CN102393351A - 油藏条件下岩石润湿性测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油藏条件下岩心润湿性测量方法及实现该方法的装置，装置包括高压容器部分和观察部分，高压容器部分设置有容器筒，其上端封闭并设置测量管接口连通容器内空间，下端为敞开口，设有端盖实现密封；端盖上装有供向容器内注入待测流体及调整压力的阀门；观察部分包括测量管，安装在容器筒测量管接口上；测量时，岩心饱和第一流体，置于高压容器内；注入第二流体，充满高压容器及测量管，并控制容器内温度压力；第一、第二流体分别为水、油；分别测量岩心的自吸水排油量、水驱排油量、自吸油排水量和油驱排水量，计算岩心润湿性。本发明的测量方法和装置以自吸吸入方法原理为基础，理论依据充分，满足了油藏高温高压条件，且易于操作。

Description

油藏条件下岩石润湿性测量方法及装置

技术领域

本发明属于石油物理性质测量技术领域，具体是关于一种油藏条件下岩石润湿性测量方法，以及用于实现该方法的装置。

背景技术

岩石润湿性测量是石油物理性质测量的基础实验，测量方法较多，其中自吸吸入方法是一种定量分析方法，在精细实验及研究中最为常用。自吸吸入方法采用普通润湿性测量仪(见图1)，其主要是一玻璃容器4，细端具有计量刻度41，测量时岩心20置于玻璃容器4内。受材料性能限制，该测量仪只能在常压下测量岩心在液体中的润湿性，不能模拟油藏温度与压力条件。

随着研究的深入，高温高压条件下的水相、油相都将对岩心润湿性产生影响；特别是当油相中含有不同含量的轻质组分(常温常压为气态)时，岩心润湿性变化程度更为复杂。如何定量分析岩心润湿性在高温高压条件下的影响程度日益受到研究人员的关注。由于自吸吸入方法在分析上的优势，其仍将是油藏条件下岩石润湿性的重要研究方法，但是针对油藏高温高压环境，现有仪器不具备高温高压测试条件，制约了研究的深入发展。

发明内容

本发明的主要目的在于以自吸吸入方法原理为基础，提供一种油藏条件下岩石润湿性测量方法，满足油藏高温高压条件下测量岩石润湿性，具有常规测量方法的测量分析精度，且易于操作、实施。

本发明的另一目的在于提供了用于实现油藏条件下岩石润湿性测量方法的装置。

一方面，本发明提供了一种油藏条件下岩石润湿性测量方法，该方法包括：

采用油藏条件下岩心润湿性测量装置，该装置包括高压容器部分和观察部分，其中：所述高压容器部分设置有容器筒，容器筒上端封闭并设置一测量管接口连通容器内空间；容器筒下端为敞开口设计，并设有一端盖扣在该容器筒下端实现密封；且该端盖上装有供向容器内注入待测流体及调整压力的阀门；所述观察部分包括测量管，通过所述测量管接口安装在容器筒上；

将岩心饱和第一流体，置于测量装置的高压容器内，密封高压容器；

向高压容器内注入第二流体，使第二流体充满高压容器及测量管，并控制高压容器内达到待测温度和压力；

根据自吸吸入法，定时测量岩心自吸第二流体排出第一流体的量；

采用第二流体进行驱替，测量驱替时岩心排出第一流体的量；

其中，所述第一流体为水，所述第二流体为油；或者，所述第一流体为油，所述第二流体为水；分别测量岩心的自吸水排油量、水驱排油量、自吸油排水量和油驱排水量，从而计算岩心润湿性。

根据本发明的具体实施方案，本发明的油藏条件下岩心润湿性测量方法中，是按照以下式(1)、式(2)计算水润湿指数W_w和油润湿指数W_o，按照式(3)计算相对润湿指数W：

$W_w=\frac{V_{\mathrm{od}}}{V_{\mathrm{od}}+V_{\mathrm{ot}}}---\left(1\right)$

$W_o=\frac{V_{\mathrm{wd}}}{V_{\mathrm{wd}}+V_{\mathrm{wt}}}---\left(2\right)$

$W=\frac{W_w}{W_o}---\left(3\right)$

式中：W——相对润湿指数；W_w——水润湿指数；w_o——油润湿指数；V_od——自吸水排油量，mL；V_wd——自吸油排水量，mL；V_ot——水驱排油量，mL；V_wt——油驱排水量，mL；

相对润湿指数W小于1，岩心亲油；相对润湿指数W大于1，岩心亲水；相对润湿指数W等于1，岩心中等润湿。

根据本发明的具体实施方案，本发明的油藏条件下岩心润湿性测量方法中，所述油藏条件下岩心润湿性测量装置中：

所述观察部分包括测量管、上端盖、下端盖和压帽；其中：

所述测量管包括套设的外筒和玻璃管，外筒为中部开有通透槽；玻璃管外侧标定有体积刻度；外筒和玻璃管之间存在环空，环空内为灌注的透明强力胶；

所述上端盖、下端盖分别设置在测量管上、下端，密封外筒和玻璃管之间环空的上、下端；

所述压帽设置在玻璃管上端，密封玻璃管上端口。

更具体地，所述油藏条件下岩心润湿性测量装置中：

端盖与容器筒采用丝扣连接并通过O型圈实现密封；所述测量管与测量管接口采用锥形丝扣连接；所述上端盖、下端盖与测量管之间均采用丝扣连接并通过O型圈实现密封；所述压帽与玻璃管上端口之间采用丝扣连接实现密封；

密封后，整体承压40MPa以上。

根据本发明的具体实施方案，本发明的油藏条件下岩心润湿性测量方法中，所述油藏条件下岩心润湿性测量装置中的高压容器内还可进一步设置有油藏条件下具有释放功能的岩心夹持装置，该岩心夹持装置包括筒体部分、单向通孔钢柱以及密封组件；其中：

