新型纳米球稳定 CO2泡沫机制及其驱油性能研究：高温高盐油藏的新突破

CO2泡沫驱面临高温高盐下稳定性难题。研究人员用苯乙烯 - 苯胺单体共聚物（PSSN）纳米球和椰油酰胺丙基甜菜碱（CAB）协同稳定 CO2泡沫。发现该泡沫稳定性提升，驱油效率高，为高温高盐油藏开采提供新思路。

　　

在能源领域，随着传统石油开采技术对成熟油藏的开采效率逐渐降低，提高采收率（Enhanced Oil Recovery，EOR）技术愈发重要。其中，CO₂驱油技术不仅能提高原油采收率，还可实现 CO₂地质封存，助力缓解气候变化，与全球碳中和目标相契合。然而，CO₂泡沫驱在实际应用中却面临着严峻挑战。在高温高盐的油藏条件下，泡沫的稳定性极差。泡沫不稳定是由于热力学不平衡，这会导致气泡快速聚并和破裂，使得该技术在油田现场的应用受到极大限制。

为了解决这一难题，研究人员开展了深入研究。虽然此前已有研究探索用纳米颗粒（如 SiO₂）来稳定 CO₂泡沫，但 SiO₂在高温高盐环境下易聚集，稳定性欠佳。在这样的背景下，研究人员合成了一种新型苯乙烯 - 苯胺单体共聚物（PSSN）纳米球，并将其与椰油酰胺丙基甜菜碱（CAB）协同使用，构建了一种新型 CO₂泡沫体系。他们对该泡沫体系的稳定机制及驱油效率展开了研究，相关成果发表在《Fuel》上。

研究人员采用了多种关键技术方法。在界面性质研究方面，运用界面张力测量技术和界面弹性模量测试技术，来探究 PSSN 纳米球与 CAB 对 CO₂ - 液体界面性质的影响。在驱油性能测试方面，进行了岩心驱替实验，以评估泡沫体系在模拟油藏条件下的驱油效果 。

下面来看具体的研究结果：

• PSSN 纳米球的稳定机制：根据文献报道，气泡的破裂速率会随液膜厚度和拉普拉斯压力变化。PSSN 纳米球可存在于液膜内，从理论上增加液膜厚度，增强气泡抵抗拉普拉斯压力的能力，进而减缓气泡破裂速率，提高泡沫稳定性。而且当 CAB 浓度为 4000mg/L 时，研究了 PSSN 纳米球浓度对泡沫半径的影响。虽然文档未明确具体影响结果，但可推测其与泡沫稳定性密切相关。
• 界面性质研究：通过界面表征发现，PSSN 纳米球能显著降低 CO₂ - 液体界面张力，并且与 CAB 协同增强界面弹性模量。当 PSSN 浓度为 100mg/L 时，达到最佳性能。这种协同作用促使形成了细气泡，且液膜增厚，显著提升了泡沫的稳定性。
• 驱油性能测试：岩心驱替实验结果显示，CAB + PSSN - CO₂泡沫能实现较高的阻力因子和残余阻力因子。该泡沫还展现出优异的油水界面活性，同时提高了波及效率和驱替效率。在 90°C、盐度 8460mg/L 的条件下，CAB + PSSN - CO₂泡沫在 600mD 岩心和 1200mD 岩心的采收率增量分别达到 31.19% 和 24.60% ，凸显了其在高温高盐油藏中的应用潜力。

综合研究结果，研究人员得出结论：系统地探究了 PSSN 纳米球与 CAB 协同稳定 CO₂泡沫的机制，并评估了该泡沫在 90°C、盐度 8460mg/L 条件下的驱油性能。研究发现 PSSN 纳米球在稳定 CO₂泡沫方面表现出色，与 CAB 的协同作用不仅优化了泡沫的微观结构，还大幅提升了其在高温高盐环境下的稳定性和驱油效率。这一研究成果为高温高盐油藏的开采提供了新的技术方案和理论依据，有助于推动 CO₂泡沫驱技术在实际油田中的广泛应用，对提高能源采收率、促进能源行业可持续发展具有重要意义。同时，也为纳米材料稳定 CO₂泡沫的机制研究提供了新的视角和参考，为后续相关研究奠定了基础 。