納米顆粒對CO2泡沫體系穩(wěn)定性的影響

曲海瑩 ，劉 琦 ，彭 勃 ，羅 聃 ，劉雙星 ，劉柬葳

（1.中國石油大學（北京）非常規(guī)油氣科學技術(shù)研究院，北京102249；2.溫室氣體封存與石油開采利用北京市重點實驗室，北京102249；3.中國石油大學（北京）新能源與材料學院，北京102249）

自20世紀70年代起，CO2驅(qū)油技術(shù)在北美得到 廣泛應用。近幾年，美國50%以上的采收率來自CO2驅(qū)。但是CO2氣體密度小、黏度低，在地層中易發(fā)生氣竄和指進等現(xiàn)象，于是采用CO2泡沫驅(qū)油技術(shù)改善氣液流度比，提高波及效率［1-3］。泡沫由液體薄膜包裹的氣泡構(gòu)成，是氣體在液體中的分散體系，可以有效控制CO2流度，在提高原油采收率等工業(yè)生產(chǎn)和溫室氣體減排中有諸多應用［4-6］。目前中國大部分油田已進入三次采油階段，一般采用CO2泡沫驅(qū)油技術(shù)開發(fā)高含水、非均質(zhì)性強、存在大孔道和裂縫的油藏。該技術(shù)的關鍵是泡沫體系的穩(wěn)定性，其中納米顆粒的穩(wěn)定性機理、納米顆粒所起作用及納米顆粒的選擇等問題是探究CO2泡沫體系穩(wěn)定性的重點。早在1903年，RAMSDEN首先研究了產(chǎn)生固體顆粒可保持穩(wěn)定的乳液的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)膠體溶液的表面會產(chǎn)生固體顆粒及高黏度物質(zhì)，而這種顆粒及物質(zhì)可以降低氣/液界面的表面張力，使乳液持久穩(wěn)定［7］；隨后PICKER?ING進一步發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生固體顆粒可保持穩(wěn)定乳液的液膜能夠阻止乳液中的油滴聚結(jié)［8］，即該顆粒可以穩(wěn)定存在于油/水界面。1921年，BRIGGS發(fā)現(xiàn)SiO2顆粒能夠使水包油型乳液保持穩(wěn)定，炭黑顆粒可以使油包水型乳液保持穩(wěn)定［9］。1992年，JOHANSSON探究了顆粒穩(wěn)泡的影響因素，即表面活性劑的類型、大小和濃度［10］。……