Параметр смачивания и краевой угол смачивания.

 

 

s_{1, 2} 1 В

2

q q Н

s_{2, 3} 3 s_{1, 3} Тв. ф.

 

 

Из-за равенства векторов, т.к. капля неподвижна, получаются следующие соотношения:

s_{2, 3}=s_{1, 3}+s_{1, 2}× соsq

соsq=(s_{2, 3} - s_{1, 3})/s_{1, 2}

Такие соотношения называются законом (правилом) Юнга.

Величины s_{1, 3} и s_{2, 3} практически неизвестны, поэтому об их соотношениях судят косвенно по углу q.

q не зависит от размеров капли до определённых её размеров и определяется методом «висячей капли». Этот угол зависит также от природы контактирующих областей и полярности веществ.

 

Работа адгезии.

 

W_а=s_{2, 3}+s_{1, 2} - s_{1, 3}

или, записанная через угол q:

W_а=s_{1, 2}× (1+соsq)

 

Это соотношение называется соотношением Дюпре-Юнга.

Þ s_{2, 3} - s_{1, 3}=s_{1, 2}× соsq,

где s_{1, 2}× соsq называется натяжением смачиваемости, или смачиваемостью.

 

Теплота смачиваемости.

 

То количество тепла, которое выделятся при нанесении нами капли на поверхность.

6.3-24 кДж/кг – средняя теплота смачиваемости для месторождения Сибири.

 

 

З П З П

 

 

Все внутрипоровые поверхности (каверн, трещин и т.п.) обладают важным свойством – микрошероховатостью.

Для оценки смачиваемости используют классический подход, связанный с нахождением угла q, но он довольно условен. Характеристика имеет классификационный характер, и выглядит классификация следующим образом:

q=0° - поверхность полностью гидрофильна;

q=180° - поверхность полностью гидрофобна.

 

Наша поверхность в основном относится к смешанному (неравномерно смачиваемому) типу, т.к. нефть состоит из смоло-асфальтеновых компонентов, которые, адсорбируясь гидрофильными (по большей части своей) минералами, гидрофобизуют пласт, а плёнка адсорбированных тяжёлых углеводородов располагается неравномерно.

 

полевой

SiО₂ шпат плагиоклаз

 

 

В газовых месторождениях присутствует до 28-30% адсорбированных углеводородов.

 

Поверхность, покрытая битуминозной массой, гидрофобная. Поэтому наряду с гидрофильной поверхностью у нас присутствуют отдельные участки гидрофобности, что даёт сложную мозаичную смачиваемость пласта.

Поэтому такие мозаичные поверхности делятся в зависимости от угла q на следующие типы:

если 0°< q< 90° - преимущественно гидрофильная поверхность;

если 90°< q< 180° - преимущественно гидрофобная поверхность.

 

К преимущественно гидрофобным поверхностям относятся поверхности таких минералов как: битумы, ископаемые угли, гидрофобные глины (нефтематеринские породы, например баженовские глины).

К преимущественно гидрофильным – остальные глины, кварц, полевые шпаты, кальцит.

Поверхности таких минералов как доломит, ангидрит, а также известняк относятся либо к преимущественно гидрофильным, либо имеют избирательную смачиваемость.

Избирательная смачиваемость наиболее вероятна, если пластовые воды были повышенной минерализации, с повышенным содержанием ионов Са и Мg.

В карбонатных коллекторах условия для возникновения гидрофобных поверхностей более благоприятны, чем в терригенных.

Минералогический состав и углы смачивания на границе пластинки и капли не информативны.

Академиком Ребиндером был введён новый способ оценки смачиваемости: образец, предварительно насыщенный пластовой нефтью, изучают на какое-то физическое свойство, затем этот образец экстрагируют (удаляют все органические компоненты, в том числе смоло-асфальтеновый состав), снова проверяют на то же свойство и по разнице оценивают, какая часть была занята смоло-асфальтенами. Он предложил следующий параметр:

 

b=Q_см.в/Q_см.н - коэффициент Ребиндера,

 

где Q_см.в – теплота смачивания в водоносной среде;

Q_см.н – теплота смачивания в нефтеносной среде.

Ребиндер обнаружил, что если на горизонтальную поверхность воздействовать ПАВ, то деформационные свойства изменятся (поверхность станет мягче, так что её легче будет бурить).

По коэффициенту Ребиндера определяют характер смачивания:

если b> 1, то пласт гидрофильный;

если b< 1, то пласт гидрофобный.

 

Конечно, этот способ не нашёл определённого применения, поскольку дифференциация по теплоте смачивания невелика.

 

Был предложен способ изучения параметра Ребиндера с помощью ядерно-магнитного резонанса. Если мы воздействуем магнитным полем, а затем поле снимаем, молекулы начинают прецессировать и b определяется по спиновому времени (времени релаксации). Этот способ получил название – метода спиново- решёточной релаксации.

b=t_в/t_н

Выравнивание собственных моментов по направлению естественного магнитного поля и искусственного, которое мы создаём.

Н

Н¢

 

 

Лекция №18.

(продолжение лекции №17).

 

Следующий метод – метод:

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Поделиться: