李穎穎，劉力，沈欣宇

(1.中國石油集團工程技術(shù)研究院有限公司，北京 102206；2.中國石油西南油氣田分公司工程技術(shù)研究院，四川 成都 610017)

油氣儲層巖石表面的潤濕性是控制流體在孔隙介質(zhì)中流動和分布的關(guān)鍵因素，它與巖心的滲透率、孔隙度、孔隙結(jié)構(gòu)和流體飽和度等性質(zhì)同等重要，是油氣儲層巖石-流體的綜合特性[1]。自1942年Buckley[2]首次認識到潤濕性對水驅(qū)油效果存在重要影響后，隨后近一個世紀諸多與油氣儲層巖石潤濕性相關(guān)的研究結(jié)果表明，潤濕性對油氣儲層巖石各項分析結(jié)果和巖石性質(zhì)幾乎都有影響，例如：毛細管壓力、相對滲透率、水驅(qū)動態(tài)、導電性質(zhì)、氣體吸附性能、陽離子交換容量、Zeta電位、膨脹分散性、三次采收率、束縛水飽和度和殘余油飽和度等。

一般意義的潤濕，是指存在非混相流體的情況下某種液體延伸或附著于固體表面的傾向性，換句話說，就是液體在分子力作用下沿固體表面鋪展的現(xiàn)象。在討論潤濕性時，研究對象總是不相混溶的固相、液相、氣相/另一液相的三相體系。兩種流體對于固相總是存在潤濕相流體與非潤濕相流體(以下簡稱潤濕相與非潤濕相)：能沿固體表面鋪展的那一相稱為潤濕相，另一相則稱為非潤濕相。氣體在大多數(shù)情況下為非潤濕相，因此石油工程領(lǐng)域?qū)庀嘁暈榉菨櫇裣鄟硌芯繋r石表面的潤濕性，由此將潤濕性劃分為油濕、水濕和中性潤濕[1]。

然而實踐證明，氣體對固體的潤濕現(xiàn)象卻不能總是被忽略，換句話說，也就是在某些特殊條件下，氣體會成為潤濕相，而液體為非潤濕相。例如，在水銀-空氣-玻璃體系中，水銀不能在玻璃表面鋪展，則水銀為非潤濕相流體，空氣為潤濕相，在這種情況下空氣對玻璃表面選擇性潤濕。周祖康等將這種氣體對固體的選擇性潤濕現(xiàn)象稱為“氣體對固體的潤濕性”，它與液體對固體的潤濕性恰好相反[3]。他認為固體越是憎液，就越易為氣體所“潤濕”，氣泡越易附著在固體表面；反之，固體越是親液，就越易為液體所潤濕，氣泡就越難附著在固體表面。這種特殊的潤濕現(xiàn)象也存在于儲層中，2000年李克文和Firoozabadi以油氣儲層巖石為對象研究了這種特殊潤濕現(xiàn)象，將氣體對巖石表面的選擇性潤濕現(xiàn)象命名為“油氣儲層巖石表面的氣體潤濕性”[4]，并提出了一個重要思路，通過氣潤濕性反轉(zhuǎn)能夠減少鉆完井過程中對油氣層的損害、改善酸化壓裂效果、提高低滲透氣層及凝析油氣藏產(chǎn)量。隨后，國外石油界面化學研究者們相繼在氣潤濕性反轉(zhuǎn)提高采收率方面開展了一系列研究，并取得了許多重要研究成果。

根據(jù)公開發(fā)表的文獻，從氣體潤濕性概念的提出、國外研究進展和國內(nèi)研究進展三方面進行總結(jié)，認為隨著我國對非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)步伐的加快，亟需對氣體潤濕性理論體系的完善。

