第8章储层岩石中的界面现象与岩石的润湿性
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和液体一样，固体表面上的分子所受的力是 不对称的，也存在界面能。固体可以吸附碰撞 到其表面上的气体分析或从溶液中吸附其它物 质，以降低其表面能。
何自由能都有趋于最小的趋势。由于等体积物体以球体表 面积最小，表面能也最小。所以水银滴掉桌面上变成球形 ，以使自由表面能力为最小。 (3)界面是具有一定厚度的。水与空气表面至少有n个分子层 厚。
第一节 储层流体的相间界面张力
一、两相间的自由表面能 自由表面能的性质 (4)两相分子的极性差越大，表面能越大。水是液体中极性
二、比表面能和表面张力
从因次上看，比表面能等于单位长度上的力，所以习
惯上把比表面能称为表面张力，用 表示。
应当指出，比表面能和表面张力是两个不同的概念， 它们仅仅是数值相等。在热力学上多用比表面能的概 念，而表面张力则多见于力学和工程应用中。
凡是提到某物质的表面张力都应说明另一相是什么。 不加说明者，一般认为另一相为空气。例如，水的表 面张力为72.75mN/m，指水—空气而言。
第一节 储层流体的相间界面张力
一、两相间的自由表面能 二、比表面能和表面张力 三、界面张力的影响因素 四、油藏流体间的界面张力 五、表面张力的测定
第一节 储层流体的相间界面张力
一、两相间的自由表面能 两相分界面统称为界面，当其中一相为气体时，则把
界面称为表面。 物质界面层的分子与其内部分子所处的状态不同，界
二、比表面能和表面张力
比表面能是单位面积具有的自由表面能：
Leabharlann Baidu
u A
T
.P.n
8-4Au
式中，u:为体系的表面自由能增量，（当表面积增加
㎡时）N.m
：比表面能，N/m
T,P，n分别表示体系的温度，压力和组成。
比表面能的单位是J/㎡ 或N/m
工程上常用毫牛顿/米， 1mN/m＝1.dyn/cm
第一节 储层流体的相间界面张力
当
>0时，G<0，称负吸附，溶质为表面非活性物
质。如：NaCl, MgCl2，CaCl2
△ 极性均衡原则：
若C为吸附在A、B两相界面的物质，则它们的极性关系为
A＜C＜B。
第二节 界面吸附现象
二、气－液界面（表面）的吸附
图8-2 等温下的比吸附和表面张力曲线
第二节 界面吸附现象
三、气 —固界面上的吸附
第二节 界面吸附现象
二、气－液界面（表面）的吸附
溶解于两相系统中的物质，自发地聚集到两相界面层 并急剧降低该界面层的表面张力的现象称为吸附。
被吸附在两相界面上，能大大降低表面能的物质叫表 面活性剂。
界面层单位面积上比相内多余的吸附量叫比吸附，用 G表示，
第二节 界面吸附现象
二、气－液界面（表面）的吸附 吉布斯（Gibbs）等温吸附公式：
面分子所受周围分子的作用力在各个方向上并不是对 称、相等的。
第一节 储层流体的相间界面张力
一、两相间的自由表面能
以水为例，见图8-1，表面层分子a所受的下方水分 子的吸引力远大于上方空气分子引力，因此a所受合 力的方向指向水内部且于表面垂直，a有向水相内部 运动的趋势，即水相表面有自动缩小的趋势。
为掌握油、气、水在岩石孔隙中的分布特点， 掌握剩余油分布规律极其影响因素， 探讨消除和降低附加阻力的规律， 为宏观掌握油井生产规律，合理开发油气田，改善和
提高开发效果及提高最终采收率， 我们必须从微观的孔隙入手，研究油、气、水在储层
中的界面现象与润湿性（第八章），研究毛管力和各 种毛管阻力（第九章），以及多相渗流特性与相对渗 透率（第十章）。
最大的，而干净的空气极性很小，因此水——空气界 面的表面能最大。原油和四录化炭的极性差很小, 乃至 界面消失而互溶。 (5)液—固界面自由表面能>液—气>液—液。 Question: Why using detergent can clean dirty clothes?
