【7A文】油层物理学课件.ppt

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1、油层物理学课件—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

2、，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。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。图3-1-1界面分子受力状况示意图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

3、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():或对于储油（气）层来说，表面张力可以存在于以下各个界面上。即油－水（）、油－气（）、气－水（）、油－岩石（）、水－岩石（）

4、和气－岩石（）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物质表面张力（20℃）达因/厘米物质表面张力（20℃）达因/厘米n—已烷18.4苯29.0乙醚17.0三氯甲烷28.5n—辛烷21.8二氯乙烷32.2四氯化碳26.9二硫化碳32.3m—二甲苯28.9水72.8甲苯28.5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第一相第二相表面张力达因/厘米水银本身蒸气471.6

5、水银酒精364.3水银苯362.0水本身蒸气73.8水苯32.6水戊醇4.42水丁醇1.76二流体的极性在物理化学中论述有关表面现象时，通常是把作用于该相流体上的分子间力的强度单位，称为液体的极性。液体的分子压力越大，则其极性也就越大。随着流体极性的增加，也就是随着其分子压力的增加，液体分子的结合强度及介电常数就增大，而压缩性则变小。相互接触之各相彼此在极性上的差别愈大，在它们分界面上的表面张力也就愈大。结论：各种石油与水接触时的表面张力值不同，是因为它们两者的极性不同。或者更准确地说，是因为各种石油中极性组分的含量不同。水相对于各种石油来说，是一种极性最

6、大的流体，因此，随着石油极性的减少，它们分界面上的表面张力就变大。显然，当两种流体相接触时，流体的极性是决定它们之间表面张力的内在因素。三温度和压力对表面张力的影响当纯质液体与蒸汽相接触时，如与蒸汽的临界点相差很远，则表面张力的大小与温度变化呈线性关系。压力对表面张力的影响则与温度的影响不同。因为随着压力的升高，气体和液体的相互溶解度也提高，此时液体和气体分界面上的表面张力将随着压力之升高而下降。在表3－3中有不同温度及压力下水与气体分界面上的表面张力数据。表3-1-3在各种温度及压力下，水与气体分界面上的表面张力值压力MPa表面张力（达因/厘米）压力MP

7、a表面张力（达因/厘米）25℃65℃25℃65℃074.167.57.0555.950.40.7171.163.210.5051.646.51.7666.558.814.0047.942.33.5261.855.519.0044.139.5在油层情况下，当存在油、气、水三相时，油和水之间的表面张力的变化主要取决于气体在油中的溶解度。压力越高，气体在石油中的溶解度也就越大，致使油和水的极性差变大，油－水的表面张力也随之增大。如果加在系统上的压力高于石油被天然气所饱和时的压力，也就是说在全部气体都溶解于石油中以后还继续提高压力，在这种情况下，由于石油被压缩而使

8、分子间力增大，油－水界面上的表面张力也将随之降低。在有溶解气存在的