1 氣體潤濕性名詞的提出

某種液體能否潤濕固體，總是相對于另一相氣體或液體而言的：如果其中一相能夠潤濕固體，那么另一相則不能潤濕該固體。用導管將某種氣體通入處于液體中的巖屑周圍，若液體相對于該氣體對巖屑選擇性潤濕，則氣泡會因為浮力作用上升至液面直至消失；若氣體相對于液體對巖屑選擇性潤濕，則大部分氣泡會克服浮力作用而在巖屑表面鋪展開，如肉眼常見的液體在固體表面鋪展的潤濕現(xiàn)象。1987年，周祖康等在其著作《膠體化學基礎(chǔ)》中首次將這種氣體對固體的選擇性潤濕現(xiàn)象稱為“氣體對固體的潤濕性”，他認為這種氣體的潤濕性與液體恰好相反[3]：固體越是憎液，就越易為氣體“潤濕”，越易與氣泡相附著；反之，固體越是親液，就越易為液體潤濕，越難與氣泡相附著。冶金領(lǐng)域泡沫浮選方法就是利用氣體和液體對固體的這種“潤濕性”差異來分離礦苗和礦渣的。

《油層物理》中認為，液體遠比氣體能夠潤濕固體[1]。在石油工業(yè)研究領(lǐng)域，通常認為在氣/液/巖石體系中液體為強潤濕相，氣體被視為非潤濕相，因此將油氣儲層巖石表面的潤濕性劃分為水潤濕、油潤濕和中性潤濕。然而大量的理論和實驗現(xiàn)象證實，這種氣體所具有的潤濕性或氣體對固體的選擇性潤濕能力并不能被忽視?！皻?液/固”體系中，液體相對于氣體并不總是能夠完全潤濕固體表面，氣體對固體的潤濕能力在不同的體系中存在較大的差異。

2000年，李克文等[4]借助傳統(tǒng)潤濕性的概念、理論和方法首次將這種特殊的潤濕現(xiàn)象命名為“氣體潤濕性”，并采用簡單的唯象網(wǎng)絡(luò)模型研究證實，對近井壁區(qū)域儲層進行氣潤濕性反轉(zhuǎn)處理能夠提高凝析氣藏產(chǎn)量，自此開創(chuàng)了油氣藏潤濕性研究的新領(lǐng)域。

2 氣體潤濕性國外研究進展

早在1942年，Buckley[2]就認識到儲層巖石表面潤濕性對水驅(qū)油作業(yè)效果存在重要影響，隨后，一些學者進行了潤濕性對油氣儲層巖石毛管力、相對滲透率、初始含水飽和度、殘余油飽和度以及電學性質(zhì)等方面的影響研究[5-10]；還有一些學者研究了油氣儲層巖石表面潤濕性變化對驅(qū)油效率和采收率方面的影響[11-12]。這些研究結(jié)果表明，油氣儲層巖石表面潤濕性對巖石各項分析結(jié)果和巖石性質(zhì)幾乎都有影響，特別是毛細管壓力、相對滲透率、水驅(qū)動態(tài)、導電性質(zhì)和三次采收率等重要性質(zhì)。

1958年，Wagner在研究中發(fā)現(xiàn)，水驅(qū)作業(yè)中合理的調(diào)整巖石表面的潤濕性能夠提高驅(qū)油效率[11]。1969年，F(xiàn)roning等在Clearfork和Gallup油田進行了改變儲層巖石潤濕性提高采收率的現(xiàn)場試驗[12]。1983年，Penny等在氣井壓裂改造作業(yè)中使用了一種“非潤濕”(通過將水在巖石表面的接觸角提高到90°以實現(xiàn)零毛管力)的方法，以提高相對滲透率[13]?，F(xiàn)場應(yīng)用證明，通過這種特殊的方法提高了裂縫的破裂長度和導流能力，改造井比采用傳統(tǒng)方法壓裂井的產(chǎn)能提高了2～3倍。

