![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •I Физические свойства горных пород-коллекторов нефти и газа
- •II физико-механические и тепловые свойства горных пород
- •§ 1. Напряженное состояние пород в условиях залегания в массиве
- •§ 2. Напряженное состояние пород в районе горных выработок
- •§ 3. Деформационные и прочностные свойства горных пород
- •4. Упругие изменения свойств коллекторов в процессе разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождении
- •§ 5. Влияние давления на коллекторские свойства пород
- •§ 6. Упругие колебания в породах и их акустические свойства
- •§ 7. Тепловые свойства горных пород
- •Глава III состав и физические свойства природных газов и нефтей
- •§1. Физическое состояние нефти газа при различных условиях в залежи
- •§ 2. Состав и классификация нефтей
- •§ 3. Состав и классификация природных газов
- •§ 4. Газовые смеси Плотность газа
- •Состав газовой смеси
- •Содержание тяжелых углеводородов в газе
- •Парциальное давление и парциальный объем компонента в смеси идеальных газов
- •§5. Жидкие смеси Состав и характеристика жидкой смеси
- •Объем паров после испарения жидкости
- •§ 6. Коэффициент сверхсжимаемости природных газов
- •§ 7. Плотности природного газа, стабильного и насыщенного углеводородного конденсата
- •§ 8. Вязкость газов и углеводородных конденсатов
- •§ 9. Определение изобарной молярной теплоемкости природных газов
- •Пругость насыщенных паров
- •§ 11. Растворимость газов в нефти и в воде
- •§ 12. Давление насыщения нефти газом
- •§ 13. Сжимаемость нефти. Объемный коэффициент
- •§ 14. Плотность пластовой нефти
- •§ 15. Вязкость пластовой нефти
- •§ 16. Структурно-механические свойства аномально-вязких нефтей
- •§ 17. Приборы для исследования свойств пластовых нефтей
- •Установка асм-зоом для исследования пластовых нефтей
- •§ 18. Фотоколориметрия нефти
- •Глава IV фазовые состояния углеводородных систем
- •§ 1. Схемы фазовых превращений углеводородов
- •Поведение бинарных и многокомпонентных систем в критической области
- •§ 2. Критическая температура и критическое давление многокомпонентных углеводородных смесей
- •§ 3. Влагосодержание природных газов и газоконденсатных систем, влияние воды на фазовые превращения углеводородов
- •§ 4. Фазовое состояние системы нефть-газ при различных давлениях и температурах
- •§ 5. Краткая характеристика газогидратных залежей
- •§ 6. Газоконденсатная характеристика залежи. Приборы для лабораторного изучения свойств газоконденсатных смесей
- •Методика исследования на установке уфр-2
- •Исследование проб сырого конденсата и отсепарированного газа
- •§ 7. Расчет фазовых равновесий углеводородных смесей
- •Константы фазовых равновесий
- •Уравнения фазовых концентраций
- •Определение констант фазового равновесия по давлению схождения
- •Аналитический расчет фазовых превращений газоконденсатных смесей при изменении давления и температуры
- •Глава V пластовые воды и их физические свойства
- •§ 1. Состояние остаточной (связанной) воды в нефтяных и газовых коллекторах
- •§ 2. Методы определения количества остаточной (связанной) воды в пластах
- •§ 3. Состояние переходных зон нефть-вода, нефть-газ и вода-газ
- •§ 4. Физические свойства пластовых вод
- •§ 5. Выпадение неорганических кристаллических осадков цз попутно добываемой воды
- •Глава VI молекулярно-поверхностные свойства системы нефть—газ—вода—порода
- •§ 1. Роль поверхностных явлений при движении нефти, воды и газа в пористой среде
- •§ 2. Зависимость поверхностного натяжения пластовых жидкостей от давления и температуры
- •§ 3. Смачивание и краевой угол. Работа адгезии. Теплота смачивания
- •§ 4. Кинетический гистерезис смачивания
- •§ 5. Свойства поверхностных слоев пластовых жидкостей
- •§ 6. Измерение углов смачивания
- •Глава VII физические основы вытеснения нефти водой и газом из пористых сред
- •§ 1. Источники пластовой энергии. Силы, действующие в залежи
- •§ 2. Поверхностные явления при фильтрации пластовых жидкостей. Причины нарушения закона дарси
- •§ 3. Электрокинетические явления в пористых средах
- •§ 4. Дроссельный эффект при движении жидкостей и газов в пористой среде
- •§ 5. Общая схема вытеснения из пласта нефти водой и газом
- •§ 6. Нефтеотдача пластов при различных условиях дренирования залежи
- •§ 7. Роль капиллярных процессов при вытеснении нефти водой из пористых сред
- •§ 8. Использование теории капиллярных явлений для установления зависимости нефтеотдачи от различных факторов
- •§ 9. Зависимость нефтеотдачи от скорости вЫтеснения нефти водой
- •§ 10. Компонентоотдача газовых и газоконденсатных месторождений
- •Глава VIII повышение нефте- и газоотдачи пластов
- •§ 2. Моющие и нефтевытесняющие свойства вод
- •§ 3. Обработка воды поверхностно-активными веществами
- •§ 4. Применение углекислого газа для увеличения нефтеотдачи пластов
- •§ 5. Вытеснение нефти из пласта растворами полимеров
- •§ 6. Щелочное и термощелочное заводнение
- •§ 7. Мицеллярные растворы
- •§ 8. Термические способы увеличения нефтеотдачи
- •§ 9. Условия взаиморастворимости углеводородов оторочки с нефтью и газом
- •§ 10. Извлечение нефти газом высокого давления
- •Список литературы
§ 3. Электрокинетические явления в пористых средах
Эти явления связаны с наличием ионно-электростатических полей у границ поверхностей в растворах электролитов (двойной электрический слой). Распределение ионов в электролите у заряженной поверхности пористой среды имеет диффузный характер, т. е. противоионы не располагаются в каком-то одном слое, за пределами которого электрическое поле отсутствует, а находятся у поверхности в виде «ионной атмосферы», возникающей вследствие теплового движения ионов и молекул жидкости. Концентрация ионов, наибольшая вблизи адсорбированного слоя, убывает с расстоянием от твердой поверхности до тех пор, пока не сравняется со средней их концентрацией в растворе.
