油层物理33润湿公开课获奖课件.pptx

第三节第三节 储层岩石润湿性储层岩石润湿性 v重要包括如下方面：重要包括如下方面：v 1岩石润湿性概念岩石润湿性概念v 2润湿滞后现象润湿滞后现象v 3储层岩石润湿性及其影响原因储层岩石润湿性及其影响原因 v 4油水在岩石孔隙中分布油水在岩石孔隙中分布 v 5油藏岩石润湿性测定油藏岩石润湿性测定 第1页1、润湿现象、润湿现象v润湿现象是自然界中一类自发现象。润湿现象是自然界中一类自发现象。v当不相混两相流体当不相混两相流体(如油、水如油、水)与岩石固相接触时，与岩石固相接触时，其中一相流体沿着岩石表面铺开，其成果也使体其中一相流体沿着岩石表面铺开，其成果也使体系表面自由能减少，我们称这种现象为润湿现象。系表面自由能减少，我们称这种现象为润湿现象。v润湿是指液体在界面张力作用下沿岩石表面流散润湿是指液体在界面张力作用下沿岩石表面流散现象。现象。第2页1、润湿现象、润湿现象v将一滴液体滴在玻璃板上，假如液滴（例如水滴）将一滴液体滴在玻璃板上，假如液滴（例如水滴）在玻璃板上迅速铺开，阐明液体润湿固体表面；在玻璃板上迅速铺开，阐明液体润湿固体表面；而假如液滴不散开（例如水银），则阐明液体不而假如液滴不散开（例如水银），则阐明液体不湿润固体表面（如图）。湿润固体表面（如图）。第3页1、润湿现象、润湿现象v讨论润湿现象时，总是指三相体系：讨论润湿现象时，总是指三相体系：v一相为固体，另一相为液体，第三相为气体或另一相为固体，另一相为液体，第三相为气体或另一种液体。一种液体。v某种液体润湿固体与否，总是相对于另一相气体某种液体润湿固体与否，总是相对于另一相气体（或液体）而言。假如某一相液体能润湿固相，（或液体）而言。假如某一相液体能润湿固相，则另一相是不润湿固相。则另一相是不润湿固相。第4页1、润湿现象、润湿现象v岩石润湿性是岩石矿物与油藏流体互相作用成果，岩石润湿性是岩石矿物与油藏流体互相作用成果，是一种综合特性。是一种综合特性。v当不相混两相流体当不相混两相流体(如油、水如油、水)与岩石固相接触时，与岩石固相接触时，其中一相流体沿着岩石表面铺开，其成果也使体其中一相流体沿着岩石表面铺开，其成果也使体系表面自由能减少，我们称这种现象为润湿现象。系表面自由能减少，我们称这种现象为润湿现象。能沿岩石表面铺开那一相称为润湿相。能沿岩石表面铺开那一相称为润湿相。第5页2、润湿程度衡量、润湿程度衡量接触角接触角v表达润湿程度参数表达润湿程度参数接触角或附着功接触角或附着功v接触角接触角(也称润湿角也称润湿角)v通过液通过液-液液-固（或气固（或气-液液-固）三相交点做液固）三相交点做液-液液（或液气）界面切线，切线与固（或液气）界面切线，切线与固-液界面之间夹角液界面之间夹角称为接触角，用称为接触角，用表达，并规定表达，并规定从极性大液体一从极性大液体一面算起。面算起。油、水、储层岩石体系油、水、储层岩石体系空气、水、玻璃空气、水、玻璃空气、水银、玻璃空气、水银、玻璃第6页2、润湿程度衡量、润湿程度衡量接触角接触角v油油-水水-岩石系统润湿性：岩石系统润湿性：v(1)当当90时，水可以润湿岩石，岩石亲水或称时，水可以润湿岩石，岩石亲水或称水湿水湿v(2)当当=90时，油、水润湿岩石能力相称，岩石时，油、水润湿岩石能力相称，岩石既不亲水也不亲油，即为中性润湿；既不亲水也不亲油，即为中性润湿；v(3)当当90时，油可以润湿岩石，岩石亲油或称时，油可以润湿岩石，岩石亲油或称油湿油湿第7页2、润湿程度衡量、润湿程度衡量接触角接触角v通过度析我们不难得出几种结论：通过度析我们不难得出几种结论：v润湿现象总是发生在三相体系之中，其中一相润湿现象总是发生在三相体系之中，其中一相必为固体，此外两相可认为液液或液气。必为固体，此外两相可认为液液或液气。