雖然眾多石油界面化學研究者都意識到合理的調(diào)整儲層巖石的潤濕性對提高采收率作業(yè)的重要影響，但是直到2000年，李克文和Firoozabadi才首次將這種特殊的潤濕現(xiàn)象命名為“氣體潤濕性”[4]。采用簡單的唯象網(wǎng)絡(luò)模型研究了凝析氣藏中重力、粘滯力、界面張力和潤濕性對臨界凝析飽和度和相對滲透率的影響，認為潤濕性對臨界凝析飽和度和相對滲透率存在顯著影響：在某一特定飽和度條件下，當接觸角由0°(強液潤濕性)增加到85°(中性氣潤濕性)時，相對滲透率顯著增加。因此得出結(jié)論，認為多孔介質(zhì)的潤濕性由優(yōu)先液潤濕性轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)先氣潤濕性將顯著提高氣井的產(chǎn)能。隨后，該課題組在實驗室內(nèi)利用氟碳聚合物FC754和FC722將人造巖心的潤濕性由“優(yōu)先液潤濕性”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皟?yōu)先氣潤濕性”，并通過毛細管上升實驗、自發(fā)滲吸實驗和巖心流動實驗對氣體潤濕性的程度進行了評價。FC722能夠?qū)?水/巖石和氣/油/巖石體系的潤濕性轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)先氣潤濕性，氣潤濕反轉(zhuǎn)后巖心的自吸水量和自吸油量均接近0。此外，巖心流動實驗中的毛細管門限壓力隨著氟碳聚合物FC722處理劑濃度的增加而增大，也證實了巖心的氣體潤濕性經(jīng)過處理后可以增強。

隨后，國外又有一些石油界面化學研究者對氣潤濕性反轉(zhuǎn)技術(shù)提高采收率進行了研究，并取得了很多認識。

2000年，Tang等研究了氣潤濕性反轉(zhuǎn)對氣/液體系相對滲透率的影響，利用氟碳聚合物FC722和FC759將Berea砂巖和白堊巖心的潤濕性由液潤濕性轉(zhuǎn)變?yōu)橹行詺鉂櫇裥裕⑦M行了單巖心和并聯(lián)巖心的流動實驗[14]。其實驗研究結(jié)果表明，巖心實現(xiàn)氣潤濕性反轉(zhuǎn)后，液相的流動度和相對滲透率增加，氣相的流動度增加而相對滲透率在某特定的潤濕相飽和度下可能增加也可能降低，殘余液飽和度降低。但是他們所使用的兩種氟碳聚合物氣潤濕反轉(zhuǎn)劑抗溫性能不強，僅能達到90 ℃。

2003年，李克文等又針對“氣/液/固”體系提出了一種氣體潤濕性的定量評價方法[15]。在某一特定潤濕相飽和度條件下，若毛細管壓力和相對滲透率已知，則該評價方法能夠?qū)怏w潤濕性程度進行定量評價。然而，由于該方法操作過程復雜，尚未推廣應(yīng)用。

2006年，Panga等采用不同壓差條件下向鹽水飽和的巖心中注氣的方法，考察了壓力梯度、驅(qū)替液量和殘余液量與巖心潤濕性的關(guān)系，評價了5種處理劑A1～A5(A1、A2和A3為表面活性劑，A4為含氟聚合物，A5為含氟調(diào)聚物)在防止高溫儲層水堵中的作用[16]。結(jié)果表明，A5在模擬井底條件下性能穩(wěn)定，其與巖心的吸附性良好且對巖心滲透率損害最小，可以實現(xiàn)巖石表面由優(yōu)先液潤濕性轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)先氣潤濕性，進而有效地解除水堵。他們在2007年又采用接觸角和自發(fā)滲析實驗等方法對41種化學處理劑進行實驗篩選[17]。結(jié)果表明，這41種處理劑中，A5的性能仍舊是最優(yōu)越的，其在高溫條件下的氣潤濕反轉(zhuǎn)能力最強、氣潤濕反轉(zhuǎn)效果最好且對巖心傷害小。采用質(zhì)量分數(shù)2%的氯化鉀鹽水中加入5%A5的配方處理后的巖心，毛細管壓力大幅度降低，殘余水的清除效率顯著提高。

2007年，F(xiàn)ahes和Firoozabadi對3M公司的10種化學處理劑的氣潤濕反轉(zhuǎn)性能進行了評價，并與李克文使用的氟碳聚合物FC759和FC722的氣潤濕反轉(zhuǎn)效果進行對比[18]。研究結(jié)果表明，這10種化學處理劑均能夠通過酸堿作用吸附在巖心表面降低其表面自由能，引起巖心表面的憎液親氣性增強。最終篩選出兩種3M公司生產(chǎn)的氟碳聚合物11-12P和 L-18941，與乙醚、甲基己基酮、水和乙酸配成不同比例的溶液，能夠?qū)r心的潤濕性由“優(yōu)先液潤濕性”轉(zhuǎn)變?yōu)橛谰玫摹皟?yōu)先氣潤濕性”，且抗溫能力高達 140 ℃。通過單巖心和并聯(lián)巖心的流動實驗表明，優(yōu)選出的氣潤濕反轉(zhuǎn)處理劑在不降低巖心絕對滲透率的情況下，能夠使液體的流動度增加，氣體產(chǎn)量提高。

