[发明专利]微观模型润湿性精确控制技术

说明书

技术领域

本发明属于油田石油勘探开发技术领域，尤其涉及一种新型的微观玻璃模型表面润湿性控制剂及控制方法。

背景技术

孔隙级别（平均孔径在25-250μm）微观物理模型是微观物理模拟实验的基础。在不同的开发阶段油藏岩石的表面性质会产生变化，如何将室内的玻璃模型从表面性质的角度近似模拟油藏岩石的条件，是进行各项对比实验的关键环节，是石油行业室内用微观物理模拟技术研究驱油机理的重要前提。

Young氏方程是研究润湿现象的定量理论基础，固体的表面能高，即气-固表面张力大，液滴在其上容易铺展，则倾向于形成亲水表面；固体的表面能低，即气-固表面张力小，液滴在其上不易铺展，则容易形成亲油表面。在实际应用中，任何表面实际上都不能达到Young氏方程提出的理想光滑、均一表面，在表面总是具有一定的粗糙度及由于污染等原因，固体表面的化学组成往往是不均一的。所以Wenzel和 Cassie对Young氏方程提出了改进。认为粗糙表面的存在，使得实际上固液相的接触面要大于表观几何上观察到的面积，从而对亲水（油）性产生了增强的作用。因此制备亲水（油）性表面必须满足两个条件: 一是物质的表面具有很高（低）的固体表面能；二是在高（低）表面能物质的表面上构建有一定粗糙度的微米与纳米相结合的阶层结构。

原有的润湿性控制技术采用不同浓度二甲基硅油浸泡模型，实现模型不同润湿性的控制。这种润湿性控制技术存在以下几个缺点：1）微观模型的润湿性控制精度低，仅能控制在设定接触角的±30°之内，尤其是中性以及亲油模型的润湿性的控制难以达到要求的目标；2）模型润湿性稳定性差，在经过油驱以及盐水冲刷后的润湿性有较大改变。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供了一种微观玻璃模型表面润湿性控制剂及控制方法，本次发明的关键就是选定不同的材料，在此基础上，根据实际需要，构筑细微结构，在载玻片形成不同接触角的表面。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：微观玻璃模型润湿性控制剂，所述的微观玻璃模型润湿性控制剂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚乙烯。

所述聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为白色粉末颗粒，用于接触角小于90°的模型。聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的透明性、稳定的物理性能以及极强的机械加工性，是一种应用广泛的高分子材料，其膜与纯水的接触角小于90°。将PMMA溶解在适当的溶剂中，涂覆于玻璃表面，待溶剂挥发后，所得表面即为PMMA表面。

所述聚苯乙烯（PSt）为白色透明颗粒，用于接触角在90°-140°之间的模型。其膜与纯水的接触角约为90°-140°之间，它与聚甲基丙烯酸甲酯一样也具有良好的透明性和物理稳定性。将PSt溶解在适当的溶剂中，涂覆于玻璃表面，待溶剂挥发后，所得表面即为PSt表面。

所述聚乙烯（PE）为白色不透明颗粒，用于接触角大于140°的模型。其膜与纯水的接触角大于140°，且具有良好的透明性、稳定的物理性能以及极强的机械加工性，是一种应用广泛的高分子材料。将PE溶解在适当的溶剂中，涂覆于玻璃表面，待溶剂挥发后，所得表面即为PE表面。

微观玻璃模型润湿性控制方法，所述方法是通过不同润湿特性的微观玻璃模型润湿性控制剂吸附在玻璃模型表面，用微观玻璃模型润湿性控制剂的浓度控制润湿性。

具体方法包括下列步骤：

1）将所需测试的载玻片放入10%氢氧化钠溶液中加热1小时除去表面有机杂质，放入专门烘箱70℃烘2-4小时；

2）将所用烧杯，锥形瓶等玻璃仪器先用清水洗后用蒸馏水洗干净，放入专门烘箱70℃烘2-4小时；

3）用天平精确称量聚甲基丙烯酸甲酯2g、3g、4g，放入锥形瓶中，用移液管移取200ml的三氯甲烷，磁力搅拌器搅拌30min直至搅拌均匀,配置成浓度为10mg/ml、15 mg/ml、20 mg/ml的聚甲基丙烯酸甲酯/三氯甲烷溶液各200ml；

4）采用步骤3相同的方法配置浓度为10mg/ml、15 mg/ml、20 mg/ml 的聚苯乙烯/四氢呋喃溶液各200ml；

5）采用同步骤3类似的方法配置浓度为10mg/ml、15 mg/ml、20 mg/ml 的聚乙烯/二甲苯溶液各200ml，由于聚乙烯分子量较大在用磁力搅拌的过程中需进行热搅拌温度控制在80℃左右；

6）将步骤3、4和5所得的九种溶液用滴定管均匀涂抹在载玻片表面，放在温度为25℃的环境中缓慢阴干，所得薄膜即为所需要的润湿性控制薄膜，选择不同的控制薄膜来控制润湿性。