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圖為納米驅(qū)油劑驅(qū)油機(jī)理示意圖

近年來(lái)，“納米”一詞已越來(lái)越多地進(jìn)入到公眾的視野中，但納米技術(shù)在生活中的運(yùn)用仍被披著一層神秘的面紗，給人一種“高大上”的感覺(jué)。

談到納米技術(shù)首先要從“納米”說(shuō)起。納米又稱毫微米，1納米等于10-9米，可以想象納米是多么微觀了吧！

雖然納米概念是科學(xué)家創(chuàng)造出來(lái)的術(shù)語(yǔ)，但納米現(xiàn)象其實(shí)早就存在于自然界中。在夏天，我們經(jīng)常可以看到荷葉上掛著許多小水滴，水卻不會(huì)打濕荷葉，這是荷葉表面有著非常復(fù)雜的納米超微結(jié)構(gòu)，在荷葉表面布滿了一個(gè)挨著一個(gè)的小“山包”，小“山包”之間的凹陷部分可有效地吸附游離空氣，從而使荷葉的表面形成一層薄薄的空氣層，將水隔絕開來(lái)。

21世紀(jì)以來(lái)，納米技術(shù)已逐漸應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)中，在方方面面改變著人們的生活，在油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域也成為“新貴”，有望引發(fā)產(chǎn)業(yè)變革。

我國(guó)油氣資源需求量持續(xù)增加且對(duì)外依存度逐年增高，使得國(guó)家能源安全形勢(shì)更加嚴(yán)峻。隨著油氣勘探不斷深入，未來(lái)油氣資源的潛力主要集中在在低、特低、超低滲油藏。由于目前全球沒(méi)有成熟的低滲油藏提高采收率技術(shù)，因此如何把低滲透油藏常規(guī)水驅(qū)無(wú)法驅(qū)替的納、微米孔隙中的原油有效驅(qū)替出來(lái)，亟需開發(fā)新的顛覆性技術(shù)。納米技術(shù)的興起，為進(jìn)一步提高低滲油藏采收率帶來(lái)了曙光。實(shí)際上，納米代表的并不僅僅是一種尺寸，更重要的是體現(xiàn)納米級(jí)材料性能的功能巨大突變與智能特性。對(duì)納米材料進(jìn)行創(chuàng)新性的分子設(shè)計(jì)與改性研究，賦予納米材料特殊功能與智能特性，制成納米智能驅(qū)油劑，從而最終實(shí)現(xiàn)提高采收率的目標(biāo)。基于此，中國(guó)工程院院士、油氣田開發(fā)工程專家袁士義創(chuàng)新提出了納米智能驅(qū)油的戰(zhàn)略思想，指出納米智能驅(qū)油劑必須具備三大特性和功能：實(shí)現(xiàn)全油藏波及，使納米智能驅(qū)油劑可以達(dá)到油藏的任意角落；實(shí)現(xiàn)智能找油，遇水就跑，遇油親合，賦予納米智能驅(qū)油劑自驅(qū)動(dòng)力；實(shí)現(xiàn)殘存油全驅(qū)替，納米智能驅(qū)油劑可以捕集、拱大分散油，形成油墻。

那么，納米驅(qū)油劑是如何發(fā)揮作用，使困難油藏“束手就擒”的呢？一般來(lái)說(shuō)，納米驅(qū)油劑注入地層之后主要通過(guò)降低油水界面張力、改變巖石潤(rùn)濕性、堵塞大孔道，以及預(yù)防瀝青質(zhì)沉積等作用來(lái)提高采收率。

降低界面張力則是提高采收率的常見手段。納米顆粒對(duì)水相中水分子的吸引力，大于表面上水分子對(duì)內(nèi)部水分子的吸引力，使得表面不平衡受力減小，最終降低界面張力，并能夠有效穩(wěn)定乳狀液。儲(chǔ)層巖石一般會(huì)被原油牢牢吸附，改變巖石潤(rùn)濕性也是提高采收率的重要手段之一。納米顆粒在與油相接觸時(shí)可以形成自組裝的楔形膜，起到將油滴從巖石表面分離出來(lái)的作用。由于特殊的油藏條件，一些提高采收率的技術(shù)可能會(huì)使瀝青質(zhì)大量沉積，從而導(dǎo)致潤(rùn)濕性改變、滲透率降低等嚴(yán)重后果。當(dāng)納米顆粒接觸到瀝青質(zhì)時(shí)，會(huì)因?yàn)榕紭O相互作用、電荷轉(zhuǎn)移作用和氫鍵作用等的存在而自發(fā)吸附瀝青質(zhì)，從而使瀝青質(zhì)無(wú)法發(fā)生自締合和聚集，難以沉積。

由于原材料、成本和產(chǎn)率方面還受局限，目前對(duì)智能納米化學(xué)驅(qū)油劑的研究尚處于起步階段，未來(lái)有望成為低滲透油田開發(fā)的新利器。

（作者系中國(guó)科協(xié)培訓(xùn)和人才服務(wù)中心工程師）