微觀模型潤濕性精確控制技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于油田石油勘探開發(fā)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種新型的微觀玻璃模型表面潤濕性控制劑及控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為：微觀玻璃模型潤濕性控制劑，所述的微觀玻璃模型潤濕性控制劑為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚乙烯。通過不同潤濕特性的合成材料吸附在玻璃模型表面，再用合成材料的濃度精確控制潤濕性。采用新技術(shù)制造的微觀模玻璃型潤濕控制精度高，穩(wěn)定性好、耐沖刷。主要用于石油行業(yè)室內(nèi)微觀玻璃模型的制作，適用于微觀模擬驅(qū)油方面的研究。
【專利說明】微觀模型潤濕性精確控制技術(shù)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油田石油勘探開發(fā)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種新型的微觀玻璃模型表面潤濕性控制劑及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]孔隙級別(平均孔徑在25_250Mffl)微觀物理模型是微觀物理模擬實驗的基礎(chǔ)。在不同的開發(fā)階段油藏巖石的表面性質(zhì)會產(chǎn)生變化，如何將室內(nèi)的玻璃模型從表面性質(zhì)的角度近似模擬油藏巖石的條件，是進(jìn)行各項對比實驗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是石油行業(yè)室內(nèi)用微觀物理模擬技術(shù)研究驅(qū)油機理的重要前提。
[0003]Young氏方程是研究潤濕現(xiàn)象的定量理論基礎(chǔ)，固體的表面能高，即氣-固表面張力大，液滴在其上容易鋪展，則傾向于形成親水表面；固體的表面能低，即氣-固表面張力小，液滴在其上不易鋪展，則容易形成親油表面。在實際應(yīng)用中，任何表面實際上都不能達(dá)到Y(jié)oung氏方程提出的理想光滑、均一表面，在表面總是具有一定的粗糙度及由于污染等原因，固體表面的化學(xué)組成往往是不均一的。所以Wenzel和Cassie對Young氏方程提出了改進(jìn)。認(rèn)為粗糙表面的存在，使得實際上固液相的接觸面要大于表觀幾何上觀察到的面積，從而對親水(油)性產(chǎn)生了增強的作用。因此制備親水(油)性表面必須滿足兩個條件:一是物質(zhì)的表面具有很高(低)的固體表面能；二是在高(低)表面能物質(zhì)的表面上構(gòu)建有一定粗糙度的微米與納米相結(jié)合的階層結(jié)構(gòu)。
[0004]原有的潤濕性控制技術(shù)采用不同濃度二甲基硅油浸泡模型，實現(xiàn)模型不同潤濕性的控制。這種潤濕性控制技術(shù)存在以下幾個缺點:1)微觀模型的潤濕性控制精度低，僅能控制在設(shè)定接觸角的±30°之內(nèi)，尤其是中性以及親油模型的潤濕性的控制難以達(dá)到要求的目標(biāo)；2)模型潤濕性穩(wěn)定性差，在經(jīng)過油驅(qū)以及鹽水沖刷后的潤濕性有較大改變。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種微觀玻璃模型表面潤濕性控制劑及控制方法，本次發(fā)明的關(guān)鍵就是選定不同的材料，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)實際需要，構(gòu)筑細(xì)微結(jié)構(gòu)，在載玻片形成不同接觸角的表面。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:微觀玻璃模型潤濕性控制劑，所述的微觀玻璃模型潤濕性控制劑為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚乙烯。
