的严重程度(?θ有时可大于60o)。当测定两相流体对岩石的选择性润湿接触角时，应注意这种静止滞后现象，需要测得其平衡后的θ角才对。
实验研究表明，导致接触角滞后可能有三种原因：①表面粗糙度；②表面非均质性；⑧表面宏观分子垢的不可流动(如表面活性物质在固体表面上的吸附层)。
通常，随着岩石颗粒骨架表面粗糙程度和非均质性的增加，三相润湿周界移动更加困难，润湿滞后现象也就更为显著。
石油中所含表面活性物质在岩石表面上所形成的吸附层将使滞后现象大大地增强。并且在吸附层完全饱和时，滞后现象表现得最强烈。这是因为，和岩石固体表面相接触的石油和水，当其沿固体表面移动时，越靠近固体表面者就越难移动。如岩石孔道表面为亲水，当水驱油时，原油中的表面活性物质在岩石孔道表面上的吸附必将影响油膜的移动速度，油膜附着在孔道表面上越牢固，移动就越困难，滞后自然就越严重。研究表明，接触角滞后是引起毛管力滞后的主要原因之一。
2.动润湿滞后
动润湿滞后是指：在水驱油或油驱水过程中，当三相周界沿固体表面移动时，因移动的延缓而使润湿角发生变化的现象叫动润湿滞后。结合油层中的情况，并以亲水毛管为例(图3—27)。静止平衡时，弯液面形成的平衡接触角为θ；水驱油时，三相周界(A，B)不立刻移动，弯液面发生变形，接触角增大为θ；若油驱水，则接触角减小为θ2。同样，把水驱油时形成的接触角定为前进角或称增大角θ1；油驱水时形成的角为后退角或减小角θ2；当三相周界停止移动并处于稳定的润湿接触角时，所测定的角为平衡角θ，三者的关系为θ1>θ>θ2
正如图3—28所示，前进角(或后退角)的数值大小与润湿周界的移动速度有关而不是一个定值。随着弯液面在孔道中运动速度的增加，前进角增大(或后退角减小)。如果子L道表面是亲水的，那么当弯液面以较低速度运动时，起初前进角θ1可能小于90o；当速度增加后，其前进角就可能大于90o，使润湿发生反转。这一情况说明，尽管在静止或低速条件下，水可能很好地润湿地层。但当注水驱油速度过大时，弯液面的运动速度就会超过该液体(水)润湿岩石表面的临界速度。此时润湿角变大，润湿性发生反转，以致润湿作用不能很好发挥。当水在孔道中流过之后，还会在岩石表面上留下一层油膜而不利于驱油。
图3—28 运动润滑滞后现象
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四、岩石润湿性与水驱油的相互影响
研究表明，岩石的润湿性对水驱油过程会产生影响；反过来，长期的注水驱油也可改变岩石的润湿性。
湿润性对水驱油的影响是多方面的，这里主要讨论以下三个方面：润湿性决定了油水在岩石孔道中的微观分布以及残余油在孔隙中的存在方式；润湿性决定了孔道中毛管力的大小和方向；地层中微粒本身的润湿性影响着微粒的运移方式等。
1.润湿性影响油水在孔道中的微观分布
岩石颗粒表面润湿性的差异，会使得油水在岩石孔隙中的分布也不相同，岩石表面亲水的部分，其表面为水膜所包围，亲油部分则为油膜所复盖。油水在岩石孔隙的分布示意图如图3—29所示。
在孔道中各相界面张力的作用下，润湿相总是力图附着于颗粒表面，并尽力占据较窄小的孔隙角隅，而把非润湿相推向更畅通的孔隙中间部位去。
图3—29 油水在岩石孔隙中的分布示意图
图3-30分别表示在水湿(a,b,c)和油湿(d,e,f)岩石孔隙中，油水饱和度不同时的分布情况。
从图中可以看出，如果岩石颗粒表面是亲水的（水湿），水则附着于颗粒表面。图（a)是当含水饱和度很低时，水便围绕颗粒接触点形成空心圆环状分布(pendularrings），称为环状分布。由于含水饱和度很低，这些水环不能相互接触彼此连通起来，因而不能流动，而以束缚水状态存在。与此同时，油的饱和度很高，处于“迂回状”连续分布在孔隙的中间部位，在压差作用下形成渠道流动。图（b)是当含水饱和度增加时，水环也随之增大，直至增到水环彼此连通起来，成为“共存水”的一种形式，它能否流动决定于所存在的压差大小。含水饱和度增大高于共存水饱和度后，水也成“迂回状”分布而参与流动。图（c)