2008年，Noh等進行了氣潤濕性反轉(zhuǎn)減輕凝析氣藏水鎖損害的研究，其研究結(jié)果表明，優(yōu)先油潤濕性的油藏巖心經(jīng)過3M公司的兩種氟碳聚合物產(chǎn)品11-12P和L-19062處理后能夠轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)先氣潤濕性[19]。這兩種處理劑在任何初始含液飽和度條件下均有效，且20～140 ℃溫度范圍內(nèi)的飽和氣巖心單向注水實驗表明，巖心氣潤濕性反轉(zhuǎn)后水的流動度增加，且流動度增加程度與氣潤濕反轉(zhuǎn)處理劑濃度成正比。同樣的，氣體潤濕性反轉(zhuǎn)也可以增加巖心中油相的流動度，但其增加程度比水相略小。

2009年，Wu等研究了鹽度和氟化物的協(xié)同作用對氣潤濕性反轉(zhuǎn)效果的影響，認為當巖心被鹽水飽和時，水潤濕性隨NaCl鹽度的增加而增強，氣體的絕對滲透率降低，而CaCl2鹽度對潤濕性的影響較??；此外，NaCl、KCl和CaCl2鹽度對氣潤濕性反轉(zhuǎn)均存在不利影響[20]。為了減弱鹽度對氣潤濕性反轉(zhuǎn)處理效果的影響，他們通過對含鹽水的巖心先水驅(qū)后氮氣驅(qū)預(yù)處理，改善了氣潤濕性反轉(zhuǎn)的效果。

2011年，李克文等又通過氣潤濕性反轉(zhuǎn)方法，進行了凝析氣藏堵水的實驗研究[21]。用環(huán)氧樹脂將人造砂巖巖心膠結(jié)成雙層巖心，上部低孔低滲巖心層模擬氣藏，下部高孔高滲巖心層模擬底水層。其研究過程采用自行設(shè)計的實驗裝置評價了氣潤濕性反轉(zhuǎn)對氣藏見水時間和出水量的影響，實驗結(jié)果表明，當氣藏巖石潤濕性轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)先氣潤濕性后，見水時間延遲，無水采氣量增加，侵入氣藏的水量減少。

同年，Zhou等采用分子模型設(shè)計了氣潤濕反轉(zhuǎn)劑分子結(jié)構(gòu)，并使用Material Studio軟件進行界面張力和接觸角的計算，從理論上對氣潤濕反轉(zhuǎn)處理劑的潤濕反轉(zhuǎn)能力進行預(yù)測[22]。在此基礎(chǔ)上給出了三種處理劑(HAP、PMP和OAP)的分子結(jié)構(gòu)和合成路線，并通過接觸角實驗對所合成處理劑的氣潤濕反轉(zhuǎn)效果進行評價，結(jié)果表明，三種氣潤濕反轉(zhuǎn)劑的溶解性和穩(wěn)定性良好，能夠降低固體的表面自由能。經(jīng)1%的PMP水溶液浸泡處理后的普通紙，油在其表面的接觸角可達85°，且該濃度PMP水溶液對棉纖維、尼龍纖維和砂巖表面處理過后，憎水性非常強，其中砂巖表面水的接觸角高達136°。

3 氣體潤濕性國內(nèi)研究進展

國內(nèi)針對氣體潤濕性方面的研究起步較晚，并且是從“中性潤濕”或“中等潤濕”概念逐漸進入“氣體潤濕性”的研究。國內(nèi)一般概念認為：巖石的潤濕性可根據(jù)水在固體表面的接觸角θ來劃分，一般當θ<90°時巖石表面為親水性，當θ>90°時巖石表面為親油性，θ=90°時巖石為中性潤濕[1]。