所述筒体部分包括底部开口的钢质外筒以及胶筒；外筒套设在胶筒外，胶筒内部提供容置岩心的空间；外筒及胶筒顶部设置有贯通的流体进出孔；外筒与胶筒筒壁之间存在环空，该环空是提供围压的空间，且外筒壁上设置有供流体进出所述环空的围压孔；

所述单向通孔钢柱为上部能伸入胶筒内部空间的柱体，该单向通孔钢柱顶部为放置岩心的平台，单向通孔钢柱下部设置在胶筒内部空间外；

所述胶筒为在围压作用下能紧密包裹其内部容置的岩心及岩心下方的单向通孔钢柱而不致使岩心及单向通孔钢柱下落的弹性胶筒；

并且，所述单向通孔钢柱中设置有供流体贯穿钢柱而与钢柱顶部放置的岩心接触的单向通孔结构；所述筒体部分与伸入胶筒内部空间的单向通孔钢柱之间设置密封组件；在围压作用下，形成供流体经单向通孔钢柱的单向通孔与单向通孔钢柱顶部放置的岩心接触、后渗流经岩心、并从外筒及胶筒顶部设置的流体进出孔流出的流体通道；

所述外筒及胶筒顶部设置的流体进出孔连接有将流体引出高压容器外的流体引出管；

所述单向通孔钢柱的单向通孔连接有将流体从高压容器外引入该单向通孔的流体引入管；

该岩心夹持装置安装在高压容器内，岩心夹持装置下部悬空，存在单向通孔钢柱及其上端放置的岩心下行而完全从胶筒中释放出的空间距离。

更具体地，所述具有释放功能的岩心夹持装置中：

所述岩心夹持装置的密封组件包括胶筒端密封组件、钢柱密封组件以及外端盖；其中：

所述外筒下端设有外螺纹；

所述胶筒端密封组件包括胶筒密封卡环以及内端盖；胶筒密封卡环将胶筒端口固定，并设有O型圈和环状垫片，借助O型圈和环状垫片的作用与外筒内壁紧密结合；内端盖具有内、外螺纹，内端盖的内螺纹与外筒下端的外螺纹螺接，实现胶筒和外筒间的密封；

所述钢柱密封组件包括环状柱塞，其上、下部均设置有O型圈，环状柱塞在其下部O型圈的配合下在外端盖内部有一段行程(行程大小可根据需要定量设计)，底部与外筒及胶筒的环空连通，在围压的作用下，环状柱塞配合上部的O型圈密封单向通孔钢柱外壁，将钢柱固定；

所述外端盖设置内螺纹，与所述内端盖外螺纹螺接；外端盖内部设有环状槽；外端盖外壁一侧设有用以提供环状柱塞的驱动动力的环状槽连接的通道，保证环状柱塞的有效行程；外端盖底部中心设置供单向通孔钢柱通过的通孔；外端盖底部端面设有一卡槽，卡槽内设置一个用于当岩心顶部下行至外端盖下方瞬间而通过作用力将岩心推向高压容器的中部的弹片；

所述单向通孔钢柱设置有基体、盖体、O型圈、限流体和密封塞；其中：基体内部设有通孔，通孔顶部有与密封塞配合的空间；基体上部设有外螺纹与盖体连接；盖体内设有内螺纹与基体连接，中部设有通孔；O型圈位于限流体和盖体间，密封隔断盖体和基体内部通孔内的流体；限流体内壁上设有细孔，在顶端与盖体的中部通孔形成通路；内部是容纳密封塞的空间，设有与密封塞配合的小锥体；密封塞具有单向阀结构，当流体方向由下向上时，密封塞向上不再密封，流体由限流体壁上的细孔进入盖体通孔；当流体方向由上向下时，密封塞向下与O型圈形成密封，阻止盖体内流体进入基体内。

在利用该包括了岩心夹持装置的测量装置测量油藏条件下岩心润湿性时，该方法包括：

将岩心饱和第一流体，置于具有释放功能的岩心夹持装置内，放入单向通孔钢柱，将岩心夹持装置固定于高压容器内，夹持装置下部悬空，存在单向通孔钢柱及其上端放置的岩心下行而完全从胶筒中释放出的空间距离；利用驱替泵将夹持装置加围压至将岩心及通孔钢柱密封、固定；密封高压容器；控制测试装置内温度为测定温度；

向夹持装置岩心内驱入第一流体，同时向高压容器内注入第二流体，其中控制夹持装置内压力大于夹持装置外的高压容器内压力；

当高压容器内压力达到工作压力时，停止注入流体，并关闭夹持装置顶部的流体出口；

岩心静置2小时以上，夹持装置缓慢卸压，当夹持装置内压力低于夹持装置外的高压容器内压力后，第二流体缓慢进入夹持装置内，岩心及钢柱缓慢下滑，并使弹片弯曲；当岩心脱出夹持装置的下表面时，弹片的弹力释放，将岩心推向高压容器中部；

根据自吸吸入法，定时测量岩心自吸第二流体排出第一流体的量；

采用第二流体进行驱替，测量驱替时岩心排出第一流体的量；

其中，所述第一流体为水，所述第二流体为油；或者，所述第一流体为油，所述第二流体为水；分别测量岩心的自吸水排油量、水驱排油量、自吸油排水量和油驱排水量，从而计算岩心润湿性。

另一方面，本发明还提供了用于实现本发明所述油藏条件下岩心润湿性测量方法的装置，该装置包括高压容器部分和观察部分，其中：

所述高压容器部分设置有容器筒，容器筒上端封闭并设置一测量管接口连通容器内空间；容器筒下端为敞开口设计，并设有一端盖扣在该容器筒下端实现密封；且该端盖上装有供向容器内注入待测流体及调整压力的阀门；

