黏土矿物的含量及分布是影响石油储层岩心发生水化膨胀的重要因素。如果岩石孔道表面分布了大量的黏土矿物，当注入不配伍水时，水分子楔入晶层内部，水与岩石发生相互作用，发生晶层膨胀，岩石的力学性能发生变化，甚至导致黏土颗粒脱落运移，引起孔道堵塞，造成注水压力大幅上升，严重影响采油生产效率。

研究显示，纳米增注材料的防膨胀机理可归结为：由于纳米增注材料具有强疏水性和强活性，通过与黏土颗粒或岩心孔道表面的吸附，行程不同分布特征纳米颗粒吸附层，将表面黏土颗粒覆盖；由于吸附层具有超/强疏水性，这种覆盖可以减少或隔离水分子与黏土矿物的接触，降低黏土膨胀以及颗粒运移对地层的伤害，从而起到防膨胀作用，减缓注水压力上升，达到降压增注的效果。

疏水纳米SiO2降压增注模型图示：

由于黏土表面容易与液滴（水滴）相互作用，使液滴渗透或在黏土表面润湿铺展，随着时间累加，黏土膨胀以及黏土表面液膜对通过的液滴实现强相互作用，导致液滴通过空隙效率大大降低。通过在前期工序中将疏水纳米SiO2作用于黏土表面，使黏土与黏土之间形成疏水表面的空隙通道，在液滴通过时避免了与黏土发生作用或渗透，保障了黏土的稳定性。另外，疏水隔离层的李表面能的形成使液滴快速通过。

疏水纳米SiO2作用于黏土表面前后的SEM图片：

图ａ显示了岩心本体的微观特征，表面有许多片状矿物和破碎颗粒，棱角清晰，有较多孔隙，将水滴滴到岩心片表面，水很快被吸收，表观接触角几乎为０。图ｂ显示了纳米SiO2吸附后的岩心表面特征，表面有许多形态和大小相近的球状颗粒，几乎覆盖了全部表面，其表面的表观接触角大约138.3°。表明纳米液浸泡后的岩心表面的微观特征发生了明显变化，疏水纳米颗粒可在岩心表面形成吸附层，且吸附层具有强疏水性。

气相二氧化硅的改性必要性：由于初始状态的气相二氧化硅表面具有大量的硅羟基，具有很强的亲水性和强结合吸附性，因此需要对其进行改性。汇富纳米通过不同的改性剂对其不同级别气硅进行不同程度的改性，使气硅既有强的结合能力又有强的疏水性，形成了系列的改性疏水型气相二氧化硅。对石油行业的油井黏土特性，通过提供不同类型疏水产品为客户带来快捷便利的服务。针对不同黏土状态选择不同类型的疏水产品对于黏土的防膨胀效果具有实际的应用意义。

选型的同时，也要关注疏水型气相二氧化硅的分散问题，良好的分散工艺，对其黏土吸附以及防膨胀效果具有优异的促进作用。