第一节 储层流体的相间界面张力
第二节 界面吸附现象
一、概念 二、气-液界面（表面）的吸附 三、气-固界面上的吸附 四、液-固界面上的吸附 (润湿) 五、润湿现象和毛管力 六、界面粘度
第二节 界面吸附现象
一、概念
物质可以通过缩小表面积来减少表面自由能，还可以通过 吸附作用和润湿作用来降低体系的表面自由能。
物理吸附 化学吸附
混合吸附
第八章 储层岩石的界面 现象与润湿性
当油气水三相同时存在于岩石孔隙中时，会形成多种 界面：水和岩石，油和岩石，气和岩石，油和水，油 和气，气和水等，因此，界面现象十分复杂。
再加上油藏岩石的孔隙孔道很小，结构复杂，又会引 起毛细管现象及各种附加阻力效应，从而导致油气水 在岩石孔隙中的分布和流动规律极为复杂。
大，两相极性大，不利于互溶，也就不利于降
粘，不利于改善流动。
油－水界面 当p<pb 时，p ↗使气在油中溶解度增加，从而
使油水两相极性差更大， ↗ 当 p>pb 时，p ↗， →
第一节 储层流体的相间界面张力
五、表面张力的测定
悬滴法 吊片法
储层条件下界面张力的确定 查诺模图 图8-11，8-12，P190 地层 t （地o 面）
第一节 储层流体的相间界面张力
三、界面张力的影响因素
同自由表面能的性质。
T,P ↗, ↘
第一节 储层流体的相间界面张力
四、油藏流体间的界面张力
原油——天然气界面：界面张力随压力增加而急剧降 低。
Discussion
油气界面 大，对采油有利还是不利？
第一节 储层流体的相间界面张力
四、油藏流体间的界面张力
表面层分子力场的不平衡使这些表面层分子有了多 余的能力，即自由表面能。
第一节 储层流体的相间界面张力
一、两相间的自由表面能 自由表面能的性质 (1)只有在不互溶的两相界面，自由表面能才存在。完全互溶
的两相，不存在界面，也就不存在自由表面能。 (2)界面越大，自由表面能也就越大。据热力学第二定律，任
8-7 式中：G，吉布斯比吸附量，
C， 溶液浓度
：表面活度，即在某一温度下，表面张力随溶 液浓度的变化率。代表溶质表面活度的大小。
T,R：为绝对温度和通用气体常数。
第二节 界面吸附现象
二、气－液界面（表面）的吸附
由上式可以看出：
当
<0时，G>0，为正吸附，它表明表面张力随溶
液浓度的增加而减少，溶质为表面活性物质。
何自由能都有趋于最小的趋势。由于等体积物体以球体表 面积最小，表面能也最小。所以水银滴掉桌面上变成球形 ，以使自由表面能力为最小。 (3)界面是具有一定厚度的。水与空气表面至少有n个分子层 厚。
第一节 储层流体的相间界面张力
一、两相间的自由表面能 自由表面能的性质 (4)两相分子的极性差越大，表面能越大。水是液体中极性
二、比表面能和表面张力
从因次上看，比表面能等于单位长度上的力，所以习
惯上把比表面能称为表面张力，用 表示。
应当指出，比表面能和表面张力是两个不同的概念， 它们仅仅是数值相等。在热力学上多用比表面能的概 念，而表面张力则多见于力学和工程应用中。
凡是提到某物质的表面张力都应说明另一相是什么。 不加说明者，一般认为另一相为空气。例如，水的表 面张力为72.75mN/m，指水—空气而言。
第一节 储层流体的相间界面张力
一、两相间的自由表面能 二、比表面能和表面张力 三、界面张力的影响因素 四、油藏流体间的界面张力 五、表面张力的测定
第一节 储层流体的相间界面张力
一、两相间的自由表面能 两相分界面统称为界面，当其中一相为气体时，则把
界面称为表面。 物质界面层的分子与其内部分子所处的状态不同，界
二、比表面能和表面张力
比表面能是单位面积具有的自由表面能：
Leabharlann Baidu
u A
T
.P.n
8-4Au
式中，u:为体系的表面自由能增量，（当表面积增加
㎡时）N.m
：比表面能，N/m
T,P，n分别表示体系的温度，压力和组成。
比表面能的单位是J/㎡ 或N/m
工程上常用毫牛顿/米， 1mN/m＝1.dyn/cm
第一节 储层流体的相间界面张力
当
>0时，G<0，称负吸附，溶质为表面非活性物
质。如：NaCl, MgCl2，CaCl2
