第一节 油藏流体的界面张力
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第一节油藏流体的界面张力
储层流体的渗流特性第一节油藏流体的界面张力一.名词解释1.自由表面能（free surface energy）:2.吸附(adsorption) : ... ........................................ .............3.界面张力(interfacial tension)4.表面活性剂(surface active age nt)判断题，正确的在括号内画"，错误的在括号内画X1.表面层溶质的浓度较相内大时称正吸附。
（）2.随界面两侧物质密度差增大，表面张力随之下降。
（）3•表面活性剂的浓度愈高，则表面张力愈大。
（）4.油藏条件下的油气表面张力一定小于地面条件。
（）5 •从严格定义上讲，界面并不一定是表面。
（）6.界面两侧物质的极性差越大，界面张力越小。
（）选择题储层流体的渗流特性,若水中表面活性物质含量增加，则油水界面张力将A.增加，增加C.减小，增加B. 增加，减小D. 减小，减小1若水中无机盐含量增加，则油水表面张力将油层物理练习册储层流体的渗流特性-：■!-!"■■■ !-?W KMWM F：-：-：:-H-TW-:3$门:MM S：M 扛、一2 •随体系压力增加，油气表面张力将____ ，油水表面张力将______ 。
A.上升，上升B. 上升，下降C.下降，上升D. 下降，下降（）3. ________________________________________ 随表面活性物质浓度增加，表面张力____________________________________ ，比吸附将____ 。
A.上升，上升B. 上升，下降C.下降，上升D. 下降，下降（）4.在吉布斯吸附现象中，当表面活度__0，比吸附G__0，该吸附现象称为正吸附。
A.大于，大于B. 大于，小于C.小于，大于D. 小于，小于（）四.问答题1.影响两相界面层的自由表面能的因素有哪些？如何影响？2 •何为表面张力？油藏流体的表面张力随地层压力，温度及天然气在原油（或水）中的溶解度的变化规律如何？3•就你所知，测定液面表面张力的方法有哪些?储层流体的渗流特性MA:驾絆邈萃 油层物理。
油层物理复习重点
第一章第一节油气藏烃类的相态特征油层：能储集油气、并能让油气在其中流动的多孔介质。
油藏：深埋在地下的油气聚集的场所。
油田：一个地区地下所有的油藏构成油田。
油藏流体：油藏中的石油、天然气和地层水。
体系：一定种类和数量的物质组成的整体。
相：体系中具有相同成分、相同物理化学性质的均匀部分。
如地层油和气为不通的两相。
组分：体系中物质的各个成分。
如天然气（C1、C2、C3、C4……）。
组成：体系中物质的各个成分及其相对含量。
露点：温度一定，压力增加，开始从气相中凝结出第一批液滴的压力。
泡点：温度一定，压力降低，开始从液相中分离出第一批气泡的压力。
P-T相图：表示体系压力、温度与相态的关系图。
1单组分烃P-T相图⑴单组分烃P-T相图的特点①单一上升的曲线（饱和蒸气压线）；②曲线上方为液相区，右下方为气相区，曲线上任意点为两相区；③C点为临界点，是两相共的最高压力和最高温度点。
④随分子量的增加，曲线向右下方偏移。
单组分烃特点：泡点压力=露点压力。
⑵单组分烃p-v相图的特点随温度升高，由气→液时，体积变化减小；临界点C处：由气→液，体积没有明显的变化。
临界点处：气、液的一切性质（如密度、粘度等）都相同。
其压力、体积、温度记为：Pc、Vv、tc。
当t＞tc时，气体不再液化。
２两组分烃相图特点：①为一开口的环形曲线；②C点为临界点，是泡点线与露点线的碰头点；③泡点压力≠露点压力⑴任一两组分混合物的相图陡位于两纯组分的饱和蒸汽压曲线之间；⑵两组分的分配比例越接近，两相区面积越大；若两组分中有一个组分占绝对优势，则两相区面积相应变窄；相图向该组分的饱和蒸汽压线迁移；⑶两组分混合物的临界压力一般高于两纯组分的临界压力，临界温度居于两纯组分的临界温度之间；⑷两组分的相对分子质量差别越大，临界点的轨迹线包围的面积越大。
