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油气地质与采收率2024年第02期:活性MoS_2纳米片剥离油膜机理研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:梁拓;王绘鹏;何琛;杨昌华;屈鸣;侯吉瑞;杨二龙;柏明星;

单位:西安石油大学石油工程学院;中国石油长庆油田分公司第十一采油厂;东北石油大学三亚海洋油气研究院;中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院;东北石油大学石油工程学院;

摘要:纳米材料可以提高原油采收率,但目前对于纳米材料的研究主要集中在球形纳米材料的性能上,对于二维片状纳米材料的研究甚少。自主合成了两亲性MoS_2片状纳米材料(活性MoS_2纳米片)用于大幅度提高水驱后原油采收率,针对活性MoS_2纳米片在固体表面上的铺展规律进行系列研究,阐明了活性MoS_2纳米片对固体表面油膜的作用机理。基于气-水-固相接触角的测量,明确了油湿性石英片在活性MoS_2纳米片驱油体系中浸泡120 h后,水滴平衡接触角保持90°不变,石英片表面由油湿转变成中性润湿;地层水和质量分数为0.15%的SiO_2纳米流体均无法使油膜在固体表面产生楔形膜,而质量分数为0.005%的活性MoS_2纳米片驱油体系可在油-水-固接触区域形成明显的楔形膜,产生结构分离压力,最终剥离固体表面油膜。研究发现,在质量分数为0.005%的活性MoS_2纳米片驱油体系中,油膜在固体表面的收缩过程中会形成内、外两条接触线,内、外接触线的收缩速度分别是0.661 7×10~(-5)和8.581 7×10~(-5) cm/s;从热力学角度计算出油膜在收缩过程中油-水-固混合体系Gibbs自由能的增量呈负增长,证明油膜在活性MoS_2纳米片驱油体系中的收缩是自发进行的。该项研究成果说明质量分数为0.005%的活性MoS_2纳米片驱油体系具有高效的驱油能力。

关键词:活性MoS_2纳米片;;结构分离压力;;润湿性;;Gibbs自由能;;驱油效率

基金资助:中国博士后科学基金项目“鄂尔多斯盆地裂缝性特低渗油藏微-纳米流体协同深部控窜-调流-驱油机理研究”(2023MD744257);; 陕西省博士后科研资助项目“超低渗油藏小尺寸活性片状纳米流体渗吸排驱机理研究”(2023BSHTBZZ45);; 国家自然科学基金项目“低渗特低渗油藏片状纳米材料-微米自适应桥接颗粒协同控窜-调流-驱油理论研究”(52174046);; 西安石油大学研究生创新与实践能力培养计划资助(YCS23113041);; 中央支持地方高效改革发展资金人才培养项目“大庆油田致密油