测定电场中岩石润湿性的方法技术

本发明专利技术涉及一种测定电场中样品岩石润湿性的方法，所述方法包括：a.将样品岩石、环境液体和测试液体在样品池中共同构成三相体系；b.在未施加电场时观测样品岩石的初始润湿性和接触角特征；c.在通过电极板对样品池中的三相体系施加电场后，观测测试液体在样品岩石表面的接触角的变化。通过本发明专利技术的方法能够实时测定在该电场中测试液体在样品岩石表面的润湿性变化，其中电场的强度、波形是可调节并可随时间变化的。与现有技术测定电效应对岩石润湿性影响的方法相比，本发明专利技术的方法可准确研究和观测电场对于岩石润湿性的影响从而找到采收率最佳的润湿性和电场条件。

【技术实现步骤摘要】
测定电场中岩石润湿性的方法
本专利技术涉及一种测定电场中岩石润湿性的方法，具体涉及一种能够在可变的电场中观测并记录液体在岩石表面接触角变化的方法。
技术介绍
当液滴附着在固体表面时，由于润湿性不同而出现不同的液滴形状，液滴在固液接触边缘的切线与固体平面间的夹角称为接触角，固体的润湿性通常用接触角表示。润湿性是油气田开发中储层岩石的重要性质之一，石油工业公认其对采收率有重要影响。D.G.Kessel(1987年)认为，改变润湿性能够提高采收率，其经济效益相差1-2倍。秦积舜等在《油层物理学》(石油大学出版社,2004年6月)中也明确指出润湿性影响采收率的机理是不同的润湿性下工作剂（即用以驱替岩石中原油的水或者气体）驱洗原油的机理不同。因此，人们一直在尝试通过研究和改变润湿性来找到提高采收率的方法。目前为止，已有大量学者研究改变润湿性的方法，主要是表面活性剂法。有少量学者（例如，Aggour,M.A.，1992）认为在储层岩石有直流电流通过时，其润湿性有一定改变，但并未给出机理解释。同时也有许多学者采用向岩心夹持器中含油含水的岩心通电的方式（包括直流电和交流电）获得了提高石油采收率的实验结果。但由于这些研究的物理尺度较大，难以观测到润湿性的变化，并且直接通电引起电渗、电泳和电解，无法直观地反映电场作用下润湿性变化对于采收率的贡献。另外，有人(例如，张人雄，隋少强：直流电处理油层提高采收率实验研究，河南石油，1997,2:21-23)提出，在岩石（岩心）的两端直接加上电极，由直流或者交流电流经含油水的岩石，这种仪器样品中的油和水受到流经电流的较大干扰，对于研究电场而非电流影响的工作十分不利。因此，目前并没有任何一种方法能够单独测定外加电场对润湿性的影响。为了排除直接通电导致的干扰，准确研究和观测电场对于岩石润湿性的影响从而找到采收率最佳的润湿性和电场条件，有必要提供一种新的测量方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够排除直接通电导致的干扰，在可变的电场中观测并记录液体在岩石表面接触角变化的方法。为了实现所述目的，本专利技术提供了一种测定电场中样品岩石润湿性的方法，所述方法包括：a.将样品岩石、环境液体和测试液体在由绝缘材料制成的样品池中共同构成三相体系；b.在未施加电场时观测样品岩石的初始润湿性和接触角；c.在通过位于样品池外侧的电极板对样品池中的三相体系施加电场后，观测测试液体在样品岩石表面的接触角的变化。在本专利技术的方法中，所述样品池具有构成封闭容器的样品池体和样品池盖，所述样品岩石放置于样品池体的底部，所述测试液体附着于所述样品岩石的表面，所述环境液体充满整个样品池。在本专利技术的方法中，所述电极板是分别位于样品池上面和下面的两块电极板，从而获得垂直于测试液体与样品岩石接触面的电场；或者，所述电极板是分别位于样品池左侧面和右侧面的两块电极板，从而获得平行于测试液体与样品岩石接触面的电场。在本专利技术的方法中，所述电场是恒定电场、或由电源和波形发生器控制的可变电场。在本专利技术的方法中，所述电场的强度、波形和频率中的至少一项变化。在本专利技术的方法中，所述环境液体与所述测试液体都不具有导电性，或者其中至多一种具有导电性。在本专利技术的方法中，步骤b和步骤c通过摄像机在柔光光源下进行所述观测。在本专利技术的方法中，所述电源为直流电源，电压是0～1000V。在本专利技术的方法中，所述频率为0～100kHz。在本专利技术的方法中，所述样品岩石是含有油和/或水的砂岩、碳酸盐岩和泥岩。通过本专利技术的方法，可以准确记录和观测电场本身对岩石样本湿润性的影响，从而为大规模开采时提高采收率提供依据。通过本专利技术的方法，可以确保了液体-岩石体系物理、化学性质的稳定，使研究方法更加稳定和可信。通过本专利技术的方法，能够在微观尺度上直接观测电场对岩石润湿性的影响，这在以往的石油储层电效应研究仪器中是无法实现的。通过本专利技术的方法，引入波形发生器拓宽了可选择的电场的特征，将以往仅有一维变量，即电场强度的恒定电场转变为拥有四维变量，包括电场强度、电场方向、电场波形和电场频率的可变电场，能够研究多变量下电场对于岩石润湿性的影响，扩展了仪器的应用范围，可以对于最优润湿性情况获得更全面的电场条件参数。