提高油气采收率的纳米流体研究进展

吴亚，蔡晴，方荣苗，李婧瑶，杜春保，于洪江

(西安石油大学 化学化工学院，陕西 西安 710065)

纳米流体是将不同种类的纳米颗粒添加到不同的基础流体中混合而制备的悬浮液，是一种特殊类型的胶体和非牛顿液[1]。在提高油气采收率领域，纳米流体作为新兴的技术近些年受到广泛的关注[2-4]。纳米技术在三次采油中的优势可归因于纳米材料独特的性质，包括纳米级小尺寸、高表面体积比、皮克林乳液形成和稳定性、润湿性改变和界面张力降低、油降黏能力等，因此，纳米材料在EOR应用中具有十分广阔的前景。国内外研究人员结合纳米材料的特性在低渗透致密油气开采方面进行大量研究，几种类型的纳米颗粒如SiO2、TiO2、Al2O3、CNT形成的纳米流体已经在油气田增产措施中进行了应用[5-6]。纳米驱油技术研究主要是通过筛选不同材料的纳米粒子并评估他们的性质和应用效果。常用的纳米材料主要有金属氧化物型、非金属氧化物型、高分子聚合物型、无机多孔材料、碳基纳米材料等，纳米颗粒也可以通过与表面活性剂、聚合物组合改善纳米流体所需要的性能。不同的形态和几何结构也会产生不同流体性质，这些材料还可以分为零维(球形)材料、一维材料、二维纳米片、多孔材料。本文综述不同类型纳米流体的基础纳米材料及性质、性能优化方法、驱油机制，提出纳米流体驱油技术存在的问题及发展方向。

1 纳米流体的基础纳米材料及性质

1.1 金属氧化物及硫化物纳米流体

1.1.1 金属氧化物 金属氧化物纳米材料作为一类具有良好物理和化学性质的纳米材料，广泛应用于多种领域。目前为止，多种金属氧化物纳米颗粒已经应用于矿藏的油气增收领域。纳米金属氧化物颗粒尺寸通常较小，TiO2粒径10～30 nm，Al2O3粒径10～20 nm，Fe3O4粒径10～25 nm。纳米颗粒尺寸越小，布朗运动越强，纳米颗粒之间的分离压力越高，因此较小的粒径更有效。然而，如果颗粒变得非常小，则它们将以更高的速率聚集、沉降，导致体系变得不稳定。

TiO2是强化采油领域目前研究较多的金属氧化物纳米颗粒。冯晓羽等[7]对用油酸改性纳米TiO2，发现改性后粒子在水溶液中具有更好的分散性和稳定性，驱油机理主要是改变储层润湿性和降低油水界面张力，在渗透率范围在9×10-3～12×10-3μm2的低渗透油藏，能够提高约15%的采收率。ZrO2纳米粒子(24 nm)和非离子表面活性剂(乙氧基化壬基酚)组成的纳米流体是碳酸盐储层的有效润湿性改性剂，可以显著改变岩石的润湿性，从强油湿到强水湿。然而岩石润湿性改变是个非常缓慢的过程，需要至少2 d。Giraldo等[8]发现Al2O3纳米流体是一类良好的润湿性改性剂。浓度 <500 mg/L 氧化铝纳米颗粒分散在阴离子商业表面活性剂中，可以使砂岩岩心快速地由强油湿变为强水湿状态。NiO类似于Al2O3，通过增加驱替液的黏度并降低原油黏度，对稠油具有较高的驱替效果，能回收高达85%的沥青质，且在盐水中采收率更高。CuO和MgO也能显著降低原油黏度，但MgO分散在盐水或乙醇中后会降低砂岩的渗透性，因此其在砂岩储层中的应用受到限制。

纳米ZnO作为一种多功能新型无机纳米材料[9]。Adil等[10]将纳米ZnO与阴离子表面活性剂SDBS结合，获得尺寸为240.9 nm ZnO/SDBS分散体，在95 ℃的高温下表现出极高的稳定性，而且在外加电场作用下，ZnO纳米流体的黏度随颗粒浓度的增加而增大，因而通过增加ZnO纳米流体迁移率、降低界面张力可达到提高采收率目的。他们还发现将ZnO纳米颗粒与SDBS分散在盐水可以获得粒径为55.7 nm和117.1 nm的ZnO纳米流体。水基ZnO纳米流体是高温油藏提高采收率一种很有前景的方法[11]。

