CN105606494A - 一种测定致密油气储层岩石表面微观浸润性分布的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测定致密油气储层岩石表面微观浸润性分布的方法，包括：(1)利用AFM显微探针与不同的未处理岩石材料表面接触作用，测定探针与具有不同表面化学能的表面的吸附力，从而探究岩石微区的浸润性。将不同的岩石材料由具有不同表面化学能的试剂处理后，再进行吸附力测定。(2)利用不同AFM显微探针材料，与油相液膜接触，探测不同材料与油相液膜之间作用力的大小，从而探究不同组分与油相之间的浸润性。将显微探针用具有不同表面能的试剂处理后，再进行吸附力测定。本发明方法首次用原子力显微镜技术测定了致密油气储层岩石表面微观浸润性的分布情况，测定精确，为纳米油气的采收提供支持。
Description
■技术领域
本发明属于致密油气储层开采领域，尤其涉及一种测定致密油气储层岩石表面微观浸润性分布的方法。
■背景技术
随着现代工业社会的不断进步，全球对能源的需求量日益扩大。传统石油资源开采的中后期，产出液含水率的上升不仅影响了原油产量，也大大增加了生产成本。非常规油气，如致密气、致密油、页岩气、页岩油等，由于具有远大于常规性石油的储量而受到石油开采领域的重点关注。在非常规性油气的开采中，致密储层岩石的浸润性对油、水在岩石孔隙中的分布和流动有着重要的影响，直接制约着油、水两相的相对渗透率、毛细管力和石油采收率。然而由于岩石表面粗糙度、非均质性以及分子级别的表面渗吸作用，宏观浸润性的评价方法存在着很多局限。因此，需要寻求一种更精确测定油气藏岩石表面浸润性的方法。
原子力显微镜(AFM)作为一种利用显微探针与表面原子之间的相互作用，通过将力换算为样品表面高度，从而获得样品表面形貌信息的表面表征技术。更高的表面结构分辨能力和对样品的非破坏性，使得其在岩石的浸润性研究中也有一定应用。张嗣伟等利用AFM测量出显微探针与石英岩表面的一条力-位移曲线，分析推导出了计算粘附力的公式，并对表面分子沉积膜生长前后的粘附力进行了实验研究，结果发现这种沉积膜可以降低石英岩表面的粘附力。Siedlecki等利用AFM分析了三种蛋白质在具有不同浸润性的高密度聚乙烯表面上的吸附力作用；Mohanty等将AFM的表面吸附力测试、表面形貌测试与接触角测试相结合，表征了不同表面活性剂对云母表面浸润性改变的影响。
■发明内容
针对宏观接触角表征不能精确评价成分结构复杂的致密油气储层岩石表面浸润性的缺点和不足，本发明提供了一种测定致密油气储层岩石表面微观浸润性分布的方法，该方法能够精确测定油气储层岩石表面各相分布，通过AFM与各相对应模型的粘附力测定，确定油气储层岩石表面的浸润性分布。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种测定致密油气储层岩石表面微观浸润性分布的方法，包括：
(1)利用AFM显微探针与不同的未处理岩石材料表面接触作用，测定探针与具有不同表面化学能的表面的吸附力，从而探究岩石微区的浸润性。将不同的岩石材料由具有不同表面化学能的试剂处理后，再进行吸附力测定。
(2)利用不同AFM显微探针材料，与油相液膜接触，探测不同材料与油相液膜之间作用力的大小，从而探究不同组分与油相之间的浸润性。将显微探针用具有不同表面能的试剂处理后，再进行吸附力测定。
所述步骤(1)(2)中的显微探针材料与岩石材料可为石英、云母、蒙脱石、高岭石、蒙脱石等标准矿物，其均是复杂矿物岩石的组成成分。
所述的油相为石蜡基原油、环烷基原油、中间基原油、超低硫原油、低硫原油、高硫原油、轻质原油、中质原油、重质原油等。
所述不同表面能试剂为硫酸/过氧化氢、十七氟癸基三甲氧基硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、十二烷基硫醇、十四烷基硫醇。
