§ 75. Диспергирование и коалесценция нефти

Диспергирование и коалесценция нефти происходит в течение всего процесса вытеснения нефти. Диспергировапию нефти способствуют неоднородность пористого пространства и специфи­ческие свойства пристенных слоев жидкости. В узких порах и в при­стенных слоях крупных каналов нефть приобретает большую вяз­кость и упругие свойства, чем в свободном объеме. Поровое простран­ство, насыщенное одной и той же нефтью, оказывается как бы за­полненным жидкостями с различными свойствами. Вода, движуща­яся по пласту, вытесняет прежде всего нефть наиболее подвижную, оставляя позади фронта пленки и микрокапли ее, обладающие по­вышенными вязкостью и плотностью. При этом нефть в поровом пространстве оказывается диспергированной, т. е. разделенной на отдельные микрокапли и линзы. Часть этой нефти расположена в местах, где силы молекулярного воздействия на нее твердой по­верхности велики, т. е. в микротрещинах, в местах с повышенной шероховатостью и в узких переходах и местах контактах зерен. Другая часть нефти, подвижная при данном градиенте давления, под действием потока воды диспергируется еще на более мелкие частицы и выносится струей из пласта. Процесс диспергирования этой части нефти определяется динамикой движения жидкостей, физико-химическими свойствами жидкостей и геометрией среды и потока. Чем меньше поверхностное натяжение нефти, тем интен­сивнее протекает процесс диспергирования. Наиболее интенсивно Диспергирование капель и линз происходит при движении их через малые поры и сужения каналов.

Вместе с тем диспергированная масса нефти в воде или воды в нефти обладает большой поверхностной энергией, и поэтому термо­динамически такая система неустойчива. Самопроизвольные про­цессы в дисперсной среде направлены только в сторону уменьшения свободной поверхностной энергии. Поэтому наряду с диспергированием нефти при ее вытеснении происходит коалесценция капель, обусловленная слиянием движущихся частиц нефти со свободными и прилипшими каплями. Время и интенсивность коалесценции ка­пель в значительной мере зависят от свойств поверхностно-актив­ных веществ, растворенных в нефти и воде. В пластовых жидкостях присутствуют поверхностно-активные вещества различных групп; одни из них (спирты, жирные кислоты и др.) представляют собой вещества, растворимые в воде и образующие молекулярно-дисперсные растворы. Другие вещества образуют коллоидные и полукол­лоидные растворы, которые, концентрируясь на поверхностях раз­дела, создают пленки, обладающие механической прочностью. Та­кими веществами в нефти и воде, как мы видели, являются мыла не­которых жирных кислот, смолы и т. д. Эти реагенты повышают время коалесценции капель, увеличивая устойчивость дисперсных систем. Слияние капель нефти происходит при разрушении оболо­чек в месте соприкосновения капель. Интенсивность слияния капель зависит от давления, с которым капли прижимаются потоком друг к другу, и разности капиллярных давлений в каплях (существенно сказывающейся при резком различии их размеров).

При интенсивном диспергировании нефти и слабой коалесцен­ции капель значительная часть ее вытесняется в водный период.

Исходя из приведенных выше соображений о роли капиллярных процессов и о кинетике вытеснения нефти водой из пористой среды, можно дать более детальное физическое обоснование зависимости относительных проницаемостей пород, нефтеотдачи пластов и дру­гих показателей вытеснения от различных факторов.