纳米Fe3O4不同于常规体相材料，具有特殊的磁性质。Divandari[12]使用柠檬酸钠盐与FeSO4·7H2O为原料合成了柠檬酸包覆的磁铁矿纳米颗粒，能够吸附在液体界面上降低界面张力，并具有最小的沉淀率、最高的磁化反应功率和最大的润湿性改变能力。Izadi等[13]研究发现阴离子聚合物涂层的功能化柠檬酸盐包覆的Fe3O4纳米颗粒能够增强在苛刻盐度和高温下的颗粒分散稳定性，降低油水界面张力，提高油湿系统的水相驱油效率。Omidia等[14]用Fe3O4和蛋壳合成了纳米复合材料，发现其在较低浓度的CTAB溶液中降低油水界面张力，并将岩石润湿性改变为水湿性。Ogolo等对比了蒸馏水中8种金属氧化物(Al2O3、ZnO、MgO、Fe3O4、ZrO2、NiO、SnO2、SiO2)纳米颗粒的驱油效果，驱油率提高0.8%～12.5%。

尽管金属氧化物纳米颗粒种类丰富，在低渗透油气藏生产中发挥着积极的作用，然而，由于储层油气采收率较低，针对复杂性储层环境的应用研究还不是很充分。

1.1.2 硫化物 近年来，MoS2纳米片由于其独特的微观结构、稳定的物化性质和良好的驱油性能被认为是极具应用潜质的新型纳米驱油剂。由中国石油大学自主研发的2D智能纳米黑卡，不同于现有球状纳米材料与油水界面的“点-面”接触，而是与油水界面的面形成“面-面”接触，比表面积更大，界面活性点位更多，注入油藏后在油水界面能形成稳定的吸附层，并可聚集微油滴，进入稠油内部破坏胶质、沥青质分子缠绕结构，实现油藏降黏效果，同时通过改变岩石润湿性，降低毛管力，将油膜从岩石表面剥离，提高驱油效率[15]。Qu等[16]通过简单的水热法制备了超薄片状结构的两亲性CTAB-MoS2纳米片，可吸附在油水界面，在超低浓度下形成高强度的界面膜，增强乳液稳定性。Raj等[17]使用α-烯烃磺酸盐和MoS2纳米片协同，能够使泡沫在Ca2+和Na+存在下保持稳定，并且起泡性能好，充砂共驱实验表明表活剂-纳米片泡沫比表活剂单独使用产生的泡沫驱替效率提高12.1%。2D纳米片改性接入烃链后，具有较强的亲油-亲水性质，分散效果好，可替代昂贵的二维材料在未来高温、高盐油藏开发中具有大规模应用的潜力。然而当纳米流体在地层孔隙中会有一定吸附损失，为保护地层环境并且提高纳米颗粒回收率，还需要对其深入研究。

1.2 非金属氧化物纳米流体

SiO2在提高油气采收率领域是应用最广泛的纳米粒子之一，它是砂岩的主要成分，与砂岩储层具有良好的兼容性。常用的SiO2微结构为球形的纳米材料，比表面积大、比表面能高、表面含有大量的羟基，易于改性等[18]，且成本低、毒性小、热稳定性好。SiO2在不需要稳定剂的情况下可形成稳定的乳状液。SiO2基纳米流体体系中颗粒粒径分布在40 nm，Zeta电位值在-40 mV左右，由于纳米粒子的吸附作用将含油孔壁改变为中性润湿条件来增强水湿砂岩储层中原油采收率。然而，在地下储层油气开采中任何纳米材料的挑战是高温和高矿化度导致颗粒的聚沉、絮凝等不稳定性。

