[科普中国]-储层岩石润湿性

观点

储层岩石的润湿性是石油工程师长期关心、争论和研究的问题之一。最初的一种看法认为，所有油藏岩石都是亲水的，因为油藏岩石大都是在有水的环境中沉积成岩的，而组成岩石的各种矿物新鲜表面也是亲水的，持这种观点的多是地质学家。

其后有一种观点认为油藏岩石都是亲油的，其依据是尽管组成岩石的各种矿物是亲水的、储油层岩石虽然也是在水的环境中形成，但在油藏形成后，岩石表面长时间与油接触，原油中的活性物质会吸附在岩石表面上，从而使岩石表面已经转化为亲油。

随着对油层润湿性研究的不断深入，研究成果越来越多，人们逐渐认识到：

（1）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。例如二十世纪70年代初的统计资料表明，全世界深度不同、地层油性质不同的50多个开发着的油藏：27%的油藏岩石是亲水的（θ=0～75）,66%是亲油的（θ=105～180），余下的7%是中等润湿性（θ=75～105）。

另一篇相同性质的报告表明，油藏岩石水湿占26%，油湿的占27%，中等润湿的占47%。

从上述两篇报告可以看出，油藏岩石亲水的是少数，两篇报告的百分比也是接近的；对于油藏岩石亲油的，两篇报告的百分比虽然差距较大，但是可以说不是少数。

（2）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（图1）。

混合润湿是指在大小不同的孔道其润湿性不同，小孔隙保持水湿不含油，而在大孔隙的砂粒表面由于与原油接触常是亲油的，油可连续形成渠道流动，如图2所示。1

润湿分类在固体表面上滴一滴液体，这液滴可能沿固体表面散开，如图a所示也可能以液滴形状存在于固体表面如图b所示。前者称为液体润湿固体表面，后者称为液体不润湿固体表面。2

液体对固体的润湿程度通常用润湿角(或接触角)θ表示。

润湿角是指过三相周界点，对液滴界面所做切线与液固界面所夹的角称为润湿角。θ角一般规定从极性大的液体一面算起。

θ=0°表示液体完全润湿固体；

θ90°表示液体不润湿固体；

θ=180°表示液体完全不润湿固体。1

影响因素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：

1、岩石的矿物组成

油藏岩石主要为砂岩和碳酸盐岩两类。后者的矿物组成比较简单，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，如长石、石英、云母及粘土矿物和硫酸盐（石膏）等组成。因为构成砂岩矿物组成的多样性，使得砂岩的表面性质、润湿性要比碳酸盐复杂的多。

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，水滴在这些矿物表面上的润湿接触角θ