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：θ评判指标：①[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]。②75°为水润湿，(75°-105°)为中性润湿；105°为油润湿[2]。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①光学投影法[3]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：Dh22tan②吊板法[3]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，使吊板受到向下的拉力F，待受力平稳后有：)(cos2,1LF。③液滴法[4]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θ的大小。④气泡法[4]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[5]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：trCh2cos2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。①一般而言，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；②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。1.2Amott法[6]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[1，0.1)，其中1为强水湿；[-0.1-0.1]为中性润湿；[-1，-0.1)为油湿，其中-1为强油湿。②[0.3,1]为水湿，（-0.3，+0.3）为中性润湿，[-1,-0.3]为油湿[7]，完全水湿为1，完全油湿为-1。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[8]。1.3USBM法测量参数：)lg(21AAwW为USBM润湿指数，无量纲；A1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=0为中性润湿；w0为油湿，其中w≈-1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，对中性润湿敏感，一般推荐使用。测试方法：通过做工使一种流体驱替另一种流体，润湿流体从岩心中驱替非润湿流体所需要的功要小于相反驱替所需要的功。已证明，所需要的功正比于毛管压力曲线下面的面积[9]。通过离心求得吸入和驱替毛细管压力曲线，并用曲线下的面积之比的对数W=lg(A1/A2)即润湿指数来表示孔隙介质的润湿性。A1和A2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）只能有岩心塞测量；（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[10]，可同时计算Amoot和USBM润湿性指数。它包括五个步骤：初期油驱，盐水自动渗吸，盐水驱，油自动渗吸和油驱。盐水驱和油驱曲线下的面积用于计算USBM指数，而自动渗吸和总的水驱和油驱体积用于计算Amott指数。该法的优点在于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Amott指数并可确定一个系统为不均匀润湿。1.4自吸速率法测量参数：WR=W/WS为相对拟吮吸功，无量纲；W为自吸后拟毛管压力曲线的下包面积；WSWW为强水湿样品自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，仅适用于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：该方法的主要依据是自吸速度和自吸量的关系，由于自动渗吸中毛管压力是驱动力，自吸曲线下的面积应与相应于自动渗吸表面自由能的下降的驱替功密切相关，从标定自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[11]。测试的适用条件：（1）当Amott润湿指数IW相当高时，用自动渗吸法可测定其润湿性，定量区分两系统的润湿性，而IW则不能[12]。1.5核磁共振松弛法测量参数：①RT1，1TR②wiatoratSTSTT111wiatoratSTSTT222③oratwiatSTSTRT111/oratwiatSTSTRT222/评判指标：①[0,0.5)为水湿，其中0为强水湿，0.5为中性润湿，（0.5,1]为油湿，其中1为强油湿；②由Amoot法、USBM法刻度后，可参照其标准评判润湿性。测试特点：①过程复杂，周期短，需要强水湿、油湿做参考样品，受表面处理效果影响较大，应慎重使用；②过程简单，周期短，1T、2T、1TR、2TR与润湿指数线性关系好，考虑到核磁测井的特点，应重视T2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程度不同，通过观测表面上流体分子的动态行为来测定液/固体系的润湿性[13]。测试的适用条件：NMR法简单、快速，克服了传统的Amott和USBM法费时和难度大的缺点，还可以非常灵敏地从油湿表面区分出水湿表面，可用于分润湿性的测定。2、定性测定方法润湿性定性测量方法很多，包括低温电子扫描法、Wihelmy动力板法、相对渗透率法、微孔膜技术、渗吸法[14]、显微镜检验[15]、浮选法[16]、玻璃片法[17]、渗透率-饱和度关[18]系和毛管测量法[19]。2.1相对渗透率曲线法：测量参数：Swi、Sw（Kw=Ko）、Kw（Sor）/Ko(Swc)Swi：束缚水饱和度，%；Sw（Kw=Ko）：等渗点饱和度，%；Kw（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：①Swi20%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10%为强油湿。②Sw（Kw=Ko）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。③Kw（Sor）/Ko(Swc)≤0.25为水湿，其中0.1为强水湿；Kw（Sor）/Ko(Swc)=0.5为中性润湿；Kw（Sor）/Ko(Swc)为（0.5，1）时为油湿，其中Kw（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。2.2Cryo-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。Sutanto[20]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[22]。2.3Wilhelmy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[23]。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Calhoun[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