润湿性评价方法

1、润湿性评价方法1定测定方法1.1接触角法测量参数：e评判指标： 0, 90）为水湿，其中0为强水湿；90为中性涓湿：（90, 180为油湿，180为强油湿 <75°为水润湿，（75°105。）为中性润湿:>105°为油润湿玖测试特点：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而，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: 吊板法切测量前吊板

2、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, 使汕水界面刚好与用板地步接触，由各界面张力在三相周界点爭躲的结果，使吊板受到向 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漓和 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e的人小。 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而下，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-bum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

3、璃管内，并斥紧值某固定刻度。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以2对t作图，此法只有相对意义。测试的适用条件：（1）主要用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F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，农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： 接触角法未考虔岩石表而的非均质性，而是在单一的矿物晶体卜.测量的。岩石含有 许多不同的组分，且原油izhong重质农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

4、不均匀的润湿性。1.2 AmoU 法测量参数：Iwo=IV-IoIxvo为Amott-Haivey综合润湿指数（AH-Index）,无最纲；I旷（口吸排油屋）/（ 口吸排油屋+强迫水驱排油量），为水湿指数，无量纲: Io=（H吸排水>）/（自吸排水量+强迫油驱排水最）,为油湿指数，无最纲:评判指标： 1, 0.1）,其中1为强水湿：-0 1-0 1为中性润湿：-1, -01）为汕湿，其中为强油 湿。 03,1为水湿，（03, +0.3）为中性润湿，-1,-03为油湿，完全水湿为1.完全油 湿为1。测试特点：过程复杂，同期长，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

5、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-般将口动渗吸进入岩心，驱替非润湿流体，结介渗吸和强制驱替 來测最岩心的平均润湿性。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，测量原油门动渗吸 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，测最彼躯体 出水的总体积，包括口动渗吸驱替出的体积；再把岩心浸没在盐水中，测量盐水口动渗吸后 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：（?）当岩心接近中性润湿时这种实验

6、灵敏度不高，是测量润湿流体口动驱替非润湿流 体的情况，然而当接触角为60° 120°时，并非任何流体都将门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冈。1.3 USBM 法测量参数：w=lg（/）W为USBM润湿指数，无量纲：Ai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：w>0为水湿，其中w =】时为强水湿：w=0为中性润湿：w<0为油湿， 其中wl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，数值定义及边界清楚，对 中性润湿腋感，一殷推荐使用。测试方法：通过做工使一种流体驱替另一种流

7、体，润湿流体从岩心中驱替非润湿流体所需要的功要 小F相反驱替所需要的功。已证明，所需耍的功正比F毛管斥力曲线下面的面积玖通过离 心求得吸入和驱替毛细管压力曲线，并用曲线下的面枳之比的对数W=lg（Ai/Ai）即润湿指数 来表示孔隙介质的润湿性。Al和Ad分别是油驱和盐水驱油曲线下面的面积。测试的使用条件：（1）测量岩心的平均润湿性，在接近中性润湿性是非常敏感：（2）只能有岩心塞测最：（3）不能确定一个系统是否属于分润湿性和混合润湿性，而Mmoot法此时是敏感的：（4）改进型的USBM法呵，可同时计算Ainoot和USBM润湿性指数。它包括五个步 骤：初期油驱，盐水门动渗吸，盐水驱，油口动渗吸和

8、油驱。盐水驱和油驱曲线下的而积用 于计算USBM指数，而口动渗吸和总的水驱和油驰体积用于计算Arnott指数。该法的优点 在考虑了零毛管压力时发生的饱和度的变化，以而改善了 USBM的分辨率：同时也计算 了 Arnott指数并可确定一个系统为不均匀润湿。14自吸速率法测量参数：Wr=W/WswwWr为相对拟吮吸功，无量纲；W为口吸后拟毛管压力曲线的下包面积：Wsww为强水湿样品口吸后拟毛管压力曲线的下包面积。评判指标：1,0）为水湿，其中1为强水湿；0为中性润湿。测试特点：过程简单，周期短，仅适用强水湿到中性润湿岩样，需要强水湿参考样品, 边界明确，对强水湿样品敏感，不推荐使用。测试方法：该方

9、法的主要依据是门吸速度和门吸量的关系，曰丁口动渗吸中毛管圧力是驱动力，口 吸曲线下的面积应与柑应于口动渗吸表面白由能的下降的驱替功密切相关，从标定口吸曲线 可以得到拟自吸毛管力曲线，以曲线下相对面积为基础而得到的润湿指数Wr,定义为相对 拟吸吮功。Wr可以确定Amott测试盒USBM测试不能确定的系统的润湿性山。测试的适用条件：（1）当Arnott润湿指数Iw相当高时，用自动渗吸法可测定直润湿性，定量区分两系统 的润湿性,而Iv则不能。現1.5核磁共振松弛法测量参数：Rti，Rt】q 的=Ta»Sox -I；atSmE =T>atSOr _T>atSwx Kli = li

