纳米颗粒与双子表面活性剂协同稳定CO2泡沫压裂液

作者：刘晓琴; 翟成^*; 郑仰峰; 吴西卓; 孙勇; 丛钰洲; 唐伟

来源：中国矿业大学学报. 自然科学版, 2023, 52(05): 963-975.

DOI：10.13247/j.cnki.jcumt.20230058

• CO2泡沫压裂液
• 纳米颗粒
• 双子表面活性剂
• 泡沫稳定性

为提高CO2泡沫压裂液稳定性，使用十八酰胺双子表面活性剂(乙撑基-双十八酰胺丙基二甲基氯化铵)、八酰胺双子表面活性剂(乙撑基-双八酰胺丙基二甲基氯化铵)与不同粒径的纳米颗粒配制不同比例发泡基液.通过高温高压发泡装置、IKA黏度计、Teclis Tracker-S界面流变仪测定了发泡体积和泡沫半衰期，确定了具有最佳发泡能力及泡沫稳定性时溶液的成分，并研究了温度、NaCl质量浓度对最佳发泡溶液发泡性能的影响规律.结果表明：0.1%80 nm SiO2-1.0%八酰胺表面活性剂溶液泡沫性能最佳，泡沫的耐高温性能及对Na+的适应能力较好，且泡沫压裂液整体黏弹性提高，最佳发泡体积及泡沫半衰期分别为540 mL,63.30 min.当温度低于50℃,NaCl质量浓度低于2.0 g/L时，更利于纳米SiO2与八酰胺表面活性剂溶液协同稳泡.泡沫半衰期随溶液中八酰胺表面活性剂质量分数升高而升高，当八酰胺表面活性剂质量分数从0.2%增加到1.0%,泡沫半衰期增大12倍；泡沫半衰期随纳米SiO2质量分数升高(0.1%～0.5%)而降低，其质量分数每升高0.1%,泡沫半衰期约降低13 min;泡沫半衰期与纳米颗粒种类有显著关系，与粒径则无.在纳米颗粒粒径较大时，发泡体积较高.本研究展现了纳米技术在煤层压裂过程中的潜在应用，对促进CO2泡沫压裂技术的发展具有重要的理论和实践价值.

• 单位
  中国矿业大学; 中国矿业大学（北京）; 煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室