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納米活性顆粒表面潤(rùn)濕性測(cè)量方法及具體操作步驟

來(lái)源:中國(guó)石油大學(xué)(華東) 瀏覽 306 次 發(fā)布時(shí)間:2024-07-24

納米流體驅(qū)油作為低滲/特低滲油藏提高采收率的重要方法之一,利用具有小尺寸、高表面活性等特性的納米顆粒吸附到油水界面上,降低界面張力,改變油水兩相間力學(xué)作用,促進(jìn)油膜剝離。接觸角是表征納米顆粒表面潤(rùn)濕性的重要參數(shù),在一定程度上決定了納米顆粒調(diào)控界面力學(xué)作用的能力。


目前,常規(guī)測(cè)量方法只能測(cè)量納米流體液滴整體在固體表面的接觸角,無(wú)法測(cè)量納米流體中單個(gè)納米顆粒的表面潤(rùn)濕性,既而難以精確評(píng)價(jià)單個(gè)納米顆粒的表面性能對(duì)納米流體整體驅(qū)油性能的影響規(guī)律,從而無(wú)法揭示單個(gè)納米顆粒對(duì)油、水、巖石所組成多相界面的微觀調(diào)控機(jī)理。因此,亟需提出一種基于納米力學(xué)的活性顆粒表面潤(rùn)濕性測(cè)量方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)納米顆粒潤(rùn)濕性的測(cè)量,為研究納米顆粒對(duì)油水界面的調(diào)控提供依據(jù)。


一種基于納米力學(xué)的活性顆粒表面潤(rùn)濕性測(cè)量方法,具體包括以下步驟:

步驟1,選取活性顆粒,利用膠黏劑將活性顆粒粘合到原子力顯微鏡的Tipless探針懸臂上,制得球形探針,利用掃描電子顯微鏡觀察,獲取球形探針的半徑;


步驟2,選取原油樣品作為油相,將原油樣品滴在原子力顯微鏡的石英基底上形成油相界面后,利用液體探針夾固定球形探針,選取預(yù)先配制的模擬地層水作為水相,將模擬地層水注入原子力顯微鏡的O型圈所圍成的密閉區(qū)域內(nèi)形成水相界面,利用球形探針控制O型圈覆蓋在油相界面上,形成油水界面;


步驟3,利用原子力顯微鏡觀察確定油水界面位置后,控制球形探針下降,配合觀察油水界面,直至油水界面發(fā)生擾動(dòng)停止移動(dòng)球形探針,此時(shí)活性顆粒整體仍處于水相中且活性顆粒的底部剛剛觸碰到油水界面,得到第一界面體系,將球形探針靜置于第一界面體系中,待第一界面體系穩(wěn)定;


步驟4,控制球形探針繼續(xù)下降,當(dāng)活性顆粒部分浸入油相時(shí),記錄球形探針的下降高度并停止移動(dòng)球形探針,得到第二界面體系,將球形探針靜置于第二界面體系中,待第二界面體系穩(wěn)定;


步驟5,控制球形探針上升,當(dāng)活性顆粒完全脫離油水界面且活性顆粒整體處于水相時(shí),得到第三界面體系,記錄上升過(guò)程球形探針的受力情況得到作用力變化曲線,確定油相對(duì)活性顆粒的粘附力;


步驟6,對(duì)作用力變化曲線進(jìn)行積分,確定活性顆粒脫離油水界面時(shí)克服油相粘附力所做的粘附功,得到第三界面體系與第二界面體系之間的能量差;


步驟7,利用界面張力儀測(cè)量油相與水相之間的界面張力,基于Young方程,結(jié)合球形探針的半徑以及球形探針的下降高度,計(jì)算得到油-水-活性顆粒體系的接觸角,確定活性顆粒的表面潤(rùn)濕性。


綜上可得,采用本方法利用原子力顯微鏡進(jìn)行納米力學(xué)測(cè)試,實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)活性SiO2顆粒潤(rùn)濕性的準(zhǔn)確測(cè)量,解決了活性顆粒潤(rùn)濕性受納米流體性能影響難以精確表征的問(wèn)題,為研究納米顆粒的改性效果提供了技術(shù)支持。