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淺析接觸角測量儀潤濕性測量方法中的定量測量

  測量潤濕性的方法很多，按測量目的的不同可分為兩大類，即定性方法和定量方法。其中定量方法主要有接觸角法、滲吸與排驅法（Amott方法）和USBM（美國礦物局）方法。定性測量方法種類很多，包括滲吸率、顯微鏡檢測、浮選法、玻璃滑動法、相對滲透率曲線法、滲透率與飽和度關系曲線、毛管壓力曲線、毛細測量法、排驅毛管壓力、油藏測井曲線、核磁共振法以及染色吸附法。潤濕性的定量測量方法，一般定量測量常用以下三種方法：

  接觸角法；接觸角法測量的是一個特定表面的潤濕性。在油水系統中就是測量光滑礦物表面上油和水的潤濕性。石油工業中一般用懸滴法測量接觸角，第一步要全部徹底的清洗儀器，因為即使微量的雜質也能改變潤濕性。此法也用來檢驗實驗條件對潤濕性的影響，如壓力、溫度和水的化學性質。

潤濕角測量的一個問題是滯后現象。測量的接觸角有前進角和后退角兩種，前進角是向前推液滴邊緣測得的，而后退角是向后拉測得的，二者之差就是接觸角滯后。引起滯后的原因有三種：a. 表面粗糙度；b. 表面非均質性；c. 大分子水垢的表面固定性。

  將接觸角用于油藏巖石的第二個問題是它僅僅反映巖石局部的潤濕性，不能考慮巖石表面的非均質性。第三個限制是得不到有關巖石上是否存在永久連接有機覆蓋物的信息。Amott方法USBM方法和Amott方法測量的是巖心的平均潤濕性。當測量天然狀態巖心或恢復原態巖心時，這兩種方法要好于接觸角法。確定巖心是否清洗完全必須用USBM方法或Amott方法。USBM方法有時要優于Amott方法，因為后者在中性潤濕附近不敏感。改進的USBM方法可以進行USBM和Amott兩種方法的指數計算。

Amott方法是把滲吸和驅替結合起來測量巖石的平均潤濕性。測量之前，所用的巖心先要在Amott方法主要由以下四步組成：

①將巖心浸入油中，20小時后測量被油的自發吸入所排出的水的體積；

②巖心在油中離心達到束縛水飽和度（IWS），測量排出的水的總量；

③將巖心浸入水中，20小時后測量被水的自吸排出的油的體積；

④在水中離心直至達到殘余油飽和度，測量排出的油的總量。

注意：巖心可能是通過流動而不是離心達到ROS和IWS，尤其對于不能用離心機的非固態物質必須如此。

  分別引入油驅比和水驅比的定義：USBM方法也是測巖心的平均潤濕性。與Amott方法相比，它的一個主要優點是其在中性潤濕附近的靈敏性。缺點是USBM潤濕指數只能在段塞尺寸的巖心中測量，因為巖心必須放在離心機中。USBM測試比較的是一種流體驅替另一種流體所需的功。用潤濕流體驅替非潤濕流體所需的功肯定少于相反的驅替。由于所需功與毛管壓力曲線下的面積成正比，所以USBM方法是通過計算離心毛管壓力曲線來求潤濕性的大小。

  Sharma和Wunderlich對USBM方法進行了改進，既可求出Amott指數，也可求出USBM指數。改進的USBM方法分五步：①初始油驅；②水的自吸；③水驅；④油的自吸；⑤油驅。這種方法通過考慮飽和度變化改進了USBM方法的結果，同時也求出了Amott指數。Amott方法有時可以指出系統的非潤濕性，而USBM方法則不能判斷出部分潤濕或選擇潤濕。