所述观察部分包括测量管，通过所述测量管接口安装在容器筒上。

根据本发明的具体实施方案，所述实现本发明所述油藏条件下岩心润湿性测量方法的装置的具体结构参见前面所述。

根据本发明的具体实施方案，本发明的测量装置的高压容器内还进一步设置有油藏条件下具有释放功能的岩心夹持装置，关于该具有释放功能的岩心夹持装置的具体结构可参见前面所述。

根据本发明的具体实施方案，所述实现本发明所述油藏条件下岩心润湿性测量方法的装置还进一步包括：容置驱替流体的容器，将驱替流体泵入高压容器内的驱替泵以及用于回收驱替流体的回收容器。并可根据实际情况设置必要的管路、阀门等设备组件。

综上所述，本发明提供了一种能在油藏条件下测量岩心润湿性的方法以及用于实现该方法的装置。与常规润湿性测量技术比较，本发明的油藏温度压力条件下岩心润湿性测量方法及装置具有以下有益效果：

1.测量方法仍以自吸吸入方法原理为基础，测量分析的理论依据充分，具有常规测量方法的测量分析精度；

2.测量方法满足了油藏高温高压条件，解决了不卸压转移岩心的难题；

3.测试方法中涉及的部件装置易于操作，方法简单易于实施。

附图说明

图1为现有技术中的普通润湿性测量仪结构示意图。

图2为本发明的油藏条件下岩心润湿性测量装置的结构示意图。

图3为本发明的测试岩心润湿性所用实验装置中的高压容器结构示意图。

图4为本发明的测试岩心润湿性所用实验装置中的观察部分结构示意图。

图5A、图5B分别为本发明的测试岩心润湿性所用实验装置中的观察部分的外筒、玻璃管的结构示意图；图5C为套设的外筒和玻璃管的俯视结构示意图。

图6A、图6B、图6C为本发明的测试岩心润湿性所用实验装置中的观察部分的上端盖、下端盖、压帽的结构示意图。

图7为本发明的测试岩心润湿性所用实验装置中的油藏条件下具有释放功能的岩心夹持装置的结构示意图。

图8为本发明的油藏条件下具有释放功能的岩心夹持装置的筒体部分组件结构及岩心结构的示意图。

图9为本发明的油藏条件下具有释放功能的岩心夹持装置的单向通孔钢柱的结构示意图。

图10为本发明的油藏条件下具有释放功能的岩心夹持装置的单向通孔钢柱的基体的结构示意图。

图11为本发明的油藏条件下具有释放功能的岩心夹持装置的单向通孔钢柱的盖体和垫片的结构示意图。

图12A为本发明的油藏条件下具有释放功能的岩心夹持装置的单向通孔钢柱的限流体和密封塞以及O型圈的结构示意图；图12B为所述单向通孔钢柱的限流体的仰视结构示意图；图12C为所述单向通孔钢柱的限流体的俯视结构示意图。

图13为本发明的油藏条件下具有释放功能的岩心夹持装置的胶筒密封组件的结构示意图。

图14A为本发明的油藏条件下具有释放功能的岩心夹持装置的单向通孔钢柱密封组件的结构示意图；图14B为单向通孔钢柱密封组件中环状柱塞的俯视结构示意图。

图15A为本发明的油藏条件下具有释放功能的岩心夹持装置的外端盖的主视结构示意图；图15B为外端盖的俯视结构示意图；图15C为外端盖上设置的弹片的结构示意图。

图16为本发明的油藏条件下具有释放功能的岩心夹持装置的单向通孔钢柱底端所连接的连接管的结构示意图。

图17为设置有本发明的油藏条件下具有释放功能的岩心夹持装置的岩心润湿性测量装置的结构示意图。

图18为本发明的测试岩石润湿性的实验装置流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例详细说明本发明技术方案的实施和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。

1.方法原理

本发明的方法是依据以下原理进行的：

岩石润湿性自吸吸入方法，考虑了油、水、岩石三者之间选择润湿的特性。油水与孔隙介质接触时，由于界面能的差异，一种流体较另一种流体更容易润湿岩石表面，并自发从油层岩石孔隙表面将另一种流体排开，当孔隙介质充满油后(水相呈束缚状态)，水能自动替代油时(简称自动吸水)，当孔隙介质充满水后(油相呈残余状态)，油能自动替代水时(简称自动吸油)，根据吸水排油或吸油排水的处理量的多少，可定量的判断油层岩石的润湿性。润湿性计算和评定方法采用水润湿指数、油润湿指数和相对润湿指数表述。通过测定岩石的自吸水排油量、水驱排油量、自吸油排水量和油驱排水量。分别用式(1)、式(2)计算水润湿指数和油润湿指数，再用式(3)计算相对润湿指数。公式如下：

$W_w=\frac{V_{\mathrm{od}}}{V_{\mathrm{od}}+V_{\mathrm{ot}}}---\left(1\right)$

$W_o=\frac{V_{\mathrm{wd}}}{V_{\mathrm{wd}}+V_{\mathrm{wt}}}---\left(2\right)$

$W=\frac{W_w}{W_o}---\left(3\right)$

式中：

W——相对润湿指数；

W_w——水润湿指数；

W_o——油润湿指数；

V_od——自吸水排油量，mL；

V_wd——自吸油排水量，mL；

V_ot——水驱排油量，mL；

V_wt——油驱排水量，mL；

根据相对润湿指数的概念，定义：相对润湿指数W小于1，岩心亲油；相对润湿指数W大于1，岩心亲水；相对润湿指数W等于1，岩心中等润湿。

2.测试仪器及工作原理

(1)仪器结构

请参见图2所示，本发明提供的油藏条件下岩心润湿性测量装置30按照自吸吸入方法测试原理制成，其主要包括高压容器部分和观察部分；其中：

所述高压容器部分具体结构可结合参见图3，其设置有上部呈圆台状的容器筒301，容器筒301上端封闭并设置一测量管接口3011连通容器内空间；容器筒下端为敞开口设计，并设有一端盖302扣在该容器筒下端，丝扣连接并通过O型圈实现密封；且该端盖302上装有供向容器内注入待测流体及调整压力的阀门3021；

