Физическая сущность явления смачиваемости нефтегазовых пластов; виды смачиваемости; параметры, характеризующие смачиваемость пласта.

Параметр смачивания и краевой угол смачивания.

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.

Wа=s_2,3+s_1,2 - s_1,3

или, записанная через угол q:

Wа=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.

 

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.

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=Qсм.в/Qсм.н - коэффициент Ребиндера,

где Qсм.в – теплота смачивания в водоносной среде;

 Qсм.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.

Рассмотрим проблемы оценки угла смачивания q.

Реальная среда шероховата, стенки пор обладают микрошероховатостью, Из чего можно заключить, что угол смачивания различен в разных точках породы, значит, эта характеристика неопределённая, и угол q отражает лишь характеристики отполированных поверхностей.

Существуют и иные методы, например, метод капиллярной пропитки.

Этот способ связан с явлением самопроизвольного впитывания смачиваемой фазы, причём содержащийся в образце воздух выходит в окружающую среду.

Пропитка может быть:

 

 

По скорости пропитки мы можем оценить характер смачивания.

 

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: