摘要:滲吸驅(qū)油技術(shù)作為提高采收率的有效手段，在低滲透油藏的開(kāi)發(fā)中應(yīng)用廣泛。傳統(tǒng)的表面活性劑滲吸驅(qū)油在低滲透儲(chǔ)層應(yīng)用過(guò)程中容易受到環(huán)境的影響，存在化學(xué)降解、吸附量大以及與鹽反應(yīng)生成沉淀等問(wèn)題。而納米滲吸驅(qū)油劑由于尺寸小，更容易進(jìn)入低滲油藏，且具有良好的耐溫耐鹽性能，較傳統(tǒng)表面活性劑對(duì)低滲油藏的適應(yīng)性更強(qiáng)，有著巨大的應(yīng)用潛力?？偨Y(jié)了納米滲吸驅(qū)油劑在提高原油采收率中的應(yīng)用進(jìn)展，并對(duì)納米滲吸驅(qū)油劑的滲吸驅(qū)油機(jī)理進(jìn)行了分析，最后對(duì)納米滲吸驅(qū)油劑發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。結(jié)果表明:1)納米滲吸驅(qū)油劑按類型分為納米顆粒滲吸驅(qū)油劑、納米乳液滲吸驅(qū)油劑和生物綠色納米滲吸驅(qū)油劑;2)納米滲吸驅(qū)油劑主要是通過(guò)降低油水界面張力、改變儲(chǔ)層巖石的濕潤(rùn)性、乳化原油以及結(jié)構(gòu)分離壓力等4項(xiàng)機(jī)理來(lái)實(shí)現(xiàn)滲吸驅(qū)油的作用;3)未來(lái)納米滲吸驅(qū)油劑需要聚焦低成本、綠色環(huán)保和多功能等方向，從而更好地對(duì)油田現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用起指導(dǎo)作用。該研究成果為納米流體滲吸驅(qū)油進(jìn)一步研究提供了參考。

引言

由于全球范圍內(nèi)持續(xù)大規(guī)模開(kāi)采，常規(guī)油藏可采儲(chǔ)量逐年減少，導(dǎo)致能源供需失衡。因此，低滲透油藏的勘探與開(kāi)發(fā)逐漸成為石油工業(yè)的焦點(diǎn)。然而，這些低滲透油藏的孔隙度和滲透性普遍較低，非均質(zhì)性強(qiáng)，這使得注水開(kāi)發(fā)等傳統(tǒng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)效果并不理想。此外，在注水開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，還可能面臨地層能量快速下降、水淹以及原油在滯留層的流動(dòng)受阻等問(wèn)題。滲吸驅(qū)油技術(shù)已被證明是1種很有前途的低滲透儲(chǔ)層提高采收率技術(shù)，在油藏開(kāi)發(fā)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。特別是該類油藏中壓裂造縫未波及區(qū)域儲(chǔ)層致密，啟動(dòng)壓力高，不能依賴常規(guī)的驅(qū)替方法，儲(chǔ)層內(nèi)的油水滲吸交換機(jī)制便成為了主要的產(chǎn)油途徑。

表面活性劑是目前常用的滲吸劑，能深入滲透至微小裂縫，改善潤(rùn)濕性和降低界面張力從而提高滲吸采收率。但是表面活性劑在應(yīng)用過(guò)程中容易受到儲(chǔ)層環(huán)境的影響，存在著生成沉淀、在地層吸附量大以及化學(xué)降解等問(wèn)題。近年來(lái)，為了更好地開(kāi)發(fā)低滲透油藏，開(kāi)展了納米流體滲吸驅(qū)油技術(shù)的研究。納米流體尺寸小于低滲透油藏孔隙，可在低滲透油藏儲(chǔ)層孔隙中順利運(yùn)移。納米流體在注入地層后，通過(guò)與油藏中的原油相互作用，提高了原油的流動(dòng)性，進(jìn)而提高滲吸采收率。此外，納米流體還可以通過(guò)調(diào)控其成分和濃度來(lái)適應(yīng)不同油藏的特性，進(jìn)一步提高滲吸驅(qū)油的效果。因此，在低滲透油藏提高采收率的研究領(lǐng)域，納米流體滲吸驅(qū)油技術(shù)有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。該研究?duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于納米流體滲吸驅(qū)油的文獻(xiàn)進(jìn)行了分析，從納米滲吸驅(qū)油劑類型角度出發(fā)，論述了國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于納米流體滲吸驅(qū)油的研究成果與機(jī)理認(rèn)識(shí)，并對(duì)未來(lái)納米滲吸驅(qū)油劑的研究方向提出了一些建議。

