高 波杨 浩

（1.中海油能源发展股份有限公司钻采工程研究院，天津 300452；2.中国地质大学，北京 100000）

润湿性改变对稠油流动影响的可视化实验研究

高 波1杨 浩2

（1.中海油能源发展股份有限公司钻采工程研究院，天津 300452；2.中国地质大学，北京 100000）

为了研究稠油油井施工过程中储层润湿性的改变对稠油流动及采收率的影响，利用室内可视化实验手段，对水湿、油湿、中性润湿条件下可视化微观模型中稠油流动状态进行分析研究。水驱油实验结果表明3种润湿情况下水几乎都沿着大孔道中间突进，即饱和稠油后，改变润湿性的模型表面又恢复成油湿，因此施工过程润湿性的改变对稠油流动没有造成影响。分析认为这与稠油油藏的高黏度和高流度比有关。

润湿性；稠油；采收率；可视化

在稠油油田生产现场施工中，蒸汽吞吐、蒸汽驱、化学驱等作业容易导致储层岩石润湿性的改变，研究润湿性改变对采收率的影响具有重要的现实意义。岩石润湿性对石油采收率的影响有不同的认识：有学者认为水湿条件下有利于提高采收率［1-5］，而刘怀珠等［6-7］人认为中性润湿有利于提高采收率。这是目前两种主要的认识，而一般认为油湿不利于提高采收率。润湿性改变对采收率影响的研究主要是以稀油为研究对象，文献调研没有发现稠油在均质模型中润湿性改变对采收率影响的研究。可视化微观模型可以直观、清楚地观看实验中的驱替过程，可制作不同图像的模型，其中包括规则结构的重复图像、规则但呈规律性变化的图像、不规则图像以及具有非均质的图像。通过可视化微观模型研究稠油在不同润湿性条件下的流动，观察稠油流动特性，分析不同润湿性条件下的采收率。

1 可视化实验装置

可视化微观物理模型流程如图1所示。实验设备主要由微观物理模型、驱替系统、光源系统、图像采集系统和图像处理系统组成。微观物理模型为平面单向渗流，水平放置；驱替系统可实现恒压和恒速驱替；光源系统可提供均匀光源，以保证图像质量；图像采集系统主要由摄像头、录像机及图像采集卡等组成，可实现对实验过程的实时图像采集及记录等；图像处理系统描述静态图像的孔隙、原油分布。

图1 可视化微观物理模型流程示意图

驱替系统中，Eldex高压液相色谱分析活塞泵用于向微观模型注入清洁剂，Quizix微量活塞泵用于注入水、油和气（氮气、二氧化碳等）。由于在玻璃上刻蚀的二维孔隙网络体积很小，微模型注入流体时必须控制好流量和防止压力波动。回压阀安装在一个装有氮气的压力容器中，压力容器提供了所需的回压。由于回压阀与流动系统的出口管线相连接，回压阀也起着产出液收集器的作用。因为微观模型驱替试验中所用的流体体积很小，所以不会引起氮气压力的很大变化。每次实验后都要将容器中收集到的液体清洗干净。

压力容器安装在烘箱内，微观模型保持水平，压力容器窗口和烘箱窗口在一个方向上。光源安装在烘箱底部窗口下面，照相机安装在烘箱上部窗口的上面。用Nikon FA 35mm照相机或摄像机进行照相或摄像。摄像机用来显示动态效果。照相机装有105mm Micro Nikkor镜头，拍摄300mm工作距离的照片。它是通过电动机驱动控制的，与电脑系统相连接，这样就可以拍摄所需时间间隔的照片。