3.1 中性潤濕研究

2005年王富華等提出鉆井完井液不僅應(yīng)該滿足鉆井正常作業(yè)和保護油氣層的要求，還應(yīng)該有利于提高油氣井產(chǎn)能的觀點[23]。其開發(fā)的正電膠雙聚鉆井液體系，能夠通過其濾液使油藏巖石表面轉(zhuǎn)化為或保持中性潤濕性，現(xiàn)場應(yīng)用表明，該體系具有顯著的保護儲層和提高油氣采收率功能，且有望使原油采收率再提高4%～10%。他認為中性潤濕性在油氣鉆探與開發(fā)工程具有四個方面的意義：①中性潤濕性的固體微粒存在于油水界面上，有利于提高鉆井液的穩(wěn)定性；②鉆頭表面潤濕性轉(zhuǎn)變?yōu)橹行詽櫇裥院竽軌驕p少鉆頭泥包現(xiàn)象，有利于降低鉆具摩阻和提高機械鉆速；③中性潤濕性能夠提高地層微粒的穩(wěn)定性，減少其運移的可能性，這就有利于減少微粒運移對油氣儲層的損害；④中性潤濕性地層表面毛細管壓力極低或在有些條件下為0，油、水相在油藏孔隙中的滲流不受毛細管力的影響，因此能夠提高原油采收率。

2005年，任曉娟等采用所研發(fā)的潤濕反轉(zhuǎn)劑LW-1對長慶氣田上古生界低滲透砂巖巖心和新疆某油層低滲透砂巖巖心進行潤濕反轉(zhuǎn)處理，結(jié)果表明，LW-1 能夠?qū)r石表面反轉(zhuǎn)成中性偏親油，使氣體有效滲透率平均提高1.06倍，并且使低滲透親水油層巖心的水相有效滲透率平均提高2.6倍[24]。

2008年，宋新旺等將水測滲透率為0.030，0.197，0.508 D的3組人造巖心柱分別處理為表面親水、中性潤濕和親油三類，再采用礦化度19.4 g/L的模擬勝利油田地層水和模擬油測定巖心滲透率[25]。結(jié)果表明，巖心表面親水時潤濕性對水滲流的影響最高，中性潤濕時次之，親油時最低，變化幅度隨滲透率的增大而減小，最大達600倍；而巖石表面中性潤濕時最有利于油的流動，認為將油藏潤濕性轉(zhuǎn)為中性潤濕性，能夠提高水及化學驅(qū)油劑的注入能力。隨后，又進行了潤濕性對水驅(qū)采收率影響的深入實驗研究，其研究結(jié)果表明，親水的油藏比親油性油藏更有利于水驅(qū)采收率的提高，但兩種潤濕性條件下的水驅(qū)采收率均不如中等潤濕油藏大[26]。而在實際油藏的開采過程中，中等潤濕條件油藏的水驅(qū)采收率最高。

2010年，劉懷珠等利用不同氣測滲透率的人造露頭砂巖巖心，采用甲基硅油為潤濕反轉(zhuǎn)處理劑，將巖心表面的潤濕性由親水轉(zhuǎn)變?yōu)橹行詽櫇裥裕芯苛藵櫇裥詫Σ煌瑵B透率巖心油水滲流規(guī)律的影響[27]。巖心的潤濕性轉(zhuǎn)變?yōu)橹行詽櫇裥杂欣谠黾铀陀偷牧鲃幽芰Γ瑥亩档土鞫缺?，改善水?qū)效果。

2010年，蔣仁裕等研制出一種新型耐溫抗鹽型鹽酸酸化用助排體系，該體系包含碳氫表面活性劑、有機硅表面活性劑、氟碳表面活性劑和聚合醇[28]。該助排體系能夠大幅度降低表面張力和界面張力而使?jié)櫇裥越咏行詽櫇裥?，助排率高達97.2%。同年，蘇歡等在驅(qū)油試驗中發(fā)現(xiàn)，驅(qū)油劑將巖石的潤濕性朝中性潤濕性的方向轉(zhuǎn)變，能夠?qū)Ⅱ?qū)油效率提高10%左右，并能有效降低注入壓力梯度增加注入量，從而有效提高采收率[29]。