О
бласть
между диффузной частью двойного слоя
и поверхностью твердого тела называют
плотной частью двойного электрического
слоя (слой Гельмгольца). На рис. VII.2
схематически показано распределение
потенциала в двойном электрическом
слое (при отсутствии специфической, т.
е. неэлектростатической, адсорбции).
Толщина плотной части d двойного
электрического слоя приблизительно
равна радиусу ионов, составляющих слой.
Толщина диффузной части
двойного слоя в очень разбавленных
растворах составляет несколько сотен
нанометров.
Рис VII.2 Распределение потенциала в двойном электрическом слое: — потенциал между поверхностью твердого тела и электролитом (термодинамический потенциал); — потенциал диффузной части двойного слоя (электрокинетический потенциал)
При относительном движении твердой и жидкой фаз скольжение происходит не у самой твердой поверхности, а на некотором расстоянии, имеющем размеры, близкие к молекулярным. Интенсивность электрокинетических процессов характеризуется не всем скачком потенциала между твердой фазой и жидкостью, а значением его между частью жидкости, неразрывно связанной с твердой фазой, и остальным раствором (электрокинетический потенциал или -потенциал).
Наличие двойного
электрического слоя на границах разделов
способствует возникновению
электрокинетических явлений (электроосмоса,
электрофореза, потенциала протекания
и др.). Все они имеют общий механизм
возникновения, связанный с относительным
движением твердой и жидкой фаз. При
движении электролита в пористой среде
образуется электрическое поле (потенциал
протекания). Если на пористую среду
будет действовать электрическое
поле, то под влиянием ионов приходит в
движение раствор электролита в связи
с тем, что направленный поток избыточных
ионов диффузного слоя увлекает за собой
массу жидкости в пористой среде под
действием трения и молекулярного
сцепления. Этот процесс называется
электроосмосом.
При действии
электрического поля на взвесь дисперсных
частиц происходит движение дисперсной
фазы. Это называется электрофорезом.
В таком случае частицы раздробленной
твердой или жидкой фазы переносятся к
катоду или аноду в массе неподвижной
дисперсной среды. По природе электрофорез—
зеркальное отображение электроосмоса,
и поэтому эти явления описываются
уравнениями, имеющими одинаковую
структуру. Количественно зависимость
скорости электроосмоса от параметров
электрического поля и свойств пористой
среды и жидкостей описывается формулой
Гельмгольца—Смолуховского:
(VII.6)
где v — расход жидкости под действием электроосмоса; S — суммарная площадь поперечного сечения капиллярных каналов пористой среды; — падение потенциала в подвижной части двойного слоя (дзета-потенциал); D — диэлектрическая проницаемость; h=E/L — градиент потенциала; Е — потенциал, приложенный к пористой среде длиной L; - вязкость жидкости. Учитывая, что сопротивление жидкости
,
(VII.7)
а
,
(VII.8)
где — удельная электропроводимость жидкости; I — сила тока, можно написать
(VII.9)
Формулу (VII.6) можно представить по форме, аналогичной закону Дарси:
(VII.10)
Здесь F — площадь образца; m — пористость образца, kЭ — электроосмотический коэффициент проницаемости. По закону Дарси расход жидкости
При совпадении направления фильтрации с результатом проявления электроосмоса суммарный расход жидкости
(VII.11)
или
(VII.12)
Для оценки степени участия в потоке электроосмических процессов в зависимости приложенного потенциала можно также использовать соотношение
(VII. 13)
Принципиальная возможность повышения скорости фильтрации за счет электроосмоса доказана экспериментально. Однако многие вопросы приложения электрокинетических явлений в нефтепромысловой практике недостаточно изучены.
Как следует из уравнения Гельмгольца—Смолуховского, интенсивность электроосмоса зависит в значительной мере от -потенциала, который обладает характерными свойствами, зависящими от строения диффузного слоя. Особый интерес для промысловой практики представляет зависимость значения -потенциала от концентрации и свойств электролитов. Увеличение концентрации электролитов сопровождается уменьшением толщины диффузного слоя и снижением электрокинетического потенциала. При некоторой концентрации электролитов скорость электрокинетических процессов становится равной нулю.
Электрокинетический потенциал может при этом не только быть равным нулю, но и приобретать противоположный знак. Это явление наблюдается при значительной адсорбции ионов на поверхности, когда общий заряд ионов в плотном слое может оказаться больше заряда поверхности твердого тела.