润湿性反转与润湿性反转剂

2024年3月23日发(作者：姜小牙上学记)

维普资讯

２００７年７月　

第２２卷第４期　

西安石油大学学报（自然科学版）　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｘｉ　，ａｎ　Ｓｈｉｙｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　

Ｊｕ１．２００７　

ＶＯ１．２２　Ｎｏ．４　

文章编号：１６７３—０６４Ｘ（２００７）０４—００６９—０３　

润湿性反转与润湿性反转剂　

Ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ　ａｇｅｎｔｓ　

姚同玉　，李继山２　

（１．中国石油大学（华东）石油工程学院，山东东营２５７０６１；　

２．胜利油田有限责任公司地质科学研究院，山东东营２５７０１５）　

摘要：为了研究润湿性反转现象及其与润湿性反转剂的关系，通过理论分析和润湿性实验研究，分　

析了润湿性反转现象的本质及润湿性反转剂的作用．从热力学的角度分析了润湿性与黏附功的关　

系，提出了润湿性因子的定义，从而应用润湿性因子判断润湿性转变的程度，结合润湿性的分类得　

到发生润湿性反转的临界条件．实验结果表明，根据润湿性反转临界条件，可以判断润湿性是否发　

生了质的变化；而且可以判断化学剂是否可以作为润湿性反转剂使用．研究结果对于采油中化学剂　

的筛选具有重要的指导作用．　

关键词：润湿性；润湿性反转；润湿性因子；黏附功　

中图分类号：ＴＥ３９；ＴＥ３５７．４６　文献标识码：Ａ　

润湿是固体表面上一种流体取代另一种与之不　

相混溶的流体的过程，而对于“润湿性反转现象”，秦　

积舜等…１认为润湿反转是由于活性物质的吸附，使　

固体表面的润湿性发生改变的现象；而赵福麟　Ｊ认　

为润湿反转是固体表面的亲水性和亲油性之间的转　

变，至于润湿性（接触角）改变多少才能称之为“润湿　

１润湿性反转理论研究　

１．１润湿性因子Ｅ０的定义　

从热力学的观点看，液体润湿固体的能力就是　

恒温恒压条件下体系表面自由焓的降低．自由焓的　

变化即为黏附功　

Ｗ　＝Ｏ＇ｇ１（１＋ｅｏｓ０￣）．　（１）　

性反转现象”，用什么样的参数和指标来评价润湿性　

反转现象才算合理，目前还没有形成一致性的认识．　

魏发林等【３＿用聚醚类作润湿反转剂，使固体表面的　

接触角由７０。降低到１０。；任晓娟等［　］研究的润湿反　

转剂ＬＷ一１可使岩石由亲水表面的接触角变为　

式中，ｗ　为液体在固体表面的黏附功；　为液体表　

面张力；０　ｌ为液体在固体表面的接触角．　

采油过程中，油的黏附功与接触角的关系为　

Ｗ　＝Ｏ＇ｏｗ（１一ｃｏｓＯ）．　（２）　

７３．５５。～１２３．１０。；李春霞等　Ｊ研究的润湿性反转剂　

是阳离子表面活性剂ＸＮＷＥＴ，可使重晶石表面由　

式中，ｗ　为水一油一岩石体系中油在岩石表面的　

黏附功；　为油水界面张力；０为水一油一岩石体　

系中水在岩石表面的接触角．　

亲水变为亲油．这些都可称之为“润湿性反转现象”，　

其中有些是使润湿性发生量的变化，有些则是发生　

质的变化．本文就对润湿性反转剂引起的润湿性反　

转现象进行了探讨，通过黏附功的分析提出润湿性　

因子的定义，并确定了润湿性发生质变的临界条件．　

采油过程中，洗油效率与油的黏附功关系密切，　

而润湿性影响着黏附功的大小．因此，可以定义润湿　

性因子为　

收稿日期：２００６—０９—２７　

基金项目：中国石油天然气集团股份公司项目的部分研究成果（编号：０２０１３２）　

