两亲性碳点(DH-CDs)的界面活性调控及其在低渗透油藏降压增注与提高采收率中的应用

　　针对低渗透油藏开发中注水压力高、采收率低的难题，研究人员通过两步法合成具有双疏水基团的两亲性碳点(DH-CDs)。该材料表面富含磺酸基、苯环和长烷基链，在高温高盐条件下仍能将油水界面张力降至0.091?mN/m，岩心驱替实验显示其降压率达54.2%，提高采收率30.6%，为纳米材料在油气开采中的应用提供了新思路。

　　

随着全球能源需求持续增长，低渗透油藏开发的重要性日益凸显。这类油藏因孔隙喉道细小、连通性差，注水开发时面临两大难题：一是注入压力易超过地层破裂压力引发水窜，二是能量补充不足导致油井减产甚至停产。传统表面活性剂虽能降低界面张力，但存在耐温抗盐性能不足的问题；纳米材料虽表现出优异性能，却受限于孔喉堵塞风险和高成本。碳点(CDs)作为尺寸超小(<10?nm)的新型碳纳米材料，凭借丰富的表面官能团和良好分散性成为研究热点，但单一疏水基团修饰的CDs界面活性仍有提升空间。

中国海油研究团队通过两步法合成策略，以柠檬酸和十四胺为前驱体，对氨基苯磺酸为修饰剂，成功制备出具有长烷基链和苯环双疏水基团的两亲性碳点(DH-CDs)。研究采用透射电镜、X射线光电子能谱等技术表征材料特性，通过表面/界面张力仪、接触角测量仪评价界面活性，并在模拟油藏条件下开展岩心驱替实验。

材料表征显示DH-CDs平均粒径2.0?nm，晶格间距0.19?nm，表面同时存在磺酸基(-SO₃
H)、羧基(-COOH)和胺基(-NH₂
)。界面活性研究发现其临界胶束浓度(CMC)为0.5?g/L，低于传统表面活性剂SDBS(1.3?g/L)，在200?g/L NaCl、50?g/L CaCl₂
和90?°C条件下仍能将油水界面张力分别降至0.091?mN/m、0.16?mN/m和0.12?mN/m。润湿性测试表明DH-CDs使水下油接触角从26°增至125°，实现亲油→亲水转变。岩心驱替实验证实DH-CDs在低渗透条件下(渗透率25.3?mD)可实现54.2%的降压率和30.6%的采收率增幅。

该研究创新性地通过双疏水基团协同作用提升CDs界面活性，其性能优势体现在三方面：一是磺酸基赋予的强静电斥力保障了高温高盐稳定性；二是苯环与长烷基链的疏水作用增强了界面吸附能力；三是超小尺寸避免了纳米材料常见的孔喉堵塞问题。论文发表于《Journal of Molecular Liquids》，为低渗透油藏高效开发提供了兼具理论价值和应用前景的解决方案，同时为两亲性纳米材料的结构设计提供了新范式——通过多类型疏水基团的精准调控，可实现界面活性与环境耐受性的协同优化。