51. Пластовые воды и их физические свойства.

Пластовые воды оказывают весьма существенное влияние на качественные и количественные показатели работ при углублении ствола, креплении и цементировании нефтяных и газовых скважин. Пластовые воды — постоянные спутники нефтегазовых месторождений.

По температуре воды делятся на холодные, теплые, горячие и очень горя­чие. Температура воды существенно влияет на количество содержащихся в ней солей и газов. По положению относительно нефтегазоносных горизон­тов пластовую воду относят к краевой, подошвенной воде; она бывает верхней, нижней, погребенной (реликтовой), находящейся непосредствен­но в нефтяном пласте и остающейся неподвижной при движении нефти.

Общая минерализация воды выражается суммой содержащихся в ней химических элементов, их соединений и газов. Она оценивается по сухому (или плотному) остатку, который получается после выпаривания воды при температуре 105-110 °С. По размеру сухого остатка воды разделяются на пресные (содержание солей < 1 г/л), слабосолоноватые (1-5 г/л), солонова­тые (5-10 г/л), соленые (10-50 г/л), рассолы (>50 г/л).

Главные химические компоненты в подземных водах: хлор - ион (С1^-),

сульфат - ион (SO²₄^- ), гидрокарбонатный и карбонатный ионы (НСО^3-) и

(COg ), а также ионы щелочных и щелочноземельных металлов и оксидов:

натрия Na⁺, кальция Са²⁺, магния Мд²⁺, железа и SiO₂ (в коллоидном со­стоянии). В воде растворяются азот, кислород, углекислый газ, сероводород и т.д.

Во­ды нефтяных месторождений бывают кислые и щелочные гидрокарбонат-но-натриевого и иногда хлоридно-сульфатно-натриевого состава.

Различают жесткость общую, характеризующуюся присутствием солей Са и Мg, по­стоянную, обусловленную содержанием солей Са и Мg, за исключением бикарбонатов, и временную, определяемую наличием бикарбонатов Са и Мg.

52. Молекулярно-поверхностные свойства системы «нефть - газ - вода - порода».

Поверхностное натяжение - избыток свободной энергии сосредоточенной на одном квадратном сантиметре площади поверхностного слоя на границе раздела двух фаз.

Поверхностное натяжение связано с такими понятиями, как свободная энергия поверхностного слоя жидкости и сила поверхностного натяжения.

Свободная энергия поверхности:

где - поверхностное натяжение;

s - суммарная поверхность двух фаз.

Смачиванием называется совокупность явлений на границе соприкосновения трёх фаз, одна из которых обычно является твёрдым телом и две другие - не смешиваемые жидкости или жидкость и газ.

Интенсивность смачивания характеризуется величиной краевого угла смачивания Θ, образованного поверхностью твёрдого тела с касательной, проведённой к поверхности жидкости из точки её соприкосновения с поверхностью (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Форма капли, обусловленная поверхностными натяжениями на различных границах соприкасающихся фаз.

Если угол Θ – острый (наступающий), а поверхность - гидрофильная.

Если угол Θ – тупой (отступающий), а поверхность - гидрофобная.

Адгезия - прилипание (сцепление поверхностей) разнородных тел. Когезия -явление сцепления поверхностей разнородных тел, обусловленной межмолекулярным или химическим взаимодействием.

Работа адгезии оценивается уравнением Дюпре-Юнга:

Работа когезии W_k характеризует энергетические изменения поверхностей раздела при взаимодействии частиц одной фазы.

, где - поверхностное натяжение жидкости на границе с газом.

Ещё одна характеристика, используемая для описания поверхностных явлений - теплота смачивания.

Установлено, что при смачивании твёрдого тела жидкостью наблюдается выделение тепла, так как разность полярностей на границе твёрдое тело-жидкость меньше, чем на границе с воздухом. Для пористых и порошкообразных тел теплота смачивания обычно имеет значение от 1 до 125 кДж/кг и зависит от степени дисперсности твёрдого тела и полярности жидкости.