v润湿现象也是一种表面现象，是发生在三相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）同步存在时，三种相界面（其中一相必为固相）同步存在时，三种相界面上自由表面能平衡（系统总自由界面能最低）成上自由表面能平衡（系统总自由界面能最低）成果。是自由表面能在三相存在条件下（其中两相果。是自由表面能在三相存在条件下（其中两相液体在固体表面上）发生作用一种特殊现象。液体在固体表面上）发生作用一种特殊现象。v润湿现象重要表目前两相流体在固体表面上争润湿现象重要表目前两相流体在固体表面上争夺面积，它与三个相界面上各自自由表面能大小夺面积，它与三个相界面上各自自由表面能大小有亲密关系。其中固相与那一相液体界面张力低，有亲密关系。其中固相与那一相液体界面张力低，固体不亲哪一相而憎另一相流体，或者说哪固体不亲哪一相而憎另一相流体，或者说哪 一相一相液体轻易沿固体表面流散。液体轻易沿固体表面流散。v我们平常所说亲油、亲水是指当两种非混相流我们平常所说亲油、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能力。也就是两地将另一种液体从固体表面驱走能力。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，因此说润湿相对体表面亲谁，或谁亲固体表面，因此说润湿相对而不是绝对，一种流体只有同另一种液体相比较而不是绝对，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。共存时，油又为湿相了。第8页接触角与界面张力关系接触角与界面张力关系v润湿实质某一流体润湿固体表面是各相界面张力润湿实质某一流体润湿固体表面是各相界面张力互相作用成果。是固体和液体两相界面张力减少。互相作用成果。是固体和液体两相界面张力减少。第9页接触角与界面张力关系接触角与界面张力关系v在三相周界点（在三相周界点（O点）处产生了三种界面张力，即：气点）处产生了三种界面张力，即：气-液液界面张力界面张力gL，气，气-固界面张力固界面张力gs，液，液-固界面张力固界面张力Ls。当三种表面张力之间抵达平衡时，有：当三种表面张力之间抵达平衡时，有：v该式即著名杨氏该式即著名杨氏(Young-Kugpt)方程。方程。第10页3、润湿程度衡量、润湿程度衡量附着功附着功v衡量岩石润湿性大小另一种指标是附着功或粘附功。衡量岩石润湿性大小另一种指标是附着功或粘附功。v附着功是指在非湿相流体附着功是指在非湿相流体(如气相如气相)中中,将单位面积湿相从将单位面积湿相从固体界面拉固体界面拉(离离)开所作功。使液滴脱离固体表面所作功转开所作功。使液滴脱离固体表面所作功转化为表化为表(界界)面能增长量。面能增长量。L S Ls 1cm2 L S G gLgs 第11页3、润湿程度衡量、润湿程度衡量附着功附着功v在这一过程中，做功能量转化为固体表面能增长，在这一过程中，做功能量转化为固体表面能增长，设表面能增长值为设表面能增长值为Us，则根据表面张力概念，则根据表面张力概念，(gL+gs)Ls，故，故Us0，即体系表面能增，即体系表面能增长，这个表面能增量就等于附着功长，这个表面能增量就等于附着功(或粘附功或粘附功)，用符号用符号W表达，有：表达，有：v由杨氏方程：由杨氏方程：第12页3、润湿程度衡量、润湿程度衡量附着功附着功v由上式看出，由上式看出，角越小，附着功角越小，附着功W越大，也即湿相越大，也即湿相流体对固体润湿程度越好；流体对固体润湿程度越好；v因此，可以用附着功判断岩石润湿性好坏因此，可以用附着功判断岩石润湿性好坏v对于油、水、岩石三相体系，当附着功不小于油对于油、水、岩石三相体系，当附着功不小于油水界面张力时，岩石亲水；水界面张力时，岩石亲水；v当附着功不不小于油水界面张力时，岩石亲油；当附着功不不小于油水界面张力时，岩石亲油；当附着功等于油水界面张力时，岩石为中性润湿。当附着功等于油水界面张力时，岩石为中性润湿。