【摘 要】
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增强在低渗透油藏开采中油藏孔道表面和孔隙内残余油的二次、三次石油采收率(EOR)作为能源问题越来越受到关注。传统的驱油剂(纳米颗粒和表面活性剂)在驱油性能上还有待提高,Janus颗粒呈现了良好的驱油效果但是在制备成本上相对较高。因此需要设计一种制备相对简单且EOR性能优异的新型驱油剂。这对于新型驱油剂的分子设计和驱油效果、油藏开采的过程和微观机理具有重要意义。本论文采用分子模拟的方法,将表面活性剂
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增强在低渗透油藏开采中油藏孔道表面和孔隙内残余油的二次、三次石油采收率(EOR)作为能源问题越来越受到关注。传统的驱油剂(纳米颗粒和表面活性剂)在驱油性能上还有待提高,Janus颗粒呈现了良好的驱油效果但是在制备成本上相对较高。因此需要设计一种制备相对简单且EOR性能优异的新型驱油剂。这对于新型驱油剂的分子设计和驱油效果、油藏开采的过程和微观机理具有重要意义。本论文采用分子模拟的方法,将表面活性剂接枝在SiO2颗粒表面得到系列的改性纳米颗粒。分别针对改性纳米颗粒的性能(分散性、界面活性和洗油性能)进行评价分析,旨在揭示改性纳米颗粒对EOR的效果以及改性颗粒的结构与增强EOR性能之间的关系。首先,我们对改性SiO2纳米颗粒在水溶液中分散性进行了考察。结果表明接枝阴离子表面活性剂后的改性颗粒分散性能最优。同时,接枝烷烃表面活性剂、非离子表面活性剂和两性离子表面活性剂的改性颗粒的分散性也得到了优化。紧接着对不同颗粒的构型和分散性之间的关系进行了研究:接枝阴离子表面活性剂后的改性颗粒在水溶液中构型发生变化,阴离子链完全舒展开,空间位阻增大,颗粒之间的静电排斥作用大幅度增强,颗粒靠近所需克服的势垒极高。随后考察了改性SiO2纳米颗粒对油水界面的影响。通过界面张力的变化评价改性颗粒的效果,并进一步考虑亲疏水性的烷烃表面活性剂混合修饰的影响。研究表明当亲水性的阴离子表面活性剂和疏水性的表面活性1:1接枝后,改性颗粒降低油水界面张力作用最强。阴离子链弯曲向水相,烷烃链弯曲向油相,颗粒在界面形成类Janus结构,油水界面相互乳化,油水两相混溶增强。最后构建固体表面吸附残余油滴和油藏孔道内油分子的模型,研究混合改性的SiO2纳米颗粒EOR性能的评估。驱油性能取决于降低油水界面张力、弱化油分子内聚能、减弱油分子在油藏表面吸附强度等等。对于油湿性表面和孔隙,颗粒结构和EOR能力之间的构效关系对纳米驱油剂的设计与制备有着重要的指导意义。
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