[0007]所述聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)為白色粉末顆粒，用于接觸角小于90°的模型。聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的透明性、穩(wěn)定的物理性能以及極強的機械加工性，是一種應(yīng)用廣泛的高分子材料，其膜與純水的接觸角小于90°。將PMMA溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，涂覆于玻璃表面，待溶劑揮發(fā)后，所得表面即為PMMA表面。
[0008]所述聚苯乙烯(PSt)為白色透明顆粒，用于接觸角在90° -140°之間的模型。其膜與純水的接觸角約為90° -140°之間，它與聚甲基丙烯酸甲酯一樣也具有良好的透明性和物理穩(wěn)定性。將PSt溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，涂覆于玻璃表面，待溶劑揮發(fā)后，所得表面即為PSt表面。
[0009]所述聚乙烯(PE)為白色不透明顆粒，用于接觸角大于140°的模型。其膜與純水的接觸角大于140°，且具有良好的透明性、穩(wěn)定的物理性能以及極強的機械加工性，是一種應(yīng)用廣泛的高分子材料。將PE溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲校扛灿诓ＡП砻?，待溶劑揮發(fā)后，所得表面即為PE表面。
[0010]微觀玻璃模型潤濕性控制方法，所述方法是通過不同潤濕特性的微觀玻璃模型潤濕性控制劑吸附在玻璃模型表面，用微觀玻璃模型潤濕性控制劑的濃度控制潤濕性。
[0011]具體方法包括下列步驟:
1)將所需測試的載玻片放入10%氫氧化鈉溶液中加熱I小時除去表面有機雜質(zhì)，放入專門烘箱70°c烘2-4小時；
2)將所用燒杯，錐形瓶等玻璃儀器先用清水洗后用蒸餾水洗干凈，放入專門烘箱70°C烘2-4小時；
3)用天平精確稱量聚甲基丙烯酸甲酯2g、3g、4g，放入錐形瓶中，用移液管移取200ml的三氯甲燒，磁力攪拌器攪拌30min直至攪拌均勻，配置成濃度為10mg/ml、15 mg/ml>20mg/ml的聚甲基丙烯酸甲酯/三氯甲燒溶液各200ml ；
4)采用步驟3相同的方法配置濃度為10mg/ml、15mg/ml>20 mg/ml的聚苯乙烯/四氫呋喃溶液各200ml ；
5)采用同步驟3類似的方法配置濃度為10mg/ml、15mg/ml>20 mg/ml的聚乙烯/ 二甲苯溶液各200ml，由于聚乙烯分子量較大在用磁力攪拌的過程中需進(jìn)行熱攪拌溫度控制在80°C左右；`
6)將步驟3、4和5所得的九種溶液用滴定管均勻涂抹在載玻片表面，放在溫度為25°C的環(huán)境中緩慢陰干，所得薄膜即為所需要的潤濕性控制薄膜，選擇不同的控制薄膜來控制潤濕性。
[0012]由于所應(yīng)用的微觀模型的平均孔隙半徑在25_250Mffl，要求所采用的潤濕性控制試劑的濃度不能高于20，若在20以上，形成的膜將會阻塞微觀模型的孔隙。
[0013]采用國產(chǎn)SLB200B型接觸角儀進(jìn)行檢測，該系統(tǒng)主要由光學(xué)系統(tǒng)和測試系統(tǒng)組成，測試精度為0.1°，完全可以達(dá)到驗證結(jié)果的需求。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:通過采用本項潤濕性控制劑處理的的模型，潤濕性控制精度高，可將接觸角控制在目標(biāo)值的±10°內(nèi)；穩(wěn)定性好，在酸堿鹽水中浸泡48小時潤濕性基本沒變化；耐沖刷，在油驅(qū)以及水驅(qū)過后仍能保持初始的潤濕性。
【具體實施方式】
[0015]實施例1
微觀玻璃模型潤濕性控制劑，所述的微觀玻璃模型潤濕性控制劑為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚乙烯。聚甲基丙烯酸甲酯為白色粉末顆粒，用于接觸角小于90°的模型；聚苯乙烯為白色透明顆粒，用于接觸角在90° -140°之間的模型；聚乙烯為白色不透明顆粒，用于接觸角大于140°的模型。
[0016]微觀玻璃模型潤濕性控制方法:
