第九章表面特征蔡详解.pptVIP

第三篇 多相流体饱和的储油（气）岩石性质;第九章 储油（气）岩的表面能、表面吸附和表面润湿现象; 表面或界面，并非一个没有厚度的纯粹的几何面。乃是一个具有一定厚度的界面层。这一层的结构和性质，和它两侧紧邻的相都很不一样。 以纯水和气相接触为例，其表面层厚度起码也有几个分子厚。而在气-固交界处，若吸附为单分子层，界面自然很薄，若为多层吸附，厚度便相应增加。 通常为了方便，都假设在界面层里有一个几何面。; 相（液）体内部的分子所受到的周围分子的作用力平均而言是球形对称的，各种力的合力为零（不考虑重力），液体分子在内部移动时无需作功。但在相界面上的分子则不同，液体内部分子对它的引力要大于外部气体分子对它的引力，它所受的合力不为零而指向液体内部。;表面自由能存在实验; 表面自由能就是表面层的分子比???系内相同量的分子所多余的（或过剩的）能量; 假定在恒温、恒压和组成一定条件下，以可逆过程使体系增加了A平方厘米的新表面，外界所作的表面功为W＇，则体系自由能的增加量ΔG为：;4. 表面张力;; 液体的表面张力通常都是指液体及其饱和蒸气或空气间的界面张力而言。它们的大小与液体的性质和温度有关。 通常液态金属的表面张力特别大， 其次是一些离子化台物， 而有机化合物则相当小。;; 在CGS制中，比表面能的单位为erg/cm2。 1erg/cm2=1dyn/cm 因此也可以用dyn/cm来表示。我们知道达因是力的量纲，故物理学上都把叫做表面张力。 表面能与表面张力是两个完全不同的概念（但数值相等），它们是从不同角度来反应不同现象。 如果从热力学出发，采用表面能的概念。 如果从力学观点，采用表面张力的概念。; 表面能和表面张力是物质的一种特性，它决定于物质的组成、温度、压力，同时与共存的另一相也有关。 通常纯物质的表面能是在恒温、恒压下在空气中测定的。如果共存的另一相是其它物质时，则σ可能发生很大的变化。; 一般来说，σ会因温度的升高而降低。这是因为当温度升高时，分子间的距离增加了，表面层分子受到液体内部的吸引力也跟着减弱，于是从内部迁移到表面上来，自然就容易一些。;随压力增加，原油-二氧化碳气的表面张力比原油-天然气的表面张力降低的大，比原油-空气的表面张力降低更大。 这因为CO2气比天然气更易溶解于原油，天然气则比空气易溶于原油的缘故。 地层油由于高温、高压和溶解有大量天然气，所以油藏中气顶附近油气表面张力远小于地面脱气原油的油气表面张力。;2. 油-水表面张力的影响因素; 在油层条件下油-水界面张力随温度的增加而增加。;三、表面张力的测定;四、地下流体表面张力的求取;第九章 储油（气）岩的表面能、表面吸附和表面润湿现象; 2、气体在固体表面上的吸附;实验证明对于一个给定的体系（即一定的吸附剂与一定的吸附质），达到平衡时的吸附量与温度及气体的压力有关。即：;2) BET 等温式（多分子层吸附）; 根据大量的实验，气体在固体表面上的吸附可分为两类：一类为物理吸附，另一类为化学吸附。 物理吸附——是范德华力引起的，吸附过程中没有电子转移，没有化学键的生成与破坏，没有原子重新排列等等。 化学吸附——是由化学键力引起的，气体分子与吸附表面的作用力和化合物中原子间的作用力相似，这种吸附实质上是一种化学反应。 除此它们的吸附热、选择性吸附、稳定性等也有很大差别;3、液体在固体表面上的吸附;4、液体－液体界面的吸附;吉布斯（Gibbs）用热力学方法推导出了定温下溶液的浓度、表面张力和吸附量之间的定量关系，被称为吉布斯吸附等温式。即：;5、储油（气）层中的表面吸附;2）油-水界面的吸附;使表面（界面）张力增加的物质，就叫表面非活动性物质 油和水中的表面活性物质和表面非活性物质将大大影响地下油-水的界面张力。;表面活性物质所以能够降低表面张力是由于这类物质的分子结构不对称，如丁酸CH3CH2CH2CH2CH2CH2-COOH、乙丙酸CH3CH2CH2-OH。它们的分子一端是没有极性的碳氢链CH3CH2CH2-叫非极性基；而另一端是具有极性的，如-COOH、-OH等叫极性基。在极性基中原子结合时共用的电子偏向于非金属性较强的元素，由于电荷分布的不均衡产生了极性。; 水分子是极性很强的物质，它能强烈吸引表面活性物质分子中带极性的一端，所以这一端（极性基）也叫亲水基，而另一端（非极性基）不为水分子所吸引，叫憎水基。 如果用符号“0”代表极性基，用符号“一”代表非极性基，则表面活性物质的分子可表示成“一0”。; 当表面活性物质(如肥皂)溶于水时，由于肥皂属于高级脂