本實(shí)用新型關(guān)于石油工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于石油工程領(lǐng)域的測量技術(shù)，具體的講是一種基于CT掃描的油-鹽水接觸角測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著油田的日益開采，油田整體進(jìn)入高含水時(shí)期，采油效率日漸下降。因此，清楚了解油藏特性、提高原油采收率迫在眉睫。油藏巖石在長期的水驅(qū)過程中，孔隙結(jié)構(gòu)、壁面化學(xué)性質(zhì)和界面張力的改變，導(dǎo)致油藏的潤濕性發(fā)生改變。而地層多孔介質(zhì)中的毛管力和相對滲透率在很大程度上受到潤濕角的影響，它們是控制多相流中流動(dòng)特征極其重要的參數(shù)。因此，如何準(zhǔn)確實(shí)際的測量油水兩相接觸角，對于研究油層孔隙介質(zhì)特性以及提高采收率技術(shù)的發(fā)展具有重大意義。

油水兩相接觸角的影響因素很多，如溫度、壓力、礦物組成、流體組成以及巖石表面粗糙度等。傳統(tǒng)的油-鹽水-巖石體系接觸角的測量系統(tǒng)存在以下不足：

(1)、測量部位簡單且單一，數(shù)據(jù)稀少，結(jié)論不統(tǒng)一；

(2)、實(shí)驗(yàn)采用理想光滑材料或人造材料，未考慮實(shí)際巖石的表面粗糙度、礦物組成多樣性和孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性等因素；

(3)、大多數(shù)系統(tǒng)在常溫常壓條件下進(jìn)行接觸角測量，未能考慮油藏高溫高壓條件；

(4)、一次實(shí)驗(yàn)只能測量一次接觸角，實(shí)驗(yàn)過程復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)裝置要求條件高，測量誤差大。

因此，如何研究和開發(fā)出一種新的測量系統(tǒng)，其可以更準(zhǔn)確的測量油水兩相接觸角，在油田整體進(jìn)入高含水時(shí)期，采油效率日漸下降現(xiàn)狀下顯得尤為急迫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服傳統(tǒng)油-鹽水系統(tǒng)的接觸角測量系統(tǒng)的局限性與不足，本實(shí)用新型提出了一種基于CT掃描的油-鹽水接觸角測量系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對油水兩相接觸角的測量。

本實(shí)用新型的目的是，提供一種基于CT掃描的油-鹽水接觸角測量系統(tǒng)設(shè)備，所述基于CT掃描的油-鹽水接觸角測量系統(tǒng)包括：

第一水罐1；

注入泵2，所述注入泵2的入口與所述第一水罐1相連接；

鹽水注入泵4，所述鹽水注入泵4的一端與所述注入泵2的出口通過軟管相連接，另一端與一巖心夾持器6的入口相連接；

油相注入泵3，所述油相注入泵3的一端與所述注入泵2的出口通過軟管相連接，另一端與一巖心夾持器6的入口相連接；

所述巖心夾持器6內(nèi)部設(shè)置有巖心7，一X射線源5用于掃描所述巖心7，一信號(hào)接收器9與所述X射線源5相連接；

圍壓泵12，與所述巖心夾持器6的圍壓口相連接；

毛細(xì)計(jì)量器8，與所述巖心夾持器6的出口端相連接；

回壓泵10，與所述毛細(xì)計(jì)量器8相連接；

第二水罐11，與所述回壓泵10相連接；

所述圍壓泵12，還與所述第二水罐11相連接。

在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述基于CT掃描的油-鹽水接觸角測量系統(tǒng)還包括CT載物臺(tái)，所述巖心夾持器6放置于所述CT載物臺(tái)上。

在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述X射線源5放置于所述CT載物臺(tái)。

在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述信號(hào)接收器9為平板接收器。

在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述基于CT掃描的油-鹽水接觸角測量系統(tǒng)還包括顯示器13，與所述信號(hào)接收器9相連接。

在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述鹽水注入泵4中設(shè)置有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％碘化鉀的鹽水

在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述油相注入泵3中設(shè)置有染色煤油。

在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述基于CT掃描的油-鹽水接觸角測量系統(tǒng)還包括：