第13页4、润湿反转现象、润湿反转现象v液体对固体润湿能力可因加入其他物质而变化。液体对固体润湿能力可因加入其他物质而变化。v表面活性物质自发地吸附在两相界面上则使界面表面活性物质自发地吸附在两相界面上则使界面张力减小，因此，表面活性物质吸附于固体表面张力减小，因此，表面活性物质吸附于固体表面将使亲水性固体表面向亲油性表面转化（如图上）将使亲水性固体表面向亲油性表面转化（如图上）。或者由亲油性表面变成亲水性表面（图下）。或者由亲油性表面变成亲水性表面（图下）。第14页4、润湿反转现象、润湿反转现象v砂岩颗粒砂岩颗粒(重要是硅酸盐重要是硅酸盐)原始性质是亲水性，但原始性质是亲水性，但砂岩表面常常由于表面活性物质吸附而发生了润砂岩表面常常由于表面活性物质吸附而发生了润湿反转，变成亲油性。湿反转，变成亲油性。v我们也可以根据润湿反转原理采用措施来提高采我们也可以根据润湿反转原理采用措施来提高采收率，收率，v例如向油层注入活性水，使其中表面活性剂按极例如向油层注入活性水，使其中表面活性剂按极性相近规则吸附第二层，抵消了原有活性物质作性相近规则吸附第二层，抵消了原有活性物质作用，以使亲油表面反转为亲水表面，使油轻易被用，以使亲油表面反转为亲水表面，使油轻易被驱走，从而提高采收率。驱走，从而提高采收率。第15页4、润湿反转现象、润湿反转现象v转化程度既与固体表面性质和活性物质性质有关，转化程度既与固体表面性质和活性物质性质有关，又和活性物质浓度有关又和活性物质浓度有关第16页二、润湿滞后现象二、润湿滞后现象v润湿滞后就是指在外力作用下开始运动时，三相周界沿固体表润湿滞后就是指在外力作用下开始运动时，三相周界沿固体表面移动缓慢而使润湿接触角变化一种现象。面移动缓慢而使润湿接触角变化一种现象。v如图所示，将本来水平放置固体表面倾斜一种角度如图所示，将本来水平放置固体表面倾斜一种角度，可以发，可以发现，油现，油-水水-固三相周界不能立即向前移动，而是油固三相周界不能立即向前移动，而是油-水两相界面水两相界面发生变形，使得原始接触角发生变化，然后，三相周界才向前发生变形，使得原始接触角发生变化，然后，三相周界才向前移动。移动。v在在A点，水驱油时由于水占据了油本来部分空间而形成接触角点，水驱油时由于水占据了油本来部分空间而形成接触角称为前进角称为前进角1v在在B点，油驱水时接触角称为后退角点，油驱水时接触角称为后退角2v接触角间关系：接触角间关系：1原始接触角原始接触角 2。第17页二、润湿滞后现象二、润湿滞后现象v产生润湿滞后原因产生润湿滞后原因:v 1 液体和固体表面污染；液体和固体表面污染；v 2 表面粗糙；表面粗糙；v 3 大分子表面不可动性；大分子表面不可动性；v 4 表面活性物质在固体表面吸附和脱附过程都需要时间。表面活性物质在固体表面吸附和脱附过程都需要时间。v根据不一样样状况所引起润湿滞后现象不一样样，常将润根据不一样样状况所引起润湿滞后现象不一样样，常将润湿滞后分为静滞后和动滞后两类。湿滞后分为静滞后和动滞后两类。v1.静润湿滞后：静润湿滞后：v油、水与固体表面接触先后次序不一样样而润湿角变化现油、水与固体表面接触先后次序不一样样而润湿角变化现象，称为静润湿滞后或接触角滞后。象，称为静润湿滞后或接触角滞后。v试验发现：试验发现：v把水滴放到事先沉浸在石油中矿物表面上所测得润湿接触把水滴放到事先沉浸在石油中矿物表面上所测得润湿接触角角w总是不小于把油滴放到事先沉浸于水中矿物表面上总是不小于把油滴放到事先沉浸于水中矿物表面上所测得接触角所测得接触角。第18页1.静润湿滞后静润湿滞后v原因：原因：v岩石表面非均质性、粗造度、表面活性物质在固岩石表面非均质性、粗造度、表面活性物质在固体表面上吸附层。体表面上吸附层。v成果：成果：v水驱油过程中，静润湿滞后水驱油过程中，静润湿滞后水润湿岩石能力水润湿岩石能力洗油效率洗油效率原油采收率原油采收率v静润湿滞后直接影响微观水驱油效率。静润湿滞后直接影响微观水驱油效率。