本發(fā)明屬于頁巖油開發(fā)領(lǐng)域，特別涉及一種基于停滴法的頁巖親水性評價方法。

背景技術(shù)：

1、潤濕性是巖石礦物與油藏流體相互作用的結(jié)果，與孔隙度和滲透率一樣，潤濕性是多孔介質(zhì)的的重要物性參數(shù)之一。特別對于頁巖儲層，由于其孔隙度和滲透率極低，毛細管壓力非常高。潤濕性是毛管力大小的關(guān)鍵因素，不僅決定了毛管力的大小，還決定了毛管力的方向，它決定了毛管力是流動流動的驅(qū)動力還是阻力。

2、常規(guī)的砂巖油藏潤濕性評價采用基于驅(qū)替流動實驗的自吸驅(qū)替方法來進行儲層原位潤濕性評價。由于頁巖儲層流體流動能力極差，在常規(guī)的壓差和時間尺度下，頁巖不可能發(fā)生可測量的流動，自吸驅(qū)替法對于頁巖儲層的潤濕性評價具有不適應(yīng)性，甚至無法進行頁巖儲層潤濕性的評價。

3、傳統(tǒng)的接觸角法進行潤濕性測試具有快速、簡單和可視化的優(yōu)勢，但是對測試樣品要求表面光滑、均勻，一般采用石英和方解石片分別模擬親水和親油儲層。頁巖是非常致密的多孔介質(zhì)，沿著層理方向斷面光滑且礦物組成相對單一。因此，采用停滴法進行水滴接觸角測量時，一方面，由于頁巖表面潤濕性水滴在頁巖表面形成相對穩(wěn)定的接觸角；另一方面，由于頁巖孔隙結(jié)構(gòu)潤濕性影響，水滴將發(fā)生滲吸效應(yīng)，水滴將逐步滲吸進入頁巖多孔介質(zhì)內(nèi)，水滴體積不斷縮小。上述兩種效應(yīng)均受潤濕性所控制，因此可以通過分析相對穩(wěn)定的接觸角和水滴體積的變化來評價頁巖的潤濕性，從而實現(xiàn)頁巖表面及孔隙結(jié)構(gòu)潤濕性的親水性評價。

4、中國發(fā)明專利cn?112378818?b公開了一種頁巖儲層潤濕性評價方法及裝置。所述方法包括：獲取對應(yīng)于待測樣品的拍攝圖像；所述待測樣品包括頁巖儲層和所述頁巖儲層表面的目標流體；所述拍攝圖像用于展示所述頁巖儲層和所述目標流體之間的接觸角；利用所述接觸角計算所述待測樣品的接觸角潤濕性參數(shù)；測量所述頁巖儲層吸入所述目標流體的自發(fā)滲吸質(zhì)量；根據(jù)所述自發(fā)滲吸質(zhì)量確定所述待測樣品的自發(fā)滲吸潤濕性參數(shù)；獲取對應(yīng)于所述待測樣品的核磁共振譜以確定所述頁巖儲層吸入所述目標流體的核磁共振質(zhì)量；通過所述核磁共振質(zhì)量求取所述待測樣品的核磁潤濕性參數(shù)；綜合所述接觸角潤濕性參數(shù)、滲吸潤濕性參數(shù)和核磁潤濕性參數(shù)評價所述頁巖儲層的潤濕性。

5、中國發(fā)明專利申請cn?111175169?a公開了一種巖石潤濕性評價方法。所述評價方法為將巖石樣品置于放有飽和鹽水溶液的封閉容器內(nèi)，所述飽和鹽水溶液在封閉容器內(nèi)形成恒定的濕度氛圍，在一定時間內(nèi)巖石樣品不斷吸取空氣中水分，直至達到恒重，最終可通過獲取恒濕變化曲線，計算恒重時長、恒濕速率以及含水率來定量評價巖石潤濕性。本發(fā)明對巖石樣品做平衡濕度恢復(fù)試驗，以準確獲得的測量值恒重時長、恒濕速率以及含水率三個維度對巖石潤濕性進行定量評價。