附图说明图1是本专利技术方法所采用的装置的整体结构的示意图。图2是样品台上样品和组件的详细结构示意图。图中各附图标记为：1.摄像机，2.柔光光源，3.工作底座，4.样品台，5.样品池，6.样品池盖，7.电源，8.波形发生器，9.电极板，10.环境液体，11.测试液体，12.样品岩石。图3是本专利技术实施例1中测定的电场强度和接触角之间的关系的图。具体实施方式润湿性是油气田开发中储层岩石的重要性质之一，是影响采收率的重要指标。有研究表明通电可以改变岩石的湿润性，但由于现有技术对岩石通电时所流经的电流会对液体-岩石体系产生各种影响，例如不均匀的电压降、电渗、电泳和电解效应等影响，还不能发现通电对岩石湿润性的确切影响，不能在实际开采工作中准确掌握改善采收率的通电参数。本专利技术提供的测定电场中岩石润湿性的方法可解决这一问题。本专利技术的测定电场中岩石润湿性的方法包括：a.将样品岩石、环境液体和测试液体在样品池中共同构成三相体系；b.在未施加电场时观测样品岩石的初始润湿性和接触角特征；c.在通过电极板对样品池中的三相体系施加电场后，观测测试液体在样品岩石表面的接触角的变化。所述样品岩石可以是各种岩石，例如，含有油和/或水的砂岩、碳酸盐岩和泥岩。所述环境液体可以是模拟开采环境中的水的液体，随开采环境变化而不同，例如，氯化钠水溶液。所述测试液体可以是烃类物质，例如样品岩石伴生的原油。所述环境液体与所述测试液体是不相混溶的两种不同的液体。所述三相体系是由岩石、环境液体和测试液体三相构成的体系。所述湿润性是固体表面液体铺展的能力。固体的润湿性用接触角表示，当液滴滴在固体表面时，润湿性不同可出现不同形状。液滴在固液接触边缘的切线与固体平面间的夹角称为接触角。总的来说，接触角越小，润湿性越强；接触角越大，润湿性越弱。对于某种液体来说，一般认为接触角在0到75度为润湿，75度到105度为中性润湿，105到180度为不润湿。特定的，对于岩石表面同时存在的油和水来说，此时油和水的接触角之和为180度。如果水的接触角在0到75度之间为水润湿，在75度到105度之间为中性润湿，在105到180度之间为油润湿。如果油的接触角在0到75度之间为油润湿，在75度到105度之间为中性润湿，在105到180度之间为水润湿。所述电场可以是电场方向和强度不变的恒定电场，也可以是电场方向和强度变化的可变电场。在本专利技术的方法中，所述电极板可以分别位于样品池两侧并相对平行放置，从而形成通过样品池的电场。在样品池中，岩石位于样品池底部，测试液体附着于样品岩石表面，环境液体充满整个样品池，样品池盖与样品池构成封闭容器。当电极板分别位于样品池上面和下面水平相对放置时，可获得垂直于测试液体与样品岩石接触面的电场。当电极板分别位于样品池左侧面和右侧面并垂直相对放置时，获得了平行于测试液体与样品岩石接触面的电场。或者，可以将四块电极板按上述方式分别放置在样品池的上、下、左、右，并在需要变换电场方向时对相应的电极板通电。本专利技术采用的电场可以是恒定电场，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定电场中样品岩石润湿性的方法，所述方法包括：a.将样品岩石、环境液体和测试液体在由绝缘材料制成的样品池中共同构成三相体系；b.在未施加电场时观测样品岩石的初始润湿性和接触角；c.在通过位于样品池外侧的电极板对样品池中的三相体系施加电场后，观测测试液体在样品岩石表面的接触角的变化。

【技术特征摘要】
1.一种测定电场中样品岩石润湿性的方法，所述方法包括：a.将样品岩石、环境液体和测试液体在由绝缘材料制成的样品池中共同构成三相体系；b.在未施加电场时观测样品岩石的初始润湿性和接触角；c.在通过位于样品池外侧的电极板对样品池中的三相体系施加电场后，观测测试液体在样品岩石表面的接触角的变化。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述样品池具有构成封闭容器的样品池体和样品池盖，所述样品岩石放置于样品池体的底部，所述测试液体附着于所述样品岩石的表面，所述环境液体充满整个样品池。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述电极板是分别位于样品池上面和下面的两块电极板，从而获得垂直于测试液体与样品岩石接触面的电场；或者，所述电极板是分别位于样品池左侧面和...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明辉，孙文杰，宋新民，马德胜，王强，罗文利，刘波，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11