目前对SiO2纳米流体的研究主要集中于使用具有不同表面涂层的二氧化硅纳米颗粒，以稳定驱油用的Pickering乳液。纳米SiO2和不同的官能团结合可改变SiO2表面的疏水性和亲水性。SiO2纳米颗粒表面上具有羟基，可以通过酯化反应与表面活性剂携带的羧基、氨基和其他极性基团直接组合，也可以使用疏水性硅烷对SiO2表面改性。Li等[19]则利用己二酸与二氧化硅的羟基基团的缩合反应构建了一种新型的不含表面活性剂的三次采油纳米流体，其在水中颗粒的粒径为10～20 nm，发现使用活性二氧化硅纳米流体能够降低油水IFT，改变岩石表面润湿性，在低浓度下就表现出较高的EOR效率。Wang等发现由疏水性SiO2纳米颗粒组成的纳米流体具有更高的扩散能力和较低的黏度，这有利于流体的扩散，从而促进油滴的分离。徐等研究显示亲水性SiO2纳米颗粒可以使原油迅速膨胀并断开，这意味着亲水纳米颗粒也具有强化采油的潜力。然而亲水性纳米颗粒对油位移的影响机理仍有待进一步研究。实验还表明使用疏水性纳米颗粒的应用结果优于亲水纳米颗粒的结果。

传统方法上制备纳米流体是将获得的纳米颗粒分散在基液中配制[20]，而Chaturvedi等[21]采用单步法直接在聚丙烯酰胺中利用正硅酸四乙酯和氢氧化铵合成了二氧化硅纳米流体，平均粒径在34～39 nm，该流体在30～50 ℃储存60 d仍能保持稳定，并且与表面活性剂SDS组合能在高温/高盐储层中保持稳定。它提供了一种能够在高温高盐储层中使用的纳米流体。将纳米二氧化硅与表面活性剂组合提高原油采收率技术由于操作简单备受关注。Sharma等[22]研究发现SDS的存在改变了SiO2纳米颗粒的润湿性，增加了界面吸附，使纳米颗粒-表面活性剂-聚合物流体显著降低了界面张力值，证明纳米流体与聚合物和表活剂协同作用具有提高采油率的潜力。Zhou等[23]将氨基改性的SiO2纳米颗粒(带正电荷)与带负电荷的阴离子表面活性剂(soloterra964)组合集成制备了一种新型纳米流体，使油-水界面张力降低了99.85%，油接触角升高 237.8%，原油回收率增加了17.23%。且能够在高盐度(质量分数15%NaCl溶液)和高温(65 ℃)下稳定30 d，而不会聚集。Wang等[24]使用粒径为10～20 nm 的二氧化硅纳米颗粒和鼠李糖脂在盐水中合成了新型生物纳米流体，颗粒平均直径为52 nm，纳米流体能够明显改变岩心润湿性。显示了生物物质改性纳米材料在提高采收率方面的巨大潜力。尽管纳米二氧化硅经表面改性后或与表活剂协同作用提供了丰富的纳米流体体系，然而对于复杂的非常规储层，在高温和高盐度下纳米粒子驱油体系的稳定性及效率问题仍值得深入的研究。

辉石作为一种常见的造岩硅酸盐矿物，由于低成本，也为合成纳米流体提供了很有前景的硅基基础材料。Sagala等[25]在温和的条件下合成了对环境安全且可调的纳米辉石纳米颗粒，通过三乙氧基(辛基)硅烷对其进行表面改性，得到了改性程度不同，粒径分别为800，600，100 nm的纳米辉石。经改性后的纳米颗粒能将油湿界面变为水湿并降低油水IFT。随后又用TOS对辉石进行表面改性，0.005%(质量分数)的纳米流体在高温下低盐度下具有很好的稳定性和油采收率。

1.3 有机聚合物纳米流体

用于聚合物驱的两种主要聚合物是生物聚合物和合成聚合物。 二者都能有效改善迁移率并降低多孔介质中的相对渗透性。然而其耐温、耐盐性较差[20，26]，一些生物聚合物易降解。研究发现在聚合物上接枝活性单体或使用纳米材料与聚合物结合可有效提高其性能。纳米颗粒添加在聚合物中形成新一类材料称为聚合物纳米流体。如今，聚合物诱导纳米颗粒形成聚合物纳米颗粒或聚合物接枝到纳米颗粒表面是聚合物纳米流体的显著应用方法。

