测定煤岩润湿性的方法
【专利摘要】本发明提供一种测定煤岩润湿性的方法，该方法包括：制备石英砂模型和待测润湿性煤岩的煤岩模型；检测石英砂模型和煤岩模型的孔隙度，计算石英砂模型和煤岩模型的孔隙体积；检测石英砂模型和煤岩模型的自吸水时间和自吸水体积；计算石英砂模型和煤岩模型的自吸水排气采收率和自吸水无因次时间；分别绘制石英砂模型和煤岩模型的自吸水排气采收率与自吸水无因次时间的关系曲线；计算煤岩模型的自吸水排气采收率与自吸水无因次时间的关系曲线的下包面积与标准曲线的下包面积的比值作为自吸润湿指数，确定待测润湿性煤岩的润湿性。本发明技术方案提高了测定煤岩润湿性的准确度，从而为煤层气开采提供了可靠的依据。
【专利说明】测定煤岩润湿性的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及煤岩润湿性测定【技术领域】，特别涉及一种测定煤岩润湿性的方法。
【背景技术】
[0002] 润湿是指液体在界面张力的作用下沿岩石表面流散的现象。所谓润湿性是指，当 存在两相非混相流体时，其中某一相流体沿固体表面延展或附着的倾向性。煤的润湿性是 煤的一项重要的物理化学性质，它是岩石矿物与煤层流体相互作用的结果。它对煤层气从 基质孔隙向割理的扩散W及煤层气在孔隙介质中微观分布和流动的难易程度有很大的影 响。研究煤的润湿性是高效开发煤层气的重要基础。
[0003] 目前测定岩石润湿性的直接方法主要有润湿接触角法，但该方法测量时要求矿物 表面十分光滑，且操作时间太长，所用矿物只是煤岩的主要成分，并非实际煤岩，测定结果 不能直接代表煤层的润湿接触角；测定润湿性的间接方法主要是自吸驱替法，但由于煤岩 渗透率特低，排驱体积不易测准，此方法主要用于常规砂岩测定。在煤层气钻井及煤层气增 产施工过程中，钻井液及增产液中一般有表面活性剂、絮凝剂等添加剂，该些添加剂与煤层 接触后，将使煤岩的润湿性发生变化，因此，准确测量煤岩的润湿性对提高煤层气产能的方 案设计具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例提供了一种测定煤岩润湿性的方法，用W准确测量煤岩的润湿性， 该方法包括：
[0005] 制备石英砂模型和待测润湿性煤岩的煤岩模型；将水润湿石英砂模型的能力作为 标准能力；
[0006] 采用孔隙度检测仪，检测石英砂模型和煤岩模型的孔隙度，计算石英砂模型和煤 岩模型的孔隙体积；
[0007] 利用自吸测量仪器，检测石英砂模型和煤岩模型的自吸水时间和自吸水体积；根 据石英砂模型的自吸水时间、自吸水体积和孔隙体积，计算石英砂模型的自吸水排气采收 率和自吸水无因次时间；根据煤岩模型的自吸水时间、自吸水体积和孔隙体积，计算煤岩模 型的自吸水排气采收率和自吸水无因次时间；
[0008] 根据石英砂模型的自吸水排气采收率和自吸水无因次时间，绘制石英砂模型的自 吸水排气采收率与自吸水无因次时间的关系曲线作为标准曲线；根据煤岩模型的自吸水排 气采收率和自吸水无因次时间，绘制煤岩模型的自吸水排气采收率与自吸水无因次时间的 关系曲线作为对比曲线；计算对比曲线的下包面积与标准曲线的下包面积的比值，作为自 吸润湿指数；
[0009] 根据自吸润湿指数，确定待测润湿性煤岩的润湿性；自吸润湿指数等于1，表明水 对待测润湿性煤岩的润湿能力达到了标准能力，水完全润湿待测润湿性煤岩；自吸润湿指 数等于零，表明水完全不能润湿待测润湿性煤岩，气完全润湿待测润湿性煤岩；自吸润湿指 数越接近于0,表明待测润湿性煤岩的亲气性越强；自吸润湿指数越接近于1，表明待测润 湿性煤岩的亲水性越强。
[0010] 在一个实施例中，上述方法中，根据石英砂模型的自吸水时间、自吸水体积和孔隙 体积，计算石英砂模型的自吸水排气采收率和自吸水无因次时间，包括：
[0011] 根据石英砂模型的自吸水时间和自吸水体积，计算石英砂模型的自吸速度；
[0012] 根据石英砂模型的自吸水体积和孔隙体积，计算石英砂模型的自吸水排气采收 率；
[0013] 绘制石英砂模型的自吸速度与自吸水排气采收率倒数的关系曲线，得到石英砂模 型的自吸速度与自吸水排气采收率倒数的关系曲线的斜率和截距，根据斜率、截距、石英砂 模型的自吸水时间和孔隙体积，计算石英砂模型的自吸水无因次时间。
[0014] 在一个实施例中，上述方法中，根据煤岩模型的自吸水时间、自吸水体积和孔隙体 积，计算煤岩模型的自吸水排气采收率和自吸水无因次时间，包括：
[0015] 根据煤岩模型的自吸水时间和自吸水体积，计算煤岩模型的自吸速度；
[0016] 根据煤岩模型的自吸水体积和孔隙体积，计算煤岩模型的自吸水排气采收率；
[0017] 绘制煤岩模型的自吸速度与自吸水排气采收率倒数的关系曲线，得到煤岩模型的 自吸速度与自吸水排气采收率倒数的关系曲线的斜率和截距，根据斜率、截距、煤岩模型的 自吸水时间和孔隙体积，计算煤岩模型的自吸水无因次时间。
[0018] 在一个实施例中，上述方法中，按照如下公式计算石英砂模型或煤岩模型的自吸 水无因次时间：
[0019]
【权利要求】
