纳米粒子与表面活性剂的协同效应对提高原油采收率的影响

The new research showed the nanoparticle could enhance the ability of surfactant to steady emulsion and reduce the interfacial tension. It could form the viscoelastic micelle media in diluted mixed nanoparticle-surfactant systems. It is necessary to research the influence of the nanoparticle on the rheological property of the chemical displacement agent and probe into the aggregation of the micelle by Cryo -scanning electron microsopy to acquire the viscoelastic systems. The effect of the nanoparticle on the interfacial tension and the interfacial rheological property will be researched to get the systems with different interfacial property. Finally the displacement characteristics for different systems are tested by physical simulation experiments to reveal the funciton of the nanoparticle. This project could reveal the synergistic interaction between nanoparticle and surfactant. And the systems with viscoelasticity, low interfacial tension and favorable interfacail viscosity and wettability could be built up by surfactant and nanoparticle. The finding will provide the theoretical base for the development of the chemical flooding technology.

研究发现适当的纳米粒子可以通过缔合作用强化表面活性剂的界面活性，但国外的研究主要针对阳离子类表面活性剂和带负电的纳米粒子，而我国用于化学驱的表面活性剂主要是阴离子类表面活性剂，因此针对砂岩油藏，将纳米粒子引入化学驱油体系，研究不同类型的纳米粒子与阴离子列表面活性剂的相互作用形式，并对溶液中的大结构体进行表征，从而明确其吸附作用机制和微观缔合形态，再与体系的流变性、油水界面张力、界面粘弹性等性能进行关联，明确微观结构与宏观性能的关系，从而构建具有不同油水界面特性的驱油体系，在上述研究的基础上获得具有不同流变性、界面张力、界面粘弹性的化学驱油体系，进而评价纳米粒子对提高原油采收率的效果。该研究有助于揭示纳米粒子与表面活性剂的作用机制，实现通过纳米粒子与表面活性剂的协同效应，调节驱油体系性能，形成具有一定粘弹性、低界面张力和界面粘弹性及润湿反转性能的驱油体系，为新型化学驱技术的研究提供理论依据。

纳米粒子与小分子表面活性剂单体或胶团之间有着复杂的相互作用和多样的缔合方式。在适当的条件下，二者能够在体相或相界面形成一定的复合结构，赋予体相或相界面独特的机械和力学性能，从而构建出具有特殊性能和特定用途的胶体体系。此类体系在提高原油采收率方面已有一些应用，但相关基础理论的系统研究却有所不足。本课题针对蠕虫状胶束溶液和乳状液这两类不同的胶体体系进行了一系列纳米粒子的强化机理研究。对纳米粒子强化的表面活性剂胶束溶液体系，确定了纳米粒子与胶束的相互作用机制，阐明了纳米粒子对表面活性剂胶束体系流变性质的作用规律，评价了体系的驱油效果。对纳米粒子强化的乳状液体系，阐明了纳米粒子对乳液稳定性、流变性、粒度分布等性质的影响机制以及纳米粒子和表面活性剂在油-水界面的混合吸附特征，并在此基础上明确了乳状液体系封堵性能和驱油效率的影响因素。研究成果能够为纳米粒子/表面活性剂复合驱油体系的研发提供一定理论支撑。