储层岩石的润湿性
岩石润湿性的测定
式中，二一界面张力，mN/m' 2 —待测两相流体的密度，g/cm 3;中国石油大学油层物理实验报告实验日期：2014.9.24 成绩：班级：石工12-7班学号： 12021307姓名： 李东杰 教师： 张俨彬 同组者： 董希鹏 岩石润湿性测定实验一.实验目的1 •了解光学投影法测定岩石润湿角的原理及方法; 2. 了解界面张力的测定原理及方法； 3. 加深对岩石润湿性、界面张力的认识。
二.实验原理1.光学投影法测定岩石润湿角 液体对固体表面的润湿情况可以通过直接测定接触角来确定。
将待测矿物磨成光面，浸入油（或水）中，如图1所示，在矿物光面上滴一滴水（或油），直径约 1〜2mm 然后通过光学系统将一组光线投射到液滴上， 将液滴放大、投影到屏幕 上，直接测出润湿角，或测量液滴的高度 接触处的长度D,按下式计算接触角9: h 和它与岩石 0 tg 2 =2h D 式中， 9—润湿角，°;h —液滴高度，mm D —液滴和固体表面接触的弦长，mm 图1投影法润 湿角示意图 2.悬滴法测定液滴界面张力 悬滴法适用于密度差较大的测定液-液或气-液之间的界面张力，测量范 围为 10-1 〜10-2 mN/m= 液体自管口滴落时，当液滴接近最大直径时，用光学设备记录下液滴图像。
测量液滴的相关参数，利用下式计算界面张力：gdSn 二d snde图3 HARKE-SPCA 接触角测定仪四. 实验步骤1. 打开电源开关。
2. 顺时针旋转仪器后面的光源旋钮，看到光源亮度逐渐增强。
—两相待测试样的密度差， d e —实际液滴的最大水平直径, d sn —从液滴底部算起，高度为 g/cm 3; cm巴d 高度处液滴的直径，cm ； 10 eS n —液滴2d 高度处的直径与最大直径的比值；10 eH —液滴形态的修正值，由S n 查表得到。
11 1(a )烧杯中气泡或液滴形状图2悬滴法测界面张力示意图三.实验仪器(b )气泡或液滴放大图敬问「KCI 胡!｛偉头L.fV 台上下位左議緊#轮丄忡會忡啼杆. ___ 雋锻头圧右祥动锚的PK側连心躲賊 丄tv 台帀后调苜匸轮3 •打开接触角软件图标，开启视频。
24润湿性的影响因素
影响储层岩石润湿性的因素
1.岩石的矿物组成
组成储层岩石的主要矿物的表面在洁净的情况下一般都是亲水的，但亲水程度不同。
有机物质是憎水亲油，如果岩石中含有较多的有机物质，将使颗粒表面局部亲油。
2.流体组成的影响
同一流体对不同性质的矿物表面的润湿性不同，不同流体对同一矿物表面的润湿性也不同。
油、水之间及油、水自身与固体分子间引力不同，界面张力不同，导致岩石的润湿性不同。
3.石油的极性物质
石油中除含有非极性烃类外，还不同程度的含有极性物质。
石油中的极性物质对各种矿物的表面都有影响，但程度不同，有的能完全改变岩石的润湿性，有的影响程度轻微，主要取决于极性物质的性质。
4.矿物表面粗糙度的影响
矿物表面的尖棱对三相周界的移动阻力很大，因此在接触角的测定过程中，若矿物表面不平滑就不能反映岩石的真实润湿性。
油层物理第三章
地层中流体流动的空间是一些弯弯曲 曲、大小不等、彼此曲折相通的复杂小孔 道，这些孔道可看成是变断面、且表面粗 糙的毛细管，而储层岩石则可看成为一个 多维的相互连通的毛细管网络。由于流体 渗流的基本空间是毛管，因此研究油气水 在毛管中出现的特性就显得十分重要。
一、毛管压力概念综述
二、毛管压力曲线的测定 三、毛管压力曲线的基本特征及应用
2 c o s 又 Pc r 则
可得 ： Δρgh =2σCOSθ/ r
2 cos h rg
（5）
