岩石的润湿性对油气层的损害

岩石的润湿性对油气层的损害摘要：润湿性是指在有非混溶相流体存在时，一种流体在固体表面展开或吸附的趋势。研究表明，水湿地层被改变成油湿地层后一般可使油相渗透率降低15%～85%，平均降低40%，在低渗透岩石中渗透率降低的百分数更大，这将严重影响原油采收率。具体分析油气层损害原因、损害类型及存在现象,为推荐和制定各种油气层保护和解除油气层损害方案提供借鉴关键字:润湿性;润湿反转;矿物组成;原油组成;粗糙度;相对渗透率;水驱油藏;毛管力;饱和度；损害；机理；油藏岩石的润湿性是一个极复杂的问题，有的表现出亲水性，有的又表现亲油性，甚至混合润湿性，究其原因主要取决于以下因素：岩石的矿物组成的影响、油藏流体组成的影响、表面活性物质的影响、矿物表面粗糙度的影响、润湿性反转的影响、原油组成的影响、地层水的组成的影响等多方面影响油气层。1润湿性反转及其类型固体表面的亲水性和亲油性都可在一定条件下发生相互转化。把固体表面的亲水性和亲油性的相互转化叫做润湿反转。一般可以将岩石润湿反转分为：水湿转变为油湿、油湿转变为水湿、混合润湿转变为油湿或水湿。2润湿性反转的影响因素由于岩石润湿反转性与驱油效率有着密切的关系，因此分析岩石润湿反转的影响因素至关重要。通过大量文献调研，认为影响岩石润湿反转性的因素有以下几种。2.1岩石的矿物组成的影响油藏岩石主要由砂岩和碳酸盐岩组成，后者矿物组成比较简单，主要为方解石和白云岩；而砂岩则是由不同性质和晶体构成的硅酸盐矿物组成，如长石、石英、云母、粘土矿物、硫酸盐等。根据润湿性的定义，可将岩石矿物分为两类：一类是亲水的矿物，如石英、长石、云母、硅酸盐、玻璃、碳酸盐、硅铝酸盐等；另一类是亲油的矿物，如滑石、石墨、烃类有机固体和矿物中的金属硫化物等。泥质胶结物的存在会增加岩石的亲水性，而含铁的粘土矿物，可以从油中吸附表面活性物质，当其覆盖在岩石颗粒表面时，可以使岩石局部表面向亲油方向转化。2.2原油组成的影响原油的组成非常复杂，按对润湿性的影响其物质可分为三类：非极性的烃类（主要组成）；含有极性的氧、硫、氮的化合物；原油中的极性物质或称活性物质。沥青是原油中对岩石表面润湿性具有决定影响的重质组分，它的主要成分是胶质和沥青质，其中含有一定量的表面活性物质，当沥青进入孔隙后，其中的表面活性物质，尤其是阳离子表面活性剂会借助其水溶性渐渐溶于孔隙水中，并由于分子的热运动而频繁靠近孔隙表面，最终会在静电引力及子间力的作用下将其带正电的一端吸附于岩石表面，同时将亲油的非极性基团暴露于孔隙表面。沥青在岩石表面的这种定向吸附过程是岩石表面自由能逐渐减小的自发过程。随着孔隙表面覆盖的表面活性物质的增多，岩石表面对油相的亲合力就会增强，对水相的亲合力则相对减小。由于沥青在岩石表面的上述吸附作用以及由于胶质和沥青质等在岩石表面的沉积，致使岩样具有不同的润湿指数。原油沥青质在岩石孔隙表面的吸附被认为是导致油藏岩石润湿性发生改变的一个重要原因。润湿性的改变将对油/水相对渗透率、毛管压力和水驱油效率等特性产生一系列的影响，影响油气井的采收率和产量。原油沥青质在岩石上的吸附是导致油藏润湿性改变的一个主要原因。对吸附量的测定结果表明,对于某一给定的原油沥青质,岩样的润湿指数值随沥青质吸附量增加而趋于下降。在一定的流动状态下,原油中沥青质沉积造成一部分储层孔喉的堵塞是引起渗透率下降的主要原因。非烃化合物、沥青质组分的吸附作用可以改变油藏润湿性[4]。同一种原油中的非烃化合物和沥青质对润湿性的影响情况相似；但不同原油中的非烃化合物或沥青质组分对润湿性的影响有显著差异。原油中吡啶氮馏分的含量也许可以作为评价原油润湿度的重要依据。油藏流体中带电离子的浓度和相互作用也对润湿性有影响[6][7]。储层岩石润湿性的改变意味着储层中油、水的分布位置和流动状态将发生变化。根据相对渗透率曲线的变化规律，水湿性减弱将导致储层岩石的油相相对渗透率Kro下降，水相的相对渗透率Krw上升，从而使储层受到不同程度的损害，对油井产能产生不利影响。因此,在原油开采过程中,只有尽量控制沥青质在岩石上的吸附量，才能避免润湿反转的发生。2.3表面活性物质的影响1.表面活性物质吸附到岩石表面，可以使岩石的润湿性发生变化，甚至润湿反转，表明它对岩石润湿性的影响比极性物质的影响还要大。实际油藏形成和沉积条件不同，岩石和原油物性差异很大，所以不能一概而论。也就是说有的油藏岩石亲水，有的油藏岩石亲油，即使对一个油藏而言，储层岩石还可能具有微观非均质性。由于实际岩石表面粗糙不平，岩石孔隙内各处的矿物组成不同，加之原油组成的复杂性，因而岩石润湿性在各处也在差异，出现了非均质润湿性。表现为部分表面为水湿，其余部分为油湿。非均质润湿性又分为二种情况：斑状润湿（又称部分润湿或斑块润湿）和混合润湿。斑状润湿是指在同一岩样的表面上由于矿物组成不同表现出不同的润湿性，油湿或水湿表面无特定位置，就单个孔隙而言，一部分表面为强水湿，其余部分则可能为强油湿，而且油湿表面也并不一定连续。目前，在注入水中添加一定量的表面活性剂来降低油水的界面张力并改变岩石的润湿性，正是利用上述原理来提高洗油效率的方法。