設(shè)置于所述第一水罐1與所述注入泵2之間的第一閥門14；

設(shè)置于所述注入泵2與所述鹽水注入泵4以及油相注入泵3之間的第二閥門15；

設(shè)置于所述第二閥門15與所述鹽水注入泵4之間的第三閥門16；

設(shè)置于所述第二閥門15與所述油相注入泵3之間的第四閥門17；

設(shè)置于所述巖心夾持器6與所述鹽水注入泵4以及油相注入泵3之間的第五閥門20；

設(shè)置于所述第五閥門20與所述鹽水注入泵4之間的第六閥門18；

設(shè)置于所述第五閥門20與所述油相注入泵3之間的第七閥門19；

設(shè)置于所述毛細(xì)計(jì)量器8與所述回壓泵10之間的第八閥門21；

設(shè)置于所述回壓泵10與所述第二水罐11之間的第九閥門23；

設(shè)置于所述第二水罐11與所述圍壓泵12之間的第十閥門25；

設(shè)置于所述巖心夾持器6與所述圍壓泵12之間的第十一閥門24；

與所述回壓泵10相連接的第十二閥門22；

與所述圍壓泵12相連接的第十三閥門26。

本實(shí)用新型的有益效果在于，提供了一種基于CT掃描的油-鹽水接觸角測量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在模擬地層溫度下對油-鹽水接觸角的測量、孔隙尺度下測量不同位置的接觸角、巖芯不同含水飽和度下測量動(dòng)態(tài)接觸角。

為讓本實(shí)用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種基于CT掃描的油-鹽水接觸角測量系統(tǒng)的示意圖；

圖2為巖芯CT掃描后油-鹽水兩相接觸角測量示意圖。

附圖標(biāo)記：

第一水罐 1

注入泵 2

油相注入泵 3

鹽水注入泵 4

X射線源 5

巖心夾持器 6

巖心 7

毛細(xì)計(jì)量器 8

信號(hào)接收器 9

回壓泵 10

第二水罐 11

述圍壓泵 12

顯示器 13

第一閥門 14

第二閥門 15

第三閥門 16

第四閥門 17

第六閥門 18

第七閥門 19

第五閥門 20

第八閥門 21

第十二閥門 22

第九閥門 23

第十一閥門 24

第十閥門 25

第十三閥門 26

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

近年來，CT技術(shù)在石油工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，終于使精確獲得孔隙結(jié)構(gòu)及其流體分布的二維或三維信息圖像成為了可能。通過孔隙結(jié)構(gòu)的提取以及各相流體的分離，可以精確測量油-鹽水-巖石系統(tǒng)的接觸角。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種基于CT掃描的油-鹽水接觸角測量系統(tǒng)的示意圖，請參閱圖1，該系統(tǒng)包括：

第一水罐1；

注入泵2，所述注入泵2的入口與所述第一水罐1相連接；

鹽水注入泵4，所述鹽水注入泵4的一端與所述注入泵2的出口通過軟管相連接，另一端與一巖心夾持器6的入口相連接；

油相注入泵3，所述油相注入泵3的一端與所述注入泵2的出口通過軟管相連接，另一端與一巖心夾持器6的入口相連接；

所述巖心夾持器6內(nèi)部設(shè)置有巖心7，一X射線源5用于掃描所述巖心7，一信號(hào)接收器9與所述X射線源5相連接。在本實(shí)用新型的其他實(shí)施方式中，該系統(tǒng)還可包括CT載物臺(tái)，所述巖心夾持器6放置于所述CT載物臺(tái)上，所述X射線源5放置于所述CT載物臺(tái)?？烧{(diào)整X射線源5與巖芯7的距離，以保證掃描圖像的清晰度和分辨率。在具體的實(shí)施方式中，所述信號(hào)接收器9為平板接收器。X射線源掃描巖心7，射線的強(qiáng)度會(huì)降低，且不同的孔隙結(jié)構(gòu)會(huì)造成不同程度的強(qiáng)度降低，因此平板接收器會(huì)接收到一系列強(qiáng)度值。

