提高原油采收率原理(EOR)第二章-1-B

第二章油层中的界面现象

InterfacialPhenomenainFormation预备知识1、界面曲界面两侧压力差毛细管现象润湿现象吸附现象岩石表面的带电现象水驱油时的分散现象地层中存在液、固、气三相，可产生多种界面现象，对提高采收率有重要影响2、界面现象1净吸引力2净吸引力指向液体内部3表面能3、表面张力表面能自动趋于减少的规律在净吸引力的作用下，表面有自动收缩的倾向。曲界面压力差、吸附、润湿和毛细管现象都是该规律起作用的表现。第一节曲界面两侧的压力差

PRESSUREDIFFERENCEBETWEENTWOSIDESofCURVEDINTERFACE1、球形曲界面压差的实验证明p1p2p1p2一、球形曲界面压力差2、球形曲界面两侧压差产生原因表面能趋于减少，气泡表面倾向于收缩，必然会产生一种作用，去阻碍气泡表面增大，即表面能趋于减少的倾向会对鼓泡的方向施加压力，阻碍表面增大，称为表面收缩压。表面收缩压与鼓泡的压力平衡

p=p1–p2对于液体下的一个气泡，半径为r，在p作用下试图增加其体积，半径增加dr，体积增加dV=4r2dr，表面积增加dA=8rdr按照热力学，此过程作功W=pdV=p4r2dr3、球形曲界面两侧压差公式推导按照表面能的概念，表面能增加dA=8rdr容积功=表面能增加p4r2dr=

8rdr说明：球形曲界面，内部的压力总是大于外部的压力；r为曲率半径；p1/r；只适用于球形界面；根据能量守恒原则即界面能增量与容积功相等导出图2-1任意曲面两侧的压力差一般的曲界面两侧压力差的公式，Laplace公式能量守恒Δp.xydz=σ(xdy+ydx）容积功=（xydz)Δp界面能增量=σ(xdy+ydx)xx+dxyy+dyzz+dzABCDΔpA,B,C,D,二、任意曲界面压力差式中，R1、R2是任意曲面的两个主曲率半径AOB与A，O，B相似Laplace公式1、球面2、柱面L3、马鞍形面LLaplace公式有三种重要的形式当曲界面为球面时:R=R1=R2当曲界面为柱面时:R2=∞当曲界面为马鞍形面时:R1与R2一正一负柱面马鞍形面第二节毛细管现象

CAPILLARYPHENOMENA一、毛细管上升或下降现象毛细管上升高度的计算对公式的理解岩石中的流动孔隙可看作毛细管，毛细现象的存在使油水气界面为过渡带油藏中存在油-水、油-气过渡带的原因（1）孔喉结构使毛细管力得不到充分发挥（2）亲水地层，毛细管力是水驱油动力亲油地层，毛细管力是水驱油阻力（3）毛细管缝上升高度计算公式r´—1/2缝宽2Jamin效应（1）计算公式Jamin效应是指液珠或气泡通过喉孔时由于界面变形而对液流产生的阻力效应。p2-p1——液珠或气泡前后的压力差；σ——界面张力；R1、R2——液珠或气泡通过喉孔时前后的曲率半径。p2p3p1R2（2）贾敏效应始终为阻力效应亲油亲水亲水地层Jamin效应发生在油珠或气泡通过喉孔之前；亲油地层Jamin效应发生在油珠或气泡通过喉孔之后。慢快Hanes

由于Jamin效应的存在，使一个液珠或气泡通过喉孔的全过程分成两个阶段：一个是有Jamin效应阶段；另一个是没有Jamin效应阶段。在前一个阶段，液珠或气泡通过的速度较慢；在后一个阶段，液珠或气泡通过的速度较快，因此产生一个跃动。这个跃动称为Haines跃动，它是液珠或气泡通过喉孔时由于Jamin效应的产生和消失引起的。液珠和气泡通过孔隙介质各个喉孔时就是这样一个跃动一个跃动的前进。Haines跃动，由于气泡或液滴通过喉孔时的Jamin效应引起的。Jamin具有叠加作用Jamin效应使驱油剂的流度得到控制－调剖作用Jamin效应具有叠加作用，即总的Jamin效应是各个喉孔Jamin效应的加和。i=1，2，3……当泡沫通过不均质地层时，它将首先进入高渗透层。由于Jamin效应的叠加，所以它的流动阻力逐渐在提高，随着注入压力的增加，泡沫可以依次进入渗透性较小，流动阻力较大而原先不能进入的中低渗透层，向地层注泡沫或乳状液，就是通过叠加的Jamin效应使驱油剂的流度得到控制。第三节润湿现象

WETTINGPHENOMENA一、润湿概念二、分类三、润湿程度的衡量标准四、润湿滞后一、润湿概念润湿定义固体表面上一种流体被另一种流体取代引起表面能下降的过程。

U=(固液-固气)A可理解为：固体表面的A流体能自发取代B流体，认为A在固体表面是润湿的。图2-6润湿的类型（G、L代表两种液体，S代表固体）润湿现象是指固体界面的一种流体被另一种流体取代的现象。沾湿润湿铺展润湿浸湿润湿三种润湿类型G—流体（气体）；S—固体；L—流体（液体）。表2-1不同润湿类型的特点图2-7液珠重新沾回岩石表面的过程按照润湿类型的概念，水驱油过程应属浸湿润湿，而一个分散的液珠重新沾回岩石表面应属沾湿润湿。二、润湿程度的衡量标准1、接触角2、粘附功1、接触角1、接触角（润湿角）沿气液固三相交点对液滴表面所作切线与液固界面所夹的角。

<90°,润湿好>90°,润湿不好=0°,完全润湿=180°,完全不润湿接触角画法玻璃表面石蜡表面空气空气练习找出油滴在砂粒表面的润湿角油滴水找出油滴在砂粒表面的润湿角砂粒油滴水砂粒根据力的平衡原则：图2-8固体表面液滴的三相交点（O）的受力-1润湿涉及三相，与三个界面张力有关。Young方程2、粘附功2、粘附功将单位面积（如1m2）固液界面在第三相中拉开所作之功。Us=气液1m2

+气固1m2-液固1m2=（气液+气固-液固）1m2W粘=气液（1+cos）对驱油而言

W粘=油水（1+cos）3润湿滞后同一液体接触面积不变(高平不一）前进角(advancing