是随含水饱和度的进一步增加，最终油则失去连续性并破裂成油珠、油滴，称为“孤滴状”分布。油滴虽然靠水流能将其带走，但很容易遇到狭窄孔隙断面而被卡住，形成对液流的阻
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力。摩尔(Moore)采用示踪剂对强水湿岩心的水驱油研究表明，非湿相流体（油）相当大的部分局限于枝叉结构，尤其是在油饱和度接近Sor时更是如此。当注人水绕过它时，枝叉中的油由于毛管力而被捕集和隔绝。孔道的非均质也使Sor增加，因为它容易被水绕过而使油被捕集。
当岩石颗粒表面亲油时，油水分布状态及其随饱和度的变化与上述情况相反，如图3-30中(d,e,f)所示的情况。
五、油藏岩石润湿性的测定
由于岩石的润湿性比较复杂，针对不同情况，基于不同原理的测定方法也不少，但各方法都有一定的优点和不足之处。大体上可分为两类：一类是直接测量法；一类是间接测量法。这里主要介绍目前我国常采用的两种方法。
1.直接法——接触角法
测量润湿接触角法是直接测量方法中最常用的。该类润湿接触角测量方法中，又以液滴法最简单、实用。其总的作法是将欲测矿物磨成光面，浸入油(或水)中，见图3—39；在矿物光面上滴一滴水(或油)，直径约1~2mm；利用一定的光学仪器或显微镜将液滴放大，拍照下液滴形状，便可直接在照片上测出接触角。如果将矿物磨光片倾斜，或减少(或增加)液滴的体积，也可用这种方法测量前进角和后退角。
为了用接触角法求得一个有代表性、且真实的岩石润湿性，矿场测量用的油、水样应尽可能是直接取自油层的新鲜样品。如无新鲜油、水样，也可以用模拟油和根据地层水资料配制的模拟地层水。岩石中的矿物则只能用磨光的主要矿物晶体代替。目前，我国矿场上常采用冰州石和方解石矿物磨光面来分别代替砂岩和碳酸盐岩石表面。
为了使测量的接触角更接近油层温度、压力条件，可以将矿物和液体置于能承受高压的小室内，在不同的地层温度、压力条件下进行测量。一般认为，温度对油水的润湿性影响较
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大，而压力的变化影响较小。
该方法最大的优点是原理简单，结果直观。但存在以下几个问题：①测量时条件要求太严格，否则接触角测不准。如矿物表面要求十分光滑，洁净、不受污染；温度要求严格，稍有误差即会影响测定的结果；操作时间太长，要使液滴稳定下来，有时需要几天，甚至数月，稳定时间不足，会导致较大的误差。②该方法不能直接测量油层岩石的润湿接触角。所用矿物虽是岩石的主要成分，但并非实际。用较单一的矿物来模拟岩石组成的复杂问题必然与实际有一定的出入，因此，只能定性地评价油层的润湿性。
近年来，威尔赫米(Wilhelmy)新技术可以使上述问题得到较好的解决。其测量装置基本与测量界面张力的吊板法(图3—9)相同，主要不同点在于该张力仪的数据记录部分与计算机相联，就可直接由计算机输出测得的结果。在实际测量中，先测量油水界面张力σow，直接用砂岩吊板测定其吊板穿越空气—油—盐水界面时产生的力的变化?F再按一定公式计算出cosθ和θ值。
然而很多研究已经表明：岩石的润湿性是斑点状的润湿，即岩石的润湿性具有宏观和微观的不均匀性。同一块岩石的表面，可能会显示出不同的润湿性。而采用测定接触角的方法，并不能反映出岩石中的斑点润湿或混合润湿的情况。因此，在直接方法的基础上又发展了各种间接测定岩石润湿性的方法。
2周接法——自吸及自吸离心法
