“据我们所知，这是第一次在含有纳米颗粒的重质原油中使用这些表征工具。”
由于原油供应量的不断减少，采油工艺的优化就变得至关重要。最近设计的一种提高采油效率的策略是添加聚合物和纳米颗粒。
原油的流动特性是炼油厂高效运行的关键。因此，会对原油的粘度进行定期监测。一般来说，对粘度进行总体测量相对容易，但这并不总是足以评估添加胶体和纳米颗粒时的影响。为了更直接地反映这些添加剂与油分子的相互作用，有必要在微尺度（微流变学）上对流体反应进行测量。
通过添加纳米颗粒，可以降低重质和超重质原油的粘度。此外，这种效应已被证明是由于纳米颗粒改变了重质原油的内部结构。因此，在原油中添加纳米颗粒的效果应该反映在NMR测量结果的变化上。事实上，时域或低场核磁共振（TD-NMR）谱已被证明是评估原油微流变特性的有效手段。
TD-NMR是NMR的一种弛豫变化，它测量受磁场激发的原子核恢复平衡所需的时间。它能提供快速的高重复性弛豫数据，无需样品制备。已经证明，TD-NMR特性反映了粘度的变化；重质原油比轻质或中质原油的弛豫更快。此外，利用偏最小二乘回归模型，通过横向弛豫时间（T2）分布和根据NMR估计的扩散系数可以预测原油粘度。
最近，TD-NMR被用于评价二氧化硅纳米粒子对重质和超稠油流变特性的影响。这是首次将这些表征工具用于分析存在纳米颗粒的重质原油。
T2弛豫和扩散系数测量被作为原油微流变效应的探针。研究人员利用TD-NMR，分析了在三种不同重质原油中添加纳米颗粒的效果。采用布鲁克minispec LF110 波谱仪测量T2弛豫时间。使用带有梯度线圈的NMR minispec mq20，进行存在（或不存在）纳米颗粒时碳氢化合物分子扩散系数的NMR测量。
添加纳米颗粒使三种重质原油的粘度降低了35-45%。纳米粒子对极性油分子的吸附反映在折射率的降低上。纳米颗粒达到最佳浓度附近时，T2弛豫系数和扩散系数持续增大，直到达到更高浓度时开始减小。在存在纳米颗粒时，对数平均T2弛豫或扩散系数与油的流变粘度呈负相关。
数据表明，降低稠油粘度的纳米颗粒的最佳浓度为1000 mg/L左右。
参考文献：
Wang H, et al. Fuel 2019;241(1):962-972.