３多组分烃相图特点：①为一开口的环形曲线；②C点为临界点；③PC线—泡点线，其左上方为液相区；④TC线—露点线，其右下方为气相区；环形区内为两相区。
油层物理3.1-2004
18.4 17.0 21.8 26.9 30.3
苯 三氯甲烷 二氯乙烷 二硫化碳 甲苯
29.0 28.5 32.6 73.2 32.8
(2)物质的相态 一般地，气－液界面张力大于液－液界面张力。
(3)物质的极性 两相分子的极性越接近，界面张力越小。 (4)温度和压力 温度升高， 气－液界 面张力降 低。 压力升高， 气－液界 面张力降 低。
1.比界面能 定义：单位界面面积上所具有的界面能
Us A 单位：J/m2
J/m2=Nm/m2=N/m 2.界面张力 定义：作用于单位界面长度上的收缩力
平衡时：
1.3 1.2 2.3
界面张力的三要素： 作用点：三相周界的接触点 大小：等于各自的比界面能 方向：界面为平面则在界面上，界面为曲面，则 在界面切线上，方向指向使界面收缩的方向
§3.1 油藏流体的界面张力
一、两相界面的界面能(interfacial energy) 1.界面和表面
界面：互不相溶的两相间的接触面 表面：当接触的两相中有一相为气相时，把与气相 接触的界面称为表面。 经常把“界面”和“表面”混用。
2.界面层分子的受力分析
(1)液体内部分子－－分子力场平衡 (2)液体表面分子－－受到指向液体内部的净吸引力
3. 界面张力的测定方法
(1)细管上升法
(2)滴法
(3)旋转液滴法 (4)液滴最大压力法 (5)液滴质量法 (6)吊板法
4.影响界面张力的因素
(1)两相物质
表3-1-1 不同液体在室温条件下与空气接触时的表面张力 物 质 表面张力 mN/m 物 质 表面张力 mN/m
正己烷 乙醚 正辛烷 四氯化碳 邻二甲苯
★极性均衡原则
若极性A>极性C>极性B，则C为吸附在A、B界面上-比吸附，指与相内比 较，界面层单位面积上的 多余吸附量
油层物理选填空
第一篇储层流体的高压物性.判断题。
Vxx xWxx1 •体系压力愈高，则天然气体积系数愈小。
（V ）2•烃类体系温度愈高，则天然气压缩因子愈小。
（x ）3•体系压力越大，天然气等温压缩率越大。
（x ）4•当二者组分相似，分子量相近时，天然气的粘度增加。
（）5. 压力不变时，随着温度的增加，天然气的粘度增加。
（X）6. 天然气水合物形成的有利条件是低温低压。
（V）7•温度不变时，压力增加，天然气体积系数减小。
（V）&温度不变时，压力增加，天然气分子量变大。
（X）9.当压缩因子为1时，实际气体则成为理想气体。
（X）三.选择题。
ACACBDB（ A ）在高压区间将（C ）A. Bg=Cg(273+t)/293PC.Bg=Z(273+t)/293PC.难于，难于D.7. 两种天然气A和B,在相同的难于，易于P-T条件下，A比B更易于压缩，则A.压力B.温度C.体积D.组成2.在相同温度下，随着压力的增加，天然气压缩因子在低压区间将A.上升，上升B.上升，下降C.下降，上升D.下降，下降A.大，强C.小，强B. 小，弱D. 大，弱(A )4.地层中天然气的密度地面天然气的密度。
A.小于B. 等于C.大于D. 视情况定(C )5.通常用来计算天然气体积系数的公式为其挥发性愈6.天然气压缩因子A.易于，难于Z>1说明天然气比理想气体 _B. 易于，易于压缩，Z v 1说明天然气比理想气体B.Bg=VD.Bg= V地下/ V 地面地面/ V地下1.理想气体的压缩系数与下列因素有关3.对于单组分烃，在相同温度下，若C原子数愈少，则其饱和蒸气压愈C J A CgA, ,Z A Z BA.大于，大于B. 大于，小于C.小于，大于D.小于，小于第二章 油气藏烃类的相态和汽液平衡.判断题。
VVxVx VVxxV1. 饱和油藏可以理解为高收缩油藏。
2•烃类体系相图中，重质组分含量愈高，则气液等含量线分布线愈向右密集 3•烃类体系相图中，临界温度是液向气转化的最高温度。
