纳米乳液与减阻剂之间相互作用的研究

《Surfaces and Interfaces》：Study on the interaction between nanoemulsion and drag reducer

本研究采用微乳液稀释法制备纳米乳液，并与减阻剂复合形成协同体系，系统评估其流变特性、携砂能力及吸水驱油性能。实验表明，0.20 wt%纳米乳液复合体系可降低油水界面张力至0.038~0.067 mN·m?1，接触角由121.77°降至59.49°，吸水驱油效率提升11.45%。通过分子动力学模拟揭示了纳米乳液与减阻剂的协同作用机制，为非常规储层高效开发提供理论支撑与技术方案。

　　

尹俊荣|陈雪|李瑾|贾文峰

中国石油大学（北京）石油资源与工程国家重点实验室，北京，102249

摘要

纳米乳液具有粒径小、稳定性高和界面张力（IFT）低的特性，在压裂-驱油一体化以及通过吸渗驱油提高采收率方面具有很好的应用前景。在非常规储层的压裂过程中，通常使用纳米乳液与降阻剂组成的复合体系，该体系结合了压裂和驱油技术，有效提高了非常规储层的开发效率。然而，纳米乳液与降阻剂之间的协同作用机制尚不明确，因此有必要研究两者之间的相互作用机制。本研究采用微乳液稀释法制备了纳米乳液，并研究了不同浓度复合体系的性质，如粘度、携砂能力、流变性能和吸渗驱油效果。实验结果表明，纳米乳液的最佳浓度为0.20 wt%，该浓度能够有效提高复合体系的耐温剪切性和静态携砂性能。复合体系将油水界面张力降低至0.038～0.067 mN·m^-1，接触角从121.77°降至59.49°。复合体系的吸渗采收率为38.65%，而仅使用降阻剂溶液的采收率为27.20%，相对提高了11.45%。通过分子动力学模拟进一步验证了纳米乳液与降阻剂之间的相互作用。本研究为非常规储层的高效开发提供了理论基础和技术支持。

章节摘录

引言

随着全球能源结构加速向低碳转型，非常规油气资源的发展已成为保障国家能源安全的重要战略方向[1,2]。然而，非常规储层具有孔隙度低和渗透率低的特性，传统开发方法的采收率极低，因此压裂-驱油一体化技术成为突破这一瓶颈的关键手段。

实验材料与仪器

重水购自上海泰坦科技有限公司；40/70目硅砂支撑剂购自上海阿拉丁生化科技有限公司；过硫酸铵购自北京井凯科技有限公司；亚硫酸钠、氢氧化钠（NaOH）、烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、正丁醇和山梨醇单油酸酯（Span80）均购自中国医药化工试剂有限公司；丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）等试剂也用于实验。

纳米乳液浓度的测定

在提高采收率的过程中，纳米乳液因其优异的界面活性和乳化性能而受到广泛关注。界面张力（IFT）、接触角和乳化性能是评估纳米乳液提高采收率能力的关键指标。界面张力直接影响原油在孔隙中的流动性能，其值越低，越有利于原油的脱离和移动。

结论

本研究采用微乳液稀释法制备了纳米乳液，并将其与降阻剂结合形成复合体系。系统评估了该复合体系的流变性能、静态携砂能力及吸渗驱油效果，并通过分子动力学模拟研究了纳米乳液与降阻剂之间的相互作用机制。具体研究内容如下：

• (1)
  纳米乳液的最佳浓度

作者贡献声明

尹俊荣：方法论设计、概念构建、初稿撰写。陈雪：数据验证与研究。李瑾：数据分析与整理。贾文峰：资源获取、审稿与编辑、项目监督及资金申请。

作者声明

我们声明本手稿为原创作品，此前未发表过，也未在其他地方接受发表审核。所有署名作者均已阅读并同意本手稿的内容；不存在未列入作者名单但符合作者资格的人士。同时，手稿中作者的排序也得到了所有作者的确认。我们明确指出，通讯作者是与编辑部门联系的唯一联系人。

未引用参考文献

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作者贡献声明

尹俊荣：初稿撰写、数据验证、方法论设计。陈雪：数据整理。李瑾：项目监督。贾文峰：审稿与编辑。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。