李嘯南， 馮 青， 高 平， 黃子俊， 宮汝祥， 陳先超*， 李 軍

(1.中海油服油田生產(chǎn)研究院， 天津 300459； 2.成都理工大學能源學院， 成都 610059)

納米技術(shù)已應(yīng)用于多個領(lǐng)域，在石油工程領(lǐng)域也廣泛應(yīng)用于鉆井、采油等多個方面。納米SiO2由于對環(huán)境友好及價格相對低廉便走進了人們的視野，納米SiO2在石油工程領(lǐng)域主要應(yīng)用于提高采收率與降壓增注兩個方面。首先簡要介紹在石油工程應(yīng)用較多的納米顆粒，之后介紹了納米SiO2在提高采收率與降壓增注兩方面的應(yīng)用機理，最后指出了未來的研究方向。

1 納米顆粒簡介

納米材料是指粒徑為1～100 nm的顆粒。因為納米顆粒擁有的獨特性質(zhì)，納米顆粒在石油行業(yè)一直從未失去關(guān)注，并且在這之中的探索從未停止。而目前應(yīng)用于石油工程領(lǐng)域的主要可分為金屬氧化物納米粒子、有機納米粒子和無機納米粒子[1]。

1.1 納米顆粒界面效應(yīng)

1.1.1 納米顆粒吸附后對油水界面的作用機理

納米顆粒因其他獨特的小尺寸效應(yīng)，使其對油水界面有特別的影響，在提高采收率中有著極大的應(yīng)用[2]。納米顆粒分布在油水界面時，會增大界面層的厚度(圖1)，可有效降低油水界面張力[3]。同時，因為納米顆粒在油水界面的聚集，使得油水兩相界面分界，固體間的相互作用使界面更加穩(wěn)固，從而達到穩(wěn)定乳狀液的作用[4]。

圖1 油水界面平衡構(gòu)型及密度分布[3]

1.1.2 納米顆粒吸附及其對巖石表面的作用機理

對原油開采來說，原油大多儲存在地下儲層中，被巖石包覆，受巖層性質(zhì)影響較大。因此，納米顆粒作用的另一個重要方面是對巖石表面的影響機理。

Weng等[5]指出帶電荷的納米顆粒和帶電荷的固體基質(zhì)表面能產(chǎn)生靜電作用。而靜電作用會影響納米顆粒在巖石表面的吸附。對納米顆粒表面引入基團進行改性和調(diào)整分散液pH等可有效增加巖壁對納米顆粒的靜電作用。吳志堅等[6]發(fā)現(xiàn)表面粗糙程度，流體礦化度等都會影響納米顆粒吸附效果。這是因為納米顆粒和巖壁表面含有的不飽和烴基可形成氫鍵；而兩個疏水的表面會產(chǎn)生疏水作用力，這種力可以達到范德華力的10～100倍；而擁有絡(luò)合基團的兩個表面會產(chǎn)生絡(luò)合作用，從而吸引到一起；所以，對巖石壁面，納米顆粒表面進行適當?shù)匦揎?，輔以pH的控制，可有效控制納米顆粒在巖石壁面的吸附。

1.2 納米顆粒分類

應(yīng)用于石油開發(fā)領(lǐng)域的金屬氧化物納米顆粒主要包括氧化銅(CuO)、氧化鋁(Al2O3)、氧化錫(SnO2)、氧化鎳(Ni2O3)、氧化鎂(MgO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鐵(Fe2O3)、氧化鋯(ZrO2)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鈰(CrO2)[7-10]。這些金屬氧化物納米顆粒適用的油藏各不相同，在石油開發(fā)領(lǐng)域也應(yīng)用也不盡相同。例如，注入氧化銅納米顆?？梢愿纳谱⑷肓黧w與原油的流度比，以此提高重油的采收率，多應(yīng)用于重油油藏。氧化鋁納米粒子主要效果可以降低油水表面張力和油黏度，在砂巖中的實驗表明將氧化鋁分散在鹽水中時能獲得最大采收率[11-12]。

有機納米顆粒可以廣泛的通指含有碳的化合物。在石油相關(guān)領(lǐng)域碳納米粒子是研究最廣的對象，它可以將有機分子或聚合物表面改性到碳納米顆粒表面，使之擁有多種性質(zhì)[13-14]。它按照包裹成型的層數(shù)可分為多層碳納米管(由多層碳納米顆粒卷曲而成)和單層碳納米管(由一層石墨卷曲而成)。相關(guān)的高溫高壓儲層的強化采油(enhanced oil recovery，EOR)潛力評價與實驗證明碳納米管能提高采收率，并且據(jù)已有的油田應(yīng)用顯示，碳納米管還能顯著提高鉆井液效率[15]。

