本申請涉及流體物理性質(zhì)測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種Zeta電位測定方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

Zeta電位(Zeta potential)，又叫電動電位或電動電勢，是指剪切面的電位。其是表征膠體分散系穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。zeta電位的主要用途之一就是研究膠體與電解質(zhì)的相互作用。由于許多膠質(zhì)，特別是那些通過離子表面活性劑達到穩(wěn)定的膠質(zhì)是帶電的，它們以復(fù)雜的方式與電解質(zhì)產(chǎn)生作用。與它表面電荷極性相反的電荷離子(抗衡離子)會與之吸附，而同樣電荷的離子(共離子)會被排斥。因此，表面附近的離子濃度與溶液中與表面有一定距離的主體濃度是不同的?？拷砻娴目购怆x子的積聚屏蔽了表面電荷，因而降低了zeta電位。

現(xiàn)有的Zeta電位測定方法中，通常是測量液體、固體等物質(zhì)的Zeta電位，用于評價或預(yù)測微粒分散體系的物理穩(wěn)定性，一般Zeta電位絕對值越高，其粒子間的靜電斥力也就越大，物理穩(wěn)定性也就越好。

在油田生產(chǎn)領(lǐng)域中，認識清楚多孔介質(zhì)內(nèi)油、水、巖石多界面體系的微觀作用機理，是查清巖石-油-水組成的復(fù)雜多相體系的相互作用和輸運與傳質(zhì)過程、研究原油可動性及有效提高石油采收率的方法的前提，是界面與膠體化學(xué)及油層物理與滲流領(lǐng)域的研究難點，目前尚缺乏有效的描述方法和機理認識。因此，開展多孔介質(zhì)內(nèi)油、水、巖石多界面體系微觀作用機理及應(yīng)用研究具有十分重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請實施例的目的是提供一種Zeta電位測定方法及系統(tǒng)，以實現(xiàn)對多孔介質(zhì)內(nèi)油、水、巖石多界面對應(yīng)的Zeta電位。

為解決上述技術(shù)問題，本申請實施例提供一種Zeta電位測定方法及系統(tǒng)是這樣實現(xiàn)的：

一種Zeta電位測定系統(tǒng)，包括：電位儀和結(jié)果分析單元；

所述電位儀，用于測量樣品溶液的Zeta電位；

所述電位儀包括：光學(xué)單元、面板、狀態(tài)指示燈、樣品池開啟按鈕、樣品池區(qū)、樣品池架和至少一個樣品池；所述光學(xué)單元，用于觀察所述樣品池樣品溶液的微粒；所述面板用于包裹所述電位儀；所述狀態(tài)指示燈，用于顯示所述電位儀的工作狀態(tài)；所述樣品池區(qū)是一帶蓋子的容器，用于放置所述樣品池；所述樣品池開啟按鈕，用于控制所述樣品池區(qū)的蓋子的開啟；所述樣品池架用于放置閑置的樣品池；所述樣品池用于放置樣品溶液；

所述結(jié)果分析單元，用于對所述電位儀的測量結(jié)果進行分析，得到界面分析結(jié)果。

優(yōu)選方案中，所述光學(xué)單元具有預(yù)設(shè)的光學(xué)放大倍率。

優(yōu)選方案中，所述光學(xué)單元采用藍光或綠光。

一種Zeta電位測定方法，包括：

獲取兩種物質(zhì)界面的巖石末梢粉末，利用多種配置溶液和所述巖石末梢粉末配置多種測定溶液；

分別獲取所述測定溶液中的預(yù)設(shè)容量的樣品，利用電位儀分別測量所述多種樣品得到與所述測定溶液對應(yīng)的電位值；

根據(jù)所述多種測定溶液對應(yīng)的電位值，確定與所述配置溶液對應(yīng)的所述兩種物質(zhì)界面的可分離程度。

優(yōu)選方案中，所述利用多種配置溶液和巖石末梢粉末配置多種測定溶液，包括：

取若干份10毫克所述巖石末梢粉末，分別取10毫升多種配置溶液；

分別將一份巖石末梢粉末與一種配置溶液充分混合；

將所述混合后的溶液靜止放置預(yù)設(shè)時間間隔，得到測定溶液。

優(yōu)選方案中，所述多種配置溶液包括下述配置溶液中的至少兩種：第一質(zhì)量百分含量或第二質(zhì)量百分含量的氯化鈉溶液、第一質(zhì)量百分含量或第二質(zhì)量百分含量的氯化鈣溶液、第一質(zhì)量百分含量或第二質(zhì)量百分含量的氯化鎂溶液。

