一種新型納米材料室內(nèi)實驗研究與現(xiàn)場應(yīng)用

顧津龍，張 寧，李嘯南，馮 青，李勝勝，孫艷妮

（1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300459；2.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459；3.中海油服油田生產(chǎn)研究院，天津 300450）

由于傳統(tǒng)的提高采收率技術(shù)存在問題，一些石油開采領(lǐng)域的研究者將目光投向了納米材料。納米顆粒（NP）作為一種解決尚未解決的挑戰(zhàn)提供了新途徑。以納米顆粒作為介質(zhì)注入地下，與傳統(tǒng)的EOR 工藝中所使用的氣驅(qū)、水驅(qū)和化學(xué)驅(qū)相比，納米顆粒顯示出一些不同尋常的優(yōu)勢性能。

1 納米材料特性及增注效果實驗研究

1.1 納米材料特性

近年來，以納米SiO2微球顆粒為對象，發(fā)展起來的表面修飾技術(shù)引起了研究者們的極大興趣，這是因為對于顆粒尺寸小至納米微米級的SiO2顆粒來說，其表面存在大量的不飽和殘鍵和不同狀態(tài)的硅羥基，因缺失氧原子而偏離了穩(wěn)定狀態(tài)的硅氧結(jié)構(gòu)，使得粒子表面能增加，處于熱力學(xué)非穩(wěn)定狀態(tài)，具有較高的化學(xué)活性[1]。

1.1.1 比表面增大效應(yīng) 納米顆粒具有非常高的比表面積。由于納米顆粒的粒徑極小，納米顆粒具有非常高的表面積與體積比。納米顆粒極大的比表面積增加了其表面原子所占的比例。隨著粒子粒徑減小，而表面積增加的概念（見圖1）。在圖1 中，樣品的質(zhì)量和體積都是相同的，但顆粒的粒徑越小會有更高的比表面積。

圖1 高比表面積比納米顆粒原理圖Fig.1 A schematic diagram with high surface to volume ratio

1.1.2 表面吸附效應(yīng) 對于注水井及近井地帶，隨著注入水長年累月的沖刷，儲層巖石表面親水性增強，水流阻力不斷增大，導(dǎo)致注水泵壓升高。……