所述观察部分具体结构可结合参见图4，主要是包括测量管303，通过所述测量管接口3011安装在容器筒上，锥形丝扣连接；观察部分还设置有上端盖304、下端盖305和压帽306。观察部分的各组件结构请参见图5A、图5B、图5C和图6A、图6B、图6C，其中：

所述测量管303包括套设的外筒3031和玻璃管3032，外筒3031为钢质金属筒，中部开有1cm宽度通透槽30311(主要是作为观察窗)(见图5A)；玻璃管3032为石英玻璃管，外侧标定有体积刻度，最小刻度为0.02ml(见图5B)；外筒3031和玻璃管3032之间存在环空30312，环空内为灌注的透明强力胶(见图5C)；

所述上端盖304(见图6A)、下端盖305(见图6B)均为圆形，分别设置在测量管上、下端，丝扣连接并通过O型圈密封外筒和玻璃管之间环空的上、下端；下端盖下部设置用于连接高压容器筒顶端测量管接口的连接部；

所述压帽306(见图6C)为圆形，设置在玻璃管上端，丝扣连接密封玻璃管上端口。

该油藏条件下岩心润湿性测量装置连接密封后，整体承压可达40MPa以上。

本发明的油藏条件下岩心润湿性测量装置的高压容器内还设置有油藏条件下具有释放功能的岩心夹持装置10，其结构请参见图7所示，该装置主要包括：筒体部分、单向通孔钢柱104以及密封组件；所述密封组件包括胶筒端密封组件、钢柱密封组件以及外端盖107；其中：

①.筒体部分。所述筒体部分包括底部开口的钢质外筒101以及具有弹性的胶筒102；外筒101套设在胶筒102外，胶筒102与外筒101顶部紧密接触，不存在空间，胶筒102内部提供容置岩心20的空间；外筒101及胶筒102顶部设置有贯通的流体进出孔，与接口管103连接，可与润湿性测量装置的外面管路连接；外筒101与胶筒102筒壁之间存在环空，该环空是提供围压的空间，且外筒101壁上设置有供流体进出所述环空的围压孔1011，连接一围压管1017，用于向环空内注入流体以提供围压；外筒101下端有外螺纹；所述胶筒102内部顶端还设置有具有孔隙结构的垫片1021，厚1mm，与胶筒102上端紧密接触，该垫片1021用于置于岩心20顶部，孔隙结构使岩心20顶部端面的渗流保持与内部状态一致；关于外筒101、胶筒102、垫片1021、岩心20的结构可同时参见图8。

在围压作用下，胶筒102紧密包裹岩心20和岩心下方的单向通孔钢柱的部分柱体(关于单向通孔钢柱的具体结构参见后述)，保证实验注入流体在岩心20内部渗流。

②.单向通孔钢柱。如图7所示，单向通孔钢柱104为上部能伸入胶筒102内部空间的柱体，该单向通孔钢柱104顶部为放置岩心20的平台，单向通孔钢柱104下部设置在胶筒102内部空间外。该单向通孔钢柱104主要包括基体1041、盖体1042、O型圈1043、限流体1044和密封塞1045，组合图见图9。基体1041内部有通孔，通孔顶部有与密封塞1045配合的空间；基体上部设有外螺纹(用于与盖体连接)，见图10。在所述单向通孔钢柱104顶端与岩心20之间还进一步设置具有亲油疏水性质的垫片1046(参见图11)，该垫片1046固定在盖体1042上端，呈孔隙结构，孔隙直径平均在1～10μm范围内。盖体1042内有内螺纹与基体连接，中部有通孔(参见图11)。O型圈1043位于限流体1044和盖体1042间，对盖体1042和基体1041的通孔内的流体起密封隔断作用。限流体1044内壁上有细孔，在顶端与盖体1042的中部通孔形成通路；内部是容纳密封塞1045的空间，还设有与密封塞1045配合的小锥体，保证密封塞1045上下运动时保持平稳、密封作用良好。密封塞1045具有单向阀的作用，当流体方向由下向上时，密封塞1045向上不再密封，流体由限流体1044壁上的细孔进入盖体；当流体方向由上向下时，密封塞1045向下与O型圈1043形成密封，阻止盖体1042内流体进入基体1041内；见图12A、图12B、图12C。

③.胶筒端密封组件。所述胶筒端密封组件包括胶筒密封卡环105以及内端盖106，还设有O型圈1051和环状垫片1052，见图13；胶筒密封卡环105将胶筒102下端口固定，借助O型圈1051和环状垫片1052的作用与外筒101内壁紧密结合；内端盖106具有内、外螺纹，内螺纹与外筒101连接，保证胶筒和外筒间的密封，内端盖106外螺纹与外端盖107连接。

④.钢柱密封组件。所述钢柱密封组件包括环状柱塞108，其上、下部均设置有O型圈，见图14A、图14B；环状柱塞108在其下部O型圈的配合下在外端盖107内部有一定量的行程，底部与外筒101及胶筒102的环空连通，在围压的作用下，环状柱塞配合上部的O型圈密封单向通孔钢柱104外壁，将钢柱104固定，使外部高压流体无法沿钢柱104外壁进入岩心20。