2012年，付美龍等在巖心流動試驗中發(fā)現(xiàn)，中性潤濕性的巖心在水驅(qū)時采收率最高，強水濕性次之，強油濕巖心最低[30]。他們認為采用表面活性劑改變油藏巖石潤濕性能夠使油水相滲曲線右移，殘余油飽和度降低。

3.2 氣潤濕性研究

近年來針對“中性潤濕”或“中等潤濕”提高采收率和改善堵水效果的研究較多，直到2006年，才有國內(nèi)研究者對“氣體潤濕性”進行研究。

2006年，劉一江等采用一種價格低廉的氣潤濕反轉(zhuǎn)劑WA12，將河南油田東濮低滲透凝析氣藏巖心實現(xiàn)了氣潤濕性反轉(zhuǎn)，該處理劑具有良好的熱穩(wěn)定性和抗鹽性能[31]。2008年，WA12在東濮凝析氣藏進入現(xiàn)場試驗，產(chǎn)氣量顯著提高，但其有效期較短。認為由于選擇的氣井為溫度高、滲透率低且凝析油粘度大的評價井，建議氣潤濕反轉(zhuǎn)現(xiàn)場試驗時應(yīng)選擇生產(chǎn)井。

2008年，姚同玉等通過非穩(wěn)態(tài)滲流法實驗，研究了十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、辛基苯酚聚氧乙烯醚、二甲基硅油和二氯二甲基硅烷等5種處理劑對人造砂巖巖心的氣體潤濕性反轉(zhuǎn)能力及特點[32]。所選用的五種化學處理劑中，只有二甲基硅油能夠使巖心實現(xiàn)優(yōu)先氣潤濕性反轉(zhuǎn)。

2010年，邵長金等在微觀物理統(tǒng)計和逾滲理論的基礎(chǔ)上，采用孔隙網(wǎng)絡(luò)模型模擬方法構(gòu)造了喉道半徑范圍0.05～2.50 μm的孔隙網(wǎng)絡(luò)，考察了孔喉比、潤濕性、初始含水飽和度和殘余水飽和度對氣相相對滲透率的影響[33]。認為當含水飽和度>0.4時，氣體的相對滲透率按照“水潤濕→弱水潤濕→弱氣體潤濕→氣體潤濕”的順序逐漸增加，而當含水飽和度<0.4時，相對滲透率增加的趨勢被打亂。另外，隨著初始含水飽和度增加，氣相相對滲透率總體呈下降趨勢，殘余水飽和越大，氣相相對滲透率曲線越陡，下降越快。

2011年，歐陽傳湘等將氣體潤濕性反轉(zhuǎn)技術(shù)應(yīng)用于水平井堵水作業(yè)的研究中，實驗篩選出的氣潤濕反轉(zhuǎn)處理劑WA15，可將巖樣的吸水率從氣潤濕反轉(zhuǎn)前的70%降低至接近0，且熱穩(wěn)定性和地層配伍性均良好[34]。采用的可視水平井堵水物理模型計算結(jié)果表明，氣體潤濕性反轉(zhuǎn)技術(shù)應(yīng)用于水平井堵水作業(yè)中能夠延緩見水時間，提高無水采收率。認為氣潤濕性反轉(zhuǎn)手段與堵塞毛細管和改變滲透率等常規(guī)堵水技術(shù)具有根本性差別，可實現(xiàn)選擇性堵水。

余航等采用數(shù)值模擬對毛管壓力方程進行分析，以研究氣潤濕反轉(zhuǎn)技術(shù)應(yīng)用于堵水作業(yè)的效果[35]。其模擬計算結(jié)果表明，潤濕性由強水濕性轉(zhuǎn)變?yōu)闅鉂櫇裥院?，產(chǎn)量能夠增加10倍以上。

馮春燕等采用Dupont公司的陽離子氟碳聚合物產(chǎn)品Zonyl?8740和溶膠-凝膠法對毛細管和人造巖心進行表面修飾和低表面能處理，均實現(xiàn)了氣潤濕性反轉(zhuǎn)[36]。巖心驅(qū)替實驗結(jié)果表明，水相的滲透率比未處理時增大了4倍，說明氣潤濕性反轉(zhuǎn)是解決油氣藏水鎖損害的有效方法之一。