優(yōu)選方案中，所述第一質(zhì)量百分含量與所述第二質(zhì)量百分含量不同；所述第一質(zhì)量百分含量活第二質(zhì)量百分含量的取值為：5％、1％或0.1％。

優(yōu)選方案中，所述獲取所述測定溶液中的預(yù)設(shè)容量的樣品具體包括：利用針管取所述測定溶液中界面處1毫升的溶液作為樣品。

優(yōu)選方案中，所述根據(jù)多種測定溶液對應(yīng)的電位值，確定與所述配置溶液對應(yīng)的所述兩種物質(zhì)界面的可分離程度，具體包括：配置溶液對應(yīng)的電位值的負值越大，與該配置溶液對應(yīng)的所述兩種物質(zhì)界面的可分離程度越強。

優(yōu)選方案中，所述預(yù)設(shè)時間間隔為：大于或等于2天。

由以上本申請實施例提供的技術(shù)方案可見，本申請實施例提供的Zeta電位測定方法和系統(tǒng)，可以測得不同濃度的不同溶液配制的兩種物質(zhì)界面對應(yīng)的測定溶液的Zeta電位。通過Zeta電位的電位值，可以確定與所述配置溶液對應(yīng)的所述兩種物質(zhì)界面的可分離程度。以實現(xiàn)對多孔介質(zhì)內(nèi)油、水、巖石多界面對應(yīng)的Zeta電位，通過調(diào)節(jié)配制溶液中的離子組成和離子濃度，可以物質(zhì)表面的電荷，進而改變兩種物質(zhì)之間作用力，以實現(xiàn)兩種物質(zhì)的分離。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本申請Zeta電位測定系統(tǒng)一個實施例的組成結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本申請實施例中電位儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本申請Zeta電位測定方法一個實施例的流程圖；

圖4是本申請實施例中水-原油界面的利用不同測定溶液測量獲得的Zeta電位；

圖5是本申請實施例中水-巖石界面的利用不同測定溶液測量獲得的Zeta電位。

具體實施方式

本申請實施例提供一種Zeta電位測定方法及系統(tǒng)。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護的范圍。

圖1是本申請Zeta電位測定系統(tǒng)一個實施例的組成結(jié)構(gòu)圖。參照圖1，所述Zeta電位測定系統(tǒng)可以包括：電位儀100和結(jié)果分析單元200。

所述電位儀100，可以用于測量樣品溶液的Zeta電位。

圖2是本申請實施例中電位儀的結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖2，所述電位儀100可以包括：光學(xué)單元101、面板102、狀態(tài)指示燈103、樣品池開啟按鈕104、樣品池區(qū)105、樣品池架106和至少一個樣品池107。

所述光學(xué)單元101，可以用于觀察所述樣品池107中樣品的微粒。所述光學(xué)單元101可以具有預(yù)設(shè)的光學(xué)放大倍率。所述光學(xué)單元101可以采用藍光或綠光。

所述面板102用于包裹所述電位儀100。

所述狀態(tài)指示燈103，可以用于顯示所述電位儀100的工作狀態(tài)。例如，當(dāng)所述狀態(tài)指示燈103為黃色常亮?xí)r，可以表示所述電位儀100處于待機狀態(tài)；當(dāng)所述狀態(tài)顯示燈103為黃色閃爍時，可以表示所述電位儀100處于運行狀態(tài)；當(dāng)所述狀態(tài)顯示燈103不亮?xí)r，可以表示所述電位儀100未接通電源。