1納米顆粒型滲吸驅(qū)油劑

納米流體除了具有納米級(jí)尺寸，還具有獨(dú)特的熱力學(xué)性質(zhì)，在滲吸驅(qū)油提高采收率過(guò)程中顯示出巨大的潛力。納米顆粒的粒徑較小、比表面積較大，能夠進(jìn)入多孔介質(zhì)并在界面處有效吸附，改善界面性質(zhì)，從而提高滲吸驅(qū)油的效果。目前滲吸驅(qū)油用納米顆粒主要有SiO2,ZrO2,Al2O3,Fe3O4以及氧化石墨烯和碳量子點(diǎn)等。

1.1 SiO2納米顆粒

SiO2納米顆粒是1種無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染的球形顆粒。SiO2納米顆粒來(lái)源廣泛，價(jià)格相對(duì)低廉，可以輕松對(duì)其表面進(jìn)行改性，接枝各種功能基團(tuán)，以滿足不同條件下的不同要求，是目前最受歡迎的納米材料。

ZHAO等將SiO2納米顆粒和陰離子表面活性劑(AOS)復(fù)配，制備了1種新型納米流體。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該納米流體在高溫(80°C)及高礦化度(30000mg/L)條件下能穩(wěn)定存在3周，無(wú)任何聚集。0.1%納米流體相較同濃度表面活性劑，滲吸采收率從14.33%提升至29.00%，滲吸采收率明顯提高。

胡海霞等利用硅烷偶聯(lián)劑KH580對(duì)SiO2納米顆粒進(jìn)行改性,并和表面活性劑APE-X復(fù)配得到納米流體。改性納米顆粒可以分散吸附在巖石壁面,從而改變巖石的潤(rùn)濕性。通過(guò)滲吸排油實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)納米分散液進(jìn)入儲(chǔ)層后具有比常規(guī)表面活性劑更好的滲吸排油能力。

李佳等構(gòu)筑了1種TPHS-AOS-納米SiO2低界面張力納米流體。研究結(jié)果表明，納米流體的采收率比表面活性劑體系提高12.7%。與傳統(tǒng)的僅由單一表面活性劑組成的復(fù)配體系相比，低界面張力的納米流體在提升低滲透油藏滲吸采收率方面展現(xiàn)出顯著的優(yōu)越性。

近幾年Janus納米顆粒成為SiO2改性新的研究方向。Janus納米顆粒表面具有親水和疏水結(jié)構(gòu)，能夠快速轉(zhuǎn)移到油水界面，改變油水界面性質(zhì)，在提高采收率方面表現(xiàn)出積極的效果，具有很高的提高采收率潛力。

白云等在研究中利用Pickering乳液模板法將KH580和KH832接枝到SiO2納米顆粒表面，制備了1種兩親性SiO2納米顆粒。改性后的兩親性SiO2納米顆粒由于磺酸基靜電排斥和長(zhǎng)鏈辛基形成位阻層，有效提高了納米顆粒分散穩(wěn)定性，在60℃下靜置30d后未出現(xiàn)分層現(xiàn)象，0.05%的納米流體具有較好的滲吸驅(qū)油效果。

CAO等以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和辛基三乙氧基硅烷(OTES)與納米SiO2(NS)發(fā)生反應(yīng)，并進(jìn)一步通過(guò)調(diào)節(jié)OTES的用量從而改變兩親納米顆粒OAS的疏水性，合成了3種不同疏水基團(tuán)含量的OAS。與NS相比，OAS粒子能保持良好的穩(wěn)定性、乳化性和改變界面的性質(zhì)。0.1%OAS滲吸采收率可提高3%，表現(xiàn)出巨大的提高采收率的潛力。

納米SiO2因其粒徑小，與低滲透油藏相匹配，來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉，且表面羥基多易于改性等特點(diǎn)，成為目前應(yīng)用最為廣泛的納米材料。為了提高SiO2的表面活性、界面活性以及分散穩(wěn)定性，可以接枝不同的功能團(tuán)，如氨基、磺酸基和羧基等，這些功能團(tuán)的引入可以提高SiO2的親水性或親油性，增強(qiáng)其在油水界面的吸附性能，從而在不同油藏滲吸驅(qū)油過(guò)程中展現(xiàn)出更好的性能。Janus納米SiO2作為1種新型的納米材料，因?yàn)樘厥獾膬捎H結(jié)構(gòu)，使得它可以更好地吸附在油水界面，提高油水界面膜性能和滲吸采收率，成為SiO2改性新的研究方向。雖然SiO2應(yīng)用潛力巨大，但同時(shí)也面臨著許多挑戰(zhàn)，如怎樣提高其穩(wěn)定性，如何選擇合適的功能團(tuán)，如何優(yōu)化其合成和應(yīng)用工藝等。因此，需要對(duì)其進(jìn)行深入研究，創(chuàng)新性的解決這些問(wèn)題，以提高SiO2的性能和應(yīng)用潛力。