e、与两相物质的相态有关 Wg-s>WL-g>WL-L 水是液体中极性最大的物质，干燥空气极性很 小。
3、界面张力及其影响因素 i)自由能的大小用比表面自由能(单位面积上 的过剩的自由表面能，常称表(界)面张力)来描 述。单位：mN/m2
假设在恒温、恒压和组成一定的条件下,以可逆 增加新表面面积A,外界所做的表面功为W,则体 系自由能的增量为U
化学吸附：吸附质与吸附剂形成表面化合物，共 价键。 实际上多为混合吸附 1、降低的三条途径
a、界面面积界面总自由能; b、选择性润湿 ； c、吸附作用(加活性剂),减小界面张力； 2、液体表面的吸附(可以 )
表面活性剂：被吸附在两相界面层上，并能大大 降低界面张力的这种物质。
吸附：溶解在两相界面中的物质，自发地聚集到 两相界面上，并降低界面张力的现象。
G=f(c) G
=f(c)
表面活性剂浓度
4、气体在固体表面上的吸附
朗格茂吸附等温式：
＝
1
bP bP
b——吸附系数
一定量吸附剂上气体吸附质的摩尔数
一定量吸附剂所能吸附气体最大摩尔数
5、液-固体表面吸附 特点：(1) 存在边界层。该吸附层力学性质反常， 具有很高的抗剪切能力，高的界面粘度。
(2) 固体表面物质成分不均匀。极性表面
原因： P 气体溶于液体中，气体密度增加
改善了气液分子间的力场不平衡。
T 分子活性或分子吸性 液体分子间作用 力下降>气分子间作用力改善了气液分子间的 力场不平衡。
P、T=const,分子极性差异；
gasco2
oilco2
oilCH 4
oilair
设分子极性差异为D:
D gas-CO2 < D oil-CO2 < D oil-gas < D oil-air
活性剂为：极性端和非极性端
活性剂在界面上富集，起到过渡带(缓冲)的作用。
非极性端，朝极性小的物质 极性端，朝极性大的物质
Pb Por Rs d、矿化度增加，
活性剂浓度
4、界面张力的测定 高:吊片法(1∼100mN/m） 中:悬滴法(10-1∼1mN/m) 低:旋滴法(10-3∼10-1mN/m) 1)实验室测定
油
气
形成缓冲区
水
水
3、Gibbs吸附量：描述单位面积上界面层活性剂
的摩尔数与溶液内任意相当薄层中活性剂摩尔数
之差。
1
G
RT
C
( C
)T
C－溶质在溶液内的平衡浓度。
T，R－绝对温度和气体常数。
如：(
C
)T
0, G
0 正吸附，随 C ，，
活性剂。
(
C
)T
0, G 0负吸附，随 C ， ，
非活性剂。
-W可=FX=A=2LX
F Nm-1
2L
表面张力:在液体表面上,垂直作用于单位长度线 段上的表面收缩力。
单位：mN/m,N/m,达因/厘米； 注意：A、比表面自由能在数值上等于表面张力；
B、表面张力与表面的大小无关； C、表面张力的作用方向和作用点。 ii)影响的因素 a、对油气系统
P , T ;
i)滴体积法： Vg F
ii)最大气泡压力法： PmR
2
iii)滴外形法: gd 2
H
d1 dd
iv)吊片法：
2P L1 L2
v)吊环法： P F 4R
2)查图法( 诺模图 )求 P172图3- 10 ,已知地面o-w和 T地层,查图得地下o-w
二、华力。
则: U W
增加单位新表面所做的功: U W
A A
例如:在一定条件下,将金属框蘸上肥皂液;为增 大表面,将金属框施加拉力F,移动距离X,使肥皂 膜的表面增大A。
共增大表面积为:A=2LX；
• • •
•••••
• • •
F 环境对液体所做的功为:-W可=FX；
该能量储藏在液膜的表面,成为表面能,即:
的能量，称为表面自由能。
讨论 使自由表面积增大 把液相内部分子升到表面
必须作功功能转化自由表面能
A
B
A—不平衡，下沉
B—平衡
ii)自由表面能性质
a、有界面，才有自由表面能；
b、界面面积 自由表面能；
c、自由能不仅在界面一层分子，而是逐渐过渡。
d、分子极性差异自由表面能； 分子极性差异自由表面能；
吸附极性物，非极性表面吸附非极性物质。 三、润湿现象和毛管力
润湿现象－当不混相的两相流体与岩石固体接 触时，其中一相流体沿着固体表面铺开，从而 使体系的表面自由能降低的现象。 润湿作用支配着油、气、水在岩石孔隙中的微 观现象。 毛管力PC对油、气、水在岩石中渗流起着十分 重要作用。 四、界面粘度
测试仪器不同，结论不同。但界面µ>> 体相µ （大106倍) 。
§3.1 储层岩石中的各种界面现象现象
一、储层流体的相间界面张力及其测定
1、表面与界面是否是同一概念………..?
表面:当接触的两相中有一相是气相时,把与气相 接触面称表面。
界面：固－液，液－液相接触面。
2、界面张力的基本概念及影响因素
i)自由表面能现象: 原因：界面上，分子
毛管力
Hg
受力不平衡，存在多余
第三章 多相流体的渗流机理
i) 岩石－流体 流体－流体
接触面积极大
ii)流体对岩石表面有选择性润湿
iii)流体间有界面张力，孔道小，毛管现象严重
流体在这种介质中的流动规律 与在管道中的流动规律不同
一、只研究渗流机理(还不是原理)
(1) 流体在岩石中是如何分布的(微观分布)?
(2)流体在渗流过程中,会产生毛管力, 多大? 是驱 油动力还是阻力? 粘滞阻力对渗流有哪些影响?
(3)流体在流动过程中的各种附加阻力,如何评价? 如何消除?
(4)多相流体共渗时,每相的流动能力多大?—相渗 透率
二、为什么研究渗流机理?P
(1)找出油井生产指标(Q, )变化的原因
(2)注水过程中，更好地了解水驱油机理。以便提 高油水同产井中原油量。
(3)提高原油采收率的研究。了解油藏中的油为什 么不能100％采出？残余油的分布状况如何？
Rs gas-CO2 > Rs oil-CO2 > Rs oil-gas > Rs oil-air
b、油水系统 对脱气原油—水
与P、T无关——油水都为液态，压缩性及界面 分子热力学性质变化一致。
对溶气原油——水 PRs;T Rs;油的性质好(o) Rs; P<Pb时，PRs， o; 原因：原油与水分子极性差异。 P<Pb时，相当于纯油水系统，P稍有下降； c、当有表面活性剂时