⑤.外端盖。外端盖107结构见图15A、图15B、图15C；外端盖107设置有一弹片1071；外端盖107设有内螺纹与内端盖106连接，内部有环状槽，外壁一侧有环状槽连接的通道，用以提供环状柱塞108的驱动动力，保证环状柱塞108的有效行程；底部中心有通孔允许钢柱104通过；底部端面有一卡槽，用于固定弹片1071，弹片为0.02mm厚钢片，当岩心20顶部下行至外端盖107下方瞬间，弹片1071作用力将岩心20推向润湿性测量装置的中部。

另，请结合参见图7、图18所示，围压管1017将外筒-胶筒间的环空与外端盖的环状槽连通，通过三通连接到测量装置高压容器外的驱替泵C上。驱替泵C的注入流体进入外筒-胶筒间的环空及外端盖的环状槽，使围压等值作用在环空及环状柱塞108上，达到密封岩心的效果。

此外，本实施例的具有释放功能的岩心夹持装置还包括有连接管109。如图16所示，该连接管由高压软管1091和高压钢管1092构成，高压软管1091顶部与单向通孔钢柱104底部连接，软管承压4MPa以上。高压钢管1092与软管连接，并由润湿性测量装置的底部端盖穿出，外密封连接。

该岩心夹持装置10安装在高压容器内，岩心夹持装置10下部悬空，存在单向通孔钢柱104及其上端放置的岩心20下行而完全从胶筒中释放出的空间距离，参见图17。本发明的具有释放功能的岩心夹持装置能达到围压50MPa，岩心驱替压力40MPa的性能；装置体积小巧，最大外径40mm，有效长度(外筒101顶端至外端盖107下端)110mm，岩心最大长度为80mm。

本发明的油藏条件下岩心润湿性测量装置还包括：容置驱替流体的容器1、2、3，将驱替流体泵入高压容器内的驱替泵A、B、C以及用于回收驱替流体的回收容器5，参见图18。

(2)工作过程

本发明在进行岩心润湿性测量时，测量方法可分为两类，一是岩心样品及饱和流体初始压力为常压，测量条件为高温高压；二是岩心样品及饱和流体初始压力和测量条件均为高温高压。下面分述两类的测量工作过程：

第一种情况：以水相作为润湿剂，岩心饱和煤油，测量油藏条件下岩石润湿性情况为例，主要步骤如下：

①准备工作，测量工作开始前，测量岩心饱和度、饱和煤油体积等参数。

②将岩心20放入容器筒301内，连接测量管303，上好端盖302，(岩心样品可用普通的加持器固定，置于端盖上，)测量流程如图18所示，不需要配装具有释放功能的岩心夹持装置、驱替泵B、C和回压阀，测量流程得到简化。

③利用驱替泵A由端盖302下方阀门3021注入待测水相，由测量管303上端排出；当水相呈连续流出时，停止注入，并上好测量管303上端压帽306；此时容器筒301及测量管303内充满水。

④将测量仪整体置于恒温箱内，升温并稳定在油藏温度；逐渐注入水升压至油藏压力后进入观察测量阶段。

⑤根据自吸吸入方法，定时测量排出油量(受岩石润湿性及浮力影响，岩心内的油不断被周围的水相排出，并在测量管303内聚集，容器筒301上部呈圆台状是为了防止油滴粘附)。

⑥到达设计时间后，测量自吸水排油量。

⑦驱替过程及测量参数参见相关实验(SY-T 5153-1999油藏岩石润湿性测定)，不再赘述。由公式(3)计算该岩心的相对润湿指数，判断润湿性。

第二种情况：以水相作为润湿剂，岩心需饱和含有溶解气原油，50℃时泡点压力12MPa。测量50℃、压力20MPa条件下岩石润湿性测量情况为例，主要步骤如下：

①待测岩心的准备工作；测量基本物性参数。

②在实验台上，将干岩心放入具有释放功能的岩心夹持装置(以下简称“夹持装置”)内，放入单向通孔钢柱，放入O型圈，外端盖与内端盖连接；高压软管端与钢柱连接。

③将润湿性测量装置倒置，将夹持装置倒置并将接口管插入接口，外密封；围压管连通测量装置外的驱替泵C，以向夹持装置外筒和胶筒之间的环空注入流体提供围压，驱替泵C加围压至2MPa暂停，此时胶筒和环状柱塞已将岩心及通孔钢柱密封、固定。将高压钢管由测量装置的端盖中心孔中穿出，拧紧端盖，并外密封高压钢管。

④将润湿性测量装置正置，按照图18所示流程连接；测试装置整体置于恒温箱内，恒温50℃。

⑤先由驱替泵A向夹持装置内驱入脱气原油，同时向测量装置内驱入水。夹持装置与回压阀11形成通路，回压阀设置为20MPa；驱替泵A工作过程中，驱替泵C的工作压力始终大于驱替泵A的驱替压力2MPa。当驱替泵A压力达到20MPa时，停止注入并关闭测量装置水相入口。将装原油的中间容器改更换为50℃时泡点压力12MPa的含溶解气原油，继续驱替，当驱替体积超过5PV后，停止，并关闭盛装原油的容器出口。关闭夹持装置的上部接口管。

⑥岩心静置10小时以上。驱替泵C缓慢卸压，当压力低于20MPa后，水慢慢进入夹持装置内，岩心及钢柱缓慢下滑，并使弹片弯曲。短暂开启钢管外部阀门，使钢柱内的压力略有降低。当岩心脱出夹持装置的下表面时，弹片的弹力释放，将岩心推向测试装置中部。同时单向通孔钢柱内的密封塞形成密封。钢柱顶部孔隙垫片内的油相流体所受界面张力大于浮力，故仍包含在孔隙内。

