油藏开发阶段岩石表面润湿性控制方法研究

油藏中润湿性的变化往往是由于沥青质等组分在岩石表面的沉淀聚集引起的。本文通过对润湿性的认识研究了化学剂及表面活性剂处理岩心后岩心润湿指数的改变情况,确定通过加入化学剂等途径来控制原油/岩石表面反应的进行,进而可以控制岩石表面的润湿性。     

CTAB与原油酸性物质的作用及润湿性反转

在阳离子表面活性剂(CTAB)相间传质实验过程中,分析CTAB在油水之间的相间传质行为及其与原油中酸性物质之间的相互作用;研究水相pH值、原油酸值对分配系数的影响及其对碳酸盐岩表面的润湿性反转作用.研究结果表明:原油羧酸与CTAB相互作用,形成离子对,能促进CTAB在油水之间的传质与分配,且随着水相pH值的增加,CTAB在油水相间传质能力增强;原油羧酸-CTAB相互作用形成的离子对成为油湿表面的有效亲核,可使碳酸盐岩表面的润湿性转变为水湿,而且浓度高于CMC的浓度时,润湿反转作用更强,因为CTAB溶液中胶束的存在有利于岩石表面羧基化合物的解离.     

考虑润湿反转效应的相对渗透率动态计算方法

润湿反转剂是化学驱提高采收率常用试剂之一,润湿反转剂驱后将改变原始储层岩石性质,对开发中后期油水渗流能力产生较大影响。针对润湿反转过程中相对渗透率曲线难以确定的问题,综合考虑了润湿反转剂导致的界面张力降低及润湿性变化特征,建立了相对渗透率及毛管压力曲线动态计算方法,并分析了润湿反转过程中相对渗透率及毛管压力变化规律。研究表明：油水两相相渗曲线变化同时受到毛管数和润湿性的影响,低毛管数条件下,相渗曲线形态主要受到润湿性的影响,随着毛管数逐渐增大,润湿性的影响减小,最终可以忽略不计。同时,润湿反转剂使得界面张力和毛管力减小,将对渗吸过程产生显著影响,因此,在渗吸驱油过程中,需要对润湿反转剂进行优选,以实现对驱油速度和采收率目标的相对最优。研究结果明确了润湿反转提高采收率过程中相对渗透率及毛管压力的变化规律,为研究润湿反转提高采收率的计算及油藏数值模拟提供了理论基础。     

影响驱油剂洗油效率的参数分析

为了评价驱油剂的洗油效率,给出了粘附功因子、界面张力因子和润湿性因子的定义,通过室内实验测定了几种化学驱油剂的接触角、界面张力和粘附功,进而计算出其3个因子值.分析结果表明驱油剂通过降低界面张力因子和润湿性因子,使粘附功因子大幅度减小;化学剂对润湿性和界面张力的影响不同,可以用界面张力因子和润湿性因子来判断驱油过程中界面张力和润湿性发挥作用的程度,对油湿转向水湿的过程,润湿性因子越小,润湿性改变越大;界面张力因子越小,化学剂对界面张力的影响越大;粘附功决定着驱油剂的洗油效率,粘附功越小,洗油效率越好.     

影响驱油剂洗油效率的参数分析

为了评价驱油剂的洗油效率,给出了粘附功因子、界面张力因子和润湿性因子的定义,通过室内实验测定了几种化学驱油剂的接触角、界面张力和粘附功,进而计算出其3个因子值。分析结果表明：驱油剂通过降低界面张力因子和润湿性因子,使粘附功因子大幅度减小;化学剂对润湿性和界面张力的影响不同,可以用界面张力因子和润湿性因子来判断驱油过程中界面张力和润湿性发挥作用的程度,对油湿转向水湿的过程,润湿性因子越小,润湿性改变越大;界面张力因子越小,化学剂对界面张力的影响越大;粘附功决定着驱油剂的洗油效率,粘附功越小,洗油效率越好。     

润湿反转机理的研究进展

介绍了近年来国外针对润湿反转作用提高采收率的研究进展.首先介绍了一种测定润湿角的方法——双滴双晶法(DDDC).对比了近几年国外常用的几种润湿反转剂.研究表明:阳离子、阴离子以及非离子表面活性剂在有效作用浓度以及作用机理上存在明显区别.综合各种试验结果,认为含有聚氧乙烯(丙烯)基的阴离子或是非离子活性剂具有较好的应用前景.最后通过分析固体表面润湿反转导致的油珠剥离过程,以及不同阶段的力学变化规律,发现润湿反转作用主要受到固液界面张力的影响,而油水界面张力并不是决定性的影响因素.因此,有必要进一步研究表面活性剂对固液界面张力的影响规律.     

