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页岩润湿性及影响因素研究

汇报人：

2024-01-28

引言

页岩润湿性概述

影响因素分析

实验方法与技术研究

结果与讨论

结论与展望

引言

01

01

页岩气是一种重要的非常规天然气资源，其开发对于缓解能源压力、优化能源结构具有重要意义。

02

润湿性是页岩气开发过程中的关键参数，影响页岩气的吸附、解吸、扩散和渗流等过程。

03

研究页岩润湿性及其影响因素，有助于揭示页岩气赋存和运移规律，为页岩气高效开发提供理论指导。

01

国内外学者针对页岩润湿性开展了大量实验和理论研究，取得了一系列重要成果。

02

目前，页岩润湿性研究方法主要包括接触角测量、自发渗吸实验、核磁共振技术等。

03

未来，随着页岩气开发技术的不断进步，页岩润湿性研究将更加注重多尺度、多因素耦合作用下的润湿性变化规律及机理揭示。同时，人工智能、机器学习等新技术在页岩润湿性预测和评价中的应用也将逐渐成为研究热点。

页岩润湿性概述

02

润湿性是指液体在固体表面铺展的能力或倾向性，是固-液界面相互作用的重要表现。

根据液体在固体表面铺展的程度，润湿性可分为亲水性（水润湿）和亲油性（油润湿）两类。

润湿性定义

润湿性分类

多层理结构

01

页岩具有多层理结构，层理面与基质面润湿性存在差异，通常层理面更亲水，基质面更亲油。

02

矿物组成影响

页岩矿物组成复杂，不同矿物对润湿性有不同影响。例如，粘土矿物通常表现出较强的亲水性，而石英、长石等脆性矿物则倾向于亲油性。

03

有机质含量

页岩中有机质含量较高，有机质对润湿性有重要影响。有机质中的极性官能团和亲油基团分别影响页岩的亲水性和亲油性。

流体分布

润湿性影响页岩油气藏中流体（油、气、水）的分布。亲水性页岩中，水分子更容易吸附在岩石表面，形成水膜，阻碍油气的运移和聚集。相反，亲油性页岩更有利于油气的聚集和运移。

渗流特性

润湿性影响页岩的渗流特性。亲水性页岩中，水相渗透率较高，油气相渗透率较低；而亲油性页岩中，油气相渗透率较高。因此，在开发过程中需要针对不同润湿性页岩制定相应的开发策略。

压裂效果

在水力压裂过程中，润湿性影响压裂液的吸附和铺展。亲水性页岩更容易吸附水基压裂液，而亲油性页岩则更容易吸附油基压裂液。选择合适的压裂液类型可以提高压裂效果，降低开发成本。

影响因素分析

03

黏土矿物

如蒙脱石、伊利石和高岭石等，这些矿物通常具有较强的亲水性，对页岩润湿性产生重要影响。

石英、长石等脆性矿物

这些矿物一般表现为疏水性，对页岩润湿性也有一定影响。

如方解石、白云石等，其润湿性介于黏土矿物和脆性矿物之间。

碳酸盐矿物

孔隙大小

页岩中的纳米级孔隙对润湿性有很大影响，小孔径可能导致更强的毛细管力，从而影响润湿性。

孔隙形态

孔隙形态的不规则性可能导致润湿性的各向异性。

孔隙连通性

孔隙之间的连通性好坏也会影响页岩的润湿性。

01

流体界面张力

界面张力较小的流体更容易在页岩表面铺展，从而改变页岩的润湿性。

02

流体粘度

高粘度流体在页岩表面的铺展速度较慢，可能影响润湿性。

03

流体pH值

pH值的变化可能导致页岩表面官能团的变化，从而影响润湿性。

随着温度的升高，页岩表面的润湿性可能发生变化，如亲水性减弱或疏水性增强。

压力的变化可能导致页岩孔隙结构的改变，从而影响润湿性。同时，压力也会影响流体在页岩表面的铺展和吸附行为。

温度

压力

实验方法与技术研究

04

03

实验流体准备

根据实验需求，准备不同性质的实验流体，如去离子水、油类等。

01

页岩样品采集与保存

选择具有代表性的页岩样品，避免风化、污染，妥善保存以保持其原始润湿性。

02

样品前处理

对页岩样品进行研磨、干燥等处理，以获得平整、干净的表面，便于后续实验。

原子力显微镜（AFM）介绍

01

AFM是一种高分辨率表面分析技术，可获取固体表面纳米级形貌信息。

AFM在润湿性研究中的应用

02

利用AFM观察页岩表面微观结构，分析其与润湿性的关系；通过力曲线测量获取表面粘附力、摩擦力等参数，进一步揭示润湿机理。

AFM实验方法与步骤

03

制备AFM样品，选择合适的探针和扫描模式进行扫描成像，对数据进行处理和分析。

01

SEM可用于观察页岩表面微米级形貌特征，辅助分析润湿性。

扫描电子显微镜（SEM）技术

02

XPS可检测页岩表面元素组成和化学状态，为理解润湿性提供化学层面的信息。

X射线光电子能谱（XPS）技术

03

NMR可用于研究页岩孔隙结构和流体分布，为润湿性研究提供结构层面的支持。

核磁共振（NMR）技术

结果与讨论

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矿物成分

页岩中常见的矿物成分包括石英、长石、方解石、黏土矿物等，不同矿物成分对页岩润湿性具有显著影响。例如，黏土矿物通常具有较强的亲水性，而石英等矿物则相对疏水。

有机质含量

页岩中的有机质含量也是影响其润湿性