新型多功能智能纳米流体在提高石油采收率和稳定沥青质方面的性能评估

本文开发了一种由Al2O3/SiO2纳米颗粒、表面活性剂（Triton X-100, Brij 35）和低矿化度水组成的创新型智能纳米流体（SN）系统。实验表明，该系统能显著降低界面张力（IFT）（从29 mN/m降至1.80 mN/m）、改变润湿性（接触角从150°变为25.5°）、稳定沥青质并提高原油采收率34%，其协同增效机制包括共乳化、协同解堵、界面自组装和结构分离压力驱动等，为低渗透油藏提高采收率（EOR）提供了创新解决方案。

　　

亮点 (Highlights)

材料 (Materials)

使用了来自Sigma-Aldrich的化合物，如原硅酸四乙酯（TEOS: Si(OC₂H₅)₄）、乙醇、氨、十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS: C₁₉H₄₂O₃Si）、铝异丙醇盐、硝酸、Triton X-100和Brij 35，用于合成纳米复合材料。

纳米复合材料合成过程 (Nanocomposite synthesis process)

通过溶胶-凝胶法合成氧化铝（Al₂O₃）纳米颗粒，该方法涉及在酸性或碱性条件下，在醇介质中对铝醇盐前体（通常是铝异丙醇盐）进行可控水解和缩合。

X射线衍射 (XRD)

合成的纳米复合材料的XRD分析（图4a）揭示了一个结合了晶体和非晶特性的完整体系。图谱显示出与Al₂O₃相对应的明显衍射峰（2θ ≈ 37°, 45°, 和 67°），证实了其纳米晶体结构，而中心在22°左右的宽泛驼峰则表明SiO₂组分主要以非晶形态存在。改性后的SiO₂纳米颗粒没有显示出额外的晶相，这表明HDTMS的表面功能化保持了SiO₂的非晶结构。

结论 (Conclusions)

本研究开发了一种与多孔介质兼容的智能纳米流体（SN），用于提高石油采收率（EOR）应用，其特点是采用了表面改性和功能化的纳米复合材料。通过XRD、FTIR、FESEM和TEM进行的全面表征证实了纳米复合材料的成功合成，而Zeta电位测量确定350 ppm为最佳稳定浓度。岩心驱替实验表明石油采收率提高了34%，这归因于智能纳米流体的双重功能：实现超低界面张力（IFT）和显著的润湿性改变（从油湿变为水湿）。该纳米流体通过多种协同机制发挥作用，包括被困油相的共同乳化、纳米颗粒和表面活性剂对孔喉的协同解堵、油水界面处纳米流体组分的自发自组装以及结构分离压力驱动的石油动。此外，该系统表现出卓越的稳定性，并能有效稳定沥青质，防止其在低渗透地层中沉淀造成堵塞。这些发现突显了该智能纳米流体系统作为低渗透油藏一种高效且可持续的提高采收率（EOR）技术的潜力。