纳米材料改变岩石矿物润湿性的研究进展

在油气开采过程中,储层岩石润湿性变化能显著提高油气产量,因而改变润湿性技术具有很大的发展潜力.将储集层岩石润湿状态转变为亲水状态的新方法和新化学剂引起了石油研究人员的高度重视.纳米材料在其他科学领域已经有较广泛的应用,但其在石油开采中仍处在探索发展阶段.综述不同种类纳米材料在改变油气藏岩石矿物润湿性方面的研究进展,同时讨论两种岩石矿物类型(灰岩和砂岩),总结纳米粒子的种类、尺寸等因素对纳米材料性能的影响.重点介绍测量润湿性变化的两种方法,即动态测量法和静态测量法.通过将纳米材料和其他化学剂相组合,讨论不同类型流体和不同注入过程的岩心驱替试验.展望纳米材料在提高油气最终采收率方面的应用前景.     

CO2地质封存中储层岩石润湿性测量研究进展

多孔介质的润湿性是CO₂地质封存过程中的重要参数。基于润湿性测量方法和光学成像技术综述了CO₂封存条件下不同尺度的多孔介质润湿性测量技术，并分析了相关润湿现象。目前，岩石润湿性的测量主要分为：实验室尺度的表面润湿性测定、孔隙尺度的内部壁面接触角测定，以及宏观尺度的岩心整体润湿性评价。孔隙结构、矿物组成成分和表面粗糙度是孔隙尺度接触角的关键影响因素，它们会影响多孔介质的混合润湿特性并造成润湿滞后现象。根据不同局部驱替事件(如排水、渗吸)的接触角分布建立了孔隙尺度与连续尺度的岩石润湿性关系。最新研究发现，随着驱替的发展，岩石润湿性在排水和渗吸过程中发生了显著改变，但不同尺度的岩石润湿性的关系及润湿转变机理仍需要进一步研究。     

西峰白马区润湿反转剂驱模拟研究

西峰油田白马区长8油藏平均渗透率为0.77×10^-3μm²,属低渗透率油藏,储层岩石润湿性普遍存在中性偏亲油性。为了提高原油采收率,针对该油藏条件开展了室内润湿反转剂驱实验和数值模拟研究,优选出适合该油藏的最佳驱油方案为：段塞尺寸为0.1倍孔隙体积,段塞组合为1000mg/L(0.05PV)＋200mg/L(0.05PV)。应用润湿反转剂模型预测最佳驱油方案的原油采收率可以达到36.75％,与注水开发相比提高9％左右,润湿反转剂换油率达到538t/t。可以认为低渗透油藏注润湿反转剂开发是可行的。     

用于解水锁的气润湿反转剂的合成与性能评价

使用不同摩尔比的含氟丙烯酸酯单体和丙烯酸单体合成含氟丙烯酸酯聚合物,通过接触角测量法、自吸吸入法和Owens二液法评价了含氟丙烯酸酯聚合物对岩心表面气润湿反转程度,并考察了处理浓度、无机盐浓度、p H值以及温度对岩心气润湿性的影响。研究发现,当含氟丙烯酸酯单体与丙烯酸的摩尔比为1∶2时,合成的含氟丙烯酸酯聚合物FP-2具有良好的润湿反转能力。质量分数为1%的FP-2可将水相和油相在岩心表面的接触角由未处理时的23°和0°反转为137°和57°,岩心表面自由能由67.52 m N/m降至1.66 m N/m,岩心表面的润湿性由液润湿性反转为中性气润湿。自吸实验结果表明,处理后岩心液相饱和度明显降低,岩心的含水饱和度相比含油饱和度的减小程度更为显著。当无机盐质量浓度达到10 000 mg/L、温度达到120℃、p H值为5~7时,岩心表面仍能够保持中性气湿。     

油基钻井液润湿剂评价

对于油基钻井液,加重剂颗粒的表面多数为亲水性,如何使其在油包水乳状液中均匀分散不沉降将直接影响钻井液的静态密度;同时,地层中的亲水粘土颗粒侵入油基钻井液时会趋向于与水结合发生颗粒聚集,从而影响钻井液的流变性。为解决以上问题,针对亲水性重晶石、粘土在油基钻井液中聚集导致钻井液稳定性变差的现象进行了分析,并开展了防止聚集的润湿性添加剂选择评价方法的实验研究。研究表明,重晶石粉末在不同润湿剂的油溶液中最终的沉降稳定体积不同。该体积的大小受限于沉降体内毛细孔道的润湿性质,润湿性越强,束缚在重晶石沉降体积中的液相就会越少,使得重晶石的沉降稳定体积就小;反之,重晶石的沉降稳定体积就越大。据此现象归纳出评价润湿剂的一种简单易行的实验研究方法。     

利用表面电势表征砂岩储层岩石表面润湿性

利用Stern双电层模型研究岩石表面荷电机制,考察岩石表面电势与表面基团的对应关系,从微观岩石表面基团的电性变化出发,分析归纳岩石表面电势与砂岩储层岩石表面润湿性间的关系。结果表明:岩石表面上分布有各类带电或中性基团,这些表面基团与液体分子之间存在相互作用力,包括范德华力、库伦力和氢键,油藏润湿性是这些分子间作用力的性质、大小和综合作用的宏观表现;岩石表面电势的正负和绝对值反映了岩石表面化学基团的电性和密度,可用于表征评价岩石表面润湿性。     