6、中國發(fā)明專利申請cn?111553047?a公開了一種潤濕性評價參數(shù)獲取方法及終端設(shè)備，該潤濕性評價參數(shù)獲取方法包括：獲取對目標樣品進行自發(fā)滲吸實驗得到的自發(fā)滲吸實驗數(shù)據(jù)；根據(jù)自發(fā)滲吸實驗數(shù)據(jù)，采用德拜模型確定目標樣品的潤濕性評價參數(shù)。

7、但是上述的頁巖親水性評價方法還是存在以下的不足之處：(1)評價潤濕性時采用接觸角結(jié)合自發(fā)滲吸進行評價時，自發(fā)滲吸量采用核磁進行在線測試必須解決油水信號識別精度問題，難度大，操作復(fù)雜，而且由于液滴體積較小，核磁對滲吸量的測定準確度難保證；(2)采用自發(fā)滲吸法進行親水性評價時，采用的巖心樣品進行了清洗和干燥預(yù)處理，無法實現(xiàn)對頁巖原位潤濕性評價，對頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生影響；(3)頁巖樣品平衡濕度恢復(fù)實驗進行頁巖親水性評價，實驗條件要求高，操作復(fù)雜，實驗周期長，對于孔吸度和滲透率極低的頁巖的巖心內(nèi)部很難確保濕度平衡。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：針對于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明公開了一種基于停滴法的頁巖親水性評價方法，其具有操作簡單、測試快速且可視化話的優(yōu)點。本發(fā)明能夠簡單、快速的評價新鮮頁巖樣品的親水性，克服了傳統(tǒng)的基于流動實驗的amott法和usbm法無法對孔隙度和滲透率極低的頁巖樣品進行潤濕性評價，適應(yīng)性差甚至無法進行評價的缺點。

2、技術(shù)方案：基于停滴法的頁巖親水性評價方法，包括：

3、步驟(1)、頁巖試樣的制備；

4、步驟(2)、基于停滴法采集不同時刻水滴在頁巖試樣表面的動態(tài)圖像；

5、步驟(3)、采用接觸角測量儀測量水滴不同時刻在頁巖試樣表面的接觸角大??；

6、步驟(4)、基于圖像分析方法，計算不同時刻水滴在頁巖試樣表面的體積；

7、步驟(5)、繪制不同時刻的水滴在頁巖試樣表面的接觸角的變化曲線和水滴的實際體積的變化曲線，對頁巖親水性進行評價。

8、進一步地，步驟(1)包括以下步驟：

9、(11)、從鉆井現(xiàn)場密閉取心的全直徑頁巖巖心上，沿著層理方向劈分出一定厚度的全直徑頁巖切片，用保鮮膜包封后置于冷采裝置，冷藏保存；

10、(12)、在液氮冷凍條件下，將步驟(11)得到的全直徑頁巖切片切割成規(guī)則的塊狀或柱狀的頁巖切片；

11、(13)、對步驟(12)得到的頁巖切片的上下表面進行光滑處理，制成待測的頁巖試樣。

12、更進一步地，步驟(11)中全直徑頁巖切片的厚度為0.5～1.5cm。

13、更進一步地，步驟(13)中采用氬離子拋光機對步驟(12)得到的頁巖切片的上下表面進行光滑處理，用氬離子束轟擊頁巖切片的上下表面,得到一個平整的表面。

14、進一步地，步驟(2)包括以下步驟：

15、(21)、將步驟(1)得到的頁巖試樣浸沒于去極性的中性煤油中；

16、(22)、在頁巖試樣的上表面滴一個水滴，同時采用高速攝像機開始采集水滴在頁巖試樣的上表面的動態(tài)圖像。

17、更進一步地，步驟(22)中采用微量進樣器在頁巖試樣的上表面滴一個體積為3-8微升的水滴。以盡量減輕重力對水滴形態(tài)的影響。

18、更進一步地，采用高速攝像機采集水滴在頁巖試樣的上表面的動態(tài)圖像共持續(xù)至少600秒，其中

19、在前60秒內(nèi)，圖片采樣頻率為每1～10秒采集1次；

20、60秒以后，圖片采樣頻率為每20～60秒采集1次。

21、進一步地，步驟(3)中采用接觸角測量儀的系統(tǒng)自帶的接觸角測量軟件，將頁巖試樣表面的水滴擬合為球缺形態(tài)，從而確定水滴在頁巖試樣表面不同時刻的接觸角θ水的大小。