在实际油藏中毛管倾斜时，只要其它参数（如σ 、 r、cosθ 、Δ ρ ）相同时，上升的液柱高度将不变化。 当毛管孔道半径变化时，则湿相上升高度会高低不一 致，孔道越小，上升越高。因此可得出：实际油藏中 油水界面不是一个截然分开的平面，而是具有相当高 度的油水过渡带（或油气过渡带）。一般而言，因为 ρ w- ρ o ＜ρ o- ρ g （或ρ w- ρ g ），故油水过渡带 比油气过渡带厚度更大。
•
本章将对储层岩石的界面性质,毛管 压力曲线,水驱油过程的各种阻力效应及 相对渗透率曲线进行研究,这些将是提高 采收率的部分基础,也是油藏工程计算中 的重要资料。
§3.1 油藏岩石的润湿性
一、流体相间的界面特性
界面是指非混溶两相物体之间的 接触面。当其中一相为气体时，则把 界面称为表面。
1. 自由界面能
2. 储层润湿性的影响因素
（1）岩石的矿物组成
亲水矿物：粘土>石英>灰岩>白云岩>长石； 亲油矿物：滑石、石墨、烃类有机固体等。
（2）油藏流体组成
非极性烃类物质：碳数C ， ； 极性物质：沥清质， ，成为油湿。
（3）表面活性物质 （4）矿物表面粗糙度
岩石润湿性对油层的损害
岩石的润湿性对油气层的损害周杨摘要: 储层岩石的润湿性决定流体的流动性, 对油藏岩石润湿性的研究可以有效的指导油藏的开发, 提高油藏采收率。
本文从岩石的润湿性对剩余油饱和度分布、相对渗透率大小、毛管力、微粒的运移以及油层的采收率等方面的影响, 具体分析油气层损害原因在现象, 为推荐和制定各种油气层保护和解除油气层损害方案提供借鉴。
关键字：岩石润湿性剩余油饱和度分布渗透率毛管力微粒运移采收率油气层损害引言油田进入中后期开发, 油气藏地层都受到了不同程度的损害, 不仅降低了油气井的产出或注入能力及油气的采收率, 还可能损失宝贵的油气资源, 增加勘探开发成本。
因此了解生产过程中造成的油气层损害的机理, 不但有助于采取保护油气层的措施,而且也是判断油气层损害程度的基础。
润湿性是研究外来工作液注入（或渗入）油层的基础，是岩石—流体间相互作用的重要特性。
了解岩石的润湿性是对储层最基本的认识之一，它至少是和岩石孔隙度、渗透率、饱和度、孔隙结构等同样重要的一个储层基本特性参数。
特别是油田注水时，研究岩石的润湿性，对判断注入水是否能很好地润湿岩石表面，分析水驱油过程水洗油能力，选择提高采收率方法以及进行油藏动态模拟试验等方面都具有十分重要的意义。
本文通过对岩石润湿性油水的微观分布、相对渗透率大小、毛管力、微粒的运移以及油层的采收率等可能产生的各种影响分析其对油气层的损害。
1 润湿机理液体和固体接触时, 会产生不同的形状。
如果我们在固体表面上滴一滴液体, 这液滴可能沿固体表面立即扩散开来, 也可能仍以液滴形状附着于固体表面。
我们将液滴或气体在固体表面的扩散现象称为润湿作用, 当液滴在固体表面立即扩散, 即称给该种液体润湿固体表面, 当液滴呈圆球状, 不沿固体表面扩散, 则称为该液体不润湿固体表面。
在一般情况下, 水可以润湿固体表面, 而油则不润湿固体表面[ 1]( 见图 1) 。
液体对固体的润湿程度用润湿接触角表示,它是固体表面与液体——空气或液体——液体界面之间的夹角, 并规定从密度大的液体一方算起。
润湿性
3.2 聚表剂改变岩石润湿性能力评价储层岩石润湿性是一种综合特性，决定着油藏流体在岩石孔道内的微观分布和原始分布状态，润湿性的变化将影响毛管压力、相对渗透率、束缚水饱和度、残余油饱和度。
在注水的情况下，岩石孔隙内有油水两相共存，究竟是水附着到岩石表面把油驱出，还是水只能把孔隙中部的油挤出，这主要是由岩石的润湿性决定的。
