润湿性评价方法

润湿性评价方法1定量测定方法1.1接触角法测量参数：0评判指标： 0, 90）为水湿，其中0为强水湿；90为中性润湿；（90, 180为油湿，180为强油湿1 105。为油润湿。测试特点：简单快速，测试范围从强水湿到强油湿，数值定义及边界清楚，不确定度高，一般不推荐使用。测试方法：（1）大块固体润湿角的测定 光学投影法将被测矿物磨成光面，浸入油（水）中，将矿物表面上滴一滴水（或油），直径为1mm，然后通过光学系统，将液滴放大，投影到屏幕上，拍照后便可在照片上直接测出润湿角，润湿角为：2h e = tan2 d 吊板法测量前吊板在油中处于平衡状态，调整旋钮使其受力为零，调整试样皿高度微调旋钮，使油水界面刚好与吊板地步接触，由于各界面张力在三相周界点争躲的结果，使吊板受到向KFE2）下的拉力F，待受力平稳后有： 液滴法用极细毛细管将液体滴加到固体表面上，有幻灯机射出的一束很强的平行光通过液滴和双凸透镜将放大的像投影到屏幕上，然后用铅笔描图，再用量角器直接测出0的大小。 气泡法将预测液体盛入槽中，再把欲测之固体侵入槽内流体里，然后将小气泡有弯曲毛细管中放出，使气泡停留在被测固体的表面下，再用光学显微法测出润湿角。（2）粉末-液体体系的润湿角用Wash-burn的动态法测量前进润湿角。此法是用一定量的粉末装入下端用微孔板密闭的玻璃管内，并压紧值某固定刻度。然后将测量管垂直放置，并使下端与液体接触，记录不同时间t （s）时液体润湿粉末的高度 h（cm）,按下式：,2 C r 二 cos v , ht以h2对t作图，此法只有相对意义。测试的适用条件：（1）主要用于纯净流体和人造岩心系统润湿性的测定。（2）一般用石英矿片模拟砂岩油层，方解石矿片模拟碳酸盐岩油层。（3）由于表面粗糙度、表面非均质性及分子级别的表面渗吸。 一般而言，表面粗糙将减少水湿岩石的视接触角，而增大油湿岩石的视接触角； 接触角法未考虑岩石表面的非均质性，而是在单一的矿物晶体上测量的。岩石含有许多不同的组分，且原油izhong重质表面活性剂对砂岩和粘土润湿性的影响不同，从而可造成局部不均匀的润湿性。1.2 Amott 法测量参数：IW-O=IW-IOIW-O为Amott-Harvey综合润湿指数（AH-Index），无量纲；IW=（自吸排油量）/（自吸排油量+强迫水驱排油量），为水湿指数，无量纲；IO=（自吸排水量）/（自吸排水量+强迫油驱排水量），为油湿指数，无量纲；评判指标： 1, 0.1），其中1为强水湿；-0.1-0.1为中性润湿；卜1, -0.1）为油湿，其中-1为强油湿。 0.3,1为水湿，（-0.3, +0.3）为中性润湿，卜1,-0.3为油湿，完全水湿为1,完全油湿为-1 O测试特点：过程复杂，周期长，测试范围从强水湿到强油湿，数值定义及边界清楚，对中性润湿条件不敏感，考虑到该条件对对油气勘探开发影响不大，推荐使用。测试方法：基本依据为润湿流体一般将自动渗吸进入岩心，驱替非润湿流体，结合渗吸和强制驱替来测量岩心的平均润湿性。将岩心浸入盐水中，离心达到残余油饱和度，再把岩心浸没在油中，测量原油自动渗吸后驱替出的 水的体积，然后在油中用离心法处理岩心，直到达到束缚水饱和度，测量被躯体出水的总体积，包括自动渗吸驱替出的体积；再把岩心浸没在盐水中，测量盐水自动渗吸后 驱替出的油的 体积及离心法处理后测得的总的总体积。测试的适用条件：(1) 实验测定中可使用油藏岩心和流体，测量岩心的平均润湿性，测量结果比较接近油藏的实际情 况；(2) 当岩心接近中性润湿时这种实验灵敏度不高，是测量润湿流体自动驱替非润湿流体的情况，然而 当接触角为60 120。时，并非任何流体都将自动渗吸并驱替另一种流体(3) 岩心的初始饱和度影响岩心润湿性的测定。1.3 USBM 法测量参数：w二Ig( Al AW为USBM润湿指数，无量纲；A为油驱水毛管力曲线下包围的面积；A2为水驱油毛管力曲线下包围的面积。