3.2 储层岩石的润湿性

1）岩石的矿物成分对润湿性的影响 亲水矿物：石英、长石、碳酸盐 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很大
★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 石表面转向亲油。如绿泥石。
2）流体的成分对润湿性的影响
原油组成的影响
原油组成，按对润湿性的影响可分为三类： ①非极性的烃类、 ②有极性的氧、硫、氮的化合物、 ③原油中的极性物质或称活性物质。
一般说来，岩石颗粒表面粗糙程度越严重， 三相润湿周界移动就越困难，润湿滞后现象 也越显著。
水相 油相 油相 水相
固相

'
固相
'

图3 - 13
接触角与形角的关系
4）与原油中的表面活性物质在岩石表面上 的吸附有关
例：将一块干净的大理石在油中侵泡一段时间后， 岩石表面亲水性减弱，这主要是油中表面活性物 质在岩石表面上的吸附，形成的吸附层加重润湿 滞后的程度。
由润湿指数评价岩石的润湿性（何更生，1994）
润湿指数 亲油 油湿指数 水湿指数 1～0.8 0～0.2 弱亲油 0.7～0.6 0.3～0.4 润 湿 性 中性 两指数相 近 弱亲水 0.3～0.4 0.7～0.6 亲水 0～0.2 1～0.8
由Amott指数确定润湿性：
I A IW I 0
2.自动吸入法（简称自吸法）
这种方法的特点：
① 仪器简单，操作方便； ② 能较好反映油层的实际情况。 ③ 只能定性确定润湿性。
3．自吸驱替法（润湿指数法）
自吸水排油量 水湿指数IW 自吸水排油量+水驱排油量
自吸油排水量 油湿指数I 0 自吸油排水量 油驱排水量
由润湿指数确定润湿性：
3-方解石 1 1-水 2-异辛烷 3 2
480
3-方解石 1 1-水 2-异辛烷 加5.7%异喹啉 3 2
3-方解石
540
2 1 3 1-水 2-异喹烷
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
3-石英
300
2 1 3
3-石英
35
1 3
0
2
30
原油组成的影响
表8—4 不同烃类组分在聚四氟乙烯表面上的前进角
烃类 戊烷 C5H12 00 80 己烷 C6H14 260 辛烷 C8H18 十二烷 C12H26 420
前进角
原油组成的影响
3-石英
300
2 1 3
3-石英
83
1 3
0
3-石英
1580
2 1 3
2
300
• 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。
2．润湿程度的表示方法
1)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， 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。
采用润湿接触角判断润湿性
●当θ<90° 时，岩石表面亲水，水是润湿相，
油是非润湿相； ●当θ>90° 时，岩石表面亲油，水是非润湿
• 2、吸吮过程
• 定义：润湿相驱出非润湿相的过程称 为“吸吮过程”。 • 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 降低。
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。 2．润湿性决定着孔道中毛管压力的大小 和方向。
3．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。
2.3 1.3 cos 1.2
2.3 1.3 cos 1.2
★若 θ<90 , cosθ>0, σ2.3>σ1.3, 岩石亲水；固体表面能减少。自发过程。 ★若 θ>90°, cosθ<0, σ2.3<σ1.3,
岩石亲油；固体表面能增加，未发生自发过程。
表2 由润湿指数评价润湿性
-1～-0.3 润湿指数 润湿性 油湿 弱油湿 中间 中间润湿 中间 弱水湿 中间 水湿 水湿 -0.3～-0.1 -0.1～0.1 0.1～0.3 0.3～1
润湿性（粗 油湿 略划分）
4．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
2）利用毛管压力曲线计算润湿指数判断润湿性
第二节 储层岩石的润湿性
一、教学内容
1、选择性润湿及其实质 2、润湿滞后 3、油藏岩石的润湿性极其影响因素 4、油藏岩石润湿性的测定 5、油水在岩石孔隙中的分布
一、选择性润湿及其实质 1.定义： 润湿：液体在分子力作用下在固体表面上 的流散现象。 润湿性：当固体表面存在不相溶流体时， 某相流体优先附着到固体表面的趋势。也 称选择性润湿。
3-方解石 1 1-水 2-异辛烷 3
0
1060
3-方解石 1 3 1-水 2-环烷酸 2
2
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 根据Dhbey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 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 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Morrow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 加岩石表面的油湿性。
1.接触角法
2h tg 2 d
测量结果：接触角0～75°为亲水，75°～1050为中 间润湿， 105°～180°为亲油

