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纳米颗粒在微孔道壁面吸附机制的分子动力学模拟

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石油储层微孔道的纳米减阻技术是一种物理法降压增注技术,该技术的关键是纳米颗粒在石油微孔道壁面的有效吸附.实际问题中,影响纳米颗粒吸附的因素很多.从微观角度看,这些因素主要涉及到壁面、颗粒、水、分散剂(油)等之间的分子间作用力,如果考虑壁面因酸化处理而可能残留少量正电荷,颗粒在表面处理时可能带有少量的负电荷,那么壁面与颗粒之间的静电力作用对颗粒的吸附也会有影响.所以本文用分子动力学方法从微观角度研究了亲疏水性、分散剂(辛烷)、和静电力等因素对颗粒吸附的影响.得到以下结论:1. 定义颗粒突然加速运动到壁面时颗粒质心与壁面的距离为临界吸附距离.则颗粒越疏水,临界吸附距离越大,颗粒越容易吸附到壁面上.2. 单靠壁面与颗粒之间的范德华力作用,颗粒很难吸附到壁面上,而如果有辛烷包裹颗粒,辛烷形成的油膜会拖拽颗粒很快吸附到壁面上,从而大大缩减颗粒的吸附时间.3. 当颗粒距壁面较远时,单靠壁面与颗粒之间的范德华力作用,无论有无辛烷包裹,颗粒都很难吸附到壁面上,至少在我们的计算时间内没有吸附.但在静电长程作用力下,颗粒会吸附到壁面上.当没有辛烷包裹时,随着静电力的增加,颗粒吸附时间缩短.在有辛烷包裹的情况下,静电力较小时,颗粒与辛烷一起吸附到壁面上,当静电力较大时,颗粒突破油水界面,最后,颗粒吸附,辛烷在计算时间内没有吸附.

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