Нанофлюид на основе функционализированных силикатных наночастиц с добавлением поверхностно-активного вещества для повышения нефтеотдачи при высокой температуре и минерализации

В последние годы нанофлюиды продемонстрировали значительный потенциал в качестве технологии химического повышения нефтеотдачи (EOR) благодаря высокой эффективности изменения межфазных свойств. Однако широкое применение нанофлюидов существенно ограничено сложностью получения стабильных систем, пригодных для эксплуатации при повышенной температуре и высокой минерализации. В данной работе новый нанофлюид был получен путем объединения положительно заряженных аминотерминированных силикатных наночастиц (SiNP-NH2) с отрицательно заряженным анионным поверхностно-активным веществом (Soloterra 964) посредством электростатического взаимодействия. Полученный нанофлюид можно было хранить в среде с относительно высокой минерализацией (15 мас.% раствор NaCl) при высокой температуре (65 °C) более 30 дней без агрегации. Успешное нанесение поверхностно-активного вещества на целевые SiNP было подтверждено методами инфракрасной спектрометрии с преобразованием Фурье, измерения поверхностного заряда и анализа распределения размеров частиц. Кроме того, потенциал нанофлюида для повышения нефтеотдачи оценивали путем анализа межфазного натяжения на границе нанофлюид/нефть Bakken и изменения краевого угла смачивания нефти при замене рассола нанофлюидом. Экспериментальные результаты показали, что межфазное натяжение на границе вода–нефть для сырой нефти Bakken снизилось на 99,85%, а краевой угол увеличился на 237,8% относительно исходных значений 13,78 мН/м и 43,4° соответственно, что свидетельствует о высокой эффективности вытеснения нефти и выраженном переходе смачиваемости от нефтесмачиваемого к водосмачиваемому состоянию. Испытания на самопроизвольное впитывание, проведенные на образцах породы Berea, показали, что нанофлюид обеспечил высокий коэффициент извлечения нефти 46,61% по сравнению с 11,30%, 16,58% и 22,89% для рассола, чистых SiNP-NH2 и чистого поверхностно-активного вещества (Soloterra 964) соответственно. Кроме того, в экспериментах по вытеснению нефти через керн удалось извлечь в общей сложности 60,88% исходных геологических запасов нефти, причем дополнительное извлечение нефти на стадии химического заводнения составило 17,23%. Кроме того, был предложен возможный механизм повышения нефтеотдачи с использованием нанофлюида.