頁巖潤濕性研究新進展

摘要：隨著能源需求增加，以及能源價格的增加，非常規能源得到越來越多的國家關注，頁巖氣的勘探開發成為全球第一熱點。作為頁巖非常重要的特性之一，潤濕性的研究同樣備受關注。通過大量文獻調研，筆者將目前國內外頁巖潤濕性進展進行了詳細總結。

關鍵詞：頁巖氣；潤濕性；研究進展

隨著能源需求增加，以及能源價格的增加，非常規能源得到越來越多的國家關注，比如美國、加拿大、歐洲[12]，特別是中國[3]。同時，隨著環境污染的加重，清潔能源在中國受到極大關注，導致了中國天然氣需求的快速增加，引起中國政府和國內外的企業對中國非常規能源中頁巖氣開發的關注[4]。

潤濕性是巖石物理特性的一個重要參數，影響油氣儲層動態的很多方面，包括飽和度、多相流和某些測井解釋參數等。潤濕性是什么呢？潤濕性是指某一固體易于與某一流體而非其他流體接觸的傾向性。盡管用“傾向性”一詞描述無生命的物體看似奇怪，但它卻恰當說明了表面力與界面力之間的平衡。一滴優先潤濕性流體會驅替另一種流體；在極端情況下它將覆蓋整個表面。相反，如果將一種非潤濕性流體滴到已覆蓋有潤濕性流體的表面上，它會形成珠狀，將其與固體的接觸面積降到最小。

油氣藏的潤濕性對于油氣藏的成藏或開發有重要的意義，在油氣運移過程中及油氣運移之后，地層的原始潤濕性和改變后的潤濕性會影響原始含水飽和度剖面以及地層的生產特性。同時，大多數油藏在石油運移之前是親水的，而且存在著一個長過渡帶，過渡帶的飽和度從頂部到底部逐漸變化，在頂部基本為含有束縛水的油，在底部為水。這種分布形式是由油水相之間基于浮力的壓力差決定，此處的壓力差被稱為毛細壓力。運移到親油儲層的原油具有不同的飽和度剖面：從油藏頂部到底部基本上為最大含油飽和度。這一差別說明潤濕性流體較容易侵入。甚至在天然氣儲層中，潤濕性及其變化也會影響采收率。井筒附近的凝析液堵塞會降低天然氣產能。一些開采方法運用化學手段來改變井筒周圍的潤濕性，以便將凝析油采出并清除阻塞。一些采收率提高方法可克服圈閉原油的潤濕力。這些方法的目的或者是將地層的優先潤濕性變為更具親油性，或者是降低流體之間的界面張力，從而降低潤濕力。一些測井方法也依賴于潤濕性。電阻率測井法依賴于巖石中連續的導電通道，而導電通道由水相提供。在親油地層，水可能不連續。這會影響飽和度和電阻率關系的阿爾奇公式中的飽和度指數n。在親水條件下，n小于或等于2，但在親油條件下，n則大于2。因此，如果將親油地層的n設定為2，則以電阻率為基礎的飽和度測定很有可能是錯誤的。核磁共振（NMR）響應也依賴于流體相對于孔隙表面的位置。非潤濕性流體位于孔隙中間，所以，非潤濕性流體的弛豫速率與體相流體的弛豫速率相似，而潤濕相由于表面相互作用而使弛豫時間縮短。潤濕性對鉆井液配方很重要，對油基泥漿配方尤其重要。例如，配方中包含表面活性劑，以便使固體處于懸浮狀態。含有親油表面活性劑的油外相泥漿濾液侵入近井地層很有可能會改變孔隙的潤濕性。這會造成流體在孔隙空間中的位置發生變化，并影響一些測井響應。

目前，AlBazali[5]、Oleas[6]等研究了潤濕性對泥頁巖地層井壁穩定的影響，并討論了水基鉆井液和油基鉆井液對井壁穩定的影響，研究表明這類泥頁巖地層巖石表面潤濕性表現為水濕，同時Passey（2010年）等[7]認為頁巖氣藏是在海洋、湖泊等環境下沉積形成的泥頁巖層，巖石表面潤濕性為水濕，而Borysenko（2009年）等頁巖巖石中含有有機質時，有機質孔隙表面潤濕性為親油，巖石表面潤濕性轉為油濕。頁巖氣藏中頁巖儲層因其富含有機質造成頁巖潤濕性表現為比較復雜，而目前針對富含有機質頁巖潤濕性研究較少，潤濕性對頁巖氣藏開發的影響的研究還未涉及。

富含有機質的頁巖中因有機質的影響，改變了頁巖的單一潤濕性，使頁巖孔隙出現混合潤濕性，既有親水的孔道也有親油的孔道。潤濕性對頁巖氣藏的影響也將不同于常規油氣藏，而潤濕性對頁巖氣藏的影響還未進行探討，既會影響氣體或流體的滲流也會影響頁巖的吸附能力。因此，潤濕性對頁巖氣藏開發的影響的研究還需要做大量的實驗工作和理論研究。

參考文獻：

[1]趙旭.頁巖氣開發浪潮席卷全球[J].中國石化，2012，29（12）：1820.

[2]Hartwig A， Knitzer S， Schulz H M， et al.Investigations of the shale gas potential in NE Germany[C].EGU General Assembly Conference Abstracts.2009，11：8849.

[3]李建忠，鄭民，張國生，等.中國常規與非常規天然氣資源潛力及發展前景[J].石油學報，2012，33（S1）：8998.

[4]徐倩.中國頁巖氣資源吸引眾多外企[EB/OL].

[5]AlBazali， T.M.. Experimental study of the membrane behavior of shale duringinteraction withwaterbased and oilbased muds[D]. 2005， Austin： The University of Texas at Austin.

[6]Oleas A.， Osuji C.E.， Chenevert M.E.， et al. Entrance pressure of oil based mud Into shale： effect of shale water activity and mud properties[C].spe116364//SPE Annual Technical Conference and Exhibition， Denver， Colorado， USA，2124 September 2008.

[7]Passey， Q.R.， Bohacs， K.M.， Esch W.L.，et al.From oilprone source rock to gasproducing shale reservoirgeologic and petrophysical characterization of unconventional shale gas reservoirs[C].International Oil and Gas Conference and Exhibition in China， Beijing， China，810 June 2010.

作者簡介：張琳琦（1991），女，漢族，黑龍江大慶人，本科，研究方向：儲層研究、油氣田開發， 工作單位：中國石油大慶分公司。