Зависимость  от состава нефтей

Макасин занимался этими вопросами. Их вывод: не зависит от количества содержания в нефти асфальтенов. Но когда изучили состав асфальтенов , то выявили эту зависимость (металлпорфириновые комплексы).

Изучение влияния состава нефти, в частности влияние асфальтенов на  позволило получить следующие выводы.

1. большой и четко выраженной зависимости  на границе нефть-вода не наблюдается (от содержания асфальтенов)

2.  зависит от определенной группы соединений, входящей в состав асфальтенов, а именно от количества металлпорфириновых комплексов.

Приведем изотермы  на границе нефти в растворе реагентов наиболее часто используемых в промыслах.

Изменение  на границе нефти – раств-ор. щелочи от концентрации щелочи в водном растворе.

а)  уменьшается с ростом концентрации щелочи.

б)  на границе нефть - активные и нейтрализованные растворы кислот

(НСL,H₂SO_4,HF)

в)  на границе с растворами ПАВ

Методы определения коэффициента поверхностного натяжения

1. Метод отрыва кольца или пластинки из жидкости.

При этом сила, необходимая для отрыва кольца или пластинки пропорциональна межфазному натяжению на границе жидкость-газ.

F = k*

F-сила, [H] н/м

к - постоянная прибора

2. Метод измерения высоты подъема жидкости в капилляре (за счет капиллярного давления).

Р_кап = gh

P_кап = 2cos  r (по ф-ле Лапласа)

угол смачивания; r-радиус капилляра.

  hgr / 2cos

3 . Метод счета капель

Отрыв капли произойдет когда вес капли станет равным силе поверхностного натяжения , удерживающей её. Перед отрывом капли образуется шейка, радиус kf несколько меньше радиуса капиляра.

Вдоль окружности этой шейки и действующая сила поверхностного натяжения.

P = r

Р- вес капли, [Н]; -[H/м]; r-радиус шейки[м]

4. Определение с помощью сталогмометра. УФНИИ

V(_b_

к- постоянная прибора

 коэф. поверхн. натяжения

V-объем, вышедший из кап-ра капли

_b, _плотности воды и нефти соотв-но

Смачиваемость твердой поверхности и методы её определения

При разработке нефтяных месторождений наблюдаются случаи значительного проявления капиллярных сил. Например, случай самопроизвольного впитывания в пластовые воды, либо вытеснение из пласта нефти.

Действие капиллярных сил обусловлены в частности, поверхностным натяжением и наличием угла смачиваемости.

Р_кап = 2cos / r (1)

Как видно из формулы (1) величина Р_кап зависит от r .

Смачивание - это поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с твердым или др.жидким телом при наличии одновременного контакта 3-х несмешивающихся фаз.(п-да-нефть-вода; п-да-нефть-газ; п-да-вода-газ).

Лекция №16

Степень смачиваемости породы той или иной жидкостью определяется краевым углом смачивания . Различают три положения на твердой поверхности капель нефти в водной среде и капель воды в нефтяной среде.

• Поверхность гидрофильная

⁰ , вода лучше смачив. поверхность породы, нежели нефть.

• Поверхность, одинаковосмачивающаяся нефтью и водой. Идеальный случай (такого почти не бывает).

Является п-дой с промежуточной смачиваемостью

• Поверхность гидрофобная, когда вода не смачивает твердую поверхность

Переходная точка соответствующая  =90⁰ называется точкой инверсии (т.е. точкой обращения).

Полное смачивание поверхности каплей воды в нефтяной среде соответствует =0⁰, такие поверхности наз.абсолютно гидрофильными поверхностями.

Полное смачивание поверхности породы каплей нефти в водной среде соответствует  =180⁰ (cos =-1) такие поверхности наз.абсолютно гидрофобными поверхностями.

Рассмотрим силы, действующие в какой-либо точке периметров смачивания и их направление.



На разделе вода-нефть сила поверхностного натяжения _вн касательна к поверхности раздела вода-нефть. Горизонтальная её составляющая равная _вн cos стремится сократить поверхность раздела в сторону водной фазы. На разделе вода-порода сила поверхн. натяж-ия _вп касательна к пов-ти раздела в-п и тоже стремится сократить площадь контакта капли воды с твердой поверхностью. На разделе порода нефть вектор поверх-го натяж-ия _нп также касателен поверхности породы и действует в противоположном направлении, стремясь расширить площадь контакта капли воды с твердыми поверхностями. Если вся эта система нах-ся в состоянии равновесия, то получим следующее выражение:

_нп = _вп+_вн cos

Решая это уравнение относительно COS , получим:

cos  =_нп-_вп /_вн

Факторы, влияющие на .

Величина , если исключить влияние сил тяжести зависит только от молекулярных свойств поверхности твердого тела и соприкасающихся с ней фаз. Установлено, что на величину  оказ. влияние:

1. Полярность фаз: чем меньше отличие в полярности соприкасающихся фаз, т. е. чем меньше величина поверхностного натяжения на их разделе, тем лучше поверхность смачивания жидкостью и наоборот.

Например, вода на чистом стекле хорошо смачивает поверхность стекла, но капля воды на поверхности парафина плохо смачивает го поверхность.

2. Процессы адсорбции: если поверхность твердого тела ориентирована неполярная углеводородная цепь поверхностно активного вещ-ва , то гидрофильные радикалы ,обращенные в сторону воды, способствует смачиванию, т.е. поверхность гидрофилизуется. А если ориентация ПАВ обратная, то поверхность гидрофобизуется. Причиной этого является способность молекул ориентироваться полярной частью к более полярной среде, а неполярной- к неполярной среде.

3. Концентрация ПАВ в жидкостях: исследованиями Ребиндера было установлено, что зависимость угла  от концентрации ПАВ в жидкостях может быть 2-х видов.

рис. 1

рис. 2

Рис.1 С увеличением С_пав поверхность из гидрофильной становится гидрофобной (линия 1). И наоборот, из гидрофобной в гидрофильную (линия 2).

Рис.2 Случай, когда точки инверсии не наблюдается, т.е. изменение COS  ограничено.

т.А на рис.1 –наз. точкой инверсией смачивания или обращения

4. Шероховатость поверхности. С увеличением шероховатости породы скорость смачивания породы водой ухудшается.

5. Температура. С ростом температуры в пласте уменьшается адсорбцияактивных компонентов в пласте, отсюда следует поверхн-ть породы гидрофилизуется и лучше смачивается водой.

6. Количество и состав растворимого газа. При растворении N₂ угол смачивания не меняется, а если растворяются углеводородные газы в нефти, количество полярных компонентов уменьшается, снижается их адсорбция, улучшается смачиваемость пор водой, т.е. порода гидрофилизуется.

7. Давление. При высоких давлениях больше, чем при низких давлениях, т.е. смачиваемость породы водными растворами уменьшается

8. Состав вытесняющей воды. Щелочные воды лучше смачивают поверхность пород, чем жесткие минерализованные и пресные воды. Это связано с омылением органических кислот щелочными водами

9. Величина  зависит от минералогического состава породы.  меньше на кварце, чем на карбонатных, что указывает на меньшую гидрофильность по сравнению с терригенными породами.