無機納米材料主要分為含硅納米材料與不含硅納米材料。含硅納米材料主要是納米SiO2經(jīng)過改性后的材料。納米SiO2是一種白色輕質(zhì)的細小顆粒，大規(guī)模聚集物呈現(xiàn)絮狀，表面存在3種不同鍵合狀態(tài)的羥基[16-17]，結(jié)構(gòu)如圖2所示。納米SiO2改性方法主要由表面化學改性法、無機物包覆法、其他方法等。表面化學改性方法可分為偶聯(lián)劑、表面活性劑、醇、酸、表面接枝聚合物、乳液聚合等改性方法，EOR所使用的納米SiO2材料大多都是由此種方法改性而來；無機物包覆法主要是利用吸附性將無機物包覆在納米SiO2表面形成殼-核結(jié)構(gòu)；其他改性方法還包括超聲波改性為代表的物理改性，多種方法同時使用的協(xié)同改性方法，以及使用高能射線進行的高能量表面改性，降壓增注所使用的納米聚硅在改性時便使用了γ射線照射。應(yīng)用于石油行業(yè)的不含硅納米材料主要指納米沸石，主要作為石油化工的催化劑與吸附劑。

圖2 納米二氧化硅的表面結(jié)構(gòu)特征[17]

2 納米SiO2分散方法

納米SiO2是一種白色輕質(zhì)的細小顆粒，大規(guī)模聚集物呈現(xiàn)絮狀，有較好流動性，但是卻易團聚。為了解決團聚的問題，常用的方法是對納米SiO2進行改性，相關(guān)研究表明改性后的納米SiO2可溶于生物采油與乙醇之中，但改性后的納米SiO2在水中的分散性會變差。因此有學者提出使用分散劑幫助納米SiO2在水中進行分散。分散劑可以改變納米顆粒的表面電荷分布，形成靜電穩(wěn)定以及空間穩(wěn)定，從而使納米顆粒達到分散納米顆粒的目的。納米顆粒的分散劑多種多樣，但在石油領(lǐng)域大多使用表面活性劑來進行分散。表面活性劑可以分為化學合成表面活性劑與生物基表面活性劑，與傳統(tǒng)化學方法合成的表面活性劑相比較，生物表面活性劑具有用量少、選擇性好、無毒、易于降解、不會造成環(huán)境污染等優(yōu)點。

2.1 納米SiO2生物基分散劑

生物表面活性劑是一些微生物在新陳代謝過程中分泌出的具有特定表面活性的產(chǎn)物，主要種類有脂肽、多糖脂、糖脂和中性類脂衍生物等，生物表面活性劑能夠顯著降低油水界面張力、改善儲層。

程濤[18]在實驗中發(fā)現(xiàn)使用不到SDS(十二烷基硫酸鈉)1/10濃度的鼠李糖脂就能取得更好的降低界面張力效果，更能在高溫、高鹽濃度、高pH等各種極端環(huán)境下，保持其良好的乳化性能。大慶油田在此基礎(chǔ)上使用鼠李糖脂部分替代傳統(tǒng)化學合成表面活性劑進行了生產(chǎn)試驗，取得了明顯的增油降水效果[19]。

相關(guān)學者發(fā)現(xiàn)surfactin(表面活性素)分子在肽環(huán)以及分子內(nèi)都可以形成氫鍵，由于這些氫鍵的存在使surfactin分子可降低溶液的CMC值(臨界膠束濃度)[20]。之后相關(guān)學者使用surfactin與化學合成表面活性劑進行復(fù)配進行實驗，發(fā)現(xiàn)原油采收率最高可達50%，遠遠高于單獨注入相同濃度的表面活性劑[21]。

