石油大学润湿性

润湿性对提高石油采收率的影响【摘要】：结合大量文献调研，综述润湿反转性的概念、类型、影响因素、形成机理及与驱油效率间的关系。

润湿反转是将岩石表面由亲油转变为亲水性，使油滴更易于脱离岩石而流动，提高原油采收率。

【关键词】：润湿反转; 驱油效率; 机理在提高石油采收率的研究中发现，润湿性占有很重要的地位，而且润湿反转性与驱油效率间的关系也越来越受到重视[1]。

油层中的砂岩（主要是硅酸盐），按它的性质是亲水性固体。

因此，在砂岩表面上的油较容易被洗下来，但砂岩表面常常由于表面活性物质的吸附而改变性质，即发生了润湿反转。

现在储油层中相当一部分的砂岩表面是亲油表面，油在这样的砂岩表面上是不易被水洗下来的，这是原油采收率不高的一个原因。

目前有些提高采收率的方法是根据润湿反转的原理提出来的。

例如，向油层注入活性水，使注入水中的表面活性剂按极性相近规则吸附第二层，抵消了原来表面活性物质的作用，从而使砂岩表面由亲油表面再次反转为亲水表面。

这样，油就容易为水洗下，使采收率得以提高[2]。

一、润湿反转性的概念固体表面的亲水性和亲油性都可在一定条件下发生相互转化。

把固体表面的亲水性和亲油性的相互转化叫做润湿反转。

二、润湿反转性的类型岩石的润湿性支配着油气水在储层孔隙中微观分布，决定着孔隙吼道中毛管力的大小和方向从而影响着水驱油效率和剩余油分布[3-4]。

一般可以将岩石润湿反转分为：水湿转变为油湿、油湿转变为水湿、混合润湿转变为油湿或水湿。

三、润湿反转性的影响因素由于岩石润湿反转性与驱油效率有着密切的关系，因此分析岩石润湿反转的影响因素至关重要。

通过大量文献调研，目前比较一致的认为影响岩石润湿反转性的因素有以下几种。

（一）岩石的矿物组成的影响不同的矿物成分具有不同的润湿性，而储油岩石沉积来源广，矿物本身又十分复杂，因而在宏观和微观上都会导致岩石之间润湿性存在着显著的差异。

如粘土矿物对岩石的润湿性有较大影响。

有些粘土矿物含有铁，铁具有从原油中吸附表面活性物质的能力，当其覆盖在岩石颗粒表面时，可以局部改变岩石表面为亲油的[2]。

岩石润湿性测定实验一、实验目的1、了解光学投影法测定岩石润湿角的原理和方法；2、了解界面张力的测定原理和方法；3、加深对岩石润湿性、界面张力的认识。

二．实验原理1．光学投影法测定岩石润湿角液体对固体表面的润湿情况可以通过直接测定接触角来确定。

将待测矿物磨成光面，浸入油(或水)中，如图1所示，在矿物光面上滴一滴水(或油)，直径约1～2mm，然后通过光学系统将一组光线投射到液滴上，将液滴放大、投影到屏幕上，直接测出润湿角，或测量液滴的高度h和它与岩石接触处的长度D，按下式计算接触角θ：2htg=2D式中，θ—润湿角，°；h—液滴高度，mm；D—液滴和固体表面接触的弦长，mm。

图1 投影法润湿角示意图2．悬滴法测定液滴界面张力悬滴法适用于密度差较大的测定液-液或气-液之间的界面张力，测量范围为10-1～10-2mN m。

液体自管口滴落时，当液滴接近最大直径时，用光学设备记录下液滴图像。

测量液滴的相关参数，利用下式计算界面张力：2gd =Hερσ∆ ，12=ρρρ∆- ，sn n d =d S ε式中，σ—界面张力，mN m ；12ρρ、 —待测两相流体的密度，3g cm ；ρ∆—两相待测试样的密度差，3g cm ； d ε—实际液滴的最大水平直径，cm ； sn d —从液滴底部算起，高度为nd 10ε高度处液滴的直径，cm ； n S —液滴nd 10ε高度处的直径与最大直径的比值； H —液滴形态的修正值，由n S 查表得到。

（a ）烧杯中气泡或液滴形状 （b ）气泡或液滴放大图图2 悬滴法测界面张力示意图三、实验仪器图3 HARKE-SPCA接触角测定仪四、实验步骤1、将直流电源的插头一端插入接线板内另一端插入仪器后面的电源插座内；2、将通讯线连接主机与计算机COM2通讯口；3、打开接线板的电源开关；4、旋转仪器后面的光源旋钮，顺时针旋转，看到光源亮度逐渐增强；5、打开接触角软件图标；6、开启视频；7、调整滴液针头。