3.2.1 润湿性的基本概念润湿性的定义为：一种流体在其它非混相流体存在条件下，在固体表面展开或粘附的趋势。
在岩石-油-水体系中，其中一种流体在其分子力的作用下，沿固体表面驱走另一种流体的现象，它反映了固体表面对液体的亲合或憎离特性。
将一滴液体滴在物体表面上，如果液体能在表面迅速铺开，说明液体润湿固体表面，如果液滴不散开，则说明液体不能润湿固体表面。
在讨论润湿现象时，通常总是指三相体系：一相为固体，另一相为液体，第三相为气体或另一种液体。
说某种液体润湿固体与否，总是相对于另一相气体（或液体）而言的。
如果某一相液体能润湿固相，则另一相就不润湿固相。
润湿具有选择性和相对性[76]。
3.2.1.1 润湿程度的表征润湿性是岩石的基本特性之一，对油气水在孔隙中的分布、驱油效率、最终采收率都有明显的影响。
因此，需要定性或定量的描述岩石润湿程度，一般用润湿角或附着功来表示。
（1）润湿角通过液-液-固或气-液-固三相交点作液-液或液气界面的切线，切线与固-液界面之间的夹角成为润湿接触角，用θ表示，并规定θ从极性大的液体一面算起，它的大小表征岩石表面为液体选择润湿的程度。
按照润湿角的不同将岩石润湿性分为以下几种情况：①当θ<90°时，水可以润湿岩石，岩石亲水性好或称水湿；②当θ=90°时，油、水润湿岩石的能力相当，岩石既不亲水也不亲油，为中性润湿；③当θ>90°时，油可以润湿岩石，岩石亲油性好或称油湿。
（2）附着功27附着功是指将单位面积的固-液界面在非湿相流体中拉开所作的功。
3-2润湿性
润湿现象:
油藏岩石润湿性 和油水微观分布
水迅速散成薄薄的一层
干净的玻璃板上滴一滴水
干净的玻璃板上滴一滴水银
水银聚拢形成球状
在铜片上滴一滴水银
水银呈馒头状
一、岩石的润湿性
1、润湿的定义
液体在表面分子力作用下在固体表面的流散现象。
2、衡量润湿性的参数
润湿角θ
定 义
过气液固或液液固 三相交点对液滴表 面所作的切线与液 固表面所夹的角。
前进角
θ1＞θ
后退角
θ2＜θ
Δθ θ 1 θ 2
三、润湿滞后
在两相驱替过程中出现
润湿滞后：指由于三相周界沿固体表面移动的 迟缓而产生润湿角改变的现象。
根据引起润湿滞后的原因不同 静润湿滞后
动润湿滞后
引起润湿角改变的三种因素
(1)与三相周界的移动方向有关
由于润湿次 序不同而引起 的润湿角改变 的现象称为静 润湿滞后。
V o 1 离心吸水排油量 Vw1
油湿指数
自动吸油排水量 自动吸油排水量
V w 1 离心吸油排水量
Vw2
由润湿指数评价岩石的润湿性
润湿指数 油湿指数 水湿指数 润湿性
亲油
1~0.8 0~0.2
弱亲油
0.7~0.6 0.3~0.4
中性
两指数接 近
弱亲水
0.3~0.4 0.7~0.6
亲水
0~0.2 1~0.8
湿相驱替非湿相的过程称为“吸吮过程。”
2、亲油岩石中的油水分布
(a)含水饱和度较低时：油分布在岩石表面，水首先沿着 大孔道形成曲折迂回的连续水流渠道,而油只是在水流的 摩擦携带作用下沿孔隙壁面流动； (b)当继续注水时,水逐渐进入较小的孔道,并使这些小孔 道串联起来形成另外一些水流渠道； (c)当形成的水流渠道多得几乎使水畅通地渗流时,油实 际上已被憋死,残余的油停留在一些小孔道内及在水流通 道的固体表面上以油膜形式存在。
喇嘛甸油田不同类型储层岩石润湿性变化特征
（大 庆 油 田有 限 责 任 公 司 第 六 采 油 厂 ， 龙 江 大 庆 黑 １３１ ６ １ ４）
摘
要 ： 用 喇 嘛 甸 油 田不 同 时期 取 心 井 岩 心 资 料 ， 过 渗 吸 和 强 制 驱替 实 验 测 定 不 同 时 期 不 同 类 型储 层 岩 心 的平 利 通
