納米SiO2顆粒具有尺寸小、比表面積大、價格低、來源廣等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、光學(xué)、材料等諸多領(lǐng)域。近年來，大量研究利用納米SiO2和表面活性劑的協(xié)同作用來提高原油采收率，其主要機(jī)理包括：增強(qiáng)泡沫或乳狀液的穩(wěn)定性、提高表面活性劑降低油水界面張力的能力、改變巖石潤濕性等。根據(jù)膠體化學(xué)理論，溶膠中電解質(zhì)的存在會減小膠粒的帶電量而使其失穩(wěn)聚沉，因此保持納米SiO2的穩(wěn)定性是其在EOR應(yīng)用中的關(guān)鍵問題。前人在研究納米SiO2在EOR中的應(yīng)用時主要使用去離子水和NaCl鹽水配制分散體系。然而地層中存在大量Ca2+、Mg2+，這些陽離子對納米SiO2/表面活性劑分散體系的穩(wěn)定性可能會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

本文以SDS和納米SiO2為研究對象，分別用NaCl鹽水和模擬地層水配制了納米SiO2/SDS分散體系，研究了離子組成和納米SiO2的含量對體系穩(wěn)定性的影響。由于SiO2顆粒表面上存在含氧官能團(tuán)，體系的pH會顯著影響納米SiO2顆粒所帶電荷從而影響其穩(wěn)定性，因此本文還著重探討了通過調(diào)節(jié)pH值來提高鹽水中體系穩(wěn)定性的可行性。降低油水界面張力是表面活性劑驅(qū)提高采收率的主要機(jī)理，納米SiO2/表面活性劑體系對界面張力的影響雖已有相關(guān)研究，但離子組成和pH值對納米SiO2/表面活性劑體系降低界面張力的影響鮮有報道。在穩(wěn)定性研究的基礎(chǔ)上分析了離子組成，納米SiO2的含量及pH值對納米SiO2/SDS體系界面活性的影響，將體系的穩(wěn)定性和界面活性結(jié)合起來研究。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1材料與儀器

納米SiO2（LUDOX HS-30膠體SiO2，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%、平均粒徑13 nm、pH=9.8、西格瑪奧德里奇（上海）貿(mào)易有限公司）；SDS、鹽酸，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。NaCl鹽水，礦化度為10000 mg/L，Na+和Cl-的質(zhì)量濃度分別為3932.0 mg/L和6068.0 mg/L，模擬地層水，礦化度為10000 mg/L，Na+、Ca2+、Mg2+和Cl-的質(zhì)量濃度分別為3585.3、202.2、80.9和6131.6 mg/L；勝利油田某區(qū)塊地面脫氣原油，60℃下的黏度和密度分別為543 mPa·s和0.97 g/cm3。

Omni型Zeta電位分析儀，美國布魯克海文儀器公司；TX-500C旋轉(zhuǎn)滴界面張力測量儀，美國科諾工業(yè)有限公司；WGZ系列濁度計(jì)，上海欣瑞有限公司；PHS-3E型pH計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1納米SiO2/SDS分散體系穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

（1）沉降法

在NaCl鹽水、模擬地層水中分別加入一定量的SDS，磁力攪拌器攪拌30 min后加入一定量的納米SiO2，繼續(xù)攪拌30 min移入樣品瓶，然后置于60℃的恒溫箱中，觀察體系在15 d內(nèi)的沉淀情況。除特殊說明外，分散體系中SDS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%，納米SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.2%、0.5%、1.0%和1.5%。

（2）濁度的測定

利用濁度計(jì)測定納米SiO2/SDS體系在60℃下靜置不同時間后的濁度，分析體系的濁度隨時間的變化情況，從而考察體系的穩(wěn)定性。測量前使用濁度標(biāo)準(zhǔn)液校準(zhǔn)儀器，并在測量期間定期檢查校準(zhǔn)。

（3）Zeta電位的測定

利用Zeta電位分析儀測定納米SiO2/SDS體系的Zeta電位。在每次測量Zeta電位之前，用酒精和去離子水仔細(xì)沖洗電極和樣品池。為了確保測定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，測定重復(fù)3次取平均值。

1.2.2油水界面張力的測定

利用旋轉(zhuǎn)滴界面張力測量儀在溫度60℃、轉(zhuǎn)速6000 r/min下測定納米SiO2/SDS體系和原油之間的界面張力，分析納米SiO2的加入對SDS降低油水界面張力的影響，其中油水密度差為0.03 g/cm3，分散體系配制好后立即進(jìn)行測定。