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油层物理学课件第三章饱和多相流体时岩石的物理性质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，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。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（）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3-1-2水及水银与不同物质接触时的表面张力值二流体的极性结论：三温度和压力对表面张力的影响在表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。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。在有溶解气存在的情况下，油水表面张力与压力的实验关系如图3-1-2所示。四吸附与表面张力吸附作用既可发生在液体表面，也可发生在固体表面。固体表面的吸附有如下规律：固体表面吸附层的厚度根据实际测量，液体和气体分子在固体表面的吸附层厚度为0.001微米－0.21微米。不同固体表面和液体（气体）的吸附层厚度如表3-1-4所示。研究指出，这种吸附层．是十分牢固的，在一般压力差下是不能除去的，水被吸附在岩石颗粒表面常形成不可流动的束缚水。表3-1-4固体表面液体（气体）吸附层厚度液体中溶解有各种可溶物质，这些溶解物质的存在会改变液体原来的界面性质。例如，水中溶有醇、酸等有机物质，可以使表面张力降低；而当溶入某些无机盐类时，如NaCl、MgCl2、CaCl2等则可提高其表面张力。五表面张力的测定方法测定仪器如图3-1-4所示：。当液滴在重力作用下要脱离毛细管末端时，表面张力也与脱落时的液滴形状成比例。将正要滴出的液滴进行拍照，然后在照片上测量液滴的最大直径d1，以及距离液滴顶端为d1处的直径d2，根据下面的公式计算表面张力
悬挂液滴法即液滴（气泡）最大压力法。
当毛细管末端的液滴（或气泡）需要施加一定压力才能使液滴（或气泡）脱离时，则所施加的压力与表面张力成比例（图3-1-6）。测量液滴（或气泡）脱离时的最大压力，可以计算表面张力。图3-1-7是用液滴（气泡）最大压力法测定表面张力装置的示意图六地层条件下界面张力的确定方法图3-72.地层条件下气－水界面张力的确定3．地层条件下油－水界面张力的确定下面列出一些数据，反映了国内外油气田的界面张力值（表3-1-5)。第二节润湿性在讨论润湿作用时，总是指“三相”体系，其中一相是固体，另一相为液体，第三相为气体或另一种液体。在油层中是油－水，岩石三相，而在气层中则为气－水－岩石三相。在三相体系中，两种流体相中其中一相可以优先地润湿固体表面，这一现象称为选择性润湿。图3-2-2表示水相选择性地润湿固体表面。对于油气储层岩石来说，水相选择性润湿固体表面时，称为亲水性；而油相选择性润湿固体表面时，则称为憎水相。图3-2-1液体对固体表面的润湿作用二附着张力和润湿接触角当附着张力A是正值时，此时<90