本发明利用原子力显微镜测定了致密油气储层岩石表面微观浸润性的分布，将不同岩石材料的显微探针与油相液膜作用，或将显微探针与不同岩石材料表面相互作用，测定分析吸附力作用，从而得到岩石微区的浸润性分布。
■有益效果
(1)本发明方法首次用原子力显微镜技术测定了致密油气储层岩石表面微观浸润性的分布情况。
(2)本发明测定方法与接触角测定方法相比，测定精确，能够进行微观浸润性分析，为纳米油气的采收提供支持。
■具体实施方式
为了使本发明的技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
将岩心切片，薄片的厚度为1cm，将岩心用聚焦离子束或氩离子激光进行抛光。后将其置于AFM装置中，用显微探针与岩石表面接触，记录接触过程中的吸附力变化。
实施例2
将岩心切片，薄片的厚度为1cm，将岩心用聚焦离子束或氩离子激光进行抛光。后将切片置于硫酸/过氧化氢混合溶液中，90度处理1小时，对其表面进行亲水化。之后将其置于AFM装置中，用显微探针与岩石表面接触，记录接触过程中的吸附力变化。
实施例3
将岩心切片，薄片的厚度为1cm，将岩心用聚焦离子束或氩离子激光进行抛光。后将切片置于真空罐中，在罐内放置一洁净玻璃片并在其上滴加10μL十七氟癸基三甲氧基硅烷。在密闭后，抽真空8小时，进行气相沉积，对岩石表面进行疏水化处理。之后将疏水处理的岩石材料置于AFM装置中，用显微探针与岩石表面接触，记录接触过程中的吸附力变化。
实施例4
将岩石材料置于硫酸/过氧化氢混合溶液中，90度处理1小时，使其亲水化。将亲水处理后的岩石材料粘附与AFM探针上，置于装置中。将原油液体滴在洁净的硅片上，使其铺展。再将附有岩石材料的探针接触原油液面，同时记录吸附力变化。
实施例5
将岩石材料置于真空罐中，在罐内放置一洁净玻璃片并在其上滴加10μL十七氟癸基三甲氧基硅烷。在密闭后，抽真空8小时，进行气相沉积，对岩石表面进行疏水化处理。将疏水处理后的岩石材料粘附与AFM探针上，置于装置中。将原油液体滴在洁净的硅片上，使其铺展。再将附有岩石材料的探针接触原油液面，同时记录吸附力变化。
Claims (4)
1.一种测定致密油气储层岩石表面微观浸润性分布的方法，包括：
(1)利用AFM显微探针与不同的未处理岩石材料表面接触作用，测定探针与具有不同表面化学能的表面的吸附力，从而探究岩石微区的浸润性。将不同的岩石材料由具有不同表面化学能的试剂处理后，再进行吸附力测定。
(2)利用不同AFM显微探针材料，与油相液膜接触，探测不同材料与油相液膜之间作用力的大小，从而探究不同组分与油相之间的浸润性。将显微探针用具有不同表面能的试剂处理后，再进行吸附力测定。
2.根据权利要求1所述的一种测定致密油气储层岩石表面微观浸润性分布的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的岩石材料可为石英、云母、蒙脱石、高岭石、蒙脱石等标准矿物，其均是复杂矿物岩石的组成成分。
3.根据权利要求1所述的一种测定致密油气储层岩石表面微观浸润性分布的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的油相为石蜡基原油、环烷基原油、中间基原油、超低硫原油、低硫原油、高硫原油、轻质原油、中质原油、重质原油等。
4.根据权利要求1所述的一种测定致密油气储层岩石表面微观浸润性分布的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的不同表面能试剂为硫酸/双氧水、十七氟癸基三甲氧基硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、十二烷基硫醇、十四烷基硫醇。
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