饱和多相流体时岩石的物理性质.pdf

油层物理学课件油层物理学课件
———饱和多相流体时岩石的物理性质饱和多相流体时岩石的物理性质饱和多相流体时岩石的物理性质
目录
第一节表面张力和表面能
第二节润湿性
第三节毛细管压力
第四节储油气岩石的相对渗透率
第五节饱和多相流体时的微观渗
流机理
储油气层岩石内饱和着油、气、水多相流体,因而
存在着错综复杂的流体之间以及流体和孔隙壁面之间的
界面关系,它直接影响流体在孔隙中的分布和渗流。
•在研究饱和多相流体的岩石物理性质时,通常是以研
究油层中与界面现象有关的表面性质为基础。与界面现
象有关的表面张力、吸附作用、润湿作用以及毛细管现
象将对流体渗流产生重大影响。此外,多相流体在岩石
孔隙中的渗流性质-相渗透率也取决于上述表面性质。
•运用表面物理化学的研究成果,研究油层中的各种
界面现象,对于认识油层,寻找油气运移富集的规律以
及提高油层石油采收率均具有重要的理论和实际意义。
第一节表面张力和表面能
一表面张力和表面能的基本概念
•度量分子-表面现象的物理性质是表
面张力和表面能,并由表面张力过渡到
润湿性。
图3-1-1 界面分子受力状况示意图
•对含有多相流体的孔隙介质的特性来说,必须考虑到
两个互不相溶的“相”的分界面上力的影响。如果一相是
液体而另一相是气体时,它们的分界面实际上就是液体
表面。其界面分子的受力状况如图3-1-1所示。
•作用于表面层分子上的力都指向水的内部和沿着分
界面的方向。所以它们的总的相互作用力不等于零,
而是垂直于分界面并指向液体的内部。
•在构成1平方厘米液面的全部分子上所受到的这一
个力,称为分子压力或内压力。用〔达因/平方厘
米〕或〔公斤/平方厘米〕量度。分子压力的大小取
决于它的物理化学性质。
•厚度等于分子间相互作用力的作用半径的分子层,
称为表面层。
•因为在表面层上存在着分子压力,所以为了形成新
的表面,就需要消耗一定的功,把分子从液体内部
移入表面层。这些功就转化成表面层的能量-表面
能。
•刚刚形成的1平方厘米表面所带有的功,称为比自
由表面能或表面张力(σ):
• R
σ=
• S 或=σSR
•对于储油(气)层来说,表面张力可以存
σ
在于以下各个界面上。即油-水(gw )、油
σσ
-气(ow )、气-水(og )、油-岩石
σσ
(o )、水-岩石(σ w )和气-岩石(g )的
界面上。
表面张力产生的根本原因是分子间引力。由于相同
分子或不同分子之间分子引力的差异,不同物质之
间具有不同的表面张力(表3-1-1、表3-1-2)。
表3-1-1 不同液体在室温条件下与本身蒸气及空气接触时的表面张力值
表面张力表面张力
(20℃) 物质(20℃)
物质
达因/厘米达因/厘米
n—已烷 苯
乙醚 三氯甲烷
n—辛烷 二氯乙烷
四氯化碳 二硫化碳
m—二甲苯 水
甲苯 水银 484
表3-1-2 水及水银与不同物质接触时的表面张力值
表面张力
第二相
第一相达因/厘米
水银本身蒸气
水银酒精
水银苯


水戊醇
水丁醇