作者简介：姚同ｔ（１９７６一），女，讲师，博士，主要从事油层物理和油田化学方面的研究　

维普资讯

一

７Ｏ一　西安石油大学学报（自然科学版）　

一　

１一ｉｆ）ｓＯ１　，　、　

Ｅ口　—１

—

－

ｃ

ｏｓＯ０’　ｊ　

式中，００为初始条件下水在岩石表面的接触角；０ｌ　

为驱油过程中水在岩石表面的接触角．　

可以看出，如果润湿性向亲水方向转变，润湿性　

因子　越小，润湿性变化越大；如果润湿性向亲油　

方向转变，润湿性因子越大，润湿性变化越大．　

１．２　润湿性反转与润湿性因子Ｅ日的关系　

１．２．１　润湿性由亲油变为亲水时Ｅ　的变化０的　

最大变化是由１８０。变为０。，此时黏附功　

Ｅｏ＝　丽　＝０，，　（Ｌ４）４　　

即说明，在此种情况下，原油可从岩石表面剥离．　

实际情况下，初始润湿性不可能达到１８０。，而且　

变化到０。的可能性也几乎没有．　

根据一般的分类标准，前进角大于１４０。为亲　

油，小于９０。为亲水；后退角大于１００。为亲油，小于　

６０。为亲水［引．据统计，一般油湿性地层润湿角为　

９０。～１３０。之间，因此，采用前进角１４０。为油湿，９０。　

为水湿这一划分界限是合理的．因此，润湿性改变的　

最小幅度是将前进角由１４０。降低为９０。，或者将后　

退角由１００。降低为６０。．这两种情况下，前进角润湿　

性因子　

Ｅ

／Ｚ，ＯＡ　

：上　

—１　

ｏｓｌ４０一

—

口－

＊　

：０

Ｕ・５６６　２：

．

５６６　２：

－

ｃ

或者后退角润湿性因子　

／２

一

，ＯＲ　：　：０．４２６　０・４２６‘．　

润湿性改变的幅度越大，０１越小，润湿性因子　

越小．　

１．２．２　润湿性由亲水变为亲油时Ｅ日的变化０的　

最大变化是由０。变为１８０。，此时　

Ｅ口　

：　

＝　

：ｏ。

。。，

，　

此时黏附功从０变为２　，即说明，在此种情况下，　

原油铺展在岩石表面，难以从岩石表面剥离．　

一

般情况下，润湿性改变的最小幅度是将前进　

角由９０。增加为１４０。，或者将后退角由６０。降低为　

１００。．这两种情况下，前进角润湿性因子　

ＥＯ／￣－ＯＡ：　Ａ　Ｔ＝＝－　一１　７．・７６６　６６；０；　

或者后退角润湿性因子　

一

／￣２０Ｒ　：　Ｔ＝＝－　：２．３４７　３４７．３。　

润湿性改变的幅度越大，０ｌ越大，润湿性因子　

越大．　

１．３　润湿性反转的临界条件　

一

般来说，化学剂处理以后，岩样的润湿性都可　

能有一定程度的改变，但是物性变化的规律总是由　

量变到质变．润湿性发生质变存在一定的临界条件．　

根据前面的分析，油湿变为水湿的情况下，如果　

考虑前进角时，　Ａ＜０．５６６　２；如果考虑后退角，　

Ｒ＜０．４２６　０，此时可认为润湿性发生了向水湿反　

转的根本变化，化学剂有相当的向水湿反转的能力．　

水湿变为油湿的情况下，如果考虑前进角，　Ａ＞　

１．７６６　０，如果考虑后退角，Ｅ８Ｒ＞２．３４７　３，此时可认　

为润湿性发生了向油湿反转的根本变化，化学剂有　

相当的向油湿反转的能力．　

表１列出了润湿性发生质变的临界条件．　

表１　润湿性发生质变的临界条件　

参数　定　义　备注　

Ｅ０Ａ为固体表面　

性因子　

Ｅ

Ａ　—

１－￣ＥＯ　

—

Ａ

＜。．５６６　

”’　

２＞　．７６６

’　

７６６。Ｅ　

”　

ｏ　

Ａ　

１Ａ

为化学剂　

理后的前进角　

ＮＯＲ为固体表面　

１－ｏ：ｚＥｌａ　

性因子　Ｒ　

Ｅ

＝　

＜　

＜”’　０”　

