纳米颗粒在储层条件下重油/碳酸水界面的吸附行为：分子动力学与实验研究的突破性发现

本文通过分子动力学(MD)模拟和驱油实验，首次揭示了SiO2等纳米颗粒在重油/碳酸水(CW)界面的吸附机制。研究发现SiO2纳米颗粒可使界面张力(IFT)降至29.62 mN/m，提升CO2传质效率，最终使采收率(EOR)和CO2封存效率分别达55.62%和54.73%，为碳中和目标下的油气开发提供新技术路径。

　　

Highlight

相比CuO、Al₂O₃、TiO₂和Fe纳米颗粒，SiO₂展现出三大优势：

1. 最低界面张力（29.62 mN/m）

2. 最大界面厚度（28.23 ?）

3. 最稳定的界面结构

   同时，SiO₂能显著促进CO₂分子转移并引发重油膨胀效应。

关键发现

当SiO₂纳米颗粒数量从2增至4时：

• 界面张力从36.73 mN/m降至29.63 mN/m

• 扩散系数(D)从2.55×10^?9 m²/s提升至2.72×10^?9 m²/s

但过量添加会导致颗粒聚集，反而不利于性能提升。

结论

1. SiO₂纳米颗粒增强的CWI技术具有双重效益：

   • 采收率提升8.69%（相比传统CWI）

   • CO₂封存效率提高10.62%

2. 实际应用中应尽可能提高CO₂溶解度和注入压力

3. 该技术为重油开采与碳封存提供了创新解决方案