这种方法的特点：
①.原理简单，测量过程和结果直观； ②.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 会引起较大误差； ③.测量时间长，液滴稳定平衡时间需要几百到上 千小时； ④.该方法不能直接测量油层岩石的润湿接触角。 所用矿物只是岩石的主要成分，但并非实际岩石。 因此，它只能定性地评价油层岩石润湿性。
4）与原油中表面活性物质在岩石表面上的吸附有关
1）与三相周界的移动方向有关（或与润湿次序有关）
图3 - 10
润湿滞后现象
★静润湿滞后:由润湿次序不同引起的接触角变化。
2） 与三相周界的移动速度有关
1
油 水 油
2
水
油
3
水
图3 – 1
动润湿滞后与反转
★动润湿滞后：由移动速度引起的接触角变化。
3）与固体表面的粗糙度有关
3）表面活性物质对润湿性的影响—润湿反转现象
3）表面活性物质对润湿性的影响—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 关，也与活性物质浓度有关。
4)矿物表面粗糙度的影响
水相 油相 油相 水相
固相

'
固相
'

图3 - 13
接触角与形角的关系
5)注水对岩石润湿性的影响
四、油藏岩石润湿性的测定
5．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
1. 油水在岩石孔道中微观分布的方式
2.影响油水在岩石孔道中分布的因素
①饱和度的影响
②岩石表面润湿性的影响 ③饱和历史的影响
渠道流态
驱替和吸吮过程 1、驱替过程 定义：非润湿相驱出润湿相的过程 称为“驱替过程”。
•
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 加；
三、油藏岩石的润湿性及其影响因素
1.油藏岩石润湿性 ① 油藏岩石表面 润湿性： ② ③ 亲水 亲油 非均质润湿性{
斑状润湿性 混合润湿性
2.岩石润湿性的影响因素
1）岩石的矿物成分对润湿性的影响 2）流体的性质对润湿性的影响 3)表面活性物质的影响 4)矿物表面粗糙度的影响 5) 注水对岩石润湿性的影响
相，油是润湿相；
●当θ=90 °时，中性润湿；
●当θ=0°时，岩石表面完全亲水。
●当θ=180°时，岩石表面完全亲油。
采用润湿接触角判断润湿性
a-亲水憎油
b-亲油憎水
c-中间润湿
2）杨氏方程
2.3 1.3 1.2 cos
图3 - 8 三相周界表面张力的平衡图
•由上式可得：
2.3 1.3 1.2 cos A
★若 θ＝90°，cosθ=0,σ2.3=σ1.3, 岩石中性润湿
3）附着功
13
1
1 水
12
2
23
3 固
3

图3 - 8 三相周界表面张力的平衡图 1：液；2：气；3：固体
图3 – 9 液体对固体的粘附功示意图
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 体界面拉开所作的功。
W附 =
12 23 - 13
二、润湿滞后 1．定义
图3 - 10
润湿滞后现象
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 1．定义
图3 - 10
润湿滞后现象
•θ1前进角，湿相驱替非湿相的接触角 •θ2后退角，非湿相驱替湿相的接触角
2．润湿滞后的影响因素
1）与三相周界的移动方向有关（或与润湿次序有关） 2）与三相周界的移动速度有关 3）与固体表面的粗糙度有关