亲水性纳米颗粒（二氧化硅、氧化铝和二氧化钛）在碳酸盐岩储层中的高效润湿性调控及提高采收率机制研究

本研究通过设计实验（DOE）系统评估了二氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）和二氧化钛（TiO2）纳米颗粒在碳酸盐岩储层润湿性调控中的作用。结果表明，基于地层盐水（formation brine）的二氧化硅纳米流体在稳定性和经济性上表现最优，能将接触角从85°降至40°，并提高20.8%的原油采收率（EOR），为复杂碳酸盐岩油藏开发提供了创新解决方案。

　　

亮点

与以往聚焦单一纳米颗粒或砂岩储层的研究不同，本研究通过整合长期稳定性数据和机理分析，针对三种常用亲水性纳米颗粒（二氧化硅、氧化铝、二氧化钛）在碳酸盐岩储层中的挑战提出了创新解决方案，填补了该领域的关键空白。

结果与讨论

研究揭示了纳米流体性能的差异化表现：

• •

  去离子水基纳米流体效能排序为：二氧化钛（TiO₂）> 二氧化硅（SiO₂）> 氧化铝（Al₂O₃）

• •

  地层盐水基纳米流体中，二氧化硅（SiO₂）展现出最佳稳定性，其润湿性调控能力超越二氧化钛（TiO₂）23.7%

• •

  岩心驱替实验显示，二氧化钛纳米流体可提高20.8%的采收率，而二氧化硅在盐水环境中仍实现13.6%的增幅

结论

通过液滴接触角测量法证实：

1. 1.

   温度、流体类型和纳米颗粒浓度是润湿性改变的核心驱动因素

2. 2.

   二氧化硅（SiO₂）在地层盐水中的卓越稳定性（无聚集现象）使其成为经济高效的现场应用选择

3. 3.

   岩心润湿性从油湿性（θ=85°）成功转变为中性湿润（θ=40°），为碳酸盐岩油藏开发提供了新范式