⑦根据自吸吸入方法，定时测量自吸水排油量(受岩石润湿性及浮力影响，岩心内的油不断被周围的水相排出，并在测量管内聚集，容器筒上部呈圆台状是为了防止油滴粘附)。

⑧驱替过程及测量参数也参见相关实验(SY-T 5153-1999油藏岩石润湿性测定)，不再赘述。由公式(3)计算该岩心的相对润湿指数，判断润湿性。

测量完成后两种情况均要求缓慢卸压，原因是测量管钢体、强力胶和玻璃管材质对压力传导存在差异。

实施例1：

岩心样品及饱和流体初始压力为常压，测量5MPa、50℃油藏条件下的岩石润湿性，测量步骤简述如下：

①油驱：

a.将处理好的岩心样品装入测试用油的普通夹持器(现有技术常用于固定岩心样品的夹持器即可)中，恒温至50℃2小时；

b.用测试油驱替至束缚水状态。

②自吸水排油：

a.取出岩心样品，除去表面浮油，将岩心迅速放入图2所示测量装置的容器筒301内。连接测量管303，上好端盖302，并将装置正置(此实验过程中该装置也可称为吸水仪)放入恒温50℃的恒温箱内；

b.由端盖302下方阀门3021注入待测水相，由测量管303上端排出；当水相呈连续流出时，停止注入，并上好测量管303上端压帽306；此时容器筒301及测量管303内充满水；

c.逐渐注入水升压至5MPa，满足油藏条件；

d.进行自吸水排油实验，受岩石润湿性及浮力影响，岩心内的油不断被周围的水相排出，并在测量管内聚集，容器筒301上部呈圆台状是为了防止油滴粘附。当吸水排油量基本不变时，记录自吸水排油量V_od 0.32mL。

③水驱：

a.从吸水仪中取出岩心样品，装入充满实验用水的普通夹持器中，保持围压5MPa，恒温50℃状态；

b.水驱至残余油状态，记录水驱排油量V_ot 4.46mL。

④自吸油排水

a.取出岩心样品，除去表面浮水，将岩心迅速放入图2所示测量装置的容器筒301内。连接测量管303，上好端盖302；

b.由端盖302下方阀门3021注入实验用油，由测量管303上端排出；当油相呈连续流出时，停止注入，并上好测量管303上端压帽306；此时容器筒301及测量管306内充满油；并将装置倒置(此实验过程中该装置也可称为吸油仪)放入恒温50℃的恒温箱内；

c.逐渐注入油升压至5MPa，满足油藏条件；

d.进行自吸油排水实验，当吸油排水量基本不变时，记录自吸油排水量V_wd 0.24mL。

⑤二次油驱

a.从吸油仪中取出岩心样品，装入充满实验用油的普通夹持器中，保持围压5MPa，恒温50℃状态；

b.油驱结束后，记录油驱排水量V_wt 4.16mL。

⑥公式(1)、(2)和(3)，可计算该岩心的相对润湿指数I＝1.23；

由标准I＞1为亲水岩心，可知岩心在5MPa、50℃的油藏条件下的润湿性为亲水。

实施例2：

岩心样品始终处于油藏条件，油样为含溶解气的原油，50℃时泡点压力12MPa。以50℃、压力20MPa为例，简述岩石润湿性测量步骤：

①油驱：

a.将处理好的岩心样品装入充满脱气原油的普通夹持器中，恒温至50℃2小时；

b.用脱气原油驱替至束缚水状态。

②自吸水排油：

a.取出岩心样品，除去表面浮油，并迅速装入具有释放功能的岩心夹持装置10(以下简称“夹持装置”)内，放入单向通孔钢柱，放入O型圈，外端盖与内端盖连接；高压软管端与钢柱连接；

b.将润湿性测量装置倒置，将夹持装置倒置并将接口管插入接口，外密封；围压管与测量装置外驱替泵C接通；驱替泵C加围压至2MPa暂停，此时胶筒和环状柱塞已将岩心及通孔钢柱密封、固定。将高压钢管由测量装置的下端盖中心孔中穿出，拧紧下端盖，并外密封高压钢管；

c.将润湿性测量装置正置(此实验过程中该装置也可称为吸水仪)，按照图18所示流程连接；测试装置整体置于恒温箱内，恒温50℃2小时；

d.先由驱替泵A向夹持装置内驱入脱气原油，同时向测量装置内驱入水。夹持装置与回压阀形成通路，回压阀设置为20MPa；驱替泵A工作过程中，驱替泵C的工作压力始终大于驱替泵A的驱替压力2MPa。当驱替泵A压力达到20MPa时，停止注入并关闭测量装置水相入口。将装脱气原油的中间容器改更换为50℃时泡点压力12MPa的含溶解气原油，继续驱替，当驱替体积超过5PV后，认为达到束缚水状态，停止驱替，并关闭盛装原油的容器出口。关闭夹持装置的上部接口管；

e.岩心静置2小时以上。驱替泵C缓慢卸压，当压力低于20MPa后，水慢慢进入夹持装置内，岩心及钢柱缓慢下滑，并使弹片弯曲。短暂开启钢管外部阀门，使钢柱内的压力略有降低。当岩心脱出夹持装置的下表面时，弹片的弹力释放，将岩心推向测试装置容器筒中部。同时单向通孔钢柱内的密封塞形成密封。钢柱顶部孔隙垫片内的油相流体所受界面张力大于浮力，故仍包含在孔隙内；

f.进行自吸水排油实验，受岩石润湿性及浮力影响，岩心内的油不断被周围的水相排出，并在测量管内聚集，容器筒上部呈圆台状是为了防止油滴粘附。当吸水排油量基本不变时，记录自吸水排油量V_od 0.36mL。

