孔隙介质中非混相微观驱替机理及影响因素

石油工程注水开发过程中,存在着多种微观驱替机理。对活塞型驱替机理、海恩斯跳跃、爬行机理、卡断机理、小孔包围大孔机理、指进机理和绕流、粘附现象、部分膜流动机理、汇聚现象等驱替机理分别进行了综述和探讨。这些驱替现象能否发生、发生的相对重要性依赖于外部条件(如注入速度、注入压力)、孔隙介质的微观几何形状及结构形态、流体性质、储层特性以及两流体之间的界面张力等。结合薄片岩心动态驱替模型实验结果及相关文献,简要指出了各种驱替机理的影响因素。     

地层流体对压裂用疏水支撑剂润湿性的影响

通过Washburn法测试了两种疏水支撑剂的三氯甲烷接触角,考察了疏水支撑剂经模拟地层流体在不同条件作用后的润湿性变化情况。实验研究表明:经模拟地层水浸泡的疏水支撑剂,其表面润湿性向亲水性方向转变,且温度越高、地层矿化度越高和作用时间越长,支撑剂的表面润湿性愈向亲水性转变;而经模拟油浸泡的疏水支撑剂,具有相似的规律,但其表面润湿性是向亲油性(疏水性)方向转变。     

吉木萨尔芦草沟组页岩油储层润湿性特征与影响因素分析

润湿性是页岩储层的重要物性之一，关系到开发方式的制定和生产制度的优化。借助Amott法与接触角法测定了吉木萨尔芦草沟组储层不同岩性样品的润湿性并对比了两种测试结果的差异；通过RoqSCAN技术测定了岩心表面矿物组分，结合原油组分分析了吉木萨尔芦草沟组储层在不同工作液下的润湿特征并分析了组分对润湿性的影响。此外，通过渗吸驱油实验讨论了润湿性对渗吸驱油效率的影响并筛选了适用于吉木萨尔的表活剂类型。结果表明：岩性与原油物性是影响吉木萨尔芦草沟组储层润湿性的关键因素，其中石英、绿泥石、伊利石含量更高的层段亲水性更强，白云石、黄铁矿、伊蒙混层及高岭石含量更高层段亲油性更强，长石含量对吉木萨尔芦草沟组润湿性的影响不大，原油中胶质沥青质含量更高层段亲油性更强。芦草沟组储层在地层水与瓜胶压裂液环境下普遍偏油湿，非离子类表活剂更加适用于吉木萨尔芦草沟储层，改变润湿性的性能更加稳定，能显著提高亲油岩心的渗吸驱油效率。     

CO2地质封存中储层岩石润湿性测量研究进展

多孔介质的润湿性是CO₂地质封存过程中的重要参数。基于润湿性测量方法和光学成像技术综述了CO₂封存条件下不同尺度的多孔介质润湿性测量技术，并分析了相关润湿现象。目前，岩石润湿性的测量主要分为：实验室尺度的表面润湿性测定、孔隙尺度的内部壁面接触角测定，以及宏观尺度的岩心整体润湿性评价。孔隙结构、矿物组成成分和表面粗糙度是孔隙尺度接触角的关键影响因素，它们会影响多孔介质的混合润湿特性并造成润湿滞后现象。根据不同局部驱替事件(如排水、渗吸)的接触角分布建立了孔隙尺度与连续尺度的岩石润湿性关系。最新研究发现，随着驱替的发展，岩石润湿性在排水和渗吸过程中发生了显著改变，但不同尺度的岩石润湿性的关系及润湿转变机理仍需要进一步研究。     

纳米-滑溜水在致密砂岩中的滞留及其对微观孔隙结构的影响

纳米材料已被证明可以提高非常规油气采收率,但其在储层孔隙中的吸附与滞留机理尚未明确。本文以大庆油田上白垩统青山口组致密砂岩为研究对象,采用低温液氮吸附、润湿角测定、扫描电镜、核磁共振及离心实验方法,研究了纳米-滑溜水压裂液在孔隙中的吸附与滞留,以及其对微观孔隙结构参数的影响。结果表明,纳米滑溜水压裂液处理后,扫描电镜观察到纳米颗粒在孔隙中滞留,岩石润湿角降低30.28%~58.17%；孔隙结构由平板孔向墨水瓶孔过渡,比表面积及吸附量显著增加；微孔占比减小20%~25%,过渡孔占比增大21%~26%,总孔体积增大；分形维数变小更接近2,孔隙结构变简单。纳米颗粒在储层孔隙中的吸附与滞留,导致微观孔隙结构发生变化。实验结果与认识对纳米-滑溜水压裂液在致密砂岩储层中的应用具有重要意义。     