的油驱 水体积 。 ．同理 ， 可 以测 出 自动 吸水排 油量 。 离心 吸水排 油量 吡及二 者之 和 ． 也 和
计 算评价 公式 为
一
Ｖ ｖ 。一 。 ， ／ ， ／ 一。一 （ 一 Ｖ。 ／ ， ） ｖ
式 中 ： ， ， 分 别 为 自吸水 量 、 。 。 自吸油 量 和孑 隙 体积 ； 。 １－ 分别 为 水润 湿指 数 、 润湿 指数 和润 Ｌ Ｊ ， ，ｗ ｏ 油
究 ， 油 田开 发 与 综 合 调 整 提 供科 学依 据 ． 为
关 键 词 ： 嘛 甸 油 田 ； 湿 性 ； 层 性 质 ；水 驱 油 ； 密 井 喇 润 储 加 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０—１ ９ （ ０ ８ ０ —０ ２ —０ １０ ８１２０）３ ０５ ４
实验 时 ， 将岩 样 用 水 冲 刷 后 浸 入 油 中一 段 时 问 ， 出 自动 吸 人 岩 心 中 的 油 量 （ 先 量 自动 吸 油 排 水 量 Ｖ。 ； 。） 然后将 泡在 油 中的岩样 用离 心机 甩水 ， 出在 离心 力 作用 下 的吸油 排 水 量 。 。 测 ． 与 。之 和是 总 ｚ
中 图分 类 号 ： ３８ ＴＥ ４
岩石润 湿性 是指在 岩石一 油一 水体 系 中 ， 一种 流 体在分 子力 的作 用下 自发地 驱赶 另一种 流 体 的能力 ， 在很 大程度 上控 制油 和水在 岩石 中 的分 布状 态 ， 对 毛细管 压力 、 对渗透 率 曲线及水 驱 油效率 均有很 大 并 相 影响［ ．开发 初期 ， １ ］ 对原 始岩 石润 湿性 的研究 ， 有效指 导 开发方 案编 制 ； 可 开发过 程 中 ， 对岩 石 润湿性 变 化 特征研 究 ， 可有效 指导 油 田综 合 调整工作 ］ ．喇 嘛甸 油 田在 油 田开发 初期 对不 同油层 组 的原 始润 湿性 进 行 了研究 ， 果表 明萨 尔 图油层 为偏亲 油非 均匀 润湿性 ， 萄花 、 台子油层 为 弱亲水 非均 匀润湿 性 ， 对 结 葡 高 但
油气藏动态分析：-储层岩石润湿性分析
三、油水在岩石孔道中的分布
亲油岩石：
油水分布：水从大孔道进入小孔 道，油以油膜形式存在。 水驱油：孔道中留下大量的残余 油，水驱采收率较低。
1.2.4储层岩石润湿性分析
谢谢欣赏
1.2.4储层岩石润湿性分析
1.2.4储层岩石润湿性分析
【学习目标】
1.掌握润湿性的定义及储层岩石润湿性的判断 方法；
2.了解影响储层岩石润湿性的因素； 3.会判断、分析岩石的润湿性。
1.2.4储层岩石润湿性分析
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。
1.2.4储层岩石润湿性分析
亲油岩石
油不容易驱替，水利用率低， 无水采收率低。
大庆油田储层岩石润湿性与渗透率有一定的关系:空气渗透率小于300毫达西的 油层一般是偏亲水的;渗透率大于1200毫达西的油层,一般是偏亲油的。
1.2.4储层岩石润湿性分析
三、油水在岩石孔道中的分布
亲水岩石：
a图：油呈迂回状连续分布 在孔隙中间。
b图：油水共存。 c图：油呈“孤滴状”。
定 义 ： 过气液固或液液固三相交点对液滴表面作切线,切线与液固表面的夹角即为 润湿接触角θ。
1.2.4储层岩石润湿性分析
一、储层表面的原始润湿性
2. 润湿接触角θ
润湿性：亲水、亲油和中性
1.2.4储层岩石润湿性分析
二、注水过程中润湿性的转化
亲水岩石
水与岩石内壁可接触， 驱替效果好，无水采收率高。
一、储层表面的原始润湿性