22、進一步地，步驟(4)包括以下步驟：

23、(41)、將步驟(2)得到的所有的動態(tài)圖像依次轉(zhuǎn)換為二值化灰度圖，然后分別獲得不同時刻的液滴的高度和液滴的半徑，其單位均為像素；

24、(42)、計算時刻ts時，二值化灰度圖上水滴圖像的體積，具體公式如下：

25、其中：

26、為ts時刻，二值化灰度圖上水滴圖像的體積，單位為像素；

27、h為ts時刻，二值化灰度圖上水滴圖像的高度，單位為像素；

28、r為ts時刻，二值化灰度圖上水滴圖像的半徑，單位為像素；

29、(43)、計算時刻ts時，頁巖試樣表面水滴的實際體積，其計算公式如下：

30、其中：

31、vt為ts時刻，頁巖試樣表面水滴的實際體積；

32、為ts時刻，二值化灰度圖上水滴圖像的體積，單位為像素；

33、v0為初始時水滴的實際體積；

34、為初始時，二值化灰度圖上水滴圖像的體積，單位為像素。

35、進一步地，步驟(5)包括：

36、(51)繪制不同時刻水滴在頁巖試樣表面接觸角θ水的變化曲線，選取相對穩(wěn)定時的接觸角為水滴在頁巖試樣上表面的平衡接觸角若頁巖試樣上表面親水性很強，在水滴在頁巖試樣上表面不存在穩(wěn)定狀態(tài)，一直變小，則取水滴在頁巖試樣表面的初始接觸角作為平衡接觸角其中：

37、平衡接觸角越大，頁巖試樣表面的親水性越差；平衡接觸角越小，頁巖試樣表面的親水性越好；

38、(52)、繪制不同時刻水滴的實際體積的變化曲線，獲取水滴實際體積變化曲線的斜率，其中：

39、水滴實際體積變化曲線的斜率的絕對值越大，頁巖試樣表面的親水性越好，水滴實際體積變化曲線的斜率的絕對值越小，頁巖試樣表面的親水性越差。

40、本發(fā)明可對新鮮的頁巖樣品進行親水性進行可視化、定量化的評價，克服了現(xiàn)有技術(shù)進行頁巖親水性測試時，樣品前期處理對頁巖親水性的影響，明確了接觸角動態(tài)變化時頁巖表面水滴接觸角如何取值的問題，液滴被致密頁巖滲吸后水量少導致核磁分析吸水量誤差大，現(xiàn)有測試方法操作復(fù)雜，測試時間長的缺陷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：

41、本發(fā)明通過停滴法采用接觸角測量儀進行頁巖親水性評價，采集不同時刻水滴在頁巖表面的動態(tài)圖像，通過測定或計算不同時刻頁巖表面水滴的接觸角以及水滴體積隨時間的變化，對頁巖表面的親水性進行評價；

42、本發(fā)明充分考慮了頁巖表面及內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)潤濕性的復(fù)雜性導致水滴在其表面的接觸角和體積的動態(tài)變化，通過動態(tài)接觸角和水滴體積的變化表征頁巖表面親水性的強弱。

43、潤濕性是頁巖儲層滲吸置換驅(qū)油機理的關(guān)鍵因素之一。該方法克服了常規(guī)壓差和時間尺度內(nèi)，由于頁巖儲層流體內(nèi)流體流動性差導致的自吸驅(qū)替法對頁巖潤濕性評價的不適應(yīng)性，測試方法具有簡單、快速且可視化的優(yōu)勢，是頁巖親水性評價的可靠測試手段。