пласт нефть

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

гидрофильная. Если 2,3 > 1,3, то –1 < cos < 0, из чего следует, что угол – тупой (отступающий), а

поверхность – гидрофобная.

Существуют также переходные поверхности (амфотерные), которые хорошо смачиваются как полярными, так и неполярными системами.

К гидрофильным поверхностям относятся силикаты, карбонаты, окислы железа. К гидрофобным поверхностям – парафины, жиры, воск, чистые металлы.

Краевой угол смачивания зависит от строения поверхности, адсорбции жидкостей и газов, наличия ПАВ, температуры, давления, электрического заряда.

6.4. Работа адгезии и когезии, теплота смачивания

Поверхностные явления описываются также работой адгезии.

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

Работа адгезии оценивается уравнением Дюпре:

Используя соотношения 6.4 и 6.6, мы получим уравнение Дюпре-Юнга:

следует, что при смачивании свободная энергия единицы поверхности твёрдого тела уменьшается на величину1,2·cos , которую принято называть натяжением смачивания.

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

Из уравнения 6.7 следует, что на отрыв жидкости от поверхности твёрдого тела при полном смачивании (когда cos =0) затрачивается работа, необходимая для образования двух жидких поверхностей – 2 жг( 1,2), т.е.:

где 2· жг– поверхностное натяжение жидкости на границе с газом.

Это значит, что при полном смачивании жидкость не отрывается от поверхности твёрдого тела, а происходит разрыв самой жидкости, т.е. при полном смачивании 1,2 1,3.

Подставив в уравнение Юнга значения работ адгезии и когезии, получим:

Из этого уравнения 6.10 следует, что смачиваемость жидкостью твёрдого тела тем лучше, чем меньше работа когезии (и поверхностное натяжение жидкости на границе с газом).

Для характеристики смачивающих свойств жидкости используют также относительную работу адгезии z = Wа/Wк.

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 изменяется от 1 до 125 кДж/кг и зависит от степени дисперсности твёрдого тела и полярности жидкости.

Теплота смачивания характеризует степень дисперсности твёрдого тела и природу его поверхности. Большее количество теплоты выделяется при смачивании той жидкостью, которая лучше смачивает твёрдую поверхность.

Если через q1 – обозначить удельную теплоту смачивания породы водой, а через q2 – обозначить удельную теплоту смачивания породы нефтью, то для гидрофильных поверхностей будет выполняться соотношение:

6.5. Кинетический гистерезис смачивания

Явления смачиваемости рассматривались для равновесного состояния системы. В пластовых условиях наблюдаются неустойчивые процессы, происходящие на поверхности раздела фаз. За счет вытеснения нефти водой образуется передвигающийся трехфазный периметр смачивания. Угол смачивания изменяется в зависимости от скорости и направления движения жидкости (менисков жидкости, рис. 6.5) в каналах и трещинах.

71

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 6.5. Схема изменения углов смачивания при изменении направления движения мениска в капиллярном канале:

1 –наступающий,2 – отступающий углы смачивания

при движении водо-нефтяного мениска в цилиндрическом канале с

гидрофильной поверхностью ( – статический угол смачивания)

Кинетическим гистерезисом смачивания принято называть изменение угла смачивания при передвижении по твердой поверхности трехфазного периметра смачивания. Величина гистерезиса зависит от:

направления движения периметра смачивания, то есть от того, происходит ли вытеснение с твердой поверхности воды нефтью или нефти водой;

скорости перемещения трехфазной границы раздела фаз по твердой поверхности; шероховатости твердой поверхности; адсорбции на поверхности веществ.

Явления гистерезиса возникают, в основном, на шероховатых поверхностях и имеют молекулярную природу. На полированных поверхностях гистерезис проявляется слабо.

72

Впервыеvk.com/club152685050курс| vkфизики.com/id446425943нефтяного пласта был прочи-тан М.

М. Кусаковым для студентов Московского нефтяного института в 1948 г.

Базой для формирования данного курса и дальней-шего его развития стали результаты исследований многих отечественных и зарубежных ученых:

Л. Г. Гурвича, П. А. Ребиндера, Б. В. Дерягина, М. М. Кусакова, Г. А. Бабаляна, Ф. И. Котяхова,

А.А. Ханина, А. С. Великовского, Ш.К. Гиматудинова , А.И. Ширковского, Д. Амикса, Д. Басса, Р. Уайтинга, Э. Д. Берчика и других.

2

коллекторов нефти и газа

свойства насыщающих их флюидов (нефти, газа и воды)

процессы, связанные с взаимодействием флюидов между собой и с породой - коллектором

3

Основныеvk.com/club152685050понятия| vk.com/id446425943курса «Физика нефте-газового

пласта» базируются на изучении таких предметов, как:

физика, химия, включая физическую и коллоидная химию,

геология нефти и газа, механика горных пород, гидромеханика механика сплошной среды.

4

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Курс «Физика нефтегазового пласта» закладывает

основы, понимания процессов, происходящих в

нефтяных и газовых пластах :

при бурении и разработки нефтегазовых

месторождений;

при осуществлении методов повышения нефтеотдачи залежей;

при осуществлении методов интенсификации

Оглавлениеvk.com/club152685050 | vk.com/id446425943физики пласта :

1.ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД – КОЛЛЕКТОРОВ НЕФТИ И ГАЗА

2.СОСТАВ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛАСТОВЫХ НЕФТЕЙ

3.ФАЗОВЫЕ СОСТОЯНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СИСТЕМ

4.СОСТАВ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ

6

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

5. ПЛАСТОВЫЕ ВОДЫ И ИХ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

6.МОЛЕКУЛЯРНО-ПОВЕРХНОСТНЫЕ СВОЙСТВА СИСТЕМЫ НЕФТЬ – ГАЗ – ВОДА – ПОРОДА

7.ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ ВОДОЙ И ГАЗОМ ИЗ КОЛЛЕКТОРОВ

8.ПОВЫШЕНИЕ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ

7

ЛИТЕРАТУРАvk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

1.Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового пласта. Учебник для вузов. --

М.: Недра, 1982. – 311 с.

2.Ермилов О.М., Ремизов В.В., Ширковский А.И.,

Чугунов Л.С. Физика пласта, добыча и подземное хранение газа. – М.: Наука, 1996. – 541с.

3.Мирзаджанзаде А.Х., Аметов И.М., Кова-лев А.Г. Физика нефтяного и газового пласта: учебник для вузов. – М.: Недра, 1992. – 270с.

8

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

4.Гафаров Ш.А., Лысенков А.В. Физика пласта:

учебное пособие – Уфа: ООО «Монография», 2008.

– 224с.

5.Зозуля Г.П., Кузнецов Н.П., Ягафаров А.К.

Физика нефтегазового пласта: Учебное пособие – Тюмень: ТюмГНГУ, 2006. – 252с.

6.Росляк А.Т. Физические свойства коллекторов и пластовых флюидов: учебное пособие. – Томск:

ТПУ, 2010. – 128 с.

9