众所周知,纳米是非常小的尺寸计量单位,1纳米(nm)等于百万分之一毫米。纳米液是由0. 1~100 纳米一维尺寸的纳米剂分散于水中的纳米液滴构成的溶液。纳米液在采油领域用作驱油剂提高原油采收率的技术,则称之为纳米驱油技术。将纳米技术与提高采收率技术EOR(Enhanced oil recovery)及智能化融合集成,用于高含水油田和低渗透油田,来解决传统EOR技术不能解决或难以解决的问题的技术,即是新兴的智能纳米驱油技术,它是油气勘探开发领域第五次技术革命的新技术之一。
智能纳米驱油技术用于高含水油田和低渗透油田之所以能提高采收率,首先是扩大了驱油的波及体积。由于纳米液中分散于水中的众多纳米液滴“尺寸非常小”、“无孔不入”,因而能够基本上实现全油藏体积的波及;使原来未被波及到的体积中的原油驱替出来。其次是降低了油水界面张力。由于纳米颗粒的粒径小,且多孔,比表面积(m/g)大,大大降低了油水界面的张力(可达10~2mN/m),而且表面活性强,因而可使原油易于剥落成小油滴被驱替液驱替出来。再者是改善了储层孔隙的微观环境。由于纳米液具有很强的乳化原油和提高油层岩石润湿性以及降低储层孔隙黏滯阻力的能力,因而可有效地驱替储层孔隙中的胶质沥青质沉淀物及颗粒表面的油膜,使储层孔道和颗粒表面由“亲油”变为“亲水”,保持驱油液流动通畅,构成了一个良好的储层孔隙微观环境,有利于提高微观驱油效率。另外,纳米液还能够智能寻找和捕集分散油,使“分散油聚并”,形成“油墙”或富油带被驱出,具有自驱动力,能够实现智能找油。 国外,对于智能纳米驱油技术的研究,起步较早,目前进行的磁性纳米颗粒包裹体分散驱油技术,具有适应油藏类型广、稳定性好、多孔介质中的通流性能好、流向智能可控等突出优势,已经成为全球新一代纳米驱油体系,而我国尚未开始针对该技术进行相关的研究。提高石油采收率国家重点实验室和中石油勘探开发研究院共同牵头,联合国内10多家优势单位,组成的产、学、研、联合团队,经过近3年攻关,已经初步建立起了智能纳米驱油颗粒表面修饰方法,设计并合成出了4种不同特性的智能纳米驱油剂样品。另外,中石油勘探开发研究院自主研发的第一代纳米驱油剂样品QS-SiO2,减弱了水分子间的氢键缔合作用力,使普通水变成了更小的“小分子”水,更容易注入毛细管,可以使注水波及到普通水无法注入的低渗区域,将这些区域存在的大量剩余油驱出,是低渗透油田大幅度扩大波及体积的潜力所在,为特低/超低渗透油田长期稳产带来了希望。