所述樣品池區(qū)105可以是一帶蓋子的容器。所述樣品池區(qū)105，可以用于放置所述樣品池107。

所述樣品池開啟按鈕104，可以用于控制所述樣品池區(qū)105的蓋子的開啟。例如，按下所述樣品池開啟按鈕104后，所述樣品池區(qū)105的蓋子可以開啟。

所述樣品池架106可以用于放置閑置的樣品池107。

所述樣品池107，可以用于放置樣品溶液。

所述樣品溶液可以是不同物質(zhì)界面處的樣品溶液。例如，可以是油-巖石界面處的樣品溶液，也可以是水-巖石界面處的樣品溶液。

所述結(jié)果分析單元200，可以用于對所述電位儀100的測量結(jié)果進行分析，得到界面分析結(jié)果。例如，可以獲取所述電位儀對不同濃度或不同物質(zhì)的溶液對應(yīng)的電位值來進行分析，得到界面分離情況的分析結(jié)果。

在一個實施方式中，所述電位儀可以采用英國馬爾文儀器公司生產(chǎn)的Malvern Nano ZSZEN3600Zeta電位儀。該電位儀可以用于測量物質(zhì)的粒度、Zeta電位和分子量。其用于測量Zeta電位的主要參數(shù)包括：最大樣品電導(dǎo)率為200毫西門子每厘米(mS/cm)，最大樣品濃度為40％質(zhì)量百分濃度(w/v)，最小樣品量為150微升(μl)，物質(zhì)粒徑范圍為3.8納米(nm)～100微米(μm)。

本申請實施例還提供一種Zeta電位測定方法。

圖3是本申請Zeta電位測定方法一個實施例的流程圖。參照圖3。所述Zeta電位測定方法可以包括以下步驟。

S301：獲取兩種物質(zhì)界面的巖石末梢粉末，利用多種配置溶液和所述巖石末梢粉末配置多種測定溶液。

所述兩種物質(zhì)界面的巖石末梢粉末可以采用下述方式獲?。喝〗?jīng)兩種物質(zhì)浸潤的巖石，從所述巖石上掛去巖石末梢粉末。所述兩種物質(zhì)界面可以是水-原油界面，或者，水-巖石界面，或者原油-巖石界面。

所述利用多種配置溶液和巖石末梢粉末配置多種測定溶液，具體可以包括：取若干份10毫克所述巖石末梢粉末，分別取10毫升多種配置溶液；分別將一份巖石末梢粉末與一種配置溶液充分混合；將所述混合后的溶液靜止放置預(yù)設(shè)時間間隔，得到測定溶液。

所述預(yù)設(shè)時間間隔可以為：大于或等于2天。

所述多種配置溶液可以包括下述配置溶液中的至少兩種：第一質(zhì)量百分含量或第二質(zhì)量百分含量的氯化鈉溶液、第一質(zhì)量百分含量或第二質(zhì)量百分含量的氯化鈣溶液、第一質(zhì)量百分含量或第二質(zhì)量百分含量的氯化鎂溶液。所述第一質(zhì)量百分含量與所述第二質(zhì)量百分含量不同。所述第一質(zhì)量百分含量活第二質(zhì)量百分含量的取值可以為：5％、1％或0.1％。

S302：分別獲取所述測定溶液中的預(yù)設(shè)容量的樣品，利用電位儀分別測量所述多種樣品得到與所述測定溶液對應(yīng)的電位值。

所述獲取所述測定溶液中的預(yù)設(shè)容量的樣品具體包括：利用針管取所述測定溶液中界面處1毫升的溶液作為樣品。

可以利用本申請Zeta電位測定系統(tǒng)實施例中的電位儀對所述樣品進行電位測量，得到與所述測定溶液對應(yīng)的電位值。

S303：根據(jù)所述多種測定溶液對應(yīng)的電位值，確定與所述配置溶液對應(yīng)的所述兩種物質(zhì)界面的可分離程度。

所述根據(jù)多種測定溶液對應(yīng)的電位值，確定與所述配置溶液對應(yīng)的所述兩種物質(zhì)界面的可分離程度，具體包括：配置溶液對應(yīng)的電位值的負值越大，與該配置溶液對應(yīng)的所述兩種物質(zhì)界面的可分離程度越強。所述與所述配置溶液對應(yīng)的所述兩種物質(zhì)界面的可分離程度可以用于表征經(jīng)過該配置溶液浸潤后，所述兩種物質(zhì)界面的可分離程度。

