基于木质素的纳米颗粒作为提升砂岩和碳酸盐岩储层采收率的可持续介质

《Scientific Reports》：Lignin-based nanoparticles as sustainable agents for enhanced oil recovery in sandstone and carbonate reservoirs

　　

摘要

本研究探讨了由碱木质素和硫酸盐木质素制成的木质素基纳米颗粒作为可持续纳米流体在砂岩和碳酸盐岩储层中的提高采收率应用。研究人员合成了三种不同尺寸范围的纳米颗粒（约200纳米、约330纳米和约500纳米），并对它们进行了系统评估，以研究颗粒尺寸、木质素类型、接触时间以及岩石类型对界面性质和采油效率的影响。这些纳米颗粒的尺寸、表面电荷、稳定性及形态都得到了表征。通过在砂岩和碳酸盐岩基底上测量接触角，研究了它们对油水界面张力、表面张力以及润湿性变化的影响。此外，还通过不同的注入方案进行了岩心注水实验，以评估其提高采收率的效率。实验结果表明，木质素基纳米颗粒能够有效改变岩石的润湿性，使其更易被水湿润，从而提升石油的驱替效率，且其效果显著取决于纳米颗粒的尺寸和木质素来源。在所有测试的纳米颗粒中，中等尺寸的碱木质素基纳米颗粒在砂岩中的采收率提升效果最佳，可使砂岩岩心的石油采收率提高约23.64±2.49%；而中等尺寸的硫酸盐木质素基纳米颗粒则能使石油采收率提高19.61±3.54%。在依次采用盐水与纳米颗粒注水的方案下，砂岩岩心和碳酸盐岩岩心的石油采收率分别提升了约53.48±5.53%和34.95±3.46%。这项研究表明，木质素基纳米颗粒是一种具有潜力的、环保的提高采收率材料。