表面张力,如何增加表面张力

发布时间:2020-07-11 02:30:11

表面张力,如何增加表面张力

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由于储油气岩石的孔隙系统具有很大的比表面,因此,当储层流体与具有很大比表面的矿物颗粒表面相接触时,就会产生分子-表面现象。岩石的比表面越大,在表面层上产生分子-表面现象的反应也就越强烈。
  通常把形成1cm2表面所做的功,称为自由表面能或表面张力。
  斯坦丁[15](M.B.Standing)和霍考特(E.W.Hocott)等学者曾在实验室中测定过高温高压下气-水和油-水之间的界面张力[14],其测定结果如图5.3所示。由图可见,随着温度升高,气-水和油-水的界面张力都下降;随着压力升高,气-水的表面张力急剧下降,而油-水的界面张力开始上升,在压力大于10MPa后界面张力逐渐平稳。根据实验确定的地层条件下的气-水表面张力一般为30~50dyn/cm,油-水界面张力则在30~35dyn/cm。当温度超过150℉℉为华氏度单位,它与摄氏度(℃)之间的换算关系为: .,以及压力超过40MPa时,在实验室内没有得出分析结果。
  图5.3 表面张力或界面张力作为温度与压力的函数
  在大气温度和压力下,甲烷气-地层水的界面张力约为70dyn/cm。随着温度的变化,在压力增高e69da5e6ba90e799bee5baa631333433616234每0.68MPa时,气-水界面张力降低5~10dyn/cm。随着压力的不同,在温度增加时气-水界面张力约降低0.1~1.0dyn/(cm·℉)。已作出温度和压力对甲烷-水系统影响的诺谟图(图5.4),可以据此估算一定地下温度和压力下的甲烷-水的界面张力。当气相中有较多的乙烷、丙烷和其他重组分时,会使界面张力降低,使其低于诺谟图所表示的纯甲烷-水系统的数值。
  图5.4 不同温度和压力下甲烷-水界面张力的诺谟图
  ①1磅=4.44822N.1平方英寸=6.451600×10-4m2.
  许多学者研究了温度对于油水界面张力的影响,其总的趋势是温度增高,油水界面张力降低。综合一些研究者的成果来看,对于孔隙系统-原油-地层水来说,为了勘探的目的,可以设定油水界面张力当温度每升高1℉时,其值降低约0.1dyn/cm是合理的[16]。
  图5.5 估算储层温度时的油-水界面张力的诺模图 [16]
  假定增加1℉温度时减少0.1dyn/cm。(1):地面油水界面张力为20.9dyn/cm,地层温度为175℉,油-水系统平均地下界面张力为10dyn/cm。(2):地面界面张力为28dyn/cm(70℉时平均值),地层温度为150℉,地下界面张力为20dyn/cm
  如果所研究的油-水系统只有在地表温度下测定的界面张力值,那么,根据估算油藏温度下油水界面张力的诺谟图(图5.5),可以查出在地层温度下的油-水界面张力,查图方法见图下的实例说明。必须注意,在温度和压力很高的情况下,界面张力数值不清,诺谟图的线条不能延伸到5dyn/cm以下。可是,在高温高压下油-水界面张力会继续下降,甚至变为零。根据图5.5可知,地层条件下油-水界面张力可以从5dyn/cm变化到35dyn/cm。利文斯通(Livingston)[17]通过对美国34个不同年代得克萨斯油藏的原油和地层水的测定,认为:对于中等密度原油(30~40°API),70℉时界面张力为21dyn/cm;低密度原油(大于40°API)界面张力约为15dyn/cm;高密度原油(小于30°API)界面张力则为30dyn/cm。随着原油密度和黏度降低,界面张力也随之降低。

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无机液体的表面张力比有机液体的表面张力大的多;
  水的表面张力0.0728N/m(20℃);
  有机液体的表面张力都小于水;
  含氮、氧等元素的有机液体的表面张力较大;
  含F、Si的液体表面张力最小;
  分子量大表面张力大;
  水溶液:如果含有无机盐,表面张力比水大;含有有机物, 表面张力比水小。
  外因:温度升高表面张力减小;温度降低表面张力增加;
  压力和表面张力没有关系。
  扩展资料
  计算
  要求出表面张力的大小可在液体表面上画出一个任意的面积元。设此面积元每个边长都是l,表面其他部分垂直作用在每一边上的张力为F,于是表面张力σ为:Σ=F/l0
  表面张力垂直于此面积的周边,其大小以每厘米多少达因来表示(1达因/厘米=10-3牛顿/米)因此,表面张力的量纲是MT-2。
  表面张力的大小
  在室温(20℃左右)下,大部分液体的表面张力在20〜40达因/厘米范围以内,但也有大于此数的,如水的表面张力为72达因/厘米;水银表面张力为470达因/厘米。液态金属的表面张力都比较大,如1131℃液态铜的表面张力为1103达因/厘米。
  一些在常温下为气态的元素,在低温下处于液态时,表面张力却很小,如4.3开液氦的表面张力仅有0.098达因/厘米,90.2开液氢的表面张力为0.2达因/厘米,理论分析还指出,对于同一种液体,温度升高,表面张力降低。
  参考资料来源:7a64e58685e5aeb931333431356637百科-表面张力>百度百科-表面张力
  参考资料来源:百度百科-液体表面张力
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