潤濕性的測量方法

1、潤濕性的測量方法測量潤濕性的方法很多，按測量目的的不同可分為兩大類，即定性方法和 定量方法。其中定量方法主要有接觸角法、滲吸與排驅(qū)法（ Amott 方法）和 USBM（美國礦物局）方法。定性測量方法種類很多，包括滲吸率、顯微鏡檢 測、浮選法、玻璃滑動法、相對滲透率曲線法、滲透率與飽和度關(guān)系曲線、毛 管壓力曲線、毛細(xì)測量法、排驅(qū)毛管壓力、油藏測井曲線、核磁共振法以及染 色吸附法。一潤濕性的定量測量方法一般定量測量常用以下三種方法：（ 1）接觸角法；（ 2）Amott 方法（滲 吸和排驅(qū)）；（ 3）USBM 方法。1接觸角法：接觸角法測量的是一個(gè)特定表面的潤濕性。在油水系統(tǒng)中就是測量光滑礦 物表面

2、上油和水的潤濕性。石油工業(yè)中一般用懸滴法測量接觸角，第一步要全部徹底的清洗儀器，因 為即使微量的雜質(zhì)也能改變潤濕性。當(dāng)用純凈流體和人造巖心時(shí)接觸角法是最 好的測量方法。此法也用來檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)條件對潤濕性的影響，如壓力、溫度和水 的化學(xué)性質(zhì)。潤濕角測量的一個(gè)問題是滯后現(xiàn)象。測量的接觸角有前進(jìn)角和后退角兩 種，前進(jìn)角是向前推液滴邊緣測得的，而后退角是向后拉測得的，二者之差就 是接觸角滯后。引起滯后的原因有三種： a、表面粗糙度； b、表面非均質(zhì)性； c、大分子水垢的表面固定性。將接觸角用于油藏巖石的第二個(gè)問題是它僅僅反映巖石局部的潤濕性，不 能考慮巖石表面的非均質(zhì)性。第三個(gè)限制是得不到有關(guān)巖石上是否存

3、在永久連 接有機(jī)覆蓋物的信息。2 Amott 方法1/ 5USBM 方法和 Amott 方法測量的是巖心的平均潤濕性。當(dāng)測量天然狀態(tài)巖 心或恢復(fù)原態(tài)巖心時(shí)，這兩種方法要好于接觸角法。確定巖心是否清洗完全必 須用 USBM方法或 Amott 方法。 USBM方法有時(shí)要優(yōu)于 Amott 方法，因?yàn)楹笳?在中性潤濕附近不敏感。改進(jìn)的 USBM方法可以進(jìn)行 USBM和 Amott 兩種方法 的指數(shù)計(jì)算。Amott 方法是把滲吸和驅(qū)替結(jié)合起來測量巖石的平均潤濕性。測量之前， 所用的巖心先要在水中通過離心作用直至達(dá)到殘余油飽和度（ ROS），然后才可 進(jìn)行 Amott 方法實(shí)驗(yàn)。Amott 方法主要由以下

4、四步組成： 將巖心浸入油中， 20 小時(shí)后測量被油的自發(fā)吸入所排出的水的體積； 巖心在油中離心達(dá)到束縛水飽和度（ IWS），測量排出的水的總量； 將巖心浸入水中， 20 小時(shí)后測量被水的自吸排出的油的體積； 在水中離心直至達(dá)到殘余油飽和度，測量排出的油的總量。注意：巖心可能是通過流動而不是離心達(dá)到 ROS和 IWS，尤其對于不能用 離心機(jī)的非固態(tài)物質(zhì)必須如此。分別引入油驅(qū)比和水驅(qū)比的定義如下：油驅(qū)比：水驅(qū)比：其中 o-油驅(qū)比w- 水驅(qū)比Vwsp-通過油的自吸所排出的水的體積Vosp-通過水的自吸所排出的油的體積Vwt-在油中離心所排出的水的體積2/ 5Vot-在水中離心所排出的油的體積水驅(qū)比與