刘平德等[27]将可聚合表面活性单体与丙烯酰胺进行共聚合成了一种新型表面活性聚合物驱油剂，结果表明其在不同盐水中具有良好的水溶性、增黏性、耐温抗盐性与抗剪切性能，同时具有较好的降低油水界面张力的能力。赵方园等[28]研究发现表面改性剂BHJ-1具有较高的表面活性和界面活性，在油田现场水和模拟盐水条件下均具有优异的增黏性、 耐温抗盐性、 抗剪切性、抗老化性以及显著的驱油效果。

Agi等[29]用抗坏血酸合成了Cissus populnea纳米粒子(CPNP)，CPNP与市售聚合物黄原胶的溶液流变性相反，CPNP溶液随温度升高溶液的黏度增加，可有效降低油水界面张力，改变砂岩岩心的润湿性，提高石油采收率。研究还对比了结晶淀粉聚合物纳米流体(CSNF)、二氧化硅(SiO2PNF)、氧化铝(Al2O3PNF)纳米流体的热降解过程、界面张力特性、润湿性改变效率以及驱油能力，发现使用聚合物纳米流体可以提高13%～23%的采油率，相对于其他两种无机纳米流体来说，CSNF更能承受高温下的热降解，显示出更好的改变润湿性的潜力以及降低界面张力的能力，这表明CSNF可以用作常规EOR材料合适替代品，用于提高原油采收率。

Wei等[30]提供了一种表面活性的“绿色”驱油剂——改性纳米纤维素，流体粒径在10 nm左右，改性纳米纤维素中含有的活性基团使其兼具增稠能力与表界面活性，并具有提高油水乳液稳定性的作用，充分展示了其在EOR方面的潜力，有望在不久的将来成为一种应用广泛的驱替剂。

1.4 无机多孔沸石纳米流体

二氧化硅-氧化铝沸石纳米颗粒是一种环境友好、性能稳定、表面性能优良的多孔型纳米材料，已被广泛应用于各种领域。Taleb等[31]采用水热法在室温下成功合成了八面沸石基纳米颗粒，该纳米材料由大小均匀的球形粗熔晶体组成，粒径为24 nm，ζ值<-30 mV，与地层盐水和低离子强度的盐水相比，所配制的纳米流体能显著改变岩石的润湿性，在碳酸盐岩心中的采油效率提高9.6%。以八面沸石为基础材料的纳米流体为在碳酸盐地层提高采收率提供了一定的应用前景。但由于其制备较复杂，且对地层环境要求较高，此方面研究还在起步阶段。

1.5 碳基纳米流体

碳基纳米材料来源广泛，具有可再生、环境友好、易于改性等诸多优点，近年来广泛用于油气开采领域。对碳基纳米材料的开发利用在一定程度上缓解了资源短缺和环境污染。常用的碳基纳米材料有球形的零维碳纳米颗粒、一维碳纳米管、二维石墨烯纳米片等。球形的碳纳米颗粒具有许多独特的性质，可进行表面改性。在大多数情况下，基于碳的纳米颗粒几乎没有初始表面官能化，使得难以将所需的分子结合到表面。 然而，通过重氮中间体或强酸氧化纳米粒子表面可以使碳基纳米颗粒表面位点官能化。通常碳基材料成为含有羧酸官能团的分子。进一步将不同目标分子移植到纳米颗粒上，使碳纳米颗粒获得应用需要的性质。例如，Lima等[32]将炭黑表面依次用乙二胺和丙烯酰胺改性以制造CB-EDA-AM 颗粒，经改性后的炭黑纳米流体在高离子强度(0.6 mol/L)和高温(70 ℃)下仍能增加和维持溶液黏度，能明显改善油水流度比，改性的碳纳米颗粒能将碳酸盐岩岩心驱替实验的原油采收率提升至96%以上。功能化CB/HPAM的纳米流体提供了在提高石油采收率方面的范例。

