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Ultra-sensitive in-situ detection of near-infrared persistent luminescent tracer nanoagents in crude oil-water mixtures

机译：原油-水混合物中近红外持续发光示踪剂纳米剂的超灵敏原位检测

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Current fluorescent nanoparticles-based tracer sensing techniques for oilfield applications suffer from insufficient sensitivity, with the tracer detection limit typically at the several hundred ppm level in untreated oil/water mixtures, which is mainly caused by the interference of the background fluorescence from the organic residues in crude oil under constant external excitation. Here we report the use of a persistent luminescence phenomenon, which enables an external excitation-free and thus background fluorescence-free measurement condition, for ultrahigh-sensitivity crude oil sensing. By using LiGa5O8:Cr3+ near-infrared persistent luminescent nanoparticles as a tracer nanoagent, we achieved a tracer detection limit at the single-digit ppb level (down to 1 ppb concentration of nanoparticles) in high oil fraction (up to 65 wt.%) oil/water mixtures via a convenient, CCD camera-based imaging technique without any pretreatment or phase separation of the fluid samples. This detection limit is about four to five orders of magnitude lower than that obtained using conventional spectral methods. This study introduces a new type of tracer nanoagents and a new detection method for water tracer sensing in oil reservoir characterization and management.
机译：当前用于油田应用的基于荧光纳米粒子的示踪剂传感技术灵敏度不足，在未经处理的油/水混合物中示踪剂的检测极限通常在几百ppm的水平，这主要是由于背景荧光对有机残留物的干扰在恒定外部激励下在原油中。在这里，我们报告了持续发光现象的使用，该现象可以实现无外部激发，因此无背景荧光的测量条件，用于超高灵敏度原油感测。通过使用LiGa5O8：Cr 3 + 近红外持久发光纳米粒子作为示踪剂纳米剂，我们在高油中达到了单位ppb水平（低至1 ppb的纳米粒子）的示踪剂检测极限。通过方便的，基于CCD相机的成像技术将油/水混合物馏分（最高65％wt。％），无需对流体样品进行任何预处理或相分离。该检测极限比使用常规光谱方法获得的检测极限低大约四到五个数量级。本研究介绍了一种新型的示踪剂纳米剂和一种在油藏表征和管理中用于水示踪剂传感的新检测方法。

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