[发明专利]高温高压毛细管内接触角测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种接触角的测量装置及测量方法，尤其有关于一种油层物理实验中的高温高压毛细管内接触角的测量装置及测量方法。

背景技术

在石油开发提高石油采收率科研实验中，岩石-流体体系的润湿性是孔隙介质微观非均质润湿特征的宏观平均表征。岩石孔隙表面具有优先润湿某种流体的倾向，这就导致了各种不同状况的宏观润湿性。润湿性控制着毛细管压力、相对润湿行为、驱油效率和最终采收率。而表征润湿性的主要参数为接触角的大小。

现有技术中，润湿性的测量方法主要有置液滴法和吊板法。这两种测量接触角的方法，均是在常压条件下，气体介质为空气，且温度为室温条件下测量液体、岩石/吊板、气体三者间的夹角，即为接触角。这些方法只能满足模拟常压、宏观尺度、气体介质种类单一条件下的测试，而实际油藏条件下，岩心内部孔隙尺寸为微米级，内部压力为高压高温条件，且内部气体介质种类较多。因此，现有的接触角测试方法存在较大的局限性，无法满足目前CO₂混相驱机理研究的测试要求。

因此，有必要提供一种新的测试装置和测试方法，来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温高压毛细管内接触角的测量装置，该测量装置的测量气体种类丰富，可以任意更换不同内径的毛细管，实现了油藏条件下测量气液弯液面的接触角。

本发明的另一目的是提供一种高温高压毛细管内接触角的测量方法，该测量方法的测量气体种类丰富，可以任意更换不同内径的毛细管，实现了油藏条件下测量气液弯液面的接触角。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种高温高压毛细管内接触角测量装置，所述高温高压毛细管内接触角测量装置包括：

钢体，其具有通孔，所述通孔的两端分别密封有观察窗；

毛细管，其一端穿设在所述钢体的通孔内，其另一端通过第一流体注入管道连接一第一流体注入泵；

第二流体注入泵，其连接有第二流体注入管道，所述第二流体注入管道伸入所述钢体的通孔内。

在优选的实施方式中，所述高温高压毛细管内接触角测量装置还包括真空泵，所述真空泵连接有真空管道，所述真空管道伸入所述钢体的通孔内。

在优选的实施方式中，所述毛细管的外部夹设有毛细管夹持器，所述毛细管夹持器具有两个平行设置的夹持壁，所述两个夹持壁分别夹设在所述毛细管的两侧。

在优选的实施方式中，所述毛细管夹持器伸入所述钢体通孔的一端连接有端帽。

在优选的实施方式中，所述毛细管夹持器的外部套设有紧固套，所述紧固套的一端插入所述钢体内。

在优选的实施方式中，所述紧固套插入所述钢体的一端与所述钢体之间夹设有垫圈。

在优选的实施方式中，所述钢体设置在一空气浴中。

在优选的实施方式中，所述钢体的一端设置有图像采集装置，所述图像采集装置与所述钢体一端的观察窗相对。

在优选的实施方式中，所述钢体的另一端设置有光源，所述光源与所述钢体另一端的观察窗相对。

本发明还提供一种高温高压毛细管内接触角测量方法，所述高温高压毛细管内接触角测量方法采用上述的高温高压毛细管内接触角测量装置，所述高温高压毛细管内接触角测量方法包括如下步骤：

a）在第一流体注入泵内装入流体，在第二流体注入泵内装入气体；

b）通过所述第一流体注入泵向一毛细管内注入所述流体，所述毛细管伸入一钢体的通孔内，所述通孔的两端分别密封有观察窗，通过所述第二流体注入泵向所述钢体的通孔内注入所述气体；

c）缓慢增加所述第一流体注入泵注入所述流体的压力，直至所述毛细管的毛细管通道内出现气液弯液面。

在优选的实施方式中，所述钢体外设置有一真空泵，所述真空泵通过一真空管道与所述钢体的通孔相连通，在所述步骤a之前还包括步骤a1，通过所述真空泵将所述钢体的通孔内部抽真空。

在优选的实施方式中，所述钢体设置在一空气浴中，在所述步骤a1之前还包括步骤a2，加热所述空气浴，所述空气浴的加热温度为30～180℃。

在优选的实施方式中，所述第一流体注入泵注入的所述流体的压力为P1，所述第二流体注入泵注入的所述气体的压力为P2，其中，P2大于或等于P1×1.5%。

在优选的实施方式中，所述钢体的一端设有图像采集装置，所述图像采集装置与所述钢体一端的观察窗相对。