10、atwx /gatSox= T>afSwx /EatSor评判指标；0,0 5）为水湿，其中0为强水湿，05为中性润湿，（0 5,1为汕湿，共中1为强油湿:由Amoot法、USBM法刻度后，可参照其标准评判润湿性。测试特点：过程复朵，周期短，需耍强水湿、泪湿做参考样品，受表面处理效果影1 较大，应慎重使用：过程简单，周期短，人壬、&、RAI；、RAg与润湿指数线性关系好, 考世到孩磁测井的特点，应巫视T?的测量，推荐使用。测试方法：依据润湿和非润湿表面分子间引力对分子运动影响的理度不同，通过观测表面上流体分子的 动态行为來测定液/固体系的润湿性。测试的适用条件：NMR法简单、快速

11、，克服了传统的Arnott和USBM法费时和难度人的缺点，还可以非常 灵敏地从油湿表面区分出水湿表面，可用分润湿性的测定。2、定性测定方法润湿性定性测量方法很多，包括低温电子担描法、Wihelmy动力板法、相对渗透率法、 微孔膜技术、渗吸法、显微镜检脸2】、浮选法、玻璃片法、渗透率-饱和度关呵系 和毛管测量法凹。2.1相对渗透率曲线法：测量参数：九、Sw (心冬)、心(Sor) /KJ&Q:束缚水饱和度，；人(心冬)：等渗点饱利度，;心(Sor):残余油状态的水相对渗透率mD；Ko(Swc)：残余水状态的油相对渗透率：评判指标：®Sin20%为水湿，其中30%为强水湿：S甸为

12、(15, 20)为中性润湿：SM15% 为汕湿，其中10%为强油湿。 粘(K=Ko)50%为水湿，其中60%为强水湿：Sw (Ko) =50%为中 性润湿：Sw(心=耳)50%为油湿，其中40%为强油湿。 心(Sor)/Ko(Swc)0 25 为水湿，其中0.1 为强水湿：心(Sor)/Ko(Swc)=0 5 为中性润湿；K« (Sor) /Ko(Swc)为(0 5, 1)时为油湿，其中K,t (Sor)/Ko(Swc)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淸楚, 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）汕水

13、相对渗透率和油气相对渗透率联介鉴定法。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，如果两条油相线甫合（或非常接近匝合）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冇很 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人差异。如果油相回线分开，而水相回线虫介, 岩样是亲水的，反之如果油相回线更合，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 C

14、iyo-SEM 法通过观察油藏岩石在不同孔隊和不同矿物上的汕和水微观分布情况，进而判断其润湿性 的一种方法。Sutanto等最早应用Ciyo-SEM法研究孔隙内油和水的分布，后來也应用该方法结合 孔壁的儿何形态和矿物形态，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 口】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（或铭、碳）：第二步为实脸测定，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，硫为汕相

15、指示剂，氯为水相指示剂。通过Ciyo-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丁孔隙中心, 此岩心为水湿；相反现象反则为油湿。含有粘土时可以观察髙岭石的油湿行为和伊利右及长 石等的水湿行为，由此可以解释岩心的中性润湿性的成因。Ciyo-SEM法的优点是可以分辨原始多孔隙介质的矿物纽成，同时可以研究不同参数（孔 隙矿物形态、儿何形态、衣面化学性等）对润湿性的在位影响。尤其是能对汕-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胡中的流体处凝固状态并L八能给出润湿的静态情况口。2.3 WiUi

16、eliny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 式反映出來。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。两者之和大零者为亲水，小r零者为 亲汕，一者符号相反为混介润湿性。通过粘附力和界而张力求得接触角，非常适合r接触角 滞后情形的研究口】°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垠町靠的方法审】。阿英科公司推荐将此法、Arnott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

17、结果更客观、更真实。2.4微孔膜测定法Calhounp5早在1951年就提出，可用完整的毛管斥力曲线测龟岩心的润湿性。最初用孔隙板 法测量毛管床力曲线，即止、负毛管床力情况下的完全的排泄和渗吸曲线。后來用微孔膜技 术，及用微孔膜代替孔隙板测量E管压力，使测量时间和岩心长度大为减少。此法准确、可 靠，到冃前为止是唯一能给出完整毛管斥力曲线的方法，实验结果已表明在躯替毛 管压力测屋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Debrandes捉出，在位润湿性的测定可用丁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，根据如下方程來计算：cos6>

18、=g(pw-po)Rnxh/2rwo式中e为接触角，P”为水的密度，°。为油的密度，耳为孔隙半径，h为孔隙中自 由水位与油水界面的高度差，匚。为油水界面张力。其中油水界面可以通过电阻率测井测得, 门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、氧化等冇 关的许多问题R】，因此具有一定的应用价值。该方法的准确性直接依靠地层斥力数据的准 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