△ 极性均衡原则：
若C为吸附在A、B两相界面的物质，则它们的极性关系为
A＜C＜B。
第二节 界面吸附现象
二、气－液界面（表面）的吸附
图8-2 等温下的比吸附和表面张力曲线
第二节 界面吸附现象
三、气 —固界面上的吸附
第二节 界面吸附现象
二、气－液界面（表面）的吸附
溶解于两相系统中的物质，自发地聚集到两相界面层 并急剧降低该界面层的表面张力的现象称为吸附。
被吸附在两相界面上，能大大降低表面能的物质叫表 面活性剂。
界面层单位面积上比相内多余的吸附量叫比吸附，用 G表示，
第二节 界面吸附现象
二、气－液界面（表面）的吸附 吉布斯（Gibbs）等温吸附公式：
面分子所受周围分子的作用力在各个方向上并不是对 称、相等的。
第一节 储层流体的相间界面张力
一、两相间的自由表面能
以水为例，见图8-1，表面层分子a所受的下方水分 子的吸引力远大于上方空气分子引力，因此a所受合 力的方向指向水内部且于表面垂直，a有向水相内部 运动的趋势，即水相表面有自动缩小的趋势。
为掌握油、气、水在岩石孔隙中的分布特点， 掌握剩余油分布规律极其影响因素， 探讨消除和降低附加阻力的规律， 为宏观掌握油井生产规律，合理开发油气田，改善和
提高开发效果及提高最终采收率， 我们必须从微观的孔隙入手，研究油、气、水在储层
中的界面现象与润湿性（第八章），研究毛管力和各 种毛管阻力（第九章），以及多相渗流特性与相对渗 透率（第十章）。
最大的，而干净的空气极性很小，因此水——空气界 面的表面能最大。原油和四录化炭的极性差很小, 乃至 界面消失而互溶。 (5)液—固界面自由表面能>液—气>液—液。 Question: Why using detergent can clean dirty clothes?
第一节 储层流体的相间界面张力
第二节 界面吸附现象
一、概念 二、气-液界面（表面）的吸附 三、气-固界面上的吸附 四、液-固界面上的吸附 (润湿) 五、润湿现象和毛管力 六、界面粘度
第二节 界面吸附现象
一、概念
物质可以通过缩小表面积来减少表面自由能，还可以通过 吸附作用和润湿作用来降低体系的表面自由能。
物理吸附 化学吸附
混合吸附
第八章 储层岩石的界面 现象与润湿性
当油气水三相同时存在于岩石孔隙中时，会形成多种 界面：水和岩石，油和岩石，气和岩石，油和水，油 和气，气和水等，因此，界面现象十分复杂。
再加上油藏岩石的孔隙孔道很小，结构复杂，又会引 起毛细管现象及各种附加阻力效应，从而导致油气水 在岩石孔隙中的分布和流动规律极为复杂。
大，两相极性大，不利于互溶，也就不利于降
粘，不利于改善流动。
油－水界面 当p<pb 时，p ↗使气在油中溶解度增加，从而
使油水两相极性差更大， ↗ 当 p>pb 时，p ↗， →
第一节 储层流体的相间界面张力
五、表面张力的测定
悬滴法 吊片法
储层条件下界面张力的确定 查诺模图 图8-11，8-12，P190 地层 t （地o 面）
第一节 储层流体的相间界面张力
三、界面张力的影响因素
同自由表面能的性质。
T,P ↗, ↘
第一节 储层流体的相间界面张力
四、油藏流体间的界面张力
原油——天然气界面：界面张力随压力增加而急剧降 低。
Discussion
油气界面 大，对采油有利还是不利？
第一节 储层流体的相间界面张力
四、油藏流体间的界面张力
表面层分子力场的不平衡使这些表面层分子有了多 余的能力，即自由表面能。
第一节 储层流体的相间界面张力
一、两相间的自由表面能 自由表面能的性质 (1)只有在不互溶的两相界面，自由表面能才存在。完全互溶
的两相，不存在界面，也就不存在自由表面能。 (2)界面越大，自由表面能也就越大。据热力学第二定律，任
8-7 式中：G，吉布斯比吸附量，
C， 溶液浓度
：表面活度，即在某一温度下，表面张力随溶 液浓度的变化率。代表溶质表面活度的大小。
T,R：为绝对温度和通用气体常数。
第二节 界面吸附现象
二、气－液界面（表面）的吸附
由上式可以看出：
当
<0时，G>0，为正吸附，它表明表面张力随溶
液浓度的增加而减少，溶质为表面活性物质。