3.2储层岩石的润湿性.ppt

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1、一、教学内容一、教学内容 1 1、选择性润湿及其实质、选择性润湿及其实质 2 2、润湿滞后、润湿滞后 3 3、油藏岩石的润湿性极其影响因素、油藏岩石的润湿性极其影响因素 4 4、油藏岩石润湿性的测定、油藏岩石润湿性的测定 5 5、油水在岩石孔隙中的分布、油水在岩石孔隙中的分布一、选择性润湿及其实质一、选择性润湿及其实质1.1.定义：定义：润润湿湿：液液体体在在分分子子力力作作用用下下在在固固体体表表面面上上的流散现象。的流散现象。润润湿湿性性：当当固固体体表表面面存存在在不不相相溶溶流流体体时时，某某相相流流体体优优先先附附着着到到固固体体表表面面的的趋趋势势。也也称选择性润湿。称选择性润湿。

2、讨论润湿性必是三相体系，一相为固体，讨论润湿性必是三相体系，一相为固体，另一相为液体，第三相为气体和另一体。另一相为液体，第三相为气体和另一体。2 2润湿程度的表示方法润湿程度的表示方法 1)1)润湿接触角润湿接触角 润湿接触角润湿接触角是指过三相周界点，对液滴界面所作切线，是指过三相周界点，对液滴界面所作切线，切线与液固界面之间的夹角，并规定从极性大的液体切线与液固界面之间的夹角，并规定从极性大的液体方标起。方标起。采用润湿接触角判断润湿性采用润湿接触角判断润湿性 当当909090 时，岩石表面亲油，水是非润湿时，岩石表面亲油，水是非润湿 相，油是润湿相；相，油是润湿相；当当=90=90 时

3、，中性润湿；时，中性润湿；当当=0=0时，岩石表面完全亲水。时，岩石表面完全亲水。当当=180=180时，岩石表面完全亲油时，岩石表面完全亲油。a-a-亲水憎油亲水憎油 b-b-亲油憎水亲油憎水 c-c-中间润湿中间润湿采用润湿接触角判断润湿性采用润湿接触角判断润湿性 2 2）杨氏方程）杨氏方程由上式可得：由上式可得：图图3-8 三相周界表面张力的平衡图三相周界表面张力的平衡图 若若 0,2.31.3,岩石亲水；固体表面能减少。自发过程。岩石亲水；固体表面能减少。自发过程。若若 90,cos0,2.31.3,岩石亲油；固体表面能增加，未发生自发过程。岩石亲油；固体表面能增加，未发生自发过程。若

4、若 90，cos=0,2.3=1.3,岩石中性润湿岩石中性润湿 3 3）附着功）附着功图图3-8 三相周界表面张力的平衡图三相周界表面张力的平衡图 图图3 9 液体对固体的粘附功示意图液体对固体的粘附功示意图 1：液；：液；2：气；：气；3：固体：固体润湿的实质是固体表面能的减小。润湿的实质是固体表面能的减小。附着功是指在非湿相流体中，将单位面积的湿相从固附着功是指在非湿相流体中，将单位面积的湿相从固体界面拉开所作的功。体界面拉开所作的功。W附附 =-润湿滞后就是三相润湿周界沿固体表面移动的迟缓润湿滞后就是三相润湿周界沿固体表面移动的迟缓。二、润湿滞后二、润湿滞后1 1定义定义 图图3-10

5、润湿滞后现象润湿滞后现象 二、润湿滞后二、润湿滞后1 1定义定义 图图3-10 润湿滞后现象润湿滞后现象 1 1前进角，前进角，湿相驱替非湿相的接触角湿相驱替非湿相的接触角2 2后退角，后退角，非湿相驱替湿相的接触角非湿相驱替湿相的接触角 2 2润湿滞后的影响因素润湿滞后的影响因素1 1）与三相周界的移动方向有关（或与润湿次序有关）与三相周界的移动方向有关（或与润湿次序有关）2 2）与三相周界的移动速度有关）与三相周界的移动速度有关3 3）与固体表面的粗糙度有关）与固体表面的粗糙度有关4 4）与原油中表面活性物质在岩石表面上的吸附有关）与原油中表面活性物质在岩石表面上的吸附有关 1 1）与三相

6、周界的移动方向有关（或与润湿次序有关）与三相周界的移动方向有关（或与润湿次序有关）图图3-10润湿滞后现象润湿滞后现象 静润湿滞后静润湿滞后:由润湿次序不同引起的接触角变化。由润湿次序不同引起的接触角变化。2 2）与三相周界的移动速度有关与三相周界的移动速度有关 图图3 1 动润湿滞后与反转动润湿滞后与反转 动润湿滞后：动润湿滞后：由移动速度引起的接触角变化由移动速度引起的接触角变化。3 3）与固体表面的粗糙度有关）与固体表面的粗糙度有关 一一般般说说来来，岩岩石石颗颗粒粒表表面面粗粗糙糙程程度度越越严严重重，三三相相润润湿湿周周界界移移动动就就越越困困难难，润润湿湿滞滞后后现现象象也越显著。