油层物理部分练习题(附带答案)
第一章油藏流体的界面张力一.名词解释1．自由表面能(free surface energy)：表面层分子力场的不平衡使得这些表面分子储存了多余的能量，这种能量称为自由表面能2．吸附(adsorption)：溶解于某一相中的物质，自发地聚集到两相界面层并急剧减低该界面的表面张力的现象称为吸附3．界面张力(interfacial tension)：也叫液体的表面张力，就是液体与空气间的界面张力。
在数值上与比界面能相等。
固体表面与空气的界面之间的界面张力，就是固体表面的自由能。
4．表面活性剂(surface active agent)：指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质二．判断题，正确的在括号内画√，错误的在括号内画×1．表面层溶质的浓度较相内大时称正吸附。
（√）2．随界面两侧物质密度差增大，表面张力随之下降。
（×）3．表面活性剂的浓度愈高，则表面张力愈大。
（√）4．油藏条件下的油气表面张力一定小于地面条件。
（√）5．从严格定义上讲，界面并不一定是表面。
（√）6. 界面两侧物质的极性差越大，界面张力越小。
（×）三．选择题1．若水中无机盐含量增加，则油水表面张力将，若水中表面活性物质含量增加，则油水界面张力将。
A.增加，增加B.增加，减小C.减小，增加D.减小，减小( B )2．随体系压力增加，油气表面张力将，油水表面张力将。
A.上升，上升B.上升，下降C.下降，上升D.下降，下降( D )3．随表面活性物质浓度增加，表面张力，比吸附将。
A.上升，上升B.上升，下降C.下降，上升D.下降，下降( C )4．在吉布斯吸附现象中，当表面活度 0，比吸附G 0，该吸附现象称为正吸附。
A.大于，大于B.大于，小于C.小于，大于D.小于，小于( C )4、溶解气：气体溶解度越大，界面张力越小。
2．何为表面张力？油藏流体的表面张力随地层压力，温度及天然气在原油（或水）中的溶解度的变化规律如何？表面张力：液体表面任意二相邻部分之间垂直于它们的单位长度分界线相互作用的拉力。
011第一章 油气藏中流体(第一节)
（二）石油分类
与其它分类一样，石油分类 有很多，我们推荐的分类是 Tissot和Welte（1978）分类。 他们发现石油饱和烃含量在 不同成因类型石油中含量有 所不同（如图1-6）。
图1—6 636个正常的和重质降解石油样品中 饱和烃的分布 （据Tissot&Welte,1978）
根据上述思想，他们（1978）提出了他们的分类方案（图1-7）。
第一章 油气藏中的流体
任一个油气藏或油藏中都存在石油、天然气、油田水三种 流体，而纯气藏中只有天然气和油田水。 油气藏中流体存在于储集层的孔隙裂缝中，并在圈闭范围 内按重力分异，在垂向上呈层状分布，天然气最轻居圈闭顶 部，石油居中，水在下面。 油气藏中的石油、天然气、油田水三者并非截然分离， 气—油、油—水和气—水之间存在过渡带，它们以一定关系 共存于储集层的孔隙裂缝系统中。
二、石油各化合物特征简介
（一）正构烷烃（CnH2n+2）
石油中正构烷烃主要是C1-C45(60)；大部分小于C35。 石油中正构烷烃分布曲线有三类（图1-4）。 1、主峰 <C15 ，主峰区窄； 2、主峰 C15 — C25 ，主峰区较宽； 3、主峰 >C25 ，主峰区宽。
（二）异构烷烃（CnH2n+2）
馏分
轻馏分
石油气ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ汽油
中馏分
重馏分
煤油
柴油 重瓦斯油 润滑油
渣油
温度（oC）
各馏分体积 （%）
（35度API）
< 35 35-190 190-260 260-320 320-360 360-530 < 530 （500） （500）
0
27
13
12
10
与其它分类一样，石油分类 有很多，我们推荐的分类是 Tissot和Welte（1978）分类。 他们发现石油饱和烃含量在 不同成因类型石油中含量有 所不同（如图1-6）。