碳量子点是近年来发现的一种新型的碳基零维材料，尺寸在10 nm以下，在环境、化学等领域具有良好应用前景[33]。Li等[34]合成了尺寸在10 nm的球形荧光碳纳米颗粒，实验表明其具有良好的水溶性，并且能够降低油水界面张力和明显改变油湿砂岩表面的润湿性，在高温及高盐度下仍具有良好的稳定性，驱油机理为油滴从岩心表面剥落存在结构分离压力所致。一维碳纳米管具有较好的疏水特性，多壁碳纳米管流体注入高温高压储层后，在电磁场的环境下，能降低原油黏度，提高原油采收率。

与零维(二氧化硅)或一维(碳纳米管)相比，二维石墨烯近年来被认为是一种革命性的材料[35]。Gao等发现颗粒形状和几何形状的变化对乳液稳定性具有明显的影响。将石墨烯及其衍生物与其他材料相结合或进行表面改性制得纳米流体，可制得性能优异、具有良好应用前景的驱油剂材料。Radina等通过磺化石墨烯纳米片来增强石墨烯氧化物纳米流体的稳定性。以0.005%(质量分数)可实现回收率为16%。然而，与大规模生产相关的成本和问题限制石墨烯氧化物的实际用途。Tajik[36]在Janus石墨烯氧化物上掺入二氧化硅，0.005%(质量分数)纳米流体将原油回收率提高至18%。氧化石墨烯修饰方法可采用单侧修饰和双侧修饰。Luo等[37]使用烷基胺对氧化石墨烯进行单侧修饰，获得了一种石墨烯基Janus两亲纳米片，在低浓度下非常有效。研究发现合成的纳米片自发地接近油-水界面，降低界面张力，在油水界面形成一种具有弹性的薄膜，通过攀爬膜和段塞驱油能够明显提高采油效率且不破坏低渗岩心孔径。尽管目前碳基纳米材料凭借其优异的性质成为纳米材料驱油剂的一个新研究热点。然而，与大规模生产相关的成本和盐水环境中的效率低等问题限制石墨烯氧化物的规模化发展及应用。

生物质炭是一种可再生材料，其通过热解制造，例如木屑、果壳和玉米秸秆等。其作为一种有趣的低成本碳基质材料，也被开发用于EOR应用。 将150 nm的聚乙烯醇涂覆的生物炭纳米粒子分散在盐水，稳定超过1个月，平均粒径没有明显变化(～330 nm)。这为碳纳米材料应用强化采油提供了方向。

2 纳米流体性能优化方法

纳米颗粒比表面积大、表面能高，再加上布朗运动使纳米粒子易于聚集造成粒度增大，特别是在使用地层水作为基础流体，在碳酸盐、砂岩等不同储层性质的环境中工作时。为使纳米材料能够在EOR中实际应用，最重要的就是保持纳米颗粒在水溶液中的稳定性[38-39]。研究水相中纳米粒子的稳定性并产生均匀的分散体至关重要[40]。纳米技术应用研究和新趋势的最新进展是改善石油和天然气生产过程包括将纳米颗粒掺入混合物常规化学品，利用化学物质对纳米粒子进行修饰提高其在苛刻工作环境的稳定性和效率。

2.1 物理吸附

物理吸附是指通过范德华力或静电在纳米颗粒表面吸附非均相材料，以防止颗粒聚集。该方法适用于几乎所有纳米颗粒，并且可以通过混合纯纳米颗粒流体和表面活性剂、聚合物产生协同效应，增强纳米流体的稳定性。虽然物理吸附方法简单且成本较低，然而，通常在有限的操作范围(pH、温度、盐度等)中提供稳定性，特别是对于非常规储层，储层环境是复杂的，并且在高温和高盐度下纳米粒子排量系统的稳定性问题仍然难以解决。