模型和烘箱中的温度需要监测，回压阀和环压流体的压力也需要监测。高压模型有两个可视窗口，进出口端与微模型相连接，其他端口与围压流体（水）相连接，用来加压和加温。

2 实验方法

2.1 刻蚀模型选择

刻蚀的微观模型长宽都是5cm，刻蚀孔隙高度在40～50μm。由于刻蚀模型是根据实际孔隙的构造刻蚀的，孔隙度根据一般储层孔隙度设为25%，则最大模型孔隙体积为0.031 25mL。渗透率0.01mL/min时的注入压力10MPa，稠油黏度在50℃时为638mPa·s，计算出渗透率为 212×10－3μm2。实验驱替压力梯度高达200MPa/m，这在实际生产中是很难达到的。

2.2 模拟润湿性改变

实验首先形成不同润湿性的界面，模拟施工作业对储层润湿性的改变。岩石的润湿性可根据水在固体表面的接触角θ来划分。一般当θ＜75°时为水润湿或亲水；当75°＜θ＜105°时为中等润湿；当θ＞105°时为油润湿或亲油。

（1）水湿。将刻蚀模型用煤油清洗后，再用酒精冲洗，使模型成水湿。测量前进角0°～10°，后退角0°～9°，为水湿。

（2）油湿。将上面的微观实验模型用煤油清洗后，再用酒精冲洗，最后用硅油浸泡5h。测量前进角109°～118°，后退角 107°～115°，为油湿。

（3）中性润湿。将上面的微观实验模型用煤油清洗后，再用酒精冲洗，最后用CTAB浸泡5h。测量前进角 65°～79°，后退角 76°～95°，为中性润湿。

2.3 驱替实验

将不同润湿条件的刻蚀模型饱和稠油，模拟稠油流出时对储层的影响；用地层水驱替，研究地层水驱替过程中的油水流动特性。

3 实验结果

（1）水湿实验

水湿时稠油流动（50℃）情况见图2。

图2 水湿时稠油流动情况（50℃）

（2）油湿实验

油湿时稠油流动（50℃）情况见图3。

图3 油湿时稠油流动情况（50℃）

（3）中性润湿实验

中性润湿时稠油流动（50℃）情况见图4。

图4 中性润湿时稠油流动情况（50℃）

分析3种润湿情况下的稠油流动，当进行水驱油时，3种润湿情况下水几乎都沿着大孔道中间突进，而不沿着孔隙表面运移，即饱和稠油后，改变润湿性的模型表面又恢复成油湿，使润湿性的改变对稠油流动没有造成影响。这是由于稠油的高黏度及由此形成的高流度比，在流过孔隙表面时改变了的润湿性又重新形成油湿。同时，驱替过程中稠油驱动压力梯度达到200MPa/m，而且注入水在可视化模型中流线很少，稠油启动的少，可见注水开采稠油采收率很低。

4 结 语

在可视化微观模型的研究中，由于稠油的高流度比，稠油流过润湿性改变的储层后重新改变储层的润湿性为油湿，因此施工作业造成的润湿性改变对稠油流动及采收率几乎没有影响。

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Abstract：In order to research the effect of wettability changes to the flow of thickened oil and recovery ratio in the process of working,by means of visual experiment,the flow of thickened oil is discussed under condition of water wet,oil wet and intermediate wet.The results show that under these 3 conditions,water always flows along the middle of big hole.That means after the wettability is changed,the surface of the module becomes to oil wet.Hence,wettability changes in the process of working will not affect the flow of thickened oil.This paper thinks it is relevant with the ratio of high viscosity and high flow degree.

Key words：wettability；thickened oil；recovery ratio；visual

Visual Experiment Research of Effect of Wettability Changes to the Flow of Thickened Oil

GAO Bo1YANG Hao2
(1.Drilling Engineering Research Institute of Energy Development Co.,LTD,CNOOC,Tianjin 300452；2.China University of Geosciences,Beijing 100000)

TE133

A

1673-1980(2012)05-0103-03

2012-06-02

国家产学研用合作创新项目（OSR-04-07）；中央高校基本科研业务资助项目

高波（1979-），男，硕士，工程师，研究方向为储层保护及增产措施。