第六届非常规油气地质评价暨新能源学术研讨会
6th Symposium on Unconventional Oil and Gas Geological Evaluation and New Energy

186 / 2021-06-10 20:31:52

松辽盆地北部页岩油储层润湿性研究

润湿性，页岩油，分子动力学模拟，松辽盆地北部

页岩油气理论与技术

受美国页岩油成功开发的启示，我国加快了页岩油的勘探开发工作，但开发效果达不到预期，相关理论研究的滞后可能是问题之一。页岩孔喉结构与表面润湿性对于页岩油的勘探开发具有重要作用。学者们对页岩孔喉结构方面开展了大量工作，但对页岩表面润湿性方面的研究较少。

本研究以松辽盆地北部青山口组一段、嫩江组一段、二段页岩油储层为研究对象，开展了座滴法“气-水-岩”和悬滴法“油-水-岩”接触角实验研究润湿性影响因素；应用分子动力学模拟在纳米尺度上研究了有机质和储层主要组成矿物的润湿性；开展液液萃取法、接触角法、自发渗吸联合核磁共振法研究了储层样品的润湿性及控制因素，并评价了储层“自动缓解水锁”能力，计算了青山口组一段和嫩江组储层毛细管力沿深度的分布，讨论了润湿性对油水流动的影响，并提出了如何提高采收率的建议。

研究结果表明，页岩储层矿物组成、页岩油族组成、水介质特征、孔喉表面的沥青质沉积、温度和压力都会对润湿性产生影响。“气-水-岩”体系中矿物与水的亲和性：硅质矿物＞粘土矿物＞钙质矿物＞铁质矿物；“油-水-岩”体系中矿物与非极性油组分的亲和性：铁质矿物＞钙质矿物＞粘土矿物＞硅质矿物；“油-水-岩”体系中矿物与极性油组分的亲和性：硅质矿物＞铁质矿物＞钙质矿物＞粘土矿物。一般来说，低矿化度条件下矿物亲水性更好，低矿化度下不同盐水类型中的矿物亲水性：NaHCO3＞NaCl＞CaCl2。胶质沥青质的沉积会使储层表面向亲油方向转变。温度升高会使“油-水-岩”亲水性下降，压力升高使“气-水-岩”亲水性下降。在纳米尺度上，有机质表现为强烈的疏水亲油性；石英表现为亲水性；高岭石硅氧四面体疏水亲油，铝氧八面体表现为强烈的亲水性。研究区页岩油储层样品绝大部分为水湿，极少部分为中性润湿和油湿；嫩江组样品亲水性强于青山口组；储层水湿性与硅质矿物含量呈正相关，与有机质丰度、有机质成熟度、粘土矿物含量呈现负相关。样品顺层渗吸流体速度大于垂直渗吸；自发渗吸油量与有TOC有关，TOC越高渗吸量越大，油先渗吸到小孔再逐渐向大孔漫延；自发渗吸水量大于孔隙体积，粘土矿物含量越高渗吸量越低，水先渗吸到小孔但不会产生微裂缝和向大孔漫延储层“自动缓解水锁”潜力差，建议开发过程预防储层伤害。嫩江组毛细管力与含油性呈明显的负相关。强水湿和油湿储层均不利于页岩油的开发，将储层润湿性调节为弱亲水至中性润湿有利于页岩油的开发。