岩石润湿性的测定

实验九 岩石润湿性的测定方法Ⅰ－光学投影法一．实验目的了解岩石润湿性测定方法及原理。

二．实验原理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。

将欲测矿物磨成光面，浸入油(或 水)中，如图 9-1 所示，在矿物光面上滴一滴水(或油)，直径约 1-2 毫米，然后通过一系列光学系 统，将液滴放大、投影到屏幕上（如图 9-1 所示），拍照后便可在照片上直接测出润湿角，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：tg θ 2 = 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 。

三．仪器设备此仪器的使用是通过凸透镜 4 将光源 5 发出的光 线聚光后投射到玻璃槽 3 中的液滴上，液滴形状经过 放大镜头 2 放大后，投射到屏幕上 1。

1 2 3 图 9-1 润4湿角示意图 5四．实验操作1．在玻璃槽中盛入一种液体(煤油)，将岩石切片放入其中。

固体表面应严格保护水平，然后 用滴管将要测的另一种液体(水)滴在固体表面上(液滴直径不超过 1~2mm)。

2．打开光源。

3．调节聚光镜和双凸透镜的高低远近，使液滴影像清晰，放大后投射到屏幕上。

4．用量角器测出接触角 θ，再用细刻度尺量出液滴高 h 和固体表面接触的弦长 D 。

测定过程中应注意滴入液滴之大小应控制在 1~2mm 之间，否则液滴自重会影响润湿角的大小。

五．数据处理直接用量角器测量润湿角或用公式计算润湿角θ。

再用细刻度尺量出液滴高度h 和固体表面接触的弦长d，记录在下面的表格中。

当液滴为球形时，可以根据量出的H 和d，按下面公式计算润湿角的大小tg θ= 2 h2 d式中N-------润湿角，度；h--------液体高度，毫米；d--------液滴和固体表面接触的弦长，毫米。

将计算出来的θ角与量测得θ角进行对比，确定误差的大小。

用亚甲基蓝吸附法测量油层岩石的润湿性用亚甲基蓝吸附法测量油层岩石的润湿性摘要：储层岩石润湿性影响油、水在储层中的分布，对原油开采过程均具有至关重要的作用。

测量储层岩石润湿性的标准方法（Amott and USBM法）属于经验方法，包括在润湿相和非润湿相共存时让油、水两相相互驱替。

测量结果可能与流体的饱和度和实验过程有关，而产生某些不确定性。

本文提出根据亚甲基蓝在储层岩石表面的吸附面积分数，测量固体表面的润湿性。

该法具有一定的理依据，测量结果不受流体的饱和度和实验过程的影响。

关键词：储层岩石润湿性亚甲基蓝吸附一、前言储层润湿性表示油、水两相流体对固体表面粘附或铺展趋势的相对大小，如果油在储层岩石表面粘附或铺展趋势比水大，则为亲油；反之则为亲水。

储层润湿性决定了油、水在储层中的分布，对毛管压力和油、水的相渗透率具有重要影响，在储层评价、动态分析和制定开发方案中是一重要的物性参数[1，2]。

研究储层润湿性主要有接触角法 [3]、润湿指数法[1]和油滴粘附法[4]。

还有选择性吸附等方法[5-74] ，似未引起研究者足够的重视。

接触角法适合于平滑的单晶的矿物表面，有可靠的热力学依据，但不确定性因素太多，受润湿滞后等因素的影响。

润湿指数法根据油、水在储层岩石中相互驱替能力的差异，归纳出的各种润湿性指数来量度储层的润湿性，具有较好的重现性和对比性而广为应用，但属于经验方法，难以在理论上加以发展。

油滴粘附法和接触角法类似，仅适合于平滑的矿物表面和有一定的理论依据，不受润湿滞后等因素的影响，比接触角法简便易行，可用著名的DLVO理论加以说明[8，9]。

在选择性吸附法方面，Torske Lisa和 Skauge Arne[5]基于正庚醇仅吸附于亲油性固体粉末表面，亚甲基蓝仅吸附于亲水性固体粉末表面，而且均服从Langmuir单分子吸附规律，提出根据它们各自在固体表面的吸附面积测量固体表面的润湿性。

Trbelsi [6]将其简化为测量固体表面与原油接触后正庚醇吸附面积的变化，测量固体表面的润湿性。

岩石润湿性的分类及测井解释
润湿性是描述岩石尤其是油藏岩石具有的一种特性，是判断油气藏储层性质的
重要指标。

岩石润湿性反映储层孔洞致密性，储层孔洞分布及渗透率，是影响油气得到保存的重要控制因素。

岩石润湿性可以分为干、松散、润湿三类。

干岩石表现为岩石孔隙基本限制，
岩石孔隙空间和分级内部构造完好保留，导致地层渗透率低、孔隙度低，油藏密度也比较低，此类岩石通常为不含油气的岩石；松散岩石表现为岩石孔隙间受到扰动，可见其孔隙空间及岩石内部分级构造分解消失，渗透率中等，孔隙度中等，油藏密度比较低，此类岩石可以含有少量的油气；润湿岩石表现出其孔隙间受到拉张，孔隙空间和内部分级构造完全改变，渗透率高，孔隙度大，油藏密度也大，此类岩石为可进行油气生产的储层岩石。

