儲(chǔ)層中多相流體的滲流特性

1、儲(chǔ)層中多相流體的滲流特性 第1頁(yè)，共17頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一第一節(jié) 儲(chǔ)層巖石的界面現(xiàn)象教學(xué)目的：掌握兩相界面的自由表面能和表面張力，吸附現(xiàn)象和表面張力的關(guān)系教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：自由表面能和表面張力，吸附現(xiàn)象和表面張力的關(guān)系。教法說(shuō)明：課堂講授教學(xué)內(nèi)容：第2頁(yè)，共17頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一一 界面自由能和界面張力1、兩相界面的界面自由能（1）定義： 內(nèi)聚力：同向分子間的力叫內(nèi)聚力。 附著力：異向分子間的力叫附著力。（2）凈吸力與內(nèi)聚力、附著力的關(guān)系： 凈吸力=內(nèi)聚力附著力（3）界面自由能第3頁(yè)，共17頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一因此

2、，分子B要移動(dòng)到分子A的位置必須克服這個(gè)合力而做功。這種表面分子比液體內(nèi)部分子多余的能量稱為界面自由能。分子B所受合力為零，可以自由運(yùn)動(dòng)分子A所受合力不為零，合力指向液體內(nèi)部第4頁(yè)，共17頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一A相相SB熱力學(xué)性質(zhì)相相ASB兩相物質(zhì)的表面分子層性質(zhì)示意圖a-假想幾何界面b-界面熱力學(xué)性質(zhì)（4）自由界面能具有如下性質(zhì)：只有存在兩相不互溶的兩相時(shí)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層。兩相界面層自由表面能的大小與兩相分子的性質(zhì)有關(guān)。還和物質(zhì)的相態(tài)、密度、分子量有關(guān)。相相第5頁(yè)，共17頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分

3、，星期一2、比表面能和界面張力（1）定義： 比表面能：?jiǎn)挝幻娣e具有的自由表面能，也叫表面張力。 （2）皂膜拉伸試驗(yàn) xLdxF做功的能量轉(zhuǎn)化為新生界面的表面能第6頁(yè)，共17頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一表面能和表面張力是兩個(gè)不同的概念。亦表示形成單位面積所消耗的功，即比表面能。每單位長(zhǎng)度上的作用力，即表面張力第7頁(yè)，共17頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一（3）界面張力示意圖 油界面張力的方向：平面上或曲線的切線上界面張力的作用點(diǎn)兩相表面張力的大小為各自的比表面能第8頁(yè)，共17頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一3、影響界面張力的因素（1）物質(zhì)的影響因素兩

4、相間分子的極性差越大，表面能就越大。物質(zhì)與空氣接觸時(shí)的表面張力（20C）mN/m與水接觸時(shí)的界面張力（20C）mN/m水銀484.0375水72.8苯28.633.4變壓器油39.145.1杜依瑪茲石油27.230.3某些物質(zhì)與空氣、水的界面張力第9頁(yè)，共17頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一(2)、溫度和壓力的影響對(duì)于任何液氣兩相來(lái)說(shuō)，都會(huì)有隨著溫度和壓力增加，表面張力減小的現(xiàn)象。4、油藏流體間的界面張力（1）油氣界面張力 壓力的影響： p,Rs,o,內(nèi)聚力g,附著力，靜吸力，所以：第10頁(yè)，共17頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一 溫度的影響： Tog,內(nèi)聚力附著力

5、 所以：靜吸力，原油與4種氣體表面張力和溶解度的關(guān)系汽油與co2氣與co2氣與天然氣與空氣第11頁(yè)，共17頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一（2）油水界面張力a.油水系統(tǒng)溫度和壓力的改變對(duì)油水間的界面張力基本上無(wú)影響。脫氣原油飽和氮的原油第12頁(yè)，共17頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一b.油氣水系統(tǒng)PPb時(shí)：PRs T Rs PPb時(shí)：P o （不明顯） T Rs 第13頁(yè)，共17頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一二 界面吸附現(xiàn)象1、吸附的概念溶解于兩相系統(tǒng)中的物質(zhì)，自發(fā)地聚集到兩相界面層并急劇降低該界面層的表面張力的現(xiàn)象。2 、表面活性劑（1）定義：被吸

6、附在兩相界面上、且能大大降低界面張力的的物質(zhì)叫做表面活性物或稱表面活性劑。第14頁(yè)，共17頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一（2）表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu) 表面活性劑分子是一種兩親分子，含有一個(gè)極性端和一個(gè)非極性端。 從結(jié)構(gòu)上看，它們的一端是由碳、氫所做成的基團(tuán)，具有對(duì)稱的非極性結(jié)構(gòu)，稱為碳?xì)滏?，另一端具有非?duì)稱的極性基團(tuán)。第15頁(yè)，共17頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一3、比吸附（1）定義：?jiǎn)挝幻娣e界面層中溶質(zhì)的物質(zhì)的量。（2）計(jì)算公式 G吸附量，亦稱比吸附。 溶質(zhì)的質(zhì)量濃度。 界面張力。 T，R絕對(duì)溫度和通用氣體常數(shù)。第16頁(yè)，共17頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)33分，星期一（3）比吸附與表面活性劑濃度的關(guān)系