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岩石孔隙表面润湿性对采收率影响的研究 杨振清 （中国石油大学 北京 102249） E-mail:yangzhq0912@ 摘要：简要介绍了润湿性的概念及分类，结合润湿性各种参数的变化进行比较详细的讨论各 种情况的变化对原油采收率的影响。对油田采收率的提高有指导意义。 关键词：润湿性 接触角 采收率 1． 前言 润湿性是指当存在一种混相的流体时，另一种流体在固体表面扩展或粘附的趋势，它是 [1] 在油藏条件下油和水与储层岩石间的相互作用 。根据储层岩石表面对水和油的亲合展布能 力,油藏润湿性分为水润湿、油润湿、中性润湿和分润湿。油藏润湿性是控制油藏中流体流 动和分布的主要因素,因此,油藏润湿性的研究对油田的开发水平和原油的最终采收率具有 重要意义。 油层润湿性是油田注水开发中受到普遍关注的问题,已有相当长的研究历史,但于 油层润湿现象的复杂性,至今仍存在不少争论。在油层润湿性研究的初期存在两种不同的观 点:一种观点认为,油层岩石是亲油的,因为原油中含有极性成分,这些极性成分很容易 吸附于岩石表面而使岩石亲油;另一种观点认为,油层岩石是亲水的,因为组成岩石的矿 物,如石英、方解石等,多数是极性物质,水也是极性物质,而且先于原油与岩石接触,所 以大部分岩石是亲水的。亲水的观点在一个相当长的时期控制着油层润湿性研究。以后越来 越多的研究结果表明,既有亲水油层,也有亲油油层。目前看来,这种认识比较符合实际 [1] 。 2． 岩石孔隙表面润湿性 岩石孔隙表面润湿的主要特征是接触角与毛管力的关系。在注水开采过程时，油藏岩 石表面的润湿性与毛细管力在油层驱替过程中起着重要的作用。假设毛细管力中油水界面的 弯曲液面是球面的一部分，则毛细管力可表示为： p c 2 cos / r (1) 式中，p c 为毛细管力，Pa； 为界面张力，mN/N； 为水与岩石的表面接触角；r 为毛细 管半径，m。 岩石的润湿性不同,在地层中有亲水孔道和亲油孔道,不同的润湿性,润湿接触角 的大小不同,弯液面凹凸形状和方向也不同,其结果所产生的毛管方向也不同。在亲水毛管 中(图1),毛管力p c 的方向与主驱替压差△p方向一致,毛管力p c 为动力;相反,在亲 1 油毛管中,毛管力pc与注水驱油方向△p相反,毛管力 为阻力。流动阻力的大小直接影 p c 响着油、水的流动。在实际生产中,当生产压差或注水压差很小时,毛管力对与驱油将起着 [2] 重要的作用 。 水驱油之后孔隙中油、水的分布情况来推测岩石的润湿性。一般认为,在亲水系统中, 残余油大部分分布于大孔隙和孔隙中央,水则分布于小孔隙、孔隙边缘及孔隙角隅;亲油系统 的油分布则与之相反。这种看法的依据是:(1)在亲水孔道,水驱油过程中,毛细管力是其动 力,孔道越小,这一动力越大,水易向小孔道流动,油将残留在大的孔道中。孔隙角隅中毛细管 力大在油驱水时阻力也就大,不能被油驱替出来而形成束缚水。(2)亲水孔道易发生非活塞 式水驱油,水在孔道两侧前进速度较快,易在大孔隙中央形成残余油 3． 岩石孔隙表面润湿性不同情况的讨论及对采收率的影响 3.1当 、 一定，r变化时，毛细管压力的变化 式 （1）表明，当 、 一定，毛细管力p c 与r成反比。计算表明，当岩石表面为油 相润湿 （ 120）， =30mN/m时，岩石的孔隙半径由10m 降至0.1m 时，毛细管阻力 5 增加两个数量级，达到3 10 Pa ,不难看出，对低渗油层，毛细管阻力对水驱效率的影响 相当大，是决定原油采收率的重要因素。 3.2当r一定， 、 变化时