CN107831179B - 利用x射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用X射线投影法测定岩石表面油‑水接触角的实验装置，该利用X射线投影法测定岩石表面油‑水接触角的实验装置包括X光源、样品承载台、X射线探测器和控制及存储单元，该样品承载台上放置岩石样品，该X光源提供实验所需要的X光束，照射待测岩石样品，该X射线探测器接收经岩石样品吸收后的剩余X光，形成油‑水‑岩石表面接触关系的透射图像，并将图像传输给该控制及存储单元，该控制及存储单元连接于该X射线探测器，以进行图像存储。该利用X射线投影法测定岩石表面油‑水接触角的实验装置测定油‑水接触角更接近于真实情况，测定方便快捷，可对样品表面上的任何感兴趣区域进行测定。

Description

利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置
技术领域
本发明涉及岩石表面油水润湿性测定装置，具体地说是一种利用X射线透射成像方法测定油-水在岩石表面的接触角的装置。
背景技术
油-水接触角是生油层、储集层和盖层岩石表面润湿性评价的重要参数，其决定着作用与油的毛细管力大小及方向，进而影响地质历史过程中的油气运移、聚集、保存条件。在开发过程中，针对不同的储层润湿性条件，也要制定相应的开采措施。目前常用的测定岩石表面油-水接触角方法为：将岩石样品浸于油(或水)，再将水(或油)滴于样品表面，待稳定后，利用普通光学设备拍摄水滴(或油滴)图像。尽管该方法得到了普遍应用，但其存在以下问题：(1)由于该方法为普通光学照相法，在油-水接触面、油-岩石接触面和水-岩石接触面上，由于存在光的折射现象，使得在图像上测定接触角与实际接触角存在一定偏差；(2)此方法要求作为外相的油(或水)必须为透明油(或水)样品，否则，不能获得满意的图像。为此我们发明了一种新的X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于研究岩石表面的润湿性，为油田勘探、开发及科研提供基础参数的利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：该利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置包括X光源、样品承载台、X射线探测器和控制及存储单元，该样品承载台上放置岩石样品，该X光源提供实验所需要的X光束，照射待测岩石样品，该X射线探测器接收经岩石样品吸收后的剩余X光，形成油-水-岩石表面接触关系的透射图像，并将图像传输给该控制及存储单元，该控制及存储单元连接于该X射线探测器，以进行图像存储。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
该X光源发射的为稳定且强度可调的X光束，该X光源沿X射线光束中心方向前后平移，X光束中心线与该X射线探测器平面垂直。
该样品承载台包括移动支架、平衡托盘和加热及控温模块，该加热及控温模块上放置岩石样品，并给岩石样品加热及控制样品温度，该平衡托盘承载该加热及控温模块和岩石样品，该移动支架位于该平衡托盘下方，通过调节该移动支架，使得样品待测区域位于该X光源的光束中心线上。
该样品承载台还包括加热控温模块固定架，对该加热及控温模块进行固定。
该样品承载台还包括托盘平衡调节螺丝，该托盘平衡调节螺丝位于该平衡托盘的下方，以将待测岩石样品的表面调整至水平状态。
该移动支架包括旋转轴，该旋转轴可沿X、Y、Z方向移动和360°旋转。
该旋转轴的最小移动步长为0.01mm,最小旋转角度为0.1°
该加热及控温模块的温度控制精度为±1℃。
该控制及存储单元还连接于该X光源，控制调节该X光源的照射条件。
该控制及存储单元还连接于该样品承载台，控制调节该样品承载台上的样品位置。
该X射线探测器实时显示待测区域的X光透射图像，该控制及存储单元根据图像显示控制调节该X射线探测器的成像条件。
该利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置还包括仪器屏蔽外壳，该X光源、样品承载台和X射线探测器均位于该仪器屏蔽外壳内，以屏蔽X射线。
本发明中的利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置，利用了X光线的不宜弯折特性及油、水和岩石对X光的吸收差异性，测定油-水接触角更接近于真实情况，并且对测试用油和测试用水没有必需透明的特殊要求，测定方便快捷，并可对样品表面上的任何感兴趣区域进行测定。
附图说明
图1为本发明的利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置的一具体实施例的模块示意图；
图2为本发明的一具体实施例中利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置的内部主要结构示意图；
图3为采用本发明的用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置一具体实施例的效果图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
如图1和图2所示，为本发明的利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置的结构图。该利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置包括X光源1；样品承载台2；移动支架21；平衡托盘22；加热及控温模块23；加热控温模块固定架24；托盘平衡调节螺丝25；X射线探测器3；仪器屏蔽外壳4；控制及存储单元5。
岩石样品26放置于加热及控温模块23上，加热及控温模块23用于给样品26加热及控制样品温度，温度控制精度为±1℃。测试时，在样品表面的待测区域分别滴上一滴测试用油和一滴测试用水，需保证油滴和水滴具有一定范围的接触。加热及控温模块23利用加热及控温模块固定架24固定，通过调节平衡托盘22上的托盘平衡调节螺丝25，将样品待测表面调整至水平状态。
通过沿X、Y、Z方调节移动支架21的旋转轴，可使得样品待测区域位于X光源1光束中心线上，并且使待测区域的X光透射图像处于探测器3所得到的整个图像的中心位置。其旋转轴可沿X、Y、Z方向移动和360°旋转，最小移动步长达到0.01mm,最小旋转角度达到0.1°。通过改变移动支架21的旋转角度，利用探测器3上实时图像监控，将样品表面的油滴和水滴的中心连线调节至与X射线光束中心线垂直，即X射线光束的中心线与岩石表面上油-水接触的弧线相切。
X光源1用于提供实验所需要的稳定及强度可调的X光束，用于照射待测岩石样品，X光源位置可调，可沿X射线光束中心方向前后平移。通过调节X光源1与样品承载台2之间的距离，可实现对样品图像的几何放大。
探测器3用于接收经样品吸收后的剩余X光，形成油-水-岩石表面接触关系的透射图像，图像以数字形式存储。并且可以通过调节探测器3与样品之间的距离，调整所得到的图像的几何大小。在所得图像上可测量油-水接触角。
仪器屏蔽外壳4用于屏蔽X射线的泄漏。
控制及存储单元5用于控制调节X光源条件、样品位置、成像条件及存储图像等。
图3为采用本发明的利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置一具体实施例的效果图。本实施例中岩石样品为典型泥岩，表面做简单的剖光处理，选用的原油为普通黑色不透明原油，水为与地层水盐度相同的盐水。经过调解样品位置，使得油-水接触带位于X射线的中心线位置附近，并且油-水接触面与X射线接近于垂直。通过调节X光强度，使得油水灰度值差异明显。从图3中可以看出油、水和岩石对X光的吸收存在明显差异，表现为图3中的油、水和岩石灰度存在明显差异。水灰度值明显低于油的灰度值(图像中表现为更暗)。油-水接触面轮廓清晰，很容易利用图3测定出在岩石表面上的油-水接触角。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (11)

