当石油在开采、储运和加工过程中发生泄漏时，原油可进入水体、土壤及沉积物孔隙体系，不仅增加污染物回收难度，也可能形成长期环境残留。吸附法因操作简便、适用范围广，是石油泄漏应急处置和含油废水预处理的重要技术之一。然而，传统人工合成吸附材料往往面临制备成本较高、规模化应用受限以及使用后处理困难等问题。高孔隙度泥岩储量丰富、来源广泛，内部发育大量纳米级孔隙，具有作为低成本天然材料来吸附原油的潜力。但泥岩吸附原油后，油分子可能堵塞孔隙、改变矿物表面性质，并在纳米孔隙中形成难以清除的滞留相。因此，这类天然材料能否在清洗后恢复孔隙结构和吸附性能，是决定其能否重复利用的关键问题。
围绕这一问题，本跨学科团队重点考察了以下两个方面的研究：一是原油进入泥岩后如何改变不同尺度孔隙的可进入性；二是经过溶剂清洗后，原油引起的孔隙堵塞和润湿性改变能否得到有效逆转。
图1 高孔隙泥岩的纳米级孔隙机构与矿物成分的空间分布
该研究揭示了高孔隙度泥岩中原油的长期滞留并非由单一孔隙堵塞造成，而是纳米限域效应、孔隙占据和润湿性改变的共同作用结果。原油进入纳米级孔隙后，其扩散和解吸受到空间限制，同时与矿物表面的相互作用增强，导致部分原油难以通过常规溶剂抽提彻底去除；此外，原油吸附还会使泥岩表面由亲水性向亲油性转变，进一步提高残余油的稳定性。因此，评价泥岩作为天然吸附材料的性能，不能只关注初始孔隙度和吸油量，还应综合考虑纳米孔隙结构、孔隙连通性、矿物组成、润湿性变化以及清洗后的恢复能力。该研究揭示的纳米孔隙原油滞留规律，也对页岩油等非常规油气资源研究具有启示意义。页岩储层中广泛发育纳米级孔隙，原油在其中的吸附、赋存和运移也受到孔径与润湿性的共同制约。相关认识有助于深化对页岩油微观赋存状态、可动性及采收效率控制因素的理解。
图2 纳米限域效应与润湿性改变共同控制泥岩中原油长期滞留机制的示意图
研究成果发表在一区TOP期刊《Chemical Engineering Science》。论文第一作者为冰球突破豪华版官方网站地球科学与技术学院教师王齐鸣，通讯作者为冰球突破豪华版官方网站深层油气全国重点实验室胡钦红教授。共同作者包括王齐鸣所指导的研究生罗子航、散裂中子源科学中心赵晨博士后和程贺研究员、空天信息大学刘亚教授和廖可梁教授。该研究由国家自然科学基金、中央高校科研业务费、泰山产业领军人才联合资助。中子散射实验技术受中国散裂中子源VSANS线站的用户项目支持，X射线纳米显微镜由济南X射线光学重点实验室支持，于国产首台实验室光源X射线纳米显微镜HJ-TXM上完成测试，计算机算力由空天信息大学前沿院异构AI算力融合实验室提供支撑。
论文信息：Wang, Q., Hu, Q., Zhao, C., Luo, Z., Liu, Y., Liao, K., He, C., 2026. Nanoconfinement and wettability alteration govern crude-oil persistence in high-porosity mudstone with nm-sized pores. Chemical Engineering Science, 338, 124665. https://doi.org/10.1016/j.ces.2026.124665.