这是基于所谓“相对润湿性”的概念而来的。例如，对于两种流体而言，其中必有一种比另一种更容易润湿岩石；从另一种意义上讲，能较好润湿岩石的流体会渗入岩石而把润湿性稍差的流体顶替出去。于是相对润湿性的概念就意味着：所谓润湿性，只不过是指两种流体的相对润湿能力而已。
下面讨论的自动吸人法和离心吸入法就是测定两种流体(如油、水)在岩石孔隙中自动取代能力的方法，也就是测定油、水对岩石的相对润湿能力的方法。目前这两种方法已在我国矿场上得到较广泛的应用。
实验所用的岩石必须选用未被污染的能代表油层原始或目前状况的新鲜岩样；油、水性质尽量模拟油层情况，例如釆用原油经中性煤油稀释后，配制成与地层原油粘度相近的模拟油等。
自动吸人法(简称自吸法)
自吸法的原理：将已饱和油的岩样放人吸水仪中(图3—40)。如果岩石亲水，在毛管力的作用下，水将自动吸人岩石将岩石中的油驱替出来。驱出的油浮于仪器的顶部，其体积可从上部刻度直接读出。岩石吸水，则表示岩石有一定的亲水能力。相反，如果把饱和水的岩样浸入油中(吸油仪中)，若发生驱水现象，则岩石具有亲油能力，驱出的水沉于仪器底部，由刻度管上可读出驱出水量。
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实际测定时，是将同一块岩样重复作吸水驱油和吸油驱水实验，由于岩石润湿的非均质性，岩石往往既亲水又亲油。一般的评价方法是：若吸水量大于吸油量，则定岩石为亲水；反之亲油；若吸水量和吸油量相近，则定为中性润湿。
自吸法测定油层岩石的润湿性既简单，又比较接近油层的实际情况，是一种较好的方法。缺点是它只能定性确定油层的相对润湿性。此外，实验时需要注意的是，由于岩心的污染程度对润湿性的影响很大，因此如何保证岩心在取样、制样的过程中不受污染，力争实现在地层温度、压力条件下进行测量是提高吸人法质量的关键。
为了能定量或半定量地确定油层的相对润湿性，后来又发展了白吸离心法，又称阿莫特(Amon)法。
第三节 储层岩石的毛管压力曲线
地层中流体流动的空间是一些弯弯曲曲、大小不等、彼此曲折相通的复杂小孔道，这些孔道可单独看成是变断面、且表面粗糙的毛细管，而储层岩石则可看成为一个多维的相互连通的毛细管网络。由于流体渗流的基本空间是毛管，因此研究油气水在毛管中出现的特性就显得十分重要。
一、毛管压力概念综述 1.各种曲面附加压力的计算
我们知道，在一个大的容器中，静止液体的表面一般是一个平面。但在某些特殊情况下，例如毛管中，由于液体和固体间的相互润湿，液体会沿固体表面延展，使液—气相间的界面是一个弯曲表面。由于表面张力的作用，弯曲表面上的表面张力不是水平而是沿界面处与表面相切。对于凸面，表面张力将有一指向液体内部的合力，凸面好象绷紧在液体上一样，、液体内部的压力大于外部压力，使它受到一个附加压力。凹面正好相反，，凹面好象要被拉出液面，因而液体内部的压力小于外面的压力，也受到一个附加压力(实际为“压强”，习惯上都叫“压力”，或简称为“力”，如将毛管压力简称为毛管力)。
从物理学中我们知道，对于形状简单的弯曲液面(图3－2)，该压强的方向与液面的凹向一致(如图中箭头所示)，其大小由拉普拉斯方程确定，即
?11??pc?????R? （３－１９） R2??1式中 pc—曲面的附加压力(压强)；
σ－两相间界面张力；
R1，R2—分别为任意曲面的两个主曲率半径(即相互垂直的两相交切面内的曲率半径)。 该方程(3—19)是研究毛管现象的一个最基本公式，应用上式的关键是如何确定不同曲面下的R1，R2值。
这种曲面附加压力在大的容器中是可以忽略的，而只有在细小毛管中时，此曲面附加压力才值得重视，因此人们常将这种附加压力称为毛管压力。
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