一种利用毛管压力确定致密储层岩石润湿性的方法

致密砂岩储层孔隙尺度微小，孔隙结构复杂，毛管效应明显，为明确该类储层岩石润湿性，本文提出一种利用毛管压力确定岩心润湿性的方法。首先，通过压汞实验明确致密砂岩储层孔隙结构特征，明确孔隙结构参数与毛管压力关系，确定毛管压力主要影响因素；其次，开展动态毛管压力测定实验，建立毛管压力和喉道半径关系；最后，开展不同渗透率岩心油驱水和水驱油实验，确定岩石润湿性。研究结果表明：致密砂岩储层喉道半径呈对数正态分布，其分布参数与渗透率的相关性很好，喉道半径是渗流能力的主控因素；当渗透率大于10×10-3μm2时，毛管压力的动态效应影响较弱，当渗透率小于1×10-3μm2时，毛管压力的动态效应明显；通过测定岩心两端的压差，可以利用毛管压力能够确定岩石润湿性，结果准确，与接触角法与吸入法结果相同，验证了该方法的准确性。     

具有优异抗渣性能的CA6/AlON复合材料的制备研究

六铝酸钙(CA₆)作为一种具有优异综合性能的高温陶瓷备受关注。然而，CA₆独特的磁铅石结构容易导致晶粒各向异性生长形成板片状，不利于CA₆烧结致密化，当用作钢包内衬耐火材料时易因气孔率高导致其耐熔渣侵蚀和渗透能力下降。因此，提高CA₆的烧结致密性是目前亟需解决的问题。已有研究表明，第二相的加入是提高材料致密化的有效方法之一。受此启发，本文分别采用一步法和两步法在CA₆中加入不同量的AlON来提高CA₆的致密度进而提升其抗渣性能。其中，以Al₂O₃、CaCO₃和Al的混合物为原料的一步法制备过程中容易形成AlON团簇，最终导致CA₆/AlON复合材料孔隙率偏高。采用两步法时，先分别制备CA₆和AlON，然后将两者混匀并再次进行烧结，可形成CA₆和AlON均匀分布的复合材料。进一步通过实验优化，两步法中AlON的最佳添加量被确定为10wt%。在此条件下，CA₆/AlON复合材料的显气孔率(20%)相较于纯CA₆(29%)得到了明显改善。最后，以纯CA₆为对照组的试验表明，采用两步法制备的CA₆/AlON复合材料具有更好的抗熔渣腐蚀性能。原因主要有以下两个方面:（1）AlON的加入会在很大程度上减少CA₆/AlON复合材料的孔隙率，并且会降低复合材料在熔渣中的润湿性；（2）AlON会被熔渣释放的O2?离子氧化生成Al₂O₃，Al₂O₃与Ca2+和O2?离子发生反应，形成致密连续的CA₂层，可有效抑制熔渣的进一步渗透和腐蚀，从而提高CA₆/AlON复合材料的抗渣性能。     

基于分子动力学模拟的钙基蒙脱石表面润湿性研究

蒙脱石作为土体中主要的黏土矿物之一，其表面的润湿性对土体膨胀机制有着重要的影响。目前已有大量的研究对蒙脱石的亲水性进行了分析，但原子尺度的润湿机制仍有待探究。以钙基蒙脱石为例，基于分子动力学模拟计算了水分子在其表面的接触角，并结合原子的径向分布函数和密度分布特征分析了水分子在钙基蒙脱石表面的润湿性。结果表明：在300 K温度下，水分子在钙基蒙脱石表面的接触角为18.03°，计算结果与前人的试验数据一致性较好；Ca-O水和Ca-H水的径向分布函数都呈现出双峰特性，而Ca-O水的第一峰位更早出现，说明水中的氧更倾向于与钙离子结合形成水合钙离子；在表面离子产生的静电场作用的诱导下，表面水中的氧原子密度分布曲线呈现多个明显的峰，形成了有序的水化分层结构，进而导致蒙脱石表面呈现出明显的亲水性。研究结果可为进一步阐明蒙脱石吸水后引发的土体膨胀破坏和水土流失等现象提供理论依据。