1.利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置，其特征在于，该利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置包括X光源、样品承载台、X射线探测器和控制及存储单元，该样品承载台上放置岩石样品，该X光源提供实验所需要的X光束，照射待测岩石样品，该X射线探测器接收经岩石样品吸收后的剩余X光，形成油-水-岩石表面接触关系的透射图像，并将图像传输给该控制及存储单元，该控制及存储单元连接于该X射线探测器，以进行图像存储；X光束中心线与该X射线探测器平面垂直，在样品表面的待测区域分别滴上一滴测试用油和一滴测试用水，需保证油滴和水滴具有一定范围的接触，利用X射线探测器上实时图像监控，将样品表面的油滴和水滴的中心连线调节至与X射线光束中心线垂直或X射线光束的中心线与岩石表面上油-水接触的弧线相切；该样品承载台包括移动支架、平衡托盘和加热及控温模块，该加热及控温模块上放置岩石样品，并给岩石样品加热及控制样品温度，该平衡托盘承载该加热及控温模块和岩石样品，该移动支架位于该平衡托盘下方，通过调节该移动支架，使得样品待测区域位于该X光源的光束中心线上。
2.根据权利要求1所述的利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置，其特征在于，该X光源发射的为稳定且强度可调的X光束，该X光源沿X射线光束中心方向前后平移。
3.根据权利要求1所述的利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置，其特征在于，该样品承载台还包括加热控温模块固定架，对该加热及控温模块进行固定。
4.根据权利要求1所述的利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置，其特征在于，该样品承载台还包括托盘平衡调节螺丝，该托盘平衡调节螺丝位于该平衡托盘的下方，以将待测岩石样品的表面调整至水平状态。
5.根据权利要求1所述的利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置，其特征在于，该移动支架包括旋转轴，该旋转轴可沿X、Y、Z方向移动和360°旋转。
6.根据权利要求5所述的利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置，其特征在于，该旋转轴的最小移动步长为0.01mm,最小旋转角度为0.1°。
7.根据权利要求1所述的利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置，其特征在于，该加热及控温模块的温度控制精度为±1℃。
8.根据权利要求1所述的利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置，其特征在于，该控制及存储单元还连接于该X光源，控制调节该X光源的照射条件。
9.根据权利要求8所述的利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置，其特征在于，该控制及存储单元还连接于该样品承载台，控制调节该样品承载台上的样品位置。
10.根据权利要求9所述的利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置，其特征在于，该X射线探测器实时显示待测区域的X光透射图像，该控制及存储单元根据图像显示控制调节该X射线探测器的成像条件。
11.根据权利要求1所述的利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置，其特征在于，该利用X射线投影法测定岩石表面油-水接触角的实验装置还包括仪器屏蔽外壳，该X光源、该样品承载台和该X射线探测器均位于该仪器屏蔽外壳内，以屏蔽X射线。
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