图1—6 636个正常的和重质降解石油样品中 饱和烃的分布 （据Tissot&Welte,1978）
根据上述思想，他们（1978）提出了他们的分类方案（图1-7）。
第一章 油气藏中的流体
任一个油气藏或油藏中都存在石油、天然气、油田水三种 流体，而纯气藏中只有天然气和油田水。 油气藏中流体存在于储集层的孔隙裂缝中，并在圈闭范围 内按重力分异，在垂向上呈层状分布，天然气最轻居圈闭顶 部，石油居中，水在下面。 油气藏中的石油、天然气、油田水三者并非截然分离， 气—油、油—水和气—水之间存在过渡带，它们以一定关系 共存于储集层的孔隙裂缝系统中。
二、石油各化合物特征简介
（一）正构烷烃（CnH2n+2）
石油中正构烷烃主要是C1-C45(60)；大部分小于C35。 石油中正构烷烃分布曲线有三类（图1-4）。 1、主峰 <C15 ，主峰区窄； 2、主峰 C15 — C25 ，主峰区较宽； 3、主峰 >C25 ，主峰区宽。
（二）异构烷烃（CnH2n+2）
馏分
轻馏分
石油气ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ汽油
中馏分
重馏分
煤油
柴油 重瓦斯油 润滑油
渣油
温度（oC）
各馏分体积 （%）
（35度API）
< 35 35-190 190-260 260-320 320-360 360-530 < 530 （500） （500）
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油藏物理 第八章
从溶液中吸附其它物质，以降低其界面能
随着吸附界面面积的增大而增加；
固体的吸附具有选择性。固体表面不同部位的吸附效果常有较 大差异；（不同部位组成不同，表面不规则）
一般情况下吸附是放热的：升高温度，吸附量降低；
吸附量与被吸附物质的浓度成正比，浓度越大，吸附量越大 气体具有较大的压缩性，固体表面对气体的吸附量随压力的升 高而增大
极性相近原则： 极性相近的分子间引力大
界面能与物质的相态有关系
U 气－液 U 液－液
二、界面张力
1. 定义
定义1：界面单位面积上所具有的界面能，称为比界面能
Us A
J N m N m 单位： 2 2 m m
定义2：作用于界面单位长度上的收缩力，称为界面张力 对于两相是界面能，当三相流体相互接触时，产生张力
四、界面张力的测定及求取
2.查图法—— 诺模图
已知地面o-w和 T地层，查地下油水界面 张力诺模图直接查出地下o-w 若气藏中天然气主要是甲烷，由已知地下T 、P，直接查地下甲烷气水界面张力诺模图 查出地下C1-w
第二节 界面吸附现象
两相界面受力不平衡，存在界面能
物质总有使其界面能趋于最小的趋势，表现为：
4、吸附规律
( )T 0, G 0 C
正吸附， C → ，溶 质为表面活性物质(剂)
1 G C ( )T RT C
( )T 0, G 0 C
负吸附， C → ，溶质为表面非活性物质(剂)
第二节 界面吸附现象
固体界面的吸附
固体表面上的原子和分子所受的力也是不对称的，因此，固 体表面也存在界面能。吸附碰撞到固体表面上的气体分子或
《油藏物理》课程
油层物理3.4-2004
3.7.2 相关经验公式法
利用有代表性的相关经验公式，对每块岩心的相对 渗透率曲线数据进行回归，求出能反映曲线特征的相关 参数，然后对相关参数进行平均，从而得到该油藏有代 表性的相对渗透率曲线。
对于亲水性油藏，油水相对渗透率的经验公式有：
K rw
含水饱和度
S w S wc ( )n 1 S wc S or
3.2.2 计算公式
1 d V t K ro S we f o S we 1 d I V t
w f w S we K rw S we K ro S we o f o S we
2.2 两相相对渗透率曲线的特征 A区：单相油流区 三个区 B区：油水同流区 C区：单相水流区
等渗点：油水相对渗透率曲线的交叉点
2.3 三相相对渗透率
§3.4
2.4 相对渗透率的影响因素
2.4.1 润湿性的影响
§3.4
当岩石润湿性从亲水向亲油转化时，油的相对渗透 率趋于降低，而水的相对渗透率趋于升高。