③水驱：

a.从测量装置(吸水仪)中取出岩心样品(此时岩心内原油脱气)，装入充满驱替流程的夹持器中，保持围压22MPa，恒温50℃状态；

b.继续饱和含气原油，饱和完毕后，水驱至残余油状态，总排油量V_toil 4.78mL(油藏条件)，则水驱排油量V_ot＝V_toil-V_od为4.42mL(两次饱和过程中，岩心内含气原油量的饱和量存在差异，该差异可通过多次驱替实验消除)。

④自吸油排水

a.取出岩心样品，除去表面浮水，并迅速装入夹持装置内，并倒置，成为“吸油仪”。

b.操作步骤与“②自吸水排油：”过程同理；首先在油藏条件下水驱，驱替至残余油状态后，释放岩心；

c.进行自吸油排水实验，当吸油排水量基本不变时，记录自吸油排水量V_wd 0.26mL。

⑤二次油驱

a.从吸油仪中取出岩心样品(此时岩心内原油脱气)，装入充满驱替流程的夹持器中，保持围压22MPa，恒温50℃状态；

b.继续饱和实验用水，用含气原油驱至束缚水状态，总排水量V_twater4.48mL(油藏条件)，则油驱排水量V_wt＝V_twater-V_wd为4.22mL。

⑥公式(1)、(2)和(3)，可计算该油藏条件下，岩心的相对润湿指数I＝1.30；

由标准I＞1为亲水岩心，可知岩心在20MPa、50℃的油藏条件下的润湿性为亲水。

说明：油藏条件下的润湿性测量，充分考虑了高温高压条件对岩石润湿性的影响，原油保持了地层原油的特性，溶解气组分对润湿性的影响得以体现。

Claims (10)

1.一种油藏条件下岩心润湿性测量方法，该方法包括步骤：

采用油藏条件下岩心润湿性测量装置，该装置包括高压容器部分和观察部分，其中：所述高压容器部分设置有容器筒，容器筒上端封闭并设置一测量管接口连通容器内空间；容器筒下端为敞开口设计，并设有一端盖扣在该容器筒下端实现密封；且该端盖上装有供向容器内注入待测流体及调整压力的阀门；所述观察部分包括测量管，通过所述测量管接口安装在容器筒上；

将岩心饱和第一流体，置于测量装置的高压容器内，密封高压容器；

向高压容器内注入第二流体，使第二流体充满高压容器及测量管，并控制高压容器内达到待测温度和压力；

根据自吸吸入法，定时测量岩心自吸第二流体排出第一流体的量；

采用第二流体进行驱替，测量驱替时岩心排出第一流体的量；

其中，所述第一流体为水，所述第二流体为油；或者，所述第一流体为油，所述第二流体为水；分别测量岩心的自吸水排油量、水驱排油量、自吸油排水量和油驱排水量，从而计算岩心润湿性。

2.根据权利要求1所述的油藏条件下岩心润湿性测量方法，其中，是按照以下式(1)、式(2)计算水润湿指数W_w和油润湿指数W_o，按照式(3)计算相对润湿指数W：

$W_w=\frac{V_{\mathrm{od}}}{V_{\mathrm{od}}+V_{\mathrm{ot}}}---\left(1\right)$

$W_o=\frac{V_{\mathrm{wd}}}{V_{\mathrm{wd}}+V_{\mathrm{wt}}}---\left(2\right)$

$W=\frac{W_w}{W_o}---\left(3\right)$

式中：W——相对润湿指数；W_w——水润湿指数；W_o——油润湿指数；V_od——自吸水排油量，mL；V_wd——自吸油排水量，mL；V_ot——水驱排油量，mL；V_wt——油驱排水量，mL；

相对润湿指数W小于1，岩心亲油；相对润湿指数W大于1，岩心亲水；相对润湿指数W等于1，岩心中等润湿。

3.根据权利要求1所述的油藏条件下岩心润湿性测量方法，其中，所述油藏条件下岩心润湿性测量装置中：

所述观察部分包括测量管、上端盖、下端盖和压帽；其中：

所述测量管包括套设的外筒和玻璃管，外筒中部开有通透槽；玻璃管外侧标定有体积刻度；外筒和玻璃管之间存在环空，环空内为灌注的透明强力胶；

所述上端盖、下端盖分别设置在测量管上、下端，密封外筒和玻璃管之间环空的上、下端；

所述压帽设置在玻璃管上端，密封玻璃管上端口。

4.根据权利要求3所述的油藏条件下岩心润湿性测量方法，其中，所述油藏条件下岩心润湿性测量装置中：

端盖与容器筒采用丝扣连接并通过O型圈实现密封；所述测量管与测量管接口采用锥形丝扣连接；所述上端盖、下端盖与测量管之间均采用丝扣连接并通过O型圈实现密封；所述压帽与玻璃管上端口之间采用丝扣连接实现密封；

密封后，整体承压40MPa以上。

5.根据权利要求1所述的油藏条件下岩心润湿性测量方法，其中，所述油藏条件下岩心润湿性测量装置中的高压容器内还设置有油藏条件下具有释放功能的岩心夹持装置，该岩心夹持装置包括筒体部分、单向通孔钢柱以及密封组件；其中：

所述筒体部分包括底部开口的钢质外筒以及胶筒；外筒套设在胶筒外，胶筒内部提供容置岩心的空间；外筒及胶筒顶部设置有贯通的流体进出孔；外筒与胶筒筒壁之间存在环空，该环空是提供围压的空间，且外筒壁上设置有供流体进出所述环空的围压孔；

