潤濕性對低滲致密儲層自發滲吸的影響

王 睿

（西安石油大學石油工程學院，陜西西安 710065）

由于低滲致密儲層孔喉細小，比表面積大，滲透率小，彈性能量小的特點[1]，利用天然能量方式開采這類儲層時，壓力和產量下降比較快，而自發滲吸作為一種驅替機理，可以應用于這類儲層中。由于該類儲層原油的滲吸效率主要取決于基質的潤濕性能[2]，因此可以通過改變低滲致密儲層巖心的潤濕性來提高自發滲吸效率，實現穩產和提高采收率。

目前，國內外人員系統總結了改變巖心潤濕性以提高滲吸效率的方法[3]，也詳細論述了表面活性劑的種類和作用機理[4-6]，研究了同系表面活性劑復配后對巖心潤濕性的影響[7]，并進行了室內巖心實驗和巖心自發滲吸實驗，認為可以針對油藏條件，利用表面活性劑在油層中的潤濕性反轉作用，使巖心表面潤濕性由親水或親油轉向中性潤濕[8-11]，人為地調節油藏巖石的潤濕性，可有利于增加油的流動能力，較大幅度地提高原油采收率。也有研究者通過數值模擬的方法，進行參數研究，結果表明，原油回收率隨著潤濕性改變而顯著變化，且與斷裂密度和原油黏度相關。

本文使用潤濕角法研究了低滲致密儲層潤濕性的變化，驗證了潤濕角法評價低滲致密儲層巖心潤濕性的可行性，評價了親水基帶電類型不同的表面活性劑的潤濕性能和滲吸能力，并通過分析巖心潤濕角和自發滲吸效率之間的關系，揭示了潤濕性對低滲致密儲層自發滲吸的影響規律。

1 實驗方法

1.1 實驗巖心

實驗選用鄂爾多斯盆地Z區4塊低滲致密巖心，J區7塊低滲致密巖心進行滲吸實驗。Z區主要為淺灰色細-中粒長石砂巖，其次為少量的中砂巖、粉細砂巖及粉砂巖，孔隙度主要分布在7%～11%，平均8.32%，滲透率主要分布在 0.10×10-3mD～0.55×10-3mD，平均滲透率為0.62×10-3mD；J區主要為細-中粒巖屑長石砂巖，其次為極細-細粒巖屑長石砂巖，極少含泥極細-細粒長石，孔隙度主要分布在2%～16%，平均為8.32%，滲透率主要分布在0.001 02 mD～1.84 mD，平均滲透率為0.237 mD，總體而言巖心物性很差。

1.2 實驗流體

實驗流體為根據區塊現場水分析配制的模擬地層水，實驗煤油以及所用的三種表面活性劑配方的性質（見表 1）。

1.3 實驗步驟

（1）測定巖心洗油烘干后的巖心蒸餾水潤濕角；

（2）依據《SY/T5345-2007巖心中兩相流體相對滲透率測定方法》油驅巖心至束縛水狀態；

（3）依據《SY/T5153-2007油藏巖石潤濕性測定方法》進行束縛水狀態下含油巖心滲吸實驗，測定巖心對相應實驗流體的滲吸效率，自吸驅油效率（滲吸效率）/%=（自吸排油體積/第一次油驅水驅出水體積）×100%；

（4）取出巖心烘干24 h后，再次測量巖心蒸餾水潤濕角。

1.4 潤濕性評判指標

根據石油行業標準SY/T5153-1995，繪制潤濕性評判列表（見表 2）。潤濕角［0°，75°］為水濕，巖石親水性好；［75°，105°］為中性潤濕，油水潤濕巖石能力相當，巖石既不親水也不親油；［105°，180°］為油濕，巖石親油性好。

2 實驗結果及分析

表1 實驗流體性質

表2 潤濕性評判列表

對鄂爾多斯盆地ZJ區塊11塊束縛水狀態下的含油巖心進行相應實驗流體滲吸實驗，得到結果（見表3）。

表3 巖心滲吸列表

2.1 儲層巖心潤濕性

來自同一區塊的巖心物性相近，根據研究區巖心自吸相應實驗流體前的潤濕接觸角可知，研究區巖心總體親水，其中 Z2-30、40-J、6-J、26-J巖心親水性較好，接近強親水，Z3-55、58-J、60-J、17-J巖心親水性較差，接近弱親水。

