储层中多相流体的渗流特性.ppt

第三章 储层中多相流体的渗流特性 一 储层岩石中的界面现象 二 储层岩石的润湿性 三 储层岩石中的毛管压力 四 储层岩石中的各种阻力效应 五 储层岩石中的相对渗透率 第一节 储层岩石的界面现象 教学目的： 掌握两相界面的自由表面能和表面张力，吸附现象和表面张力的关系 教学重点和难点： 自由表面能和表面张力，吸附现象和表面张力的关系。 教法说明：课堂讲授 教学内容： 一 界面自由能和界面张力 1、两相界面的界面自由能 （1）定义： 内聚力：同向分子间的力叫内聚力。 附着力：异向分子间的力叫附着力。 （2）净吸力与内聚力、附着力的关系： 净吸力=内聚力—附着力 （3）界面自由能 因此，分子B要移动到分子A的位置必须克服这个合力而做功。 这种表面分子比液体内部分子多余的能量称为界面自由能。 （4）自由界面能具有如下性质： 只有存在两相不互溶的两相时自由表面能才存在。 界面越大，自由表面能越大。 表面或界面是具有一定厚度的界面层。 两相界面层自由表面能的大小与两相分子的性质有关。 还和物质的相态、密度、分子量有关。 2、比表面能和界面张力 （1）定义： 比表面能：单位面积具有的自由表面能，也叫表面张力。 （2）皂膜拉伸试验 表面能和表面张力是两个不同的概念。 （3）界面张力示意图 3、影响界面张力的因素 （1）物质的影响因素 两相间分子的极性差越大，表面能就越大。 (2)、温度和压力的影响 对于任何液气两相来说，都会有随着温度和压力增加，表面张力减小的现象。 4、油藏流体间的界面张力 （1）油—气界面张力 ①压力的影响： p↑,Rs↑,ρo↓,内聚力↓ρg↑,附着力↑，静吸力↓，所以：σ↓ ②温度的影响： T↑ρo↓＞ρg↓,内聚力↓＞附着力↓ 所以：静吸力↓，σ↓ （2）油—水界面张力 a.油水系统 温度和压力的改变对油水间的界面张力基本上无影响。 b.油气水系统 P＜Pb时：P↑→Rs↑→σ↑ T ↑→ Rs ↓→σ↓ P＞Pb时：P↑→ ρo ↑→ σ↓（不明显） T↑→ Rs ↓→σ↓ 二 界面吸附现象 1、吸附的概念 溶解于两相系统中的物质，自发地聚集到两相界面层并急剧降低该界面层的表面张力的现象。 2 、表面活性剂 （1）定义：被吸附在两相界面上、且能大大降低界面张力的的物质叫做表面活性物或称表面活性剂。 （2）表面活性剂的化学结构 表面活性剂分子是一种两亲分子，含有一个极性端和一个非极性端。 从结构上看，它们的一端是由碳、氢所做成的基团，具有对称的非极性结构，称为碳氢链，另一端具有非对称的极性基团。 3、比吸附 （1）定义：单位面积界面层中溶质的物质的量。 （2）计算公式 G—吸附量，亦称比吸附。 ρ—溶质的质量浓度。 б—界面张力。 T，R—绝对温度和通用气体常数。 （3）比吸附与表面活性剂浓度的关系 当表面活性物质浓度较小时，随浓度的增加，表面张力的减小和比吸附的增大都较快，当浓度增加到一定程度后，比吸附不再增加，趋于最大值 * 分子B 所受合力为 零，可以自 由运动 分子A 所受合力不 为零，合力 指向液体内 部 A α相 β相 S B 热力学性质 α相 β相 A S B 两相物质的表面分子层性质示意图 a-假想几何界面 b-界面热力学性质 α相 β相 x L dx F б 做功的能量转化为新生界面的表面能 б亦表示形成单位面积所消耗的功，即比表面能。 б—每单位长度上的作用力，即表面张力 油 界面张力的方向：平面上或曲线的切线上 界面张力 的作用点 两相表面张力的大小为各自的比表面能 30.3 27.2 杜依玛兹石油 45.1 39.1 变压器油 33.4 28.6 苯 72.8 水 375 484.0 水银 与水接触时的界面张力（20°C）mN/m 与空气接触时的表面张力（20°C）mN/m 物质 某些物质与空气、水的界面张力 原油与4种气体表面张力和溶解度的关系 汽油与co2气 与co2气 与天然气 与空气 脱气原油 饱和氮的原油 *