吳家文

（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

用視頻光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x研究潤(rùn)濕性變化

吳家文

（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

油層的潤(rùn)濕性對(duì)孔隙中流體的分布具有重要的影響作用。驅(qū)油實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行的洗油過程所用的甲苯是親油的，這必然會(huì)改變巖心的潤(rùn)濕性；同時(shí)，水對(duì)巖心長(zhǎng)時(shí)間的沖洗也可能影響巖心的潤(rùn)濕性。為了研究這些因素對(duì)潤(rùn)濕性的影響水平，采用德國(guó)Dataphysics公司生產(chǎn)的視頻光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x，結(jié)合水洗油實(shí)驗(yàn)，研究了洗油過程中巖心潤(rùn)濕性的變化趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，洗油過程和驅(qū)油過程會(huì)影響巖心的潤(rùn)濕性，洗油后巖心接觸角變大，但長(zhǎng)時(shí)間水洗可基本消除這一影響。因此，洗油后需要對(duì)巖心水洗一段時(shí)間再進(jìn)行驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，以消除洗油過程對(duì)潤(rùn)濕性的影響。

低滲透率；潤(rùn)濕性；洗油；接觸角測(cè)量?jī)x；座滴法

由于油藏巖石潤(rùn)濕性在很大程度上對(duì)孔隙中的流體分布起著控制作用，因而會(huì)對(duì)注水過程中的驅(qū)油效率產(chǎn)生一定的影響。一般認(rèn)為，當(dāng)油藏巖石為強(qiáng)水濕時(shí)，毛細(xì)管壓力是水驅(qū)油的動(dòng)力，有利于提高水的自吸速率，因而與強(qiáng)油濕的巖石相比，其注水時(shí)的驅(qū)油效率應(yīng)明顯高些［1-5］。

驅(qū)油實(shí)驗(yàn)前洗油所用的甲苯是親油的，這必然會(huì)影響巖心的潤(rùn)濕性，而洗油又是驅(qū)油實(shí)驗(yàn)中不可缺少的一個(gè)重要步驟［6］。同時(shí)，大量開發(fā)實(shí)踐也證明，水對(duì)巖心長(zhǎng)時(shí)間的沖刷也會(huì)影響巖心的潤(rùn)濕性。為了研究這些因素對(duì)潤(rùn)濕性的影響及其范圍，筆者采用德國(guó)Dataphysics公司生產(chǎn)的視頻光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x，以水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)代替水洗油過程，研究了洗油過程中巖心潤(rùn)濕性的變化趨勢(shì)。

1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)采用蒸餾水和10塊天然巖心，其中8塊來自大慶油田第六采油廠高臺(tái)子油層，屬于三類油層；2塊來自大慶油田第一采油廠葡萄花油層，分別為G-18和3-1，屬于一類油層。10塊巖心的滲透率數(shù)據(jù)如表1所示。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)采用德國(guó)Dataphysics公司生產(chǎn)的視頻光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x。

2.1 技術(shù)參數(shù)

樣品臺(tái)規(guī)格為100 mm×100 mm；接觸角測(cè)量范圍0～180°。樣品規(guī)格為220 mm×∞×70 mm；203.2 mmWafer on WT 200M/E；330 mm×∞×70 mm；303.48 mm Wafer on WT 300M/E with OCA15 L plus。

表1 巖心滲透率

測(cè)量精度為±0.1°；分辨率為±0.05 mN·m-1。表面/界面張力測(cè)量范圍為1×10-2～2×103mN·m-1；光學(xué)系統(tǒng)為高品質(zhì)連續(xù)聚焦6倍放大變焦透鏡（0.7～4.5倍放大率），752×582像素的CCD攝像頭。

視野范圍1.31 mm×1.05 mm～8.77 mm×6.75 mm；光學(xué)曲度＜0.05%；視頻系統(tǒng)132 Mb·s-1的高效圖象處理系統(tǒng)，50圖像·s-1的數(shù)碼速度。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

1）按照座滴法測(cè)量動(dòng)、靜態(tài)接觸角；2）按照懸滴法分析液滴外型；3）分析固體表面的潤(rùn)濕行為；4）計(jì)算固體表面自由能及其組成；5）分析液滴外型，測(cè)量表面/界面張力。

3 實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果

在驅(qū)油實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)首先進(jìn)行洗油測(cè)量孔隙度，而洗油用的甲苯具有親油性，因此會(huì)影響潤(rùn)濕角的測(cè)量結(jié)果。為了弄清洗油過程對(duì)潤(rùn)濕角測(cè)量結(jié)果的影響有多大，這些影響是否能夠通過水洗的方法消除，同時(shí)對(duì)驅(qū)油過程中巖心的潤(rùn)濕性有準(zhǔn)確的判斷，設(shè)計(jì)了3組潤(rùn)濕性測(cè)量實(shí)驗(yàn)。

按照潤(rùn)濕性的劃分方法，潤(rùn)濕角＜75°的巖心為親水；75°＜潤(rùn)濕角＜105°的巖心為中性潤(rùn)濕；潤(rùn)濕角＞105°的巖心為親油。