3.3 根据毛管力曲线计算法 3.3.1 原理
§3.4
岩石孔隙由大小不同的等直径的毛细管组成，当其中饱和单 相流体时，根据毛管渗流定律及达西定律，可计算一定压差下通 过岩样流体的流量及绝对渗透率；当用非湿相驱替湿相时，随外 加压力增加，非湿相优先进入较大的孔隙并在其中流动，而湿相 则占据较小的孔隙并在其中流动，用同样的方法可算出两者的流 量及有效渗透率。从而可计算出不同饱和度下的相对渗透率。
§3.4
Swe Swi Vo t fo Swe V t
I KPt
ouL
KAPt
o LQt
与稳定试验相比法，不稳定试验法测定速度快得 多，一不需要稳定，二不需要单独测定岩心中的流体 饱和度，三无需要考虑消除末端效应的措施；而且设 备简单、操作方便。
油层物理第三章
吸吮过程：湿相驱替非湿相的过程。
第三十五页，共97页
第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布
5.3 水驱油过程：
亲油岩石：
驱替过程：非湿相驱替湿相的过程。
第三十六页，共97页
第三节 油藏岩石的毛管力
1、毛管中的液体上升现象
1.1 毛管插入水中
三相周界受力
水柱受到向上及向下的力：
毛管力
第三十七页，共97页
1、两相界面的界面能： 2、比界面能或界面张力
界面张力的作用方向
3.吸附作用
第十五页，共97页
第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布
1、润湿的概念
⑴润湿：指液体在分子力作用下在固体表面的
流散现象。
⑵润湿角θ： 过三相周界点，作液滴表面的切线，切线与
固体表面的夹角即为润湿角。 对于油水系统，一般从水的那边算起：
极性相近原则：
极性相近的分子间引力大。 ⑸界面能与物质的相态有关系
。
U气—液＞U液—液
第五页，共97页
第一节 油藏流体的界面张力
2、比界面能或界面张力
2.1 定义： 定义1：界面单位面积上所具有的界面能。
单位 ：
第六页，共97页
第一节 油藏流体的界面张力
2、比界面能或界面张力
定义2：作用于界面单位长度上的收缩力，亦 称为界面张力。 ⑴用金属丝做成的框架，
的现象成为润湿反转。
润湿反转程度与固体性质、活性剂性质及浓度有关。
第十九页，共97页
第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布
2、储层岩石的润湿性及其影响因素
2.1 油藏岩石亲油、亲水性的争论： ⑴岩石是亲水的； ⑵岩石是亲油的； ⑶实际油藏岩石既有亲水的，也有亲油的；
⑷从微观角度，还有斑状润湿和混合润湿现象。
第三十五页，共97页
第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布
5.3 水驱油过程：
亲油岩石：
驱替过程：非湿相驱替湿相的过程。
第三十六页，共97页
第三节 油藏岩石的毛管力
1、毛管中的液体上升现象
1.1 毛管插入水中
三相周界受力
水柱受到向上及向下的力：
毛管力
第三十七页，共97页
1、两相界面的界面能： 2、比界面能或界面张力
界面张力的作用方向
3.吸附作用
第十五页，共97页
第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布
1、润湿的概念
⑴润湿：指液体在分子力作用下在固体表面的
流散现象。
⑵润湿角θ： 过三相周界点，作液滴表面的切线，切线与
固体表面的夹角即为润湿角。 对于油水系统，一般从水的那边算起：
极性相近原则：
极性相近的分子间引力大。 ⑸界面能与物质的相态有关系
。
U气—液＞U液—液
第五页，共97页
第一节 油藏流体的界面张力
2、比界面能或界面张力
2.1 定义： 定义1：界面单位面积上所具有的界面能。
单位 ：
第六页，共97页
第一节 油藏流体的界面张力
2、比界面能或界面张力
定义2：作用于界面单位长度上的收缩力，亦 称为界面张力。 ⑴用金属丝做成的框架，
的现象成为润湿反转。
润湿反转程度与固体性质、活性剂性质及浓度有关。