v研究表明，接触角滞后是引起毛管力滞后重要原研究表明，接触角滞后是引起毛管力滞后重要原因之一。因之一。第19页v2.动润湿滞后：动润湿滞后：v在水驱油或油驱水过程中，当三相周界沿固体表面移动时，因移动延在水驱油或油驱水过程中，当三相周界沿固体表面移动时，因移动延缓而使润湿角发生变化现象叫动润湿滞后。缓而使润湿角发生变化现象叫动润湿滞后。v原因：原因：v驱替压差（速度）驱替压差（速度）v特点：特点：v 1、2随随p 而变化：而变化：vp 1,2滞后程度滞后程度v成果：成果：v当注水驱油速度过大时，弯液面运动速度就会超过该液体当注水驱油速度过大时，弯液面运动速度就会超过该液体(水水)润湿岩润湿岩石表面临界速度，水润湿岩石能力石表面临界速度，水润湿岩石能力()，水洗油效果，水洗油效果此时润湿性发此时润湿性发生反转，以致润湿作用不能很好发挥。水在孔道中流过之后，还会在生反转，以致润湿作用不能很好发挥。水在孔道中流过之后，还会在岩石表面上留下一层油膜而不利于驱油。岩石表面上留下一层油膜而不利于驱油。v需设计合理生产压差需设计合理生产压差2.动润湿滞后动润湿滞后第20页影响润湿滞后程度原因影响润湿滞后程度原因(1)润湿次序（静滞后）或三相周界运动方向润湿次序（静滞后）或三相周界运动方向 湿相驱非湿相，湿相驱非湿相，1；非湿相驱湿相，；非湿相驱湿相，22(2)三相周界移动速度（动滞后）三相周界移动速度（动滞后）v滞后程度滞后程度(3)固体表面吸附活性剂量固体表面吸附活性剂量 活性剂吸附量活性剂吸附量滞后程度滞后程度(4)岩石固体表面粗糙度岩石固体表面粗糙度 粗糙度粗糙度三相周界移动阻力三相周界移动阻力滞后程度滞后程度第21页三、三、储层岩石润湿性及其影响原因储层岩石润湿性及其影响原因v1、岩石矿物构成、岩石矿物构成 v油藏岩石之间润湿性存在着明显差异油藏岩石之间润湿性存在着明显差异.v亲水岩石：亲水岩石：90，烃类有机固体、金属硫化物，烃类有机固体、金属硫化物等。等。v粘土矿物对岩石润湿性影响较大粘土矿物对岩石润湿性影响较大,如蒙脱石、泥质如蒙脱石、泥质胶结物存在回增长岩石亲水性胶结物存在回增长岩石亲水性.而绿泥石粘土可局而绿泥石粘土可局部变化岩石表面为亲油等等部变化岩石表面为亲油等等.v重要矿物亲水性强弱次序：重要矿物亲水性强弱次序：v 粘土石英石灰岩白云岩长石粘土石英石灰岩白云岩长石第22页2、油藏流体构成影响、油藏流体构成影响v原油构成非常复杂，按对润湿性影响体现在三个方面原油构成非常复杂，按对润湿性影响体现在三个方面:v A、原油中重要成分即不一样样烃类、原油中重要成分即不一样样烃类(非极性非极性)影响影响随碳原子数增长随碳原子数增长,接触角增大接触角增大.v B、原油中极性物质、原油中极性物质(多种含多种含O、S、N化合物化合物)影影响程度各不一样样响程度各不一样样,有使润湿性发生转化有使润湿性发生转化,有影响甚微有影响甚微v C、原油中活性物质影响。石油中胶质和沥青就是、原油中活性物质影响。石油中胶质和沥青就是活性物质活性物质,它们很轻易吸附在岩石表面上使其表面成为油它们很轻易吸附在岩石表面上使其表面成为油湿湿.且沥青吸附十分强烈且沥青吸附十分强烈,常规岩石清洗法都无法将其去掉常规岩石清洗法都无法将其去掉.烃烃烃烃 类类类类 戊戊戊戊 烷烷烷烷(C(C5 5HH1212)己己己己 烷烷烷烷(C(C6 6HH1414)辛辛辛辛 烷烷烷烷(C(C8 8HH1818)十十十十 二二二二 烷烷烷烷 (C(C1212H H 2626)前进角前进角前进角前进角(度度度度)0 08 826264242第23页2、油藏流体构成影响、油藏流体构成影响v对同样石英矿物表面，当原油构成不一样样时，润湿接触角也不一样对同样石英矿物表面，当原油构成不一样样时，润湿接触角也不一样样。当油相为异辛烷时，水能润湿石英表面；当油相为异奎啉时，水样。