5、油驅(qū)比之差即為 Amott 驅(qū)替指數(shù)：Amott-Harvy 相對驅(qū)替指數(shù)：Amott 指數(shù)與潤濕性的對應(yīng)關(guān)系如下表：Amott 指數(shù)范圍巖石潤濕性-1 I-0.3親油-0.3I0.3中性潤濕0.3 I 親1水3USBM方法：USBM 方法也是測巖心的平均潤濕性。與 Amott 方法相比，它的一個(gè)主要 優(yōu)點(diǎn)是其在中性潤濕附近的靈敏性。缺點(diǎn)是 USBM潤濕指數(shù)只能在段塞尺寸的 巖心中測量，因?yàn)閹r心必須放在離心機(jī)中。 USBM測試比較的是一種流體驅(qū)替另 一種流體所需的功。用潤濕流體驅(qū)替非潤濕流體所需的功肯定少于相反的驅(qū) 替。由于所需功與毛管壓力曲線下的面積成正比，所以 USBM 方法是通過計(jì)算 離

6、心毛管壓力曲線來求潤濕性的大小。Sharma和 Wunderlich 對 USBM方法進(jìn)行了改進(jìn)，既可求出 Amott 指數(shù)，也 可求出 USBM 指數(shù)。改進(jìn)的 USBM方法分五步： 初始油驅(qū)； 水的自吸； 水驅(qū)； 油的自吸； 油驅(qū)。這種方法通過考慮飽和度變化改進(jìn)了 USBM 方法的結(jié)果，同時(shí)也求出了 Amott 指數(shù)。Amott 方法有時(shí)可以指出系統(tǒng)的非潤濕性，而 USBM方法則不能判斷出部 分潤濕或選擇潤濕。二潤濕性的定性測量自吸方法是應(yīng)用最廣泛的定性測量方法，因?yàn)闇y量快速，不需要任何復(fù)雜 裝置，能給出巖心平均潤濕性的定性判斷。顯微鏡檢測方法常用于流動檢測研 究。當(dāng)已知這些數(shù)據(jù)時(shí)常用基于相

7、對滲透率曲線的潤濕性測量方法。3/ 5測量部分潤濕（選擇性潤濕）有兩種方法：核磁共振法和染色吸附法。但 這兩種方法的應(yīng)用都不廣泛。目前還無法判定一塊巖心是否為混合潤濕，不過 通過考查如下的測試結(jié)果作出判斷也是可能的，如玻璃滑動潤濕測試、天然狀 態(tài)巖心的多 PV水驅(qū)、不同含水飽和度下恢復(fù)原態(tài)巖心的幾種水驅(qū)以及自吸和毛 管壓力測量等。結(jié)論：1油藏巖石的潤濕性影響其毛管壓力、相對滲透率、水驅(qū)動態(tài)、分散性和 電性質(zhì)。此外，模擬三次采油結(jié)果也會發(fā)生改變，受潤濕性影響的三次采油過 程包括熱力驅(qū)、表面活性劑驅(qū)、混相驅(qū)和堿驅(qū)。2由于極性化合物的吸附或原油中有機(jī)物的沉積，原親水礦物表面的潤濕 性會發(fā)生改變。一般

8、認(rèn)為原油中的表面化學(xué)劑是含有氧、氮和（或）硫的極性化合物。這 些化合物在原油的重質(zhì)餾分中含量最多，例如膠質(zhì)和瀝青。3潤濕性的改變?nèi)Q于原油組成成分、礦物表面、地層水化學(xué)性質(zhì)（包括 離子組成和 PH值）之間的相互作用。在二氧化硅 / 油/水系統(tǒng)中，多價(jià)金屬陽離 子的示蹤量能改變潤濕性。陽離子能減少原油中表面活性劑的溶解度，促進(jìn)陰 離子表面活性劑在二氧化硅上的吸附。4接觸角測量表明，由于原油中表面活性劑的吸附，大多數(shù)碳酸鹽巖油藏 為中性潤濕到親油，而大多數(shù)砂巖油藏是親水的。5因?yàn)樵诟叩臏囟群蛪毫ο?，可改變潤濕性的化合物的溶解度逐漸增 加，所以原油 /水/ 巖心系統(tǒng)在油藏條件下通常比大氣條件下親水性更強(qiáng)。另外， 即使沒有表面活性劑存在，由于溫度升高，通過水測得的接觸角減小，系統(tǒng)將 變得更趨向親油。6在實(shí)驗(yàn)室中常用的三種人工控制潤濕性的方法：（ 1）用化學(xué)劑對巖心 進(jìn)行處理，一般砂巖巖心用有機(jī)氯硅烷溶液，碳酸鹽巖用環(huán)烷酸；（2）用純流體和燒結(jié)的聚四氟乙烯巖心；（ 3）向流體中加入表面活性劑。4/ 57潤濕性的測量方法分為定性測量和定量測量兩大類。定量測量方法主要有