一种固体材料表面能的测试方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种固体材料表面能的测试方法及装置，根据试验温度条件下探测流体与试验样本之间的润湿接触角，预测测试温度条件下试验样本与探测流体间的润湿接触角；同时，根据探测流体界面张力中色散分量占比随温度的变化趋势及色散分量对温度变化不敏感的特点，计算测试温度条件下探测流体的界面张力及其色散分量和极性分量大小；根据测试温度条件下探测流体润湿接触角、界面张力色散分量和极性分量，计算测试温度条件下固体材料的表面能色散和极性分量，进而得到固体材料总表面能大小。本发明专利技术可以适用于不同温度条件下固体材料的表面能测试过程，适用温度范围广。适用温度范围广。适用温度范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种固体材料表面能的测试方法及装置


[0001]本专利技术属于岩石表面性质测试分析
，具体涉及一种固体材料表面能的测试方法及装置。

技术介绍

[0002]为满足世界经济日益增长的能源需求，油气勘探开发领域逐渐向致密油气资源进军。近年来，页岩油气的商业化开发取得了重大突破。相比于常规油气储层，非常规储层的纳米级孔隙极为发育，孔隙壁面效应对流体流动的影响变得极为显著，而决定孔隙壁面效应强度的关键因素之一就是岩石表面能的大小。因此，测试岩石的表面性质，尤其是表面能已成为一项必须的基础物性测试工作。测试结果能够为储层工作液处理剂优化和流体微观流动机理研究等相关工作提供有效的基础支撑。
[0003]目前的固体材料表面能测试方法主要包括反相气相色谱法、吸附法、裂纹传播扩散法和OWRK法(二液法)。其中，反相气相色谱法主要应用于可燃烧材料(如碳纤维)的表面能测试，吸附法要求固体材料具有明确的晶体结构，而裂纹传播扩散法需要将材料制备成能够沿界面剥离的薄面，制样难度极大，难以应用于脆性岩石材料。目前，能够应用于岩石表面能测试的主要是OWRK法(二液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体材料表面能的测试方法，其特征在于，步骤如下：选用两种不同的探测流体，检测在试验温度下两种不同探测流体在试验样本的测试面形成的润湿接触角；根据所述两个润湿接触角，确定对应的探测流体在试验样本的测试面形成的润湿接触角随温度的变化关系；根据所述变化关系，对应预测在测试温度下两种不同探测流体在试验样本的测试面形成的润湿接触角，所述试验温度小于测试温度；根据固体材料表面能与测试温度、在测试温度下两种不同探测流体的润湿接触角和在试验温度下两种不同探测流体的色散分量之间的关系，计算在测试温度下待检测固体材料的表面能。2.根据权利要求1所述的固体材料表面能的测试方法，其特征在于，所述探测流体在试验样本的测试面形成的润湿接触角随温度的变化关系的公式为：其中，θ为在试验温度下探测流体在试验样本的测试面形成的润湿接触角；ζ为试验样本与探测流体之间的相互作用色散强度参数；T为测试温度；τ为测试温度与探测流体临界温度T
c
的关联参数，满足τ＝1/(1-T/T
c
)；h为普朗克常数。3.根据权利要求1或2所述的固体材料表面能的测试方法，其特征在于，计算在测试温度下待检测固体材料的表面能的步骤包括：根据测试温度、在试验温度下两种不同探测流体的色散分量以及探测流体的界面张力、色散分量和极性分量和温度之间的关系，分别计算在测试温度下两种不同探测流体的界面张力、色散分量和极性分量；根据在测试温度下两种不同探测流体的界面张力、色散分量、极性分量和润湿接触角，计算在测试温度下待检测固体材料的总表面能的色散分量和极性分量，进而确定待检测固体材料的表面能。4.根据权利要求3所述的固体材料表面能的测试方法，其特征在于，所述在测试温度下两种不同探测流体的界面张力、色散分量和极性分量的计算公式为：其中，γ
L
、分别为在测试温度下探测流体的界面张力、色散分量和极性分量；为在试验温度下探测流体的色散分量；C
d
、C
p
分别为探测流体的色散能和极性能相互作用系数；α1、α2为探测流体分子的极化率；h为普朗克常数；υ1、υ2为探测流体分子的离子化频率；u1、u2为探测流体分子的永久偶极矩；k为玻尔兹曼常数；T为测试温度。
5.根据权利要求3所述的固体材料表面能的测试方法，其特征在于，所述确定待检测固体材料的表面能的计算公式为：其中，γ
L
、分别为在测试温度下探测流体的界面张力、色散分量和极性分量；θ
′
为在测试温度下探测流体的润湿接触角；ζ为试验样本与探测流体之间的相互作用色散强度参数；T为测试温度；γ
s
、分别为待检测固体材料的表面能及其色散分量和极性分量。6.根据权利要求1或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡艾国，李国锋，陈付虎，张永春，张浩，姚昌宇，李月丽，杨斌，常辉，梁志彬，邱小庆，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司华北油气分公司，
类型：发明
国别省市：