7、也越显著。图图3-13接触角与形角的关系接触角与形角的关系4 4）与与原原油油中中的的表表面面活活性性物物质质在在岩岩石石表表面面上上 的吸附有关的吸附有关例例：将将一一块块干干净净的的大大理理石石在在油油中中侵侵泡泡一一段段时时间间后后，岩岩石石表表面面亲亲水水性性减减弱弱，这这主主要要是是油油中中表表面面活活性性物物质质在在岩岩石石表表面面上上的的吸吸附附，形形成成的的吸吸附附层层加加重重润润湿湿滞后的程度。滞后的程度。三、油藏岩石的润湿性及其影响因素三、油藏岩石的润湿性及其影响因素 亲水亲水油藏岩石表面油藏岩石表面 润湿性：润湿性：亲油亲油 非均质润湿性非均质润湿性1.1.油藏岩石润湿性

8、油藏岩石润湿性混合润湿性混合润湿性斑状润湿性斑状润湿性2.2.岩石润湿性的影响因素岩石润湿性的影响因素 1 1）岩石的矿物成分对润湿性的影响）岩石的矿物成分对润湿性的影响 2 2）流体的性质对润湿性的影响）流体的性质对润湿性的影响 3)3)表面活性物质的影响表面活性物质的影响 4)4)矿物表面粗糙度的影响矿物表面粗糙度的影响5)5)注水对岩石润湿性的影响注水对岩石润湿性的影响1 1）岩石的矿物成分对润湿性的影响）岩石的矿物成分对润湿性的影响 亲亲水水矿物：石英、长石、碳酸盐矿物：石英、长石、碳酸盐 亲油矿物：滑石、石墨、烃类有机固体亲油矿物：滑石、石墨、烃类有机固体 粘土矿物对岩石的润湿性影响

9、很大粘土矿物对岩石的润湿性影响很大蒙脱石具有吸水性，会增加岩石的亲水性；蒙脱石具有吸水性，会增加岩石的亲水性；含铁粘土矿物可吸附原油中的表面活性物质，使岩含铁粘土矿物可吸附原油中的表面活性物质，使岩石表面转向亲油。如绿泥石。石表面转向亲油。如绿泥石。2 2）流体的成分对润湿性的影响）流体的成分对润湿性的影响原油组成的影响原油组成的影响原油组成，按对润湿性的影响可分为三类：原油组成，按对润湿性的影响可分为三类：非极性的烃类、非极性的烃类、有极性的氧、硫、氮的化合物、有极性的氧、硫、氮的化合物、原油中的极性物质或称活性物质。原油中的极性物质或称活性物质。原油组成的影响原油组成的影响烃类烃类 戊戊烷

10、烷 C C5 5H H1212 己己烷烷 C C6 6H H1414 辛辛烷烷 C C8 8H H1818 十二烷十二烷 C C1212H H2626前前进进角角0 00 08 80 026260 042420 0表表8 84 4 不同烃类组分在聚四氟乙烯表面上的前进角不同烃类组分在聚四氟乙烯表面上的前进角原油组成的影响原油组成的影响碱性增加时硅酸盐接触角明显增加，碳酸盐变化不大；碱性增加时硅酸盐接触角明显增加，碳酸盐变化不大；原油组成的影响原油组成的影响酸性增加时，碳酸盐接触角明显增加，而硅酸盐变化不大。酸性增加时，碳酸盐接触角明显增加，而硅酸盐变化不大。水的组成对润湿性的影响水的组成对润湿

11、性的影响 根据根据Dhbey观点在其它各条件相同的情况下注入水观点在其它各条件相同的情况下注入水中含盐量增加，岩石亲油性增强，主要是由于岩石表中含盐量增加，岩石亲油性增强，主要是由于岩石表面吸附沥青质的增加。由于注入水矿化度升高，油水面吸附沥青质的增加。由于注入水矿化度升高，油水接触面上沥青质在原油中溶解度下降，沥青胶束更易接触面上沥青质在原油中溶解度下降，沥青胶束更易于聚集发生沉降，从而增加岩石表面的油湿性。于聚集发生沉降，从而增加岩石表面的油湿性。美国怀俄明大学美国怀俄明大学Morrow等人的研究结果表明，注入等人的研究结果表明，注入水中无机阳离子价越高沥青质的吸附量越大，从而增水中无机阳

12、离子价越高沥青质的吸附量越大，从而增加岩石表面的油湿性。加岩石表面的油湿性。3）表面活性物质对润湿性的影响）表面活性物质对润湿性的影响润湿反转现象润湿反转现象3）表面活性物质对润湿性的影响）表面活性物质对润湿性的影响润湿反转现象润湿反转现象润湿反转的程度与固体表面性质和活性物质性质有润湿反转的程度与固体表面性质和活性物质性质有关，也与活性物质浓度有关。关，也与活性物质浓度有关。4)4)矿物表面粗糙度的影响矿物表面粗糙度的影响 图图3-13 接触角与形角的关系接触角与形角的关系5)注水对岩石润湿性的影响注水对岩石润湿性的影响四、油藏岩石润湿性的测定四、油藏岩石润湿性的测定 1.1.接触角法接触角

