潤濕性反轉與潤濕性反轉劑

2024年3月23日發(作者：姜小牙上學記)

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２００７年７月　

第２２卷第４期　

西安石油大學學報（自然科學版）　

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

Ｊｕ１．２００７　

ＶＯ１．２２　Ｎｏ．４　

文章編號：１６７３—０６４Ｘ（２００７）０４—００６９—０３　

潤濕性反轉與潤濕性反轉劑　

Ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ　ａｇｅｎｔｓ　

姚同玉　，李繼山２　

（１．中國石油大學（華東）石油工程學院，山東東營２５７０６１；　

２．勝利油田有限責任公司地質科學研究院，山東東營２５７０１５）　

摘要：為了研究潤濕性反轉現象及其與潤濕性反轉劑的關系，通過理論分析和潤濕性實驗研究，分　

析了潤濕性反轉現象的本質及潤濕性反轉劑的作用．從熱力學的角度分析了潤濕性與黏附功的關　

系，提出了潤濕性因子的定義，從而應用潤濕性因子判斷潤濕性轉變的程度，結合潤濕性的分類得　

到發生潤濕性反轉的臨界條件．實驗結果表明，根據潤濕性反轉臨界條件，可以判斷潤濕性是否發　

生了質的變化；而且可以判斷化學劑是否可以作為潤濕性反轉劑使用．研究結果對于采油中化學劑　

的篩選具有重要的指導作用．　

關鍵詞：潤濕性；潤濕性反轉；潤濕性因子；黏附功　

中圖分類號：ＴＥ３９；ＴＥ３５７．４６　文獻標識碼：Ａ　

潤濕是固體表面上一種流體取代另一種與之不　

相混溶的流體的過程，而對于“潤濕性反轉現象”，秦　

積舜等…１認為潤濕反轉是由于活性物質的吸附，使　

固體表面的潤濕性發生改變的現象；而趙福麟　Ｊ認　

為潤濕反轉是固體表面的親水性和親油性之間的轉　

變，至于潤濕性（接觸角）改變多少才能稱之為“潤濕　

１潤濕性反轉理論研究　

１．１潤濕性因子Ｅ０的定義　

從熱力學的觀點看，液體潤濕固體的能力就是　

恒溫恒壓條件下體系表面自由焓的降低．自由焓的　

變化即為黏附功　

Ｗ　＝Ｏ＇ｇ１（１＋ｅｏｓ０￣）．　（１）　

性反轉現象”，用什么樣的參數和指標來評價潤濕性　

反轉現象才算合理，目前還沒有形成一致性的認識．　

魏發林等【３＿用聚醚類作潤濕反轉劑，使固體表面的　

接觸角由７０。降低到１０。；任曉娟等［　］研究的潤濕反　

轉劑ＬＷ一１可使巖石由親水表面的接觸角變為　

式中，ｗ　為液體在固體表面的黏附功；　為液體表　

面張力；０　ｌ為液體在固體表面的接觸角．　

采油過程中，油的黏附功與接觸角的關系為　

Ｗ　＝Ｏ＇ｏｗ（１一ｃｏｓＯ）．　（２）　

７３．５５。～１２３．１０。；李春霞等　Ｊ研究的潤濕性反轉劑　

是陽離子表面活性劑ＸＮＷＥＴ，可使重晶石表面由　

式中，ｗ　為水一油一巖石體系中油在巖石表面的　

黏附功；　為油水界面張力；０為水一油一巖石體　

系中水在巖石表面的接觸角．　

親水變為親油．這些都可稱之為“潤濕性反轉現象”，　

其中有些是使潤濕性發生量的變化，有些則是發生　

質的變化．本文就對潤濕性反轉劑引起的潤濕性反　

轉現象進行了探討，通過黏附功的分析提出潤濕性　

因子的定義，并確定了潤濕性發生質變的臨界條件．　

采油過程中，洗油效率與油的黏附功關系密切，　

而潤濕性影響著黏附功的大小．因此，可以定義潤濕　

性因子為　

收稿日期：２００６—０９—２７　

基金項目：中國石油天然氣集團股份公司項目的部分研究成果（編號：０２０１３２）　

作者簡介：姚同ｔ（１９７６一），女，講師，博士，主要從事油層物理和油田化學方面的研究　

