2结果与讨论

2.1纳米粒子结构表征

纳米ZIF-8颗粒的XRD谱图如图1所示。合成的样品谱图分布与标准谱图匹配,且所获得的衍射峰与文献吻合,未出现杂峰,表明制备的样品具有单一相且结晶度良好。由谢乐公式计算得到晶粒尺寸约为70 nm。由纳米ZIF-8颗粒的扫描电镜照片可见,ZIF-8颗粒形貌为六边形,平均尺寸为65.8 nm,与XRD计算结果一致。

2.2纳米流体的稳定性

纳米ZIF-8流体的稳定性是评价其能否作为驱油剂的重要性质之一。将装有不同浓度纳米流体的样品瓶静置15 d后，当ZIF-8的质量分数为0.01%、0.03%时，纳米颗粒在不同矿化度的流体中均保持稳定状态,无沉淀生成,说明适当浓度的纳米ZIF-8颗粒在水中有着良好的稳定性。当ZIF-8的质量分数为0.05%时,静置后的纳米流体产生了少量沉淀,表明过高浓度的ZIF-8会互相聚结,导致颗粒变大，进而发生聚沉。

根据DLVO理论,分散胶体的稳定性取决于颗粒间的范德华吸引力与静电排斥力的相对大小。Zeta电位(ζ)为颗粒间相互作用的度量，ζ的绝对值越大，分散胶体越稳定。不同含量纳米ZIF-8流体Zeta电位的变化如图3所示。纳米颗粒含量相同时,模拟地层水、低矿化度水的Zeta电位绝对值明显低于去离子水。在纳米粒子质量分数为0.03%时,模拟地层水的Zeta电位为-26.3 mV,比去离子水降低了38.3%。这是由于电解质的存在，尤其是高价反离子Ca2?、Mg2?的存在,降低了ZIF-8粒子间的静电排斥力，压缩了扩散层使其变薄，从而导致稳定性变差。同一矿化度下，增加纳米ZIF-8的含量会使粒子间因布朗运动相互碰撞聚沉的概率增大,更易生成沉淀。其中,模拟地层水的ζ

最小值低至17.9 mV,这也是质量分数为0.05%时纳米流体更易产生沉淀的原因。

2.3纳米ZIF-8对油水界面张力的影响

用不同矿化度水制备的纳米ZIF-8流体与模拟油间的界面张力随ZIF-8加量的变化如图4所示。未加入纳米粒子时,3种矿化度水与原油间的界面张力分别为25.41、19.23和14.84 mN/m。适当稀释地层水的矿化度可以降低油水间界面张力，这与文献报道的结果一致。添加0.01%~0.05%纳米ZIF-8后,纳米流体与原油间的界面张力均明显降低。其中，纳米ZIF-8加量为0.03%的低矿化度水的油水界面张力值为3.97 mN/m，比未添加ZIF-8时降低了73.25%。这是由于纳米颗粒在油水间产生了层状结构,使其在界面上排列更紧密，从而降低了油水界面张力。在模拟地层水中，油水界面张力随纳米ZIF-8加量的增加呈现先降低后增大的趋势，在加量为0.03%时达到最低。当ZIF-8加量为0.05%时，流体的稳定性变差，部分纳米颗粒可能发生聚沉现象，导致降低油水界面张力能力减弱。

2.4纳米ZIF-8对润湿性的影响

当纳米ZIF-8质量分数为0、0.01%、0.03%、0.05%时，用模拟地层水配制的纳米流体与岩心切片表面的接触角为114°、95°、78°、74°，用低矿化度水配制的纳米流体与岩心切片表面的接触角为109°、91°、73°、68°。未添加纳米颗粒时，在2种水中的接触角均大于105°，岩心切片表面更加亲油。随着纳米颗粒加量的增大，接触角逐渐减小;当加量为0.03%时，模拟地层水和低矿化度水与岩心切片的接触角分别降低了31.6%和33.0%，且岩石表面转为水湿，更有利于油滴由岩心切片表面剥落。这主要是由于纳米颗粒能吸附于岩石表面使其润湿性发生改变;另外，颗粒能在三相界面处产生楔形分离压，导致三相间力的平衡被打破，从而引起润湿性的变化，最终达到提高驱油效率的目的。纳米ZIF-8加量提高至0.05%后，接触角变化幅度较小。这是由于岩石表面吸附达到一定量后，吸附能力减弱，剩余纳米颗粒主要分散在流体中及油水界面间,对改变润湿性的作用减小。此外纳米颗粒在低矿化度水中的效果优于在模拟地层水中，这与Sharma等的研究结果一致。

2.5岩心驱替实验

在驱油机理实验探究的基础上，优选纳米ZIF-8颗粒质量分数为0.03%的纳米流体进行岩心驱替实验。采收率及驱替压力随注入体积的变化如图5所示。使用模拟地层水、低矿化度水首次驱替至无油产出时的采收率分别为40.24%、43.06%。转注含纳米ZIF-8颗粒的流体后，受益于岩石表面润湿性向着更加水湿转变以及油水间界面张力的降低，油滴更易被剥落，且在流动过程中更易被注入液包裹形成乳状液，增强了微观驱替效率，从而使得最终采收率分别提高了8.25百分点和10.71百分点。注入纳米流体后，驱替压力得到了一定的提升。这可能是由于纳米颗粒堵住了部分高渗通道，流体向孔渗条件较差的小孔隙流动，从而提高了波及效率，在一定程度上也有助于采收率的提高。

结论

制备的纳米ZIF-8颗粒平均直径65.8 nm,相态单一无杂质。当纳米ZIF-8颗粒的质量分数≤0.03%时，水分散体系静置后无明显沉淀产生，Zeta电位绝对值约为30 mV,表现出较好的分散性和稳定性。纳米ZIF-8颗粒能在油水界面间形成紧密的界面膜，有效降低油水界面张力。由于纳米ZIF-8颗粒的吸附，岩石表面的润湿性由油湿转为水湿，有利于油膜的剥离。在降低界面张力和改变润湿性两方面的作用下，转注纳米流体后的驱替效率得以增加。