1. 润湿性
润湿性：指油藏未开发前或者注水开发过程中,注入水到达之前的润湿性。
润 湿 ： 自由界面能存在于任何两相的界面上,在固-液界面上的界面能是以润湿作 用体现出来的。液、固两相接触后,若体系的自由能降低,即为润湿。
第一节 储层岩石的润湿性
第三章储层岩石中多相流体的渗流特征（23学时）第一节储层岩石的润湿性（6学时）一、教学目的了解流体润湿性的概念，润湿滞后现象以及其影响因素。
掌握判断岩石润湿性的方法。
了解岩石润湿性与水驱油的相互关系。
二、教学重点、难点教学重点：1、岩石润湿性的判断及测定；2、润湿滞后现象；3、润湿性对油水的分布和驱油效率的影响。
教学难点1、岩石润湿性的测定；2、润湿滞后现象分析。
三、教法说明课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表四、教学内容本节主要介绍八个方面的问题：一、润湿现象（润湿性）的含义二、结合功和附着功三、润湿接触角四、影响润湿性的因素五、润湿滞后现象六、油藏岩石的润湿性七、润湿性的测定方法八、润湿性对油水分布和驱油效率的影响（一）、润湿现象（润湿性）的含义润湿性：非混相流体在固体表面上的流散现象。
通过分析我们不难得出几个结论：①润湿现象总是发生在三相体系之中，其中一相必为固体，另外两相可以为液液或液气。
②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）同时存在时，三种相界面上自由表面能平衡（系统的总自由界面能最低）的结果。
是自由表面能在三相存在的条件下（其中两相液体在固体表面上）发生作用的一种特殊现象。
③润湿现象主要表现在两相流体在固体表面上争夺面积，它与三个相界面上各自的自由表面能大小有密切关系。
其中固相与那一相液体的界面张力低，固体不亲哪一相而憎另一相流体。
④我们平常所说的亲油、亲水是指当两种非混相流体（如油和水）在分子力作用下，某种液体自发地将另一种液体从固体表面驱走的能力。
也就是两种液体要比较谁相对来说铺能力强，我们就说固体表面亲谁，或谁亲固体表面，所以说润湿相对的而不是绝对的，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。
（二）、结合功和附着功结合功——将面积为1cm 2的纯液体拉开所需做的功如图所示，设有面积为的两块同种液体，在未接触之前它们都与其蒸汽相接触，在这两个面积上的（阴影部分）总表面做为2σLg ，接触之后，由于同种液体结合在一起不构成界面，所以当两者结合之后，整修体系的自由能减少了。
第三章(3-2)润湿性
中性
弱亲水
约0.7~0.6 两指数相近 约0.4~0.3
约0.3~0.4
约0.6~0.7
亲水 约0.2~0 约0.8~1
五、油水在岩石孔隙中的分布
油水在岩石孔隙中的分布取决于岩石的润湿性、饱和度、饱和顺序。
亲水岩石：
（1）当含水饱和度很低时：水围绕颗粒接触点 形成一个水环，称之为“环状分布”，水不能流动； 油为“迂回状”连续分布于孔隙中间，油能流动。 （2）当含水饱和度较大时：油水均为“迂回状“分布， 均能流动。 （3）当含水饱和度很大时：油失去连续性并破裂成 油珠，成“孤滴状”分布；水为“迂回状”分布。
石油中天然活性物质或人工注入油层的活性剂吸附在岩石的的表面，润 湿滞后现象增强。 下图表明： 曲线1：在光滑干净的大理石表面，水滴趋于平衡的速度很快； 曲线2：在油中预浸59天的大理石表面，水滴趋于平衡的速度较慢； 曲线3：经过油酸（活性剂）预处理的大理石表面，水滴趋于平衡的速度更慢；
三、油藏岩石的润湿性
