页岩润湿性研究新进展

摘要：随着能源需求增加，以及能源价格的增加，非常规能源得到越来越多的国家关注，页岩气的勘探开发成为全球第一热点。作为页岩非常重要的特性之一，润湿性的研究同样备受关注。通过大量文献调研，笔者将目前国内外页岩润湿性进展进行了详细总结。

关键词：页岩气；润湿性；研究进展

随着能源需求增加，以及能源价格的增加，非常规能源得到越来越多的国家关注，比如美国、加拿大、欧洲[12]，特别是中国[3]。同时，随着环境污染的加重，清洁能源在中国受到极大关注，导致了中国天然气需求的快速增加，引起中国政府和国内外的企业对中国非常规能源中页岩气开发的关注[4]。

润湿性是岩石物理特性的一个重要参数，影响油气储层动态的很多方面，包括饱和度、多相流和某些测井解释参数等。润湿性是什么呢？润湿性是指某一固体易于与某一流体而非其他流体接触的倾向性。尽管用“倾向性”一词描述无生命的物体看似奇怪，但它却恰当说明了表面力与界面力之间的平衡。一滴优先润湿性流体会驱替另一种流体；在极端情况下它将覆盖整个表面。相反，如果将一种非润湿性流体滴到已覆盖有润湿性流体的表面上，它会形成珠状，将其与固体的接触面积降到最小。

油气藏的润湿性对于油气藏的成藏或开发有重要的意义，在油气运移过程中及油气运移之后，地层的原始润湿性和改变后的润湿性会影响原始含水饱和度剖面以及地层的生产特性。同时，大多数油藏在石油运移之前是亲水的，而且存在着一个长过渡带，过渡带的饱和度从顶部到底部逐渐变化，在顶部基本为含有束缚水的油，在底部为水。这种分布形式是由油水相之间基于浮力的压力差决定，此处的压力差被称为毛细压力。运移到亲油储层的原油具有不同的饱和度剖面：从油藏顶部到底部基本上为最大含油饱和度。这一差别说明润湿性流体较容易侵入。甚至在天然气储层中，润湿性及其变化也会影响采收率。井筒附近的凝析液堵塞会降低天然气產能。一些开采方法运用化学手段来改变井筒周围的润湿性，以便将凝析油采出并清除阻塞。一些采收率提高方法可克服圈闭原油的润湿力。这些方法的目的或者是将地层的优先润湿性变为更具亲油性，或者是降低流体之间的界面张力，从而降低润湿力。一些测井方法也依赖于润湿性。电阻率测井法依赖于岩石中连续的导电通道，而导电通道由水相提供。在亲油地层，水可能不连续。这会影响饱和度和电阻率关系的阿尔奇公式中的饱和度指数n。在亲水条件下，n小于或等于2，但在亲油条件下，n则大于2。因此，如果将亲油地层的n设定为2，则以电阻率为基础的饱和度测定很有可能是错误的。核磁共振（NMR）响应也依赖于流体相对于孔隙表面的位置。非润湿性流体位于孔隙中间，所以，非润湿性流体的弛豫速率与体相流体的弛豫速率相似，而润湿相由于表面相互作用而使弛豫时间缩短。润湿性对钻井液配方很重要，对油基泥浆配方尤其重要。例如，配方中包含表面活性剂，以便使固体处于悬浮状态。含有亲油表面活性剂的油外相泥浆滤液侵入近井地层很有可能会改变孔隙的润湿性。这会造成流体在孔隙空间中的位置发生变化，并影响一些测井响应。

目前，AlBazali[5]、Oleas[6]等研究了潤湿性对泥页岩地层井壁稳定的影响，并讨论了水基钻井液和油基钻井液对井壁稳定的影响，研究表明这类泥页岩地层岩石表面润湿性表现为水湿，同时Passey（2010年）等[7]认为页岩气藏是在海洋、湖泊等环境下沉积形成的泥页岩层，岩石表面润湿性为水湿，而Borysenko（2009年）等页岩岩石中含有有机质时，有机质孔隙表面润湿性为亲油，岩石表面润湿性转为油湿。页岩气藏中页岩储层因其富含有机质造成页岩润湿性表现为比较复杂，而目前针对富含有机质页岩润湿性研究较少，润湿性对页岩气藏开发的影响的研究还未涉及。

富含有机质的页岩中因有机质的影响，改变了页岩的单一润湿性，使页岩孔隙出现混合润湿性，既有亲水的孔道也有亲油的孔道。润湿性对页岩气藏的影响也将不同于常规油气藏，而润湿性对页岩气藏的影响还未进行探讨，既会影响气体或流体的渗流也会影响页岩的吸附能力。因此，润湿性对页岩气藏开发的影响的研究还需要做大量的实验工作和理论研究。

参考文献：

[1]赵旭.页岩气开发浪潮席卷全球[J].中国石化，2012，29（12）：1820.

[2]Hartwig A， Knitzer S， Schulz H M， et al.Investigations of the shale gas potential in NE Germany[C].EGU General Assembly Conference Abstracts.2009，11：8849.

[3]李建忠，郑民，张国生，等.中国常规与非常规天然气资源潜力及发展前景[J].石油学报，2012，33（S1）：8998.

[4]徐倩.中国页岩气资源吸引众多外企[EB/OL].

[5]AlBazali， T.M.. Experimental study of the membrane behavior of shale duringinteraction withwaterbased and oilbased muds[D]. 2005， Austin： The University of Texas at Austin.

[6]Oleas A.， Osuji C.E.， Chenevert M.E.， et al. Entrance pressure of oil based mud Into shale： effect of shale water activity and mud properties[C].spe116364//SPE Annual Technical Conference and Exhibition， Denver， Colorado， USA，2124 September 2008.

[7]Passey， Q.R.， Bohacs， K.M.， Esch W.L.，et al.From oilprone source rock to gasproducing shale reservoirgeologic and petrophysical characterization of unconventional shale gas reservoirs[C].International Oil and Gas Conference and Exhibition in China， Beijing， China，810 June 2010.

作者简介：张琳琦（1991），女，汉族，黑龙江大庆人，本科，研究方向：储层研究、油气田开发， 工作单位：中国石油大庆分公司。