2.2 納米SiO2復(fù)配體系

一些學者分別使用納米SiO2、改性納米SiO2與石油磺酸鹽、不同類型的表面活性劑進行復(fù)配，之后進行驅(qū)油實驗并測定油水界面張力。研究發(fā)現(xiàn)使用改性過后的疏水納米SiO2復(fù)配體系降低油水界面張力的性能更好，能夠更好地提高原油采收率；復(fù)配體系相較于單一表面活性劑更加穩(wěn)定，能夠更好地對油層進行調(diào)剖，提高波及效率；納米SiO2的濃度也對復(fù)配體系降低油水界面張力性能有影響，在低濃度情況下增加表面活性劑的濃度降低界面張力效果顯著，在高濃度時則表面活性劑濃度的改變對界面張力的影響不大；復(fù)配出的乳液具有良好的穩(wěn)定性與分散性，遇鹽破乳，在破乳之后仍然能表現(xiàn)出較強的親油性[4,22-24]。

2.3 影響納米SiO2分散穩(wěn)定性的因素

王楠等[25]以Cu的納米顆粒在液態(tài)CO2中的穩(wěn)定分散體系為算例，觀察了納米顆粒周圍的液體吸附現(xiàn)象以及顆粒的團聚現(xiàn)象，并以此為依據(jù)從理論上分析了分散納米SiO2的方法。結(jié)果顯示，納米顆粒周圍存在一層液體吸附層，若增加固液間引力，則可以在不改變液體層厚度的情況下提高吸附分子數(shù)，同時還可有效抑制或延遲納米顆粒團聚的發(fā)生。

同時，有相關(guān)學者運用實驗方法研究發(fā)現(xiàn)pH、分散方式、表面活性劑的種類、結(jié)構(gòu)及濃度都對納米SiO2水相體系分散穩(wěn)定性有很大的影響。研究發(fā)現(xiàn)，當pH為9～11時，分散體系的穩(wěn)定性較好；陽離子、陰離子型、非離子型表面活性劑都可以使納米SiO2穩(wěn)定分散；超聲波分散效果遠遠優(yōu)于機械攪拌，納米顆粒在水介質(zhì)中的分散性與作為分散劑的表面活性劑的結(jié)構(gòu)有著重要關(guān)系[26-27]。此外，有學者使用不同的硅烷偶聯(lián)劑對納米SiO2顆粒進行表面改性，發(fā)現(xiàn)盡管隨著偶聯(lián)劑用量的增多納米顆粒的粒徑變大，但減弱了納米顆粒間的團聚作用，改善了納米顆粒的分散效果[28]。

3 納米SiO2在提高采收率方面的應(yīng)用

隨著原油需求的日益增長，各國都在加大原油開采力度，中國大多數(shù)油田雖已開發(fā)多年，但仍有約60%的儲量亟待開發(fā)[8]。納米材料在生物、醫(yī)藥、電子等多個領(lǐng)域已有相關(guān)應(yīng)用，也有研究人員指出納米顆粒在提高石油采收率方面也會有巨大的應(yīng)用前景[29]。

3.1 納米顆粒提高采收率機理研究

3.1.1 楔形擠壓

由于固體表面的不平衡現(xiàn)象，親水表面上的油接觸角更大，在固、水、油三相交界處在三相區(qū)會產(chǎn)生一種抵抗流體與固體表面黏附以分離流體的壓力，納米粒子的濃度越高，作用力越強[30]，Chaudhury指出[15]，由于納米粒子尺寸足夠小，納米粒子間存在的布朗運動和粒子間產(chǎn)生的靜電排斥，能使粒子膠束產(chǎn)生的驅(qū)動力達0.5 MPa。在這個力的作用下會自發(fā)的形成楔形結(jié)構(gòu)[31]，楔形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的正向推力可以從巖石表面剝離油氣從而提高采收率，如圖3所示。

圖3 納米顆粒對殘余油的“楔形”驅(qū)替機理示意圖[30]

3.1.2 潤濕反轉(zhuǎn)

對于不同類型的巖石，毛管力既可能是阻力也可能是原油開采中的驅(qū)動力，對于親水巖石，毛管力是驅(qū)動力，對于疏水巖石，毛管力是阻力。Ogolo等[7]研究了納米顆粒改變潤濕性和提高采收率的能力，研究發(fā)現(xiàn)，在親水巖芯中，中性疏水納米顆粒由于其潤濕性改變和界面張力降低的機制，可以提高3×10-3濃度下的采收率，而親水納米顆粒由于增強了巖芯的親水性能而降低了采收率。Nazari等[32]測試了不同類型的納米顆粒對儲層巖石潤濕性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)SiO2與CaCO3粒子改變親油巖石的潤濕性效果最好。在注入后納米顆粒會吸附在巖石表面，當巖石表面由親油變?yōu)橛H水(圖4)，原本附著在巖石表面的原油會脫落下來，被后續(xù)驅(qū)替的水流驅(qū)出空隙。