1. 一种测定煤岩润湿性的方法，其特征在于，包括： 制备石英砂模型和待测润湿性煤岩的煤岩模型；将水润湿所述石英砂模型的能力作为 标准能力； 采用孔隙度检测仪，检测所述石英砂模型和煤岩模型的孔隙度，计算石英砂模型和煤 岩模型的孔隙体积； 利用自吸测量仪器，检测所述石英砂模型和煤岩模型的自吸水时间和自吸水体积；根 据石英砂模型的自吸水时间、自吸水体积和孔隙体积，计算石英砂模型的自吸水排气采收 率和自吸水无因次时间；根据煤岩模型的自吸水时间、自吸水体积和孔隙体积，计算煤岩模 型的自吸水排气采收率和自吸水无因次时间； 根据石英砂模型的自吸水排气采收率和自吸水无因次时间，绘制石英砂模型的自吸水 排气采收率与自吸水无因次时间的关系曲线作为标准曲线；根据所述煤岩模型的自吸水 排气采收率和自吸水无因次时间，绘制煤岩模型的自吸水排气采收率与自吸水无因次时间 的关系曲线作为对比曲线；计算所述对比曲线的下包面积与所述标准曲线的下包面积的比 值，作为自吸润湿指数； 根据所述自吸润湿指数，确定待测润湿性煤岩的润湿性；所述自吸润湿指数等于1，表 明水对所述待测润湿性煤岩的润湿能力达到了所述标准能力，水完全润湿待测润湿性煤 岩；所述自吸润湿指数等于零，表明水完全不能润湿待测润湿性煤岩，气完全润湿待测润湿 性煤岩；所述自吸润湿指数越接近于0,表明所述待测润湿性煤岩的亲气性越强；所述自吸 润湿指数越接近于1，表明所述待测润湿性煤岩的亲水性越强。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据石英砂模型的自吸水时间、自吸水 体积和孔隙体积，计算石英砂模型的自吸水排气采收率和自吸水无因次时间，包括 ： 根据石英砂模型的自吸水时间和自吸水体积，计算石英砂模型的自吸速度； 根据石英砂模型的自吸水体积和孔隙体积，计算石英砂模型的自吸水排气采收率； 绘制石英砂模型的自吸速度与自吸水排气采收率倒数的关系曲线，得到所述石英砂模 型的自吸速度与自吸水排气采收率倒数的关系曲线的斜率和截距，根据所述斜率、截距、石 英砂模型的自吸水时间和孔隙体积，计算石英砂模型的自吸水无因次时间。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据煤岩模型的自吸水时间、自吸水体 积和孔隙体积，计算煤岩模型的自吸水排气采收率和自吸水无因次时间，包括： 根据煤岩模型的自吸水时间和自吸水体积，计算所述煤岩模型的自吸速度； 根据煤岩模型的自吸水体积和孔隙体积，计算煤岩模型的自吸水排气采收率； 绘制煤岩模型的自吸速度与自吸水排气采收率倒数的关系曲线，得到所述煤岩模型的 自吸速度与自吸水排气采收率倒数的关系曲线的斜率和截距，根据所述斜率、截距、煤岩模 型的自吸水时间和孔隙体积，计算煤岩模型的自吸水无因次时间。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，按照如下公式计算石英砂模型或煤岩模型 的自吸水无因次时间：
其中，tD为石英砂模型或煤岩模型的自吸水无因次时间，a为石英砂模型或煤岩模型自 吸速度与自吸水排气采收率倒数的关系曲线的斜率；b为石英砂模型或煤岩模型自吸速度 与自吸水排气采收率倒数的关系曲线中直线与横坐标交点；VP为石英砂模型或煤岩模型的 孔隙体积；t为石英砂模型或煤岩模型的自吸水时间。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备石英砂模型和待测润湿性煤岩的 煤岩模型包括： 选取石英砂充填到一填砂筒中并压实，将所述填砂筒的端面用筛网封住，形成石英砂 模型； 将要测定润湿性的煤岩粉碎成煤粉，称取所述煤粉充填到另一填砂筒中并压实，将所 述填砂筒的端面用筛网封住，形成煤岩模型。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自吸测量仪器包括：恒温箱；电子天平， 固定在所述恒温箱的顶部；实验烧杯，设置在所述恒温箱的内部；采集装置，与所述电子天 平连接；所述石英砂模型或煤岩模型悬挂在所述电子天平的下端； 测量开始时，将所述石英砂模型或煤岩模型放入所述实验烧杯的水中，打开电子天平， 通过与电子天平连接的采集装置采集不同时刻石英砂模型或煤岩模型的重量，直到重量不 变为止，获取所述石英砂模型和煤岩模型的自吸水时间和自吸水体积。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述采集装置为电脑，与所述电子天平连 接。
8. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述实验烧杯下设置有用于调整烧杯高度 的升降架。
9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述孔隙度检测仪为氦孔隙度检测仪。
【文档编号】G01N15/08GK104502239SQ201410841172
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月30日 优先权日:2014年12月30日
【发明者】杨恒林, 汪伟英, 田中兰, 赵梓彤, 柯文丽, 胡振华 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团钻井工程技术研究院, 长江大学