纳米流体驱油 究了稠油聚合物驱动过程中 SiO 2 NPs 在盐存在条件
机制主要受润湿性改变的控制。HENDRANINGRAT 下对聚丙烯酰胺性能的影响。结果表明,在相同的
等 [56] 通过流体性质及界面张力测试等实验发现,纳 盐浓度下,添加 SiO 2 NPs 可以增加聚丙烯酰胺溶液
米颗粒可以改变多孔介质的润湿性,但这取决于纳 的黏度,改善其流变性能,从而有效提高波及效率。
米颗粒的浓度、盐浓度、离子组成及多孔介质的初 通过玻璃微观模型驱油实验证明,与不添加 SiO 2
始润湿性等因素。 NPs 的聚合物驱油相比,添加 SiO 2 NPs 的聚合物驱
油采收率提高了约 10%。LIU 等 [58] 制备了一种具有
特殊 Janus 结构的纳米颗粒(Janus-SiO 2 ),其在水
中表现出两亲性和良好的分散性,可以很好地锚定
在不同润湿性的表面上,从而起到降压和 HPAM 增
稠的作用。实验结果证明,添加质量分数为 0.5%的
Janus-SiO 2 时,可使 HPAM 在 80 ℃盐水中的黏度
提高约 282.9%,并显著降低 HPAM 在盐水中的黏
度损失率,提高采收率约 36.6%。也有学者认为,
纳米材料改善水油流度比的另一方式是堵塞孔隙介
质中的孔隙喉道。由于纳米材料与分散剂存在密度
差,其运移速度差异导致纳米材料在一些优势孔喉
处堆积,这有利于增加周围孔隙的驱替压力从而驱
替出剩余油,之后周围孔隙压力下降,颗粒堵塞逐
渐消失。
3 结束语与展望
尽管纳米材料的众多优势已逐渐被证明其在提
图 7 无纳米颗粒加入时油滴与玻璃基板接触示意图和 高石油采收率中具有很大的应用潜力,而且用来实
显微照片(a、b);纳米颗粒稳定油滴下方薄水膜 验的纳米材料种类也在不断增加。但目前在工业化
示意图和显微照片,且油滴仅与纳米颗粒聚集体 应用及经济效益层面还需深入研究。通过现阶段研
的最顶端接触(c、d),图示比例尺为 100 μm [54]
Fig. 7 Schematic diagrams and micrographs of oil droplets 究总结认为,在未来的研究应用中,纳米材料在提
contacting the glass substrate without nanoparticle 高石油采收率中的应用仍有一些具有挑战性的问题
addition (a, b); Schematic diagrams and micrographs 需要克服,主要有以下几个方面:
of thin water film under the nanoparticle stabilized
oil droplets, and the oil droplets only contacting (1)纳米材料的应用成本是其大规模应用中不
with the top of the nanoparticle aggregates (c, d), 可忽略的因素,如何通过经济高效的方法工业化制
the scale bar shown is 100 μm [54]
备特需的纳米材料并应用于矿场实验是未来的重点
2.4 改善流度比(提高波及效率) 研究方向;
(2)纳米材料的小尺寸效应导致其极易聚沉,
纳米材料应用于提高采收率中改善流度比主要
降低其使用功能,如何利用简便的方法进行改性,
有以下几方面原因。第一,驱油过程中使用的纳米
使其在注入过程中具有更好的分散性及低吸附性
材料一般都经过改性修饰,其表面基团或接枝化合
物具有一定活性,可充当纳米交联剂的作用。因此, 等,以起到最优的驱油效果是其应用中的关键问题;
在使用过程中能够改善注入驱替流体的流变性能, (3)提高石油采收率是一个极其复杂的过程,
提高驱替流体的黏度进而提高波及效率。第二,纳 如何确定纳米材料在多孔介质中的运移及增效机理
米流体驱替时,纳米颗粒倾向于在水驱前缘形成薄 等需要通过设计新的理论或数学模型及仪器设备进
膜。由于界面区域内的纳米颗粒数量增加,这导致 一步明晰;
水/油界面处的局部黏度升高,形成了一种类似“活 (4)纳米材料应用在提高石油采收率中存在采
塞”的结构,封堵优势通道并推动石油移动,对石油 出液后处理问题,采出液中纳米材料的含量及其与
实现了更高的波及和迁移。第三,还有研究认为纳米 石油的分离方法,纳米材料的使用对石油品性是否
材料注入地层后可充当催化剂使石油黏度降低。 会产生影响等问题也需要探索研究。