19、Spinier提出了常规井中润湿性的测定方法。该方法根据汕藏的某一条件制备岩 心,用室内岩心的口吸指数和电阻率指数与常规井测井所得信息相比较，來判断油藏润湿性。 口吸指数Sn =D/porosity024 -S,当勻 时为强水湿。*=0时为中性或油润湿； 电川率指数Ri = R/Ra其中&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遡和数量，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，在白吸发生后测量RI，此时水的白吸量与润湿性成比例，在白动渗 吸实验屮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

20、就可以将实验室测得的RI和的关系与油井的测量联系起來。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、Arnott法、USBM法是比较常用的三种定屋测屋润湿性的方式。 接触角法是测虽磨光矿物上原油和盐水润湿性的最为直观、简单的方法，用纯净 流体和人造岩心时也是址好的方法。 Arnott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Arnott法敏感，但对分润湿性和棍合润湿性 的系统，USBM法无法测定而Arnott法却比较敏感。Arnott和USBM润湿性指数方法(改

21、进 型USBM法)，集中了二者的优点。 白动渗吸法作为Arnott法和USBM法的备选方法，可以确定用Arnott法利USBM 法不能确定的系统。 NMR是近儿年来提出的简单、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CiyoSEM法对微观流体分布的研丸是一种有效的方法，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汕藏中，它适用研妃接触角滞后时的 情形。 相对渗透率法是许多润湿性定性测屋方法的基础，【人 1而常被使用。 微孔膜技术是用微孔膜代替原來的多孔板來侧定毛管压力，是唯-可得到完整毛管压 力曲线的方法。(3) 在位润湿性测定

22、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RI和*关系与 油井的测量联系起來判断油藏润湿性。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 M00.2 吴志宏，牟伯中,王修林，等油藏润湿性及测定方法2001,18(1) 90-963 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 210-2125 陈宗淇，戴闽光.胶体化学.北京：高等教育出版社,1984:426 Arnott E. Observations relating to the wetta

23、bility of porous rock AIME 219,156-162.7 Cuiec L E Rock/crude oil interactions and wettibihty an attempt to understand their Inteiation SPE13211 presented at the 1984 SPE Annual Tedinical Conference and Exhibition Houston, sept 16-198 Moitow N Rt McCaffery F G Displacement studied in unifoimly vzett

24、ed porous miedia. Padday GF Wettuig Spreading and Adhesion New York Academic Press, 1978.289-3199 Moitow N R Thermodynamics of capillaiy action in porous media Ind Eng Chem, 1970,6(1) 32-5611 Ma S, Morrow N R, Zhou X, et al. Characterization of wettability fi*om spontaneous lmbition measurements CIL

25、I94-97 the 1994 Petrol Soc of CIM Ann Tech Meeting Calgary, June 12-15.12 Jadhunamdan P P, Mairow N R Effect of wettshility an waterflood recoveiy for crude oil/bnne/rock aystema SPE 22597 the Annuel Tech Canf and Exhibition Dallas, Oct 6- 9» 199114 Kyte J R, Naumana V O, Mattax C C. Effect of

26、reservoir envwonment on water-oil dispalcement J Peti'ol Technol, 1961 579-582.15 Cooke C E, Wilhama R E, Kolodzie P A . Oil Recovery by alkaline waterflooding J Peb-ol Technol, 1974:1365-1374.16 APIRP 42(second edition), Recommended practices for laboratory testing of suiface active agents for

27、well stimulation American Peh*oleum lnai; Dallas, 1977.17 Reiabert J, Doachei-T M Interfacial phenomena in crude oil-water systerna, TreiberLE.Archer D L Wettability of reseivior rocks and its evaluation Producers Monthly, 196&32(4) 2-718 Raxa S H, Treiber L E, Archer D L Wettabilny of reservior

28、 rochs and its evaluation.Producers Monthly, 1968,32(4) 2-719 Johansen R T, Dunning H N Relative wetting tendencies of crude oils by cpolla门metric method Producers Monthly, 1959,23(11):20-2220 Autanto E, Davis H T, Sen ven L E Liquid distiibution rock examined by viyo scanning electron mici'osco

29、pe SPE 199021 Fassi-Fihn O, Robin M, Rosenberg E Wettability studies at the pore level: a new approach by the use of ciyo-acanning electron microscopy SPE 22596, SPE Annual Tech Conf & Exhib Dallsa, Oct 1,1991.22 Robin M. Two SEM techniques to investigation of reseivoir-rock wettability. J Peti&

30、#39;ol Technol, 1998:77-79.23 Mennells A, Moitov/ N R. Investigation of complex wetting behavior of liquid/hquid/solid systems by the dynamic wilhelmy plate. Morrow N R Proceedings International Symposium on Evaluation of Reservoir Wettability and Its Effects on Oil Recoveiy 1996,43-46.24 Pobin M, Koci Xhuliano Wettability hererogeneities on planai- minerals application to reser/oir rock Moitow N R Proceedings 3“ International Symposium on Evaluation of Reservoir Wettability and Its Effect oil Oil Recovery 1996 47-5325 Calhon J C Cntena for det