混合润湿是指在大小不同的孔道其润湿性不同，小孔隙保 持水湿不含油，而在大孔隙的砂粒表面由于与原油接触常是亲 油的，油可连续形成渠道流动，如图8—28所示。
四、储层岩石润湿性的测定
1、测定光滑岩石表面的接触角方法 （直接法）
如图8—37所示，其原理是把欲测岩石样品（矿物）加工成平板、 表面经过磨光处理，浸入液体（油或水）中，在平板光面上滴一滴直 径约为1~2mm的液体（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。
油、水润湿岩石的能力相当，岩石既不亲水也不亲油， 即岩石为中性润湿；
３、润湿的实质
油水对岩石表面选择性润湿是作用于三相周界的两相界面张力相互作用 的结果，当其达到平衡时，有：
第三章(3-2)润湿性要点
倾斜一个角度α
1、润湿次序（三相周界的移动方向）的影响
润湿次序的含义：固体（岩石）表面一开始是和油接触，后来水把油驱
赶走代之以水和固体（岩石）表面接触，或者是反之的情况。 三相周界的移动方向的含义：
A点移动方向是水驱油的方向，即水将占据油原来的部分空间；
B点移动方向是油驱水的方向，即油将占据水原来的部分空间； 前进角（θ1）：水驱油（润湿相流体驱赶非润湿相流体）时的接触角；
cosθ
所以： W=σ
（1+cosθ ）
由上式看出，θ角越小，附着功W越大，即湿相流体（水）对岩石的润湿程度越
强； 因此，研究附着功的意义是：用附着功判断岩石润湿性。
5、润湿反转现象
润湿反转：在一定条件下，加入表面活性剂（或其它的特殊处理方法），
使岩石表面的亲水性和亲油性相互转化的现象。 表面活性物质自发地吸附在两相界面上并使界面张力减小，因此，表 面 活性物质吸附于岩石表面，将可能导致： （1）亲水性的岩石表面的亲水性变弱甚至变成亲油性表面； （2）亲油性的岩石表面的亲油性变弱甚至变成亲水性表面。
空 气 空 气 水银 水
玻 璃
玻 璃
润湿：是指液体在分子力的作用下沿固体表面流散的现象。
润湿研究对象：
不混容的两相液体－固体三相体系，或液体－气体－固体 三相体系。
（2）润湿相流体与非润湿相流体：
能沿固体表面铺开的那一相称为润湿相流体，另一相称为 非润湿相流体。（气相在大多数情况下是非润湿相）
（水－空气－玻璃体系中，水为润湿相流体，空气为非润湿相流体）
锐对对三相周界的移动阻力很大，如下图所示，此时接触角 应该加上“形角τ”，才能反映滞后现象， “形角τ” 越大， 滞后也越显著。
3.2 储层岩石的润湿性
• 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.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：
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
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
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。
第8章储层岩石中的界面现象与岩石的润湿性 (2)
岩石润湿性对水驱油的影 响： 油水在岩石孔隙中的分
布不仅与油水饱和度有 关，而且还与饱和度的 变化方向有关，即取决 于过程是湿相驱替非湿 相，还是非湿相驱替湿 相。
一、基本概念 △ 附着力（也称粘附功） 指在非湿相流体中，将单位面积的湿相从固体界面拉升所
做的功。在这一过程中，做功的能量转化为固体表面能 的增加。 附着功W与接触角有如下关系：