圍壓泵12，與所述巖心夾持器6的圍壓口相連接；

毛細(xì)計(jì)量器8，與所述巖心夾持器6的出口端相連接；

回壓泵10，與所述毛細(xì)計(jì)量器8相連接；

第二水罐11，與所述回壓泵10相連接；

所述圍壓泵12，還與所述第二水罐11相連接。

在本實(shí)用新型的其他實(shí)施方式中，該系統(tǒng)還包括顯示器13，與所述信號(hào)接收器9相連接。在具體的實(shí)施方式中，所述信號(hào)接收器9為平板接收器。X射線源掃描巖心7，射線的強(qiáng)度會(huì)降低，且不同的孔隙結(jié)構(gòu)會(huì)造成不同程度的強(qiáng)度降低，因此平板接收器會(huì)接收到一系列強(qiáng)度值。顯示器將不同的強(qiáng)度值通過附圖顯示出來，從附圖上可見油-鹽水的接觸角。在其他實(shí)施方式中，后續(xù)還可借助其他工具更精確的從附圖上測量接觸角的具體數(shù)值。

在本實(shí)用新型的其他實(shí)施方式中，所述鹽水注入泵4中設(shè)置有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％碘化鉀的鹽水，所述油相注入泵3中設(shè)置有染色煤油。

在本實(shí)用新型的其他實(shí)施方式中，所述基于CT掃描的油-鹽水接觸角測量系統(tǒng)還包括：

設(shè)置于所述第一水罐1與所述注入泵2之間的第一閥門14；

設(shè)置于所述注入泵2與所述鹽水注入泵4以及油相注入泵3之間的第二閥門15；

設(shè)置于所述第二閥門15與所述鹽水注入泵4之間的第三閥門16；

設(shè)置于所述第二閥門15與所述油相注入泵3之間的第四閥門17；

設(shè)置于所述巖心夾持器6與所述鹽水注入泵4以及油相注入泵3之間的第五閥門20；

設(shè)置于所述第五閥門20與所述鹽水注入泵4之間的第六閥門18；

設(shè)置于所述第五閥門20與所述油相注入泵3之間的第七閥門19；

設(shè)置于所述毛細(xì)計(jì)量器8與所述回壓泵10之間的第八閥門21；

設(shè)置于所述回壓泵10與所述第二水罐11之間的第九閥門23；

設(shè)置于所述第二水罐11與所述圍壓泵12之間的第十閥門25；

設(shè)置于所述巖心夾持器6與所述圍壓泵12之間的第十一閥門24；

與所述回壓泵10相連接的第十二閥門22；

與所述圍壓泵12相連接的第十三閥門26。

通過上述多個(gè)閥門可以控制各個(gè)部件之間的開斷。其中第十二閥門22、第十三閥門26用于排水。

下面詳細(xì)介紹本實(shí)用新型提供的基于CT掃描的油-鹽水接觸角測量系統(tǒng)的工作流程。在該實(shí)施例中，所述鹽水均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％碘化鉀的鹽水。所述油相均為染色煤油，具體工況要求可根據(jù)不同的使用場景進(jìn)行設(shè)置。

1.將巖芯7抽真空，飽和鹽水，加壓至具體工況要求，靜止24小時(shí)，使巖芯7初步被鹽水充分飽和。

2.將巖芯7裝入巖芯夾持器6，第一水罐1與注入泵2的入口相連。鹽水注入泵4和油相注入泵3的一端都與注入泵2的出口相連，另一端都與巖芯夾持器6的入口相連。巖芯夾持器6的出口端與毛細(xì)計(jì)量器8相連后接入回壓泵10，巖芯夾持器6的圍壓口與圍壓泵12通過軟管線路相連，回壓泵10和圍壓泵12與水罐11相連，并檢查整個(gè)裝置的氣密性，并排出管內(nèi)空氣。

3.將整個(gè)巖芯夾持器6垂直放置到CT載物臺(tái)上，調(diào)整X射線源5與巖芯7中軸線的距離，以保證掃描圖像的清晰度和分辨率，將信號(hào)接收器9與顯示器13相連。

4.啟動(dòng)注入泵2，通過中間油相注入泵3注入100倍孔隙體積的鹽水，確保巖芯7被鹽水100％飽和，對于巖芯夾持器6緩慢增加溫度和壓力至具體工況要求，并通回壓泵10和圍壓泵12設(shè)置適當(dāng)回壓和圍壓，靜置24小時(shí)，使鹽水與孔隙顆粒表面之間達(dá)到飽和狀態(tài)下的化學(xué)平衡。

5.進(jìn)行油-鹽水兩相平衡接觸角的測量：啟動(dòng)注入泵2，同時(shí)開啟鹽水注入泵4和油相注入泵3，保證流速較低且相等，使毛管數(shù)不超過10^-6，同時(shí)注入10倍孔隙體積的鹽水和10倍孔隙體積的油，靜置12小時(shí)，然后進(jìn)行CT三維掃描。