所述单向通孔钢柱为上部能伸入胶筒内部空间的柱体，该单向通孔钢柱顶部为放置岩心的平台，单向通孔钢柱下部设置在胶筒内部空间外；

所述胶筒为在围压作用下能紧密包裹其内部容置的岩心及岩心下方的单向通孔钢柱而不致使岩心及单向通孔钢柱下落的弹性胶筒；

并且，所述单向通孔钢柱中设置有供流体贯穿钢柱而与钢柱顶部放置的岩心接触的单向通孔结构；所述筒体部分与伸入胶筒内部空间的单向通孔钢柱之间设置密封组件；在围压作用下，形成供流体经单向通孔钢柱的单向通孔与单向通孔钢柱顶部放置的岩心接触后渗流经岩心、并从外筒及胶筒顶部设置的流体进出孔流出的流体通道；

所述外筒及胶筒顶部设置的流体进出孔连接有将流体引出高压容器外的流体引出管；

所述单向通孔钢柱的单向通孔连接有将流体从高压容器外引入该单向通孔的流体引入管；

该岩心夹持装置安装在高压容器内，岩心夹持装置下部悬空，存在单向通孔钢柱及其上端放置的岩心下行而完全从胶筒中释放出的空间距离。

6.根据权利要求5所述的油藏条件下岩心润湿性测量方法，其中，所述具有释放功能的岩心夹持装置中：

所述岩心夹持装置的密封组件包括胶筒端密封组件、钢柱密封组件以及外端盖；其中：

所述外筒下端设有外螺纹；

所述胶筒端密封组件包括胶筒密封卡环以及内端盖；胶筒密封卡环将胶筒端口固定，并设有O型圈和环状垫片，借助O型圈和环状垫片的作用与外筒内壁紧密结合；内端盖具有内、外螺纹，内端盖的内螺纹与外筒下端的外螺纹螺接，实现胶筒和外筒间的密封；

所述钢柱密封组件包括环状柱塞，其上、下部均设置有O型圈，环状柱塞在其下部O型圈的配合下在外端盖内部有一段行程，底部与外筒及胶筒的环空连通，在围压的作用下，环状柱塞配合上部的O型圈密封单向通孔钢柱外壁，将钢柱固定；

所述外端盖设置内螺纹，与所述内端盖外螺纹螺接；外端盖内部设有环状槽；外端盖外壁一侧设有用以提供环状柱塞的驱动动力的环状槽连接的通道，保证环状柱塞的有效行程；外端盖底部中心设置供单向通孔钢柱通过的通孔；外端盖底部端面设有一卡槽，卡槽内设置一个用于当岩心顶部下行至外端盖下方瞬间而通过作用力将岩心推向高压容器的中部的弹片；

所述单向通孔钢柱设置有基体、盖体、O型圈、限流体和密封塞；其中：基体内部设有通孔，通孔顶部有与密封塞配合的空间；基体上部设有外螺纹与盖体连接；盖体内设有内螺纹与基体连接，中部设有通孔；O型圈位于限流体和盖体间，密封隔断盖体和基体内部通孔内的流体；限流体内壁上设有细孔，在顶端与盖体的中部通孔形成通路；内部是容纳密封塞的空间，设有与密封塞配合的小锥体；密封塞具有单向阀结构，当流体方向由下向上时，密封塞向上不再密封，流体由限流体壁上的细孔进入盖体通孔；当流体方向由上向下时，密封塞向下与O型圈形成密封，阻止盖体内流体进入基体内；

并且，所述岩心夹持装置还设置有围压管，该围压管连通外筒与胶筒筒壁之间的环空与外端盖的环状槽。

7.根据权利要求5或6所述的油藏条件下岩心润湿性测量方法，该方法包括：

将岩心饱和第一流体，置于具有释放功能的岩心夹持装置内，放入单向通孔钢柱，将岩心夹持装置固定于高压容器内，夹持装置下部悬空，存在单向通孔钢柱及其上端放置的岩心下行而完全从胶筒中释放出的空间距离；利用驱替泵将夹持装置加围压至将岩心及通孔钢柱密封、固定；密封高压容器；控制测试装置内温度为测定温度；

向夹持装置岩心内驱入第一流体，同时向高压容器内注入第二流体，其中控制夹持装置内压力大于夹持装置外的高压容器内压力；

当高压容器内压力达到工作压力时，停止注入流体，并关闭夹持装置顶部的流体出口；

岩心静置2小时以上，夹持装置缓慢卸压，当夹持装置内压力低于夹持装置外的高压容器内压力后，第二流体缓慢进入夹持装置内，岩心及钢柱缓慢下滑，并使弹片弯曲；当岩心脱出夹持装置的下表面时，弹片的弹力释放，将岩心推向高压容器中部；

根据自吸吸入法，定时测量岩心自吸第二流体排出第一流体的量；

采用第二流体进行驱替，测量驱替时岩心排出第一流体的量；

其中，所述第一流体为水，所述第二流体为油；或者，所述第一流体为油，所述第二流体为水；分别测量岩心的自吸水排油量、水驱排油量、自吸油排水量和油驱排水量，从而计算岩心润湿性。

8.一种用于实现权利要求1～7任一项所述油藏条件下岩心润湿性测量方法的装置，该装置包括高压容器部分和观察部分，其中：

所述高压容器部分设置有容器筒，容器筒上端封闭并设置一测量管接口连通容器内空间；容器筒下端为敞开口设计，并设有一端盖扣在该容器筒下端实现密封；且该端盖上装有供向容器内注入待测流体及调整压力的阀门；

所述观察部分包括测量管，通过所述测量管接口安装在容器筒上。

9.根据权利要求8所述的装置，该装置的高压容器内还设置有油藏条件下具有释放功能的岩心夹持装置。

10.根据权利要求8或9所述的装置，该装置还包括：容置驱替流体的容器，将驱替流体泵入高压容器内的驱替泵以及用于回收驱替流体的回收容器。

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