圖4 納米顆粒處理前后潤濕角[33]

3.1.3 降低油水界面張力

油水界面張力的改變直接影響到毛管力的大小。表面張力過大時，毛管力也大，若毛管力是阻力，則會給驅(qū)油帶來極大的麻煩。納米顆粒其中一個性質(zhì)便是能顯著降低界面張力[34]。

Roustaei等[35]通過測量接觸角和界面張力參數(shù)研究了聚硅納米顆粒的效率，發(fā)現(xiàn)了油和水界面的下降和使用納米顆粒提高采收率的增加。Hendraningrat等[36]發(fā)現(xiàn)在納米顆粒存在的情況下，油和水的界面張力下降(圖5)，固體表面也變得更加親水，石油采收率提高了5%。

圖5 納米SiO2/SDS復(fù)配體系動態(tài)界面張力[23]

3.1.4 其他提采機理

Espinoza等[37]發(fā)現(xiàn)納米顆粒在質(zhì)量分數(shù)為0.05%時，就可產(chǎn)生穩(wěn)定的泡沫，還發(fā)現(xiàn)礦化度對泡沫穩(wěn)定性有很大的影響，并成功地利用納米顆粒在95 ℃的高溫條件下制造出泡沫。Rognmo等[38]通過硅烷改性納米二氧化硅，并以之穩(wěn)定CO2泡沫，發(fā)現(xiàn)改性后的二氧化硅顯著提高了二氧化碳泡沫在高鹽條件下的穩(wěn)定性。孫乾[39]用微觀可視化模型證明，當使用納米二氧化硅與SDS復(fù)配的泡沫驅(qū)時，增大的泡沫界面穩(wěn)定性使泡沫在流動過程中能對壁面的油滴產(chǎn)生壓迫、擠壓動作，并在其脫離后驅(qū)替出來，因此可顯著提高采收率。

3.2 納米顆粒在提采方面的現(xiàn)場應(yīng)用

2012年，美國圣胡安盆地一口直井受到瀝青質(zhì)傷害的直井，產(chǎn)量由下降到4.77 m3/d,使用酸化技術(shù)處理效果不佳，之后使用酸化技術(shù)配合納米顆粒分散液體系，由于納米粒子產(chǎn)生的楔形結(jié)構(gòu)及界面張力、潤濕反轉(zhuǎn)等作用成功使油井恢復(fù)產(chǎn)量至19.10 m3/d[30]。

2017年，中海油在非均質(zhì)性強的稠油油藏渤海Q油田使用納米分散體系進行調(diào)剖，發(fā)現(xiàn)能極大降低毛管力，改變巖石潤濕性，減小油藏對油滲流的阻力，同時產(chǎn)生的楔形結(jié)構(gòu)使原油從巖石上剝離下來形成小液滴，還在一定程度上改善了層間矛盾，增油效果顯著[40-41]。同年，在蓬萊19-3油田，使用黏度為259.1 mPa·s的原油進行了室內(nèi)實驗，并在現(xiàn)場使用納米分散體系進行調(diào)剖，在作業(yè)后，油水界面張力降低，毛管壓力差異變小，驅(qū)替毛細管增多，水驅(qū)波及系數(shù)提高，含水率出現(xiàn)明顯下降，增油效果顯著[42]。

2018年，溫米油田使用納米微球進行了調(diào)剖，有效封堵了水流優(yōu)勢通道，成功溝通了低滲油層，擴大了波及體積，增油效果顯著[43]，證明了納米微球技術(shù)能在老區(qū)高含水油田有著巨大的應(yīng)用前景；除此之外，長慶油田也有使用納米微球進行調(diào)剖的應(yīng)用，也取得良好的效果，能助力低滲、超低滲老油田挖掘潛力，被評為2020年中國石油十大科技進展[44]。

2019年，吉林油田與大慶油田先后使用2D“納米黑卡”進行驅(qū)油礦場試驗，地層滲透率分別為4.5 mD與1.34～112.87 mD，黏度22.8 mPa·s與9.5 mPa·s，在使用后均出現(xiàn)了含水率大幅下降的情況，其中，吉林油田單井最高降低含水率達到47.5%，取得了良好的增油效果[29]。