评判指标：w0为水湿，其中w 1时为强水湿；w=o为中性润湿；w20%为水湿，其中30%为强水湿；Swi为(15,20)为中性润湿；Swi15%为油湿，其 中50%为水湿，其中60%为强水湿；Sw( Kw=Ko)=50%为中性润湿； Sw( Kw=Ko)50%为油湿，其中40%为强油湿。 kw ( Sor) /Ko(Swc) W 25为水湿，其中0.7 为强油湿。测试特点：过程简单，周期短，测试范围从强水湿到强油湿，数值定义及边界基本清楚，推荐在缺乏润 湿性专项测量时使用，以弥补资料缺陷。测试方法:（1） 油水相对渗透率和油气相对渗透率联合鉴定法。将油水相对渗透率曲线和油气相对渗透率曲线的两条油相曲线画在同一张图上，如果两条油相线重合（或非常接近重合）则 岩样亲油。如 果两条油相线不重合，则岩样亲水。（2）相对渗透率曲线回线鉴定法，相对渗透率曲线的形态与流体的微观分布状态有很大关系，而流 体饱和次序的改变所形成的润湿滞后会影响流体的微观分布，使驱替相对渗透率曲线和吸入相对渗透率曲线 在形态上产生很大差异。如果油相回线分开，而水相回线重合，岩样是亲水的，反之如果油相回线重合， 而水相回线分开，则岩样是亲油的。测试的适用条件：仅适用于区分强水湿和强油湿岩心，润湿性的小变化用这些方法难以检测出来。2.2 Cryo-SEM 法通过观察油藏岩石在不同孔隙和不同矿物上的油和水微观分布情况，进而判断其润湿性的一种方法。Sutanto20等最早应用Cryo-SEM法研究孔隙内油和水的分布，后来也应用该方法结合孔壁的几何形 态和矿物形态，在孔隙尺度下表征矿物的润湿性，并推断中性润湿性的成因21。研究的系统包括多孔隙介质模型和油藏岩心。实验工作分为两步：第一步是样品的准备，通过离心驱替使样品饱和度分别为残余油饱和度和束缚水 饱和度，然后将样品快速冷冻，镀金（或铬、碳）；第二步为实验测定，利用次级电子图像选择感兴趣的区 域，通过反散射电子图像来区分矿物相、油相和水相，用X射线图进行元素分析以证实每一相，硫为油相指 示剂，氯为水相指示剂。通过Cryo-SEM可以观察到无粘土情况下水以薄膜形式覆盖在矿物表面，而油已液 滴的形式存在于孔隙中心，此岩心为水湿；相反现象反则为油湿。含有粘土时可以观察高岭石的油湿行为 和伊利石及长石等的水湿行为，由此可以解释岩心的中性润湿性的成因。Cryo-SEM法的优点是可以分辨原始多孔隙介质的矿物组成，同时可以研究不同参数（孔隙矿物形态、几 何形态、表面化学性等）对润湿性的在位影响。尤其是能对油-盐水-岩石系统进行微观研究，从而更好的理解中性润湿性的成因，为解释某些油层岩石的宏观表面。此方法的缺点是 它要求样品中的流体处于凝固状态并且只能给出润湿的静态情况国。2.3 Wilhelmy动力板法该方法测得的是粘附力，可将这种力直接与油层其它离作比较，使油藏润湿性以力的形式反映出来。实验测中用地层油代表油相，地层水代表水相，用模拟矿物片代表固相，测量矿物片通过油水界面时的前进粘附力和后退粘附力。两者之和大于零者为亲水，小于零者为亲油，二者符号相反为混合润湿性。通过粘附力和界面张力求得接触角，非常适合于接触角滞后情形的研究杰。通过动力板法可以证实在一个平的、均相的、干净的表面只存在在一个接触角，它是 测定小接触角的最可靠的方法24。阿莫科公司推荐将此法、Amott法和相对渗透率曲线法并列为主要的三种常规方法，用于岩心润湿性的综合鉴定，使润湿性测得的结果更客观、更真实。2.4微孔膜测定法Calhou n【25】早在1951年就提出，可用完整的毛管压力曲线测量岩心的润湿性。最初用孔隙板法测量毛管压力曲线，即正、负毛管压力情况下的完全的排泄和渗吸曲线。后来用微孔膜技术，及用微孔膜代替孔隙板测量毛管压力，使测量时间和岩心长度大为减少。