圖4是本申請實施例中水-原油界面的利用不同測定溶液測量獲得的Zeta電位。

圖4中顯示了水-原油界面的巖石末梢粉末經(jīng)過質(zhì)量百分含量分別為5％、1％和0.1％的氯化鈉(NaCl)溶液、氯化鈣(CaCl₂)溶液、氯化鎂(MgCl₂)溶液配置后測定得到的Zeta電位。圖4中，質(zhì)量分數(shù)為5％的NaCl、CaCl₂、MgCl₂溶液在水-原油界面的電位分別為：-19.8mV(毫伏)，-19.4mV，-18.1mV；質(zhì)量分數(shù)為1％的NaCl、CaCl₂、MgCl₂溶液在水-原油界面的電位分別為：-12.9mV，-3.9mV，-4.1mV；質(zhì)量分數(shù)為0.1％的NaCl、CaCl₂、MgCl₂溶液在水-原油界面的電位分別為：-11.2mV，0.9mV，-3.6mV?？梢?，隨著溶液離子濃度的降低，NaCl、CaCl₂、MgCl₂溶液在水-原油界面的電位負值均有增加的趨勢，這會導(dǎo)致雙電層膨脹，油膜更易從巖石表面剝落，從而提高原油和水的分離程度。

圖5是本申請實施例中水-巖石界面的利用不同測定溶液測量獲得的Zeta電位。

圖5中顯示了水-巖石界面的巖石末梢粉末經(jīng)過質(zhì)量百分含量分別為5％、1％和0.1％的NaCl溶液、CaCl₂溶液、MgCl₂溶液配置后測定得到的Zeta電位。圖5中，隨著溶液離子濃度的降低，NaCl、CaCl₂、MgCl₂溶液在水-巖石界面的電位負值均有增加的趨勢，可以提高巖石和水的分離程度。同時，在離子濃度相同的條件下，NaCl溶液的Zeta電位負值最大，CaCl₂和MgCl₂溶液的Zeta電位相近，均小于NaCl溶液?？梢?，溶液中的Na離子可以產(chǎn)生很強的負電流，而Ca離子和Mg離子產(chǎn)生的負電流較弱。

通過本申請實施例提供的Zeta電位測定方法和系統(tǒng)，可以測得不同濃度的不同溶液配制的兩種物質(zhì)界面對應(yīng)的測定溶液的Zeta電位。通過Zeta電位的電位值，可以確定與所述配置溶液對應(yīng)的所述兩種物質(zhì)界面的可分離程度。以實現(xiàn)對多孔介質(zhì)內(nèi)油、水、巖石多界面對應(yīng)的Zeta電位，通過調(diào)節(jié)配制溶液中的離子組成和離子濃度，可以物質(zhì)表面的電荷，進而改變兩種物質(zhì)之間作用力，以實現(xiàn)兩種物質(zhì)的分離。

在20世紀90年代，對于一個技術(shù)的改進可以很明顯地區(qū)分是硬件上的改進(例如，對二極管、晶體管、開關(guān)等電路結(jié)構(gòu)的改進)還是軟件上的改進(對于方法流程的改進)。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)今的很多方法流程的改進已經(jīng)可以視為硬件電路結(jié)構(gòu)的直接改進。設(shè)計人員幾乎都通過將改進的方法流程編程到硬件電路中來得到相應(yīng)的硬件電路結(jié)構(gòu)。因此，不能說一個方法流程的改進就不能用硬件實體模塊來實現(xiàn)。例如，可編程邏輯器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA))就是這樣一種集成電路，其邏輯功能由用戶對器件編程來確定。由設(shè)計人員自行編程來把一個數(shù)字系統(tǒng)“集成”在一片PLD上，而不需要請芯片制造廠商來設(shè)計和制作專用的集成電路芯片2。而且，如今，取代手工地制作集成電路芯片，這種編程也多半改用“邏輯編譯器(logic compiler)”軟件來實現(xiàn)，它與程序開發(fā)撰寫時所用的軟件編譯器相類似，而要編譯之前的原始代碼也得用特定的編程語言來撰寫，此稱之為硬件描述語言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非僅有一種，而是有許多種，如ABEL (Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware Description Language)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(Ruby Hardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)與Verilog2。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該清楚，只需要將方法流程用上述幾種硬件描述語言稍作邏輯編程并編程到集成電路中，就可以很容易得到實現(xiàn)該邏輯方法流程的硬件電路。