第十九页，共97页
第二节 油藏岩石的润湿性和油水分布
2、储层岩石的润湿性及其影响因素
2.1 油藏岩石亲油、亲水性的争论： ⑴岩石是亲水的； ⑵岩石是亲油的； ⑶实际油藏岩石既有亲水的，也有亲油的；
⑷从微观角度，还有斑状润湿和混合润湿现象。
油层物理_精品文档
油层物理2022年硕士研究生入学考试大纲考试科目名称：渗流物理考试时间：180分钟，满分：150分一、考试要求：要求掌握油层物理及渗流力学的基本概念、特点、基本理论和方法，并能够熟练运用所学的知识解决生产实际问题。
试卷结构一般如下：a。
基本概念题；b。
填空判断；c。
分析简答题（包括绘简图）；d。
推导计算题。
二、考试内容：（一）油层物理要求的主要内容第一章储层流体的物理性质第一节储层烃类的组成及分类石油的化学组成及分类、天然气的化学组成及分类。
第二节储层烃类的相态特征有关相态的基本概念；单、双、多组分体系的相态特征、相图的应用；典型油气藏相态特征。
第三节油气系统的溶解与分离亨利定律、天然气在原油中的溶解特点及其影响因素；相态方程的推导及其应用；平衡常数定义及确定方法，理想溶液平衡常数及应用；油气分离方式、特点及多级分离计算。
第四节天然气的高压物性天然气的基本物性参数（组成、视分子量,相对密度,压缩系数,体积系数,压缩因子,天然气粘度）定义、特点及其应用；天然气状态方程（理想气体状态方程、压缩因子状态方程）及其应用；对应状态定律、天然气压缩因子图版的应用。
第五节地层油的高压物性地层油基本物性参数(溶解汽油比、体积系数、两相体积系数，密度及相对密度、压缩系数、粘度)的定义、随压力的变化及其应用；地层油PVT测试中闪蒸脱气、微分脱气、多级脱气原理及主要测试参数；凝析气PVT测试中定质量、定体积测试的原理及主要测试参数。
第六节地层水的高压物性地层水矿化度和硬度定义，地层水分类方法。
第二章储层岩石的物理性质第一节岩石的骨架性质粒度组成定义、测试及表示方法，不均匀系数、分选系数定义；比面。
第二节储层岩石的孔隙度储层岩石的孔隙结构（孔隙、喉道、孔喉比、配位数、迂曲度等）相关参数定义；储层岩石孔隙度定义、计算、影响因素及测定方法；储层岩石的压缩性。
第三节储层岩石的渗透性达西定律、达西公式的推广；气测渗透率原理、计算及特点；常规岩心气体渗透率的实验测试方法；非均质储层岩石渗透率计算。
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第一节油藏流体的界面张力
一.名词解释
1．自由表面能(free surface energy)：
2．吸附(adsorption)：
3．界面张力(interfacial tension)：
4．表面活性剂(surface active agent)：
二．判断题，正确的在括号内画√，错误的在括号内画×
1．表面层溶质的浓度较相内大时称正吸附。
（）2．随界面两侧物质密度差增大，表面张力随之下降。
（）3．表面活性剂的浓度愈高，则表面张力愈大。
（）4．油藏条件下的油气表面张力一定小于地面条件。
（）5．从严格定义上讲，界面并不一定是表面。
（）6. 界面两侧物质的极性差越大，界面张力越小。
（）
三．选择题
1．若水中无机盐含量增加，则油水表面张力将，若水中表面活性物质含量增加，则油水界面张力将。
A.增加，增加
B.增加，减小
C.减小，增加
D.减小，减小( )
2．随体系压力增加，油气表面张力将，油水表面张力将。
A.上升，上升
B.上升，下降
C.下降，上升
D.下降，下降( )
3．随表面活性物质浓度增加，表面张力，比吸附将。
A.上升，上升
B.上升，下降
C.下降，上升
D.下降，下降( )
4．在吉布斯吸附现象中，当表面活度 0，比吸附G 0，该吸附现象称为正吸附。
A.大于，大于
B.大于，小于
C.小于，大于
D.小于，小于( ) 四．问答题
1．影响两相界面层的自由表面能的因素有哪些？如何影响？
2．何为表面张力？油藏流体的表面张力随地层压力，温度及天然气在原油（或水）中的溶解度的变化规律如何？
3．就你所知，测定液面表面张力的方法有哪些？。