致密油藏润湿返转提高采收率技术

针对致密油藏目前开采方式存在产量递减快、可采储量低的问题,通过构建基于离散裂缝网络的致密油藏润湿返转提高采收率数学模型,并编制相应全隐式数值求解算法,进一步研究了亲油储层周期注入表面活性剂方式的驱油效果及影响因素。结果表明:周期注入表面活性剂能够使储层产生润湿性返转,诱导自发渗吸,进而有效动用基质内剩余油,较目前开采方式可进一步提高采收率幅度10%;周期注表活剂的驱油效果随着原油黏度的降低、基质渗透率的增大或者压裂密度的提高而变好,当地层原油黏度低于7 m Pa·s、基质渗透率不低于0. 01 mD、裂缝间距不高于150 m时,周期注表活剂可取得明显的增油效果。     

Laboratory study of improving petroleum recovery by changing the wettability between the solid/liquid interface

The wettability of the solid powders (silica gel or Kaolin) was measured with the modified Washburn equation indicated as contact angles. The wettability changes for SDBS aqueous solutions on the surface of a silica gel or Kaolin powder were studied. The average aggregation number of the micelle in SDBS aqueous solution was measured by the fluorescence quenching method. Then the oil recovery of n-dodecane on the silica gel or the Kaolin surface was tested. The relationship between the wettability of the powder surface, the critical micelle concentration (CMC) of SDBS aqueous solution, and the mimic oil recovery of the resident oil on the powder surface has been explored. It has been found that the minimum contact angle (most hydrophilic condition) and the maximum oil recovery occurred near the critical micelle concentration (CMC) of SDBS while the interfacial tension between the SDBS solution and n-dodecane was far from ultra-low condition (≤10^-3 mN·m^-1).     

速生杨树木材表面的动态润湿性能和自由能研究

润湿性是木质材料的一个重要界面特性,它可以表征胶粘剂与木质材料接触状态,木材的表面润湿性能对木质复合材料的胶合强度有较大的影响。根据木质材料的结构与性能特点,笔者建立了描述其表面动态润湿性能的数学模型,在模型中提出了用系数K来评价胶的润湿性能;并运用该模型研究了脲醛树脂（UF）和酚醛树脂（PF）两种胶粘剂对杨木表面的动态润湿性能的影响,以及脲醛树脂胶对同一年轮内的早材和晚材的动态润湿性能,同时还研究了杨木表面自由能与其表面吸水量之间的关系。结果表明:与PF相比,UF在杨木表面的润湿性能较好,UF对早材的润湿性能比对晚材好;在相同时间内,杨木单位表面积吸水量越多,其表面自由能越大。     

海相稠油油藏高倍数水驱岩心润湿性实验及微观机理

中国南海珠江口盆地海相砂岩强边底水稠油油藏,采用水平井、大液量和天然能量开发。由于水驱倍数高,储层经过强烈冲刷,储层润湿性发生改变,从而影响水驱渗流特征。目前关于高倍数水驱储层润湿性变化的研究集中于陆上稀油油藏,对于海相沉积的稠油油藏研究偏少,且微观机理解释不多。本文改进了常规润湿角实验规范和流程,首先利用不同黏度油样和地下岩样进行高倍数水驱实验,然后测定高倍数水驱后岩心润湿性,研究原油黏度和驱替速度对岩心润湿性变化影响。结合X-衍射定量分析、扫描电镜、稠油四组分含量测定实验结果和分子动力学模拟方法,从矿物成分变化和极性物质含量方面,分析了润湿性变化的微观机理。结果表明:原油黏度越大,高倍数水驱前油湿性越强,高倍数水驱后接触角变化的绝对值越大;当原油黏度为150 mPa·s时润湿性改变的潜力最大;水驱过程岩心黏土矿物含量的变化和岩心表面油膜的破坏是润湿性转变的重要因素。该成果对海相稠油油藏提高采收率具有指导意义。     

直流电场对岩心润湿性的影响研究

采用 Amoutt法详细分析研究了在外加电场作用下储层岩石润湿性的变化情况 ,并在此基础上进一步考查了电位梯度、电场作用时间和电场作用方向等电场参数对储层岩石润湿性的影响及其变化规律 .研究结果表明 :在外加直流电场作用下 ,可使储层岩石润湿性向亲水方向转化 ,电场方向对润湿性的改变方向和变化程度影响不大 ,但电位梯度和加电时间对润湿性的改变有很大影响 ,随着电位梯度和加电时间增加 ,储层岩石润湿性逐渐向强亲水方向转化 .同时 ,在外电场作用下使储层岩石孔隙孔道的连通性增强 ,油水流动阻力降低、相对渗透率和水驱油效率及原油采收率提高 .