控制器可以按任何適當(dāng)?shù)姆绞綄崿F(xiàn)，例如，控制器可以采取例如微處理器或處理器以及存儲可由該(微)處理器執(zhí)行的計算機可讀程序代碼(例如軟件或固件)的計算機可讀介質(zhì)、邏輯門、開關(guān)、專用集成電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可編程邏輯控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存儲器控制器還可以被實現(xiàn)為存儲器的控制邏輯的一部分。

本領(lǐng)域技術(shù)人員也知道，除了以純計算機可讀程序代碼方式實現(xiàn)控制器以外，完全可以通過將方法步驟進行邏輯編程來使得控制器以邏輯門、開關(guān)、專用集成電路、可編程邏輯控制器和嵌入微控制器等的形式來實現(xiàn)相同功能。因此這種控制器可以被認為是一種硬件部件，而對其內(nèi)包括的用于實現(xiàn)各種功能的裝置也可以視為硬件部件內(nèi)的結(jié)構(gòu)。或者甚至，可以將用于實現(xiàn)各種功能的裝置視為既可以是實現(xiàn)方法的軟件模塊又可以是硬件部件內(nèi)的結(jié)構(gòu)。

上述實施例闡明的系統(tǒng)、裝置、模塊或單元，具體可以由計算機芯片或?qū)嶓w實現(xiàn)，或者由具有某種功能的產(chǎn)品來實現(xiàn)。

為了描述的方便，描述以上裝置時以功能分為各種單元分別描述。當(dāng)然，在實施本申請時可以把各單元的功能在同一個或多個軟件和/或硬件中實現(xiàn)。

通過以上的實施方式的描述可知，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本申請可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)?；谶@樣的理解，本申請的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，在一個典型的配置中，計算設(shè)備包括一個或多個處理器(CPU)、輸入/輸出接口、網(wǎng)絡(luò)接口和內(nèi)存。該計算機軟件產(chǎn)品可以包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本申請各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。該計算機軟件產(chǎn)品可以存儲在內(nèi)存中，內(nèi)存可能包括計算機可讀介質(zhì)中的非永久性存儲器，隨機存取存儲器(RAM)和/或非易失性內(nèi)存等形式，如只讀存儲器(ROM)或閃存(flash RAM)。內(nèi)存是計算機可讀介質(zhì)的示例。計算機可讀介質(zhì)包括永久性和非永久性、可移動和非可移動媒體可以由任何方法或技術(shù)來實現(xiàn)信息存儲。信息可以是計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序的模塊或其他數(shù)據(jù)。計算機的存儲介質(zhì)的例子包括，但不限于相變內(nèi)存(PRAM)、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、其他類型的隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、快閃記憶體或其他內(nèi)存技術(shù)、只讀光盤只讀存儲器(CD-ROM)、數(shù)字多功能光盤(DVD)或其他光學(xué)存儲、磁盒式磁帶，磁帶磁磁盤存儲或其他磁性存儲設(shè)備或任何其他非傳輸介質(zhì)，可用于存儲可以被計算設(shè)備訪問的信息。按照本文中的界定，計算機可讀介質(zhì)不包括短暫電腦可讀媒體(transitory media)，如調(diào)制的數(shù)據(jù)信號和載波。

本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于系統(tǒng)實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例的部分說明即可。

本申請可用于眾多通用或?qū)Ｓ玫挠嬎銠C系統(tǒng)環(huán)境或配置中。例如：個人計算機、服務(wù)器計算機、手持設(shè)備或便攜式設(shè)備、平板型設(shè)備、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器的系統(tǒng)、置頂盒、可編程的消費電子設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)PC、小型計算機、大型計算機、包括以上任何系統(tǒng)或設(shè)備的分布式計算環(huán)境等等。

本申請可以在由計算機執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令的一般上下文中描述，例如程序模塊。一般地，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等。也可以在分布式計算環(huán)境中實踐本申請，在這些分布式計算環(huán)境中，由通過通信網(wǎng)絡(luò)而被連接的遠程處理設(shè)備來執(zhí)行任務(wù)。在分布式計算環(huán)境中，程序模塊可以位于包括存儲設(shè)備在內(nèi)的本地和遠程計算機存儲介質(zhì)中。

雖然通過實施例描繪了本申請，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本申請有許多變形和變化而不脫離本申請的精神，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本申請的精神。