当油相为异辛烷时，水能润湿石英表面；当油相为异奎啉时，水却不能润湿石英表面；当油相为环烷酸时，其接触角为却不能润湿石英表面；当油相为环烷酸时，其接触角为35，水能润，水能润湿其表面。湿其表面。第24页 3、表面活性物质影响、表面活性物质影响 伴随浓度增长，只发生润湿程度变化，伴随浓度增长，只发生润湿程度变化，而不生润湿反转。而不生润湿反转。水溶性表面活性水溶性表面活性水溶性表面活性水溶性表面活性物质可使岩石表物质可使岩石表物质可使岩石表物质可使岩石表面亲水化面亲水化面亲水化面亲水化油溶性表面活性油溶性表面活性油溶性表面活性油溶性表面活性物质可使岩石表物质可使岩石表物质可使岩石表物质可使岩石表面亲油化面亲油化面亲油化面亲油化润湿指数润湿指数润湿指数润湿指数润湿指数润湿指数润湿指数润湿指数1 1 1 1-1-1-1-10 0 0 0-1-1-1-11 1 1 10 0 0 0油湿油湿油湿油湿水湿水湿水湿水湿浓度浓度浓度浓度CCCC油湿油湿油湿油湿水湿水湿水湿水湿浓度浓度浓度浓度CCCC 伴随活性剂浓度增长，由亲油变为亲水，亲水伴随活性剂浓度增长，由亲油变为亲水，亲水变为亲油，发生了润湿反转变为亲油，发生了润湿反转第25页4、矿物表面粗糙度影响、矿物表面粗糙度影响v润湿滞后表面凹凸不平润湿滞后表面凹凸不平形角形角接触角变化接触角变化影影响流体润湿性。响流体润湿性。v试验表明，尖棱对三相周界移动阻力很大，三相试验表明，尖棱对三相周界移动阻力很大，三相周界抵达尖棱处则遇阻，如图所示，此时接触角周界抵达尖棱处则遇阻，如图所示，此时接触角看来还应加上看来还应加上“棱角棱角”才能反应滞后状况，棱角才能反应滞后状况，棱角越大滞后也越大。越大滞后也越大。第26页5、岩石非均质影响、岩石非均质影响 v斑状润湿是指在同一岩样表面上由于矿物构成不一样样体斑状润湿是指在同一岩样表面上由于矿物构成不一样样体现出不一样样润湿性，油湿或水湿表面无特定位置，就单现出不一样样润湿性，油湿或水湿表面无特定位置，就单个孔隙而言，一部分表面为强水湿，其他部分则也许为强个孔隙而言，一部分表面为强水湿，其他部分则也许为强油湿，并且油湿表面也并不一定持续（图油湿，并且油湿表面也并不一定持续（图827）。）。v混合润湿是指在大小不一样样孔道其润湿性不一样样，小混合润湿是指在大小不一样样孔道其润湿性不一样样，小孔隙保持水湿不含油，而在大孔隙砂粒表面由于与原油接孔隙保持水湿不含油，而在大孔隙砂粒表面由于与原油接触常是亲油，油可持续形成渠道流动，如图触常是亲油，油可持续形成渠道流动，如图828所示。所示。第27页界面张力及润湿角测定界面张力及润湿角测定毛细管上升法毛细管上升法悬滴法悬滴法旋转液滴法旋转液滴法液滴（气泡）最大压力法液滴（气泡）最大压力法液滴质量（或体积）法液滴质量（或体积）法吊板法吊板法界面张力界面张力油藏岩石润湿性油藏岩石润湿性直接测定法直接测定法测润湿角测润湿角v光学投影法光学投影法v吊板法吊板法间接测定法间接测定法v自吸吸入法自吸吸入法v自吸离心法自吸离心法v自吸驱替法自吸驱替法界面张力界面张力油藏岩石润湿性油藏岩石润湿性直接测定法直接测定法测润湿角测润湿角v光学投影法光学投影法v吊板法吊板法间接测定法间接测定法v自吸吸入法自吸吸入法v自吸离心法自吸离心法v自吸驱替法自吸驱替法界面张力界面张力油藏岩石润湿性油藏岩石润湿性直接测定法直接测定法测润湿角测润湿角v光学投影法光学投影法v吊板法吊板法间接测定法间接测定法v自吸吸入法自吸吸入法v自吸离心法自吸离心法v自吸驱替法自吸驱替法毛细管上升法毛细管上升法悬滴法悬滴法旋转液滴法旋转液滴法液滴（气泡）最大压力法液滴（气泡）最大压力法液滴质量（或体积）法液滴质量（或体积）法吊板法吊板法界面张力界面张力油藏岩石润湿性油藏岩石润湿性直接测定法直接测定法测润湿角测润湿角v光学投影法光学投影法v吊板法吊板法间接测定法间接测定法v自吸吸入法自吸吸入法v自吸离心法自吸离心法v自吸驱替法自吸驱替法毛细管上升法毛细管上