4 納米SiO2在降壓增注方面的應(yīng)用

近年來，由于油田的不斷開發(fā)，中外對低滲與特低滲油藏及海上油田的關(guān)注度愈來愈高[45]。而常規(guī)的酸化壓裂技術(shù)在低滲與特低滲油藏的使用效果并不理想，因此納米SiO2經(jīng)γ射線激活后改性得到的納米聚硅材料，由于能夠較好地在油藏開發(fā)過程中降壓增注逐漸走進學者們的視野。

4.1 納米SiO2降壓增注機理

在石油工程領(lǐng)域降阻方法主要可分為兩種：一種是對地層進行如酸化、壓裂之類的處理擴大地層孔喉，增加滲流面積；另一種是降低地層孔喉與滲流流體的摩擦力。一部分學者認為使用納米顆粒降壓增注屬于前一種，另一部分學者認為是第二種。文中將會簡略介紹這兩種降壓增注機理。

4.1.1 形成納米疏水層

經(jīng)分散好的納米SiO2流體注入底層后，在地層的高溫高壓作用下，納米SiO2表面的羥基會發(fā)生脫水縮合現(xiàn)象，然后在孔隙表面形成納米厚度的疏水膜(圖6)，這一層納米疏水膜能有效地防止地層黏土顆粒的膨脹擴散[46-48]。李浩[49]研究發(fā)現(xiàn)，當吸附發(fā)生在固液界面時，制備出的納米顆?？梢愿淖儙r石表面潤濕性；吸附發(fā)生在液液界面時，制備出的納米顆?？梢杂行Ы档徒缑鎻埩?，同時提高界面黏彈性。

圖6 納米顆粒在巖石表面的吸附

在吸附過程中，納米SiO2還會同時將吸附在孔隙上的水化膜驅(qū)走，通過這種吸附效果，能夠產(chǎn)生降壓作用[50]，一部分學者認為之后形成的疏水膜厚度小于之前孔隙內(nèi)水化膜厚度，因此將會增加儲層孔隙半徑，降低注入水在地層孔隙內(nèi)的流動阻力[51]。

4.1.2 滑移效應(yīng)

另有一部分學者認為水化膜在0.01～2 MPa的驅(qū)動力條件下厚度也僅為5～30 nm[52-53]，暫無證據(jù)證明新形成的疏水膜厚度比水化膜厚度小，反而會使巖心內(nèi)孔道的有效滲流半徑變小[54]。狄勤豐等[55]基于納米點陣能大幅度增加流體的滑移效應(yīng)的相關(guān)報道，提出納米顆粒在巖石表面上的吸附引起了水相滑移，以此解釋疏水納米SiO2顆粒所具有的降壓增注作用，如圖7所示，x指向滑移方向。在此基礎(chǔ)上，狄勤豐等[55]針對納米顆粒吸附毛細管流動的試驗特征，引入了速度滑移邊界條件，采用LB(Lattice Boltzmann)模型分別對納米顆粒吸附前后的毛細管內(nèi)流體的流動狀態(tài)進行模擬，模擬結(jié)果表明，在納米顆粒吸附后地層毛細管的潤濕性發(fā)生了改變，還產(chǎn)生了滑移速度，納其吸附產(chǎn)生的理論滑移長度達到85 nm，之后又建立了多孔介質(zhì)吸附納米顆粒引起孔徑及滲透率變化的水流滑移模型，解釋了納米顆粒諸如造成孔道減小但注水量增加及注入壓力減小的矛盾[56-57]。

圖7 單管水流滑移示意圖

4.2 納米SiO2降壓增注現(xiàn)場應(yīng)用

早在20世紀60年代，就有關(guān)于使用納米聚硅進行降壓增注的報道，最早使用于羅馬什金油田，后又于20世紀90年代使用于巴輔霍夫油田，礦場降壓增注試驗效果良好[58-62]。之后，勝利油田、雙河油田、Ghawar油田等中外油田相繼使用納米顆粒進行降壓增注，均取得良好的效果[29]。

2011年，吳起油田使用納米聚硅進行礦場降壓增注實驗，發(fā)現(xiàn)納米增注體系可以有效減少水化膜厚度，有效孔隙度從22.22%增加到37.14%，實驗所用6口井均成功，達成配注比率威97.6%[63]。

