通过有限浓度反气相色谱技术揭示页岩的表面能分布及其润湿性异质性

《Langmuir》：Surface Energy Distribution and Wettability Heterogeneity of Shale Revealed by Finite Concentration Inverse Gas Chromatography

　　

摘要

页岩储层中的润湿性异质性显著影响流体的存在和流动行为。然而，现有方法难以通过直接测量表面能分布来定量评估润湿性异质性。本研究引入了有限浓度逆气相色谱（FC-IGC）技术，对三种具有不同矿物组成、总有机碳（TOC）含量和孔隙结构的页岩样品进行了分析。在90°C下，测量了表面能及其各组分在0.04–0.16的覆盖范围内的变化。基于van Oss–Chaudhury–Good界面张力理论以及Khoeini等人提出的方法，计算了实验测量覆盖范围内的页岩储层系统的接触角分布和粘附功。结果表明，随着覆盖率的增加，页岩表面能的非极性组分降低，而极性组分增加，并且极性组分始终超过非极性组分。所有样品在油-水条件下均表现出强烈的亲水性。观察到润湿性异质性存在显著差异：样品A的粘附功和接触角范围最广，异质性最强；样品C处于中间水平；样品B的异质性最弱。对于这些页岩样品，峰值最大法和峰值中心法之间的差异与TOC和比表面积存在系统相关性，这表明有机物质对矿物表面有涂层效应。高能量页岩表面的普遍强亲水性可以作为预测储层流体分布的基准假设，而粘附功和油接触角分布可以为评估润湿性异质性和阻水风险提供参考指标。

? 2026 美国化学学会