升法悬滴法悬滴法旋转液滴法旋转液滴法液滴（气泡）最大压力法液滴（气泡）最大压力法液滴质量（或体积）法液滴质量（或体积）法吊板法吊板法界面张力界面张力油藏岩石润湿性油藏岩石润湿性直接测定法直接测定法测润湿角测润湿角v光学投影法光学投影法v吊板法吊板法间接测定法间接测定法v自吸吸入法自吸吸入法v自吸离心法自吸离心法v自吸驱替法自吸驱替法毛细管上升法毛细管上升法悬滴法悬滴法旋转液滴法旋转液滴法液滴（气泡）最大压力法液滴（气泡）最大压力法液滴质量（或体积）法液滴质量（或体积）法吊板法吊板法界面张力界面张力油藏岩石润湿性油藏岩石润湿性直接测定法直接测定法测润湿角测润湿角v光学投影法光学投影法v吊板法吊板法间接测定法间接测定法v自吸吸入法自吸吸入法v自吸离心法自吸离心法v自吸驱替法自吸驱替法第28页投影法投影法v如图所示，其原理是把欲测岩石样品（矿物）加如图所示，其原理是把欲测岩石样品（矿物）加工成平板、表面通过磨光处理，浸入液体（油或工成平板、表面通过磨光处理，浸入液体（油或水）中，在平板光面上滴一滴直径约为水）中，在平板光面上滴一滴直径约为12mm液液体（水或油）；通过光学系统或显微镜将液滴放体（水或油）；通过光学系统或显微镜将液滴放大并拍照，便可以直接在照片上测出接触角。大并拍照，便可以直接在照片上测出接触角。第29页投影法投影法v这种措施特点：这种措施特点：v原理简朴，测量过程和成果直观；原理简朴，测量过程和成果直观；v测量条件规定严格。如矿物表面要十分光滑、测量条件规定严格。如矿物表面要十分光滑、洁净且没有污染；规定洁净且没有污染；规定 恒温条件，由于温度变化恒温条件，由于温度变化会引起较大误差；会引起较大误差；v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；v该措施不能直接测量油层岩石润湿接触角该措施不能直接测量油层岩石润湿接触角v测量成果：接触角测量成果：接触角075为亲水，为亲水，75105为中为中间润湿，间润湿，105180为亲油为亲油第30页吊板法吊板法第31页自吸法（间接法）自吸法（间接法）v亲水岩石：将饱和油岩样放入吸水仪（图亲水岩石：将饱和油岩样放入吸水仪（图b）中。因岩石）中。因岩石亲水，在毛管力作用下，水会自动渗透岩样孔隙中并将岩亲水，在毛管力作用下，水会自动渗透岩样孔隙中并将岩石中油驱替出来。被驱出油上浮到吸水仪顶部，其体积可石中油驱替出来。被驱出油上浮到吸水仪顶部，其体积可从吸水仪上部刻度读出。岩样吸水，就表达岩石有一定亲从吸水仪上部刻度读出。岩样吸水，就表达岩石有一定亲水能力。水能力。v亲油岩石：亲油岩石：把饱和水岩样浸入吸油仪中把饱和水岩样浸入吸油仪中(图图a)中。因岩石中。因岩石亲油，在毛管力作用下，油会自动渗透岩石中并将水驱替亲油，在毛管力作用下，油会自动渗透岩石中并将水驱替出来。驱出水沉于仪器底部，其体积由管上刻度读出。岩出来。驱出水沉于仪器底部，其体积由管上刻度读出。岩样吸油，就表达岩石有一定亲油能力。样吸油，就表达岩石有一定亲油能力。（b）吸水排油）吸水排油（亲水岩石）（亲水岩石）（a）吸油排水）吸油排水（亲油岩石）（亲油岩石）第32页自吸驱替法自吸驱替法自吸驱替法环节：自吸驱替法环节：(1)吸油试验：将饱和水岩心吸油试验：将饱和水岩心放入吸油仪放入吸油仪中吸油排水，测出自吸油排水中吸油排水，测出自吸油排水量。量。(2)油驱水试验：接着在夹持油驱水试验：接着在夹持器中用油驱，器中用油驱，测出油驱排水量。测出油驱排水量。(3)吸水试验。让饱和油（只吸水试验。让饱和油（只含束缚水）含束缚水）岩心自吸水，测出自吸水排油岩心自吸水，测出自吸水排油量；量；(4)水驱油试验：再将岩心放水驱油试验：再将岩心放入夹持器内用入夹持器内用水驱，测出水驱出油量水驱，测出水驱出油量第33页v实际测量时，将同一块岩样反复作吸水驱油和吸实际测量时，将同一块岩样反复作吸水驱油和吸油驱水试验，由于岩石润湿性非均质性，岩样往油驱水试验，由于岩石润湿性非均质性，岩样往往既可以吸水，也可以吸油。