2011年8月，江漢油田使用納米聚硅進行降壓增注礦場實驗，吸水指數(shù)從1.82 m3/d·MPa增加至2.49 m3/d·MPa，壓力較施工前下降28%，有效期超過5個月。納米聚硅注入后，吸附于巖石表面，將巖石表面水膜趕走，降低了流動阻力，還防止了黏土水化膨脹，有效降低了注入壓力[64]。

2019年6月，中海油公司選擇一口渤海低滲油藏的低注低效井LD2-4-B1使用生物納米SiO2體系進行了礦場實驗，目標儲層泥質(zhì)含量高，縱向低滲小層較多，儲層吸水指數(shù)低，單井配注量為120 m3/d，而實際注入量為30 m3/d，遠低于油藏區(qū)塊的配注要求。LD2-4-B1井實施納米SiO2體系解堵增注措施后，注入壓力呈現(xiàn)大幅度下降，由措施前15.6 MPa下降到5.4 MPa，注水量由30 m3/d上升到100 m3/d，取得了良好的應(yīng)用效果?，F(xiàn)場結(jié)果表明，生物納米SiO2體系能夠有效的降低海上油田注入壓力，增加注入量。在此基礎(chǔ)上，使用生物納米SiO2體系進行了巖心驅(qū)替實驗，發(fā)現(xiàn)生物納米SiO2體系吸附在巖心孔隙內(nèi)形成一層疏水膜(圖6), 顯著改善了巖心滲透率(圖8)。

圖8 生物納米注入后滲透率變化

在使用納米顆粒進行提高采收率或者降壓增注作業(yè)時，油井需滿足以下條件[65-68]：①所使用納米顆粒與油藏孔喉半徑要配伍，不同滲透率、巖性的油藏使用的納米顆粒粒徑及種類不同；②對欠注井需要進行預(yù)酸化處理；③井身狀況良好，基本未出現(xiàn)井下事故；④砂巖油藏新井投注或注水井注水量已經(jīng)偏低、注入壓力高，需要降壓增注；⑤注入水的鈣、鎂離子礦化度不高于300 mg/L，注入水的水質(zhì)應(yīng)達標。

5 結(jié)論與展望

(1)金屬納米顆粒、有機納米顆粒、無機納米顆粒均在石油開發(fā)領(lǐng)域有所應(yīng)用，主要介紹了納米SiO2分散方法、提高采收率與降壓增注方面的作用機理與相關(guān)應(yīng)用以及為未來進行展望。pH、分散方式、表面活性劑的種類、結(jié)構(gòu)及濃度等都對納米SiO2分散有所影響。

(2)納米SiO2提高采收率主要機理是楔形擠壓、潤濕反轉(zhuǎn)、降低油水界面張力與其他相關(guān)提采機理。納米SiO2降壓增注機理主要是形成一層疏水膜，一部分學者認為這層疏水膜會增大孔道半徑、改變潤濕性、防止地層黏土遇水膨脹；另一部分學者認為這層疏水膜不一定增大了孔道半徑，降壓增注的主要原因是由于納米效應(yīng)里的水相滑移。

(3)納米SiO2作為新型EOR與降壓增注材料，未來必然能夠得到廣泛的應(yīng)用，但各個油藏環(huán)境不同，需要面對高鹽、高溫等嚴苛環(huán)境，大面積應(yīng)用還存在著巨大的挑戰(zhàn)，需要未來探索適宜不同油藏條件下的分散劑類型，特別是對于海上油田由于環(huán)保要求高，更需要匹配環(huán)境友好型分散劑，石墨烯量子點和生物表面活性劑可能是未來的發(fā)展方向。

(4)目前長慶等油田已開展納米驅(qū)油等現(xiàn)場施工，但在地層高溫高壓條件下具體作用機理仍然尚未完全厘清，雖然有學者就使用納米SiO2降壓增注推導(dǎo)了水膜滑移模型，但是還未有人結(jié)合數(shù)值模擬進行更深一步的研究，仍然需要在此領(lǐng)域進行相關(guān)解析模型與數(shù)值模型及機理研究。

(5)納米技術(shù)在生物、醫(yī)藥、化學、材料等領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用，在這些領(lǐng)域納米技術(shù)成本已大幅下降，需要有機結(jié)合這些學科就納米材料在表面改性、性能評價等方面研究，同時尋找進一步降低生產(chǎn)成本的方式。