判断题1.油藏综合弹性系数反映的是油藏岩石中所蕴藏的弹性躯油能量。

（√）2.岩石绝对渗透率与通过的流体性质无关。

（√）3.双组分烃体系的临界压力是液气共存的最高压力。

（×）4.天然气的压缩因子是同温同压等量条件下天然气的体积与理想气体的体积之比。

（√）5.理想气体的等温压缩系数仅与体系的压力有关。

（√）6.地层的单相体积系数总是大于1的。

（×）7.海水总矿化度通常大于地层水总矿化度。

（√）8.随体系温度增加，油水表面张力将下降。

（×）9.现在发现的油藏大多数都是亲水油藏。

（√）10.地层中的自由水面是毛管力为零所对应的剖面。

（×）1、粒度组成分布曲线尖峰愈高，则粒度组成愈均匀。

（y ）2、岩石绝对渗透率与通过流体性质无关。

（ y ）3、随体系温度增加，油气表面张力将下降。

（ y ）4、地层油粘度在饱和压力时是最小的。

（ y ）5、对于同种原油，甲烷的溶解度大于丙烷的溶解度。

（f ）6、体系压力愈高，则天然气体积系数愈小。

（y ）7、平行于层理面的渗透率小于垂直于层理面的渗透率。

（f ）8、润湿现象的实质是表面张力的下降。

（ y）9、储层埋藏愈深，则孔隙度愈大。

（ f）10、亲油油藏的水驱油效率高于亲水油藏。

（ f ）1、油藏综合弹性系数反映的是油藏岩石和油藏流体中所蕴藏的总的弹性驱油能量。

（√）2、岩石绝对渗透率与通过流体性质无关。

（√）3、双组分烃体系的临界压力是气液共存的最高压力。

（√）4、理想气体的等温压缩系数仅与体系的压力有关。

（×）5、天然气的压缩因子是地下天然气体积与标况天然气体积之比。

（×）6、地层原油的两相体积系数总大于１。

（×）7、海水的总矿化度通常大于地层水的总矿化度。

（×）8、随体系温度增加，油气表面张力将下降。

（√）9、现在发现的油藏的润湿性大多数是亲水的。

（√）10、地层中的自由水面是毛细管力为零所对应的底层剖面。

一．填空题（每空 0.5 分，共 14 分）1.地层油的粘度随温度的增加而减小，当压力高于饱和压力时，随压力的减减小；当压力低于饱和压力时，随压力降低而增大。

2.测定岩石绝对渗透率的条件是：岩石孔隙空间 100%被某一种流体所饱和体与岩石不发生物理化学反应；流体在岩石孔隙中的渗流为最稳定的层流。

3.孔隙度分为绝对孔隙度，有效孔隙度和流动孔隙度，通常测定的孔隙有效孔隙度。

4.根据苏林分析法，地层水主要分为硫酸钠（Na2SO4）水型，碳酸氢钠（NaHC水型，氯化镁（MgCl2）水型，氯化钙（CaCl2）水型。

5.在储层岩石中，不同胶结物具有不同的特性，泥质胶结物的特性是遇水膨灰质胶结物的特性是遇酸反应，硫酸盐胶结物的特性是高温脱水。

6.某油藏为封闭的未饱和油藏，随着油藏的开发，油藏压力降低，这会导致孔隙体积变小（变大，变小，不变），束缚水体积膨胀（膨胀，缩小，不变原油体积膨胀（膨胀，缩小，不变），从而使原油排出油藏，这是天然能量的弹性能。

而当压力低于泡点压力时，油藏中出现油，气两相，而且溶体积增加（增加，减小，不变），推动原油流动，这种驱动方式为溶解气7.颗粒平均直径小，则岩石比面大，则化学驱过程中吸附的化学剂多。

8.水驱油时的流度比越小，波及系数越大，采收率越大，在表面活性聚合物驱，碱驱中，用此机理的是聚合物驱1粒度曲线包括粒度组成分布曲线和粒度组成累积分布曲线2流体饱和度的主要测定方法有常压干馏法，蒸馏抽提法，色谱法3岩石比面越大，则平均粒径越小，对流体的吸附阻力越大4油藏原始地质储量是根据有效孔隙度来记称的，而油藏可采地质储量是根据流动孔隙度来记称的。

5已知空气分子量为29，若天然气的相对密度为0.6，则天然气的分子量为17.46在饱和压力下，地层油的单相体积系数最大，其粘度最小7地层水化学组成的两个显著特点是总矿化度高，它是与地表水的主要区别：溶解气量少，它是与地层油的主要区别8亲水油藏中，毛管力是水驱油过程的动力，亲油油藏中，毛管力是水驱油过程的阻力9在水油固体系中，若润湿接触角大于90°则润湿相是油相10在自吸吸入法测定岩样润湿性时，若被水驱出的油相体积大于被油驱出的水相体积，则该岩样的润湿相是水相11由于受毛管滞后现象的影响，必定使得自吸过程的湿相饱和度小于驱替过程的湿相饱和度。