13、法测量结果：测量结果：接触角接触角075为亲水，为亲水，751050为中间润为中间润湿，湿，105180为亲油为亲油 这种方法的特点这种方法的特点：.原理简单，测量过程和结果直观；原理简单，测量过程和结果直观；.测量条件要求严格。如矿物表面要十分光滑、测量条件要求严格。如矿物表面要十分光滑、洁净且没有污染；要求恒温条件，因为温度变化洁净且没有污染；要求恒温条件，因为温度变化会引起较大误差；会引起较大误差；.测量时间长，液滴稳定平衡时间需要几百到上测量时间长，液滴稳定平衡时间需要几百到上千小时；千小时；.该方法不能直接测量油层岩石的润湿接触角。该方法不能直接测量油层岩石的润湿接触角。所所用用矿矿

14、物物只只是是岩岩石石的的主主要要成成分分，但但并并非非实实际际岩岩石石。因此，它只能定性地评价油层岩石润湿性。因此，它只能定性地评价油层岩石润湿性。2.2.自动吸入法（简称自吸法）自动吸入法（简称自吸法）这种方法的特点这种方法的特点：仪器简单，操作方便；仪器简单，操作方便；能较好反映油层的实际情况。能较好反映油层的实际情况。只能定性确定润湿性。只能定性确定润湿性。3 3自吸驱替法（润湿指数法）自吸驱替法（润湿指数法）由润湿指数确定润湿性：由润湿指数确定润湿性：由由润润湿指数湿指数评评价岩石的价岩石的润润湿性（何更生，湿性（何更生，19941994）润润湿湿指数指数润润 湿湿 性性亲亲油油弱弱亲

15、亲油油中性中性弱弱亲亲水水亲亲水水油湿油湿指数指数1 10.80.80.70.70.60.6两指两指数相数相近近0.30.30.40.40 00.20.2水湿水湿指数指数0 00.20.20.30.30.40.40.70.70.60.61 10.80.8由由Amott指数确定指数确定润润湿性：湿性：表表2 由润湿指数评价润湿性由润湿指数评价润湿性润润湿指数湿指数 -1-1-0.3-0.3-0.3-0.3-0.1-0.1-0.1-0.10.10.10.10.10.30.30.30.31 1润润湿性湿性油湿油湿弱油湿弱油湿中中间润间润湿湿弱水湿弱水湿水湿水湿润润湿性（粗湿性（粗略划分）略划分）油湿

16、油湿中中间间中中间间中中间间水湿水湿 4利用毛管压力曲线资料来判断润湿性利用毛管压力曲线资料来判断润湿性1）利用毛管压力曲线下包面积对比判断润湿性）利用毛管压力曲线下包面积对比判断润湿性2）利用毛管压力曲线计算润湿指数判断润湿性）利用毛管压力曲线计算润湿指数判断润湿性5利用相对渗透率曲线来判断润湿性利用相对渗透率曲线来判断润湿性五、油水在岩石孔隙中的分布五、油水在岩石孔隙中的分布1.油水在岩石孔道中微观分布的方式油水在岩石孔道中微观分布的方式2.2.影响影响油水在岩石孔道中分布的因素油水在岩石孔道中分布的因素饱和度的影响饱和度的影响岩石表面润湿性的影响岩石表面润湿性的影响饱和历史的影响饱和历史

17、的影响渠道流态渠道流态驱替和吸吮过程驱替和吸吮过程1 1、驱替过程、驱替过程定义：非润湿相驱出润湿相的过程定义：非润湿相驱出润湿相的过程称为称为“驱替过程驱替过程”。随着驱替过程的进行，润湿相饱和随着驱替过程的进行，润湿相饱和度逐渐降低，非润湿相饱和度逐渐增度逐渐降低，非润湿相饱和度逐渐增加；加；2 2、吸吮过程、吸吮过程定义：润湿相驱出非润湿相的过程称定义：润湿相驱出非润湿相的过程称为为“吸吮过程吸吮过程”。随着吸吮过程的进行，润湿相饱随着吸吮过程的进行，润湿相饱和度逐渐增加，非润湿相饱和度逐渐和度逐渐增加，非润湿相饱和度逐渐降低。降低。六、岩石润湿性对水驱油的影响六、岩石润湿性对水驱油的影响1.润湿性对油水微观分布的影响。润湿性对油水微观分布的影响。2润湿性决定着孔道中毛管压力的大小润湿性决定着孔道中毛管压力的大小和方向。和方向。3润湿性对油、水相对渗透率的影响。润湿性对油、水相对渗透率的影响。4润湿性对采收率的影响。润湿性对采收率的影响。