6.進(jìn)行飽和油過程中接觸角的測量：啟動(dòng)注入泵2，打開油相注入泵3，在保證毛管數(shù)不超過10^-6時(shí)，以較低流量分別注入達(dá)到1倍、5倍、10倍、20倍孔隙體積的油，均進(jìn)行CT三維掃描。

7.進(jìn)行飽和鹽水過程中接觸角的測量：啟動(dòng)注入泵2，打開鹽水注入泵4，保證毛管數(shù)不超過10^-6，以較低流量分別注入達(dá)到1倍、5倍、10倍、20倍孔隙體積的鹽水時(shí)，均進(jìn)行CT三維掃描。油相此時(shí)以殘余相狀態(tài)附存在孔隙內(nèi)。

8.CT掃描后，步驟5得到的是油-鹽水兩相平衡接觸角。當(dāng)巖芯親水時(shí)，步驟6得到的是油-鹽水后退平衡接觸角，步驟7得到的是油-鹽水前進(jìn)接觸角；當(dāng)巖芯親油時(shí)，步驟6得到的是油-鹽水前進(jìn)平衡接觸角，步驟7得到的是油-鹽水后退接觸角。

9.利用顯示器可以顯示步驟5得到的油-鹽水兩相平衡接觸角，當(dāng)巖芯親水時(shí)，顯示步驟6得到的油-鹽水后退平衡接觸角，步驟7得到的油-鹽水前進(jìn)接觸角。當(dāng)巖芯親油時(shí)，顯示步驟6得到的油-鹽水前進(jìn)平衡接觸角，步驟7得到的油-鹽水后退接觸角。如圖2所示，為巖芯CT掃描后油-鹽水兩相接觸角測量示意圖。

后續(xù)在實(shí)際的使用過程中，還可以利用計(jì)算機(jī)對CT掃描得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，在調(diào)整對比度和濾鏡處理后，既可以得到巖芯孔隙結(jié)構(gòu)以及不同位置的油-鹽水分布狀態(tài)，從而可以對油鹽水兩相接觸角進(jìn)行測量。

綜上所述，本實(shí)用新型提出了一種基于CT掃描的油-鹽水接觸角測量系統(tǒng)，可以在模擬地層高溫高壓的條件下在孔隙內(nèi)原位置對油-鹽水兩相接觸角進(jìn)行測量，并且采用天然巖芯，考慮了孔隙壁面非均質(zhì)性、礦物組成以及粗糙度等對油-鹽水兩相接觸角的影響，可以測量巖芯不同含水飽和度下的油-鹽水兩相接觸角，并且一次掃描下同一含水飽和度下可以測量多個(gè)位置的接觸角，測量數(shù)據(jù)多，準(zhǔn)確度高，測量數(shù)據(jù)可以直接作為孔隙級(jí)別有限元數(shù)值模擬的參數(shù)輸入。實(shí)現(xiàn)了在模擬地層溫度下對油-鹽水接觸角的測量、孔隙尺度下測量不同位置的接觸角、巖芯不同含水飽和度下測量動(dòng)態(tài)接觸角。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

(1)利用X射線CT掃描技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在孔隙尺度下對油-鹽水的原始位置狀態(tài)下的兩相接觸角的測量。

(2)CT掃描精度高，掃描范圍大，一次掃描后可以得到大范圍的油-鹽水分布狀態(tài)，從而可以進(jìn)行不同位置的多次油-鹽水兩相接觸角的測量，相比傳統(tǒng)已有的方法更加省時(shí)省力且誤差更小。

(3)巖芯為油藏地層巖芯，考慮了孔隙表面的粗糙度、礦物組成以及孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性等對油-鹽水接觸角的影響。

(4)考慮了地層溫度和壓力的影響。

(5)測量潤濕角的同時(shí)，可以獲得巖芯的含水飽和度和含油飽和度。

(6)可以測量整個(gè)驅(qū)替過程中任意含水飽和度下油-鹽水兩相接觸角，可以測量油-鹽水兩相的平衡接觸角、前進(jìn)接觸角以及后退接觸角，可以測量巖芯孔隙在長期水驅(qū)過程中潤濕角的變化。

本實(shí)用新型中應(yīng)用了具體實(shí)施例對本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型的限制。