2.2 化学键合

化学键合方法通常是指纳米颗粒和改性剂分子的极性基团之间进行化学反应，以改变颗粒表面的形态和结构，并通过形成化学键来将亲脂基团或亲水基团连接到颗粒表面。一方面通过改性剂与纳米颗粒表面羟基，例如TiO2和SiO2，进行羟基反应，以实现靶基团的移植；另一方面，通过不同性质的基团，例如醇、硅烷偶联剂和胺化合物连接基，以使其获得更加柔性和多样化的结合，并能提高其抗温和抗盐性。在一些情况下，如碳基纳米颗粒几乎没有初始表面官能化，难以将所需的分子粘合到表面上。对此可以通过用反应将纳米颗粒表面位点官能化来解决这个问题。此外，不同的纳米颗粒具有不同的表面性质。因此，应根据不同的纳米颗粒选择不同的组合方法。

2.3 电磁作用

在储层电磁场存在下使用纳米技术与基础流体增强油气采收率是一种新颖的技术。Alnarabiji等[41]提出电磁场能量能够增强注入的ZnO-NCs在多孔介质中的黏度，通过活化ZnO-NCs流体的电介质电流变效应以达到提高原油回收率目的。通过电磁辐射存在下磁性和介电激活纳米流体，驱替常规方法难以驱替的储层的残余油的研究取得一定效果。然而，一些挑战，如低扫频效率、潜在的储层伤害、流变性改变以及高成本均会影响EOR的纳米流体技术进一步应用。Kumar等[42]发现聚合物和纳米颗粒组合会产生完全不同的机械、热、电、磁和流变流体行为，这些行为使油液更易于从储层中采出。

3 纳米流体提高采收率的机理

尽管纳米流体具有EOR效应，但不同体系中纳米流体驱油机理可能不同。为了更好地理解不同因素对纳米流体性质的影响，提高纳米流体效率，本部分综述了纳米流体的驱油机制。纳米流体的两种经典机制降低水相和油相之间的界面张力，以及岩石润湿性改变。在某些情况下，多种机制被认为是协作的。纳米材料用于EOR技术的机制有以下几个方面，包括润湿性改变、攀爬膜和结构分离压力、油水界面张力降低、改善油水流度比、延缓沥青质沉淀、孔隙通道堵塞等。

3.1 改善油水流度比

油水流度比是影响采收率的重要参数之一，纳米材料可以单独使用或与其他纳米材料、表面活性剂和聚合物混合使用来增加注入液体的黏度，部分纳米材料如纳米TiO2、Fe3O4、ZnO、沸石等还可降低稠油的剪切黏度，通过改善油水流度比来提高采收率[43]。使用聚合物和NPS的协同效应以改善位移相的流变性质。移位阶段的增加黏度避免了患者锥形/指法，纳米粒状体系的存在打破沥青质胶质的结合作用，促进了沥青回收，从而降低其油相黏度。多壁碳纳米管(MWNT) 流体注入高温高压储层后，在电磁场的环境下，也降低原油黏度。Wang等发现由疏水性纳米颗粒组成的纳米流体具有更高的扩散能力和较低的黏度，这有利于流体的扩散，从而促进油滴的分离。

3.2 降低界面张力

根据毛管数理论，当毛管数达到一定值时，岩石中的油滴能有较好的流动性[44]。纳米颗粒具有良好的界面活性，当被注入地层后，能够吸附在油水界面降低界面张力，增加毛细管数目，降低原油的驱动压力，增加原油流动性，从而进一步提高石油的采收率[36]。Lu等[45]主要研究了SiO2纳米流体增强低渗透岩心原油采收率的机理和性能，纳米颗粒能够改变油水相对渗透率，通过吸附作用提高油相在低渗透岩心中的流动能力。贺丽鹏等[6]提出改性纳米SiO2溶胶中纳米粒子与水分子形成了较强的作用力且纳米粒子的布朗运动影响了水分子间的团簇结构，增加了水的注入能力，扩大波及体积，能够注入常规水难以注入的特低渗油藏。不同类型的表面活性剂与SiO2纳米颗粒相组合形成的纳米流体，不仅具备优良的热稳定性，而且能够降低界面张力至超低值，显示了提高采收率巨大的应用潜力。