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一

７Ｏ一　西安石油大學學報（自然科學版）　

一　

１一ｉｆ）ｓＯ１　，　、　

Ｅ口　—１

—

－

ｃ

ｏｓＯ０’　ｊ　

式中，００為初始條件下水在巖石表面的接觸角；０ｌ　

為驅油過程中水在巖石表面的接觸角．　

可以看出，如果潤濕性向親水方向轉變，潤濕性　

因子　越小，潤濕性變化越大；如果潤濕性向親油　

方向轉變，潤濕性因子越大，潤濕性變化越大．　

１．２　潤濕性反轉與潤濕性因子Ｅ日的關系　

１．２．１　潤濕性由親油變為親水時Ｅ　的變化０的　

最大變化是由１８０。變為０。，此時黏附功　

Ｅｏ＝　麗　＝０，，　（Ｌ４）４　　

即說明，在此種情況下，原油可從巖石表面剝離．　

實際情況下，初始潤濕性不可能達到１８０。，而且　

變化到０。的可能性也幾乎沒有．　

根據一般的分類標準，前進角大于１４０。為親　

油，小于９０。為親水；后退角大于１００。為親油，小于　

６０。為親水［引．據統計，一般油濕性地層潤濕角為　

９０。～１３０。之間，因此，采用前進角１４０。為油濕，９０。　

為水濕這一劃分界限是合理的．因此，潤濕性改變的　

最小幅度是將前進角由１４０。降低為９０。，或者將后　

退角由１００。降低為６０。．這兩種情況下，前進角潤濕　

性因子　

Ｅ

／Ｚ，ＯＡ　

：上　

—１　

ｏｓｌ４０一

—

口－

＊　

：０

Ｕ?５６６　２：

．

５６６　２：

－

ｃ

或者后退角潤濕性因子　

／２

一

，ＯＲ　：　：０．４２６　０?４２６‘．　

潤濕性改變的幅度越大，０１越小，潤濕性因子　

越小．　

１．２．２　潤濕性由親水變為親油時Ｅ日的變化０的　

最大變化是由０。變為１８０。，此時　

Ｅ口　

：　

＝　

：ｏ。

。。，

，　

此時黏附功從０變為２　，即說明，在此種情況下，　

原油鋪展在巖石表面，難以從巖石表面剝離．　

一

般情況下，潤濕性改變的最小幅度是將前進　

角由９０。增加為１４０。，或者將后退角由６０。降低為　

１００。．這兩種情況下，前進角潤濕性因子　

ＥＯ／￣－ＯＡ：　Ａ　Ｔ＝＝－　一１　７．?７６６　６６；０；　

或者后退角潤濕性因子　

一

／￣２０Ｒ　：　Ｔ＝＝－　：２．３４７　３４７．３。　

潤濕性改變的幅度越大，０ｌ越大，潤濕性因子　

越大．　

１．３　潤濕性反轉的臨界條件　

一

般來說，化學劑處理以后，巖樣的潤濕性都可　

能有一定程度的改變，但是物性變化的規律總是由　

量變到質變．潤濕性發生質變存在一定的臨界條件．　

根據前面的分析，油濕變為水濕的情況下，如果　

考慮前進角時，　Ａ＜０．５６６　２；如果考慮后退角，　

Ｒ＜０．４２６　０，此時可認為潤濕性發生了向水濕反　

轉的根本變化，化學劑有相當的向水濕反轉的能力．　

水濕變為油濕的情況下，如果考慮前進角，　Ａ＞　

１．７６６　０，如果考慮后退角，Ｅ８Ｒ＞２．３４７　３，此時可認　

為潤濕性發生了向油濕反轉的根本變化，化學劑有　

相當的向油濕反轉的能力．　

表１列出了潤濕性發生質變的臨界條件．　

表１　潤濕性發生質變的臨界條件　

參數　定　義　備注　

Ｅ０Ａ為固體表面　

性因子　

Ｅ

Ａ　—

１－￣ＥＯ　

—

Ａ

＜。．５６６　

”’　

２＞　．７６６

’　

７６６。Ｅ　

”　

ｏ　

Ａ　

１Ａ

為化學劑　

理后的前進角　

ＮＯＲ為固體表面　

１－ｏ：ｚＥｌａ　

性因子　Ｒ　

Ｅ

＝　

＜　

＜”’　０”　