。＞ｚ．３４７　

３４７　Ｅ　

３

ｏ　

ｌＲ　

耗学剂　

理后的后退角　

２润湿性反转剂的筛选实验　

２．１实验药品与材料　

ＲＳ－Ｉ，ＲＳ－２，Ｒ　３（表面活性剂，工业品），ＮａＯＨ　

（分析纯），２０×２０×０．１的载波片．　

２．２实验方法　

用ＤＣＡ３２２型接触角分析仪测定化学剂处理后　

固体表面接触角．　

２．３结果与讨论　

表２化学剂对润湿性因子的影响　

从表２可以看到，砂岩用化学剂处理前，润湿角　

处于中性润湿的范围内，如果没有表１的分析，很难　

维普资讯

姚同玉等：润湿性反转与润湿性反转剂　一７１一　

判断化学剂是否为润湿性反转剂．而根据表１，本研　

究中的以下配方可以认为是润湿性反转剂：０．２％　

ＲＳ１，０．１％ＮａｏＨ＋０．１％ＲＳ－１，０．１％ＮａｏＨ＋　

２．３４７　３时，润湿性发生了向油湿方向的本质变化．　

根据润湿性因子　的大小，可以判断化学剂是否可　

以作为润湿性反转剂使用，这对于采油中化学剂的　

筛选具有重要的指导作用．　

参考文献：　

［１］秦积舜，李爱芬．油层物理学［Ｍ］．山东，东营：石油大　

学出版社，２００４．　

０．１％ＲＳ－２，０．１％ＮａＯＨ＋０．１％ＲＳ－３．其中效果最　

好的是０．１％ＮａｏＨ＋０．１％ＲＳ－３．　

０．２％Ｒ　２，０．２％Ｒ　３不是润湿性反转剂，但　

是当加入ＮａＯＨ后，其润湿性反转能力大大加强，　

已经可以作为润湿性反转剂使用．　

参考表１，魏发林等人研究的化学剂，其润湿性　

因子为０．０２３　１，可以认为是润湿性反转剂．任晓娟　

等人及李春霞等人研究的化学剂由于没有说明表面　

处理前的润湿角，因此无法界定这些化学剂．　

［２］赵福麟．ＥＯＲ原理［Ｍ］．山东，东营：石油大学出版社，　

２０００．　

［３］魏发林，岳湘安，张继红，等．润湿反转剂提高灰岩裂缝　

油藏基质系统水驱采收率实验［Ｊ］．油气地质与采收　

率，２００３，１０（４）－４２．４４．　

［４］任晓娟，刘宁，曲志浩，等．改变低渗透砂岩亲水性油气　

层润湿性对其相渗透率的影响［Ｊ］．石油勘探与开发，　

３结论　

２００５，３２（３）：１２３．１３４．　

［５］李春霞，黄进军，徐英．一种新型高温稳定的油基钻井　

可以用润湿性因子　来分析润湿性反转的程　

度，润湿性因子　为０～０．４２６　０时，润湿性发生了　

液润湿反转剂［Ｊ］．西南石油学院学报，２００２，２４（５）：　

２２—２４．　

向水湿方向的本质变化，而润湿性因子　大于　

编辑：贺元旦　

（上接第６８页）　

（３）实验条件下，等压线分布图基本上反映了辐　

射状分支井井筒附近的压力分布，可以看出辐射状　

分支水平井改善了流体在地层中的流动状况，由于　

分支的存在，流体不断向分支井段汇聚，改变了流体　

在地层中的渗流，相当于增加了泄油面积，从而产能　

增加．　

（４）地层非均质性．油层厚度以及油井位置等因　

素对产能也有一定影响，但影响不大．　

参考文献：　

［１］程林松，李春兰，朗兆新，等．分支水平井产能的研究　

［Ｊ］．石油学报，１９９５，１６（２）：４９—５５．　

［２］王卫红，苏彦春．分支水平井产能的计算［Ｊ］．石油学　

报，１９９８，１９（３）：８９．９２．　

［３］高海红，程林松，曲占庆．压裂水平井裂缝参数优化研　

究［Ｊ］．西安石油大学学报，２００６，２１（２）：２９．３２．　

［４］徐挺．相似理论与模型试验［Ｍ］．北京：中国农业机械　

出版社，１９８２．　

［５］曲德斌．水平井开发理论物理模型研究［Ｊ］．大庆石油　

地质与开发，１９９３，１２（４）：２７．３１．　

［６］冯跃平，潘英德．电模拟平面径向流理论在实际运用中　

的几个问题的探讨［Ｊ］．西南石油学院学报，１９９０，１２　

（４）：４９．５８．　

［７］蒋廷学．多分支水平井稳态产能研究［Ｊ］．石油学报，　

２０００，７（３）：１４—１７．　

编辑：贺元旦