I)、將所需測試的載玻片放入10%氫氧化鈉溶液中加熱I小時除去表面有機雜質(zhì)，放入專門烘箱70°C烘2-4小時
2)、將所用燒杯，錐形瓶等玻璃儀器先用清水洗后用蒸餾水洗干凈，放入專門烘箱70°C烘2-4小時。
[0017]3)用天平精確稱量聚甲基丙烯酸甲酯2g、3g、4g，放入錐形瓶中，用移液管移取200ml的三氯甲燒,磁力攪拌器攪拌30min直至攪拌均勻。配置成濃度為10mg/ml、15 mg/ml>20 mg/ml的聚甲基丙烯酸甲酯/三氯甲燒溶液各200ml。
[0018]4)采用步驟3相同的方法配置濃度為10mg/ml、15 mg/ml>20 mg/ml的聚苯乙烯/四氫呋喃溶液各200ml。
[0019]5)采用同步驟3類似的方法配置濃度為10mg/ml、15 mg/ml>20 mg/ml的聚乙烯/ 二甲苯溶液各200ml。由于聚乙烯分子量較大在用磁力攪拌的過程中需進(jìn)行熱攪拌溫度控制在80°C左右。
[0020]6)將所得的九種溶液用滴定管均勻涂抹在載玻片表面，放在溫度為25°C的環(huán)境中緩慢陰干，所得薄膜即為所需要的潤濕性控制薄膜。
[0021]用SL200B型接觸角儀對其接觸角進(jìn)行測量，結(jié)果如表1所示。
[0022]表1不同溶液潤濕性接觸角測試結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.微觀玻璃模型潤濕性控制劑，其特征在于:所述的微觀玻璃模型潤濕性控制劑為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚乙烯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微觀玻璃模型潤濕性控制劑，其特征在于:所述聚甲基丙烯酸甲酯為白色粉末顆粒，用于接觸角小于90°的模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微觀玻璃模型潤濕性控制劑，其特征在于:所述聚苯乙烯為白色透明顆粒，用于接觸角在90° -140°之間的模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微觀玻璃模型潤濕性控制劑，其特征在于:所述聚乙烯為白色不透明顆粒，用于接觸角大于140°的模型。
5.微觀玻璃模型潤濕性控制方法，其特征在于:所述方法是通過不同潤濕特性的微觀玻璃模型潤濕性控制劑吸附在玻璃模型表面，用微觀玻璃模型潤濕性控制劑的濃度控制潤濕性。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微觀玻璃模型潤濕性控制方法，其特征在于:所述方法包括下列步驟: 1)將所需測試的載玻片放入10%氫氧化鈉溶液中加熱I小時除去表面有機雜質(zhì)，放入專門烘箱70°c烘2-4小時； 2)將所用燒杯，錐形瓶等玻璃儀器先用清水洗后用蒸餾水洗干凈，放入專門烘箱70°C烘2-4小時； 3)用天平精確稱量聚甲基丙烯酸甲酯2g、3g、4g，放入錐形瓶中，用移液管移取200ml的三氯甲燒，磁力攪拌器攪拌30min直至攪拌均勻，配置成濃度為10mg/ml、15 mg/ml>20mg/ml的聚甲基丙烯酸甲酯/三氯甲燒溶液各200ml ； 4)采用步驟3相同的方法配置濃度為10mg/ml、15mg/ml>20 mg/ml的聚苯乙烯/四氫呋喃溶液各200ml ； 5)采用同步驟3類似的方法配置濃度為10mg/ml、15mg/ml>20 mg/ml的聚乙烯/ 二甲苯溶液各200ml，由于聚乙烯分子量較大在用磁力攪拌的過程中需進(jìn)行熱攪拌溫度控制在80°C左右； 6)將步驟3、4和5所得的九種溶液用滴定管均勻涂抹在載玻片表面，放在溫度為25°C的環(huán)境中緩慢陰干，所得薄膜即為所需要的潤濕性控制薄膜，選擇不同的控制薄膜來控制潤濕性。
【文檔編號】C03C17/28GK103524050SQ201210233222
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月6日
【發(fā)明者】孫志剛, 陳亞寧, 王曦, 耿建梅, 陳霆, 劉麗, 孟小海, 姚風(fēng)英, 楊偉宇, 劉津, 王磊, 蘇法卿 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院