[发明专利]一种页岩混合润湿性的实验测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种页岩混合润湿性的实验测试装置及方法，实验测试装置包括地层温度模拟系统、地层围压模拟系统、混合润湿性测试系统；地层温度模拟系统为加热器；地层围压模拟系统为围压泵；混合润湿性测试系统包括恒速恒压泵、恒速恒压泵出口阀、中间容器、中间容器出口阀、真空泵、真空泵入口阀、反应釜，其中恒速恒压泵、恒速恒压泵出口阀、中间容器、中间容器出口阀依次连接至反应釜，真空泵、真空泵入口阀依次连接至反应釜，恒速恒压泵向反应釜中泵入不同润湿性流体以测试混合润湿性。本发明能够考虑地层温度、地层压力、页岩混合润湿性的影响，并能够定量表征页岩亲水指数、亲油指数和混合润湿性指数。

技术领域

本发明涉及石油天然气工程领域，尤其是页岩储层开发过程中一种页岩混合润湿性的实验测试方法。

背景技术

页岩气压裂通过将上万方的水基压裂液注入页岩地层，实现水平井多段多簇大规模体积改造，形成复杂裂缝网络是有效动用页岩油气的关键技术。区别于常规砂岩，由于在地质特征和压裂工艺等方面的差异，使得压裂液与页岩储层相互作用更为突出和深远。体积压后页岩表现出截然不同于常规储层的返排特征：压裂液返排率低、产气量与返排率呈负相关关系、焖井后产水量降低而产气量增加等(张涛,李相方,杨立峰.关井时机对页岩气井返排率和产能的影响[J].天然气工业,2017,37(8):48-58)。而润湿性是影响流体在页岩孔道中的微观分布状态和流体与岩石之间相互作用的关键因素，因此利用室内实验方法准确并定量化表征页岩润湿性特征，对理清压裂液在页岩储层渗吸规律、解释页岩气井压裂后特殊的返排特征、客观评价页岩储层渗吸能力等有重要作用。

研究表明，页岩储层富含有机质和粘土矿物，其表面呈复杂的混合润湿性特征，即页岩既亲水又亲油。页岩的微观孔隙结构和矿物成分、地层围压、地层温度等对流体在页岩中的润湿性有重要影响，但目前实验研究并未同时考虑这些因素，大多聚焦于常温常压下页岩表面润湿性研究。目前润湿性测试方法主要以实验为主，具体内容如下：

(1)刘向君等(刘向君,熊健,梁利喜.川南地区龙马溪组页岩润湿性分析及影响讨论[J].天然气地球科学,2014,25(10):1645-1652)采用光学接触角测量仪对川南地区龙马溪组井下与露头岩心在常温与加温条件下去离子水、白油、柴油在其表面的接触角，研究表明页岩与去离子水接触角为10.7°～38.7°，白油与柴油可完全铺展，页岩表面既亲水又亲油，表现为混合润湿性特征，而且接触角随温度增加而降低。该方法没有同时考虑地层温度和围压的影响，同时只是对页岩表面润湿性进行测试，而没有对页岩孔隙吼道混合润湿性进行定量表征。

(2)Su等(Su S,Jiang Z,Shan X,et al.The wettability of shale by NMRmeasurements and its controlling factors[J].Journal of Petroleum ScienceEngineering 2018,169,309-316.)利用核磁共振技术对页岩润湿性进行定性测量，并分析影响页岩润湿性控制因素，研究表明有机质存在是页岩有机质矿物是页岩成油湿的根本原因，有机质与粘土矿物形成的孔隙使得页岩成混合润湿性特征，水湿的页岩样品中无机矿物碳酸岩盐含量更高。该方法同样没有考虑地层温度和围压的影响，同时对页岩混合润湿性并未定量表征。

以上方法都没有综合考虑地层温度与围压等因素对流体在页岩孔隙吼道中润湿性影响，目前尚无方法同时考虑这些因素并定性与定量化表征，因此有必要研发页岩储层在真实地层条件下混合润湿性的实验测试装置及相关测试方法，为分析流体在页岩储层分布与运移规律提供依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种页岩混合润湿性实验测试装置，以及使用该装置测试页岩混合润湿性的方法。