W gl (1 cos )
可见，接触角越小，W越大。
第三节 储层岩石润湿性
一、基本概念
σgs
σgL
岩石润湿性与岩石孔隙度、渗透率、饱和度、孔 隙结构同样重要。
第三节 储层岩石润湿性
一、基本概念 润湿性是指液体在界面张力作用下，沿岩石表面流散的现象 岩石润湿的程度用接触角或附着功来表示。
△ 接触角（也称润湿角）的定义： 通过液—液—固（或气—液—固）三相交点做液—液（或液
—气）界面的切线，切线与固—液界面之间的夹角称为接触角 ，用表示，并规定从极性大的液体一面算起。
后现象。它与三相界的移动方向有关。
如图8-23所示，P197,水驱油则 1 ，油驱水则
2这 是 引起毛管力滞后的主要原因之一（详见第九章）
第三节 储层岩石润湿性
二、润湿滞后现象
影响因素： (2)动润湿滞后 在水驱油或油驱水过程中，当三相周界沿固体表面向前
移动时，由于油水界面各处运动速度不同而使接触角发 生变化的现象。运动速度越大，则动润湿滞后现象越严 重。当运动速度超过某一临界值后，会发生润湿反转现 象。 思考: 注水开发，亲水储层，注水速度不可过高！对亲 油储层，强化注水？
液
液
第三节 储层岩石润湿性
一、基本概念
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W结 WLL 2 Lg
• 3、润湿接触角（Contact Angle)
• 定义：过气液固三相交点对液滴表面所做切线 与液固界面所夹的角。
• 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，水是非润湿相，
•
油是润湿相；
• 当θ=定
• （1）.接触角法
tg 2h
2d
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。
象。 速度很大时，可能使前进角变大，使水驱油相
对渗透率曲线具有亲油岩石的特点
• （3)与石油中的表面活性物质在岩石表面上的吸附 有关
• （4）与岩石表面的粗糙程度有关
7、 油藏岩石的润湿性
润湿性分为三种： 亲水（water wet）；亲油（oil wet ）；中间润湿
（intermediate wet ） 分类标准为： ①根据实验润湿接触角的大小来进行分类 ②根据储油岩石的吸油，吸水量的大小进行分类
润湿指数 －1～－0.3 －0.3～－
0.1
－0.1～0.1 0.1～0.3
润湿性 油湿
弱油湿
中间润湿
弱水湿
0.3～1 水湿
润湿性 油湿
（粗略划分）
中间润湿
中间润湿
中间润湿
水湿
9、润湿性对油水在岩石孔隙中 分布的影响
•
润湿性对油水在岩石孔道中的分布起
决定性的作用。
•
由于各相表面张力相互作用的结果，
• （1）与三相周界的移动方向有关——静润 湿滞后（润湿次序）
• 我们把由于润湿次序的不同引起的接触角 变化称为静润湿滞后。
油
水
油
θ1 θ2
• （2）与三相周界移动的速度有关——动润 湿滞后
我们把由于移动速度引起接触角的变化 称为动润湿滞后。
运动速度越大，则动润湿滞的现象越严重，当 运动速度超过某一临界值后，会发生润湿反转现
（2）流体的性质对润湿性的影响
• 同一固体表面不同的流体组合，接触角 不同，同组流体在不同的矿物表面接触角 也不同。
（3）、饱和顺序对润湿性的影响
• 在原先的岩石孔隙中，水首先占 据了岩石的表面和小孔隙，当后来 运移的油接触到岩石表面后很难克 服岩石和水的结合功而将水排走， 因此造成绝大多数的储油岩石都是 亲水的。
第二节 储层岩石的润湿性
一、教学目的 掌握 1、润湿的定义