若吸水量不小于吸往既可以吸水，也可以吸油。若吸水量不小于吸油量，则定岩石为亲水，反之，定为亲油。吸水油量，则定岩石为亲水，反之，定为亲油。吸水量和吸油量大体相等，则定为中性润湿。量和吸油量大体相等，则定为中性润湿。v它只能确定油层相对润湿性。诸多研究成果表明，它只能确定油层相对润湿性。诸多研究成果表明，在钻井、取心、岩石保留及试验过程中，岩心污在钻井、取心、岩石保留及试验过程中，岩心污染对润湿性影响很大，往往可以完全变化本来润染对润湿性影响很大，往往可以完全变化本来润湿性，从而大大减少了这种测定措施可靠性。因湿性，从而大大减少了这种测定措施可靠性。因此，怎样保证岩样不受污染，在地层温度，压力此，怎样保证岩样不受污染，在地层温度，压力条件进行测量，是提高吸入法测量精度关键。条件进行测量，是提高吸入法测量精度关键。第34页四、四、油水在岩石孔隙中分布油水在岩石孔隙中分布v油水在岩石孔隙中分布与哪些原因有关？油水在岩石孔隙中分布与哪些原因有关？v储层岩石润湿性；储层岩石润湿性；v流体饱和度大小；流体饱和度大小；v饱和度变化方向。饱和度变化方向。第35页1、储层岩石润湿性影响、储层岩石润湿性影响v润湿相力图占据颗粒表面及较窄小孔隙润湿相力图占据颗粒表面及较窄小孔隙角隅，非润湿相处在孔道中心。角隅，非润湿相处在孔道中心。v中性润湿岩石：中性润湿岩石：v部分岩石表面亲油，被油膜覆盖；其他部分岩石表面亲油，被油膜覆盖；其他亲水，被水膜包围。亲水，被水膜包围。v水湿岩石：水湿岩石：v水分布于大孔表面水分布于大孔表面(水膜水膜)和小孔中，油和小孔中，油成孤滴状。成孤滴状。v油湿岩石：油湿岩石：v水分布于在大孔道中央，油以油膜形式水分布于在大孔道中央，油以油膜形式附着于颗粒表面。附着于颗粒表面。第36页2、流体饱和度大小影响、流体饱和度大小影响v油、水饱和度均较高时，油、水各自形成独立渠油、水饱和度均较高时，油、水各自形成独立渠道，以道，以渠道流渠道流方式流动；各相流动渠道随其饱和方式流动；各相流动渠道随其饱和度度而而。第37页2、流体饱和度大小影响、流体饱和度大小影响v水湿岩石水湿岩石vSW低，润湿相水粘附于颗粒表面低，润湿相水粘附于颗粒表面,成环成环状分布状分布,不流动；对应不流动；对应SO很高，油成迂很高，油成迂回状持续分布于孔隙中间回状持续分布于孔隙中间,在外压作用在外压作用下成渠道流动；下成渠道流动；vSW中，油水为迂回状分布，在一定外中，油水为迂回状分布，在一定外压下，油水可以同步流动；压下，油水可以同步流动；vSW高，油成孤滴状分布，水成迂回状高，油成孤滴状分布，水成迂回状持续分布。持续分布。第38页2、流体饱和度大小影响、流体饱和度大小影响v油湿岩石油水分布随饱和度变化与水湿油湿岩石油水分布随饱和度变化与水湿岩石相反。岩石相反。v SO低，油以油膜形式附于颗粒表面低，油以油膜形式附于颗粒表面,油油成环状分布；成环状分布；SW很高很高,水持续分布于孔水持续分布于孔隙中间隙中间,在外压作用成渠道流动。在外压作用成渠道流动。vSO中，油水为迂回状分布，在一定压中，油水为迂回状分布，在一定压差下，沿各自渠道同步流动。差下，沿各自渠道同步流动。vSO高，水成孤滴状，油为迂回状，持高，水成孤滴状，油为迂回状，持续分布。续分布。第39页3、饱和度变化方向影响、饱和度变化方向影响v亲油油层注水：亲油油层注水：v非湿相驱替湿相过程非湿相驱替湿相过程驱替过程驱替过程v伴随驱替过程进行，湿相饱和度逐渐减少，非湿伴随驱替过程进行，湿相饱和度逐渐减少，非湿相饱和度逐渐增长；相饱和度逐渐增长；v亲水油层注水：亲水油层注水：v湿相驱替非湿相过程湿相驱替非湿相过程吸吮过程吸吮过程v伴随吸吮过程进行，湿相饱和度逐渐增长，非湿伴随吸吮过程进行，湿相饱和度逐渐增长，非湿相饱和度逐渐减少。相饱和度逐渐减少。