测井解释中，可以结合岩石润湿性，通过解释基于饱和度的测井反应，来判断
油气藏的储层性质。

比如，表观密度和真空度采样记录可用于识别干、松散、润湿岩石，进一步结合衰老型谱、增殖型谱和层状型谱，可以有效的判断油气藏的储层岩性。

可见，岩石润湿性是判断油气藏储层性质的重要指标，通过测井解释可以有效
的识别润湿性岩石，指导油气勘探开发。

因此，要想取得良好的油气勘探开发效果，需要正确地识别岩石润湿性，合理地应用测井解释技术。

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。

润湿性的测量方法测量润湿性的方法很多，按测量目的的不同可分为两大类，即定性方法和定量方法。

其中定量方法主要有接触角法、渗吸与排驱法（Amott 方法）和USBM （美国矿物局）方法。

定性测量方法种类很多，包括渗吸率、显微镜检测、浮选法、玻璃滑动法、相对渗透率曲线法、渗透率与饱和度关系曲线、毛管压力曲线、毛细测量法、排驱毛管压力、油藏测井曲线、核磁共振法以及染色吸附法。

一润湿性的定量测量方法一般定量测量常用以下三种方法：（1）接触角法；（2）Amott 方法（渗吸和排驱）；（3）USBM方法。

1．接触角法：接触角法测量的是一个特定表面的润湿性。

在油水系统中就是测量光滑矿物表面上油和水的润湿性。

石油工业中一般用悬滴法测量接触角，第一步要全部彻底的清洗仪器，因为即使微量的杂质也能改变润湿性。

当用纯净流体和人造岩心时接触角法是最好的测量方法。

此法也用来检验实验条件对润湿性的影响，如压力、温度和水的化学性质。

润湿角测量的一个问题是滞后现象。

测量的接触角有前进角和后退角两种，前进角是向前推液滴边缘测得的，而后退角是向后拉测得的，二者之差就是接触角滞后。

引起滞后的原因有三种：a、表面粗糙度；b、表面非均质性；c、大分子水垢的表面固定性。

将接触角用于油藏岩石的第二个问题是它仅仅反映岩石局部的润湿性，不能考虑岩石表面的非均质性。

第三个限制是得不到有关岩石上是否存在永久连接有机覆盖物的信息。

2．Amott 方法USBM 方法和Amott 方法测量的是岩心的平均润湿性。

当测量天然状态岩心或恢复原态岩心时，这两种方法要好于接触角法。

确定岩心是否清洗完全必须用USBM 方法或Amott方法。

USBM方法有时要优于Amott方法，因为后者在中性润湿附近不敏感。

改进的USBM方法可以进行USBM和Amott两种方法的指数计算。

Amott 方法是把渗吸和驱替结合起来测量岩石的平均润湿性。

测量之前，所用的岩心先要在水中通过离心作用直至达到残余油饱和度（ROS，然后才可进行Amott 方法实验。

中国石油大学油层物理实验报告实验日期： 2013/10/11 成绩：班级： 石工 学号： ： 教师： 俨彬同组者：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．了解界面力的测定原理及方法； 3．加深对岩石润湿性、界面力的认识。

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：Dhtg22=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-液之间的界面力，测量围为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，利用下式计算界面力：， 21ρρρ-=Δ ， esn n d d S =式中，σ—界面力，mN/m ；21ρρ、—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e d n 10高度处液滴的直径，cm ；n S —液滴e d n 10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 悬滴法测界面力示意图2e gd Hρσ∆=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另一端插入仪器后面的电源插座。

2．将通讯线连接主机与计算机COM2通讯口。

第一节储层岩石的润湿性第三章储层岩石中多相流体的渗流特征（23学时）第一节储层岩石的润湿性（6学时）一、教学目的了解流体润湿性的概念，润湿滞后现象以及其影响因素。

掌握判断岩石润湿性的方法。

了解岩石润湿性与水驱油的相互关系。

二、教学重点、难点教学重点：1、岩石润湿性的判断及测定；2、润湿滞后现象；3、润湿性对油水的分布和驱油效率的影响。

教学难点1、岩石润湿性的测定；2、润湿滞后现象分析。

三、教法说明课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表四、教学内容本节主要介绍八个方面的问题：一、润湿现象（润湿性）的含义二、结合功和附着功三、润湿接触角四、影响润湿性的因素五、润湿滞后现象六、油藏岩石的润湿性七、润湿性的测定方法八、润湿性对油水分布和驱油效率的影响（一）、润湿现象（润湿性）的含义润湿性：非混相流体在固体表面上的流散现象。

通过分析我们不难得出几个结论：①润湿现象总是发生在三相体系之中，其中一相必为固体，另外两相可以为液液或液气。

②润湿现象也是一种表面现象，是发生在三相（其中一相必为固相）同时存在时，三种相界面上自由表面能平衡（系统的总自由界面能最低）的结果。

是自由表面能在三相存在的条件下（其中两相液体在固体表面上）发生作用的一种特殊现象。

③润湿现象主要表现在两相流体在固体表面上争夺面积，它与三个相界面上各自的自由表面能大小有密切关系。

其中固相与那一相液体的界面张力低，固体不亲哪一相而憎另一相流体。

④我们平常所说的亲油、亲水是指当两种非混相流体（如油和水）在分子力作用下，某种液体自发地将另一种液体从固体表面驱走的能力。

也就是两种液体要比较谁相对来说铺能力强，我们就说固体表面亲谁，或谁亲固体表面，所以说润湿相对的而不是绝对的，一种流体只有同另一种液体相比较也许又为湿相了。

如在石英表面上当油水两相比较也许又为比较为非湿相，水为湿相；但当油气共存时，油又为湿相了。

（二）、结合功和附着功结合功——将面积为1cm 2的纯液体拉开所需做的功如图所示，设有面积为的两块同种液体，在未接触之前它们都与其蒸汽相接触，在这两个面积上的（阴影部分）总表面做为2σLg ，接触之后，由于同种液体结合在一起不构成界面，所以当两者结合之后，整修体系的自由能减少了。