2012年，黃啟亮研發(fā)了一種氣潤濕反轉(zhuǎn)處理劑并采用分子模擬探討了氣潤濕反轉(zhuǎn)應(yīng)用于提高瓦斯抽采率方面的可行性[37]。在模擬計算了接觸角、界面張力和分子間作用力的基礎(chǔ)上設(shè)計并合成了氣潤濕反轉(zhuǎn)劑，認為該技術(shù)在煤層氣開發(fā)領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。

2013年，張民等結(jié)合傳統(tǒng)潤濕性定義，針對“氣/液/固”體系提出了氣體潤濕性的定義為在“氣/液/固”體系中，氣體相對于與其不互溶的液體在固體界面優(yōu)先覆蓋的能力[38]。在此基礎(chǔ)上，建立了兩種氣體潤濕性可視化定量評價方法——停滴法和氣泡捕獲法，并采用毛細管和刻蝕玻璃網(wǎng)絡(luò)模型研究了氣濕性對毛細管力、油/氣/水分布和滲流規(guī)律的影響。

2014年，李穎穎等對巖石氣潤濕反轉(zhuǎn)前的氣體吸附能力進行了實驗和模擬計算研究，依據(jù)所提出的液潤濕和氣潤濕巖石表面原子簇模型，利用量子化學從頭計算法(HF-3-21G)計算了2種潤濕性表面與CH4、CO2、H2O和N2等四種流體分子的相互作用關(guān)系，包括吸附勢阱和吸附距離。氣潤濕反轉(zhuǎn)處理后，巖石表面對4種流體的吸附能力均減弱；在氣潤濕巖石表面，吸附能力由強到弱的順序為：CO2>H2O>CH4>N2，且CH4、H2O、CO2和N2分子在液濕巖石和氣潤濕巖石表面均為單分子層物理吸附[39]。

4 結(jié)論

(1)對氣體潤濕性的研究，主要集中在系統(tǒng)闡述定義、建立特殊評價方法。氣潤濕反轉(zhuǎn)材料研發(fā)、氣潤濕反轉(zhuǎn)機理、對多孔介質(zhì)油氣藏巖石性質(zhì)影響，以及氣體潤濕性在石油工程中的應(yīng)用等方面。

(2)目前國內(nèi)外主要通過氟碳化合物/聚合物對多孔介質(zhì)的表面進行處理來實現(xiàn)氣體潤濕性，所使用的氣濕反轉(zhuǎn)劑必須滿足：油藏溫度條件下穩(wěn)定，能夠吸附到巖心表面使其憎水或(且)憎油實現(xiàn)永久氣濕，對儲層的滲透率傷害小，抗鹽穩(wěn)定性強。

(3)國內(nèi)外學者對多孔介質(zhì)表面的氣體潤濕性多是通過接觸角、毛細管上升實驗、自吸實驗、氣/液驅(qū)替實驗、液體流動實驗、環(huán)境掃描電鏡SEM實驗、停滴法和氣泡捕獲法等進行定性評價。當多孔介質(zhì)表面由液濕性潤濕反轉(zhuǎn)為氣濕后，液體的相對滲透率和流動度增大，氣體的相對滲透率減小，巖石表面的液體接觸角變大，自吸液量減少，氣體的采收率變大，殘余液飽和度減小，掃描電鏡實驗發(fā)現(xiàn)，優(yōu)先氣濕巖心內(nèi)液體呈球狀，位于大孔隙內(nèi)。

(4)氣體潤濕性反轉(zhuǎn)主要用于防止邊底水侵入氣藏和解除凝析氣藏井壁周圍的水鎖，穩(wěn)定和恢復凝析氣藏的產(chǎn)氣量；通過唯象模型、數(shù)值模擬、室內(nèi)實驗和現(xiàn)場測試均表明，當油藏多孔介質(zhì)表面由“優(yōu)先液濕”反轉(zhuǎn)為“優(yōu)先氣濕”后氣藏產(chǎn)能可大大提高，出水時間延遲。