室內實驗中，常用自吸法評價低滲致密儲層巖心潤濕性，Z、J區塊巖心利用自吸法對巖心潤濕性進行評價，結果（見表4）。

結果顯示，利用自吸法評價研究區巖心潤濕性時，區塊巖心總體親水，與潤濕角法測量結果相近，認為利用潤濕角法評價低滲致密儲層巖心的潤濕性是可行的。

2.2 滲吸后潤濕性的改變及對比

研究區巖心滲吸相應配方后，巖心潤濕性會發生改變，根據研究區11塊低滲致密儲層巖心滲吸后的潤濕角繪制柱狀圖（見圖1、圖2）。

結果顯示，巖心滲吸實驗前親水性良好，滲吸表面活性劑后，潤濕角均不同程度增大，增大幅度在0.05°～3.55°，這是因為表面活性劑能夠吸附在巖心表面，改變巖心潤濕性，使親水表面向親油表面轉化，潤濕角增大。

表4 巖心潤濕性評價

對比同一區塊的巖心滲吸不同表面活性劑時的潤濕角的改變，滲吸陰-非離子型表面活性劑的巖心的潤濕角改變幅度最小，認為加入陰-非離子表面活性劑后，低滲致密儲層巖石的水潤濕性增強，潤濕反轉程度削弱，潤濕角的變化變小，且三種表面活性劑的水潤濕程度：陰-非離子型表面活性劑＞非離子型表面活性劑＞兩性-陰離子型表面活性劑。這是因為陰離子表面活性劑能夠減小液體的內聚力，使水更易于在巖石表面鋪展，也能夠在巖石表面形成一定的吸附層，而且加入非離子表面活性劑后，能夠顯著提高陰離子表面活性劑的潤濕性，增加了與水的親和性。

圖1 巖心滲吸后潤濕角

圖2 巖心滲吸后潤濕角的改變幅度

圖3 相應配方巖心滲吸效率對比

2.3 不同潤濕性巖心的滲吸效率及影響因素

對研究區11塊低滲致密儲層巖心用相應實驗流體進行了滲吸驅油實驗，根據研究區巖心滲吸列表繪制柱狀圖（見圖3）。

結果顯示，不同區塊的巖心滲吸相同實驗流體時，J區巖心的滲吸效率高于Z區巖心，并且巖心58-J、47-J、26-J、17-J的滲吸效率明顯高于同組其他巖心，而巖心 40-J、60-J、6-J、Z3-56 的滲吸效率低于同組其他巖心；同一區塊的巖心滲吸不同實驗流體時，表面活性劑2#的滲吸效率明顯高于其他實驗流體，而水的滲吸效率最低。

圖4 滲吸后潤濕角與滲吸效率的關系

各組巖心對相應配方的滲吸效率結果顯示，陰-非離子型表面活性劑＞非離子型表面活性劑＞兩性-陰離子型表面活性劑＞水，認為陰-非離子表面活性劑的滲吸效率最好，這是因為在陰離子表面活性劑中加入非離子表面活性劑之后，產生協同效應，使溶解于溶液中的非離子表面活性劑能夠遷移到油水界面，降低了油水界面張力，提高了滲吸效率。

根據研究區巖心滲吸后的潤濕角，繪制滲吸效率-潤濕角關系圖（見圖4）。

結果顯示，Z區巖心和J區巖心的潤濕角在50°～70°時滲吸效率最高。認為低滲致密儲層巖心潤濕角過小或過大都會降低滲吸效率，潤濕角在50°～70°，即接近弱水濕偏中性潤濕時，滲吸效率更高。這是因為在低滲致密儲層中，強水濕狀態下，水趨向于通過較小孔隙，從而使大孔道中的油被繞走；在強油濕狀態下，水趨向于通過較大孔隙，從而使小孔道中的油被繞走，而在近弱水濕偏中性潤濕的情況下，可以減少油被繞走的情況。

3 結論

（1）在低滲致密儲層中，利用潤濕角法評價低滲致密儲層巖心的潤濕性是可行的。

（2）低滲致密儲層親水性巖心在滲吸表面活性劑后潤濕角會增大，潤濕角在50°～70°，即接近弱水濕偏中性潤濕時，能夠表現出更高的滲吸效率。

（3）陰-非離子表面活性劑滲吸效率最好，水潤濕性能最強。

（4）針對低滲致密儲層巖心，建議使用陰-非離子表面活性劑將巖心潤濕性調整到近弱水濕偏中性潤濕時，能夠明顯改變潤濕性，取得更高的滲吸效率。