2、附着功与结合功 3、润湿接触角 4、选择性润湿 5、岩石润湿性的影响因素 6、润湿滞后现象 7、油藏岩石的润湿性 8、油藏岩石润湿性的测定 9、润湿性对油水在岩石孔隙中分布的影响
• 二、教学重点和难点
•
润湿接触角、润湿滞后现象、油
藏岩石的润湿性。
测量结果：接触角0～75°为亲水，75°～105° 为中间润湿， 105°～180°为亲油
2.自动吸入法（简称自吸法）
3.自吸驱替法
自吸油排水量 油湿指数： Io 自吸油排水量＋油驱排水量
水湿指数：
自吸水排油量 Iw 自吸水排油量＋水驱排油量
Amott润湿指数定义为： I A Iw Io
• 三、教法说明
•
课堂讲授
• 四、教学内容
第二节 储层岩石的润湿性
一 、润湿的定义 在存在非混相流体的情况下，把某种液
体延伸或附着在固体表面的倾向性称为润 湿性。 二、 附着功和结合功 （1）附着功 定义：将面积为1cm²的固液界面拉开所需 做的功。
气 бLS
液
需做功ω附
固
气
液
бLg
бSg 固
W附 Lg Sg Lg
θ=90° W附水=W附油 中间润湿
• a-亲水憎油 b-亲油憎水 c-中间润湿
• 固体表面上的润湿性主要取决于固体和液体表 面的分子性质。
• 不同的固体和液体应当具有不同的润湿性质。
• 5、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
• 粘土矿物，特别是蒙脱石，泥质胶结物 的存在都会增加岩石的亲水性，不同的矿 物成分有不同的润湿程度。
附着功越大，液体越不容易从 固体表面上剥下来，即固体表面越 亲该液体。
• （2）结合功
• 定义：将面积为1cm²的纯液体拉开所做的功。
液
需做功
液
释放能量
液
•
• 两个表面积为1cm²的同种液体结合后，整个体系的自
由能减少了 WLL 2 Lg
•
如果要把这种液体分开形成两个1cm²的表面，就要
对系统做功，此功即为结合功。
1 水湿
润
湿 指
0
数
浓度C
油湿 -1
1
润
湿 指
0
数
-1
水湿 浓度C
油湿
6、润湿滞后现象
• （1）、润湿滞后 • 定义：三相接触周界沿着固体表面移动时，
不能立刻达到平衡而发生的一种滞迟现象。
θ2 θ1
• 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
• （3）表面活性剂对润湿性的影响
θ θ
θ
θ
• 水溶性表面活性物质可使岩石表面亲水化
• 溶油性表面活性物质可使岩石表面亲油化
• 润湿指数与溶液中的表面活性物质的关系曲线叫 做选择润湿等温线。
• 分为两类：
• （1）随着表面活性物质浓度的增加，由亲油变为 亲水，由亲水变为亲油，发生了润湿反转。
• （2）随着浓度的增加，只发生润湿程度的改变， 而不生润湿反转。
• 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。
• 当θ=180°时，岩石表面亲水。
• 4、选择性润湿
• 水在固体表面的附着功为： W附水 ow os ws
• 油在固体表面的附着功为： W附油 ow ws os
• 两式相减：
COS W附水 W附油 2 ow
• 根据润湿接触角θ的大小可以判断润湿性： θ<90° W附水>W附油 亲水、憎油 θ>90° W附水<W附油 亲油、憎水
润湿相流体总是附着于固体颗粒表面，并
力图占据较窄小的粒隙角隅，而把非润湿
相流体推向更畅通的空隙中间。
• 不同饱和度时油水在空隙中的分布情况
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；