油层物理----ppt3-1.ppt

第三章饱和多相流体的
油藏岩石的渗流特性
第一节油藏流体的界面张力
一、两相界面的界面能
:子力场不平衡而使表面层分子储存有多余的能量,称为两相界面的界面能(或表面能)。
1
:
(1)界面能依存于两相界面;
(2)界面能分布于整个界面层;
(3)界面越大,界面能也就越大;
(4)两相界面层界面能的大小和两相分子的极性有关;
(5)两相界面的界面能和物质的相态有关系。
热力学第二定律:任何界面能都有趋于最小的趋势。
两相分子极性差越大,界面的界面能越大,反之越小。
液-气界面的界面能一般比液-液界面的界面能要大(有的比液-液界面的界面能小),固相的表面能更大。
2
③界面张力的方向,若界面为平面则在界面上,若界面为曲面,则在界面切线上,方向指向使界面收缩的方向。
①两相界面张力的大小等于其比界面能。
②界面张力的作用点为三相周界的接触点。
3

界面张力产生的根本原因是界面层中分子的净吸引力。
(1)不同的物质,界面张力不同;





界面张力
(mN/m)
甲苯
二硫化碳
二氯乙烷
三氯甲烷
苯
物质





界面张力
(mN/m)
邻二甲苯
四氯化碳
正辛烷
乙醚
正己烷
物质
不同液体在室温条件下(20℃)与空气接触时的界面张力
4
(2)与物质的相态有关;
一般气-液界面的界面张力比液-液界面大。







界面张力
(mN/m)
丁醇
正辛醇
苯
空气
苯
酒精
空气
第一相
水
水
水
水
水银
水银
水银
第一相
水、水银与不同物质接触时的界面张力
5
(3)与物质的极性有关;
(4)与温度有关;
两相分子的极性越相近,两相分子间的引力越大,界面张力越小,甚至发生互溶。
一方面:温度升高,增大了液体分子间的距离,使液相分子间的引力减少;
另一方面:增加了液体的蒸发,加大了蒸气的密度,使气相与液相间的引力增加。
两者都使界面层内分子所受到的指向相内部的净引力减小。
温度升高,界面张力降低。
6
7
(5)与压力有关;
压力升高:气相分子间距离减小,增大了与液相分子间的引力;气体在液体中的溶解度增加,液体密度减小,分子间引力减少。两者都使界面层内分子所受的指向相内部的净引力减小。
压力升高,界面张力降低。
(6)与溶解气有关;
随压力升高原油-CO2的表面张力比原油-天然气的表面张力的降低较大,比原油-空气的表面张力的降低更大。这是因为CO2比天然气更易溶解于原油,天然气比空气易溶于原油的缘故。
气体溶解度增加,界面张力减小。
8
二、油藏流体间的界面张力
油藏中存在
:油-水、油-气、水-气
油、气、水与岩石的界面
流体在岩石孔隙中的分布孔隙中毛管力的大小流体的渗流
9
1. 油气界面
随温度、压力及油中溶解气量的增加,油气界面张力降低
油气界面的界面张力很小(远小于地面脱气原油的表面张力)
高温,高压
溶有大量的天然气
原油中纯烃(包括饱和烷烃与不饱和烷烃)与气体的界面张力随温度的升高而降低,随分子量的增加而增加,这是因为分子量增加,分子间作用力增强的缘故。
10