31储层岩石中的界面现象.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 第一节 储层岩石的界面现象 一.两相界面的自由表面能 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。 二、比表面能或界面张力 1.定义： 比表面能：单位表面积具有的自由表面能，也叫表面张力。或增加单位表面积所作 的功。 表面能和表面张力是两个不同的概念。 界面张力示意图 3、影响界面张力的因素 1)对气-液表面而言 A 物质的性质影响 两相间分子的极性差越大，表面能就越大。 B 温度的影响 随着温度增加，表面张力减小。 C压力的影响 随着压力增加，表面张力减小。 2）对纯油——水系统 压力和温度对油水表面张力没有影响 2）对有溶解气存在的油——水系统 A 温度的影响 随着温度增加，油水表面张力减小。 B 压力的影响 ◆当压力小于饱和压力时， 随着压力增加，表面张力增大。 ◆当压力大于饱和压力时， 随着压力增加，表面张力减小。 C 油水极性差的影响 油水极性差越大，油水表面张力越大。 油—水界面张力 三、吸附作用及其和表面张力的关系 1、吸附的原理 吸附：某物质在界面层中，浓度能自动发生变化的现象称为吸附。 吸附剂：具有吸附作用的物质称为吸附剂（活性炭）。 吸附质：被吸附的物质称为吸附质（溴）。 2、固体表面的吸附 3、液体表面的吸附 G—吸附量，亦称比吸附。 C—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。 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 * 1.定义:由于界面层分子力场不平衡使得界面层分子储存了多余的能量,这就是两相界面层表面自由能。 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 2.自由表面能具有的几个性质 A.只有当存在互不相溶的两相时，自由表面能才存在。 B.界面越大，自由表面能也就越大。 C.两相分子的极性差越大，表面能也越大。 D.两相界面的自由表面能和物质的相态有关。 E.界面层是一个逐步过渡的分子层 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 2.比表面能的单位 焦耳/米2（J/m2） 1 J/m2 =1 N?m/m2=1 N/m ★ 在CGS单位制中，比表面能的单位是: ★ 在SI单位制中，比表面能的单位是: 1达因/厘米=1毫牛顿/米 图3 - 2 三相周界界面张力示意图 在两相界面只表现出能，不表现出力；在三相周界则表现出力，即表面张力（单位周界长度上的力）。 2.比表面能的单位 焦耳/米2（J/m2） 1 J/m2 =1 N?m/m2=1 N/m ★ 在CGS单位制中，比表面能的单位是: ★ 在SI单位制中，比表面能的单位是: 1达因/厘米=1毫牛顿/米 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 固体的表面吸附具有下列规律： （1）固体表面对被吸附物质的吸附量，随着吸附表 面的加大而增加。 （2）固体表面凹凸不平，其表面物质成分也不均一，所以固体的吸附具有选择性。 （3）吸附作用都是放热的，所以升高温度，吸附量 下降。 （4）