油水在巖心表面的親疏水性是石油工程、地質(zhì)科學(xué)和能源開發(fā)中的重要研究課題。巖石表面的潤濕性直接影響油藏的采收率、流體分布及多相滲流行為,因此準(zhǔn)確測量巖心的親水或親油特性對提高油氣開采效率具有重要意義。本文圍繞油水在巖心表面的親疏水性測量方法、影響因素及實際應(yīng)用展開討論。
一、主要測量方法
目前,測量巖心表面親疏水性的方法主要包括接觸角法、自吸法、Amott-Harvey法和核磁共振法等。
1、接觸角法
通過光學(xué)儀器直接測量巖心表面水滴或油滴的接觸角。該方法簡單直觀,但受表面粗糙度和均一性影響較大,適用于平整的巖心切片。
2、自吸法
將巖心浸入水或油中,通過測量流體自吸量判斷潤濕性。若巖心更易吸水,則為親水;反之則為親油。該方法操作簡便,但耗時較長。
3、Amott-Harvey法
結(jié)合自吸和驅(qū)替實驗,計算潤濕性指數(shù)(范圍從-1到1,分別代表強(qiáng)親油至強(qiáng)親水)。該方法綜合性強(qiáng),廣泛應(yīng)用于實驗室研究。
4、核磁共振法(NMR)
通過分析巖心中流體分布和弛豫時間,間接評估潤濕性。該方法無需破壞巖心,但設(shè)備成本較高。
二、影響巖心親疏水性的因素
礦物組成:石英、黏土等礦物通常親水,而有機(jī)質(zhì)(如瀝青質(zhì))含量高的巖石更易親油。
表面粗糙度:粗糙表面可能增強(qiáng)原有的潤濕性,例如親水表面粗糙化后親水性更強(qiáng)。
流體性質(zhì):水的pH值、鹽度及油中的極性組分可能改變巖石表面潤濕性。
溫度與壓力:高溫高壓條件下,分子間作用力變化可能使親油性增強(qiáng)。
三、實際應(yīng)用
提高采收率(EOR):通過化學(xué)劑(如表面活性劑)調(diào)整巖石潤濕性,可增強(qiáng)水驅(qū)油效率。
儲層評價:潤濕性數(shù)據(jù)有助于預(yù)測油藏中流體的分布和流動規(guī)律。
非常規(guī)油氣開發(fā):頁巖和致密儲層的潤濕性研究對壓裂液優(yōu)化至關(guān)重要。
油水在巖心表面的親疏水性測量是油氣開發(fā)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。多種實驗方法各有優(yōu)劣,需結(jié)合實際需求選擇。深入理解潤濕性影響因素及其動態(tài)變化,將推動提高采收率技術(shù)的發(fā)展,為能源高效開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。
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