中国石油大学 渗流物理 实验报告实验日期:成绩:班级: 学号: 姓名: 教师:同组者:岩石润湿性测定实验一．实验目的1．了解光学投影法测定岩石润湿角的原理及方法； 2．了解界面张力的测定原理及方法； 3．加深对岩石润湿性、界面张力的认识。

二．实验原理1．光学投影法测定岩石润湿角液体对固体表面的润湿情况可以通过直接测定接触角来确定。

将待测矿物磨成光面，浸入油(或水)中，如图1所示，在矿物光面上滴一滴水(或油)，直径约1～2mm ，然后通过光学系统将一组光线投射到液滴上，将液滴放大、投影到屏幕上，直接测出润湿角，或测量液滴的高度h 和它与岩石接触处的长度D ，按下式计算接触角θ：D htg22=θ式中， θ—润湿角，°； h —液滴高度，mm ；D —液滴和固体表面接触的弦长，mm 。

图1 投影法润湿角示意图 2．悬滴法测定液滴界面张力悬滴法适用于密度差较大的测定液-液或气-液之间的界面张力，测量范围为10-1～10-2 mN/m 。

液体自管口滴落时，当液滴接近最大直径时，用光学设备记录下液滴图像。

测量液滴的相关参数，利用下式计算界面张力：， 21ρρρ-=Δ ， esn n d d S =式中，σ—界面张力，mN/m ；2egd Hρσ∆=21ρρ、—待测两相流体的密度，g/cm3；ρ∆—两相待测试样的密度差，g/cm3； ed —实际液滴的最大水平直径，cm ；sn d —从液滴底部算起，高度为e d n10高度处液滴的直径，cm ；n S —液滴e d n10高度处的直径与最大直径的比值；H —液滴形态的修正值，由n S 查表得到。

a ）烧杯中气泡或液滴形状 （b ） 气泡或液滴放大图图2 悬滴法测界面张力示意图三．实验仪器图3 HARKE-SPCA 接触角测定仪器四．实验步骤1．将直流电源的插头一端插入接线板内另一端插入仪器后面的电源插座内。

2．将通讯线连接主机与计算机COM2通讯口。

中国石油大学 油层物理 实验报告实验日期： 2014.10.10 成绩：班级：石工 学号： 姓名： 教师： 同组者：岩石润湿性测定实验一、实验目的1．了解光学投影法测定岩石润湿角的原理及方法； 2．了解界面张力的测定原理及方法；3．加深对岩石润湿性、界面张力的认识。

二、实验原理1．光学投影法测定岩石润湿角液体对固体表面的润湿情况可以通过直接测定接触角来确定。

将待测矿物磨成光面，浸入油(或水)中，如图1所示，在矿物光面上滴一滴水(或油)，直径约1～2mm ，然后通过光学系统将一组光线投射到液滴上，将液滴放大、投影到屏幕上，直接测出润湿角，或测量液滴的高度h 和它与岩石接触处的长度D ，按下式计算接触角θ：2tan=2hD式中 θ—润湿角，()； h —液滴高度，mm ；D —液滴和固体表面接触的弦长，mm 。

图1 投影法测润湿角示意图2．悬滴法测定液滴界面张力悬滴法适用于密度差较大的测定液-液或气-液之间的界面张力，测量范围为10-1～10-2mN/m 。

液体自管口滴落时，当液滴接近最大直径时，用光学设备记录下液滴图像。

测量液滴的相关参数，利用下式计算界面张力：2=e gdHρσ∆ 12=ρρρ∆- S =snn ed d 式中 σ—界面张力，mN/m ；1ρ、2ρ—待测两相流体的密度，g/cm 3；ρ∆—两相待测试样的密度差，g/cm 3；e d —实际液滴的最大水平直径，cm ；sn d —从液滴底部算起，高度为10e nd 高度处液滴的直径，cm ；n S —液滴10e nd 高度处的直径与最大直径的比值；H —液滴形态的修正值，由n S 查表得到。

（a ）烧杯中气泡或液滴形状 （b ）气泡或液滴放大图图2 悬滴法测界面张力示意图三、实验流程图3 接触角测定仪四、实验操作步骤1.打开接线板的电源开关。

2.顺时针旋转仪器后面的光源旋钮，光源亮度逐渐增强。

3.打开接触角软件图标，开启视频。

4.调整滴液针头：先向下移动滴液针头，停在变倍显微镜水平线以上的位置，然后旋转固定在上下移动器上的水平移动旋钮，左右调整针头，当软件图像显示窗口出现针头虚影时停止。