砂岩黏土矿物与智能离子水的界面电性及润湿性特征实验研究

摘要

以低价态、低浓度为特征的智能离子水驱提高采收率技术在砂岩储层中逐步得到应用,其中砂岩黏土矿物与离子水的界面作用被普遍确认为该技术的主要机理之一.本文借助Z电位测试和人工压制岩样表面原油接触角测试,通过改变智能离子水离子类型、浓度,研究了砂岩油藏的主要组成物石英砂及黏土矿物表面Zeta电位及润湿角的变化规律,并通过双电子层扩散、离子交换、润湿角改变机理对结果进行分析解释.实验结果表明:黏土矿物表面在低矿化度水作用下会发生离子交换而造成电位变化,进而引发润湿性的改变.黏土矿物在NaCl溶液中的Zeta电位负值比在CaCl2溶液中大,润湿角更小,表明黏土矿物对一价Na+比二价Ca2+敏感性更强.随着矿化度降低,Zeta电位负值增大,润湿角减小,且在一定浓度区间内蒙脱石、高岭石的增长速度较为明显,高岭石在Na+矿化度为500mg·L-1-1000mg·L-1的NaCl溶液中Zeta电位差最大,润湿角差值最大,且易受pH影响,蒙脱石在Na+矿化度为1000mg·L-1-5000mg·L-1的NaCl溶液中Zeta电位差最大,润湿角差值最大,表明存在浓度界限,在适当浓度范围内蒙脱石、高岭石对低矿化度水驱起主导作用.研究成果为系统认识黏土矿物对智能离子水驱提高采收率的微观作用机制提供了基础,也为砂岩储层对智能离子水驱的适应性评价提供了依据.