3.3 润湿性改变

当纳米驱油剂注入岩心后，纳米颗粒能够吸附在岩心表面使其变为水湿性或者中性润湿，并且在油、水、岩石三相区域逐渐铺展，形成攀爬膜与分离压力，使油滴从岩石表面剥落，从而提高采收率[46]。纳米Fe3O4、改性纳米 TiO2、Al2O3-阴离子表活剂体系吸附在液体界面上除了降低界面张力，还最大程度地改变润湿性。ZrO2的纳米流体是碳酸盐体系的有效润湿性改性剂，将碳酸盐岩的润湿性改变为强水湿。SiO2提高采收率的主要机理是主要通过改变储层岩石特别是砂岩储层的润湿性并降低水油界面张力来改善驱油。

3.4 延缓沥青质沉淀

在石油生产的各个阶段，原油中沥青质之间平衡状态失衡会导致沥青质在岩石孔隙中沉淀。这种现象会改变介质的润湿性、渗透率和孔隙度，损害油藏形成。纳米材料能够吸附沥青质，可以延缓甚至阻止沥青质的沉淀[47-48]，这对于提高采收率起到了积极作用。

3.5 选择性调堵孔道

由于纳米粒子比表面积大、表面能高，再加上布朗运动使纳米粒子易于聚集造成粒度增加，导致纳米粒子易失去原有特性，可能在驱油时堵塞岩石孔隙。孔道堵塞分为机械截留和测井堵塞[49]，一种情况是纳米材料的直径大于孔喉的直径，因此纳米材料堵塞了孔喉的入口，使纳米驱油剂流向其他孔喉，如MgO分散在盐水或乙醇中会聚沉而堵塞孔喉。另一种情况纳米材料的直径小于孔喉直径，可以随基础流体一起流入孔隙。对于测井堵塞机理，有效参数为纳米材料浓度、孔喉直径和注入速率，否则纳米颗粒将在孔道中沉淀；对于机械捕获机理，有效参数为纳米材料尺寸。控制孔道封堵可有效提高波及面积，提高采收率，但非控制孔道封堵会造成地层伤害和产能指数下降[43]。

3.6 分离压力

最近，Wasan等[50]针对二维纳米驱油流体提出了一种新的纳米流体驱油机制。研究指出纳米颗粒在三相(固体-油-水相)接触区形成二维层状高强度楔形界面膜，纳米颗粒在界面膜中产生了结构脱胶压力(垂直于界面的力)，并且结构脱胶压力靠近楔形尖端的底尖而不是散装弯月面。由于压力增加，油/纳米流体界面向前移动，纳米流体在固体表面上扩散，通过油固接触，拆下毛孔喉咙的油滴，使其脱离油性固体土壤。该压力的大小取决于有效的纳米颗粒体积分数、粒度、多分散性和粒子电荷。

4 结语与展望

总结了应用于提高油气采收率领域的纳米流体的组成、构建方法、性质、驱油应用及机理，指出目前存在的一些问题，提出了纳米流体驱油技术研究进展和方向。尽管纳米材料在EOR中的应用优势显著增加，但仍然存在一些挑战，例如由于苛刻的储层条件(例如高盐度和高温度)，由于吸引力和排斥力之间的力失衡以及驱油剂停留在地层中的时间长的影响，纳米颗粒倾向于聚集，导致有效表面积与体积之比的减小，从而影响纳米流体的整体性能，甚至会对地层岩石造成伤害。为此，今后的研究重点是：①深入研究纳米流体驱油机理以及纳米颗粒在高温高盐油藏中团聚机理与规律，开发其他化学物质对纳米材料进行改性，提高其驱油效率以及稳定性，以期获得一种能够在高温高盐低渗透油藏中稳定存在的纳米流体驱油剂；②对纳米材料以及与其他技术之间协同作用机理的理论研究，进一步发掘纳米材料与化学驱油的有机结合点，更好地将纳米材料应用在驱油技术中，获得价格低廉、环境友好的高效率的驱油剂，最终实现大幅提高原油采收率的目标；③目前所研究的纳米流体驱油剂并未大幅应用于实际油田驱油，只应用于小范围驱油，且制备纳米流体驱油剂的技术不够成熟，因此在今后的纳米流体驱油剂的工业化生产以及工业化应用等方面应加强研究。