前进接触线薄液膜结构与运移机制

气-液-固三相接触线薄液膜微观结构认识不清使得动态接触角预测问题始终存在争议.本文通过大规模分子动力学模拟研究液滴动态润湿过程,获得了完全浸润液滴前进接触线区域的前驱液膜结构、部分浸润液滴前进接触线区域的纳米级凸起结构.首次在模拟中获得了微观接触角与宏观接触角随时间的动态演变规律.分子轨迹追踪揭示了接触线薄液膜区域流体在固体表面摩擦作用下,随速度增大从滑动为主向滚动为主的模式转变,进而在底层出现气体裹挟导致滑移、发生溅射的机制.本研究为进一步构建普适的动态接触角预测模型提供了关键物理依据.

油气储层长石矿物表面水滴接触角

润湿性是油气储层岩石的一个重要特性,但由于组成储层孔隙的矿物成分多样且颗粒多在微米尺度,准确评价某一矿物的润湿性是一个难题.长石是砂岩储层的重要组成矿物,然而关于长石润湿性的研究却很少.本文利用原子力显微镜测量了微米级水滴在储层岩石钾长石和钠长石表面的接触角.结果表明,水-钾/钠长石接触角并不是一个定值,而是分布一定范围,这可能与晶体表面粗糙与非均质、晶面不同有关.相比于以前研究中用间接方法计算得出的水-长石接触角,本研究在实际储层长石矿物表面直接测量的接触角具有更好的代表性.就平均接触角而言,水-钾/钠长石的接触角均小于相同条件下测得的水-石英接触角,从而说明在用接触角法评价人造砂岩岩心的润湿性时,应综合考虑长石、石英对润湿性的影响.

非蒸发液滴去湿过程中残余膜形成机理

部分浸润的非蒸发液滴在纳米级光滑表面上去湿后会留下纳米厚度的残余膜。本文进一步探究了纳米级残余膜形成和保持稳定的条件。原子力显微镜的测量结果表明残余膜的厚度随液体浸润性的增加而增加,在接触角大于约40°后残余膜难以形成。体系分离压的正负是影响纳米级残余膜稳定性的关键因素,数值模拟的结果与实验结果吻合。