此法准确、可靠，到目前为止 是唯一能给出完整毛管压力曲线的方法，实验结果已表明【26技27，在躯替毛管压力测量中使用微孔膜代替孔隙板，可使实验时间大为减少。3现场测定法3.1在位润湿性的测定Debra ndes【28提出，在位润湿性的测定可用于评价油藏的原润湿性。在位润湿性是以基本的毛细原理为基础，根据如下方程来计算：cos - gc - ?o)Rmh/2rwo式中B为接触角，为水的密度，J为油的密度，Rm为孔隙半径，h为孔隙中自由水位与油水界面的高度差，rwo为油水界面张力。其中油水界面可以通过电阻率测井测得，自由水位可以通过油水压力梯度得到，因此已知孔隙平均半径和界面张力时就可以计算出接触角，并进一步分析多孔介质的平均润湿性。该方法能给出真实地层润湿性的估计，并且可避免与处理过程、温度、压力、氧化等有关的许多问题【29，因此具有一定的应用价值。该方法的准确性直接依靠地层压力数据的准确性和岩石的物 理参数，如平均孔隙半径等，因此在某种情况下有可能导致润湿性的错误估计。3.2常规井中润湿性的测定Spi nl er【30提出了常规井中润湿性的测定方法。该方法根据油藏的某一条件制备岩 心，用室内岩心的自吸指数和电阻率指数与常规井测井所得信息相比较，自吸指数S|来判断油藏润湿性。广D/ porosity0.24 -Swi,当S广i时为强水湿。广0时为中性或油润湿；电阻率指数R = R/瓦,其中R 为含油和水岩心的电阻率，Ro为只含水的岩心的电阻率。RI通过Ro反映岩心孔隙内水的位置和数量，润湿性影响岩石孔隙内油和水的分布，润湿性的改变可影响电阻率，在自吸发生后测量RI，此时水的自吸量与润湿性成比例，在自动渗吸实验中电阻率随润湿性的变化而变化，而驱替实验中RI不随润湿性的变化而变化，这样就可以将实验室测得的RI和的关系与油井的测量联系起来。该方法可以快速地测定油藏润湿性，并可避免实验室润湿性溅定中出现的一些问题。4结论(1)定量方法的评价接触角法、Amott法、USBM法是比较常用的三种定量测量润湿性的方式。 接触角法是测量磨光矿物上原油和盐水润湿性的最为直观、简单的方法，用于纯净流体和人造岩心时也是最好的方法。 Amott法和USBM法可测量岩心的平均润湿性。测全原态或复态岩心的润湿性时优于接触角法；在接近中性润湿时USBM法比Amott法敏感，但对于分润湿性和棍合润湿性的系统，USBM法无法测定而Amott法却比较敏感。Amott和USBM润湿性指数方法(改进型USBM 法)，集中了二者的优点。 自动渗吸法作为Amott法和USBM法的备选方法，可以确定用Amott法和USBM法不能确定的系统。 NMR是近几年来提出的简单、快速的定量测定润湿性的方法可以测定分润湿性。(2 )定性方法的评价Cryo-SEM法对微观流体分布的研究是一种有效的方法，尤其对中性润湿性系统的研究更有价值。 Wilhelmy动力板法将润湿性以力的形式用于油藏中，它适用于研究接触角滞后时的情形。 相对渗透率法是许多润湿性定性测量方法的基础，因而常被使用。 微孔膜技术是用微孔膜代替原来的多孔板来侧定毛管压力，是唯一可得到完整毛管压力曲线的方法。(3) 在位润湿性测定法可以估计油藏润湿性；常规井中润湿性侧定法，可以将实验室测得的油井的测量 RI和S 关系与 联系起来判断油藏润湿性。5、参考文献1 何更生编油层物理M.北京:石油工业出版社，1999:1300.2 吴志宏，牟伯中，王修林，等.油藏润湿性及测定方法.2001,18(1):90-96.3 秦积舜，李爱芬.油层物理学,山东东营：中国石油大学出版社.2006: 206-210.4 沈钟，赵振国，王果庭.胶体与表面化学.北京：化学工业出版社.2004: 210-212.5 陈宗淇，戴闽光.胶体化学.北京：高等教育出版社,1984:42.6 Amott E. 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