浅析接触角测量仪润湿性测量方法中的定量测量

  测量润湿性的方法很多，按测量目的的不同可分为两大类，即定性方法和定量方法。其中定量方法主要有接触角法、渗吸与排驱法（Amott方法）和USBM（美国矿物局）方法。定性测量方法种类很多，包括渗吸率、显微镜检测、浮选法、玻璃滑动法、相对渗透率曲线法、渗透率与饱和度关系曲线、毛管压力曲线、毛细测量法、排驱毛管压力、油藏测井曲线、核磁共振法以及染色吸附法。润湿性的定量测量方法，一般定量测量常用以下三种方法：

  接触角法；接触角法测量的是一个特定表面的润湿性。在油水系统中就是测量光滑矿物表面上油和水的润湿性。石油工业中一般用悬滴法测量接触角，第一步要全部彻底的清洗仪器，因为即使微量的杂质也能改变润湿性。此法也用来检验实验条件对润湿性的影响，如压力、温度和水的化学性质。

润湿角测量的一个问题是滞后现象。测量的接触角有前进角和后退角两种，前进角是向前推液滴边缘测得的，而后退角是向后拉测得的，二者之差就是接触角滞后。引起滞后的原因有三种：a. 表面粗糙度；b. 表面非均质性；c. 大分子水垢的表面固定性。

  将接触角用于油藏岩石的第二个问题是它仅仅反映岩石局部的润湿性，不能考虑岩石表面的非均质性。第三个限制是得不到有关岩石上是否存在永久连接有机覆盖物的信息。Amott方法USBM方法和Amott方法测量的是岩心的平均润湿性。当测量天然状态岩心或恢复原态岩心时，这两种方法要好于接触角法。确定岩心是否清洗完全必须用USBM方法或Amott方法。USBM方法有时要优于Amott方法，因为后者在中性润湿附近不敏感。改进的USBM方法可以进行USBM和Amott两种方法的指数计算。

Amott方法是把渗吸和驱替结合起来测量岩石的平均润湿性。测量之前，所用的岩心先要在Amott方法主要由以下四步组成：

①将岩心浸入油中，20小时后测量被油的自发吸入所排出的水的体积；

②岩心在油中离心达到束缚水饱和度（IWS），测量排出的水的总量；

③将岩心浸入水中，20小时后测量被水的自吸排出的油的体积；

④在水中离心直至达到残余油饱和度，测量排出的油的总量。

注意：岩心可能是通过流动而不是离心达到ROS和IWS，尤其对于不能用离心机的非固态物质必须如此。

  分别引入油驱比和水驱比的定义：USBM方法也是测岩心的平均润湿性。与Amott方法相比，它的一个主要优点是其在中性润湿附近的灵敏性。缺点是USBM润湿指数只能在段塞尺寸的岩心中测量，因为岩心必须放在离心机中。USBM测试比较的是一种流体驱替另一种流体所需的功。用润湿流体驱替非润湿流体所需的功肯定少于相反的驱替。由于所需功与毛管压力曲线下的面积成正比，所以USBM方法是通过计算离心毛管压力曲线来求润湿性的大小。

  Sharma和Wunderlich对USBM方法进行了改进，既可求出Amott指数，也可求出USBM指数。改进的USBM方法分五步：①初始油驱；②水的自吸；③水驱；④油的自吸；⑤油驱。这种方法通过考虑饱和度变化改进了USBM方法的结果，同时也求出了Amott指数。Amott方法有时可以指出系统的非润湿性，而USBM方法则不能判断出部分润湿或选择润湿。