。＞ｚ．３４７　

３４７　Ｅ　

３

ｏ　

ｌＲ　

耗學劑　

理后的后退角　

２潤濕性反轉劑的篩選實驗　

２．１實驗藥品與材料　

ＲＳ－Ｉ，ＲＳ－２，Ｒ　３（表面活性劑，工業品），ＮａＯＨ　

（分析純），２０×２０×０．１的載波片．　

２．２實驗方法　

用ＤＣＡ３２２型接觸角分析儀測定化學劑處理后　

固體表面接觸角．　

２．３結果與討論　

表２化學劑對潤濕性因子的影響　

從表２可以看到，砂巖用化學劑處理前，潤濕角　

處于中性潤濕的范圍內，如果沒有表１的分析，很難　

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姚同玉等：潤濕性反轉與潤濕性反轉劑　一７１一　

判斷化學劑是否為潤濕性反轉劑．而根據表１，本研　

究中的以下配方可以認為是潤濕性反轉劑：０．２％　

ＲＳ１，０．１％ＮａｏＨ＋０．１％ＲＳ－１，０．１％ＮａｏＨ＋　

２．３４７　３時，潤濕性發生了向油濕方向的本質變化．　

根據潤濕性因子　的大小，可以判斷化學劑是否可　

以作為潤濕性反轉劑使用，這對于采油中化學劑的　

篩選具有重要的指導作用．　

參考文獻：　

［１］秦積舜，李愛芬．油層物理學［Ｍ］．山東，東營：石油大　

學出版社，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不是潤濕性反轉劑，但　

是當加入ＮａＯＨ后，其潤濕性反轉能力大大加強，　

已經可以作為潤濕性反轉劑使用．　

參考表１，魏發林等人研究的化學劑，其潤濕性　

因子為０．０２３　１，可以認為是潤濕性反轉劑．任曉娟　

等人及李春霞等人研究的化學劑由于沒有說明表面　

處理前的潤濕角，因此無法界定這些化學劑．　

［２］趙福麟．ＥＯＲ原理［Ｍ］．山東，東營：石油大學出版社，　

２０００．　

［３］魏發林，岳湘安，張繼紅，等．潤濕反轉劑提高灰巖裂縫　

油藏基質系統水驅采收率實驗［Ｊ］．油氣地質與采收　

率，２００３，１０（４）－４２．４４．　

［４］任曉娟，劉寧，曲志浩，等．改變低滲透砂巖親水性油氣　

層潤濕性對其相滲透率的影響［Ｊ］．石油勘探與開發，　

３結論　

２００５，３２（３）：１２３．１３４．　

［５］李春霞，黃進軍，徐英．一種新型高溫穩定的油基鉆井　

可以用潤濕性因子　來分析潤濕性反轉的程　

度，潤濕性因子　為０～０．４２６　０時，潤濕性發生了　

液潤濕反轉劑［Ｊ］．西南石油學院學報，２００２，２４（５）：　

２２—２４．　

向水濕方向的本質變化，而潤濕性因子　大于　

編輯：賀元旦　

（上接第６８頁）　

（３）實驗條件下，等壓線分布圖基本上反映了輻　

射狀分支井井筒附近的壓力分布，可以看出輻射狀　

分支水平井改善了流體在地層中的流動狀況，由于　

分支的存在，流體不斷向分支井段匯聚，改變了流體　

在地層中的滲流，相當于增加了泄油面積，從而產能　

增加．　

（４）地層非均質性．油層厚度以及油井位置等因　

素對產能也有一定影響，但影響不大．　

參考文獻：　

［１］程林松，李春蘭，朗兆新，等．分支水平井產能的研究　

［Ｊ］．石油學報，１９９５，１６（２）：４９—５５．　

［２］王衛紅，蘇彥春．分支水平井產能的計算［Ｊ］．石油學　

報，１９９８，１９（３）：８９．９２．　

［３］高海紅，程林松，曲占慶．壓裂水平井裂縫參數優化研　

究［Ｊ］．西安石油大學學報，２００６，２１（２）：２９．３２．　

［４］徐挺．相似理論與模型試驗［Ｍ］．北京：中國農業機械　

出版社，１９８２．　

［５］曲德斌．水平井開發理論物理模型研究［Ｊ］．大慶石油　

地質與開發，１９９３，１２（４）：２７．３１．　

［６］馮躍平，潘英德．電模擬平面徑向流理論在實際運用中　

的幾個問題的探討［Ｊ］．西南石油學院學報，１９９０，１２　

（４）：４９．５８．　

［７］蔣廷學．多分支水平井穩態產能研究［Ｊ］．石油學報，　

２０００，７（３）：１４—１７．　

編輯：賀元旦