第40页注水时油水分布注水时油水分布v饱和历史：水饱和历史：水油油水水v亲水岩石，随含水饱和度增长，水除了附着于颗亲水岩石，随含水饱和度增长，水除了附着于颗粒表面水膜和边角处之外，还取渠道流动驱油。粒表面水膜和边角处之外，还取渠道流动驱油。残存油占据死胡同孔隙及很细连通喉道，有少部残存油占据死胡同孔隙及很细连通喉道，有少部分油被水分割成孤立油滴。分油被水分割成孤立油滴。第41页注水时油水分布注水时油水分布v饱和历史：油饱和历史：油水水v亲油岩石，水首先取道于较大流通性好孔隙。继亲油岩石，水首先取道于较大流通性好孔隙。继续注水时，才进入较小孔道并使这些水侵小孔道续注水时，才进入较小孔道并使这些水侵小孔道串联起来，形成新水流渠道。残存油除了某些停串联起来，形成新水流渠道。残存油除了某些停留于小油流渠道内，其他则在大孔道表面形成油留于小油流渠道内，其他则在大孔道表面形成油膜。膜。第42页3、饱和度变化方向影响、饱和度变化方向影响v岩石中等润湿性时，经水驱替后残存油除了占据岩石中等润湿性时，经水驱替后残存油除了占据在死胡同孔隙中外，尚有许多小油液粘附在孔隙在死胡同孔隙中外，尚有许多小油液粘附在孔隙岩石壁上。岩石壁上。v油水在岩石孔隙中微观分布不仅与油水饱和度大油水在岩石孔隙中微观分布不仅与油水饱和度大小有关，还与饱和度变化方向有关。小有关，还与饱和度变化方向有关。第43页水驱后残存油分布水驱后残存油分布v水湿岩石：水湿岩石：v孤立油滴、油珠等形式存在孤立油滴、油珠等形式存在(位于孔道中心位于孔道中心)。v油湿岩石：油湿岩石：v以油膜形式存在以油膜形式存在(覆盖在岩石固体表面覆盖在岩石固体表面)。v油水在岩石孔隙中分布与岩石表面润湿性、油水油水在岩石孔隙中分布与岩石表面润湿性、油水饱和度大小、饱和度变化方向饱和度大小、饱和度变化方向(饱和流体先后次序饱和流体先后次序)有关。有关。第44页v润湿性对采收率影响v对一般均质润湿系统，水湿储层采收率要比油湿储层高。v这是由于，在水驱油过程中，亲水岩石由于注入水自动吸入，可以减少粘滞引起不一样样孔隙中液体流动速度差异，克服粘性指进，使油水分布有助于水驱油，水所波及范围较大，水润湿作用能充足发挥，因此采收率要高。第45页注水对岩石润湿性影响注水对岩石润湿性影响v长期注水会导致岩石润湿性发生变化，例如大庆长期注水会导致岩石润湿性发生变化，例如大庆油田通过水淹区密闭取心发现，当油层含水饱和油田通过水淹区密闭取心发现，当油层含水饱和度超过度超过40时，大部分岩石表面性质由本来弱亲时，大部分岩石表面性质由本来弱亲油转变为弱亲水；当含水饱和度超过油转变为弱亲水；当含水饱和度超过60时，则时，则所有转变为亲水性。这是由于注入水冲洗岩石表所有转变为亲水性。这是由于注入水冲洗岩石表面，使表面油膜脱落，长石、石英表面展现出本面，使表面油膜脱落，长石、石英表面展现出本来亲水性。这种润湿性转变现象有助于提高水驱来亲水性。这种润湿性转变现象有助于提高水驱油效率、以及改善三次采油效果。油效率、以及改善三次采油效果。第46页v上述油水分布和流动规律，首先取决于岩石表面上述油水分布和流动规律，首先取决于岩石表面润湿性，另一方面也取决于岩石孔道中毛管压力。润湿性，另一方面也取决于岩石孔道中毛管压力。v而毛管压力大小和方向又取决于毛细管孔隙是亲而毛管压力大小和方向又取决于毛细管孔隙是亲水毛管还是亲油毛管。亲水毛管毛管压力方向与水毛管还是亲油毛管。亲水毛管毛管压力方向与注水驱动压差方向一致，此时毛管压力为驱油动注水驱动压差方向一致，此时毛管压力为驱油动力；相反，亲油毛管毛管压力与注水驱油方向相力；相反，亲油毛管毛管压力与注水驱油方向相反，毛管压力为阻力。反，毛管压力为阻力。v因此毛管压力大小和方向，直接影响着流体在岩因此毛管压力大小和方向，直接影响着流体在岩石中流动，对于驱油有着重要作用，为此将在下石中流动，对于驱油有着重要作用，为此将在下一章专门研究毛管压力。一章专门研究毛管压力。第47页