第1組實(shí)驗(yàn)測(cè)量洗油前巖心的潤(rùn)濕性；第2組實(shí)驗(yàn)測(cè)量洗油后巖心的潤(rùn)濕性；第3組實(shí)驗(yàn)是在測(cè)量完洗油后巖心的潤(rùn)濕性后，用純凈水將天然巖心驅(qū)5 h，將巖心中的甲苯?jīng)_洗干凈。待巖心沖洗干凈后，測(cè)量其潤(rùn)濕性。

3.1 洗油前接觸角的測(cè)量

測(cè)量了洗油前天然巖心的初始接觸角，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 巖心初始接觸角

從表2可以看出，低滲透巖心多數(shù)呈親水特征。其中有3塊巖心為水濕，分別為D-1、J-6和6-1；中性潤(rùn)濕巖心1塊，為6-2；油濕巖心1塊，為1-2。

還可以看出，中高滲透巖心多數(shù)親油，其中水濕巖心1塊，為6-3；中性巖心2塊，分別為G-19和G-18；油濕巖心2塊，分別為5-2和3-1。

3.2 洗油后接觸角的測(cè)量

天然巖心洗油后，測(cè)量了其接觸角，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 巖心洗油后的接觸角

從表3可以看出，洗油后天然巖心的接觸角發(fā)生了顯著變化，多數(shù)巖心呈親油性。結(jié)果表明，洗油過程對(duì)巖心潤(rùn)濕性的影響是明顯的。假如洗油后直接進(jìn)行驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，必然會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.3 水洗后接觸角的測(cè)量

把洗油后的天然巖心進(jìn)行純凈水驅(qū)15 h，以便清洗掉巖心中殘留的甲苯，使天然巖心的潤(rùn)濕性盡量接近初始狀態(tài)。巖心水洗后測(cè)量了其潤(rùn)濕性（見表4）。

表4 水洗后巖心的接觸角

從表4可以看出，水洗后，多數(shù)巖心的接觸角都有不同程度的下降。水洗后，低滲透巖心中水濕巖心有3塊，為D-1、J-6和6-1；油濕巖心2塊，為6-2和1-2。中高滲透巖心中水濕巖心有1塊，為6-3；油濕巖心2塊，為5-2和3-1；中性潤(rùn)濕2塊，為G-18和G-19。

從表2和表4可以看出，D-1、J-6、6-1巖心的初始潤(rùn)濕性和水洗后潤(rùn)濕性均為水濕；1-2巖心的初始潤(rùn)濕性和水洗后潤(rùn)濕性均為油濕；6-2巖心初始潤(rùn)濕性為中性潤(rùn)濕，水洗后為油濕。

5塊中、高滲透巖心中，初始潤(rùn)濕性和水洗后潤(rùn)濕性全部相符。其中6-3巖心的初始潤(rùn)濕性和水洗后潤(rùn)濕性均為水濕；5-2、3-1巖心的初始潤(rùn)濕性和水洗后潤(rùn)濕性均為油濕；G-19和G-18巖心的初始潤(rùn)濕性和水洗后潤(rùn)濕性均為中性潤(rùn)濕。

4 結(jié)論

1）潤(rùn)濕性實(shí)驗(yàn)表明，洗油過程能夠顯著改變巖心的潤(rùn)濕性。通過一定時(shí)間的水洗，可以基本恢復(fù)巖心的初始潤(rùn)濕性。

2）低滲透巖心以水濕為主，中高滲透巖心以中間潤(rùn)濕和油濕為主。

3）應(yīng)用天然巖心進(jìn)行驅(qū)油實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在洗油前測(cè)量潤(rùn)濕性，并在洗油后對(duì)巖心進(jìn)行一定時(shí)間的水驅(qū)，使巖心潤(rùn)濕性恢復(fù)到初始狀態(tài)，這樣獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果才能反映地層條件下的驅(qū)油規(guī)律。

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Study on wettability change with optical contact angle measuring device

Wu Jiawen
(Research Institute of Exploration and Development,Daqing Oilfield Company Limited,PetroChina,Daqing 163712,China)

The wettability of oil layers shows an important effect for the fluid distribution in pores.Washing oil before flooding experiment will change the core wettability because toluene,which is hydrophobic,is used in the process of washing oil.At the same time,the long-time flush of water on cores will affect the wettability of cores.The changing rules of wettability during washing oil are studied by using the optical contact angle measuring device produced by Dataphysics Company,Germany through the combination of washing oil experiment in order to study the effect of these fators against wettability.The experiment result indicates that the washing oil and flooding will affect the core wettability,and the contact angle will become larger after washing oil.But long-time flushing can remove this effect.The cores should be flushed for a long time after washing oil before flooding experiment in order to remove the effect of washing oil to wettability.

low permeability;wettability;washing oil;optical contact angle measuring device;sessile drop method

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“低滲透率油層提高驅(qū)油效率的機(jī)理研究”（50634020）資助

TE311

：A

1005-8907（2011）02-220-03

2010-06-26；改回日期：2011-01-10。

吳家文，男，1975年生，博士，現(xiàn)從事油田開發(fā)方面的研究。E-mail：wjw1975.student@sina.com。

（編輯滕春鳴）

吳家文.用視頻光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x研究潤(rùn)濕性變化［J］.斷塊油氣田，2011，18（2）：220-222. Wu Jiawen.Study on wettability change with optical contact angle measuring device［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2011，18（2）：220-222.